(57)【要約】  加工間隙Gの極を形成する工具電極Fと加工体電極Pに接続され、放電開始パルスを発生する第１電圧/電流源U1と、２個のスイッチSW1、SW2によって、開路される第２電圧電流源U２とを具えた電気加工装置である。容量素子C1、C5が、第１電源を加工間隙Gの極に接続する接続線１０，１１に直列に設けられている。さらに前記極には、可調整DC電源Smに直列に接続された自己インダクタンスコイルLmが接続されている。これらの構成により、高品質の超精密表面仕上げ処理を得るための侵食放電のエネルギーが著しく低減されとともに、同時に、加工間隙の端子間の平均電圧が正確に制御される。
2007503321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工間隙Gの極を形成する工具電極Fと加工体電極Pと、電気回路Eによって工具電極Fと加工体電P極に接続され、電気パルスを発生するように設定され、工具電極Fと加工体電極P間に電気放電の励起を発生させる、少なくとも、１個の電圧/電流源U1とを具えた電気加工装置において、
加工ヘッドの一方又は両方に、好適には、前記電気回路Eと該工具電極F間に配設された接触子W1,W2に近接して又はその内部に配設され、電源U１と該加工間隙Gの一方との間に直列に接続される、少なくとも、１個の容量素子C1を設けるとともに、該加工間隙Gに印加され、前記電源U1からの調整電流分を供給し、電源U1からの電気パルスの直流分を阻止し、該加工間隙Gに対して、該電気回路Eの全体キャパシタンスCeqを低減するようにしたことを特徴とする電気加工装置。
【請求項２】
前記第１電源U1の第２極P2に直列に接続されたるとともに加工電極Pに近接して配設された第２容量素子C5を具えることを特徴とする請求項１に記載の電気加工装置。
【請求項３】
前記加工電極は、絶縁体Jを介してホルダTに装着されていることを特徴とする請求項1又は２に記載の電気加工装置。
【請求項４】
前記容量素子C1,C5の端子間に設けられ、該容量素子の端子間を短絡又は開路する、少なくとも、一個のスイッチSW３、SW5を具えたことを特徴とする請求項1又は２に記載の電気加工装置。
【請求項５】
前記工具電極は、ワイヤFであって、前記容量素子C1は、該ワイヤに接触し、その一部が、絶縁材料で作製され、他部は、導体材料で作製されたワイヤガイドWGで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気加工装置。
【請求項６】
前記電源U1が急峻な電圧上昇エッジスロープを有する電気パルスを発生する短絡装置を具えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気加工装置。
【請求項７】
前記電源U1が、周波数が、０．１〜１０MHｚの範囲、電圧値が、６０〜３００Vの範囲で、さらに正又は負の電圧であって、０．１〜５V/nSの範囲の上昇エッジスロープを有する衝撃波を発生するように選定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気加工装置。
【請求項８】
前記加工間隙G間の２個の極に直列的に接続された自己インダクタンス素子Lmを具えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気的加工装置。
【請求項９】
前記自己インダクタンス素子Lmの値は、電気回路の共振周波数Foが第１電源U1の電気パルスの周波数に対して低い値となるように選定されていることを特徴とする請求項８に記載の電気加工装置。
【請求項１０】
前記自己インダクタンス素子Lmの値は、該共振周波数Foに対する電気パルスの周波数の比が、１０〜５００の範囲、好適には、５０〜１５０の範囲に選定されていることを特徴とする請求項９に記載の電気加工装置。
【請求項１１】
前記加工間隙G間の２個の極間の自己インダクタンス素子Lmに直列に接続された可調整DC電圧源Smを具えることを特徴とする請求項１０に記載の電気加工装置。
【請求項１２】
前記加工間隙G間の２個の極間の自己インダクタンス素子Lmに直列に接続されたスイッチSw5を具えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の電気加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工間隙の極を形成している工具電極と加工体電極と、電気回路によって加工電極と加工体電極に接続され、工具電極と加工体電極間に電気放電を発生させるように設計された少なくとも、１個の電圧/電流源を具えた電気加工装置に関する。
【０００２】
特に使用される工具電極は、２個のガイド間に伸張されたワイヤを使用することができる。
【０００３】
後述するように主要な問題点は、精密表面条件を得られるようにワイヤ電極を使用した電気加工によって得られる超精密表面処理である。
【０００４】
ワイヤを使用した電気加工装置によって、加工体を切削するための幾つかの工程が、通常行われる。最初に粗加工工程は、ワイヤのための通路をあける。得られる表面条件は、極めて粗い。加えて得られる加工体の寸法は、後の工程を最終寸法に近づけ、精密仕上げ及び超精密仕上げの目的で、滑らかな表面状態を得るために、故意に大きめの寸法にされる。
【０００５】
電気放電加工工具の多くは、２個の電圧/電流発電機を具える。一方のものは、放電の開始を促進するように設けられたもの、他方のものは、最も多くの侵食放電のためのエネルギーを供給するように設計された高電力のものである。
超精密表面仕上げモードにおいては，電気放電加工によって得られる表面の粗さを減少するように、そして加工放電のエネルギーを減少するように設計されている。従って正常では、放電開始発電機のみが使用され、加工領域への高電力発電機への接続経路は、開路されている。
【０００６】
そして１個の発電機又は複数の発電機を加工電極及びワイヤ電極に接続する電流接続線に関して問題を生ずる。これらの接続線は、正規には、同軸ケーブルであって、その必須の特性は、粗加工発電機が、マイクロセカンド当り,１０００ampのオーダーを有する非常に急峻なエッジを有する電流パルスを発生させるような低いインダクタンス値を有している。
しかしながら、この接続線の低いインダクタンスは、もはや表面仕上げの際には、明白な利点を提供しない。悪いことに同軸ケーブルは、表面仕上げとは、相容れないエネルギー蓄積を形成する高い分布キャパシタンスを有する。
【０００７】
放電開始発電機は、高電流を供給することなくして、放電開始ができるように、充分高い電圧を加工間隙に印加し、他方粗加工発電機は、放電が開始されるや否や、高電流を供給するように動作するものであることは、当業者間で良く知られている。放電開始発電機は、度々説明されている電気なだれ現象が起こるまでの中間時間の間、例えば、８０〜２４０Vの電圧を供給するものである。超精密表面仕上げモードにおいては、放電の全体エネルギーは、放電開始発電機によって供給される低い電流パルスに依存するだけでなく、間隙間に接続され、開始電圧が印加されるところの分布されたキャパシタンスに蓄積されたエネルギーの総和に依存することになる。この際このキャパシタンスは、アークが発生するや否やそのエネルギーをイオン化されたチャネルに放出することになる。
【０００８】
超精密表面仕上げ加工におけるこの主要問題は、アークが発生した際に間隙を横切って、そのエネルギーを放電するところの浮遊キャパシタンスの存在、さらに、このエネルギーのブロッキング或は減衰にある。
ヨーロッパ特許出願EP1193016 A2は、幾つかの典型的な問題を示している。特に、この出願の図１において、浮遊キャパシタンスの各々に対して、問題のキャパシタンスのエネルギーが、アークが発生した際に、侵食放電に転送され、間隙を介して電流ループ通路が形成される。粗加工発電機と間隙間に配設されたスイッチを開路することによって、加工処理上の多重浮遊キャパシタンスの影響が排除される。同軸ケーブルを有する粗加工発電機は、断路される。放電開始発電機である第２表面仕上げ発電機のみが，全ての接続線に対する分布浮遊キャパシタンスを最小限にするように間隙に接続される。
加工される加工体とホルダー間に絶縁プレートを挿入することによって、ワイヤ電極及びワイヤに対する全体の未巻回及び回収システムの接地に対する浮遊キャパシタンスの影響を減衰するようなキャパシタンスを有するキャパシターが設けられる。
ワイヤと加工体との間の間隙自身のキャパシタンスを含むキャパシタンスのみが減衰又はブロックさせることはできない。ヨーロッパ特許出願EP1193016 A2に示されるような、この問題については、表面仕上げ発電機と間隙間の接続線に付随した分布浮遊キャパシタンス及びここでは無視できる程度の表面仕上げ発電機に付随した浮遊キャパシタンスを挙げている。
【０００９】
不幸にして、これらのキャパシタンスは、意義がないものと見做されるものである。本発明は、これらの欠点を克服し、高い品質と信頼性を有する低いエネルギーでの精密、超精密表面仕上げ処理を達成することができる加工装置を創出することを目的としている。
【００１０】
この装置は、加工ヘッドの一方、又は両方の中に配設され、好適には、電気回路と工具電極との間に配設された接触子に近接して、又はその中に配設され、電極と、加工間隙の両極のうちの１個に直列に接続され、その特性は、電気パルスのDC分の、加工間隙間の電源への印加を阻止して、変化電流分を電源に供給し、間隙に対する前記電気回路のキャパシタンスを減少させる。
【００１１】
これらの特徴のため加工放電のエネルギーを非常に効率的に、しかも簡単な態様で、低
減することができる。この方法において、非常に高品質の精密，そして超精密な表面仕上げ処理が達成される。加えて、この装置の製造コストは、適切であり、その製造も、特に複雑ではない。
【００１２】
有効的には、加工装置は、第１電源の第１極と工具電極間に直列に接続された第１容量素子と第１電源の第２極と加工電極の間に直列に接続された第２容量素子とを具えている。
【００１３】
放電エネルギーにおける低減は、特に意義がある。好適の実施例においては、容量素子が加工間隙の極の１個に可能な限り、近接して、好適には、電気回路と工具電極との間に配設される接触子に近接して、又はその中に配設される。
【００１４】
この特徴は、優れた超精密表面仕上げ処理を得るために、加工放電のエネルギーの更なる低減をもたらす。
【００１５】
有効的には、工具電極は、ワイヤであり、容量素子は、ワイヤガイドによって形成され、ワイヤに接触するそのガイドの一部は、絶縁材料で作製され、他部は、導電材料で作製される。
【００１６】
特に電極ワイヤに効率的で、近接した容量素子は、加工電極が非常に低いエネルギーレベルを持たせることを保証するように得られる。
【００１７】
有効的には、第１電源は、急峻な上昇エッジスロープを有する電気パルスを発生するための短絡装置を具える。
【００１８】
第１電源装置は、周波数が、０．１〜１０MHｚの範囲、電圧値が、６０〜３００Vの範囲で、正又は、負の電圧で、上昇エッジスロープが、０．２〜５V/nsの範囲の衝撃波（インパルス）を発生できるように設定されている。
【００１９】
これらの特徴は、電気回路中に直列に設けられた、少なくとも、1個の容量素子の存在に拘らず、放電の効率的開始を保証する。
【００２０】
好適の実施例によれば、エネルギー低減装置が加工間隙の2個の極に直列的に接続される自己インダクタンス素子を具える。
【００２１】
これらの特徴のために、間隙の端子間で計測される電圧は、０に維持される。かくして、電解現象、加工に有害な現象は、避けられる。
有効的には、前記自己インダクタンス素子のインダクタンス値は、電気回路の共振周波数が、第1電源の電気パルスの周波数に対して小さいように選定される。
【００２２】
特に、好適な実施例によれば、エネルギー低減装置は、加工間隙の2個の極間の自己インダクタンスに直列に接続された可調整DC電圧源を具えている。
この電源は、間隙の端子間で計測される平均電圧を所望の値に調整できる。加工体の制御された電解析出と放電処理が可能となる。
【００２３】
これに加えて、超精密表面仕上げ処理の品質が更に改善される。
【００２４】
他の利点は、従属請求項、図示的に、実施例、実施態様例として示されている図を参照して、詳細に説明されている後述の本発明を示す説明から、明白である。
【００２５】
図１に示される加工装置の第１実施例は、電気回路Eによって、第１接続線１０を介して、工具電極Fに、第２接続線１１を介して加工電極Pに接続される第１加工発電機G1内に組み込まれた電圧/電流源U1の第１電源を具える。
【００２６】
第２加工発電機G2に組み込まれた第２加工電源U2は、第３接続線１２を介して、工具電極Fに、又第４接続線１３を介して、加工体電極Pに接続される。第１加工発電機G1は、工具電極Fと加工体電極Pとの間で、放電開始が行われるように設計され、そして最大の火花放電の電力を供給する第２発電機G2よりも低い電力を供給し、加工を行い、加工を持続する。
【００２７】
接続線１２及び接続線１３に設けられた２個のスイッチSW1及びSW2は、精密或いは超精密表面加工処理を所望する場合には、第２発電機G2を工具電極F及び加工体電極P2から開路する。
【００２８】
ここで工具電極は、図示されていないフィーダリールから供給されるワイヤＦであり、図示されていない回収装置内に設けられるが、この装置自体は知られているものである。
加工領域１５内には、ワイヤ電極と加工体電極との間に加工放電が発生する加工間隙Ｇが存在する。
ワイヤＦは、第１及び第２接触子Ｗ１及びＷ２を構成する接続線１０及び１１と直流電気接触を形成している。
【００２９】
要素Ｌ１及びＬ２は、２個の接続線１０及び１１の自己インダクタンスを示す。
【００３０】
加工体電極Ｐは、絶縁要素Ｊ、例えば、プラスチック材より作製された支持プレートを介して、ホルダーＴに固定される。ワイヤＦ及びホルダーＴは、与えられた幾何学的形状に従って放電加工によって、加工材が切削されるように、関連して移動することができる。
【００３１】
この発明によれば、加工装置は、精密加工のための放電のエネルギーを低減するように設計されたエネルギー低減装置ＲＥを具えている。
【００３２】
この装置ＲＥは、第１発電機Ｇ１と加工間隙Ｇ間に接続される少なくとも１個の容量素子Ｃ１を具え、その特性は、第１発電機Ｇ１から電気パルスのＤＣ分が加工間隙Ｇに供給されることを阻止し、第１発電機Ｇ１からの変化電流分を加工間隙に供給するように設定されている。かくして加工間隙に対する電気回路Ｅの全体キャパシタンスが著しく低減される。
【００３３】
第１実施例においては、この容量素子は、第１接続線１０に設けられるキャパシタ−Ｃ１により形成され、その値は、０．１μＦより大きく、典型的には、０．１ｎＦ〜１ｎＦの値を有する。スイッチＳＷ３は、加工放電のエネルギーを増加したい場合にはキャパシタ−Ｃ１を短絡する。
【００３４】
他の容量素子、小さい値の第２コンデンサＣ５がさらに放電のエネルギーを低減するために接続線１２に設けることができる。この第２コンデンサＣ５は、スイッチＳＷ４によって短絡することができる。その値は、有効なのは、０．１ｎＦから１ｎＦの範囲内である。
【００３５】
この装置は、以下の浮遊容量を具えている。
・G2で、全体として示されている、第２粗加工発電機G2及び接続線１２及び１３と組み合わされた浮遊キャパシタンスで、このキャパシタンス  C  G2は、２個のスイッチSW１及びSW２が開路している時は、開路している
・C２      接地Teに対する第１接続線の浮遊キャパシタンス
・C３      接続線１０，１１間の浮遊キャパシタンス
・C４      接地Teに対する第2接続線の浮遊キャパシタンス
・C６      第１発電機の内部浮遊キャパシタンス
・C７      接地Teに対する第１電源U1の第１極の浮遊キャパシタンス
・C８      接地Teに対する第１電源U1の第２極の浮遊キャパシタンス
・CW1     接地に対する第１接触子W1の近傍の浮遊キャパシタンス
・CW2     接地に対する第２接触子W2の近傍の浮遊キャパシタンス
・Cj       電極PとホルダーT間の浮遊キャパシタンス
・Cf       ワイヤと接地間の浮遊キャパシタンス
・Cg       工具電極Fと加工体電極P間の間隙Gのキャパシタンス
【００３６】
図１において、発電機G1の２個の接続線の１個に直列接続される低値のキャパシタンスC1は、加工処理における浮遊キャパシタンスの影響を減少させる簡単な手段である。放電は、通路C3,C1,L1,W1及びW2,F,P,L2,SW4,C3の加工プロセスで充電される。
等価キャパシタンスは、
C1・C3 /  (C1+C3)  ＜  C１
である。
同様の理由が、浮遊キャパシタンスC6に適用される。
【００３７】
浮遊キャパシタンス  CW1＋ CW2＋ Cf＋ C2＋ C7 は、総和されて、侵食放電に加わり、キャパシタンスCjにより減衰される。ここで、Cjと絶縁プレートJは、もっとも最も簡単な装置を形成し、Cfの効果をもたらし、そして、ワイヤ及び巻回されていない全体部分及び収納システムに付随した浮遊キャパシタンスである。巻回されたワイヤが加工収納装置に直接蓄積されている幾つかの場合には、Cfは、高い値を有する。
【００３８】
スイッチSW4が導通されると、浮遊キャパシタンス  C8＋ C4＋ Cjは、CW1＋CW2＋Cf＋C2＋C7に等価のキャパシタンスを経て接地Teへの通路で間隙G対する充電に付加される。発電機G1の接続線１１に直列接続された低値のキャパシタンスC5は、この放電エネルギーを減衰するように設計され、さらに以下に詳細に説明される。図1は、スイッチSW4によって、短絡されたキャパシターC5が、この例では、動作していないことを示している。
【００３９】
加工間隙内に分布されたキャパシタンスCgの効果は放電回路中にある種のキャパシターを設けることによって、減衰されない。それは、この放電は、最も短い可能なルートで、間隙を通るからである。影響されるこれらの分布キャパシタンスの値を許す唯一の知られた方法は、異なる誘電体液、例えば、水の中のオイル、空気間隙或は加工間隙の形状を修正したもの、を用いることである。
【００４０】
図２a、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２e及び２ｆは、図１に示される夫々のキャパシタンスを加工間隙に対して、如何に他のものと一緒に組み合わせるかを明確にしている。
【００４１】
図２aは、図１の第１の簡単化したものであり、加工間隙と、加工プロセスに絡む種々のグループのキャパシタンスと、接地に対する接続が示されている。
【００４２】
図２ｂは、点Ｔｅに対する接地の接続を示しており、分布された浮遊キャパシタンスの全てのエネルギーを減衰するために用いられたキャパシタンスＣｊ，Ｃ１及びＣ５によって、関連する役割を果たす。
【００４３】
図２ｃは、簡単な変形例を示す。
Ａ＝C1
Ｂ=CW1+CW2+Cｆ
Ｃ=C2+C7
Ｄ=C3+C6
Ｅ=C4+C8
Ｆ=Cj
Ｇ=C5
【００４４】
図２ｄは、以下の値を有して、キャパシタンスＡＢＣのグループ、キャパシタンスＥＦＧのグループに対する星型のキャパシタンスの形式に対する三角形状のキャパシタンスの形式の通路を示している。
Ｈ＝ （ A・B＋A・C＋B・C ）/C
Ｉ＝ （ A・B＋A・C＋B・C ）/B
Ｊ＝ （ A・B＋A・C＋B・C ）/A
Ｋ＝ （ E・F＋E・G＋F・G ）/G
Ｌ＝ （ E・F＋E・G＋F・G ）/F
Ｍ＝ （ E・F＋E・G＋F・G ）/E
【００４５】
図２eにより、次のことが解る。
1 /  Ｎ＝（１/H）＋（１/M）
1 /  O＝  （１/I）＋（１/D）＋（１/L）
1 /  P＝  （１/J）＋（１/K）
【００４６】
図２ｆにより、加工装置全体の全体等価キャパシタンスＣｅｑは、次の式により定められる。
Ｃｅｑ＝  Ｃｇ＋  (Ｎ＋Ｏ＋Ｐ)/  （Ｏ・Ｎ＋Ｐ・Ｎ）
【００４７】
キャパシタンスＣ１及びＣ５は、キャパシタンスＣｊによって、生じた減衰を完結する。Ｃ１、Ｃ５、Ｃｊの関連する役割を評価するため、後に考慮されるべき種々の浮遊キャパシタンスの通常の数値が検討される。
接続線１０，１１の自己インダクタンスＬ１、Ｌ２、約５００ｎＨ、
は、以下の数値を用いたこの評価で、検討されない。
【００４８】
Ｃ１或はＣ５  ：０．５ｎＦ
Ｃｊ  ：０．１〜１０ｎＦ      （加工される加工体の寸法に依存する）
Ｃ２＋Ｃ７：  ５ｎＦ
Ｃ４＋Ｃ８：  ５ｎＦ
Ｃ３＋Ｃ６：  １００ｎＦ
ＣＷ１＋ＣＷ２＋Ｃｆ    ：１〜５ｎＦ
Ｃｇ：    ０．５ｎＦ
【００４９】
2007503321.tif 000003
【００５０】
計算は、Cj=１０ｎF  及び   CW1+CW2+Cf=５ｎF  の値に対して行われた。
欄８と比較して、欄７によれば、加工体PとそのホルダーT間の絶縁プレートJのみの導入は、欄４と比較して、実質的な改善をもたらさなく、キャパシターC1のみの驚くべき効果は、明らかである。加工間隙に適用される等価キャパシタンスは、１８により分割される。欄４及び８参照。
【００５１】
欄6は、キャパシタンスC5のみは、キャパシターC1のみより、効果が少ないことを示している。（欄４）
ここでは、等価キャパシタンスは、７で分割されている。
【００５２】
浮遊キャパシタンスの値  C3＋C6  が大きければ大きい程、キャパシターC1の効果が大きい。前記表における１００ｎFに代えて、C3 ＋ C6  ＝２０ｎFの回路を使用した下記の８個の変形例において解る。
【００５３】
2007503321.tif 000004
【００５４】
上記の欄４a及び７aの比較から、以下の点が確認できる。
キャパシタンスCjのみの場合に対して、キャパシターC1のみの極めて大きな効果、特に幾つかのケースにおいては、加工されている加工体の寸法によって、キャパシタンスCｊの値を減少させることは困難であるけれども、が確認できる。
上述した方法を適用することが、望ましいならば、勿論、比較計算は、拡張されて良い。
【００５５】
ワイヤ電極Ｃｆ（例えば、２０ｎＦ以上の）の非常に高い浮遊容量の存在によって、キャパシターＣ１に協働して、キャパシターＣｊを導入することにより、そして後者だけではなく、さらに効果が得られる。
【００５６】
図１において、明確にすると、スイッチＳＷ３、ＳＷ４と協働するキャパシターＣ１及びＣ５は、この図１の中心に示されており、２個の接続線の各々は、第１発電機を加工間隙Ｇに接続している。この図示により、これら２個のキャパシターＣ１及びＣ５は、これらが加工領域１５に可能な限り近接して配設され、換言すれば、キャパシターＣ１を可能な限り、加工接触子Ｗ１，Ｗ２に近接させ、キャパシターＣ５を可能な限り、加工される加工体Ｐに近接して配設することができれば効果的である。
【００５７】
例えば、キャパシターC1は、CW1と上部加工ヘッド内のW1との間に配設され、解除位置にある低部加工ヘッド内の加工接触子W2は、もはやワイヤとは接触していない。この状態では、浮遊キャパシタンスCW1及びCW2は、減衰される。
若し，上述された原則が，限界まで押され，第１発電機G1から間隙Gに接続される接続線に直列接続されたキャパシタンスとして,作用する絶縁材で作製された円筒状カラーによって,接触子W1に置換することによって,キャパシタンスC1の最高の効果が得られる。
【００５８】
ワイヤ電極Fは,円筒状カラー内でガイドされる。図２ｈは,ワイヤを導入できるようにするために設けられた円錐状コーンの上の絶縁セラミックシリンダー内にガイドされるワイヤ電極が示されている。シリンダーの外部は,発電機Ｇ1の極の１個に直流的に接続される導体面，例えば,銅により作製される。  解除位置にある低部加工接触子W2は,ワイヤに接触していない。後者の実施例においては,シリンダーの形状のキャパシターC1は,電極ワイヤFの周りに配設される。
【００５９】
電子素子製造業者は,度々、工業セラミックスを用い、その誘電体強度は、２５℃,周波数１MHｚで、２０KV/ｍｍである。
このセラミックスの誘電体定数eｒは、正規には、２０〜１００である。特別の応用例においては、eｒの値が、１００以上１２，０００のものが見受けられる。例えば、チタン酸ストロンチューム塩、バリウム等に基づくセラミックで、誘電体強度は、５０〜３００V/mmの範囲を有する。電極ワイヤの直径が、０．２５０ｍｍのものに対して、絶縁シリンダーガイドの内部直径が、０．２６０ｍｍ、誘電体定数erが１００のものが、例として、設計される。
【００６０】
セラミックスの厚さが、０.１mm、長さが、約５０ｍｍのシリンダー型ガイドが、キャパシタンスが、０.５ｎF,  過電圧２KVに耐え得る。この形式の容量素子においては、後者が、加工間隙の極の一方に可能な限り近接して、好適には、電気回路Eと工具電極の間に配設された接触子W１又はW2に近接又は内部に配設される。
【００６１】
この容量素子は、ワイヤFに接続され、ワイヤガイドで形成され、該ガイドの一部は、絶縁材料で作製され、他部は、電気回路に接続され、導電材料で作製される。結論において、発電機G1から、放電接続線１０，１１に直列に接続され、加工間隙Gに、近接配設されたキャパシターC1及びC5の導入は、超精密表面仕上げモードにおいて、絶縁体プレートのみが、加工体とそのホルダーとの間に導入され、粗加工発電機G2から、供給される電流が、開路されるような、EP１１９３０１６AZに記載されるようなものと比較して、放電エネルギーを減少させる。
【００６２】
しかしながら、この場合、電気回路に直列に接続された、低値のキャパシタンスC1又はC5の存在が間隙内での放電開始発電機G1によって配分される電圧のDC分が消滅することを考慮する必要がある。結果として、精密表面仕上げモードにおける加工効率に於ける減少をもたらす放電開始の確率は、可成り低減されることになる。
【００６３】
この特異性を正すため、本発明は、放電開始発電機の操作を修正することを提案している。慣習的には、開始発電機は、放電が発生するまで、相当長時間に亘って充分高電圧を印加する。しかしながら、経験的には、電気放電加工においては、放電開始は、加工間隙の端子間のフイールド中の非常に早い増加により始まる。
【００６４】
本発明に係る加工装置においては、正又は負の電圧が、数V/ns  の電圧で増加し、換言すれば、約０．１〜５V/ns  が侵食放電をトリガーする高い確率で、放電開始現象の確率特性によって、間隙端子間に印加される。
【００６５】
高速の電圧上昇により、トリガー放電開始現象という利点を達成するために、本発明によれば、発電機G1は、積極的な電圧/電流パルス、好適には、繰り返し周波数が、０．１から１０MHｚの周波数を選定して、発生させることが必要である。１MHｚの値は、例えば、図3a 及び３ｂに示される場合に採用される。
【００６６】
図３aは、時間（ｎS）の関数として、発電機G1の出力端子３における電流i1の図を示す。図３ｂは、接続線の分布浮遊キャパシタンス(図１において) C2,C3,C4で表示しており、（以下、接続線キャパシタンスという。）,これに印加される発電機G1の出力端子における電圧Vの図を示す。
【００６７】
発電機Ｇ１は、６０〜３００Ｖの信号電圧、例えば、図示のように２００Ｖの電圧を供給できる。図３a及び３ｂに示されるように、信号の開始の時点では、接続線キャンパスの端子の電圧は、０である。信号は、この接続線を充分スタートさせる電流ステップ４Ａで始まる。
【００６８】
発電機Ｇ１の出力端の電圧が２００Ｖ以下である限り、電流は、４Ａに維持される。
出力電圧が、２００Ｖより高くなると、電流は減少し、電圧が、２００Ｖになるように再構築される。開始からの第１所定期間、４００ｎＳの後、接続線キャパシタンスが、オーム抵抗、例えば、２０オームを介して短絡され、接続線キャパシタンスを放電させるピーク  １０Ａの負の電流が発生する。
【００６９】
短絡装置は、実施例の図１には示されていないが、「International Rectifier」で製造された4ＭＯＳＦＥＴ  トランジスターＩＲＦＰ  ２２Ｎ  ５０Ａ  を用いた橋絡により構成される。
１０００ｎＳ継続する第２所定期間の後、接続線キャパシタンスは、急速に放電し、電流４Ａから、次の信号開始時に、再度供給される。ここで記載される電流/電圧特性は、単なる例に過ぎない。加工間隙の端子間に発生させて、急速上昇させる他の装置が設計できることは、勿論理解できるところである。
【００７０】
図４a,4ｂ,４ｃに示されるように励起のこのモードは、間隙Ｇ間に短期で校正されない約１００ｎＳの放電を発生させ、発電機Ｇ１によって供給される電流/電圧信号の急速な過渡状態を発生させる。
図４aは、間隙の端子間の瞬時電圧Ｖｇ  ボルトを時間（ｎＳ）の関数として示している。放電開始点は、約１Ａより大きく、約―Ａより低い電流i２のピークに一致している。
【００７１】
キャパシターＣ１は、放電回路に直列に接続されるので、間隙に供給される電流i２は（図4ｂ）の平均値は、０となる。従って、間隙が単なるオーム抵抗まで減少させることができれば、その端子間の平均電圧もまた、０になる。
このケースではないが、対応する図４ｃに示されているように、測定は、ＲＣフィルター１０μＳについて行われている。
図４ｃにおいて、放電開始プロセスの不規則に起因する、この特別のケースで、平均電圧Ｕｍは、変動し、例えば、＋２Ｖからー６Ｖまで変動していることが解る。
放電開始は、ランダムプロセスであるので、平均電圧は、約＋又は−８Ｖの範囲、例えば、ここでは、１０周期より小さい時間間隔の間、に亘って変化することが解る。
ここで、発電機Ｇ１の放電回路に直列接続されたキャパシテーの存在に絡んで別の特異性が明らかになった。これは、ワイヤを用いた放電加工システムにしばしば行われているような間隙端子間の平均電圧を０にすることは、もはや不可能でることを意味する。
【００７２】
平均電圧Ｕｍ中の変動は、当業者にとってよく知られている電解現象（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）を発生する。平均電圧が間隙端子間の電圧を０Ｖ近傍に維持できないと、加工される加工体の特定の金属或は合金の結晶は変化する。
これは、電解電流の影響の下での加工するタングステンカーバイトの幾つかの場合の特定のケースである。この発明は、図５に示されている実施例が、上述された欠点を排除できる方法を提案する。解決点は、自己インダクタンス素子、例えば、間隙の端子間の可調整ＤＣ電圧源と直接に接続される高い値を有するインダクタンスコイルの形、を接続することである。
【００７３】
図５に示される実施例は、他の特徴点においては、図１に示されるものと同じである。
同じ要素及び素子は、同じ参照番号で示されている。新しい素子は、間隙の端子を横切って接続された可調整ＤＣ電圧源Ｓｍに直列接続されたインダクタンスコイルＬｍである。即ち、加工接触子Ｗ１，Ｗ２と加工体Ｐに対して間隙の端子間の平均電圧Ｕｍが自由に変動するように、インダクタンスコイルＬｍと電圧源Ｓｍを開閉できるスイッチＳＷ５と協働できるようにして設けられている。ホルダーＴが接地されるとともに加工体Ｐは、加工体とホルダーとの間の、キャパシタンスＣｊを形成する絶縁プレートＪによって、浮遊電位に置かれている。この点は、本発明に関しては重要ではない。
【００７４】
加工体Ｐが接地されているか否か、換言すれば、絶縁プレートＪが存在しているか否か、電圧源Ｓｍに直列接続されたインダクタンスコイルＬｍが、一方で加工体Ｐに、他方で工具電極或いは加工接触子Ｗ１，Ｗ２に、加工間隙の端子間の一定平均電圧が印加されるように接続されているか否かである。同様の問題点が、キャパシターＣ１が、絶縁材で作製されたガイドの中のワイヤの周りに設けられる図２ｈに示される装置にも適用される。若し電圧源Ｓｍに直列接続されたインダクタンスコイルＬｍがこの態様に接続されると、図２ｈにおける位置に示される接触子Ｗ２は、電極ワイヤＦに接続されることが必要であるが、この接触子Ｗ２は接続線１０に接続される必要はなく、素子Ｌｍ、Ｓｍ及びＳＷ５を介して加工体Ｐに接続される。この自己インダクタンス素子Ｌｍは、電気回路の共振周波数
Ｆｏ＝１／２π・（Ｌｍ・Ｃｅｑ）１／２
が放電開始発電機Ｇ１からの電気パルスの励起周波数に対して低い値、典型的には１００倍低い値になるように充分大きい値を具えなければならない。
【００７５】
この自己インダクタンス素子Ｌｍは、発電機Ｇ１の励起周波数と電気回路の周波数の比が、１０〜５００、好適には、５０〜１５０になるように選定される。
【００７６】
例えば，上述のように、発電機Ｇ１に対して、励起周波数１ＭＨｚで、Ｃｅｑは、５ｎＦ  の場合、共振周波数は、インダクタンス5μＨで得られる。従って、この場合自己インダクタンスの最小値は、５００μＨ〜１０ｍＨを用いることが望ましい。インダクタンスコイルＬｍの値が，可なり高い値であることは、間隙の端子間の平均電圧が急速に変化できないことを意味する。若し、インダクタンスコイルＬｍが、間隙のそれに比較して、低いオーミック抵抗、例えば、Ｌｍ＝５ｍH,  Ｃｅｑ＝５ｎF  を有すると、可調整ＤＣ電源Ｓｍは、コイルＬｍが、間隙Ｇに接続される瞬間から、約３０μＳの遅れの後、間隙の端子間にその電圧を印加する。
その後加工条件が突然に変化し、例えば、放電開始周波数の変化、間隙の抵抗が変化した場合には、平均電圧は、可調整ＤＣ電圧電源Ｓｍから、電圧ＵｍＶ  の値を回復する前の３０μＳより、短い時間の間、多少の変動を蒙る。
【００７７】
図７a及び７ｂは、瞬間電圧Ｕｇとー４Ｖに調整されたＳｍを有する平均電圧Ｕｍを示している。―４Ｖに近接した平均電圧が、散発的放電開始事象に拘らず加工間隙端は、維持されている。間隙端子間のインダクタンスコイルＬｍは、急速の電圧過渡変化はしなくて、侵食放電の開始を行わせる。この装置によって、電極の材料に依存した表面処理は，数ボルト，正又は負の電圧の間隙Ｇの端子間の平均電圧を印加することによって行われる。
加工体Ｐの表面は、電解により、金属薄フィルムによって、コーテイングされ、彩色プロセスによって、処理される。この方法は、極めて簡単である。
インダクタンスコイルＬｍを例えば、１０ＫΩのオーダーの高い値の抵抗によって、代替することも想定できる。０．２〜２ＫΩの間隙の抵抗によって、間隙端子間の電圧Ｕｍの一部分を伝達する分圧器が創出される。
【００７８】
このような装置の欠点は、調整制御ループが、その中に配備されなければならないということである。換言すれば、間隙の端子間の電圧を連続的に監視すること及び加工処理中のランダム変動の関数としての電源Ｓｍの出力電圧を制御することである。
反対にインダクタンスコイルＬｍは、調整ループは、必要ではない。平均電圧Ｕｍを調整するための、この装置を開路するためにスイッチＳＷ５が開路される。これは、このシステムが端子間の平均電圧が変動できるようなオペレーションに戻るようにする。
最終的には、間隙の端子間の平均電圧を制御しないと、放電が、正又は負のどの極性に発生するのか予見することが不可能となる。もとより、若し正の極性モードでの放電の開始が促進されれば、或は若し負の極性モードでの放電が、減少されれば、一定電力のもとで、表面条件を改善することが可能である。
【００７９】
自己インダクタンス素子Ｌｍに組み合わされた可調整電圧源Ｓｍは、応用に依存して、又特に電解現象が問題でない場合には、図8a,8ｂ及び８ｃから解るように、正又は負のモードでの放電開始の確率は、大きく増大する。特に、この例においては、間隙Ｇの極性と電源Ｓｍを調整して、ＤＣ電圧Ｕｍ  ＋２０Ｖに選定している。（図８ｃ）
間隙間の電流１２の図（図８ｂ）においては、図８aにおける放電開始に対応する＋１Ａを越える電流ピークを有する正放電の優越性が見られる。ＤＣ電圧源Ｓｍが開路されるか、又はこれが０に調整される際には、間隙Ｐの端子間の平均電圧Ｕｍは、０となる。
【００８０】
図５及び６に示されるような簡単な他の実施例によればＤＣ電圧源Ｓｍは省略することもできる。間隙Ｇの端子間の平均電圧は、一定となり、インダクタンスコイルＬｍの存在によって、０となるが、この電圧は、電圧源Ｓｍと同じように表面処理動作、配色処理、表面条件の改善処理ができるように調整できる。
【００８１】
前述した実施例に限定されるものではなく、またこれらの実施例は請求項１によって定まるような範囲内の変形をすることができることはもとより明らかである。特にエネルギー低減装置ＲＥは、加工間隙の第１電極を構成する工具電極Ｆに対する第１発電機Ｇ１の第１電極Ｐ１から接続される電気接続点に設けられるキャパシター素子Ｃ１を単独に具えている。
【００８２】
このエネルギー低減装置ＲＥは、代替的には加工間隙Ｇの第２極を構成する加工電極Ｐに対して、第１発電機Ｇ１の第２極Ｐ２から接続される電気接続点に設けられるキャパシター素子Ｃ５のみを単独に具えている。
【００８３】
このエネルギー低減装置ＲＥは、接続線１０及び１１に２個の容量素子Ｃ１及びＣ５を具えている。
【００８４】
この容量素子Ｃ１及びＣ５は、次のようなどの種類のものでも良い。キャパシター、接触子Ｗ１及び／又はＷ２中に集積された容量電極、容量素子を構成するワイヤガイド、例えば、絶縁材料、例えば、セラミックに被覆された金属単体の形態のもの、或いは特別の形、漏斗形状のワイヤガイド（図６に示される）、である。
【００８５】
このエネルギー低減装置ＲＥは、選択的には、自己インダクタンス素子、例えば、間隙の２個の極、即ち、工具電極と加工体電極に直流的に接続されるインダクタンスコイルＬｍであって、間隙の端子間の平均電圧Ｕｍの変動とドリフトを避けるためのものである。さらに調整ＤＣ電圧源Ｓｍが選択的に間隙の極間のインダクタンスコイルＬｍに直列に接続される。第１電圧／電流源Ｕ１は、どのような種類のものでも良いが、効果的には０．１〜５Ｖ／ｎｓの範囲にある高い値の電流上昇ｄＩ／ｄｔに対する傾斜が必要である。
【００８６】
加工体電極Ｐとそのホルダー間に設けられた絶縁素子、絶縁プレートＪは、特定の装置においては、省略することができる。工具電極Ｆは、ワイヤ、例えば、中空或いは固体ロッド、回転或いは固定、或いは金属マスターから工具の異なるタイプに形成することができる。侵食放電を開始及び持続させるための２個の電圧／電流源Ｕ１及びＵ２は、操作の２個の異なるモードにできるように単一電圧及び／又は電流源に集積させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１実施例の回路図を示す。
【図２ａ】この回路図のキャパシタンスを組み合わせた図１に於ける回路図の簡単化した図を示す。
【図２ｂ】この回路図のキャパシタンスを組み合わせた図１に於ける回路図の簡単化した図を示す。
【図２ｃ】この回路図のキャパシタンスを組み合わせた図１に於ける回路図の簡単化した図を示す。
【図２ｄ】この回路図のキャパシタンスを組み合わせた図１に於ける回路図の簡単化した図を示す。
【図２ｅ】この回路図のキャパシタンスを組み合わせた図１に於ける回路図の簡単化した図を示す。
【図２ｆ】この回路図のキャパシタンスを組み合わせた図１に於ける回路図の簡単化した図を示す。
【図２ｇ】図１の変形例の一部回路図を示す。
【図２ｈ】図１の変形例の一部回路図を示す。
【図３ａ】放電開始発電機である第１発電機の出力端の電流及び電圧の図を示す。
【図３ｂ】放電開始発電機である第１発電機の出力端の電流及び電圧の図を示す。
【図４ａ】加間隙Gにおける瞬間電圧、電流及び平均電圧の図を示す。
【図４ｂ】加工間隙Gにおける瞬間電圧、電流及び平均電圧の図を示す。
【図４ｃ】加工間隙Gにおける瞬間電圧、電流及び平均電圧の図を示す。
【図５】第２実施例の回路図を示す。
【図６】第２実施例の変形例の一部回路図を示す。
【図７ａ】第２実施例の加工間隙の端子間の瞬間及び平均電圧の図を示す。
【図７ｂ】第２実施例の加工間隙の端子間の瞬間及び平均電圧の図を示す。
【図８ａ】第２実施例の加工間隙の端子間の瞬間電圧、電流及び平均電圧の他の図を示す。
【図８ｂ】第２実施例の加工間隙の端子間の瞬間電圧、電流及び平均電圧の他の図を示す。
【図８ｃ】第２実施例の加工間隙の端子間の瞬間電圧、電流及び平均電圧の他の図を示す。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図２ｅ】
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【図２ｆ】
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【図２ｇ】
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【図２ｈ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
2007503321.tif 000021
【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
2007503321.tif 000025
【国際調査報告】
2007503321.tif 000026
2007503321.tif 000027
2007503321.tif 000028
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