(57)【要約】絶縁性材料等からなる被加工物（２ａ）の加工を行う放電加工装置において、電極（１）と被加工物（２ａ）との極間電圧（Ｖ）と電源電圧（Ｖ０）以下の電源電圧（Ｖ０）に近い値に設定された第１の基準電圧（Ｙ１）との比較を行う第１の比較手段（１７）と、極間電圧（Ｖ）と第１の基準電圧（Ｖ１）より小さい値に設定された第２の基準電圧（Ｖ２）との比較を行う第２の比較手段（１８）と、第１の比較手段（１７）による比較結果により極間電圧（Ｖ）が第１の基準電圧（Ｖ１）より小さくなった時刻から所定時間（Ｔ０）経過時点において、第２の比較手段（１８）による比較結果により、極間電圧（Ｖ）が第２の基準電圧（Ｖ２）より小さい場合には短い放電パルス幅（Ｔｐ１）を設定し、前記極間電圧が第２の基準電圧（Ｖ２）より大きい場合には長い放電パルス幅（Ｔｐ２）を設定する制御手段（１９）とを備えた。絶縁性材料等からなる被加工物（２ａ）の加工の安定化及び加工面の品質向上を実現することができる
2003061890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、
放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測し、前記計測値に応じて前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うことを特徴とする放電加工方法。
【請求項２】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、
放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測し、前記計測値が所定の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記計測値が所定の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うことを特徴とする放電加工方法。
【請求項３】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、
電源電圧より小さい少なくとも１つの基準電圧と極間電圧との比較を行い、前記比較結果に応じて前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うことを特徴とする放電加工方法。
【請求項４】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、
極間電圧が電源電圧以下の電源電圧に近い値に設定された第１の基準電圧以下になった時刻から所定時間経過時点の極間電圧を計測し、前記計測値が所定の第２の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記計測値が所定の第２の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うことを特徴とする放電加工方法。
【請求項５】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、
放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測する極間電圧計測手段と、
前記極間電圧計測手段による極間電圧の計測値に応じて、前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項６】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、
放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測する極間電圧計測手段と、
前記極間電圧計測手段による極間電圧の計測値に応じて、前記計測値が所定の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記計測値が所定の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項７】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、
極間電圧を計測する極間電圧計測手段と、
前記極間電圧計測手段による計測値（第１の計測値）が電源電圧以下の電源電圧に近い値に設定された第１の基準電圧以下になった時刻から所定時間経過時点の前記極間電圧計測手段による計測値（第２の計測値）が所定の第２の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記第２の計測値が所定の第２の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項８】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、
電源電圧より小さい基準電圧と極間電圧との比較を行う少なくとも１つの比較手段と、
前記比較手段による比較結果に応じて前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項９】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、
放電開始から所定時間経過時点の極間電圧と所定の基準電圧との比較を行う比較手段と、
前記比較手段による比較結果により、前記極間電圧が前記基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記極間電圧が前記基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項１０】
導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、
極間電圧と電源電圧以下の電源電圧に近い値に設定された第１の基準電圧との比較を行う第１の比較手段と、
前記極間電圧と前記第１の基準電圧より小さい値に設定された第２の基準電圧との比較を行う第２の比較手段と、
前記第１の比較手段による比較結果により前記極間電圧が前記第１の基準電圧より小さくなった時刻から所定時間経過時点において、前記第２の比較手段による比較結果により、前記極間電圧が前記第２の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記極間電圧が前記第２の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する、放電加工方法及び装置の改良に関するものである。
背景技術
第８図は、放電加工のメカニズムの説明図であり、図において、１は電極、２は被加工物、３はアーク柱、４は加工液、５は放電加工により生成された加工屑である。以下の（ａ）乃至（ｅ）のサイクル（第８図の（ａ）乃至（ｅ）に対応）を繰り返しながら放電による被加工物２の除去加工が進行する。即ち、（ａ）放電の発生によるアーク柱３の形成、（ｂ）放電の熱エネルギによる局部的溶融及び加工液４の気化、（ｃ）加工液４の気化爆発力の発生、（ｄ）溶融部（加工屑５）の飛散、（ｅ）加工液による冷却、凝固、極間の絶縁回復、である。これらのサイクルを高頻度で繰り返すことにより被加工物２の除去加工が進行する。
このような放電加工は、金型等の加工技術として確固たる地位を築いており、自動車産業、家電産業、半導体産業等の金型加工の分野において多用されてきた。しかし、放電加工は、第８図の（ａ）乃至（ｅ）のサイクルのように放電現象を利用した加工方法であるため、被加工物２が鉄系材料等の導電性材料である場合に用いられるのが一般的である。
被加工物２が絶縁性材料である場合に放電加工を行う方法としては、日本国特開昭６３−１５０１０９号公報に開示された、絶縁性材料の表面に溶射又は蒸着等により導電性被膜のコーティングを施してから炭素を含む加工液中で放電加工を行う方法がある。また、前記導電性被膜のコーティングを行うための特別の処理装置を不要にする等の目的で、日本国特開平７−１３６８４９号公報及び日本国特開平９−２５３９３５号公報に開示された、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物を導電性材料と接触固定して炭素を含む加工液中で放電加工を行う方法がある。
第９図は、日本国特開平９−２５３９３５号公報に開示されたワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図であり、図において、１ａはワイヤ電極、２ａは絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物、４ａは炭素を含む加工液、６は被加工物２ａを載置するテーブル、７は固定治具、８ａ及び８ｂは加工液ノズル，９ａ及び９ｂはワイヤガイド、１０は給電子、１１は加工液供給手段である加工液供給用ポンプ、１２は導電性材料、１３は加工電力供給手段である。被加工物２ａと導電性材料１２は固定治具７により接合された状態で固定されている。図示しない位置決め手段によりワイヤ電極１ａを被加工物２ａと導電性材料１２との接合部分に位置決めし、加工電力供給手段１３によりワイヤ電極１ａと被加工物２ａ及び導電性材料１２との間に加工電力を供給すると、まず導電性材料１２の部分のみに放電が発生し、次いで被加工物２ａの導電性材料１２に最も近いところで熱エネルギによる加工と電極材成分の転写が行われる。その後、前記転写部分にも放電が生じ、被加工物２ａの加工が放電の衝撃及び熱エネルギにより進行する。加工の進行に伴い、被加工物２ａの加工表面には電極材成分が転写されると共に、加工液４ａが熱分解し、加工液４ａに含まれる炭素が電気抵抗の比較的低い乱層カーボン（結晶性炭素）として被加工物２ａに付着し導電性被膜を形成する。このように形成された導電性被膜に対して放電が発生し、被加工物２ａの加工が進行する。
以上のように、従来の絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物に放電加工を行う技術の基本原理は、前記被加工物に形成された導電性被膜を通して前記被加工物の加工を行うものである。
しかし、現状では加工の不安定及び加工面の品質低下という問題点があるため、本格的な実用化には至っていない。
発明の開示
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工の安定化及び加工面の品質向上を実現することができる放電加工方法及び装置を得ることを目的とする。
この発明に係る放電加工方法は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測し、前記計測値に応じて前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うものである。
また、この発明に係る放電加工方法は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測し、前記計測値が所定の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記計測値が所定の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うものである。
また、この発明に係る放電加工方法は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、電源電圧より小さい少なくとも１つの基準電圧と極間電圧との比較を行い、前記比較結果に応じて前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うものである。
また、この発明に係る放電加工方法は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給し、炭素を含む加工液中で前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工方法において、極間電圧が電源電圧以下の電源電圧に近い値に設定された第１の基準電圧以下になった時刻から所定時間経過時点の極間電圧を計測し、前記計測値が所定の第２の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記計測値が所定の第２の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定して加工を行うものである。
この発明に係る放電加工装置は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測する極間電圧計測手段と、前記極間電圧計測手段による極間電圧の計測値に応じて、前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、放電開始から所定時間経過時点の極間電圧を計測する極間電圧計測手段と、前記極間電圧計測手段による極間電圧の計測値に応じて、前記計測値が所定の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記計測値が所定の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、極間電圧を計測する極間電圧計測手段と、前記極間電圧計測手段による計測値（第１の計測値）が電源電圧以下の電源電圧に近い値に設定された第１の基準電圧以下になった時刻から所定時間経過時点の前記極間電圧計測手段による計測値（第２の計測値）が所定の第２の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記第２の計測値が所定の第２の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、電源電圧より小さい基準電圧と極間電圧との比較を行う少なくとも１つの比較手段と、前記比較手段による比較結果に応じて前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅又は前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、放電開始から所定時間経過時点の極間電圧と所定の基準電圧との比較を行う比較手段と、前記比較手段による比較結果により、前記極間電圧が前記基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記極間電圧が前記基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたものである。
また、この発明に係る放電加工装置は、導電性被膜コーティングを施された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物又は導電性材料と接触固定された絶縁性材料若しくは高抵抗材料からなる被加工物と電極との極間に加工電力を供給する加工電力供給手段と、前記極間に炭素を含む加工液を供給する加工液供給手段と、前記被加工物と前記電極との相対位置決めを行う位置決め手段とを備え、前記極間にパルス状の放電を発生させて前記被加工物を除去加工する放電加工装置において、極間電圧と電源電圧以下の電源電圧に近い値に設定された第１の基準電圧との比較を行う第１の比較手段と、前記極間電圧と前記第１の基準電圧より小さい値に設定された第２の基準電圧との比較を行う第２の比較手段と、前記第１の比較手段による比較結果により前記極間電圧が前記第１の基準電圧より小さくなった時刻から所定時間経過時点において、前記第２の比較手段による比較結果により、前記極間電圧が前記第２の基準電圧より小さい場合には前記被加工物の加工に適した比較的短い放電パルス幅を設定し、前記極間電圧が前記第２の基準電圧より大きい場合には前記被加工物加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅を設定する制御手段とを備えたものである。
この発明に係る放電加工方法及び装置は以上のように構成されているため、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工の安定化及び加工面の品質向上を実現することができるという効果を奏する。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
第１図は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物を除去加工する従来の放電加工装置における極間電圧波形の例を示す説明図であり、図において、ｔは時間、Ｖは極間電圧、Ｖ０は電源電圧、Ｖｇはアーク電圧、Ｖｓは放電検出電圧、Ｔｐは所定の放電パルス幅、ＴｐＬはある頻度で現れる放電パルス幅Ｔｐよりも長い放電パルス幅、Ｔｒは休止時間である。
絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物を除去加工する従来の放電加工装置において、放電エネルギを一定にして面粗さの均一な加工面を得るために一定の放電パルス幅Ｔｐを設定して加工を行った場合においても、放電加工の様子を観察すると、第１図のように放電パルス幅Ｔｐよりも長いパルス幅ＴｐＬが観察される。このような極間電圧波形の意味を以下において考察する。
現在一般的に使用されている放電加工装置は、前記のように放電パルス幅を所定の放電パルス幅Ｔｐとするために、電源電圧Ｖ０以下の所定電圧を放電検出電圧Ｖｓとして、放電検出電圧Ｖｓを下回った時点から放電が開始したと認識し放電パルス幅Ｔｐの計測を始めるしくみになっている。しかし、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工では、前記被加工物表面の電気抵抗が大きいため、放電開始後の極間電圧（被加工物での電気抵抗による電圧降下分も含んだ電圧）が高くなり、第１図のＡに示すように、放電が開始しているにも拘わらず極間電圧Ｖが放電検出電圧Ｖｓを下回っていないために放電加工装置は放電が発生したと認識せず、電圧を印加しつづける現象が生じる。この場合、極間電圧Ｖが徐々に下がり、放電検出電圧Ｖｓを下回った時点から所定の放電パルス幅Ｔｐ分（例えば数１０μｓ程度）の時間経過後に電圧の印加が停止されて休止時間Ｔｒになる。このように、実際の放電パルス幅が前記所定の放電パルス幅Ｔｐの数倍から数十倍程度の長い放電パルス幅ＴｐＬとなる現象が現れる。
このような現象自体は、鋼材等の導電性材料である被加工物を対象として作られた放電加工装置により、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物を加工した場合の誤動作ともいえる現象であるが、前記現象は絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工においては重要な役割を果たしている。即ち、前記現象により、設定よりも極端にパルス幅が長い放電パルスが現れることにより、絶縁性材料又は高抵抗材料の加工を可能にしているのである。絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工では、背景技術に示したとおり、前記被加工物の表面に導電性被膜が形成されながら加工が進行することが必要であるが、この発明の発明者らの研究によると、設定値通りの短いパルス幅の放電パルス（以下において、「短い放電パルス」と呼ぶ。）は導電性被膜の除去及び前記被加工物の加工に寄与し、設定値を超える長いパルス幅の放電パルス（以下において、「長い放電パルス」と呼ぶ。）は、前記被加工物の表面に導電性被膜を形成するものであることがわかってきた。
一般的に、加工液として油を使用する放電加工では、放電パルス幅を長くすると、加工液の分解されたカーボンが一方の極に付着することが知られているが、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の放電加工においては、この現象が加工そのものに大きな意味を持っていることになる。即ち、長い放電パルスが現れると、加工液が放電加工の熱によって分解し、加工液中に含まれる炭素から電気抵抗の比較的低い乱層カーボン（結晶性炭素）が生成され、前記被加工物の放電面を覆うことになる。これにより、前記被加工物表面に通電が可能となり前記被加工物表面と工具である電極との間に放電を継続して発生させることができるようになる。短い放電パルスは、通常の放電加工と同じように前記被加工物の除去加工を行うが、前記のように生成された表面の導電性被膜に対して放電が発生するので、導電性被膜を除去しつつ、その熱の影響で前記被加工物を溶融又は昇華除去するものと推察される。
このように、絶縁性材料等からなる被加工物を除去加工する従来の放電加工装置においては、絶縁性材料等の放電加工において重要な意味を持つ長い放電パルスを誤動作ともいえる現象により発生させていることにより、長い放電パルスのパルス幅が一定せず、前記被加工物の放電面に形成される導電性被膜の厚さが変動し、この結果として、この発明が着目する加工の不安定及び加工面の品質低下という問題点が生じているものと考えられる。
第２図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置の構成を示す説明図であり、図において、１は電極、２ａは絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物（例えば絶縁性セラミックス）、１４は直流電源、１５はスイッチング素子、１６は抵抗器、１７は極間電圧と所定の基準電圧との比較を行う比較手段である第１のコンパレータ、１８は極間電圧と所定の基準電圧との比較を行う比較手段である第２のコンパレータ、１９は制御手段である。電極１と被加工物２ａとの相対位置決めを行う位置決め手段等の従来の放電加工装置の一般的な構成と同様の部分は省略している。また、被加工物２ａは、日本国特開昭６３−１５０１０９号公報のように導電性被膜のコーティングが施されているもの、又は、日本国特開平７−１３６８４９号公報及び日本国特開平９−２５３９３５号公報のように導電性材料と接触固定されているものである。
第３図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置における極間電圧波形の例を示す説明図であり、第１図と同一符号は同一又は相当部分を示している。また、第３図には、第２図のスイッチング素子１５を駆動させるための制御手段１９からの信号（ａ）、第１のコンパレータ１７の出力信号（ｂ）及び第２のコンパレータ１８の出力信号（ｃ）を極間電圧波形に同期させて示している。
第３図において、Ｔｐ１は被加工物２ａの加工に適した比較的短い放電パルス幅、Ｔｐ２は被加工物２ａ加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅、Ｔ０は放電開始からの所定時間、Ｖ１は第１のコンパレータ１７の基準電圧、Ｖ２は第２のコンパレータ１８の基準電圧である。第１のコンパレータ１７の基準電圧Ｖ１は電源電圧Ｖ０に近い値に、第２のコンパレータ１８の基準電圧Ｖ２は基準電圧Ｖ１より低い値に設定されている。また、基準電圧Ｖ１及びＶ２共にアーク電圧Ｖｇより高い値に設定されている。第１のコンパレータ１７は、極間電圧Ｖと基準電圧Ｖ１とを比較して、極間電圧Ｖよりも基準電圧Ｖ１が低い場合にはＨの信号を、極間電圧Ｖよりも基準電圧Ｖ１が高い場合にはＬの信号を出力する。また、同様に、第２のコンパレータ１８は、極間電圧Ｖと基準電圧Ｖ２とを比較して、極間電圧Ｖよりも基準電圧Ｖ２が低い場合にはＨの信号を、極間電圧Ｖよりも基準電圧Ｖ２が高い場合にはＬの信号を出力する。第１のコンパレータ１７の出力信号（ｂ）がＨからＬに変化した時点を放電開始と判断する。
絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物２ａの表面の電気抵抗が小さい場合には、第３図の短い放電パルス幅Ｔｐ１のように、放電開始後の極間電圧Ｖは急激に降下し、第１のコンパレータ１７の基準電圧Ｖ１及び第２のコンパレータ１８の基準電圧Ｖ２よりも低い電圧となる。これに対して、被加工物２ａの表面の電気抵抗が大きい場合には、第３図の長い放電パルス幅Ｔｐ２のように、放電開始後の極間電圧Ｖは急激には降下せず、第１のコンパレータ１７の基準電圧Ｖ１よりは低くなるが、第２のコンパレータ１８の基準電圧Ｖ２よりは高い電圧になっている。
放電開始からの所定時間Ｔ０経過時点（第３図中のＢのタイミング）で、第１のコンパレータ１７及び第２のコンパレータ１８の出力信号に応じて制御手段１９により放電パルス幅を設定する。即ち、放電開始からの所定の時間Ｔ０経過時点で被加工物２ａの表面の電気抵抗が比較的小さい場合には、制御手段１９により短いパルス幅Ｔｐ１を設定し、放電開始からの所定の時間Ｔ０経過時点で被加工物表面の電気抵抗が比較的大きい場合には、制御手段１９により長いパルス幅Ｔｐ２を設定する。このような短いパルス幅Ｔｐ１又は長いパルス幅Ｔｐ２を設定する意味について、以下に説明する。
前記のように、短い放電パルス（短いパルス幅Ｔｐ１）は導電性被膜の除去及び被加工物２ａの加工に寄与し、長い放電パルス（長いパルス幅Ｔｐ２）は、被加工物２ａの表面に導電性被膜を形成すると考えられる。また、発明者らの研究によると、被加工物２ａの放電開始位置に導電性被膜がしっかり形成されている場合には電圧降下が大きく（極間電圧が低く）、被加工物２ａの放電開始位置に導電性被膜が少なくなっている場合には電圧降下が小さく（極間電圧が高く）なることがわかっている。
第４図は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工の際の放電現象の説明図であり、図において、１は電極、２ａは絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物、３はアーク柱、２０は導電性被膜である。また、第４図の（ａ）は被加工物２ａ上に形成された導電性被膜２０の電気抵抗が小さいところに放電が発生した場合、第４図の（ｂ）は被加工物２ａ上に形成された導電性被膜２０の電気抵抗が大きいところに放電が発生した場合を示している。また、第５図は、第４図に対応する極間電圧波形を示す説明図であり、図において、ｔは時間、Ｖは極間電圧、Ｖ０は電源電圧、Ｖｇはアーク電圧である。また、第５図の（ａ）は第４図の（ａ）に対応する極間電圧波形を、第５図の（ｂ）は第４図の（ｂ）に対応する極間電圧波形を示している。
第２図に示したコンパレータにより極間電圧Ｖと基準電圧との比較を行う場合には、第４図のように、電極１と導電性被膜２０を通した被加工物２ａ側との電圧を見ていることになる。放電中の電圧は、第４図（ａ）のように導電性被膜２０がしっかり形成されており電気抵抗が比較的小さい場合にはアーク柱３の電位差を直接測定しているのと略等価になり、極間電圧Ｖはアーク電圧Ｖｇと同等の２０Ｖ〜３０Ｖ程度となる（第５図の（ａ）参照）。一方、第４図（ｂ）のように導電性被膜２０が少なくなり、電気抵抗が比較的大きい場合には、アーク柱３の電位差に加えて、電気抵抗が大きな放電点付近での電圧降下分が極間電圧Ｖとして検出されるため、極間電圧Ｖが高く検出される（第５図の（ｂ）参照）。
以上の説明のように、放電開始直後の電圧により、放電開始箇所における電気抵抗、即ち、導電性被膜２０の状態が判断できることになる。
第６図は、導電性被膜２０の状態による極間電圧波形の変化の例を示す説明図であり、図において、ｔは時間、Ｖは極間電圧、Ｖ０は電源電圧である。第６図において、放電開始直後の極間電圧Ｖの高低、例えば（Ａ）乃至（Ｃ）により、放電開始箇所における電気抵抗は、（Ａ）が最大で、以下、（Ｂ）、（Ｃ）の順となり、放電開始箇所における導電性被膜２０の厚さは、（Ｃ）が最大で、以下、（Ｂ）、（Ａ）の順となることが判断できる。
また、導電性被膜２０の厚さが、例えば第４図の（ｂ）のように薄くなった場合に対応した適切な放電パルス幅は、予め実験により求めておけばよい。
即ち、例えば第２図のようにコンパレータを用いて極間電圧Ｖから放電点における導電性被膜２０の様子を判断する場合は、導電性被膜２０が薄い場合（放電開始からの所定時間Ｔ０経過時点の極間電圧Ｖが高い場合）に適切な長い放電パルス幅Ｔｐ２を予め実験により求めておき、放電開始からの所定時間Ｔ０経過時点の極間電圧Ｖから、放電点における導電性被膜２０の様子を判断し、放電開始からの所定時間Ｔ０経過時点の極間電圧Ｖが低い場合（即ち、導電性被膜２０が厚い場合）は短い放電パルス幅Ｔｐ１を設定し、放電開始からの所定時間Ｔ０経過時点の極間電圧Ｖが高い場合（即ち、導電性被膜２０が薄い場合）は長い放電パルス幅Ｔｐ２を設定することにより、放電加工の進行及び導電性被膜が薄くなった放電箇所の導電性被膜形成を行うことができる、導電性被膜２０の状態に応じた適切な放電パルス幅を設定することができる。
従って、従来の絶縁性材料等からなる被加工物を除去加工する放電加工装置のように、長い放電パルスのパルス幅が一定せず、従って前記被加工物の放電面に形成される導電性被膜の厚さが変動するという問題点を解消でき、この結果として、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工の安定化及び加工面の品質向上を実現することができる。
例えば、従来技術に係る形彫放電加工装置による放電加工では被加工物加工面の表面粗さが約１０μｍであったものが、この発明に係る形彫放電加工装置による放電加工によれば約３μｍ程度まで改善することが可能になった。
以上の説明（例えば第２図）においては、コンパレータを２つ設け、第１のコンパレータ１７の出力信号により放電開始を判断し、第２のコンパレータ１８の出力信号により被加工物表面の電気抵抗の大小を判断し、前記電気抵抗により２種類の放電パルス幅を設定する場合について説明したが、コンパレータの数を増やして３種類以上の放電パルス幅を設定するように構成してもよい。このように極間の電気抵抗に応じた３種類以上の放電パルス幅を設定する場合は、被加工物への導電性被膜の付着具合に応じた、より木目細かな放電パルス幅の設定ができるため、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工をより安定化できると共に加工面の品質をより向上することができる。
なお、この発明に係る放電加工方法及び装置は、ワイヤ放電加工、形彫放電加工及び細穴加工等に対して適用することができる。
また、この発明に係る放電加工方法及び装置は、以上説明したように、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工において、前記被加工物表面の電気抵抗により変化する見かけ上の極間電圧から前記被加工物表面の状態を判断して、前記被加工物の薄くなった導電性被膜を厚く形成するために長い放電パルスのパルス幅を適切な値に設定するものであり、例えば日本国特開平３−３７２２号公報等に開示されているような、極間電圧の検出値に応じて放電エネルギを一定にして加工を行うために放電パルス幅を調整する発明とは異なるものである。
実施の形態２．
第７図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置の構成を示す説明図であり、実施の形態１の第２図と同一符号は同一又は相当部分を示している。第７図において、２１は極間電圧を計測して計測値を制御手段１９に送る極間電圧計測手段である電圧計であり、電圧計２１により計測された極間電圧が第１の基準電圧（電源電圧以下の電源電圧に近い電圧に設定された電圧）以下となった場合に放電開始と判断する。
放電開始から所定時間（例えば第３図のＴ０に相当する時間）経過時点で、制御手段１９から電圧計２１に信号が送られ、このタイミングで電圧計２１は極間電圧を計測する。この場合、実施の形態１に示したように極間の電気抵抗により導電性被膜の付着具合を判断できることになるので、電圧計２１による極間電圧の計測値に応じて、この計測値と第２の基準電圧（前記第１の基準電圧以下でアーク電圧より高い値に設定された電圧）との比較を行い、前記計測値が前記第２の基準電圧よりも小さい場合は、制御手段１９により被加工物２ａの加工に適した比較的短い放電パルス幅（例えば第３図のＴｐ１）を設定し、前記計測値が前記第２の基準電圧よりも大きい場合は、制御手段１９により被加工物２ａ加工面への導電性被膜形成に適した比較的長い放電パルス幅（例えば第３図のＴｐ２）を設定する。
以上のような構成を採用した場合においても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る放電加工方法及び装置は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の放電加工に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物を除去加工する、従来の放電加工装置における極間電圧波形の例を示す説明図である。
第２図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置の構成を示す説明図である。
第３図は、この発明の実施の形態１に係る放電加工装置における極間電圧波形の例を示す説明図である。
第４図は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物の加工の際の放電現象の説明図である。
第５図は、第４図に対応する極間電圧波形を示す説明図である。
第６図は、導電性被膜の状態による極間電圧波形の変化の例を示す説明図である。
第７図は、この発明の実施の形態２に係る放電加工装置の構成を示す説明図である。
第８図は、放電加工のメカニズムの説明図である。
第９図は、絶縁性材料又は高抵抗材料からなる被加工物を除去加工する従来のワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【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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【国際調査報告】
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