(57)【要約】【課題】工具電極が放電によって消耗しても、工具電極を人手によって調整することなく、放電痕による微細凹部を安定して形成することできる放電加工技術を提供する。【解決手段】工具電極１６の相対的移動は、工具電極１６を回転させて、振れ回り運動あるいは遠心力による旋回運動を生じさせて、工具電極１６の先端部１６ａを工作物２に対して周回させながら、工作物２と工具電極１６との間に放電パルスを所定間隔で印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物に対して工具電極を相対的に移動させながら、それらの間に放電パルスを印加させて、前記工作物の表面に単発放電痕またはその集積による所定の微細模様を形成する放電加工方法であって、
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極を回転させて、振れ回り運動あるいは遠心力による旋回運動を生じさせて、該工具電極の先端部を前記工作物に対して周回させるものであって、
その相対的移動中に、前記工作物と前記工具電極との間に放電パルスを所定間隔で印加することを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記工作物と工具電極との少なくとも一方を振動させて、前記工作物と前記工具電極の先端部との間の放電間隙を変化させる工程を更に備えている工作物表面の放電加工方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記工具電極は、所定の可撓性を有する導電性線材であり、
前記工具電極を、回転させることで、振れ回り運動を起こさせて、該工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って回転させることを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記工具電極は、可撓性を有さない導電性の棒状体であり、
前記工具電極を、その基端を揺動可能に枢支させた状態で回転させることで、遠心力による旋回運動を起こさせて、該工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って回転させることを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記工具電極は、その先端部に、凸状電極部材を回転可能に設けていることを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極を回転させて該工具電極の先端部が被加工面に沿って回転する運動と、前記工作物の軸線方向へ直線移動する動作とを組合わせて構成されている工作物表面の放電加工方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極が前記工作物の被加工面に対して螺旋状に移動することを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極の先端部が回転しながら、前記工作物の被加工面に沿って周回する相対的遊星運動であることを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
放電パルスの印加時に工作物と工具電極との間の電圧または電流を検出する手段を備え、
この手段によって検出した電圧または電流に基づいて、前記工具電極を回転制御することを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記工具電極の消耗量を補正する信号に基づいて、前記工具電極を回転制御することを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかにおいて、
前記放電パルスの印加動作の電気的制御条件として、放電パルス印加電圧の大きさ、放電パルス印加電流の大きさ、放電パルス印加時間、放電パルス休止時間、放電加工時間および放電休止時間のうち、少なくとも１つと、前記工具電極の相対的移動動作とを相互に連動させることを特徴とする工作物表面の放電加工方法。
【請求項１２】
工作物の表面に多数の微細凹部からなる微細模様を形成する放電加工装置であって、
放電作用により、工作物の被加工面に微細凹部を加工形成する工具電極と、
電極回転手段を有し、前記工作物に対して前記工具電極を相対的に移動させる相対的移動手段と、
前記工作物と前記工具電極との間に放電パルスを印加させる放電印加手段と、
前記移動手段および前記放電印加手段を相互に連動して制御する制御手段とを備えてなり、
前記工具電極は、前記電極回転手段の回転軸に支持させた導電性部材であり、
前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して、前記工具電極を回転させて振れ回り運動あるいは遠心力による旋回運動を生じさせ、これによって前記工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って周回させながら、前記工作物と前記工具電極との間に放電パルスを所定間隔で印加させることによって、該被加工面に放電痕を形成することを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記工作物と前記工具電極の少なくとも一方を振動させる振動手段を更に備え、
この振動手段により、前記工作物と前記工具電極の少なくとも一方を振動させて、前記工作物と前記工具電極との間の放電間隙を変化させることを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３において、
前記工具電極は、所定の可撓性を有する導電性線材からなり、かつその基端が前記電極回転手段の回転軸に固定されており、
前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して前記工具電極を回転させることで振れ回り運動を起こさせ、それによって前記工具電極の先端部を、前記工作物の被加工面に沿って回転させることを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１５】
請求項１２または１３において、
前記工具電極は、可撓性を有さない導電性の棒状体であり、かつその基端が前記電極回転手段の回転軸に揺動可能に枢支されており、
前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して前記工具電極を回転させることで、遠心力による旋回運動を起こさせ、それによって、前記工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って軸線まわりに回転させることを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれかにおいて、
前記工具電極は、その先端部に、凸状電極部材を回転可能に設けていることを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１７】
請求項１２〜１６のいずれかにおいて、
前記相対的移動手段は、前記工具電極の先端部が、前記工作物の被加工面に対して回転させる運動と前記工作物の軸線方向へ直線移動する運動とを組合わせて実行することを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１８】
請求項１２〜１６のいずれかにおいて、
前記相対的移動手段は、前記工具電極の先端部が、前記工作物の被加工面に沿って螺旋状に運動することを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項１９】
請求項１２〜１６のいずれかにおいて、
前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して、前記工具電極を前記振れ回り運動あるいは旋回運動させながら、前記工具電極を前記工作物の被加工面に沿って周回させることで、前記工具電極と前記工作物とを相対的に遊星運動させることを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項２０】
請求項１２〜１９のいずれかにおいて、
前記制御手段は、放電パルスの印加時に前記工作物と前記工具電極との間の電圧または電流を検出し、検出した電圧または電流に基づいて、前記工具電極を回転制御することを特徴とする、工作物表面の放電加工装置。
【請求項２１】
請求項１２〜１９のいずれかにおいて、
前記制御手段は、工具電極の消耗を補正する信号に基づいて、前記工具電極を回転制御することを特徴とする、工作物表面の放電加工装置。
【請求項２２】
請求項１２〜２１のいずれかにおいて、
前記制御手段は、前記放電印加手段による前記放電パルスの印加動作を制御する電気的条件として、放電パルス印加電圧の大きさ、放電パルス印加電流の大きさ、放電パルス印加時間、放電パルス休止時間、放電加工時間および放電休止時間のうち、少なくとも１つと、前記工作物と工具電極の相対的移動動作を相互に連動させるように構成されたことを特徴とする工作物表面の放電加工装置。
【請求項２３】
工作物の仕上加工装置に、請求項１２〜２２のいずれかに記載の放電加工装置を一体的に組合わせたことを特徴とする、仕上加工装置。
【請求項２４】
工作物の仕上加工装置と、請求項１２〜２２のいずれかに記載の放電加工装置とが、工程順に配設されていることを特徴とする、仕上加工システム。
【請求項２５】
請求項１〜１１のいずれかに記載の放電加工方法によって、その被加工面に単発放電痕またはその集積による所定の微細模様が形成されていることを特徴とする、機械部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作物表面の放電加工方法および放電加工装置に関し、更に詳細には、導電性材料からなる工作物、特に、自動車部品等の小型金属部品の内周面または外周面に多数の微細凹部からなる微細模様を加工形成するのに適した放電加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車部品等における金属製摺動部品においては、その摺動面の磨耗・発熱・疲労を発生させないよう摺動抵抗を低減するために、摺動面に多数の微細凹部からなる微細模様が加工（いわゆるテクスチャリング（texturing））されて、オイルポケットが形成されている。
【０００３】
このような金属部品表面への微細凹部のテクスチャリング技術としては、例えば、工作物（以下ワークと称する。）の表面に加工ローラ形状を転写して微細凹部を塑性加工する方法があるが、この加工方法は、ワークの構成材料が超硬合金等の硬質金属である場合には微細凹部の形成が困難ないしは不可能であり、また上記加工ローラの形状寸法が構造上ある程度の大きさを必要とすることから、小型ワークの小径穴内面等にも微細凹部の形成が困難ないしは不可能であった。
【０００４】
この点に関して、特許文献１に開示されるように、放電作用により、自動車用エンジンのシリンダブロックのシリンダボア等のワークの円筒内周面に微細凹部を形成する方法が開発され提案されている。
【０００５】
この放電加工方法においては、図２０（ａ）および（ｂ）に示すように、電極ヘッドａが回転主軸ｂに同軸状にかつ一体的に装着されるとともに、その外周部に凸状電極ｃが設けられてなり、この電極ヘッドａがワークＷの穴内に配置された状態で、電極ヘッドａが回転主軸ｂと一体に回転駆動されながら、電極ヘッドａの凸状電極ｃとワークＷの穴内周面Ｗａとの間に所定の電圧が印加されて、この時生じる放電作用により穴内周面Ｗａに、例えば図２０（ｃ）に示すようなディンプル状の微細凹部ｐが加工形成される。
【０００６】
この放電加工方法によれば、高硬度材料からなるシリンダブロック等のワークＷの穴内周面Ｗａでも微細凹部ｐが良好に形成され得る。また電極ヘッドａの構造を簡単で小型なものにして小径（例えば直径１０ｍｍ以下）の穴内周面Ｗａにも適用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１５５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、このような放電加工では、前工程でワークＷの穴内周面Ｗａを前工程の機械加工工程で高精度に仕上げた状態で放電加工することになるが、電極ヘッドａとワークＷの穴内周面Ｗａの電極間距離（放電間隙）を円周方向全周にわたって均一にする必要がある。
【０００９】
そのためには、上記凸状電極ｃおよびワークＷの配置を精度よく行う必要があった。また、上記電極間距離はとても狭いため、ワークＷの穴内周面Ｗａの内径寸法が穴径公差内でもワークＷ毎に電極間距離が変わるため、電極間距離または印加電圧等の調整が必要であり、しかも、凸状電極ｃが少しでも消耗すると安定した微細凹部ｐを形成することが困難ないしは不可能となるという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、工具電極が放電によって消耗しても、工具電極を人手によって調整することなく、放電痕による微細凹部を安定して形成することができる放電加工技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による放電加工方法は、工作物に対して工具電極を相対的に移動させながら、それらの間に放電パルスを印加させて、前記工作物の表面に単発放電痕またはその集積による所定の微細模様を形成する放電加工方法であって、前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極を回転させて、振れ回り運動あるいは遠心力による旋回運動を生じさせて、該工具電極の先端部を前記工作物に対して周回させるものであって、その相対的移動中に、前記工作物の被加工面と前記工具電極の先端部との間に放電パルスを所定間隔で印加することを特徴とする。
【００１２】
前記工作物と工具電極との少なくとも一方を振動させて、前記工作物と前記工具電極の先端部との間の放電間隙を変化させる工程を更に備えてもよい。
【００１３】
前記工具電極は、所定の可撓性を有する導電性線材であり、前記工具電極を、回転させることで、振れ回り運動を起こさせて、該工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って回転させてもよい。
【００１４】
あるいは前記工具電極は、可撓性を有さない導電性の棒状体であり、前記工具電極を、その基端を揺動可能に枢支させた状態で回転させることで、遠心力による旋回運動を起こさせて、該工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って回転させてもよい。
【００１５】
前記工具電極は、その先端部に、凸状電極部材を回転可能に設けてもよい。
【００１６】
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極を回転させて該工具電極の先端部が被加工面に沿って回転する運動と、前記工作物の軸線方向へ直線移動する動作とを組合わせてもよい。
【００１７】
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極が前記工作物の被加工面に対して螺旋状に移動してもよい。
【００１８】
前記工具電極の相対的移動は、前記工具電極の先端部が回転しながら、前記工作物の被加工面に沿って周回する相対的遊星運動であってもよい。
【００１９】
放電パルスの印加時に工作物と工具電極との間の電圧または電流を検出する手段を備え、この手段によって検出した電圧または電流に基づいて、前記工具電極を回転制御してもよい。あるいは、電極の消耗を補正する信号などに基づいて回転制御してもよい。
【００２０】
前記放電パルスの印加動作の電気的制御条件として、放電パルス印加電圧の大きさ、放電パルス印加電流の大きさ、放電パルス印加時間、放電パルス休止時間、放電加工時間および放電休止時間のうち、少なくとも１つと、前記工具電極の相対的移動動作とを相互に連動させてもよい。
【００２１】
本発明による放電加工装置は、工作物の表面に多数の微細凹部からなる微細模様を形成する放電加工装置であって、放電作用により、工作物の被加工面に微細凹部を加工形成する工具電極と、電極回転手段を有し、前記工作物に対して前記工具電極を相対的に移動させる相対的移動手段と、前記工作物と前記工具電極との間に放電パルスを印加させる放電印加手段と、前記移動手段および前記放電印加手段を相互に連動して制御する制御手段とを備えてなり、前記工具電極は、前記電極回転手段の回転軸に支持させた導電性部材であり、前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して、前記工具電極を回転させて振れ回り運動あるいは遠心力による旋回運動を生じさせ、これによって前記工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って周回させながら、前記工作物の被加工面と前記工具電極の先端部との間に放電パルスを所定間隔で印加させることによって、該被加工面に放電痕を形成することを特徴とする。
【００２２】
前記工作物と前記工具電極の少なくとも一方を振動させる振動手段を更に備え、この振動手段により、前記工作物と前記工具電極の少なくとも一方を振動させて、前記工作物と前記工具電極との間の放電間隙を変化させてもよい。
【００２３】
前記工具電極は、所定の可撓性を有する導電性線材からなり、かつその基端が前記電極回転手段の回転軸に固定されており、前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して前記工具電極を回転させることで振れ回り運動を起こさせ、それによって前記工具電極の先端部を、前記工作物の被加工面に沿って回転させてもよい。
【００２４】
前記工具電極は、可撓性を有さない導電性の棒状体であり、かつその基端が前記電極回転手段の回転軸に揺動可能に枢支されており、前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して前記工具電極を回転させることで、遠心力による旋回運動を起こさせ、それによって、前記工具電極の先端部を前記工作物の被加工面に沿って軸線まわりに回転させてもよい。
【００２５】
前記工具電極は、その先端部に、凸状電極部材を回転可能に設けてもよい。
【００２６】
前記相対的移動手段は、前記工具電極の先端部が、前記工作物の被加工面に対して回転させる運動と前記工作物の軸線方向へ直線移動する運動とを組合わせて実行してもよい。
【００２７】
前記相対的移動手段は、前記工具電極の先端部が、前記工作物の被加工面に沿って螺旋状に運動してもよい。
【００２８】
前記相対的移動手段は、前記電極回転手段を駆動して、前記工具電極を前記振れ回り運動あるいは旋回運動させながら、前記工具電極を前記工作物の被加工面に沿って周回させることで、前記工具電極と前記工作物とを相対的に遊星運動させてもよい。
【００２９】
前記制御手段は、放電パルスの印加時に前記工作物と前記工具電極との間の電圧または電流を検出し、検出した電圧または電流に基づいて、前記工具電極を回転制御してもよい。あるいは、電極の消耗を補正する信号などに基づいて回転制御してもよい。
【００３０】
前記制御手段は、前記放電印加手段による前記放電パルスの印加動作を制御する電気的条件として、放電パルス印加電圧の大きさ、放電パルス印加電流の大きさ、放電パルス印加時間、放電パルス休止時間、放電加工時間および放電休止時間のうち、少なくとも１つと、前記工作物と工具電極の相対的移動動作を相互に連動させてもよい。
【００３１】
なお仕上加工装置では、工作物の仕上加工装置に、前記放電加工装置を一体的に組合わせてもよい。
【００３２】
仕上加工システムでは、工作物の仕上加工装置と、前記放電加工装置とが、工程順に配設されてもよい。
【００３３】
前記放電加工方法によって、機械部品の被加工面に単発放電痕またはその集積による所定の微細模様が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の放電加工方法及びその装置によれば、工具電極を回転制御することで、工具電極と工作物の被加工面との距離を調整して放電させて、工作物の被加工面に放電痕を形成するため、工具電極が消耗しても人手による調整の必要がない。
また、工具電極を棒状に形成したものでは、従来の放電加工方法では困難であった、小型サイズの工作物の内周面、特に小さい加工穴にも工具電極を挿入して放電加工ができる。
特に、本発明の放電加工装置によれば、本発明を実施するにおいて、放電状態を監視して工具電極の回転速度を制御することで工具電極を放電が可能な状態に維持して周回させることができるので、工具電極が放電によって消耗しても放電が維持されて、放電痕による微細模様を安定し、かつ効率よく形成することができる。
更に、工作物に機械加工するものと比べると、工作物に対する機械的な力の影響がほとんどなく、導電性材料であれば材料の硬さに関係なく、容易に加工を行うことができ、加工能率も高い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】放電加工装置の概略側面図である。
【図２】（ａ）は、回転源に基端が固定された工具電極の静止状態を示した側面図、（ｂ）はその工具電極の回転状態を示した側面図である。
【図３】工具電極の回転速度と、撓みとの関係を示したグラフである。
【図４】（ａ）は、回転源に基端が揺動自在に枢支された工具電極の静止状態を示した側面図、（ｂ）はその工具電極の回転状態を示した側面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ放電パルス、極間電圧、極間電流、回転制御信号の時間変化を説明する波形図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ放電パルスと、極間電圧と、時間積分した極間電圧の時間変化を説明する波形図である。
【図７】ワークを振動させたときの、工具電極の周回軌道を示した平面面である。
【図８】放電パルス（ａ）と放電痕（ｂ）との因果関係を示した図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、放電痕よりなる微細模様の例である。
【図１０】他の放電加工装置の概略側面図である。
【図１０Ａ】放電加工装置の回路ブロック図である。
【図１０Ｂ】放電加工装置の電気的情報系統図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、工具電極の先端に設けられた凸状電極部材の形状を説明する斜視図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、工具電極の先端に設けられた凸状電極部材の形状を説明する平面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、工具電極の先端に設けられた凸状電極部材の形状を説明する側面図である。
【図１４】（ａ）はランダムパターンの微細模様の例を示した斜視図、（ｂ）は工具電極の径と、放電痕との関係を説明する斜視図、（ｃ）は工具電極の周回軌道と放電位置との関係を説明する平面図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ他の放電加工装置の原理図である。
【図１６】内径仕上加工装置に一体的に組み合わされた放電加工装置を示した側面図である。
【図１７】放電加工装置がトランスファー型の内径仕上加工装置に一体的に組み合わされた構成を示した図である。
【図１８】放電加工装置がトランスファー型の内径仕上加工システムに組み合わされた構成を示した図である。
【図１９】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、円筒内周面以外に放電加工する応用例を説明する図である。
【図２０】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来技術による放電加工装置の工具電極を説明する平面図と側面図、（ｃ）はその放電加工装置によって形成された微細模様の例である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
まず本発明の基本的な構成および作用を説明する。
【００３７】
なお、放電加工の対象となるワーク２は、例えば内燃機関などを構成する機械部品で、金属材料等の導電性材料からなり、予めドリル加工によって円筒孔が貫通形成されている。被加工面２ａは、前処理としてホーニング加工などによって平滑化されていると想定している。放電加工装置１は、この円筒孔の周面を放電加工すべき被加工面２ａとする。円筒孔は必ずしも真円の横断面を有さなくともよい。つまり若干の歪などがあっても本発明では許容される。
【００３８】
図１に示しているように、放電加工装置１はベース１１から上方に延びるフレーム１２を備える。フレーム１２の上部には、垂直な昇降レール１３ａおよび、サーボモータなどによる昇降駆動部１３ｂからなる昇降手段１３が設けられている。そして、ＤＣモータなどによる主軸回転駆動部１５ａが固定された加工ヘッド１４が、昇降レール１３ａに沿って上下動できるようになっている。
【００３９】
加工ヘッド１４には、主軸回転駆動部１５ａが鉛直下向きに固定されている。この主軸回転駆動部１５ａには、鉛直方向に延びる回転主軸１５ｂが絶縁体などを介して連結されている。回転主軸１５ｂは加工ヘッド１４に固定された軸受１４ａ、１４ｂによって回転自在に位置決めされている。回転主軸１５ｂの下端側にはコレットチャックなどで構成されたチャック１５ｃを設けている。これらは工具電極１６を回転させる電極回転手段１５を構成する。
【００４０】
チャック１５ｃには、工具電極１６の基端（上端側）が着脱可能に把持される。工具電極１６は、細棒形状で、その先端部１６ａより放電を生じさせる。主軸回転駆動部１５ａ、回転主軸１５ｂ、及び後述する工具電極１６の中心線は同一鉛直線上に配置されている。
【００４１】
ベース１１上には、工作物を平面上で位置決めする水平移動手段１７を構成するＸＹテーブル１７ａが搭載されており、このＸＹテーブル１７ａには放電槽１８が絶縁固定されている。放電槽１８の内側にはワーク２（機械部品など金属工作物）が保持、固定されている。図示しないが、ワーク２は位置決め工具で回転主軸１５ｂ直下に位置決め配置される。なお、放電槽１８には加工液が蓄液される。加工液はワーク２ごとに、複数のワーク２に対して定期的に、あるいは、加工液の汚れ状態を見て適宜交換、または循環される。
【００４２】
放電加工装置１は、水平移動手段１７によって、放電加工中のワーク２を、水平方向に振動させる振動手段２４を備えてもよい。
【００４３】
昇降手段１３、電極回転手段１５、水平移動手段１７は、ワーク２と工具電極１６とを相対移動させる相対移動手段４０を構成する。相対移動手段４０は、工具電極１６とワーク２とを相対移動させて、本発明を実施できるものであれば、その目的に応じて、公知の装置や機構が適宜選択、採用可能なことはいうまでもない
【００４４】
また放電加工装置１は、ワーク２と工具電極１６との間に放電パルスを印加する電子回路で構成された放電印加部２１を備える。放電印加部２１は、工具電極１６とワーク２との間の電圧、つまり極間電圧Ｖgapを検出する電圧検出手段２２ａや、工具電極１６とワーク２との間の電流、つまり極間電流Ｉgapを検出する電流検出手段２２ｂを備えている。
【００４５】
放電印加部２１によって検出された極間電圧Ｖgapあるいは極間電流Igapは相対移動手段４０に出力される。相対移動手段４０は、極間電圧Ｖgapあるいは極間電流Igapに対して所定の演算処理を行い、その結果に基づいて主軸回転駆動部１５ａを制御する。また、工具電極１６の消耗を補正する信号（補正信号）によって主軸回転駆動部１５ａを制御してもよい。補正信号は、事前テストの結果あるいは経験的に得られる工具電極消耗量の推定値に対して、所定の演算処理を行うことで得られる。また、被加工面２ａとされる円筒孔（下孔）の径の測定結果に基づいて主軸回転駆動部１５ａを制御してもよい。
【００４６】
装置制御部５０には、放電加工を実行させるための加工プログラム等が組み込まれており、ＣＰＵなどで構成された主制御部５１を備えている。
【００４７】
主制御部５１は、駆動部１３ｂ、１５ａの駆動に必要な種々の情報、例えば、工具電極１６の基準回転速度、基準昇降速度および昇降量、ならびにワーク２と工具電極１６との間に印加する放電パルスの印加タイミングおよび大きさ等が、ＮＣ（数値制御）データとして予め入力されており、これらのデータに従って、相対移動手段４０や放電印加部２１を制御する。
【００４８】
以上、要するに、放電加工装置１は主な構成要素として、電極回転手段１５の回転軸にその基端が垂下支持された工具電極１６と、工具電極１６と工作物２とを放電加工に伴って相対的に移動させる相対移動手段４０と、工作物２と工具電極１６の間に放電パルスを所定間隔で印加する放電印加部２１と、相対移動手段４０と放電印加部２１とを相互に連動して制御する装置制御部５０とを備えている。そして工具電極１６の回転速度を制御することで回転させて、先端部１６ａを、後述するような態様で工作物２の被加工面２ａに沿って周回させながら、先端部１６ａと被加工面２ａとの距離を制御し、その周回時に放電パルスを所定間隔で印加する。これによって、工作物２の被加工面２ａには、放電痕Ｓが連続して形成される。
【００４９】
工具電極１６については次のような構成が可能である。
【００５０】
すなわち第１の構成として、所定の可撓性、つまり弾性を有した細棒形状の工具電極１６の基端を、電極回転手段１５に固定して使用する。例えばバネ材であるベリリウム銅などが好適である。
【００５１】
なお、工具電極１６は、その先端部１６ａに回転速度を予め調節しておくための分銅として、導電性の凸状電極部材１６ｂを設けてもよい。凸状電極部材１６ｂは、工具電極１６に導通させ、かつ工具電極１６の軸線方向に回動自在にしてもよい。また凸状電極部材１６ｂは、例えば放電による消耗が少ない銅タングステンなどが好適である。本発明では、凸状電極部材１６ｂを重くすれば、工具電極１６の回転速度が遅くできる。
【００５２】
図２（ａ）は、そのような工具電極１６の静止状態を示し、図２（ｂ）は回転状態を示している。図のように、工具電極１６は静止時には真直ぐであるが、回転時には、回転中心から外側に撓んだ状態になる。これは振れ回りと呼ばれるもので、機械工学の分野ではよく知られた現象である。
【００５３】
簡単に説明すると、どのような回転軸であっても、その重心は回転中心からズレている（重心の偏心）ため、両端あるいは一端を支持して回転させると、回転軸に対して遠心力が作用する。遠心力は回転中心線から重心を遠ざける、つまりは回転軸を撓ませるが、この撓みには元に戻そうとする回転軸に固有の弾性力も作用するため、定常状態では、遠心力と弾性力とが釣り合う軌道によって重心が周回運動する。また回転軸は形状や弾性によって定まる固有振動数を有するが、遠心力は回転速度を周波数とした振動力でもあるため、回転速度がその固有振動数に接近していくと、回転と撓みに共鳴現象が生じ、撓みが急激に増大する。そして回転速度と固有振動数とが完全に一致したときには、撓みは計算上では無限大となる。このような現象が振れ回りであり、固有振動数に一致した回転速度は危険速度と呼ばれる。
【００５４】
機械分野では、回転軸の加工精度を上げたり、剛性を上げたりすることによって振れ回り現象を抑えるのが一般的であるが、本発明の第１の構成では、工具電極１６の振れ回りを積極的に利用して、先端部１６ａを被加工面２ａに沿って周回運動させる。
【００５５】
なお、第１の構成では、工具電極１６の回転速度は危険速度未満で制御される。望ましくは、回転速度の変化に対して軌道半径が敏感に変化するよう、回転速度は危険速度に近い範囲で制御する。危険速度は、工具電極１６の剛性が高いほど速くなる、工具電極１６が短いほど速くなる、工具電極１６が軽いほど速くなるなどの性質を有するので、加工孔の径に応じて、工具電極１６の剛性、長さ、重さを適宜選択すれば、回転速度を理想的な範囲で迅速に制御できる。
【００５６】
図３は、工具電極１６の回転速度と、撓みとの関係を示す図面である。図の例では、危険速度は２５００ｒｐｍであり、回転速度は、２０００〜２４００ｒｐｍの範囲ｒで制御されている。
【００５７】
第２の構成では、所定の剛性を有した細棒形状の工具電極１６を電極回転手段１５に揺動自在に枢支して使用する。具体的には、ユニバーサルジョイントの類からなる枢着部１６ｃを工具電極１６の上端に設け、工具電極１６は、枢着部１６ｃを介して回動主軸１５ｂから吊下げた構成とする。
【００５８】
この場合も、工具電極１６は当然ながらその重心が中心線から偏心している。したがって、工具電極１６を回転させると、重心に遠心力が作用するため、ジョイントを支点として重心側に傾斜する。一方、工具電極１６を電極回転手段１５の真下に戻すように常に重力が作用するので、定常状態では、遠心力と重力による復元力とが釣り合う軌道によって重心が周回運動する。つまり工具電極１６は、ある角度で軌道の外側に傾斜したまま旋回することになる。この傾斜角度、すなわち工具電極１６の長さに対する先端部１６ａの軌道半径の割合は、回転速度によって定まる。したがって第２の構成でも、回転制御によって工具電極１６の先端部１６ａを被加工面２ａに沿って周回運動させることができる。
【００５９】
図４（ａ）は、そのような工具電極１６の静止状態を示し、図４（ｂ）は回転状態を示している。図のように、工具電極１６は静止時には枢着部１６ｃから真直ぐに吊下がっているが、回転時には、枢着部１６ｃを支点として外側に傾斜した状態になる。
【００６０】
なお第１の構成、第２の構成のいずれであっても、工具電極１６の先端部１６ａの周回運動は、重心の偏心に起因したものである。工具電極１６の重心を所望に偏心させるには、例えば凸状電極部材１６ｂを非軸対称形にするとよい。
【００６１】
加工工程では、水平移動手段１７によって、工具電極１６がワーク２の被加工面２ａの中心にくるように、ワーク２を位置決めし、その後、相対移動手段４０によって、工具電極１６の先端部１６ａをワーク２の被加工面２ａに沿って周回運動させ、その運動中に放電印加部２１によって、放電パルスを所定間隔で印加する。その際、工具電極１６とワーク２との間の極間電圧Ｖgap、極間電流Ｉgapを検出すれば、両者間の距離に応じて、図５に示すような測定値が得られる。
【００６２】
極間電圧Ｖgapによる回転制御では、放電加工中に、工具電極１６の先端部１６ａが被加工面２ａから離れ過ぎてしまうと、放電が生じなくなるので、極間電圧Ｖgapは最大電圧になる。これを検出して、回転加速すれば、周回運動の軌道半径が大きくなり、その結果、先端部１６ａが被加工面２ａに近づくので、ある時点から放電が正常に行われるようになる。
【００６３】
逆に工具電極１６の先端部１６ａが被加工面２ａに近づき過ぎてしまうと、短絡によって極間電圧Ｖgapはほぼゼロに近くなる。これを検出して回転減速すれば、周回運動の軌道半径が小さくなる。その結果、先端部１６ａは被加工面２ａから遠ざかるので、ある時点から放電が正常に行われるようになる。
【００６４】
このように極間電圧Ｖgapに基づいて、主軸回転駆動部１５ａを加速回転、減速回転させれば、工具電極１６の先端部１６ａと、ワーク２の被加工面２ａとの間の距離を調節できる。その結果、工具電極１６の先端部１６ａは、被加工面２ａに沿って、放電が維持される軌道半径で周回運動するので、所定間隔の放電パルスによって放電痕Ｓが連続的に形成できる。
【００６５】
また極間電流Ｉgapによる回転制御では、放電加工中に、工具電極１６の先端部１６ａが被加工面２ａから離れ過ぎてしまうと、放電が生じなくなるので、極間電流Ｉgapはゼロになる。これを検出して、回転加速すれば、周回運動の軌道半径が大きくなり、先端部１６ａが被加工面２ａに近づくので、ある時点から放電が正常に行われるようになる。
【００６６】
逆に工具電極１６の先端部１６ａが被加工面２ａに近づき過ぎてしまうと、短絡によって極間電流Ｉgapは最大電流になる。これを検出して回転減速すれば、周回運動の軌道半径が小さくなり、先端部１６ａは被加工面２ａから遠ざかるので、ある時点から放電が正常に行われるようになる。
【００６７】
このように極間電流Ｉgapに基づいて、主軸回転駆動部１５ａを加速回転、減速回転させても、工具電極１６の先端部１６ａは、被加工面２ａに沿って、放電が維持される軌道半径で周回運動する。
【００６８】
主軸回転駆動部１５ａを加速回転、あるいは減速回転させるために、相対移動手段４０は回転制御信号として、オン、オフ信号のいずれかを出力してもよい。なおＤＣモータは、最大回転数未満では、通電によって回転加速し、非通電によって回転減速するので、オン、オフ信号だけで回転速度が調節できる。なお、回転制御信号は、オン、オフ信号に限られず、電圧信号、電流信号、周波数信号を用いてもよい。
【００６９】
図５（ａ）〜（ｄ）は、放電パルス、極間電圧Ｖgap、極間電流Ｉgap、回転制御信号の時間変化を説明する波形図である。放電パルス１、２回目では工具電極１６が被加工面２ａから離れ過ぎており、３〜５回目では放電が生じており、６、７回目では工具電極１６が被加工面２ａに接触している。また放電パルス８回目では工具電極１６が被加工面２ａから離れ過ぎており、９、１０回目では放電が生じており、１１回目では工具電極１６が被加工面２ａに接触している。
【００７０】
一方、放電パルス１〜５回目では、回転制御信号がオン信号、６、７回目ではオフ信号、８〜１０回目ではオン信号、１１回目ではオフ信号になっている。
【００７１】
また、時間積分した極間電圧Ｖgapによる回転制御も可能である。すなわち、相対移動手段４０は、電圧計２２ａが測定した極間電圧Ｖgapを時間積分して、回転制御信号として出力してもよい。時間積分した極間電圧Ｖgapは、その時点での平均極間電圧のようなものである。したがって工具電極１６の先端部１６ａが被加工面２ａから離れすぎて放電が生じなければ、時間積分された極間電圧Ｖgapは高い値となるはずなので、これをアナログ信号として出力すれば、主軸回転駆動部１５ａは加速回転する。一方先端部１６ａが被加工面２ａに接触するような状態では、短絡によって極間電圧Ｖgapはほぼゼロとなるため、それを時間積分して出力すれば、主軸回転駆動部１５ａは減速回転する。
【００７２】
図６（ａ）〜（ｃ）は、放電パルスと、極間電圧Ｖgapと、時間積分した極間電圧Ｖgap（回転制御信号）の時間変化を説明する波形図である。放電パルス１、２回目では工具電極１６が被加工面２ａから離れ過ぎている。３〜５回目では放電が生じており、６、７回目では工具電極１６が被加工面２ａに接触している。また放電パルス８回目では工具電極１６が被加工面２ａから離れ過ぎている。９、１０回目では放電が生じており、１１回目では工具電極１６が被加工面２ａに接触している。
【００７３】
一方、放電パルス１、２回目では回転制御信号が高い値になっており、３〜５回目では中間的な値になっており、６、７回目では低い値になっている。また放電パルス８回目では、回転制御信号が高い値になっており、９、１０回目では中間的な値になっており、１１回目では低い値になっている。
【００７４】
放電印加部２１は、放電パルスの電力を、工具電極１６の先端部１６ａの速度に比例させ、かつ放電パルスの印加時間を、工具電極１６の先端部１６ａの速度に反比例させるとよい。すると、放電中の放電エネルギーが一定になるので、放電痕Ｓが大きくなり過ぎたり、深くなり過ぎたりするような問題は生じない。
【００７５】
工具電極１６の周回運動中に、振動手段２４によって、ワーク２と工具電極１６との少なくとも一方を振動させてもよい。具体的には、工具電極１６の先端部１６ａの周回運動の軌道半径が、ワーク２の被加工面２ａの内径と同程度になるように、工具電極１６を一定の回転速度で回転させればよい。そしてその回転運動中に、振動手段２４によってＸＹテーブル１７ａを作動させて、被加工面２ａの中心軸に交差する方向にワーク２を振動させると、工具電極１６の先端部１６ａは、振動によって被加工面２ａとの距離が変化するため、被加工面２ａにぶつかりながら周回運動するようになる。そのぶつかりの前後には、工具電極１６と被加工面２ａとの間隔が放電に適した距離になる瞬間が存在するので、そのときに放電パルスが印加されれば、放電が発生する。
【００７６】
図７は、ワーク２を振動させたときの、工具電極１６の周回軌道を模式的に示す図面である。このように、工具電極１６の先端部１６ａは、ワーク２の被加工面２ａに何度もぶつかりながら周回運動する。
【００７７】
放電加工装置１は、ワーク２の被加工面２ａに単発の放電痕Ｓまたはその集積による所定の微細模様Ｄ、例えば放電痕Ｓが所定密度で一様に分布したランダムパターンなどを形成する。そのためには、相対移動手段４０によって、工具電極１６の先端部１６ａを被加工面２ａの周方向に周回運動させるとともに、昇降制御部６２によって工具電極１６を被加工面２ａの軸線方向に昇降運動させればよい。この周回運動と昇降運動とは同時であっても、交互であってもよい。同時の場合は、工具電極１６の先端部１６ａは、合成によって螺旋運動することになる。一方、交互の場合は、工具電極１６の先端部１６ａは、周回運動と昇降運動とを逐次繰り返す。先端部１６ａのこのような運動と、放電パルスの印加動作とをシーケンス制御することよって、放電痕Ｓによる微細模様Ｄが形成される。
【００７８】
微細模様Ｄは、図８（ａ）の線図に例示されるような、放電印加手段２１による放電パルスの印加動作と、相対移動手段４０および昇降制御部６２による工具電極１６の被加工面２ａに対する相対的移動とが同期的に制御されることにより、図８（ｂ）に例示されるようなパターンに形成される。
【００７９】
工具電極１の被加工面２ａに対する相対的運動は、例えば被加工面２ａの円周方向の周回運動、被加工面２ａの軸線方向への昇降運動、それら周回運動と昇降運動とからなる協動運動などが可能であり、そのような運動と放電パルスの印加動作とをシーケンス制御することで、種々のパターンの微細模様Ｄが加工形成可能である。その微細模様Ｄのパターンの一例が図９（ａ）〜（ｄ）に示されている。
【００８０】
すなわち、図９（ａ）に示される微細模様Ｄは単発放電痕Ｓのみからなり、図９（ｂ）に示される微細模様Ｄは単発放電痕Ｓの連続（３つ）からなり、図９（ｃ）に示される微細模様Ｄは単発放電痕Ｓ、Ｓ、…の連続重畳（３つ連続の３列重畳）からなり、および図９（ｄ）に示される微細模様Ｄは単発放電痕Ｓ、Ｓ、…の帯状連続重畳からなる。
【００８１】
なお放電加工によって、放電痕Ｓの周縁部には微細なバリや盛り上がりが生じるが、後処理としてそれらを除去するとよい。すると、放電痕Ｓはバリなどがない微小な凹部になるので、摺動抵抗を抑えるためのオイルポケットなどとして役立つようになる。
【００８２】
放電加工装置１では、上記のように工具電極１６の回転速度を制御するので、工具電極１６が放電によって消耗して短くなっても、放電が維持されるように回転速度が自動的に調節される。更に、放電パルスの電力を、工具電極１６の先端部１６ａの速度に比例させ、かつ放電パルスの印加時間を、工具電極１６の先端部１６ａの速度に反比例させれば、放電痕の大きさや深さは保たれる。したがって、安定して微細凹部を形成することが可能になる。
以下、本発明を適用した種々の実施例を説明する。
【実施例１】
【００８３】
本実施例は図１０〜１４に示されている。なお図中、放電の発生は符号ＥＤとして示している。
この実施例の放電加工装置１は、工具電極１６、回転主軸１５ｂ、主軸回転駆動部１５ａおよび昇降駆動部１３ｂ、放電印加部２１を主要部として備えている。相対移動手段４０は、図１０では主軸回転駆動部１５ａと昇降駆動部１３ｂとを組み合わせた構成としている。なお図では、装置制御部５０は省略されている。
【００８４】
ここに、主軸回転駆動部１５ａは電極回転手段１５を構成しており、外ケース１４ｃ内に回転主軸１５ｂを収容した構造となっており、回転主軸１５ｂは、外ケース１４ｃ内で上下一対に配設された軸受１４ａ、１４ｂによって回転可能に支持されている。回転主軸１５ｂの上端は、ジョイント部材１５ｆを介して主軸回転駆動部１５ａの回転軸に連結され、下端には、チャック１５ｃを設けて、工具電極１６の基端を着脱可能に把持固定している。
【００８５】
回転主軸１５ｂの下端部には絶縁体１５ｇを介在させてチャック１５ｃを設けており、チャック１５ｃとワーク保持治具５５は、それぞれに給電極２１ｃ、２１ｃを通じて、放電印加部２１に接続されている。
【００８６】
回転主軸１５ｂの直下には、ワーク２が配置されている。ワーク２は、被加工面２ａとして円筒表面（図１０では円筒の穴部を示している）を有した筒状体に形成され、ワーク保持具５５上に載置されている。ワーク保持具５５は、ＸＹＺテーブル１３ｃによって、昇降および水平移動可能に保持されている。このＸＹＺテーブル１３ｃは、昇降駆動部１３ｂによって昇降制御される。
【００８７】
工具電極１６は、所定の可撓性を有する導電性線材が使用され、その軸の基端１６ｃがチャック１５ｃで把持されている。放電加工装置１は、主軸回転駆動部１５ａを駆動して工具電極１６を軸線まわりに回転させることで、振れ回り運動を生じさせ、これによって、工具電極１６の先端部１６ａをワーク２の被加工面２ａ沿って周回させる構成とされている。なお工具電極１６を消耗に応じて繰り出すための電極送り部を更に備えてもよい。
【００８８】
放電加工中、ワーク２にはノズル３０から加工液が注入されて、放電で生じた溶融クズが冷却除去されながら、放電間隙の絶縁が維持される。
【００８９】
放電印加部２１は、ワーク２と工具電極１６との間に放電パルスを印加させるために、放電回路部２１ａおよび放電制御部２１ｂを主要部として備え、主軸回転駆動部１５ａおよび昇降駆動部１３ｂと、工具電極１６とワーク２の被加工面２ａとの間の放電間隙ＤＣに関連して得られる各種電気的情報、つまり電極間電圧Ｖgapや電極間電流Ｉgapなどを監視し、その監視結果から放電パルスの印加動作を、工具電極１６のワーク２に対する相対移動に対応させて行う構成とされている。
【００９０】
ここに、放電回路部２１ａは、ワーク２と工具電極１６との間に後述するように放電パルスを直接印加する。放電パルスは、目的に応じて放電時のエネルギー配分等を考慮して設定されるが、図示の実施形態においては、工具電極１６が陽極（プラス）とされ、ワーク２が陰極（マイナス）とされている。
【００９１】
放電制御部２１ｂは、放電回路部２１ａにおける放電パルスの印加動作を制御し、具体的には、後述するように、ワーク２と工具電極１６との間に印加する放電パルスの印加タイミング（放電パルス休止時間、放電パルス印加時間、放電加工時間、放電休止時間）および放電パルスの大きさ（放電パルス印加電圧、放電パルス印加電流）を制御する。
【００９２】
放電パルスの印加動作は、工具電極１６のワーク２の被加工面２ａに対する相対的移動に対応して制御される。
【００９３】
図１０Ａは本発明の放電加工装置の概略的な回路ブロック図である。
【００９４】
装置制御部５０は、放電加工装置１の各部の動作を相互に連動して自動制御するもので、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｏポートなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成されている。この装置制御部５０には、放電加工を実行させるための加工プログラム等が組み込まれており、主制御部５１を備えている。  
【００９５】
主制御部５１には、各駆動部の駆動部１３ｂ、１５ａの制御に必要な種々の情報、例えば、工具電極１６の回転速度、昇降速度および昇降量、並びに、ワーク２と工具電極１６との間に印加する放電パルスの印加タイミングおよび大きさ等が、ＮＣ（数値制御）データとして予めまたは操作盤のキーボード等により適宜選択的に入力設定されており、これらのデータに従ってまた上述した電気的情報を受け取って、主軸回転制御部６１、昇降制御部６２を制御して、放電加工を実行する。
【００９６】
また、各制御部６１、６２は、駆動部１３ｂ、１５ａおよび、回転位置検出センサ７０、昇降位置検出センサ７１などが電気的に接続されており、これらから得られる各種電気的情報が、主制御部５１により予め設定された各種設定値と比較演算され、その演算結果に基づき制御されている。
【００９７】
主制御部５１は、図１０Ｂの電気的情報系統図に示すように、放電制御部２１ｂを通じて、放電パルス印加電圧の大きさ、放電パルス印加電流の大きさ、放電パルス印加時間、放電パルス休止時間、放電加工時間および放電休止時間等の電気的情報を制御しており、これらは、放電加工の目的に応じて最適な値に設定される。
【００９８】
図示の実施形態では、工具電極１６の回転速度に、放電パルス印加電圧の大きさ、放電パルス印加電流の大きさ、放電パルス印加時間、放電パルス休止時間、放電加工時間および放電休止時間を対応させて制御する構成とされている。
【００９９】
これら各種電気的情報は、そのすべてが常時放電パルス印加動作の制御因子として利用されるわけではなく、対象となるワーク２の材質、加工径等の形状寸法、工具電極１６の仕様（構成材料、ワイヤ径、断面形状等）や相対的移動条件等に応じて適宜選択利用される。例えば、工具電極１６のワーク２に対する相対移動に対応して可変されることもあれば、そのうちの少なくとも１つが上記相対的移動速度に対応して可変されることもある。また、ワーク２と工具電極１６との放電間隙ＤＣが大きくなれば、放電パルスの印加電圧も大きくさせる。この目的のため、上記各種電気的情報（図示の場合は上述の６種類）の中から、主制御部５１で利用すべき電気的情報を選択し、可変設定するための電気的制御条件設定部７５を備えている。
【０１００】
実際の放電加工では、以上のように構成された放電加工装置１において、駆動部１３ｂ、１５ａなどが装置制御部５０により相互に関連して自動制御され、ワーク保持治具５５に支持されたワーク２の被加工面２ａに対して、加工液供給からノズル３０によって加工液が順次噴射供給されながら、工具電極１６とワーク２の被加工面２ａとの間に放電が発生して加工が行われる。
【０１０１】
この結果、工具電極１６とワーク２の被加工面２ａとの間には放電が発生して、ワーク２の被加工面２ａには、上記のような単発放電痕Ｓまたはその集積Ｓ、Ｓ、…による所定の微細模様Ｄが加工形成される。
【０１０２】
周回運動を円滑かつ高精度に行う目的で、工具電極１６の先端部１６ａには分銅（重り）を設けている。具体的には、図１１（ａ）に示すように、工具電極１６の先端部１６ａを屈曲させただけのものでもよい。あるいは図１１（ｂ）に示すように、工具電極１６の先端部に、凸状電極部材１６ｂを取付けてもよい。凸状電極部材１６ｂは、工具電極１６に対して回転自在としてもよい。
【０１０３】
凸状電極部材１６ｂの形状寸法、重量は目的に応じて適宜選択され、図１０および図１１（ｂ）では円錐台形状とされている。このほか、図１２および図１３に示されるものも目的に応じて選択的に採用可能である。
【０１０４】
つまり、図１２には、凸状電極部材の平面形状の改変例が示されており、図１２（ａ）は円形状、図１２（ｂ）は長楕円形状、および図１２（ｃ）は矩形状とされている。
【０１０５】
また、図１３には、凸状電極部材の側面形状の改変例が示されており、図１３（ａ）は軸心から半径方向に延びる薄板形状および図１３（ｂ）はブロック体形状とされている。
【０１０６】
被加工面２ａと工具電極１６の先端部１６ａとの距離（放電間隙）の制御は、工具電極１６の回転速度を制御することにより行われる。具体的には、相対移動手段４０が、ワーク２と工具電極１６との間の極間電圧Ｖgapまたは極間電流Ｉgapの処理信号を、電極回転手段１５の制御信号に用いて行われる。
【０１０７】
また、この放電間隙ＤＣの制御に関連して、具体的には図示しないが、工具電極１６の先端部１６ａを構成する凸状電極部材１６ｂ（あるいは凸状電極部材１６ｂがない場合の工具電極１６）の外周部に多数の間隙保持粒が散点状に固着された構成も採用可能である。
【０１０８】
この間隙保持粒は非導電性の硬質材料が好適に採用され、間隙保持粒の粒径等の大きさ寸法は、放電間隙ＤＣに対応した所定値が選択設定される。そして、少なくとも放電パルスの印加に際には、間隙保持粒が被加工面２ａに接触することにより、放電間隙ＤＣを所定値程度に保つ。放電は、間隙保持粒に覆われていない金属部分で行われる。間隙保持粒は硬質材料からなるので、工具電極１６の被加工面２ａへの接触による電極消耗を低減できる。
【０１０９】
振れ回り方式の放電加工による微細模様Ｄは、放電パルスの印加動作と、工具電極１６の被加工面２ａに対する相対的移動とを適宜組合わせることで、図９に示したように種々のパターンに加工成形可能である。またこのような規則的なパターンのほか、図１４（ａ）に示すように不規則なランダムパターンの微細模様Ｄを加工成形するのにも有利である。
【０１１０】
ランダムパターンの微細模様Ｄは、図１４（ａ）に示すような平面を例にとった場合に、微細模様Ｄの面積率（放電痕Ｓ、Ｓ、・・・の総面積／表面積）が所定の範囲内になればよいことを意図している。
【０１１１】
すなわち、規則的に放電痕Ｓまたはその集積Ｓ、Ｓ，・・・による所定の微細模様Ｄを加工成形する場合、工具電極１６を小さくする必要がある。
【０１１２】
なぜならば、例えば工具電極１６が図１４（ｂ）に示すような径寸法の場合、被加工面２ａ上の範囲Ｒ内のどこに放電するかわからない（図１４（ｂ）におけるｒが１回の放電痕Ｓの大きさを示している）。このため、放電痕Ｓを等間隔で加工形成しようとする場合は、工具電極１６の先端径を小さくする必要がある。
【０１１３】
これに対して、ランダムパターンの微細模様Ｄであれば、その面積率で考えるので、放電痕Ｓの数（＝放電パルス数）が解かればよい（ちなみに、長い時間放電した場合、型彫り放電のように電極径部分（例えば、図１４（ｂ）の範囲Ｒで示されるような大きな放電痕となる））。
【０１１４】
また、図１３（ｂ）に示す工具電極１６のように工具幅があると、ワーク２の被加工面２ａまでの極間距離が近いところつまり放電間隙ＤＣが小さい状態で放電するために、放電痕Ｓの位置はばらつくことになる（工具電極１６および被加工面２ａの状態も影響する。）。この場合は、回転主軸１５ｂの１回転で被加工面２ａの軸線方向に幅を持たせて微細模様Ｄを加工形成することができる。仮に、細い工具電極１６で軸線方向１０ｍｍを放電するとして、０．５ｍｍ移動する毎に放電する場合は２０周（回転）する必要があるが（１０ｍｍ÷０．５ｍｍ＝２０）、工具電極１６が１０ｍｍ幅ならば、１周で放電可能である。つまり、工具電極１６の幅があると、加工時間を優先する場合にも回転主軸１５ｂの回転速度を高速にする必要がない。
【０１１５】
このように、ランダムパターンの微細模様Ｄであれば、工具電極１６を大きくできるので、振れ回り方式による放電加工に好適に実現可能であり、放電痕Ｓはφ０．１程度になることが実験的に判明している。
【０１１６】
振れ回り方式の放電加工においては、回転主軸１５ｂの回転速度に対して放電パルスの印加動作が著しく速ければ、工具電極１６が被加工面２ａに近づくときに数回と、離れるときに数回放電する。そのため、連なった形状の放電痕Ｓ、Ｓ、・・・になる（図１４（ｃ）の下段参照）。また、図１３（ｂ）に示す工具電極１６のように工具幅があると、図９（ｃ）、図９（ｄ）のような形状となる（放電痕Ｓの周囲は盛り上がるので、次にその付近で放電すると、その盛り上がり部分に放電することもあるため、放電痕Ｓ、Ｓ、・・・が重なった（集合した）１つの大きな放電痕になる）。
【実施例２】
【０１１７】
この実施例の放電加工装置１は、具体的に図示しないが、工具電極１６として、導電性材料からなる棒状電極が使用されている。
【０１１８】
具体的には、棒状電極の形態とされた工具電極１６は、特に可撓性を有さない導電材からなり、回転主軸１５ｂから、枢着部１６ｃによって被加工面２ａの方向へ揺動可能に吊下げ支持されている。
【０１１９】
このような構成では、工具電極１６は、電極回転手段１５によって回転されると、遠心力により、枢着部１６ｃを支点として外側に傾斜した状態で、被加工面２ａに沿って円周方向に旋回する。他の構成は、実施例１のものと同様である。
【実施例３】
【０１２０】
この実施例の放電加工装置１は、図１５に示されている。基本的には、工具電極１６の構成が実施例１から改変されたものである。
【０１２１】
すなわち、この実施例では、工具電極１６が、電極回転手段１５により、工具電極１６の先端部１６ａが被加工面２ａの周方向へ振れ回りながら、その振れ回りの軸が更に被加工面２ａに沿って周回する遊星運動となるように構成されている。
【０１２２】
電極回転手段１５によって遊星運動を行うための具体的構成は、図１５（ａ）に示すように、電極回転手段１５に、更に工具電極１６の回転駆動構成が追加されている。
【０１２３】
つまり、回転主軸１５ｂの下端に円盤基台１５ｄが一体的に設けられ、この円盤基台１５ｄ上に、ＤＣモータなどからなる電極回転駆動部１５ｅが偏心して設置され、この電極回転駆動部１５ｅの出力軸に、工具電極１６が固定されている構成になっている。
【０１２４】
放電加工時には、電極回転駆動部１５ｅの回転により、工具電極１６が振れ回り、更に主軸回転駆動部１５ａによって円盤基台１５ｄも回転するので、工具電極１６の振れ回りの軸線が被加工面２ａに沿って周回する。これにより工具電極１６の先端部１６ａは、被加工面２ａに沿って遊星運動することになる。なお電極回転駆動部１５ｅの回転速度は、主軸回転駆動部１５ａの回転速度よりも大きく設定される。
【０１２５】
このような構成では、工具電極１６の先端部１６ａの運動は、被加工面２ａの周方向の遊星運動と、軸線方向の直線運動とが合成される。
【０１２６】
また、上記構成に代えて、図１５（ｂ）に示すような構成も採用可能である。つまり、工具電極１６が振れ回る間に、先端部１６ａは、時々被加工面２ａに接触して摩擦力により速度を与えられて小さな旋回運動を開始する。
【０１２７】
このような構成では、工具電極１６の先端部１６ａが、接触による小さな旋回運動と、振れ回りによる大きな旋回との合成によって擬似遊星運動する。
【０１２８】
すなわち、被加工面２ａが真円の円筒面でない場合は、工具電極１６が単に振れ回るだけでは、被加工面２ａの一部分では放電するが他の部分では放電しないという現象が生じる。しかしながら、この実施例のように、工具電極１６の先端部１６ａが遊星運動すれば、被加工面2ａが真円の円筒面ではなく、楕円あるいはひずんだ円の円筒面となっている場合等でも被加工面２ａの各所に接触するので、その全体に放電痕Ｓを形成することが可能になる。
【０１２９】
また、凸状電極部材１６ｂが回転することにより、その全周が放電加工に使用される結果、凸状電極部材１６ｂの寿命が延長されるという効果も得られる。
【０１３０】
なお、図１５に示される構成においては、主軸回転駆動部１５ａなどが模式的に図示され、昇降手段１３などは省略されているが、上記以外の構成および作用は実施例１と同様である。
【実施例４】
【０１３１】
この実施例は図１６に示されており、放電加工装置１が、内径仕上加工装置に一体的に組み合わされたものである。
【０１３２】
すなわち、各実施例の放電加工装置１のいずれかが、内径仕上加工装置であるホーニング盤の回転主軸１５ｂに一体的に組み込まれ、回転主軸１５ｂと、その駆動部である主軸回転駆動部１５ａなどは、ホーニング盤との共用とされている。４は、回転主軸１５ｂの下端部に設けられたホーニングツールを示し、このホーニングツール４にはホーニング砥石４１が拡縮可能に設けられている。
【０１３３】
しかして、以上のように構成されたホーニング盤においては、本来のホーニング加工機能に加えて、放電加工機能が兼備されてなる。その他の構成および作用は実施例１と同様である。
【実施例５】
【０１３４】
この実施例は図１７に示されており、各実施例の放電加工装置１のいずれかが、トランスファー型の内径仕上加工装置に一体的に組み合わされたものである。
【０１３５】
すなわち、本実施形態においては、搬送ライン１４０上に、荒加工用のホーニングヘッド１４１、仕上加工用のホーニングヘッド１４２、放電加工装置１の基本構成を備える放電ヘッド１４３、および放電加工による盛り上がり部分を除去する再仕上げ用のホーニングヘッド１４４が直列に連続して配置されてなる。
【０１３６】
しかして、以上のように構成されたホーニング盤において、ワーク２の被加工面２ａは、荒加工用のホーニングヘッド１４１および仕上加工用のホーニングヘッド１４２により順次ホーニング加工されて、所望の粗さ精度に加工された後、放電ヘッド１４３により放電加工されて、所定の微細模様Ｄが加工形成され、最後に、再仕上げ用のホーニングヘッド１４４により、放電加工によってできた不要な盛り上がり部分が除去される。
【０１３７】
この構成では、ホーニング盤に、本来のホーニング加工機能に加えて、放電加工機能が兼備されてなり、また、トランスファー型のホーニング盤であるため、ワーク２を一連で加工するため高機能加工が可能である。
【実施例６】
【０１３８】
この実施例は図１８に示されており、各実施例の放電加工装置１のいずれかがトランスファー型の内径仕上加工システムに組み合わされたものである。
【０１３９】
すなわち、内径仕上加工システムであるホーニング加工システムの加工工程順に、ワーク２の搬送構造１５０と組み合わされてユニット化された、荒加工用のホーニングヘッド（ホーニング盤）１５１、仕上加工用のホーニングヘッド（ホーニング盤）１５２、各実施の放電加工装置１のいずれかの基本構成を備える放電ヘッド１５３、および放電加工による盛り上がり部分を除去する再仕上げ用のホーニングヘッド１５４（ホーニング盤）が、加工工程順に少なくとも２台（図示例の場合は４台）が直列に連続して配設されてなる。
【０１４０】
しかして、以上のように構成されたホーニング加工システムにおいては、実施例５と同様な加工が連続して行われる。
【０１４１】
このように、本実施形態のホーニング盤においても、本来のホーニング加工機能に加えて、放電加工機能が兼備されてなり、また、組み込まれたホーニングヘッド１５１、１５２、１５４および放電ヘッド１５３がいずれもワーク２の搬送構造１５０と組み合わされてユニット化されることにより、ホーニング加工システムの構成の改変が容易であるという利点がある。
【０１４２】
なお、上述した実施例は、あくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく、以下に例示列挙するように、その範囲において種々の設計変更が可能である。
【０１４３】
（１）各実施例の具体的な装置構成はいずれも、同様な機能を備える限りにおいて、目的に応じて適宜設計変更可能である。
【０１４４】
（２）各実施例はいずれも、円筒内周面を被加工面２ａとしているが、円筒外周面、平面、テーパ内周面、テーパ外周面あるいは段付き孔の段付き内周面等の被加工面２ａに微細凹部からなる微細模様Ｄを加工形成する場合にも適用可能である。
【０１４５】
一例として、振れ回り方式で円筒内周面以外の各種被加工面２ａに放電加工する場合を図１９（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０１４６】
図１９（ａ）は、被加工面２ａとして円筒外周面を放電加工する場合で、（ｉ）（ii）に示すように、円柱状のワーク２の円筒外周面に対して、工具電極１６を遠心力により振れ回り運動させながら、その先端部１６ａによって、円筒外周面に単発の放電痕Ｓからなる微細模様Ｄを加工形成する。
【０１４７】
（３）具体的には図示しないが、被加工面２ａがテーパ外周面である場合には、工具電極１６のワーク２の軸線方向への移動に同期させて、工具電極１６の回転速度を制御することにより、先端部１６ａの軌道半径をテーパ外周面の傾斜具合に合わせて拡大・縮小することにより、テーパ外周面に微細模様Ｄが加工形成できる。
【０１４８】
また、図１９（ｂ）は、被加工面２ａとして平面を放電加工する場合で、ワーク２の平坦面に対して、工具電極１６を振れ回りさせながら、先端部１６ａを平坦面に近づけて放電させ、平坦面に単発の放電痕Ｓからなる微細模様Ｄが加工形成できる。
【０１４９】
更に図１９（ｃ）は、被加工面２ａとして段付き円筒内周面を放電加工する場合で、工具電極１６の昇降移動に同期させて、工具電極１６の回転速度を制御することにより、先端部１ａ（１１１）の軌道半径を、段付き円筒内周面の段付き部位で段付き分（深さ分）だけ拡大・縮小する。このようにすれば、段付き円筒の内周面に微細模様Ｄが加工形成できる。
【０１５０】
なお図示しないが、被加工面２ａがテーパ内周面である場合には、テーパ外周面の場合と同様に、工具電極１６の昇降移動に同期させて、工具電極１６の回転速度を制御することにより、その先端部１６ａの軌道半径をテーパ内周面のテーパに合わせて拡大・縮小する。このようにすれば、テーパ内周面に微細模様Ｄが加工形成できる。
【０１５１】
（４）各実施例では、放電加工時に、加工液供給ノズル３０から放電加工位置に加工液を噴射供給する構成とされている。しかしながら加工液供給ノズル３０に替えて、エア供給ノズル（図示省略）によりエアを噴射供給する構成（気中放電）、あるいは、ミスト供給ノズル（図示省略）により霧状の加工液を噴射供給する構成（ミスト放電）も可能である。
【０１５２】
（５）実施例４では、ホーニング盤の回転主軸１５ｂに放電加工装置１が組み合わされる構成とされているが、他の内径仕上加工装置、例えばマシニングセンタの回転主軸１５ｂに組み合わされる構成も可能である。
【符号の説明】
【０１５３】
１      放電加工装置
１５      電極回転手段
１６      工具電極
１６ａ    先端部
１６ｂ    凸状電極部材
２１      放電印加部
２２ａ    電圧検出手段
２２ｂ    電流検出手段
４０      相対移動手段
２４      振動手段
Ｄ        微細模様
Ｓ        放電痕
【図１】
2011212834.tif 000003
【図２】
2011212834.tif 000004
【図３】
2011212834.tif 000005
【図４】
2011212834.tif 000006
【図５】
2011212834.tif 000007
【図６】
2011212834.tif 000008
【図７】
2011212834.tif 000009
【図８】
2011212834.tif 000010
【図９】
2011212834.tif 000011
【図１０】
2011212834.tif 000012
【図１０Ａ】
2011212834.tif 000013
【図１０Ｂ】
2011212834.tif 000014
【図１１】
2011212834.tif 000015
【図１２】
2011212834.tif 000016
【図１３】
2011212834.tif 000017
【図１４】
2011212834.tif 000018
【図１５】
2011212834.tif 000019
【図１６】
2011212834.tif 000020
【図１７】
2011212834.tif 000021
【図１８】
2011212834.tif 000022
【図１９】
2011212834.tif 000023
【図２０】
2011212834.tif 000024