(57)【要約】細穴放電加工装置において、ワーク（１４）の近傍で加工用電極（１１）の下部を加工液の液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする電極ガイド（１３）を備え、電極ガイド（１３）をワークの近傍において固定するハウジングブロック（１７）内に高圧加工液（２２ｃ）を受け容れる高圧加工液受容室（９）を備え、高圧加工液受容室（９）の下端に、電極径よりも超微小に大きい口径に規制されていて、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径（３５ａ）にほぼ等しい径の高圧加工液（２２ｃ）の噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙に侵入させる高圧加工液噴射口（９ａ）を備えた構成とすることにより、放電加工間隙からの加工屑排出を能率よく行なえて小径穴の放電穴あけ加工を高速で行える細穴放電加工装置を提供する。
2013031011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの近傍で棒状電極またはパイプ電極である加工用電極の下部を加工液の液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする電極ガイドを備え、  前記電極ガイドをワークの近傍において固定するハウジングブロック内に高圧加工液を受け容れる高圧加工液受容室を備え、  前記高圧加工液受容室がその下端に、電極径よりも超微小に大きい口径に規制されていて、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径にほぼ等しい径の高圧加工液の噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙に侵入させる高圧加工液噴射口を備えて成ることを特徴とする細穴放電加工装置。
【請求項２】
さらに、前記加工用電極を保持するシャフトと、  前記シャフトの内部に加圧加工液を導入し前記加工用電極を通しかつ噴射孔を有する加圧加工液分配室と、  前記電極ガイドの上側に、前記加圧加工液分配室の噴射孔から噴射され加工用電極を包んで流下する加圧加工液を受け容れかつ加工用電極がパイプ電極であるときはその内部通路に連通状態に臨み加圧加工液分配する液槽と、  前記液槽から溢流液を溢流液流下管を通して受け容れる貯液槽とを備えることを特徴とする請求項１に記載の細穴放電加工装置。
【請求項３】
前記貯液槽内の加工液を加工液ポンプにより上記加圧加工液と上記高圧加工液とに分岐して循環するように構成されている請求項１又は２に記載の細穴放電加工装置。
【請求項４】
前記高圧加工液受容室に導入される前記高圧加工液の液圧が３ＭＰａ以上であり、前記加工用電極の前記電極ガイドより電極下端までの間を高圧加工液で包んだ状態の噴射流の液圧が３ＭＰａ以上とする圧力設定手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の細穴放電加工装置。
【請求項５】
前記高圧加工液受容室は、電極ガイドの中空部であり、電極ガイドの下端を露出して該電極ガイドを収容するハウジングブロックに設けられた液路を介して高圧加工液を導入し、前記高圧加工液噴射口は、前記電極ガイドの中空部である前記高圧加工液受容室の下端に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の細穴放電加工装置。
【請求項６】
前記高圧加工液受容室は、前記電極ガイドの電極ガイドを収容するハウジングブロックに設けられ該電極ガイドの外面に沿って下端まで導入するように形成され、前記高圧加工液噴射口は、前記高圧加工液受容室の前記電極ガイドの下側近傍に同心に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の細穴放電加工装置。
【請求項７】
加工前後から発生する霧状になった加工屑を含む飛散加工液及び液状化物を吹き飛ばすためのエア又は不活性ガスを噴射するエアノズルと、  前記吹き飛ばされた飛散加工液及び液状化物を回収するための噴霧加工液回収装置と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の細穴放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、比較的細径ないし微細径の穴をあけるための加工液かけ流し方式の細穴放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、細穴放電加工機は、型彫り放電加工と比較し加工速度が速いため、ワイヤカット放電加工のワイヤ電極挿通用の加工開始穴や航空機部品、自動車用部品加工などの穴加工に広く用いられている。【０００３】  加工液かけ流し方式の細穴放電加工装置は、棒状又はパイプ状の加工用電極を用い、加圧加工液をワークの加工位置に供給し加工用電極を冷却しつつ加工用電極の先端面とワークの電極対向部位との間でパルス電圧を加えパルス放電を繰り返して放電加工を行い、電極径の数十倍の深い細穴加工を高速度で穿孔することが可能である。【０００４】  加工位置（加工中の穴）に供給された加圧加工液は、放電加工により生じた加工屑、ガス等を含んで放電加工間隙（電極径とワーク穴径とのギャップ）を通して放電加工穴の入口側開口部へ通流して排出されると共に、加圧加工液と共に排出する。【０００５】  加工液の供給は、電極とワーク間の放電加工間隙の冷却、加工屑及びガスの排出促進等のために必要であるが、細くて深い穴の加工の場合は放電加工間隙に多量の液を供給させることが極めて困難となる。このため従来は、加工液の供給ポンプ圧を高め、高圧液の供給を試みているが、穴が細くて深いために充分な加工液を供給、流通させることが難しかった。また、加工屑は、溶融して加工穴の入口側開口のコーナー部に溶融付着物として堆積する傾向がある。【０００６】  図５に示すように、従来においては、パイプ電極を通して加工液噴射していると共に、電極から離れて備えられた加工液噴射ノズルにより、斜め下方の放電加工位置に向けて加工液を噴射している。詳述すると、放電穴あけ加工でも加工周辺の加工屑排出移動のためにノズルを使用した側面噴射を行っている。棒状電極の使用では、電極の斜め上方に備えた噴射ノズルを使用して加工液噴射を行うが、ワークの加工部入口側開口部の少なくとも半分が噴射加工液中に水没した状態になり、加工チップの排出口は噴射方向と反対側一部に常時集中し、加工効率が下がった状態で二次放電が頻発し、加工穴が加工液噴射方向を長手とする楕円形状になるという問題がある。  また、加工屑排出向上の目的で加工液噴射圧力増加を行うと、電極側面を押すベクトル力が増加し、電極がノズルの噴射方向に寄せられ振動を起こし放電加工が不安定になりメ力的要因と加工液流量不足による二次放電現象が重なり楕円穴形成の要因となる問題がある。【０００７】  特許文献１では、Ｚ軸方向に送りを与えられると共に回転駆動される電極ホルダで細いパイプ電極の上端部を保持し、該パイプ電極の下部を電極ガイドで案内し、該パイプ電極の上端より該パイプ電極内を通して加工液を放電加工穴内に噴流状態で供給しつつ該パイプ電極を回転しＺ軸方向に送りを与えて細穴放電加工を行うと共に、上記の加工液の供給とは別に、放電加工穴の斜め上方の複数箇所に備えた噴射ノズルから少なくとも２ＭＰａ以上の液圧の加工液噴射を行うことにより、加工穴の入口側開口のコーナー部に付着するチップを吹き飛ばし、溶融付着物の発生を抑える細穴放電加工装置が提案されている。【０００８】  特許文献２では、Ｚ軸方向に送りを与えられると共に回転駆動される中空スピンドルで細いパイプ電極を保持する細穴放電加工装置��提案されている。特許文献２では、特許文献１に示すパイプ電極の下部を案内する電極ガイドがない。該パイプ電極の上端より該パイプ電極内を通して加工液を放電加工穴内に噴流状態で供給しつつ該パイプ電極を回転しＺ軸方向に送りを与えて細穴放電加工を行う。パイプ電極内を通す加工液を１．５Ｈｚ以上の脈流にして放電加工穴内に噴流状態で供給することで加工屑を電極とワーク間の放電加工間隙より排出する。【０００９】  特許文献３，４は、加圧加工液を棒状電極又はパイプ電極を包むように供給し、パイプ電極の場合には筒空間を通して供給することも併用する加圧加工液供給方式が採用されている。  特許文献３では、Ｚ軸方向に送りを与えられると共に回転駆動される電極ホルダで棒状電極又はパイプ電極の上端部を保持し、該パイプ電極の下部を電極ガイドで案内し、加圧加工液を該電極の上端より電極外表面内を包んで電極ホルダまで供給し電極ホルダから電極下端までは電極ホルダに設けられた電極を通すガイド穴を通して電極外表面内を包んで噴流状態で供給して細穴放電加工を行う細穴放電加工装置が提案されている。【００１０】  特許文献４では、Ｚ軸方向に送りを与えられると共に回転駆動される電極ホルダで棒状電極又はパイプ電極の上端部を保持し、該電極の下部を電極ガイドで案内し、加圧加工液を該電極の上端より電極外表面内を包んで電極ホルダまで供給し、電極ホルダに供給された加圧加工液に該電極ホルダに設けられたエゼクタ構造より高圧気体を混入し、この気体を加圧加工液を混入電極ガイドのガイド穴を通して電極下端までは電極外表面を包んで供給し、ワークを真空吸引ボックス内に固定し、該ボックスの底部より該ボックス内を真空吸引する真空吸引装置で真空吸引を行いつつ細穴放電加工を行う細穴放電加工装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０５−１６９３２２号公報
【特許文献２】特開平０５−１８５３２６号公報
【特許文献３】特開２００１−２８７１１９号公報
【特許文献４】特開２００４−１１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  特許文献１，２に開示された技術によれば、電極径０．２ｍｍ以下のパイプ電極を用いて穴あけ用放電加工を行う場合には、加工液粘性と管路抵抗の影響を受け、電極内通路を通して供給される加圧加工液が少なくなるので加工穴内面とパイプ電極との放電加工間隙の通流量が少なくなり、このために加圧加工液による加工チップの排出が不良になる。これに起因して、二次放電現象や短絡現象が生じ、放電加工速度が著しく低下してしまい、この種の放電加工装置の特長である高速加工を実現することができなくなるという不具合を生じる。そこで、加工液噴射流量の増加を目的に加工液圧力増加を行うと、パイプ電極の管の内厚不均等により本来直線状のパイプがゆがみやたわみが生じ加工不能となる。  また棒状電極を使用した場合には、ノズル噴射を用いて加工穴の入口側開口部に向けて斜め方向からの加工液噴射を行っているが、電極径０．２ｍｍ以下になると、加工チップの排出が不十分になることはパイプ状の加工用電極の場合と同様であり、上記不具合が生じることも同様である。【００１３】  特許文献３に開示された技術については、加工部からの汚液が電極ガイド内に侵入し電極ガイドがつまって長時間の安定した電極送りができないという問題があることが、特許文献４において指摘されており、特許文献４に開示された技術はこれを解決するものとしている。特許文献３に開示された技術によれば、上方の電極ホルダから流下する高圧加工液２２ｃが大気に晒されて圧力が低くなって電極ガイドの漏斗部に入り、この漏斗部に溜まる加工液の押し出し圧力で電極ガイドから放電加工中の穴に向かって加工液が流下する。このため、この加工液は、大きな噴射圧力を有していない状態で電極表面を厚い膜で覆って流下し放電加工中の穴の径よりも大きく広がって該穴へ放射されるので、該加圧加工液の放電加工間隙への侵入供給が十分に行われないと共に、穴の周囲に溜まる水がから、加圧加工液が放電加工により生じる加工屑の放電加工間隙からの排出を阻害する壁になるので、加工屑の排出が十分には行われない。このため、加工時間が多くかかり、加工効率が高くならない。【００１４】  特許文献４に開示された技術によれば、電極ガイドから放電加工中の穴に向かって放射される加圧加工液は、高圧気体を含んでいるので、加工中の孔に到達する前に大きく広がるので、該加圧加工液の放電加工間隙への侵入供給が十分に行われないので、加工屑の排出が十分には行われない。このため、加工時間が多くかかり、加工効率が高くならない。【００１５】  また、電極径０．１５ｍｍ以下の棒状電極を使用して、加工深さが加工穴径の十倍を越える加工を行う場合には、必要に応じてノズルによる加工液側面噴射に加え電極のジャンプ動作を併用し加工屑の排出を行うが、ジャンプで加工間隙を広げている間は加工が行われず加工効率を低下させる要因になっているので、加工深さが大きい場合にも穴底部までに行き届く十分な量の加圧加工液の供給方式が望まれている。【００１６】  図５に示すように、従来の加工液噴射ノズルを使用した一方向からの加工液噴射、又は電極上部からの降下水流では、ノズル径、又は降下水流径が大きいため加工屑の排出時に電極包囲加工液が蓋となり加工屑排出が困難で加工効率が低下した状態となる。特に加工液噴射ノズルを使用したこれまでの加工液噴射はワークと電極間を狙った方向で噴射するが、その噴射力はベクトル方向に分解された、電極側面を押す力と電極進行方向の力に分解され、電極進行方向に分解されベクトル力の一部が加工穴に入り込み加工屑排出に作用する。このため初期加工液噴射力は加工屑排出作用として大きく減衰している。【００１７】  本発明は、上述した点に鑑み案出されたもので、加圧加工液が放電加工間隙から加工屑の排出を円滑に行えるように加圧加工液の細穴放電加工位置への供給ができる細穴放電加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  上記目的を達成するために、本発明の細穴放電加工装置は、ワークの近傍で棒状電極またはパイプ電極である加工用電極の下部を加工液の液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする電極ガイドを備え、前記電極ガイドをワークの近傍において固定するハウジングブロック内に高圧加工液を受け容れる高圧加工液受容室を備え、前記高圧加工液受容室がその下端に、電極径よりも超微小に大きい口径に規制されていて、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径にほぼ等しい径の高圧加工液の噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙に侵入させる高圧加工液噴射口を備えて成ることを特徴とする。【００１９】  上記発明の細穴放電加工装置は、電極ホルダで棒状またはパイプ状の加工用電極の上部を保持し、加工用電極の下部をワークに近接する位置で電極ガイドで高圧加工液の液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする。そして、高圧加工液受容室に導入される高圧加工液を高圧加工液噴射口から噴射する。高圧加工液噴射口は、加工用電極径よりも超微小に大きい口径に規制されていて、噴射流をほとんど広がらせずかつ噴射流で加工用電極の外面を包むようにして高圧加工液を噴射するので、該高圧加工液を放電加工間隙に深く侵入させる。このため、加工用電極をワークに対してＺ軸方向に相対的送りして細穴放電加工を行うと、これにより放電加工孔の底部に生じる加工屑が放電加工間隙に深く侵入する加工液に取り込まれて放電加工間隙から放電加工孔入口部に円滑に運ばれる。高圧加工液噴射口からワーク表面の放電加工孔入口部周囲に到達する噴射流は、放電加工間隙から該放電加工孔入口部周囲に流出したばかりの加工屑を含んだ加工液に強烈に当たり、当たった衝撃で噴霧状になって飛散するので、ワーク表面の放電加工孔入口部周囲に液溜まりを作らないから、放電加工孔入口部のエッジに溶融付着物が形成されず、放電加工孔の底部に生じる加工屑が電加工間隙に留まらずに円滑に外部に排出される。そして、加工用電極の冷却が十分に大きく行われるから、加工用電極に供給する電流を従来よりも大幅に大きくすることができるので、放電加工時間を従来の数分の１に短縮でき、放電加工効率が大幅に向上する。さらに、穴あけが完了した時点では、高圧加工液噴射口からの噴射流は放電加工間隙を突き抜けるので、この噴射流によって加工用電極の下端に付着する加工屑が洗い流されるから、加工用電極の下端に溶融付着物が形成されない。【００２０】  さらに、前記加工用電極を保持するシャフトと、前記シャフトの内部に加圧加工液を導入し前記加工用電極を通しかつ噴射孔を有する加圧加工液分配室と、前記電極ガイドの上側に、前記加圧加工液分配室の噴射孔から噴射され加工用電極を包んで流下する加圧加工液を受け容れかつ加工用電極がパイプ電極であるときはその内部通路に連通状態に臨み加圧加工液分配する液槽と、前記液槽から溢流液を溢流液流下管を通して受け容れる貯液槽とを備える。  この構成によれば、加工用電極の電極ホルダから電極ガイドまでの部分を、加圧加工液の放射流で包んで冷却することができ、加工用電極がパイプ電極である場合には該パイプ電極の内部空間にも加圧加工液を供給しうる。そして、加工液ポンプから電極ホルダに多量の���圧加工液を供給することができて、電極ホルダから棒状電極またはパイプ電極である加工用電極を包んで噴射する加圧加工液の噴射流を多量にすることができて、加工用電極の電極ホルダから液槽までの間の部分を十分に冷却することができる。加工用電極について、ワークとの間で放電が行われる電極下端から離れた部分の冷却も、加工用電極に大電流を流せることにつながる。【００２１】  好ましくは、上記発明において、前記貯液槽内の加工液を加工液ポンプにより上記加圧加工液と上記高圧加工液とに分岐して循環するように構成されている。  この構成では、加圧加工液と上記高圧加工液の供給について、貯液槽に貯留される加工液をポンプ１基のみでポンプアップすることで行えて、分岐後に、加圧加工液の圧力設定と高圧加工液の圧力設定とを行えば良いから、加工液の圧力設定の制御及び流量制御がし易く、加工液の循環経路を簡素に構成できる。【００２２】  好ましくは、上記発明において、前記高圧加工液受容室に導入される前記高圧加工液の液圧が３ＭＰａ以上であり、前記加工用電極の前記電極ガイドより電極下端までの間を高圧加工液で包んだ状態の噴射流の液圧が３ＭＰａ以上とする圧力設定手段を備えている。  この構成では、高圧加工液の液圧が３ＭＰａ以上であるので、放電加工孔が深くなった加工段階でも放電加工孔の内面と加工用電極との間の放電加工間隙に高圧加工液が円滑に侵入できて放電加工孔の底で発生する加工屑を高圧加工液が洗い出すことができる。このため、深い細穴の放電加工でも短時間に加工できる。【００２３】  好ましくは、上記発明において、前記高圧加工液受容室は、電極ガイドの中空部であり、電極ガイドの下端を露出して該電極ガイドを収容するハウジングブロックに設けられた液路を介して高圧加工液を導入し、前記高圧加工液噴射口は、前記電極ガイドの中空部である前記高圧加工液受容室の下端に設けられている。  この構成では、高圧加工液を電極ガイドの中空部に大量に導入することができ、筒空間の下端の高圧加工液噴射口より噴射する高圧加工液の噴射流が、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径にほぼ等しい径を有する高圧加工液噴射口より電極下端までの間の加工用電極を包んでほとんど広がらずに、放電加工間隙に侵入する。このため、深い細穴の放電加工でも短時間に加工できる。【００２４】  好ましくは、上記発明において、前記高圧加工液受容室は、前記電極ガイドの電極ガイドを収容するハウジングブロックに設けられ該電極ガイドの外面に沿って下端まで導入するように形成され、前記高圧加工液噴射口は、前記高圧加工液受容室の前記電極ガイドの下側近傍に同心に設けられている。  この構成では、高圧加工液が電極ガイドの周囲の空間に大量に導入することができ、高圧加工液受容室の下端の高圧加工液噴射口より噴射する高圧加工液の噴射流が、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径にほぼ等しい径を有する高圧加工液噴射口より電極下端までの間を包んでほとんど広がらずに、放電加工間隙に侵入する。このため、深い細穴の放電加工でも短時間に加工できる。【００２５】  好ましくは、上記発明において、加工前後から発生する霧状になった加工屑を含む飛散加工液及び液状化物を���き飛ばすためのエア又は不活性ガスを噴射するエアノズルと、前記吹き飛ばされた飛散加工液及び液状化物を回収するための噴霧加工液回収装置と、を備えている。  この構成では、放電加工孔の周辺に霧状になった加工屑を含む飛散加工液及び液状化物が停滞しないので、放電加工間隙から加工屑を含む加工液が円滑に排出され、入口部放電加工孔の周縁に溶融堆積物が形成することが回避される。
【発明の効果】
【００２６】  本発明によれば、ワークに至近距離の位置から高圧加工液を、ワーク表面の入口部放電加工孔の周囲への供給を少なくして電極表面に沿って放電加工間隙に深く大量に供給できるので、放電加工により放電加工孔の底部に生じる加工屑を放電加工間隙から円滑に排出することができるこのため、比較的細径ないし微細径の穴を気中の作業環境で放電加工により高速であけようとする場合においても放電加工間隙から加工屑の排出を円滑に行うことができ、極めて高速でかつ安定して放電加工が行えて、加工時間の大幅な短縮化が図れ、作業性が改善して比較的細い穴の量産加工に大幅なコストダウンを期待することができる細穴放電加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る細穴放電加工装置の一実施形態を示す構成図。
【図２】図１に示す細穴放電加工装置の要部の拡大断面図。
【図３】図１に示す細穴放電加工装置の要部の拡大断面図。
【図４】図１に示す細穴放電加工装置の加工液噴射状態を示す要部の拡大断面図。
【図５】穴あけ用放電加工で加工液噴射ノズルによる加工液噴射状態を示す要部の拡大断面図。
【図６】本発明による細穴放電加工装置に用いる加工液噴射ガイド兼電極ガイドの拡大断面図。
【図７】図１に示す細穴放電加工装置で採用する電極ガイドの５つの形態の斜視図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る細穴放電加工装置の要部の拡大断面図。
【図９】図８に示す細穴放電加工装置の要部において高圧加工液の流れを示す断面図。
【図１０】図８に示す細穴放電加工装置の要部のＡ−Ａ断面における電極ガイドの横断面図。
【図１１】図８に示す細穴放電加工装置で採用する電極ガイドの２つの形態の斜視図。
【図１２】低加工速度の加工条件下での電極ガイドとワークとの間の距離の適正距離用データを示すグラフである。
【図１３】加工液噴射圧力変化に対する性能変化に関する実験結果を示すグラフである。
【図１４】加工液圧変化に対する加工性能変化に関する実験結果を示すグラフである。
【図１５】現行の通常機械と本発明のプロト機の性能を比較したグラフである。
【図１６】本発明装置による放電加工に関する、電極−ガイドＧＡＰ（片側μｍ）変化と加工性能の関係を示すグラフである。
【図１７】従来装置と本発明装置による放電加工進行状況を比べたグラフである。
【図１８】放電加工装置における加工深さの変化に対する消耗比の変化、加工速度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】  以下、本発明の一実施形態に係る細穴放電加工装置ついて図面を参照して説明する。
【００２９】［第１の実施形態］  図１は第１の実施形態の細穴放電加工装置の全体構成図であり、要部の拡大断面図であり、図３は要部をさらに拡大した断面図である。この実施形態の細穴放電加工装置１は、Ｚ軸方向に移動されかつ回転されるように設けられ電極ホルダ１０の上部を収容し固定する回転シャフト８と、回転シャフト８に上部を収容固定され棒状またはパイプ状の加工用電極１１の上端を保持するチャック装置である電極ホルダ１０と、加工用電極１１の下端を加工液の液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする電極ガイド１３と、回転シャフト８に形成され、加工液ポンプ２１からの加圧加工液を回転継ぎ手５を介して導入する加圧加工液分配室８ａと、電極ガイド１３を収容し支持するハウジングブロック１７の上部に設けられ、加圧加工液分配室８ａの下端の噴射孔８ｂから噴射され加工用電極１１を包んで流下する加工液を受け容れる液槽１５と、前記ハウジングブロック１７内に、該液槽１５に連通していると共に加工液ポンプ２１から高圧加工液２２ｃを受け容れる高圧加工液受容室９と、高圧加工液受容室９の下端に設けられ、細穴放電加工によりワーク１４に形成される入口部放電加工穴径３５ａにほぼ等しい径の高圧加工液２２ｃの噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙に侵入させる高圧加工液噴射口９ａと、を備えて成る。ここで、本実施形態ではシャフトとして回転シャフトを用いた例を示しているが、それに囚われることなく、回転しないシャフトであってもよい。
【００３０】  この実施形態の細穴放電加工装置１は、加工液循環系として、加工液ポンプ２１と、パイプ噴射用圧力調整弁４６と、加工液噴射ガイド用圧力調整弁４５と、貯液槽４０と、を有している。電源制御系として、コントロールユニット４４と、サーボユニット３９と、加工用パルス電源３６と、ＮＣ装置４２と、モータドライバ４３とを有している。
【００３１】  電極ホルダ１０は、ヘッド部２５の回転シャフト８に支持されている。ヘッド部２５は、基台２３とこの基台２３に立設されたコラム２４とからなるフレームの、コラム２４の上端張出部に支持されている。
【００３２】  ヘッド部２５は、コラム２４に固定されているＺ軸プレート２６と、Ｚ軸プレート２６の下端に一端を固定され水平方向に延びる案内ガイド固定板１２と、からなるＬ字形のフレームを含み、さらにＺ軸プレート２６に設けられたレール２７と、レール２７に係合しＺ軸方向（縦方向）に案内されるスライド２８と、スライド２８に基端を固定され水平方向に延びる昇降テーブル７とを有してなり、昇降テーブル７をＺ軸方向（縦方向）に自在に移動する。
【００３３】  ヘッド部２５は、Ｚ軸プレート２６の上端部に昇降テーブル７をＺ軸方向に進退する駆動手段を備えている。すなわち、Ｚ軸プレート２６の上端部に一端を固定され水平方向に延びる取付板２９に送りねじ軸３４が回転可能かつ軸方向移動不可に取り付けられると共に、該送りねじ軸３４が昇降テーブル７に設けた貫通孔に固着されたナットランナに螺合されている。そして、サーボモータ３を備え、該サーボモータ３の回転がサーボモータ３の出力軸３３に取り付けられたプーリ３１，ベルト３２，送りねじ軸３４に取り付けられたプーリ３０を介して送りねじ軸３４に伝達されるようになっている。従って、サーボモータ３が送りねじ軸３４を回転することにより、昇降テーブル７が、レール２７に案内されＺ軸方向に進退することができる。  電極ホルダ１０は、昇降テーブル７の下端に設けられ、加工用電極１１の上端が下方から差し込まれるとこの上端を把持し、昇降テーブル７に設けられているモータ４によって回転されて加工用電極１１を回転する。
【００３４】  ワーク１４は、基台２３上に設けられたＸ−Ｙ移動テーブル装置６２上に位置決め固定される。Ｘ−Ｙ移動テーブル装置６２は、ＮＣ装置４２からの信号に基づいて生成するモータドライバ４３の駆動信号により作動するＸ軸モータＭＸ及びＹ軸モータＭＹを有し、ワーク１４をＺ軸方向と直交するＸ−Ｙ平面内で位置決めのために移動し、ワーク１４の穴あけ位置を加工用電極１１に正確に対向させることができる。
【００３５】  加工用電極１１がワーク１４の入口面にＺ軸降下し近接すると加工用パルスの電圧降下が生じ加工原点の設定をする。加工用電極１１とワーク１４のワーク位置とが精密に位置決めされているときは放電加工を開始することができ、加工用電極１１とワーク１４のワーク位置とが精密に位置決めされていないときはＸ−Ｙ平面内で位置決めをしてから放電加工を開始する。
【００３６】  加圧加工液分配室８ａに導入される加圧加工液２２ｂは、加工用電極１１がパイプ電極であるときは、加圧加工液２２ｂがパイプ中空通路内を通って電極下端より放電加工孔１４ａの底部に直接供給される。加圧加工液分配室８ａの下部は、電極ホルダ１０の電極挟持面に隣接して縦方向に穿設された噴射孔８ｂとなっていて、加工用電極１１がパイプ電極と棒状電極のいずれの場合であっても、該噴射孔８ｂは、その下端において一つにまとまった比較的大きな径の加圧加工液の流れとして加工用電極１１を電極ガイド１３までの間を包んで冷却する。この加圧加工液２２ｂの流れは液槽１５に受容される。
【００３７】  液槽１５は、案内ガイド固定板１２の張出端上面に支持され、加圧加工液分配室８ａから噴射され加工用電極１１を包んで流下する加工液を受け容れる。液槽１５は、下位置に設置される貯液槽４０と溢流液流下ホース５２で連通接続され加工液を貯液槽４０に溢流させる。液槽１５は、必要な容積とされていて、加圧加工液分配室８ａに導入される加圧加工液が多量であり、液槽１５に受容される加圧加工液が多量であっても、液槽１５からの溢流液が貯液槽４０に流下することで、液槽１５が一定の液面レベルに保たれる。
【００３８】  加工用電極１１の上部ガイドピース１３ｃより上部が気中状態であると、加工用電極１１に電流を多く流すと電極が焼損する。また、高圧加工液２２の噴射は上部ガイドピース１３ｃと電極との隙間から上方へも生じるために、電極ホルダ１０と上部ガイドピース１３ｃとの間が比較的長い場合は、電極の振動及び湾曲が生じる。そのために、液槽１５を設け、液槽１５中の高圧加工液２２ｃでガイド上方向の加工液噴射力を吸収し、かつ、液槽１５は溢流方式にしているので、気中状態でも加工用電極１１に電流を多く流して高速で安定した細穴放電加工を実現できる。
【００３９】  図６に示すように、電極ガイド１３は中空体に形成されており、高圧加工液受容室９は、この実施形態では、電極ガイド１３の中空の部分である。この中空の部分である高圧加工液受容室９に高圧加工液２２ｃを導入するための高圧加工液導入路として、案内ガイド固定板１２の内部に液路１２ａが設けられ、案内ガイド固定板１２の張出端下面に固定されたハウジングブロック１７に液路１７ａが設けられ、該液路１７ａと連通され電極ガイド１３の側面中途と電極ガイド１３の中空である高圧加工液受容室９に連通する貫通路１３ａが設けられている。そして、電極ガイド１３の中空部である高圧加工液受容室９の下端に高圧加工液噴射口９ａを担持する下部ガイドピース１３ｂが設けられているので、図３に示すように、ハウジングブロック１７は、電極ガイド１３の下端部を露出させて該電極ガイド１３を収容している。すなわち、ヘッドカバー１７ｂが電極ガイド１３の下端部を露出させている。なお、貫通路１３ａは、円形、角形、若しくは楕円形で加圧した高圧加工液２２ｃを流入させる役割の外に、電極ガイド１３の内で破損した加工用電極１１や加工屑の除去排出口としても役割を果たし、電極ガイド１３の機械的強度の許す範囲で大きくすることが望ましい。
【００４０】  図６に示すように、高圧加工液受容室９は、電極径よりも数倍大きい径に形成されていて、下端と上端を絞るように、中空の部分の中心と同心に下部ガイドピース１３ｂ及び上部ガイドピース１３ｃが固定されている。この実施形態で、高圧加工液噴射口９ａを担持する下部ガイドピース１３ｂは、加工用電極１１を通しており、加工用電極１１の周囲に例えば２μｍ以下の間隙を有するように電極径よりも超微小に大きい口径に形成され、上側端面が漏斗状に形成され、超微小の間隙に高圧加工液２２ｃの液膜を介在させて加工用電極１１をＺ軸方向にガイドする機能を有し、かつ液膜によりガイドする機能を有しながら中空の部分の高圧加工液２２ｃを下方向に加工用電極１１を包む超薄膜の噴射流となって噴射する。従って、下部ガイドピース１３ｂの加工用電極１１を通している開口と加工用電極１１との間隙が、高圧加工液噴射口９ａとなっていて加工用電極径よりも超微小に大きい口径に規制されていることにより、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径３５ａにほぼ等しい径の高圧加工液２２ｃの噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙に侵入させる放射案内機能を有する。
【００４１】  上部ガイドピース１３ｃは、加工用電極１１を通しており、加工用電極１１の周囲に間隙を有するように電極径よりも超微小に大きい口径に形成され、上側端面が漏斗状に形成され、超微小の間隙に高圧加工液２２ｃの液膜を介在させて加工用電極１１をＺ軸方向にガイドする機能を有している。上部ガイドピース１３ｃの内径は下部ガイドピース１３ｂの内径よりも幾分大きくて差し支えない。
【００４２】  図１に示すように、貯液槽４０内の加工液２２を加工液ポンプ２１により汲み上げて加圧加工液分配室８ａに供給する加圧加工液２２ｂと、高圧加工液受容室９に供給する高圧加工液２２ｃとに分岐して循環するように構成されている。すなわち、加工液ポンプ２１から給送される加工液２２ａをパイプ噴射用圧力調整弁４６で調圧して加圧加工液２２ｂとし、該加圧加工液２２ｂを電極ホルダ１０内の加圧加工液分配室８ａに導入し、また、加工液ポンプ２１から給送される加工液２２ａの分岐流を加工液噴射用圧力調整弁４５で加圧加工液２２ｂの液圧よりも高い圧力となるように調圧して高圧加工液２２ｃとし、この高圧加工液２２ｃを電極ガイド１３の中空部である高圧加工液受容室９に導入している。高圧加工液受容室９に導入される高圧加工液２２ｃの液圧が３ＭＰａ以上であり、加工用電極１１の電極ガイド１３より電極下端までの間を高圧加工液２２ｃで包んだ状態の噴射流の液圧が３ＭＰａ以上にすることが、高圧加工液２２ｃが放電加工間隙３５ｂに深く侵入して加工屑を洗い出すのに大きな効果がある。そこで、加工液噴射用圧力調整弁４５の圧力設定を３ＭＰａ以上とする。
【００４３】  高圧加工液２２ｃの圧力を３ＭＰａ以上にすると、下部ガイドピース１３ｂは加工用電極１１を通した状態での加工液噴射は、噴射方向１０ｍｍ以内の金属材表面等に当たると高圧加工液２２ｃは霧化する勢いを持つ。上部ガイドピース１３ｃの上側には液槽１５を取り付け高圧加工液２２ｃを流入させる。液槽１５内の加工液は高圧加工液２２ｃの液圧に応じ、その水位を変更し、かつ、加工用電極１１の電極ホルダ１０から上部ガイドピース１３ｃまでの間で部分が水没する水位にする。これにより、加工中の進退移動時に生ずる電極振動、電極湾曲を防止する機能を有し、かつ、電極ホルダ１０から上部ガイドピース１３ｃまでの間の電極冷却を行える。上記の電極冷却方法で、電極径０．２ｍｍ以下の加工用電極１１で加工パルス設定電流をこれまでの３倍以上とすることもでき、高速に穴あけ放電加工ができる。
【００４４】  電極ホルダ１０に設けられる加圧加工液分配室８ａは、加工液ポンプ２１により供給される加圧加工液２２ｂを該電極ホルダ１０に保持された加工用電極１１の外面を包んで電極ガイド１３に向かって放射すると共に該加工用電極１１がパイプ電極である場合には該パイプ電極の内部空間にも加圧加工液を供給する。
【００４５】  電極ガイド１３に設けられる高圧加工液受容室９は、加工用電極１１の電極ホルダ１０から該電極ガイド１３までの間を包んで該電極ガイド１３に到達する噴射流の加圧加工液を受け容れると共に、該加圧加工液よりも高圧の高圧加工液２２ｃを高圧加工液供給路５１を介して受け容れて該加工用電極１１の該電極ガイド１３より電極下端までの間を高圧加工液２２ｃで包んだ状態の噴射流とする。  高圧加工液受容室９は、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径３５ａにほぼ等しい径を有する高圧加工液噴射口９ａを有し、該高圧加工液噴射口９ａより噴射する高圧加工液２２ｃの噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙３５ｂに侵入させる噴射機能を有する。
【００４６】  加工前後から発生する霧状になった加工屑を含む飛散加工液及び液状化物を吹き飛ばすためのエア又は不活性ガスを噴射するエアノズル１６と、エアノズル１６により吹き飛ばされた飛散加工液及び液状化物を回収するための噴霧加工液回収装置２０と、を備えている。噴霧加工液回収装置２０は、案内ガイド固定板１２の下面に固定され、エアノズル１６も同様に固定される。エアノズル１６からエア又は不活性ガスを噴射するため、及び噴霧加工液回収装置２０で負圧吸引を行うために、加圧空気供給装置（例えばエアコンプレッサ）４７と、エアブロー流量調整弁４８と、エア吸引流量調整弁４９と、真空発生器５０とを備えている。エアノズル１６より不活性ガスを噴射する場合には、図示しないボンベが設けられる。真空発生器５０で捕捉される湿分は、貯液槽４０に流下する。加圧空気供給装置４７は、コントロールユニット４４の判定処理手段４４ｃからの制御信号により制御される。
【００４７】  加工用パルス電源３６は、加工用電極１１を陰極、ワーク１４を陽極となるように、出力線３７を介して通電ブラシ６より回転シャフト８に電気的に接続されると共に、出力線３８を介してワーク１４に電気的に接続され、加工用電極１１の下端面とワーク１４の電極下端面対向部位との間に形成される放電加工間隙３５ｂに加工用パルス電圧を印加する。尚、加工用電極１１とワーク１４の材質により前記極性を逆接続にしてもよい。
【００４８】  放電加工中は加工液を噴射しつつ、加工用電極１１がワーク１４にサーボユニット３９によりＺ軸方向に進退せしめ適正な放電加工間隙３５ｂを維持する。  サーボユニット３９は、サーボ回路とサーボドライバを有し、ＮＣ装置４２からの信号に基づいて加工用パルス電源３６から出力されるパルスを入力し、サーボモータ３を制御駆動する。  サーボモータ３の駆動回転により昇降する昇降テーブル７の移動量は、ロータリーエンコーダ２でパルス量として検出され、コントロールユニット４４の電極移動位置計測手段に入力するようになっていて、常に電極の移動位置が何処にあるか検出されメモリ処理及び比較処理手段４４ｂにデータ入力され又は比較処理される。
【００４９】  コントロールユニット４４は、電極移動位置計測手段４４ａと、マイクロコンピュータを用いたメモリ処理及び比較処理手段４４ｂと、マイクロコンピュータを用いた判定処理手段４４ｃと、を有している。
【００５０】  電極移動位置計測手段４４ａは、サーボモータ３の駆動回転により昇降する昇降テーブル７の移動量（電極の移動量）をロータリーエンコーダ２が検出し移動量に対応して出力するパルス量を入力して、放電加工を行っている電極下端の現在位置を常時検出し、位置信号をメモリ処理及び比較処理手段４４ｂに出力する。
【００５１】  メモリ処理及び比較処理手段４４ｂは、パイプ電極の内部を通る加圧加工液の噴射開始位置を比較する手段と、高圧加工液噴射口９ａからの高圧加工液２２ｃの噴射開始位置を比較する手段と、加工終了位置を比較する手段と、電極からの加工液噴射停止位置を比較する手段と、高圧加工液噴射口９ａからの高圧加工液２２ｃの噴射停止位置を比較する手段と、を有し、各手段に設定されている閾値と電極移動位置計測手段４４ａからの信号とを比較して等しくなったときに必要な制御信号を判定処理手段４４ｃに出力する。
【００５２】  判定処理手段４４ｃは、軸送り・加工制御手段と、加圧空気供給時間制御手段と、加工液ポンプ圧力制御増減速を判定する手段と、加圧加工液の圧力調整弁制御手段と、高圧加工液２２ｃの圧力調整弁制御手段と、を有し、加工液循環系・加圧空気供給系・電源制御系の各機器への制御信号を出力する。すなわち、判定処理手段４４ｃは、加工液ポンプ２１に対する駆動開始停止信号、パイプ噴射用圧力調整弁４６と加工液噴射ガイド用圧力調整弁４５に対する圧力設定信号，弁開閉信号、加圧空気供給装置４７に対する駆動開始停止信号、サーボユニット３９に対するＺ軸方向移動量指示信号、と、加工用パルス電源３６に対する制御信号と、ＮＣ装置４２に対する制御信号と出力する。  判定処理手段４４ｃは、所要の放電加工用パルス電圧が放電加工間隙３５ｂに印加され、放電加工間隙３５ｂの隙間を所要の最適値に制御するためのサーボ制御信号ｓｖが出力される。放電加工間隙３５ｂの状態を示す信号Ｆは、加工用パルス電源３６からコントロールユニット４４に与えられ、サーボ制御信号ｓｖはサーボモータ３に与えられ、これにより加工用電極１１のＺ軸方向への送り量の制御が行なわれる。  加工用パルス電圧は加工用パルス電源３６から出力線３７，３８を介して加工用電極１１とワーク１４との間に形成される放電加工間隙３５ｂに印加する。
【００５３】  加工中、加工用電極１１は、電極回転モータ４によって回転されるとともに、サーボモータ３によってＺ軸方向に進退され、その間中、電極先端部を電極ガイド１３によって案内されワーク１４に対して正確な位置決め状態を保持される。
【００５４】  加工用電極１１が前記ワーク１４の入口面にＺ軸降下するに伴い近接すると加工用パルスの電圧降下が生じ加工原点の設定をする。その後、ＮＣ放電加工機では、加工位置移動し放電加工を開始または直接放電加工を開始することができる。
【００５５】  符号５５は封止部材であり、Ｏリングが使用されている。符号５６は電極を案内するすり鉢状ブロックであり、符号５９はプラグキャップである。
【００５６】  上記発明の細穴放電加工装置は、電極ホルダで棒状またはパイプ状の加工用電極の上部を保持し、加工用電極の下部をワーク１４に近接する位置で電極ガイドで高圧加工液２２ｃの液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする。そして、高圧加工液受容室９に導入される高圧加工液２２ｃを高圧加工液噴射口９ａから噴射する。高圧加工液噴射口９ａは、加工用電極径よりも超微小に大きい口径に規制されていて、噴射流をほとんど広がらせずかつ噴射流で加工用電極の外面を包むようにして高圧加工液２２ｃを噴射するので、該高圧加工液２２ｃを放電加工間隙３５ｂに深く侵入させる。このため、加工用電極を回転させながらワーク１４に対してＺ軸方向に相対的送りして細穴放電加工を行うと、これにより放電加工孔の底部に生じる加工屑が放電加工間隙３５ｂに深く侵入する加工液に取り込まれて放電加工間隙３５ｂから放電加工孔入口部に円滑に運ばれる。高圧加工液噴射口９ａからワーク表面の放電加工孔入口部周囲に到達する噴射流は、放電加工間隙３５ｂから該放電加工孔入口部周囲に流出したばかりの加工屑を含んだ加工液に強烈に当たり、当たった衝撃で噴霧状になって飛散するので、ワーク表面の放電加工孔入口部周囲に液溜まりを作らないから、放電加工孔入口部のエッジに溶融付着物が形成されず、放電加工孔の底部に生じる加工屑が放電加工間隙３５ｂに留まらずに円滑に外部に排出される。そして、加工用電極の冷却が十分に大きく行われるから、加工用電極に供給する電流を従来よりも大幅に大きくすることができるので、放電加工時間を従来の数分の１に短縮でき、放電加工効率が大幅に向上する。さらに、穴あけが完了した時点では、高圧加工液噴射口９ａからの噴射流は放電加工間隙３５ｂを突き抜けるので、この噴射流によって電極側面に付着する加工屑が洗い流されるから、加工用電極の下端に溶融付着物が形成されない。
【００５７】  図４に示すように、加工用電極１１と電極ガイド１３の下部ガイドピース１３ｂとの隙間（実験では片側０．０１ｍｍ以下）から高圧加工液２２ｃを電極側面に沿って電極を包囲しつつ噴射するため、高圧加工液２２ｃが直接加工穴に入り込む液流になる。また、加工屑が排出される際に下部ガイドピース１３ｂから噴射される高圧加工液２２ｃが加工穴入口部周囲を覆う範囲が少ないため加工屑排出を効率的行うことができ、加工効率が良い状態となる。
【００５８】  電極ガイド１３の下部ガイドピース１３ｂからの加工液噴射は、加工用電極１１が棒状電極及びパイプ状電極の何れにおいても形成される放電加工間隙３５ｂの入口部に向けて少なくとも３ＭＰａ以上に加圧された加工液２２を電極進退方向とほぼ平行に電極の表面周囲をほぼ放電加工拡大しろと同等の厚み又はそれ以下の厚みで包囲しつつ電極外側面を沿って噴射する。
【００５９】  噴射された高圧加工液２２ｃがワーク１４上面に直接あたる領域３５ｃでは、該加工液は霧化するため比較的薄い水流の壁となり、電極回転等により入口部放電加工口径３５ａの加工ギャップが拡大不均一になった部分から噴射加工液が放電間隙に供給されて加工チップを伴い電極のワーク貫通前には放電加工間隙３５ｂの入口部へ送出される。このとき、放電加工間隙３５ｂの入口部では排出すべき加工屑を伴った加工液と電極ガイド１３から噴射された高圧加工液２２ｃとが衝突する。しかし、実験例の観察によると、周囲の液層がこれまで使用されている加工液噴射ノズルを使用したものと比較して極端に排出が効率的に行われる。このために、加工速度が大幅に向上する。
【００６０】  図７（ａ）〜（ｅ）は、この細穴放電加工装置１で採用する電極ガイド１３の５つの形態の斜視図を示す。図７（ａ）〜（ｅ）に示すいずれの電極ガイド１３についても、図６を用いて上述したように、軸方向に貫通する高圧加工液受容室９の下端と上端に嵌合された下部ガイドピース１３ｂと上部ガイドピース１３ｃに加工用電極１１が挿通された高圧加工液受容室９に対し、高圧加工液２２ｃを流入させる役割を果たす他に、高圧加工液受容室９内で破損した加工用電極１１や加工チップ等の残存物の除去排出口としても役割を果たす。高圧加工液受容室９内に高圧加工液２２ｃを導入する貫通路１３ａを備えている。  このため、貫通路１３ａは、電極ガイド１３の機械的強度の許す範囲で大きくすることが望ましい。貫通路１３ａは、図７（ａ）に示す電極ガイド１３では上下に長い長円孔となるように開設され、図７（ｂ）に示す電極ガイド１３では上下に長い矩形孔となるように開設され、図７（ｃ）に示す電極ガイド１３では上下方向の中央部を側方から見てコの字に切除し水平断面が半円分だけ残って上下が繋がっている形態に開設されている。図７（ｄ），（ｅ）に示す電極ガイド１３では貫通路１３ａより下側部分の外面を高圧加工液が接触して流れるようになっていて電極ガイド１３を冷却するようになっている。またこの形状は、後述する第２の実施形態の電極ガイド１３Ａとしても使用可能な形態になっている。  貫通路１３ａの大きさについては、上下方向に4ｍｍ以上の長さを確保する。これによって、加工用電極１１に超鋼合金材を使用した場合に、外部応力等が加わることにより、高圧加工液受容室９内で2ｍｍ、4ｍｍ、8ｍｍなどばらばらの長さで粉砕状態になる加工用電極１１の排除が良好に行える。
【００６１】［第２の実施形態］
【００６２】  図８は本発明の第２の実施形態の細穴放電加工装置に係る要部の断面図である。図９は同要部において高圧加工液の流れを示す断面図である。この実施形態では、ハウジングブロック１７Ａが電極ガイド１３Ａを密閉状態に収容している。この実施形態では、高圧加工液受容室９Ａが、ハウジングブロック１７Ａ内の電極ガイド１３Ａの側面部から下端までの部分を取り囲んで形成されている。ヘッドカバー１７ｃは電極ガイド１３Ａを密閉して設けられ高圧加工液噴射口９ａを有している。高圧加工液２２ｃは、電極ガイド１３Ａの側面部周囲に沿って導入され下端に至るようになっている。高圧加工液噴射口９ａは、下部ガイドピース１３ｂの下側近傍に同心状態に設けられている。高圧加工液噴射口９ａの高圧加工液２２ｃの噴射機能は第１の実施形態の場合とまったく同一である。またそのほかの構成は、第１の実施形態の場合とまったく同一であるので、図示されている部分において対応する構成要素に第１の実施形態に係る図面に付した符号と同一の符号を付して、説明は省略する。
【００６３】  図１０は図８のＡ−Ａ断面形状であり、電極ガイド１３の周面に形成された加工液を流すための送液溝の形状に関する三つの相違した構成を示している。この送液溝が高圧加工液受容室９Ａを担持している。
【００６４】  図１１（ａ）は第２の実施形態の細穴放電加工装置で使用する電極ガイド１３Ａを示す。この例の電極ガイド１３は、周面に母線方向に直線状でありかつ周方向に並ぶ複数の送液溝を加工液通路として有し、加工液２２を該噴射穴へ直線状に送液する。この直線状の送液溝とした場合には、電極の進退方向と同じ方向であるので送液方向の液流の乱れを安定させるから、高圧加工液噴射口９ａからワーク１４までの距離を比較的長めにとって穴加工を行うことができる。
【００６５】  また図１１（ｂ）は電極ガイド１３Ａの他の例を示す。この例の電極ガイド１３Ａは、ガイド側面に螺旋状の溝を有するので、加工屑の排出に回転した流れを与えることになり、電極回転速度が比較的低い状態でも加工が安定する。この例の電極ガイド１３は、螺旋状の溝は４５度の角度をなすように形成されている。しかし、この螺旋状の溝の角度は４５度に限定されるものではなく、電極ガイド１３Ａからワーク１４までの距離や電極回転速度に応じ、その時々の状況に応じて適宜な溝角度値を備える電極ガイド１３Ａを選択使用してもよい。  なお、直線及び螺旋状の溝本数は単数及び複数を使用してもよい。
【００６６】［実験例１］  実施形態に示す細穴放電加工装置にパイプ電極を取り付け、材質ＳＵＳ３０４、加工厚さ１ｍｍのワークに放電加工を行うと、加工穴径が０．０７５ｍｍとなり、加工時間が約４秒となった。このデータでは、噴射加工液２２の液量が２０．７ｇ／ｍｉｎであり、この液量の使用は、図４に示すパイプ電極径３５ｄが０．１ｍｍであるときの加工液流量０．２５４ｍｌ／ｍｉｎの約８０倍の使用になる。穴径と加工厚みの相違はあるが、加工速度比較では電極ガイド１３を備えていることで従来よりも約２５倍の速度向上になる。この加工液噴射ガイドを使用する環境は加工屑の排出を安定的に維持する必要があり、そのため電極ガイド１３からワーク１４までの間は水没しないようにする。
【００６７】［実験例２］  実施形態に示す細穴放電加工装置にパイプ電極を取り付け、材質ＳＵＳ３０４、加工厚さ１ｍｍのワークに放電加工を行うと、図４に示す電極径３５ｄが０．０５５ｍｍ、下部ガイドピース１３ｂが内径０．０６３ｍｍである設定条件の場合、下部ガイドピース１３ｂから噴射した高圧加工液２２ｃは直径０．０６５ｍｍで放射状に広がりつつ０．３ｍｍの距離にあるワーク１４に到達し、噴射加工液２２のワーク１４上面での放射径３５ｆは０．０８２ｍｍと測定された。このときの加工穴径は、０．０７９ｍｍであった。放電加工中に加工液２２が放電加工間隙３５ｂを通りワーク１４の上面に直接到達する、該放電加工間隙３５ｂの半径方向の幅は、（（噴射加工液のワーク上面での放射径３５ｆ）−（入口部放電加工穴径３５ｅ））／２＝０．００１５ｍｍ  となり、前記の噴射加工液がこの領域３５ｃで霧化する。
【００６８】  故に、放電加工間隙３５ｂの入口部から排出される放電加工屑が排出されるときに該放電加工屑を阻害する加工液の壁、水溜りが無いか少ない状態で放電加工が進行する。該加工では、ワーク１４の材質がＳＵＳ３０４で加工厚みが１．０ｍｍのとき放電加工時間が３．７秒であった。
【００６９】
【表１】
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【００７０】  表１の加工性能比較データでは他社の加工速度と比較し約７倍となった。加工条件の変更で穴径が０．００７ｍｍ拡大されるが約１０倍の加工速度で加工することができる。この加工時間で使用された加圧され電極ガイド１３から噴射される加工液２２は１．７ｃｃであり、極めて少ない加工液２２の使用量である。
【００７１】  図１２に示すグラフは、低加工速度の加工条件下での電極ガイド１３とワーク１４との間の距離の適正距離用データであり、加工液噴射時は０．３ｍｍを上記距離の目安としている。放電加工中は、霧化した加工液２２は加工時間が長くなるに従い加工周囲で液状化する傾向にあるため、電極ガイド１３の近傍に取り付けられたエアノズル１６よりエアを噴出しつつ、電極ガイド１３から噴射された加工液２２と該噴射加工により排出された放電加工屑とを含む液状及び霧状の加工液２２を放電加工間隙３５ｂの入口部から吹き飛ばし、エアノズル１６のエア噴出方向に設けられた電極ガイド１３を通過した先に設けた噴霧加工液回収装置２０により放電加工屑を含む液状及び霧状の加工液２２を回収することで、排出すべき放電加工屑を含む加工液２２の排出を阻害するものが極力少なくなるため、安定した高速の放電加工を行い、かつ、ワーク１４の取り付け、取り外し等の作業性を気中環境で良好に行える。
【００７２】［実験例４］  図１３は、加工液噴射圧力に対する性能変化に関する実験結果を示すグラフである。図１４は、加工液圧変化に対する加工性能変化に関する実験結果を示すグラフである。  この実験は、加工液噴射圧力（流量）を変化させることで、電極消耗比、加工速度、加工穴入口径の各変化を測定した。この実験では、ＳＵＳ３０４で厚み１．０ｍｍのワーク１４に対して、電極径０．０５５ｍｍで貫通する。この際、電極ガイド１３上部の電極冷却と放電加工間隙へのエア噴射を併用した。実験結果によれば、電極ガイド１３の加工液噴射圧力が３ＭＰａの前後で加工性能が大きく変化した。  詳述すると、加工液噴射圧力３ＭＰａまでは電極ガイド１３からの噴射流量が放電時に生ずる加工屑排出の効果が不足状態で、加工液噴射圧力３ＭＰａから電極消耗の上昇が止まり、加工屑排出が効果的に行われる状態となる。加工液噴射圧力１２ＭＰａから電極消耗比、加工速度、加工穴入口径に大きく変化するのが測定できた。加工液噴射圧力１２ＭＰａでは電極消耗比と加工穴入口径が小さくなった要因として、電極ガイド１３の上部ガイドピース１３ｃ及び下部ガイドピース１３ｂの加工用電極１１と対向する案内面に加工液２２が通過する際に潤滑液として働き、加工中の電極進退動作に機械的負荷が軽減されたか、上部ガイドピース１３ｃ及び下部ガイドピース１３ｂと加工用電極１１間の加工液流速により滑り軸受の摩擦低減が働いたと考える。このことは、加工液噴射圧力が少ない状態であっても電極回転数の高速化を行うことで、前記加工性能が変化すると考えられる。したがって、本発明者の実験によれば、電極ガイド１３上部の電極冷却と放電加工間隙のエア噴射を併用し、電極ガイド１３を使用し高圧加工液２２ｃの液圧が少なくとも３ＭＰａであることが、比較的細径の穴から微細径の穴を高速であけるために有用であることが確認された。なお、高圧加工液２２ｃの液圧が２０ＭＰａ以上でも良好に細穴放電加工が行えることも確認された。
【００７３】  図１５は、現行の通常機と本発明のプロト機を比較した性能を比較したグラフである。ＳＵＳ３０４、厚さ１．０ｍｍのワークに対し、電極径０，０５５ｍｍで穴あけ放電加工を行い、加工速度、電極消耗比、穴径、ＧＡＰを比較した。グラフに示すように、加工速度が飛躍的に速くなり、電極の消耗が少なくなり、ギャップが小さくなった。
【００７４】  図１６は、本発明装置による放電加工に関する、電極−ガイドＧＡＰ（片側μｍ）変化と加工性能の関係を示すグラフである。
【００７５】  図１７は、従来装置と本発明装置による放電加工進行状況を比べたグラフである。ＳＵＳ３０４で厚さ２０ｍｍのワークに対し、φ１ｍｍの真鍮製の棒状電極を用いて穴あけ加工を行い、貫通させるまでの進行状況を測定した。従来装置では４９秒かかって貫通したのに対し、本発明装置では５秒で貫通した。
【００７６】  図１８は、放電加工装置における加工深さの変化に対する消耗比の変化、加工速度の変化を示すグラフである。
【００７７】［その他の実施形態］  本発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて把握される技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。
【符号の説明】
【００７８】  ８  回転シャフト  ８ａ  加圧加工液分配室  ８ｂ  噴射孔  ９，９Ａ  高圧加工液受容室  ９ａ  高圧加工液噴射口  １０  電極ホルダ  １１  加工用電極  １３  電極ガイド  １４  ワーク  １５  液槽  １６  エアノズル  １７，１７Ａ  ハウジングブロック  １７ａ  液路  ２０  噴霧加工液回収装置  ２１  加工液ポンプ  ２２ｂ  加圧加工液  ２２ｃ  高圧加工液  ３５ａ  入口部放電加工穴径  ３５ｂ  放電加工間隙  ４０  貯液槽
【図１】
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【図２】
2013031011.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013031011.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2013031011.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月4日(2013.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記高圧加工液受容室は、前記電極ガイドを収容するハウジングブロックに設けられ該電極ガイドの外面に沿って下端まで導入するように形成され、前記高圧加工液噴射口は、前記高圧加工液受容室の前記電極ガイドの下側近傍に同心に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の細穴放電加工装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
好ましくは、上記発明において、前記高圧加工液受容室は、前記電極ガイドを収容するハウジングブロックに設けられ該電極ガイドの外面に沿って下端まで導入するように形成され、前記高圧加工液噴射口は、前記高圧加工液受容室の前記電極ガイドの下側近傍に同心に設けられている。
この構成では、高圧加工液が電極ガイドの周囲の空間に大量に導入することができ、高圧加工液受容室の下端の高圧加工液噴射口より噴射する高圧加工液の噴射流が、細穴放電加工により形成される入口部放電加工穴径にほぼ等しい径を有する高圧加工液噴射口より電極下端までの間を包んでほとんど広がらずに、放電加工間隙に侵入する。このため、深い細穴の放電加工でも短時間に加工できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態の細穴放電加工装置の全体構成図であり、図２は要部の拡大断面図であり、図３は要部をさらに拡大した断面図である。
この実施形態の細穴放電加工装置１は、Ｚ軸方向に移動されかつ回転されるように設けられ電極ホルダ１０の上部を収容し固定する回転シャフト８と、回転シャフト８に上部を収容固定され棒状またはパイプ状の加工用電極１１の上端を保持するチャック装置である電極ホルダ１０と、加工用電極１１の下端を加工液の液膜を介在させてＺ軸方向にガイドする電極ガイド１３と、回転シャフト８に形成され、加工液ポンプ２１からの加圧加工液を回転継ぎ手５を介して導入する加圧加工液分配室８ａと、電極ガイド１３を収容し支持するハウジングブロック１７の上部に設けられ、加圧加工液分配室８ａの下端の噴射孔８ｂから噴射され加工用電極１１を包んで流下する加工液を受け容れる液槽１５と、前記ハウジングブロック１７内に、該液槽１５に連通していると共に加工液ポンプ２１から高圧加工液２２ｃを受け容れる高圧加工液受容室９と、高圧加工液受容室９の下端に設けられ、細穴放電加工によりワーク１４に形成される入口部放電加工穴径３５ａにほぼ等しい径の高圧加工液２２ｃの噴射流がほとんど広がらずに放電加工間隙に侵入させる高圧加工液噴射口９ａと、を備えて成る。ここで、本実施形態ではシャフトとして回転シャフトを用いた例を示しているが、それに囚われることなく、回転しないシャフトであってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図６に示すように、電極ガイド１３は中空体に形成されており、高圧加工液受容室９は、この実施形態では、電極ガイド１３の中空の部分である。この中空の部分である高圧加工液受容室９に高圧加工液２２ｃを導入するための高圧加工液導入路として、案内ガイド固定板１２の内部に液路１２ａが設けられ、案内ガイド固定板１２の張出端下面に固定されたハウジングブロック１７に液路１７ａが設けられ、該液路１７ａと連通され電極ガイド１３の側面中途と電極ガイド１３の中空部である高圧加工液受容室９に連通する貫通路１３ａが設けられている。そして、電極ガイド１３の中空部である高圧加工液受容室９の下端に高圧加工液噴射口９ａを担持する下部ガイドピース１３ｂが設けられているので、図３に示すように、ハウジングブロック１７は、電極ガイド１３の下端部を露出させて該電極ガイド１３を収容している。すなわち、ヘッドカバー１７ｂが電極ガイド１３の下端部を露出させている。なお、貫通路１３ａは、円形、角形、若しくは楕円形で加圧した高圧加工液２２ｃを流入させる役割の外に、電極ガイド１３の内で破損した加工用電極１１や加工屑の除去排出口としても役割を果たし、電極ガイド１３の機械的強度の許す範囲で大きくすることが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013031011.tif 000022
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
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【国際調査報告】
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2013031011.tif 000025
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