(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の加工電極（１０）と、前記加工電極（１０）を前記加工電極（１０）の軸心方向に沿ってガイドする電極ガイド（４）と、前記加工電極（１０）と被加工物（Ｗ）との間に間歇的な電圧パルスを印加して繰り返し放電を発生するパルス電源ユニット（１１）とを具備し、被加工物（Ｗ）に微小孔又は所定形状のキャビティを加工する放電加工装置において、前記電極ガイド（４）に、加工液をミスト化したミストを供給するミスト供給流路部を設置し、
前記ミスト供給流路部は、前記電極ガイドの内周面において、前記軸心方向に沿って設けられた２以上のミスト流路溝（２１−１、２１−２）から構成され、放電加工する被加工物の微小孔（２ａ）に、前記軸心と同心状に前記ミストを供給し、さらに、帰還流路（２１−３）が、前記２以上のミスト流路溝（２１−１、２１−２）の間に設けられ、前記２以上のミスト流路溝（２１−１、２１−２）と連通するようにした放電加工装置。
【請求項２】
前記２以上のミスト流路溝相互間の前記電極ガイドの内周面に、磁石（２２）を設置して、加工屑の排出を促進したことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
放電加工中の前記ミストの供給量を、前記ミストが蒸発する量になるように供給調整したことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電加工中の加工部からスラッジ等を効率良く排出することで加工効率を高めることができる放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、電極１０と被加工物Ｗとの間隔を常に放電発生に適した間隔（極間距離）に保持されている間、加工が進行する。放電加工には、極間距離内である放電状態と、電極１０と被加工物Ｗの間隔が極間距離より大きい開放状態、電極１０が被加工物Ｗに接触している短絡状態の３状態があり、その３状態のうち、放電状態のみ加工が進展し、放電状態の時間割合を増加させることが高能率化につながる。
【０００３】
放電状態の時間割合が低い要因の一つとして、気泡の発生や加工屑（スラッジ）の滞留により、被加工物Ｗへの放電が生じにくくなることが挙げられる。特に、図１に示すような微細孔（５０〜３００μｍ）の放電加工では、放電加工によって生成される気泡の発生や加工屑が加工部に残留しやすく排出されにくい。加工屑は電極１０と被加工物の間隔（一例として５μｍ程度）に多量に介在すると、加工する必要のない箇所で放電現象が発生したり、連続的にアーク現象を生じさせて加工に異常を生じさせたり、工具電極１０と被加工物Ｗが短絡して加工が進まなくなったりして、加工が進展しなくなる。従って、加工により発生する加工屑を迅速に加工部より排出することが加工速度の上昇、加工精度の向上を図る有効な手段となる。
【０００４】
また、図２に示すように、気泡が表面張力により滞留することがある。気泡の浮力が表面張力より大きくなると、気泡がスラッジとともに排出される。しかしながら、このような気泡は一定の浮力を持つまでは滞留し続けることから、排出性を悪化させることになる。
【０００５】
上記加工屑の排出性を高める技術としては、パイプ状の加工電極の利用、加工電極を振動させる、加工電極を回転させる、外部から加工部に加工液を吹きつける等の方法を挙げることができる。しかしながら、パイプ状の加工電極を利用する方法には、微細孔加工部を作製する際に次のような問題が生じるおそれがある。ここで、パイプ状の加工電極とはパイプ内に加工液注入路を設けた加工電極を示しており、この加工液注入路から加工液を加工部に対し注入することにより、加工部のスラッジを吹き飛ばすことができるよう構成されている。微細な加工部を加工するためには加工電極の径を細くする必要があり、これに伴って加工液注入路の径も細くならざるを得ない。従って、加工液の注入に非常に高い圧力が必要となり、加工液注入が困難となるおそれがある。しかも、このような微細な加工電極の作製は非常に困難であり、高コストである。
【０００６】
一方、加工電極を振動させる方法については、加工電極を振動させることでポンプ効果を生じせしめ、加工液を加工部より噴出させることでスラッジの排出効率を高めることができる。しかし、加工電極の径が細く、剛性が低い場合には、加工電極が損傷しやすくなるおそれがある。また、剛性の低い加工電極を振動させることで加工電極にブレや撓みが生じ、加工精度が低下したり、被加工物Ｗと接触しやすくなって短絡発生の頻度が増大するおそれがある。
【０００７】
また、加工電極を回転させる方法においては、加工電極を回転させることで加工液を攪拌し、加工液中に流れを生じせしめることでスラッジの排出効率を高めることができる。しかし、加工電極の径が細い場合には加工液を撹拌する力が弱いため、充分なスラッジ排出効果を得ることが難しい。以上説明した問題点は、加工部の径が２００μｍより小さい場合にしばしば発生する問題であり、加工部の径が１００μｍよりも小さい場合に特に顕著に発生する。
【０００８】
近年、気中放電加工が注目されてきており、特許文献１には、外部周辺からミスト供給を行う気中放電加工が開示されている。しかし、このようなミスト供給によっても図３、４に見られるように、微細孔加工時に外部周辺から吹きつけようとすると、排出気流の流れを阻害したり、ミストによる水滴が電極に付着したりして、電極の底部にミストが供給できなかったり、逆に過剰な量が供給されるなどの懸念が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１０２８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、放電加工中の加工部からスラッジ等を効率良く排出することで加工効率を高めることができる放電加工装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、棒状の加工電極（１０）と、前記加工電極（１０）を前記加工電極（１０）の軸心方向に沿ってガイドする電極ガイド（４）と、前記加工電極（１０）と被加工物（Ｗ）との間に間歇的な電圧パルスを印加して繰り返し放電を発生するパルス電源ユニット（１１）とを具備し、被加工物（Ｗ）に微小孔又は所定形状のキャビティを加工する放電加工装置において、前記電極ガイド（４）に、加工液をミスト化したミストを供給するミスト供給流路部を設置し、前記ミスト供給流路部は、前記電極ガイドの内周面において、前記軸心方向に沿って設けられた２以上のミスト流路溝（２１−１、２１−２）から構成され、放電加工する被加工物の微小孔（２ａ）に、前記軸心と同心状に前記ミストを供給し、さらに、帰還流路（２１−３）が、前記２以上のミスト流路溝（２１−１、２１−２）の間に設けられ、前記２以上のミスト流路溝（２１−１、２１−２）と連通するようにした放電加工装置である。
【００１２】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術による放電加工の説明図である。
【図２】従来技術による放電加工の説明図である。
【図３】従来技術による気中放電加工の説明図である。
【図４】従来技術による気中放電加工の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における放電加工装置の全体構成を説明する概念図である。
【図６】本発明の一実施形態における放電加工の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態における放電加工におけるミスト供給の説明図（平面断面）である。
【図８】一形態における放電加工の説明図（正面断面）である。
【図９】一形態における放電加工の説明図（平面断面）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図５〜８を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
気中放電加工においては、加工液を適量供給することで、気化爆発の効果を活かし、かつ、加工孔内の対流停滞を抑制することで加工屑の排出性を向上させることが求められる。スラッジの排出性を向上させる点から考えると、孔全周において全周が水で浸っていないことが適切である。このような気中放電加工における加工液の適量供給を行う手段として、ミスト供給による加工が挙げられる。ミストの供給方法は、電極と同軸で供給する方法とノズルから供給する方法の２つがある。本実施形態は、前者であり、電極ガイド部にミストの流路を設け、同軸で供給する。流路形状は、加工孔への供給時に加工孔への流入位置と流出位置を区別できる構造であれば良い。本実施形態では、ミスト供給流路部として、ガイド内周面２３（図７）に、電極の軸心Ｏに沿って、ミストの供給流路を溝２１−１、２１−２として設けたものである。この溝は単数でも良いが、軸心に対して相対するように対で設置すると、その間での排出流れが効果的に発生する。
【００１５】
先ず、本実施形態の放電加工装置について説明する。図５に示すように、加工電極１０は、電極ガイド４を介して電極送りヘッド８に回転可能に取り付けられている。電極送りヘッド８は、加工電極１０を把持する保持部６と、加工電極１０をモータの中心軸廻りに回転させる回転駆動部（モータ）７とを搭載している。これにより、回転駆動部７によって、加工電極１０と保持部６とは一緒になって回転する。保持部６及び加工電極１０を回転可能に取り付けた電極送りヘッド８は、上下方向に移動可能な第１のＮＣ軸９に取り付けられ、この第１のＮＣ軸９による加工電極１０の送り量は、制御部１３によって一括制御される。回転駆動部７も制御部１３によって制御されている。ここで、加工電極１０が回転するようにして加工するものとして記載したが、加工時に回転しない場合であっても良く、回転駆動部（モータ）７は、必ずしも必須のものではない。
【００１６】
加工電極１０を案内する電極ガイド４も、電極送りヘッド８と同様に電極ガイド調整機構５によって、上下方向に移動可能となっている。電極ガイド調整機構５は、電極ガイド４を取り付けるヘッド部５ａと、このヘッド部５ａが取り付けられる第２のＮＣ軸５ｂとよりなり、この第２のＮＣ軸５ｂによる電極ガイド４の移動量は、電極送りヘッド８と同様に制御部１３によって制御される。被加工物Ｗに加工される貫通穴の穴径が小さくなる程、それに合わせて加工電極１０の直径も小さくなり、加工電極１０の剛性が低下する。電極ガイド４は、この加工電極１０の剛性の低下を防止するために設けられる。
【００１７】
被加工物Ｗは、加工テーブル３上に載置して固定される。加工テーブル３は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の移動のみならず、Ｚ軸回りのθ角度方向への回転、更にはＸ−Ｙ平面に対してα角度の傾斜が可能であるようなＸ−Ｙ−Ｚ−θ−α方向への移動・傾斜可能なテーブルであり、制御部１３によって制御される。この加工テーブル３は、図示しない装置本体上に載置され、固定されている。
【００１８】
符号１１は、加工中に加工電極１０と被加工物Ｗとの間に電圧を印加するためのパルス電源ユニットである。例えば、加工電極１０と被加工物Ｗとの間にパルス電源ユニット１１から電圧パルスが印加される。放電加工による被加工物Ｗへの穴２ａの形成中において、加工屑等が生成される。ヘッド部５ａに取り付けられた電極ガイド４には、ミスト供給部１２からエアと冷却液とが供給されるように、エア供給管１２−１と冷却液（加工液）供給管１２−２が、可撓性ホースなどで連結している。電極ガイド４内部でエアによりミストが形成され、被加工物Ｗの穴２ａへミスト供給を行う。ミスト供給部１２は、供給量、供給圧、供給時期などが制御されるように、制御部１３によって適宜制御される。
以上説明した放電加工装置は、一例であり、その他の全体構成の放電加工装置においても、本実施形態は適用可能である。ワイヤーカット放電は除外される。
【００１９】
図６、７を参照して、ミスト供給についての詳細を説明する。
電極ガイド４内部でエアによりミストが形成される。電極ガイド部４には、電極ガイド４の内周面２３に、ミスト供給流路部として、軸心Ｏに沿って細長いミスト流路溝２１−１、２１−２が設けられている。ミストは、ミスト流路溝２１−１、２１−２に沿って、同軸で加工電極１０の表面を、被加工物Ｗの穴２ａに供給される。ここで重要な点は、ミストは加工電極１０の全周に亘って供給されるのではなく、図７に示すように、排出するための帰還流路２１−３が、ミスト流路溝２１−１、２１−２の間に設けられている点である。
【００２０】
ミスト流路溝２１−１、２１−２に沿って下方に供給されたミスト流は、加工屑を排出するように、帰還流路２１−３において、上昇するのである。これにより、加工により発生する加工屑を、迅速に加工部より排出することができるので、加工速度の上昇、加工精度の向上を図ることができる。流路形状は、加工孔への供給時に加工孔への流入方向と流出方向を区別できる構造であれば良い。このミスト流路溝２１−１、２１−２は、単数でも良いが、軸心Ｏに対して相対するように対で設置すると排出流れが容易になる。３つミスト流路溝を１２０度間隔で設置することも可能である。余りミスト流路溝が多すぎると、帰還流路が確保できなくなるので、ミスト流路溝は、軸心Ｏに対して２、３が好適である。図７に示すように、帰還流路に、排出方向に吸引装置や磁石（永久磁石や電磁石）２２を設けて、スラッジの排出を促進しても良い。
【００２１】
次に、ミストの供給量について述べる。ミストは、放電により蒸発する量を供給するように、ミスト供給部で制御する。ミスト供給量Ｍが、蒸発量Ｇより大であると、水分が底に溜まり、スラッジの滞留が発生してしまうので、加工能率が低下する。その逆（Ｍ＜Ｇ）であると、放電が飛びにくくやはり能率低下を引き起こす。ミスト供給量Ｍ＝蒸発量Ｇとなるように、加熱量から試算することによって、ミスト供給部を制御する。
これにより、加工能率を向上させることができるとともに、ミストが加工電極１０に沿って同軸に加工電極の底部にまで充分供給され、かつ良好に上方に排出されるので、スラッジの滞留を促進することができる。
【００２２】
他の一形態として次のようなものがある。この形態では、加工電極１０の進行方向前方側に、ミストを管により供給するミスト供給流路部３１を、電極ガイド４に設置し、加工電極１０の後方側に、スラッジを吸引する吸引管又は磁石からなる吸引部３２を、電極ガイド４に設置したものである。図９の場合では、円形の底を持つ溝部を加工する一例である。これに限定されることなく、様々な形状加工、所定形状のキャビティ加工に適用することができる。円形の底の中心周りに、加工電極１０、ミスト供給流路部３１、吸引部３２を、電極ガイド４と一体的に移動させることができるので、加工電極１０が傾斜、揺動しても最適な場所にミストを供給することができ、また、スラッジを良好に排出することができる。
【符号の説明】
【００２３】
４    電極ガイド
１０    加工電極
１１    パルス電源ユニット
【図１】
0005825143.tif 000002
【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】
0005825143.tif 000007
【図７】
0005825143.tif 000008
【図８】
0005825143.tif 000009
【図９】
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