(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元工具移送手段２０；
前記３次元工具移送手段２０の各軸方向の移動を電気的に制御する位置制御器３０；
前記３次元工具移送手段２０の下部に固定される工具１０；
前記工具１０に印加される電流と異なる極性の電流を印加され、電解液６０に浸漬される電極８０；
前記工具１０及び電極８０に直流電流を印加し、選択的に電流の極性を切り換えさせることができる電源制御器４０；及び
前記工具１０及び電極８０が浸漬されて相互に電気的な相関関係を有するように所定の化学反応を誘う電解液６０と、底面からジグ７１で上向離隔されて前記電解液６０に浸漬される工作物５０とを含む電解液容器７０；から構成されることを特徴とする電解放電加工装置。
【請求項２】
前記電解液６０は、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムを含む塩基性水溶液のグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の電解放電加工装置。
【請求項３】
前記工具１０は、タングステン、銅を含む金属材質のグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の電解放電加工装置。
【請求項４】
前記電極８０は、材質が白金、銀、金を含むグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の電解放電加工装置。
【請求項５】
前記工作物５０は、材質がセラミック、ガラス、石英、ダイアモンド、ルビー（Ｒｕｂｙ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を含むグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の電解放電加工装置。
【請求項６】
前記電解液容器７０は、下部一側に電解液６０を外部に排出するための排出バルブ７２が具備されることを特徴とする請求項１に記載の電解放電加工装置。
【請求項７】
前記電解放電加工装置２００は、更に、前記電解液容器７０に電解液６０を供給するようにするための電解液供給タンク９０を含むことを特徴とする請求項１に記載の電解放電加工装置。
【請求項８】
前記電解液供給タンク９０は、前記電解液容器７０に電解液６０を供給するための供給バルブ９１が下部一側に具備されることを特徴とする請求項７に記載の電解放電加工装置。
【請求項９】
電解液容器７０に所定水位で電解液６０を供給するステップ（Ｓ１００）；
工具１０を加工する長さだけ電解液６０に浸漬した後、電流制御モードに基づいて前記工具１０に陽電流を印加し、一側が電解液６０に浸漬された電極８０に陰電流を印加して前記工具１０を電解加工するステップ（Ｓ２００）；
工作物５０の材質に基づいて前記電解液６０の濃度及び水位を調節するステップ（Ｓ３００）；
電圧制御モードに基づいて前記工具１０には陰電圧を印加し、前記電極８０には陽電圧を印加した後、前記工具１０を工作物５０に移送して電解放電加工するステップ（Ｓ４００）；から構成されることを特徴とする電解放電加工方法。
【請求項１０】
前記電解液６０は、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムを含む塩基性水溶液のグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の電解放電加工方法。
【請求項１１】
前記工作物５０は、材質がセラミック、ガラス、石英、ダイアモンド、ルビー（Ｒｕｂｙ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を含むグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の電解放電加工方法。
【請求項１２】
前記工具１０は、タングステン、銅を含む金属材質のグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の電解放電加工方法。
【請求項１３】
前記電極８０は、白金、銀、金を含むグループから選択されるいずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の電解放電加工方法。
【請求項１４】
前記電解液容器７０は、下部一側に電解液６０を外部へ排出するための排出バルブ７２が具備されることを特徴とする請求項９に記載の電解放電加工方法。
【請求項１５】
前記電解液容器７０の上部一側に所定距離をおいて電解液６０を供給するようにするための電解液供給タンク９０が設置されることを特徴とする請求項９に記載の電解放電加工方法。
【請求項１６】
前記電解液供給タンク９０は、前記電解液容器７０に電解液６０を供給するための供給バルブ９１が下部一側に具備されることを特徴とする請求項１５に記載の電解放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解加工と共に放電加工まで一つの装置で並行してできる電解放電加工装置及び加工方法に関し、特に、工具を３次元で精密移送できる３次元工具移送手段にて移送して電流制御モードにおいて電解加工した後、電解液の濃度及び水位を調節し、加工された前記工具を精密移送して電圧制御モードにおいて工作物を電解放電加工できる電解放電加工装置及び加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常的に機械工作は、旋盤、ミーリングなどのような物理的な力により工作物を加工することがその主流になってきたが、微細な精密部品や、硬度が非常に高くて小さい衝撃にも破損しやすい物質などを加工するために多様な特殊加工装置及び方法などが開発されてきた。
【０００３】
このうち、電気的、化学的な原理を用いて加工を進行することができる特殊加工として電解加工及び放電加工を挙げることができる。
【０００４】
ここで、前記電解加工は、塩基性の電解液内に浸漬された陽極（Ａｎｏｄｅ）である工作物と、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）である工具に電流を印加し、この時、生じる電気的、化学的反応を通じて工作物を加工するものであって、その種類として電解研磨、電解研削などがある。
【０００５】
この時、前記工作物は、酸化反応を受けてから電解液内にゆっくりと溶解されていくが、印加される電流密度を調節しながらその溶解範囲及び速度を制御して加工するようになる。
【０００６】
このような、電解加工は、炭素含有量が微少な金属物質ほど、その加工が容易であるため、鉄金属物質よりも炭素含有量が微少であっても高強度を有しているので、物理的な力により加工が難しい耐熱鋼、超硬合金、高張力鋼などが加工対象に該当する。
【０００７】
合わせて、前記放電加工は、高硬質の非金属材料の加工に適用されるものであって、従来ダイアモンド粉末を用いて加工されてきたが、加工に所要される時間が比較的に長く、ダイアモンド粉末の価格が高価であるため、これの代案として開発された。
【０００８】
このような、放電加工は、工作物に陰電圧を印加し、工具に陽電圧を印加して数μｍまで相互接近させると、絶縁破壊現状としてスパーク（Ｓｐａｒｋ）が生じるようになるが、この現状を放電という。
【０００９】
このように前記放電加工は、前記のような放電を工作物の加工に用いるものである。
【００１０】
前記で既述した従来の電解加工及び放電加工は、それぞれ別途の方法及び装置に区分されてきた特殊加工であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近来に入って前記の電解加工及び放電加工を一つの装置で具現しようとする研究などが進行してきたが、これが電解放電加工である。
【００１２】
このような、前記従来の電解放電加工において加工の対象になる工作物は、前記の放電加工で主に加工の対象になる比較的に高硬質の非金属物質である。
【００１３】
前記非金属の高硬質物質は、宇宙航空分野、貴金属分野、自動車分野などのように比較的に高精密を要するところに用いられるものであって、前記従来の電解放電加工装置では外部の他の加工装置で工具を加工した後、これを前記のような高硬質の非金属物質の加工に使用するようになる。
【００１４】
従って、加工の精度を要するために開発されたにも拘らず、工具の頻繁な着脱による工作物の加工で加工精度が落ちるようになる問題点がある。
【００１５】
合わせて、電解加工及び放電加工の工程一元化のために開発されたにも拘らず、工程が比較的に複雑であり、工具の加工を外部で行うという問題点がある。
【００１６】
従って、本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の第１の目的は電解及び放電加工を同時に具現できる電解放電加工装置及び加工方法を提供することである。
【００１７】
本発明の第２の目的は電解及び放電加工を同時に具現して加工による誤差範囲を減少することができる電解放電加工装置及び加工方法を提供することである。
【００１８】
【発明が解決するための手段】
前記のような本発明の目的は、３次元工具移送手段２０；
前記３次元工具移送手段２０の移動を電気的に制御する位置制御器３０；
前記３次元工具移送手段２０の下部に固定される工具１０；
前記工具１０と相違している極性の電流を印加されて電気的な相関関係を有する電極８０；
前記位置制御器３０に電気的に連結され、前記工具１０及び電極８０に電流を印加する電源制御器４０；及び
前記工具１０及び電極８０が浸漬されて相互に電気的な相関関係を有するように所定の化学反応を誘う電解液６０と、底面からジグ７１で上向離隔されて前記電解液６０に浸漬される工作物５０とを含む電解液容器７０；から構成されることを特徴とする電解放電加工装置によって達成される。
【００１９】
ここで、前記の電解液６０は、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムを含む塩基性水溶液からなったグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００２０】
そして、前記の工具１０は、材質がタングステン、銅を含む金属材質からなったグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００２１】
また、前記の電極８０は、材質が白金、銀、金を含むグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００２２】
合わせて、前記の工作物５０は、材質がセラミック、ガラス、石英、ダイアモンド、ルビー（Ｒｕｂｙ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を含むグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００２３】
ここで、前記の電解液容器７０は、下部一側に電解液６０を外部へ排出するための排出バルブ７２が具備されることが望ましい。
【００２４】
そして、前記の電解放電加工装置２００は、更に、前記の電解液容器７０に電解液６０を供給するための電解液供給タンク９０を含むことが望ましい。
【００２５】
そして、前記の電解液供給タンク９０は、前記の電解液容器７０に電解液６０を供給するための供給バルブ９１が下部一側に具備されることが望ましい。
【００２６】
合わせて、前記のような本発明の目的は、電解液容器７０に所定水位で電解液６０を供給するステップ（Ｓ１００）；
工具１０を加工する長さだけ電解液６０に浸漬した後、電流制御モードに基づいて前記の工具１０に陽電流を印加し、一側が電解液６０に浸漬された電極８０に陰電流を印加して前記の工具１０を電解加工するステップ（Ｓ２００）；
工作物５０の材質に基づいて前記の電解液６０の濃度及び水位を調節するステップ（Ｓ３００）；
電圧制御モードに基づいて前記の工具１０には陰電圧を印加し、前記の電極８０には陽電圧を印加した後、前記の工具１０を工作物５０へ移送して電解放電加工するステップ（Ｓ４００）；から構成されることを特徴とする電解放電加工方法によって達成される。
【００２７】
ここで、前記の電解液６０は、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムを含む塩基性水溶液からなったグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００２８】
そして、前記の工作物５０は、材質がセラミック、ガラス、石英、ダイアモンド、ルビー、サファイアを含むグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００２９】
また、前記の工具１０は、タングステン、銅を含む金属材質からなったグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００３０】
合わせて、前記の電極８０は、白金、銀、金を含むグループから選択されるいずれか一つであることが望ましい。
【００３１】
ここで、前記の電解液容器７０は、下部一側に電解液６０を外部へ排出するための排出バルブ７２が具備されることが望ましい。
【００３２】
そして、前記の電解液容器７０の上部一側に所定距離をおき、電解液６０を供給するようにするための電解液供給タンク９０が設置されることが望ましい。
【００３３】
合わせて、前記の電解液供給タンク９０は、前記の電解液容器７０に電解液６０を供給するための供給バルブ９１が下部一側に具備されることが望ましい。
【００３４】
本発明のその他の目的、特定なメリットなど及び新規の特徴などは添付された図面などと係る以下の詳細な説明と望ましい実施例などからより明確になるであろう。
【００３５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電解放電加工装置及び加工方法の構成について添付された図面と相俟って説明する。
【００３６】
図１は本発明による電解放電加工装置の構成図であり、図２は本発明による電解放電加工方法の工程順序図である。
【００３７】
図１及び図２に図示されたように、前記電解放電加工装置２００は、工具１０及び前記工具１０に電気的に相関関係にある電極８０と、前記工具１０を下部に固定して移送する３次元工具移送手段２０と、前記３次元工具移送手段２０に電気的に連結され、その移動を制御する位置制御器３０と、前記位置制御器３０に電気的に連結され、前記工具１０及び電極８０に直流電流を供給する電源制御器４０からなる。
【００３８】
合わせて、前記加工装置２００には、電解液６０を入れるための電解液容器７０が含まれ、前記電解液６０に直流電流が印加された工具１０及び電極８０が浸漬されて化学反応を起こすようになり、これを通じて前記の工具１０が電解加工され、ジグ７１により上向離隔されて前記電解液容器７０の底面上に設置される工作物５０が前記工具１０により電解放電加工される。
【００３９】
ここで、前記電解液容器７０には、下部一側に前記の電解液６０を外部へ排出するための排出バルブ７２が具備され、上段一側に所定距離をおいて電解液供給タンク９０が位置する。
【００４０】
そして、前記電解液供給タンク９０は、前記電解液容器７０に電解液６０を供給するために具備されるものであって、下段一側に設置された供給バルブ９１を調節して前記電解液容器７０に電解液６０を供給する。
【００４１】
合わせて、前記３次元工具移送手段２０は、工具１０を下端に固定させて前記電解液容器７０内の電解液６０に前記の工具１０を浸漬したり、工作物５０の加工する部位への移送を担当するものであって、電気的に連結された位置制御器３０を通じてその移送範囲が制御される。
【００４２】
また、前記位置制御器３０に電気的に連結された前記電源制御器４０は、加工に必要な全ての電源供給を制御し、工具１０及び電極８０に直流電流（又は、電圧）を印加して電解及び電解放電現状が生じるようにするが、電流制御モード、又は電圧制御モードで動作する。
【００４３】
このような各構成要素などの全ての行為は、位置制御器３０及び電源制御器４０に電気的に連結されたコンピュータ１００を介してモニタリングされる。
【００４４】
ここで、前記の工具１０としては、タングステン、又は銅などのような純粋金属物質を用いるようになるが、これは電解液６０内での電解現状及び電解放電現状が容易に生じるように考慮したものである。
【００４５】
合わせて、前記の工具１０の電解放電で加工され得る工作物５０としては、セラミック、ガラス、ダイアモンド、ルビー（Ｒｕｂｙ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）などのような高硬質の非金属物質であるが、特に、前記のセラミックは、産業全般に亙って多様に活用される工業的な汎用材料である。
【００４６】
また、前記電解液６０としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどの塩基性水溶液を用いるが、このような塩基性水溶液は前記工具１０及び電極８０の間の電流の流れをスムーズにして電解及び放電現状が容易に生じるようにできる。
【００４７】
前記のように構成された加工装置２００は、以下でのような工程を通じて電解放電加工を遂行する。
【００４８】
前記３次元移送手段２０の下端に固定されている工具１０の加工する長さと、ジグ７１で上向離隔された工作物５０の離隔高さとを合算した後、その合算された数値以上の水位で電解液６０を電解液容器７０に供給する。
【００４９】
この時、前記電解液容器７０は、上部一側に所定距離をおいて位置する電解液供給タンク９０から電解液６０の供給を受けるが、電解液タンク９０の供給バルブ９１を開いて電解液６０を電解液容器７０内に供給できる。（Ｓ１００）
そして、位置制御器３０をもって３次元工具移送手段２０を制御し、工具１０を前記電解液６０に加工する長さだけ浸漬することにより、前記工具１０を電解加工する。
【００５０】
この時、前記工具１０に所定距離をおいて電極８０が浸漬されるが、前記電極８０の一側は前記電源制御器４０に電気的に連結されてあり、他側は電解液６０に浸漬されている。
【００５１】
合わせて、前記工具１０の直径が所望の数値に至るまで電源制御器４０を電流制御モードに維持したまま、前記工具１０を陽極（Ａｎｏｄｅ）にし、前記電極８０を陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）にして直流電流を印加する。
【００５２】
そうすると、陽極である前記工具１０は、前記電解液６０内で酸化反応を起こすようになって工具１０の分子などが電解液６０内にイオン化されるが、工具１０の下端部位にいくほどこのような酸化反応が激しく生じるようになって、尖っている模様に加工されてから、全体的に一種の尖峰形状を表すようになる。
【００５３】
しかし、前記工具１０の加工状態に基づいて電解液６０に露出される工具１０の表面的に対する電流量、即ち、電流密度を一定に印加するようになると、前記工具１０の加工部位全体が均一な直径を有するようになる。
【００５４】
そして、陰極である前記電極８０の周辺には水素気体が生じてから一種の還元反応が生じるようになる。
【００５５】
この時、前記工具１０をタングステンにし、電極８０を白金にし、電解液６０を水酸化カリウムの水溶液にする場合、前記工具１０の直径を約０．５ｍｍ程度に加工することにおいて、前記電解液６０のモル（ｍｏｌ）数は約５モル程度であり、印加される電流の密度は約１０乃至１２ｍＡｍｍ２程度であり、３次元工具移送手段２０で工具１０の垂直位置をリアルタイムで調節しながら加工できる。（Ｓ２００）
前記で工具１０の加工を遂行した後、電解液容器７０内に位置する工作物５０の材質に基づいて前記電解液６０の水位及び濃度を調節する。（Ｓ３００）
そして、前記で電流制御モードを維持した電源制御器４０を電圧制御モードに変更した後、前記工具１０の電解加工においては異なって前記工具１０の極性を陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）にし、前記電極８０の極性を陽極（Ａｎｏｄｅ）にして電圧を印加する。
【００５６】
この時、前記工具１０及び電極８０に印加される電圧の大きさは前記工具１０の電解加工においてよりも比較的にもっと大きい数値になるように電源制御器４０を制御する。
【００５７】
そうすると、前記工具１０は前記電源制御器４０の持続的な電圧印加によって周辺に水素気体が生じるようになり、前記電極８０は酸化反応を通じてイオン化されていくが、材質が白金、銀、金などのように電解液６０内で容易に溶解されてしまう物質ではないので、その形相的な変化は微々たるものである。
【００５８】
合わせて、前記工具１０に印加される電圧値が一定な限界を越えると、最も曲率半径が小さい前記工具１０の下端部位からスパーク（Ｓｐａｒｋ）が生じるようになるが、このような電圧値の一定な限界は電解液６０の濃度、工具１０の形状、工具１０と電解液６０とが接触する面積に基づいて変更される。
【００５９】
ここで、前記スパークは工具１０の印加される電圧値が大きくなるほど工具１０の上部に拡散されるが、通常的に暗流からスタートとしてコロナ放電、スパーク放電、アーク放電などに発展するようになる。
【００６０】
このとき、前記スパークは前記電源制御器４０を調節して印加される電圧値を一定にすることによって、前記工具１０の下端のみに生じるようにできる。
【００６１】
このとき、３次元移送手段２０を介して前記工具１０を垂直下向に移送し、工作物５０の表面に接触することによって、工作物５０を電解放電加工することができ、前記工具１０の垂直下向移送だけでなく、水平移送を並行することによって、所望の形状で前記工作物５０を加工することができる。（Ｓ４００）
図３は本発明による電解加工の概念図であり、図４は本発明による電解放電加工の概念図である。
【００６２】
図３及び図４に図示されたように、本発明による加工方法は、電解加工及び電解放電加工を一つの加工装置２００で具現できるようにするが、先ず、図３のように、工具１０を陽極（Ａｎｏｄｅ）にし、電極８０を陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）にして電解液６０に浸漬し、所定の直流電流を印加すると、前記工具１０は酸化反応を起こして一定部分が電解液６０内に溶解されてしまい、電極８０は還元反応を起こしながら水素気体が生じるようになる。
【００６３】
この時、前記工具１０の加工状態に基づいて電解液６０に露出される工具１０の表面的な電流量、即ち、電流密度を一定にして電流を印加すると、前記工具１０の加工部位全体が均一な直径を有するようになる。
【００６４】
このような、工具１０の加工を単純に電解加工の視覚からみると、前記工具１０は加工の対象になる加工対象物である。
【００６５】
次に、図４のように、前記で陽極（Ａｎｏｄｅ）であった工具１０の極性を陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）にし、陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ）であった電極８０を陽極（Ａｎｏｄｅ）にして所定の電圧を印加すると、前記工具１０の周辺に水素気体が生じる還元反応が生じ、電極８０では酸化反応が生じるようになる。
【００６６】
合わせて、印加される電圧を上昇させると、前記工具１０の下端を筆頭として上向にスパークが生じるようになるが、この時、電圧を調節してスパークが工具１０の下端のみに局限されて生じるようにする。
【００６７】
そして、前記工具１０を工作物５０に移送して電解放電加工を遂行することができる。
【００６８】
以上においてのような本発明による電解放電加工装置及び加工方法において、前記工具１０はタングステン、銅の他に純粋な金属材質のうちで、任意に択一して使用できる。
【００６９】
また、前記電極８０は、白金、金、銀の他に塩基性水溶液に比較的溶解が難しい金属材質のうちで、任意に択一して使用できる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のような本発明による電解放電加工装置及び加工方法によれば、一つの加工装置で電解及び電解放電加工を同時に具現できるため、工程一元化に従って工程に所要される加工時間を減少することができ、加工による誤差範囲を減らすことができる特徴がある。
【００７１】
これにより、もっと精密な工作物の加工ができるようになったことによって工作物の加工性及び生産性の向上に寄与できる効果がある。
【００７２】
合わせて、電解溶液の濃度及び電源を供給するモードの簡単な操作だけで電解及び放電加工を共に具現でき、工作物の硬度に関わらず加工を進行することができ、特に、脆性が強い物質の加工に適合であるため、セラミック、ガラス、石英、ルビー、サファイア、ダイアモンドなどの加工に好適である。
【００７３】
本発明は前記で言及した望ましい実施例と関連して説明されたけれども、本発明の要旨と範囲から外れることなく、他の多様な修正及び変形が可能であろう。
【００７４】
従って、添付された請求の範囲は本発明の真正な範囲内に属するそのような修正及び変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電解放電加工装置の構成図である。
【図２】本発明による電解放電加工方法の工程順序図である。
【図３】本発明による電解加工の概念図である。
【図４】本発明による電解放電加工の概念図である。
【符号の説明】
１０：工具
２０：３次元工具移送手段
３０：位置制御器
４０：電源制御器
５０：加工物
６０：電解液
７０：電解液容器
７１：ジグ
７２：排出バルブ
８０：電極
９０：電解液供給タンク
９１：供給バルブ
１００：コンピュータ
２００：電解放電  加工装置
【図１】
0003581348.tif 000002
【図２】
0003581348.tif 000003
【図３】
0003581348.tif 000004
【図４】
0003581348.tif 000005