(57)【要約】【課題】工作物（３）への加工形状に合わせた工具電極（２）の製造が容易な工作物の放電加工方法と放電加工用電極を提供する。【解決手段】亜鉛若しくは亜鉛合金からなる工具電極材（２Ａ）を陰極に接続し、加工パターン（４）が形成されたマスキング電極（１）との間で第１放電加工を行い、工作物（３）を第２放電加工で加工する工具電極（２）とする。陰極材として亜鉛若しくは亜鉛合金を用いるので、異常放電が発生しにくく、高速で所望形状の工具電極（２）に加工できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛若しくは亜鉛合金からなる工具電極材（２Ａ）を陰極に接続し、凹部（４ｂ）若しくは貫通孔（４ａ）の加工パターン（４）が形成されたマスキング電極（１）を陽極に接続し、マスキング電極（１）と工具電極材（２Ａ）との間で、工具電極材（２Ａ）にマスキング電極（１）の加工パターン（４）と相補形状の加工凸部（５）を形成する第１放電加工と、
第１放電加工の後、加工凸部（５）が形成された工具電極材（２Ａ）を工具電極（２）として陰極に接続し、工作物（３）を陽極に接続し、工具電極（２）と工作物（３）との間で、工作物（３）に凹部（６）若しくは開孔を形成する第２放電加工を行うことを特徴とする工作物の放電加工方法。
【請求項２】
第２放電加工を行うことにより加工凸部（５）が消耗した工具電極（２）を工具電極材（２Ａ）として、再び第１放電加工を行って加工凸部（５）を再生し、
第１放電加工の後、加工凸部（５）が再生された工具電極材（２Ａ）を工具電極（２）として、第２放電加工を行い、
以後、所望深さの凹部（６）若しくは開孔が工作物（３）に形成されるまで、第１放電加工と第２放電加工を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項３】
陰極に工具電極材（２Ａ）を接続した放電加工機の陽極に、第１放電加工と第２放電加工に応じて、マスキング電極（１）と工作物（３）を交互に接続することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項４】
導電性金属材料からなる工具電極（２）を、放電加工機の陰極側に接続し、
貫通孔（７ａ）を含む加工パターン（７）が形成され、工具電極（２）との放電加工では、工具電極（２）の消耗に対してほとんど消耗しない金属材料からなるマスキング電極（１）と、工具電極（２）との放電加工では、工具電極（２）の消耗に対して一定量消耗する金属材料からなる工作物（３）とを、マスキング電極（１）を工具電極（２）側に配して積層し、
放電加工機の陽極側にマスキング電極（１）と工作物（３）を接続して、工具電極（２）とマスキング電極（１）及び工具電極（２）と工作物（３）との間で同時に放電加工を行い、
工具電極（２）とマスキング電極（１）間の放電加工により、工具電極（２）に加工パターン（７）の貫通孔（７ａ）と相補する輪郭の加工凸部（５）を形成し、マスキング電極（１）の貫通孔（７ａ）から工作物（３）へ突出させるとともに、
工具電極（２）と工作物（３）間の放電加工により、マスキング電極（１）の貫通孔（７ａ）から突出する加工凸部（５）で工作物（３）に凹部若しくは開孔（８）を形成することを特徴とする工作物の放電加工方法。
【請求項５】
放電加工機の陰極に亜鉛若しくは亜鉛合金のいずれかからなる工具電極（２）を接続し、陽極にマスキング電極（１）と工作物（３）を接続することを特徴とする請求項４に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項６】
マスキング電極（１）は、ＬＩＧＡプロセスにより、工作物（３）の加工面に積層されるレジスト層をパターニング処理し、貫通孔（７ａ）の部位に形成されるレジスト層を除いて、電気メッキで、工作物（３）の加工面に形成することを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項７】
マスキング電極（１）は、工作物（３）の加工面に積層された金属導電体層から、貫通孔（７ａ）の部位をエッチングして形成されることを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項８】
マスキング電極（１）は、銅、グラファイト、黄銅、タングステン、銅タングステン合金、銀タングステン合金のいずれかからなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項９】
工作物（３）は、鉄鋼、ステンレス鋼のいずれかからなることを特徴とする請求項１、２、３、５のいずれか１項に記載の工作物の放電加工方法。
【請求項１０】
亜鉛若しくは亜鉛合金からなり、中心軸の軸方向に沿った曲率が同一で、中心軸に直交する断面が同一断面形状で連続するように加工され、  放電加工機の陰極側に接続され、陽極側に接続された工作物（３）との間で放電加工を行うことにより、工作物（３）に相補形状の凹部若しくは開孔（１３）を形成することを特徴とする放電加工用電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物に凹部若しくは開孔を加工する工作物の放電加工方法及び放電加工用電極に関し、更に詳しくは、安定した放電加工で高速に工作物を加工する工作物の放電加工方法及び放電加工用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作物に対して凹部若しくは開孔を加工する放電加工方法として、従来、加工形状に合わせて選択した工具電極を用いて工作物に加工を加える転写加工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１年１７９６１５号公報（項目
【０００４】、図１３）
【０００５】
この転写加工法では、図６に示すように、導電性金属材料からなる工作物１００をＮＣ放電加工機（図示せず）の一方電極に接続した状態でセットし、加工目的に合わせた工具電極１０１を他方電極に接続した放電電極ホルダーに取り付け、工具電極１０１と工作物１００との間で放電加工を行い、工具電極１０１の外形にほぼ一致する孔や凹部１０２を工作物１００に形成する。
【０００６】
ここで、工作物１００に異なる形状の孔や凹部１０２を形成する場合には、放電電極ホルダーに取り付けられた工具電極１０１を、加工しようとする形状に合った他の工具電極１０１と交換する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の放電加工方法によれば、工作物１００へ加工しようとする孔や凹部がそれぞれ異なる形状である場合には、複数種類の工具電極１０１を用意して、工具電極１０１を付け替えて放電加工を繰り返す必要があった。特に、細く深い孔を加工する場合、放電加工中に工具電極１０１が消耗するので、孔の入り口と出口で形状が異なってしまうものであった。
【０００８】
また、加工しようとする複数の孔や凹部１０２がそれぞれ同一形状であったとしても、一本の工具電極１０１を繰り返して用いると、放電加工中に工具電極１０１が消耗するので、同一形状の凹部や孔を加工できないものであった。
【０００９】
そこで工具電極材には、放電加工において、できるだけ消耗の少ない銅、タングステン等の材料が用いられているが、これにより工具電極１０１自体も、放電加工しにくいものとなり、上述のように、工具電極１０１の外形を工作物１００への加工形状に合わせて放電加工を行う場合には、長時間の加工時間を要するものであった。
【００１０】
工作物１００に対して多数の孔や凹部１０２を加工する際に、孔あき電極板を用いた放電加工で工具電極１０１に複数の加工凸部を形成し、複数の加工凸部が突出するマルチ電極（工具電極）１０１により多数の孔や凹部１０２を同時に放電加工する方法も知られているが、同じ理由で加工凸部を形成する際にも工具電極１０１の消耗が少ないので、容易に形成することができなかった。
【００１１】
本発明は、以上のような従来の問題点を考慮してなされたものであり、工作物への加工形状に合わせた形状を容易に加工できる工作物の放電加工方法及び放電加工用電極を提供することを目的とする。
【００１２】
また、工具電極の形成と工作物の加工を繰り返して行うことによって、工具電極を工作物への複数回の放電加工に繰り返して用いることができる工作物の放電加工方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、安定して、速い加工速度で放電加工できる工作物の放電加工方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の工作物の放電加工方法は、亜鉛若しくは亜鉛合金からなる工具電極材を陰極に接続し、凹部若しくは貫通孔の加工パターンが形成されたマスキング電極を陽極に接続し、マスキング電極と工具電極材との間で、工具電極材にマスキング電極の加工パターンと相補形状の加工凸部を形成する第１放電加工と、第１放電加工の後、加工凸部が形成された工具電極材を工具電極として陰極に接続し、工作物を陽極に接続し、工具電極と工作物との間で、工作物に凹部若しくは開孔を形成する第２放電加工を行うことを特徴とする。
【００１５】
亜鉛若しくは亜鉛合金を陰極材として用いる放電加工では、仕事関数が低く、より広い放電加工間隙が形成される。第１放電加工と第２放電加工のいずれにおいても、亜鉛若しくは亜鉛合金からなる工具電極材若しくは工具電極を、陰極に接続して放電加工を行うので、広い放電加工間隙が形成され、これにより放電加工で発生した加工屑やガスの排出が容易となり、短絡や異常放電が発生しにくく、安定した加工状態を維持することができる。
【００１６】
また、加工間隙が広くなるので、高速放電加工が可能となり、中・仕上げ加工工程で、低い放電エネルギーに設定した場合であっても、所定の加工間隙を確保でき、速い加工速度が得られる。
【００１７】
このことから第１放電加工では、工具電極材に短時間でかつ精度よく加工凸部を形成でき、第２放電加工では、工作物に短時間で凹部若しくは開孔を加工できる。
【００１８】
請求項２の工作物の放電加工方法は、第２放電加工を行うことにより加工凸部が消耗した工具電極を工具電極材として、再び第１放電加工を行って加工凸部を再生し、第１放電加工の後、加工凸部が再生された工具電極材を工具電極として、第２放電加工を行い、以後、所望深さの凹部若しくは開孔が工作物に形成されるまで、第１放電加工と第２放電加工を繰り返すことを特徴とする。
【００１９】
第２放電加工により消耗する加工凸部が、第１放電加工により再生されるので、同じ工具電極を用いて、所望の深さの凹部若しくは開孔を形成できる。
【００２０】
また、電極として消耗の少ない材料をマスキング電極として用いれば、マスキング電極を交換することなく、同一の工具電極を用いて繰り返して放電加工を行うことができる。
【００２１】
第１放電加工と第２放電加工は、それぞれの加工条件に適した状態で放電加工を行うことができる。
【００２２】
請求項３の工作物の放電加工方法は、陰極に工具電極材を接続した放電加工機の陽極に、第１放電加工と第２放電加工に応じて、マスキング電極と工作物を交互に接続することを特徴とする。
【００２３】
陰極に接続する工具電極材は工具電極ともなるので、陽極に接続するマスキング電極と工作物を交互に接続するだけで、同一の放電加工機で第１放電加工と第２放電加工を行うことでができる。
【００２４】
請求項４の工作物の放電加工方法は、導電性金属材料からなる工具電極を、放電加工機の陰極側に接続し、貫通孔を含む加工パターンが形成され、工具電極との放電加工では、工具電極の消耗に対してほとんど消耗しない金属材料からなるマスキング電極と、工具電極との放電加工では、工具電極の消耗に対して一定量消耗する金属材料からなる工作物とを、マスキング電極を工具電極側に配して積層し、放電加工機の陽極側にマスキング電極と工作物を接続して、工具電極とマスキング電極及び工具電極と工作物との間で同時に放電加工を行い、工具電極とマスキング電極間の放電加工により、工具電極に加工パターンの貫通孔と相補する輪郭の加工凸部を形成し、マスキング電極の貫通孔から工作物へ突出させるとともに、工具電極と工作物間の放電加工により、マスキング電極の貫通孔から突出する加工凸部で工作物に凹部若しくは開孔を形成することを特徴とする。
【００２５】
マスキング電極と工具電極間の放電加工では、マスキング電極は、ほとんど消耗せずに、工具電極にマスキング電極の加工パターンと相補する輪郭の加工凸部が形成され、マスキング電極の貫通孔から突出する。
【００２６】
工作物と工具電極間の放電加工では、工具電極の加工凸部によって、工作物の加工面に凹部若しくは開孔が形成される。工具電極の加工凸部は消耗するが、同時に行われるマスキング電極と工具電極間の放電加工により、新たな加工凸部が形成されてその基端から消耗分を補うので、工具電極を交換せずに、所望の深さの凹部や開孔を形成できる。
【００２７】
工具電極を形成する放電加工と、工作物を加工する放電加工とを同時に行うので、全体の加工時間が短縮され、また同一の放電加工機を用いるので、加工作業が簡略化される。
【００２８】
請求項５の工作物の放電加工方法は、放電加工機の陰極に亜鉛若しくは亜鉛合金のいずれかからなる工具電極を接続し、陽極にマスキング電極と工作物を接続することを特徴とする。
【００２９】
工具電極とマスキング電極間及び工具電極と工作物間のいずれの放電加工においても、亜鉛若しくは亜鉛合金からなる工具電極を陰極に接続して放電加工を行うので、広い放電加工間隙が形成され、放電加工で発生した加工屑やガスの排出が容易となり、短絡や異常放電が発生しにくく、安定した加工状態を維持することができる。
【００３０】
これにより、工作物により短時間でかつ精度よく凹部若しくは開孔を加工できる。
【００３１】
請求項６の工作物の放電加工方法は、マスキング電極を、ＬＩＧＡプロセスにより、工作物の加工面に積層されるレジスト層をパターニング処理し、貫通孔の部位に形成されるレジスト層を除いて、電気メッキで、工作物の加工面に形成することを特徴とする。
【００３２】
電気メッキでマスキング電極が形成されるので、微細な加工パターンを有するマスキング電極をより簡単に工作物上に積層させることができる。
【００３３】
また、ＬＩＧＡプロセスを用いてマスキング電極を形成するので、大きなアスペクト比の加工パターンが形成され、工作物に微小孔を加工する場合であっても、マスキング電極に所定の厚みが得られ、マスキング電極を長時間の放電加工に用いることができる。
【００３４】
請求項７の工作物の放電加工方法は、マスキング電極は、工作物の加工面に積層された金属導電体層から、貫通孔の部位をエッチングして形成されることを特徴とする。
【００３５】
エッチングによりマスキング電極の加工パターンを形成するので、微細な凹部や開孔を加工するための加工パターンが形成できる。
【００３６】
請求項８の工作物の放電加工方法は、マスキング電極が、銅、グラファイト、黄銅、タングステン、銅タングステン合金、銀タングステン合金のいずれかからなることを特徴とする。
【００３７】
銅、グラファイト、黄銅、タングステン、銅タングステン合金、銀タングステン合金をマスキング電極に用いるので、工具電極との放電加工の際に消耗しにくく、同じ加工パターンを維持し、同一の加工凸部を長時間連続して形成することができる。
【００３８】
請求項９の工作物の放電加工方法は、工作物が、鉄鋼、ステンレス鋼のいずれかからなることを特徴とする。
【００３９】
鉄鋼、ステンレス鋼のいずれかからなる工作物は、工具電極に亜鉛若しくは亜鉛合金を用いた放電加工であっても、工作物側も一定量消耗し、所定の加工速度で加工できる。
【００４０】
請求項１０の放電加工用電極は、亜鉛若しくは亜鉛合金からなり、中心軸の軸方向に沿った曲率が同一で、中心軸に直交する断面が同一断面形状で連続するように加工され、放電加工機の陰極側に接続され、陽極側に接続された工作物との間で放電加工を行うことにより、工作物に相補形状の凹部若しくは開孔を形成することを特徴とする。
【００４１】
工作物との間の放電加工により、放電加工用電極の加工面は消耗するが、中心軸の軸方向に沿った曲率が同一で、中心軸に直交する断面が同一断面形状で連続するので、中心軸の曲率に沿って放電加工用電極を工作物内へ侵入させることにより、同一断面形状の新たな加工面がその消耗分を補い、放電加工用電極を交換せずに、工作物に、放電加工用電極の軸方向に沿った曲率と同一曲率の凹部や開孔を形成できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施の形態を、図１を用いて説明する。図１は、第１実施の形態に係る工作物の放電加工方法の各加工工程を図示したもので、第１放電加工で、マスキング電極１により工具電極２を形成し、続く第２放電加工で、工具電極２により工作物３を加工する加工方法を示している。
【００４３】
マスキング電極１は、銅、グラファイト、黄銅、タングステン、銅タングステン合金、銀タングステン合金等、放電加工の際に比較的消耗が少ないことから、一般の放電加工において工具電極に使用されている金属材料を用いて形成されるが、ここでは、銅を用いた薄板ブロック状に形成されている。
【００４４】
マスキング電極１には、工作物３を加工する形状に合わせて、加工形状とほぼ同一形状の貫通孔４ａと凹部４ｂからなる加工パターン４を加工面１ａ（図１において上面）から形成している。この加工パターン４は、切削加工、放電加工、金型による成形などいずれの方法で形成してもよい。
【００４５】
マスキング電極１の形状は、図示例に限らず、例えば、線材を網目状に組み合わせたメッシュ状とし、網目の隙間を加工パターン４の貫通孔４ａとするものであってもよい。
【００４６】
マスキング電極１は、第１放電加工により工具電極材２Ａの表面に加工凸部５を形成する為に用いるもので、図１（ａ）に示すように、加工面１ａを工具電極材２Ａに対向させて、図示しない放電加工機の陽極側に接続し、陽極電圧が印加される。
【００４７】
第１放電加工において、放電加工される工具電極材２Ａは、後述する第２放電加工において、工作物３を放電加工する工具電極２となるものであり、直方体のブロック形状に成形されている。工具電極材２Ａは、ここでは、亜鉛合金により形成されている。
【００４８】
図２は、陰極に亜鉛合金の電極を接続した放電加工機の陽極に銅の電極とステンレスの電極をそれぞれ接続し、最大放電電流ｉｅを５Ａ、デュティファクタτを５０％、加工液流量を３０ｍｌ／ｍｉｎとした条件下で、放電持続時間ｔｅ（μｓｅｃ）を変化させて放電を行い、亜鉛合金の消耗量に対する銅若しくはステンレスの消耗率νを比較して示すものである。
【００４９】
図２に示すように、銅の電極を陽極に接続した場合には、陰極に接続した亜鉛合金の消耗量に対して、銅の電極の消耗は極めて少なく、特に放電持続時間ｔｅを、３０μｓ以上とした場合に、１％以下の電極消耗率νとなる。
【００５０】
亜鉛合金としては、Ａｌ：２〜２０％、Ｃｕ：１〜２０％、Ｍｇ：０．０２〜１０％、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｓｎ等の若干の添加成分を加え、残部をＺｎとした合金を用いることができる。この合金としては、例えば、ＺＡＳ、ＺＡＰＲＥＣ（いずれも三井金属鉱業株式会社の商品名）、その他の亜鉛合金を選択することができる。
【００５１】
第２放電加工において、陽極に接続する工作物３は、亜鉛合金を陰極材とした放電加工において、陰極材の消耗に対して一定比率で消耗する電極材であれば、鉄鋼など種々の材料でよいが、ここでは、図２に示すように、消耗率νが銅に比べて大きいステンレス鋼を工作物３の素材としている。
【００５２】
以下、図１の各図に沿って、第１実施の形態に係る放電加工工程を説明する。
【００５３】
始めに、図１（ａ）に示すように、工具電極材２Ａを加工パターン４が形成されたマスキング電極１の加工面１ａ上に対向させて形彫り放電加工機に取り付け、マスキング電極１を陽極に、工具電極材２Ａを陰極に接続して電圧を印加し、これらの間で第１放電加工を行う。
【００５４】
この放電エネルギーによって、マスキング電極１の加工面１ａに対向する工具電極材２Ａが溶融する。放電を行いながら、所定の加工間隙を保ちながら工具電極材２Ａを下降させていくと、加工パターン４周囲の亜鉛合金が放電エネルギーで気化若しくは溶融する加工屑となって流出し、工具電極材２Ａに、加工面１ａの貫通孔４ａと凹部４ｂに相補する形状の加工凸部５が形成される（同図（ｂ））。
【００５５】
工具電極材として亜鉛若しくは亜鉛合金を用いた場合、安定した加工状態を維持しながら、高い加工速度で工具電極材２Ａに加工凸部５が形成される。
【００５６】
加工凸部５が形成された工具電極材２Ａは、第２放電加工において工作物３を放電加工する工具電極２となるものであり、図１（ｃ）に示すように、加工凸部５の下方に工作物３の加工面に対向するように、工作物３を形彫り放電加工機の加工テーブルに取り付ける。図１（ｂ）と比較して明らかなように、工具電極２には、第２放電加工においても、陽極の電圧を印加するので、マスキング電極１に代えて工作物３を形彫り放電加工機に取り付け、陽極に接続するだけで、第２放電加工を行うことができる。
【００５７】
しかしながら、第１放電加工と第２放電加工では、陽極に接続される電極の材料や形状が異なり、安定した放電でかつ高速に放電加工を行うための最適条件は異なるので、最大放電電流ｉｅ、デュティファクタτ、加工液流量、放電持続時間ｔｅ等の加工条件を、それぞれの放電加工毎に設定する。
【００５８】
工具電極２を陰極に、工作物３を陽極に接続して電圧を印加する第２放電加工では、工作物３の加工面に、加工凸部５の形状と相補する凹部６が形成されるが、図２に示すように、工作物３に対して工具電極２がより多く消耗するので、凹部６が予定の深さまで加工される前に、図１（ｄ）に示すように、加工凸部５を含む工具電極２が消耗することがある。
【００５９】
この場合には、消耗した工具電極２を工具電極材２Ａとして、図１（ｅ）に示すように、再びマスキング電極１との間で第１放電加工を行い、加工凸部５を再生する。マスキング電極１と工作物３は、同一の加工テーブル機上に別々にセッティングされているため、加工凸部５を再生しようとする際には、工具電極２を第１放電加工の位置に正確に戻して、第１放電加工に移行させることができる。
【００６０】
加工凸部５が再生された後、図１（ｆ）に示すように、工具電極２を陽極側のマスキング電極１の位置から加工中の工作物３の位置に移動する。
【００６１】
その後、再び第２放電加工を行い、工作物３の各凹部６が予定の深さに達する図１（ｇ）の状態となるまで、図１（ｄ）から（ｆ）の工程を繰り返し、図１（ｈ）に示すように、工作物３にマスキング電極１の加工パターンと同形状の凹部６を形成した成形品を得ることができる。
【００６２】
上述の実施の形態では、第１放電加工と第２放電加工を同一の形彫り放電加工機で行ったが、それぞれ別の放電加工機を用いて行ってもよい。
【００６３】
図３は、本発明の第２実施の形態に係る工作物の放電加工方法の各加工工程を示すもので、第１実施の形態における第１放電加工と第２放電加工とを、同時に行うものである。尚、第１実施の形態に相当する部位には、同一の番号を付する。
【００６４】
図２に示すように、陰極に亜鉛若しくは亜鉛合金の電極を接続した状態で、陽極に接続する銅とステンレス鋼の電極では、大きな電極消耗率νの差があり、この差を利用すれば、電極消耗率νの小さいマスキング電極１で亜鉛若しくは亜鉛合金の工具電極２を放電加工しながら、同時にその工具電極２で電極消耗率νの大きい工作物３を放電加工することができることに着目したものである。
【００６５】
つまり、本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、形彫り放電加工機に亜鉛合金からなる工具電極２、その下方に銅からなるマスキング電極１、更にその下方に、ステンレス鋼からなる工作物３を積層配置し、陰極に接続した工具電極２と、陽極に接続したマスキング電極１及び工作物３との間で同時に放電加工を行うものである。
【００６６】
亜鉛合金からなる工具電極２と、銅からなるマスキング電極１との間の放電では、マスキング電極１はほとんど消耗することなく、工具電極２側が消耗し、所定の放電間隙を保ちながら、工具電極２を下降させていくと、図３（ｂ）のように、マスキング電極１に予め形成された加工パターン７の貫通孔７ａに相補する加工凸部５が形成される。
【００６７】
更にこの放電加工を継続させると、形成される加工凸部５の下端が貫通孔７ａから工作物３側に突出し、図３（ｃ）に示すように、陰極に接続した工作物３との間で放電が開始される。
【００６８】
亜鉛合金からなる工具電極２と、ステンレス鋼からなる工作物３との放電においては、工具電極２側の消耗に対して、図２に示すステンレス鋼の電極消耗率νで工作物３も消耗するので、所定の放電間隙を保ちながら、工具電極２を下降させていくと、工作物３に加工パターン７の貫通孔７ａとほぼ同形状の凹部９が形成される。
【００６９】
工作物３との放電で工具電極２は消耗するが、同時に行われているマスキング電極１との放電により新たな加工凸部５が生成されるので、図３（ｄ）に示すように、工作物３に所望の深さの凹部９、ここでは、凹部９が工作物３を貫通する開孔８となるまで、放電加工を連続させることができる。
【００７０】
その後、放電加工を停止し、図３（ｅ）に示すように、工具電極２を上昇させ、マスキング電極１を取り除けば、加工パターン７とほぼ同形状の開孔８を工作物３に形成した形成品が得られる。
【００７１】
この実施の形態において、マスキング電極１との放電により形成される加工凸部５は、マスキング電極１がほとんど消耗しないので、放電加工を継続させても加工凸部５の形状を同一に保つことができ、工作物３に加工パターン７とほぼ同形状の凹部９や開孔８を精度よく形成することができる。
【００７２】
尚、上記放電加工による加工速度は、専ら工作物３への工具電極２による放電加工速度によるものであり、この加工速度は、放電中の工作物３の電極消耗率νが高ければ、より大きくなる。
【００７３】
前述したように、図２には、銅からなるマスキング電極１を陽極に接続した場合に、放電持続時間ｔｅを３０μｓ以上とすれば、マスキング電極１がほとんど消耗しないことが示されているが、陽極に接続するステンレス鋼からなる工作物３に対しても、同じ条件で放電加工が行われるとすれば、放電持続時間ｔｅの増加に伴って工作物（ステンレス鋼）３の電極消耗率νは漸減し加工速度は低下する。このことから、同時に放電加工を行って、マスキング電極１をほぼ消耗させずに、工作物３に対しては一定の加工速度を得ようとする場合には、放電持続時間ｔｅを３０乃至６０μｓｅｃとすることが望ましいが、更に、工作物（ステンレス鋼）３の電極消耗率ν、すなわち加工速度は、加工液流量にも依存することが実験から得られた。
【００７４】
図４は、図２に示す放電加工条件で、放電持続時間ｔｅを６０μｓｅｃに固定し、加工液流量を変化させた場合の亜鉛合金に対する銅とステンレス鋼の電極消耗率νを比較して示すものである。
【００７５】
図４に示すように、銅の電極消耗率νは、加工液流量の影響をほとんど受けることなく、極めて低い値を示すのに対し、ステンレス鋼の電極消耗率νは、流量が大きくなるにしたがって増加傾向を示す。一般に、陽極の電極消耗率νは、放電中に加工油からの熱分解カーボンが陽極に付着することから上昇しないものとされているが、加工液流量を増加させることによって、ステンレス鋼の表面にこの熱分解カーボンからなる黒化層が形成されにくく、流量の増加により電極消耗率νが上昇するものと考えられる。従って、加工液流量は、放電加工中の極間状態が不安定にならない程度に大きくすることが望ましい。
【００７６】
尚、本実施の形態で、陰極に接続する工具電極２の材料として亜鉛若しくは亜鉛合金を用いるのは、第１実施の形態について記述した同じ理由からであるが、上記工具電極２の消耗に対して電極消耗率νの差が大きい２種類の金属材料を選択すれば、マスキング電極１、工具電極２、工作物３の材料は、種々のものを用いることができる。
【００７７】
また、工作物３上に積層するマスキング電極１は、種々の方法で形成することができ、例えば、工作物３へ直径１ｍｍ以下の微小開孔８を多数個加工しようとする場合には、工作物３上に電気メッキでマスキング電極１となる金属導電体層を形成し、貫通孔７ａを形成する部位をエッチング処理により取り除いて加工パターン７を形成すれば、より微小な凹部９や開孔８を加工するためのマスキング電極１を容易に形成できる。
【００７８】
また、更に微細な凹部９や開孔８を工作物３へ加工する場合には、ＬＩＧＡプロセスにより、加工パターン７を形成したマスキング電極１を工作物３上へ積層させてもよい。ＬＩＧＡプロセスは、ドイツ語のＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ（リソグラフィー）、Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ（電気メッキ）、Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ（モールド）から命名されたものであり、このプロセスによれば、シンクロトン放射によるエネルギー密度の高い直線性に優れたＸ線を用いて、感光性レジストのパターンニング処理を行い、非常に大きなアスペクト比のパターンをレジスト層に形成することができる。
【００７９】
そこで、工作物３上に感光性レジスト層を塗布しておき、貫通孔７ａを形成する部位にレジスト層が残されるように、ＬＩＧＡプロセスを用いてパターニング処理し、レジスト層を除いて、電気メッキで工作物３の表面にマスキング電極１を形成すれば、マスキング電極１には、微細で深い貫通孔７ａの加工パターン７が形成される。
【００８０】
このＬＩＧＡプロセスを利用すれば、貫通孔７ａのアスペクト比が大きいので、微細な凹部９や開孔８を加工するために、貫通孔７ａの内径が微小のものとなっても、相対的にマスキング電極１に放電加工を継続させても消失しない充分な厚みを確保することができる。
【００８１】
上述の実施の形態において、工作物３に加工する凹部６、９や開孔８は、１箇所若しくは複数箇所のいずれにも形成でき、それぞれの凹部６、９や開孔８が同一形状であっても異なる形状であっても、本発明により加工できる。
【００８２】
また、それぞれ放電加工における放電条件は、図２、図４に例示する条件に限らず、放電の安定性や加工速度を考慮して種々の条件に設定してもよい。
【００８３】
図５は、本発明の他の実施の形態に係る放電加工用電極を示し、放電加工用電極である工具電極１０を用いて工作物３に曲がり孔を加工する状態を示す正面図である。
【００８４】
工具電極１０は、中心軸の軸方向に沿った曲率が同一で、中心軸に直交する断面が同一断面形状で連続するように加工されたもので、ここでは、電極ホルダ１１のホルダ軸１１ａ外周に同一ピッチで切削加工された螺旋溝１２へ亜鉛若しくは亜鉛合金の線材を巻き付け、螺旋状の工具電極１０を成形する。螺旋溝１２が同一ピッチで形成されているので、この螺旋溝１２に巻き付けて形成される工具電極１０は、いずれの部分も同一曲率となっている。
【００８５】
工作物３への放電加工は、図５に示すように、電極ホルダ１１をＮＣ放電加工機に取り付けて工具電極１０の先端の放電加工部１０ａを工作物３に臨ませ、工具電極１０に陰極側の電圧を印加するとともに、工作物３に陽極側の電圧を印加する。
【００８６】
放電加工においては、工具電極１０の先端の工作物３に対する移動軌跡が、螺旋状の工具電極１０の形状と一致するように、ＮＣ放電加工機で、電極ホルダ１１を回転させつつ下降制御し、工具電極１０の先端の放電加工部１０ａを螺旋軸回りに回転させながら螺旋軸方向に進めるものである。
【００８７】
これにより、放電加工部１０ａは、対向する工作物３の表面を溶融させながら工作物３内に進入し、その移動軌跡によって、工作物３に螺旋状の曲がり孔１３が形成される。
【００８８】
放電加工しながら、放電加工部１０ａを工作物３内に進入させる過程では、形成される曲がり孔１３の形状が螺旋状の工具電極１０の形状と一致するので、放電加工で進入する工具電極１０の放電加工部１０ａが消耗しても、その基端側で同一断面形状の新たな放電加工部１０ａがその消耗分を補い、放電加工用電極を交換せずに、工作物３に螺旋状の曲がり孔１３を形成できる。
【００８９】
円柱状の熱交換部品を工作物３として、本実施の形態に係る放電加工用電極を用いて、円柱軸に沿って螺旋状の曲がり孔１３を放電加工し、熱交換用の流路とすれば、円柱状の熱交換部品の全体を均一に冷却させたり、加熱させることができる。
【００９０】
この実施の形態では、放電加工用電極１０を螺旋状としたが、中心軸に沿った曲率が０の直線棒状に加工したものでもよい。
【００９１】
また、放電加工用電極の加工は、既述のマスキング電極１を用いて加工してもよく、またプレス加工や切削加工で形成してもよい。
【００９２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、亜鉛若しくは亜鉛合金は、陰極が印加される電極に用いた場合に、電極低消耗条件のもとで、高速放電加工が可能であるので、亜鉛若しくは亜鉛合金からなる工具電極材に第１放電加工で、工作物への加工形状に合わせた加工凸部を短時間で形成することができる。
【００９３】
また、この放電において陽極側に接続するマスキング電極は、電極消耗率νが極めて低いので、加工パターンが消耗してくずれることがなく、同一形状の工具電極を繰り返して製造することができる。
【００９４】
これに加えて請求項２の発明によれば、第２放電加工により消耗する加工凸部を、第１放電加工により再生されるので、工具電極を交換せずに、所望の深さの凹部若しくは開孔を形成できる。
【００９５】
このとき、マスキング電極の消耗は少ないので、同一形状の加工凸部が形成された工具電極を繰り返して第２放電加工で用いることができる。
【００９６】
これに加えて、請求項３の発明によれば、マスキング電極と工作物を交互に接続するだけで、同一の放電加工機で第１放電加工と第２放電加工を行うことができる。
【００９７】
請求項４の発明によれば、工具電極の加工凸部を形成する放電加工と、工具電極による工作物への放電加工を同時に行うことができるので、放電加工時間やその為の放電加工のための工程が大幅に簡略化される。
【００９８】
また、工具電極の加工凸部が消耗しても、工作物に所望の深さの凹部や開孔が加工されるまで、工具電極を交換せずに放電加工を連続させることができるので、全体の加工時間が短縮され、また工具電極を交換する工程を省略できる。
【００９９】
これに加えて、請求項５の発明によれば、短絡や異常放電が発生しにくく、安定した加工状態を維持することができ、更に、工作物により短時間でかつ精度よく凹部若しくは開孔を加工できる。
【０１００】
これに加えて、請求項６の発明によれば、微細な開孔を工作物に加工することができ、また、マスキング電極に所定の厚みが得られるので、マスキング電極を長時間の放電加工に用いることができる。
【０１０１】
これに加えて請求項７の発明によれば、電気メッキとエッチングにより、微細な凹部や開孔を加工するための加工パターンを形成したマスキング電極を工作物上に形成できる。
【０１０２】
請求項８の発明によれば、工具電極との放電加工の際に消耗しにくく、同じ加工パターンを維持し、同一の加工凸部を長時間連続して形成することができる。
【０１０３】
請求項９の発明によれば、工具電極に亜鉛若しくは亜鉛合金を用いた放電加工で、所定の加工速度で工作物を加工できる。
【０１０４】
請求項１０の発明によれば、工具電極を交換することなく、工作物に曲がり孔や凹部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る工作物の放電加工方法の各加工工程を示し、
（ａ）は、第１放電加工の為に、マスキング電極１を工具電極材２Ａに対向させる工程を、
（ｂ）は、第１放電加工で加工凸部５を加工する工程を、
（ｃ）は、第２放電加工のために、工具電極２を工作物３に対向させる工程を、
（ｄ）は、第１放電加工で工作物３を加工する工程を、
（ｅ）は、消耗した工具電極２の加工凸部５を第１放電加工で再生する工程を、
（ｆ）は、第２放電加工のために、加工凸部５を再生した工具電極２を工作物３に対向させる工程を、
（ｇ）は、第２放電加工で、再び工作物３を加工する工程を、
（ｈ）は、凹部６を形成した成形品を得る工程を、
を示す要部縦断面である。
【図２】放電持続時間を変化させた場合の亜鉛合金の消耗に対する銅とステンレスの消耗率νを比較して示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る工作物の放電加工方法の各加工工程を示し、
（ａ）は、放電加工の為に、工具電極２とマスキング電極１と工作物３を積層配置する工程を、
（ｂ）は、放電加工により工具電極２に加工凸部５を形成する工程を、
（ｃ）は、貫通孔７ａを貫通する加工凸部７で工作物３を放電加工する工程を、
（ｄ）は、加工凸部５を生成しながら、工作物３に開孔８を形成する工程を、
（ｅ）は、開孔８を形成した形成品を得る工程を、
を示す要部縦断面である。
【図４】加工液流量を変化させた場合の亜鉛合金の消耗に対する銅とステンレス鋼の電極消耗率νを比較して示すグラフである。
【図５】工作物３へ曲がり孔１３を加工する状態を示す正面図である。
【図６】従来の転写加工法による放電加工を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１    マスキング電極
２    工具電極
２Ａ  工具電極材
３    工作物
４    加工パターン
４ａ  貫通孔
４ｂ  凹部
５    加工凸部
６    凹部
７    加工パターン
７ａ  貫通孔
８    開孔
１３  開孔
【図１】
2004314260.tif 000003
【図２】
2004314260.tif 000004
【図３】
2004314260.tif 000005
【図４】
2004314260.tif 000006
【図５】
2004314260.tif 000007
【図６】
2004314260.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月22日(2003.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004314260.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004314260.tif 000010