(57)【要約】【課題】パイプ電極と被加工物との加工間隙に加工媒体として気体を供給し創成加工を行なう気中放電加工では、加工形状精度が比較的悪い。【解決手段】気密室７の室内に中空柱状のパイプ電極１を陰極として基台に摺動可能に取り付け、所定の加工間隙を隔てて被加工物２を陽極としてカバー１４の上蓋に固定して、気密室７に加圧した酸素あるいは窒素を所定量含む気体を供給する。そして、加工ヘッド３、テーブル４、サドル５のような相対移動装置で少なくとも水平２軸方向（ＸＹ軸）に相対移動させつつ、加工間隙に所定の加工条件に従う加工電流を供給する。気密室７は加圧された気体を供給するので所定の圧力に維持されるから、室内と室外との差圧による加圧によって気密室７の気体は加工間隙に流入供給されてから気密室７の室内と室外の唯一の通路であるパイプ電極の中空孔を通して室外に排出される。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の加工間隙を隔てて対向配置された陰極である中空柱状のパイプ電極と陽極である被加工物とを少なくとも鉛直方向に垂直かつ互いに直交する水平２軸方向に相対移動させつつ加工間隙に所定の電流値の加工電流を供給するとともに、気密にされた前記加工間隙に放電にともなって前記被加工物の材料に対して化学反応を起こす元素でなるまたは前記元素を含む加工媒体である加圧された気体を供給し、かつ気密にされた前記加工間隙の使用済の気体および加工屑を前記パイプ電極の中空孔の方向に加圧または前記中空孔から吸引することによって前記中空孔を通して加工間隙の外に排出することを特徴とする放電加工方法。
【請求項２】
前記元素は、酸素または窒素である請求項１に記載の放電加工方法。
【請求項３】
前記パイプ電極を前記パイプ電極の中心軸廻りに所定の方向に回転させる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４】
加工工程毎に前記気体に含まれる元素の濃度を変更することを特徴とする請求項１に記載の放電加工方法。
【請求項５】
所定の加工間隙を隔てて対向配置された中空柱状のパイプ電極と被加工物とを少なくとも鉛直方向に垂直かつ互いに直交する水平２軸方向に相対移動させる相対移動装置と、前記パイプ電極を陰極とし前記被加工物を陽極とするように接続し前記加工間隙に所定の加工条件に従う電流を供給する加工電源装置と、前記加工間隙を密閉する気密室と、前記気密室によって密閉された前記加工間隙に放電にともなって前記被加工物の材料に対して化学反応を起こす元素でなるまたは前記元素を含む加工媒体である加圧された気体を供給する供給装置と、を含んでなり、前記加工間隙の使用済の気体および加工屑を前記パイプ電極の中空孔を通して前記気密室の外側に排出するように構成された放電加工装置。
【請求項６】
前記パイプ電極を前記パイプ電極の中心軸廻りに所定の方向に回転させる回転装置を含んでなる請求項４に記載の放電加工装置。
【請求項７】
前記気密室は、テーブル上に立設され前記パイプ電極を支持する基台と、気密室の室内の前記加圧された気体によって前記基台と密着し前記気密室を気密に保持する中蓋と、前記中蓋とシール部材を介して摺動可能に前記加工間隙を覆うカバーと、を含んでなる請求項４に記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空柱状のパイプ電極を被加工物に対して少なくとも水平２軸方向に相対移動させる創成加工であって、加工間隙に加工媒体である気体を供給して放電により所望の形状の穴を加工する、いわゆる気中放電加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、実用化されている放電加工装置に用いられる加工媒体は一般に液状の絶縁体である放電加工液である。放電加工液は、主に、冷却、絶縁、消イオン、加工屑の除去という役割を有しており、誘電性の油あるいは比抵抗値の高い純水が使用されている。例えば、特許文献１または特許文献２に示されるように、空気などの気体を加工媒体とする、いわゆる気中放電加工方法も以前から研究されてきたが、放電加工液を加工媒体とする放電加工方法の加工性能に比べて大きく見劣りするものであった。
【０００３】
初期の典型的な気中放電加工方法は、例えば、特許文献１に示されるように、内部を気密に保つ加工タンクに真空ポンプを接続して加工タンク内を減圧させ、その雰囲気下で加工間隙に放電を発生させるようにされていた。このような気中放電加工方法の基本的なプロセスは、例えば、特許文献２に開示された技術が参照される。しかしながら、このような気中放電加工では、非常に表面的な除去にしか適応できず、放電加工と言うよりは、被加工物の表面のエッチングや窒化処理というイメージであったことがわかる。そのため、気中放電加工は、放電加工の技術分野では研究する者も殆どいなくなり、暫くの間、目立った進歩が見られなかった。
【０００４】
しかしながら、空気を加工媒体として放電加工することは、油系の放電加工液を加工媒体とする放電加工方法のように消防法や危険物取扱の法規の煩わしさがないということもあるが、何よりも廃棄物となる使用済の加工液の処理や大型の加工液貯留槽が不要であるという点で有益であることは、無視できない利点である。将来的に、環境問題等から、放電加工液の取扱いがより厳しくなることが予想され、益々気中放電加工の実用化が期待されるところである。
【０００５】
本発明者らは長年にわたり気中放電加工の研究を続け、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３に示されるように、特定条件下で油系放電加工液を加工媒体とする放電加工に遜色のない程度の低消耗放電加工が可能であることを見出した。さらに、非特許文献４、非特許文献５に示されるように、特定条件下で水系放電加工液を加工媒体とする放電加工に匹敵するか、むしろ切削加工に近い加工速度を得られる気中放電加工方法を見出すに至り、その成果は、特許文献３に示される工業技術に帰結した。この技術は、本発明者らによる非特許文献６、非特許文献７、および非特許文献８においてさらに発表されている。
【０００６】
特に、これらの研究で、限定的ではあるが、少なくとも次の条件下で実用に供する可能性を有する気中放電加工方法が可能であることがわかった。第１に、工具電極としてパイプ電極を使用すること、第２に、パイプ電極を互いに直交する水平２軸方向（ＸＹ軸）ないし鉛直方向（Ｚ軸）を加えた三次元方向に移動させて比較的微細な創成加工を行なうこと、第３に、気体（以下、アシストガスと称する）をパイプ電極から噴出供給して加工屑を強制的に排出すること、第４に、工具電極が陰極で被加工物が陽極のいわゆる正極性で加工することである。そして、好ましくは工具電極を回転させること、さらに好ましくは工具電極を揺動させるものである。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭５２−１１０７３号公報（第１頁−第２頁，第１図）
【特許文献２】
特公昭５７−４４５１号公報
【特許文献３】
特開平９−２３９６２２号公報
【非特許文献１】
原山敬一、夏恒、吉川政弘、国枝正典，「極間における加工液流が放電加工特性および放電柱に与える影響」，１９９２年度精密工学会学術講演会講演論文集，社団法人精密工学会，平成４年３月，ｐ．２８１−２８２
【非特許文献２】
吉田政弘、国枝正典，「単発放電における加工屑の分散の観察」，電気加工学会全国大会講演論文集，社団法人電気加工学会，平成６年１０月，ｐ．３５−３８
【非特許文献３】
吉田政弘、国枝正典，「気中と液中の放電加工特性の違い」，１９９５年度精密工学会学術講演論文集，社団法人精密工学会，平成７年３月，ｐ．９５７−９５８
【非特許文献４】
吉田政弘、国枝正典，「気中放電加工の加工速度向上に関する研究」，電気加工学会全国大会講演論文集，社団法人電気加工学会，平成７年１１月，ｐ．１２９−１３２
【非特許文献５】
吉田政弘、国枝正典，「気中放電加工における電極無消耗のメカニズム」，１９９５年度秋季大会学術講演会講演論文集，社団法人精密工学会，平成７年９月，ｐ．３１１−３１２
【非特許文献６】
国枝正典、吉田政弘，「気中放電加工」，精密工学会誌１９９８年第６４巻第１２号，ｐ．１７３５−１７３８
【非特許文献７】
吉田政弘、国枝正典，「気中放電加工における工具電極微消耗のメカニズム」，精密工学会誌１９９９年第６５巻第１２号　ｐ．６８９−６９３
【非特許文献８】
三好幸徳、国枝正典，「高速気中放電加工に関する研究」，精密工学会２００１年度秋季大会学術講演会講演論文集　ｐ．１０７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
気中放電加工の実用化を成し遂げるためには、重要な加工特性、具体的には、加工速度、工具電極の消耗特性、仕上面あらさ、加工形状精度においてある許容範囲まで向上させる必要がある。これまでの研究で、加工速度と消耗特性については、ある程度満足のいく数値を得ることができたが、加工形状精度と仕上面あらさは不十分であった。特に、加工穴の開口周縁部のエッジに“だれ”が生じており、これまでの加工方法では、このだれをなくすことができなかった。ところが、発明者が鋭意研究を続けた結果、これまで必須と考えられてきたアシストガスを噴出することこそが加工形状精度を劣化させていた主な原因であることが見出された。
【０００９】
それとは別に、例えば、空気よりも酸素が多く含まれている酸素リッチガスのようなアシストガスを加工媒体として気中放電加工を行なうと、激しい化学反応を起こすために加工屑などが周辺に飛び散る。このことから安全性と作業環境の改善が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みて、創成加工かつ気中放電加工を行なうときに、加工形状精度をより向上させることができる放電加工方法を提供することを目的とする。また、気中放電加工を実施するときの作業環境を改善する放電加工装置を提供することを目的とする。本発明のより具体的な利点および作用については、発明の実施の形態において詳細に説明する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の放電加工方法は、上記課題を解決するために、所定の加工間隙を隔てて対向配置された陰極である中空柱状のパイプ電極と陽極である被加工物とを少なくとも鉛直方向に垂直かつ互いに直交する水平２軸方向に相対移動させつつ加工間隙に所定の電流値の加工電流を供給するとともに、気密にされた前記加工間隙に放電にともなって前記被加工物の材料に対して化学反応を起こす元素でなるまたは前記元素を含む加工媒体である加圧された気体を供給し、かつ気密にされた前記加工間隙の使用済の気体および加工屑を前記パイプ電極の中空孔の方向に加圧または前記中空孔から吸引することによって前記中空孔を通して加工間隙の外に排出するようにする。好ましくは、パイプ電極をその中心軸廻りに所定の方向に回転させる。また、好ましくは、加工工程毎に前記気体に含まれる元素の濃度を変更する。
【００１２】
また、本発明の放電加工装置は、上記課題を解決するために、所定の加工間隙を隔てて対向配置された中空柱状のパイプ電極と被加工物とを少なくとも鉛直方向（Ｚ軸）に垂直かつ互いに直交する水平２軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸）に相対移動させる相対移動装置（４），（５）と、パイプ電極（１）を陰極とし被加工物（２）を陽極とするように接続し加工間隙（１００）に所定の加工条件に従う電流を供給する加工電源装置（６）と、加工間隙（１００）を密閉する気密室（７）と、気密室（７）によって密閉された加工間隙（１００）に放電にともなって前記被加工物の材料に対して化学反応を起こす元素でなるまたはその元素を含む加工媒体である加圧された気体を供給する供給装置（８）と、を含んでなり、気密にされた加工間隙（１００）の使用済の気体および加工屑（２００）をパイプ電極（１）の中空孔（３００）を通して気密室（７）の外側に排出するように構成する。
【００１３】
好ましくは、パイプ電極（１）その中心軸廻りに所定の方向に回転させる回転装置（１０）を含んでなる。さらに好ましくは、気密室（７）は、テーブル（４）上に立設されパイプ電極（１）を支持する基台（１１）と、気密室（７）の室内の加圧された気体によって基台（１１）と密着し気密室（７）を気密に保持する中蓋（１２）と、中蓋（１２）とシール部材（１３）を介して摺動可能に加工間隙（１００）を覆うカバー（１４）と、を含んでなる。
【００１４】
図１は、左側に本発明の気中放電加工方法を示す加工穴およびパイプ電極の断面図が、右側に従来の気中放電加工方法が示されており、気中放電加工方法によって発生する放電、気体流、加工屑、および加工穴のエッジの状態を模式的に示している。また、図２は、本発明の気中放電加工方法を示す加工穴およびパイプ電極を上部から見た平面図および側面から見た断面図であり、特に、創成加工方法における工具の移動状態を示している。また、図３は、本発明の放電加工方法に好適な放電加工装置の一実施の形態の概容を示す一部断面図である。以下、図１ないし図３を用いて本発明の放電加工方法を詳細に説明する。
【００１５】
まず、中空柱状のパイプ電極１を加工電源装置６のマイナス極に接続し、被加工物を加工電源装置６のプラス極に接続し、いわゆる正極性とする。そして、パイプ電極１と被加工物２を気密室７に収容して気密室７を密封する。次に、気密室７に供給装置８のコンプレッサから圧縮され乾燥した所定の圧力のアシストガスを気密室７の室内に供給し、気密室７の室内の圧力を大気圧よりも大きくする。実施の形態では、圧縮されたアシストガスを乾燥装置９で乾燥させているので、供給される気体に水分が含まれず、気中放電加工の所期の特色が失われる虞れがない。
【００１６】
アシストガスは、設定される放電電流値、オン時間、オフ時間などの電気的な加工条件に対応して、気体に被加工物の材料に対して化学反応を起こす元素を“暴走状態”に陥らない“準暴走状態”で放電加工できる程度に含むものである。“暴走状態”とは、放電にともない被加工物の材料と加圧された気体の中の上記元素との化学反応によって、特に被加工物が高温になり化学反応が連続的に生じて放電面全体がアークプラズマ化し、ギャップが広がって、加工形状の制御が不能となる状態を言う。また、“準暴走状態”とは、被加工物の材料と元素との化学反応によって加工時間が急速に短くなっているが上記暴走状態のように加工形状の制御が不能になっていない状態を言う。
【００１７】
具体的には、酸素または窒素または酸素と窒素とを含む所定の圧力に加圧された気体であり、空気、もしくは空気よりも酸素や窒素が多く含まれている加圧された酸素リッチガスや窒素リッチガスであり、純粋な酸素ガスや窒素ガスも含むものとする。同じ放電エネルギであるときは、気体に含まれる酸素や窒素のような反応元素の濃度が高いほど加工速度を速くすることができるが、被加工物の表面温度が高温になり暴走状態に陥りやすく、また面が粗くなることから、加工目的に応じて酸素や窒素の濃度を設定するか、電気的な加工条件を設定してその加工条件で得られる放電エネルギに適する酸素や窒素の濃度が決定されることが好ましい。また、荒加工や仕上加工といった加工工程毎に上記反応元素の濃度を変更することが好ましい。
【００１８】
アシストガスに含まれる化学反応を発生させる元素の種類と濃度は、被加工物の材質で決定される。例えば、被加工物が炭素鋼であるときは酸素であり、被加工物がチタンであるときは酸素または窒素である。酸素と窒素は、共に被加工物に化学反応を生じさせる程度の割合で空気に含まれる元素であるから、空気を加工媒体とすることができる。
【００１９】
気密室７に供給されるアシストガスの圧力は、大気圧以上、好ましくは、０．０５ＭＰａ〜１．０ＭＰａであるが、この圧力が好ましい理由は、特許文献４に開示されている。また、気密室７を大気圧以上にすることによって、気密室７とその外側との間に差圧が生じ、気密室７と外側との唯一の通路であるパイプ電極１の中空孔３００の内部を通る気体流が発生し、加工間隙の気体と加工屑を効果的に気密室７の外部に吐き出すことができるからである。
【００２０】
気密室７に加圧された気体が充満すると気密室７の外側よりも気密室７の室内の圧力が高くなる。したがって、例えば、加工媒体を加圧された酸素リッチガスとしたときは、放電加工時は、放電にともなって酸素リッチガスに含まれる酸素が被加工物２と化学反応を起こすが、加工間隙１００の使用済の気体や被加工物２から除去されて生成された加工屑２００は気密室７の室内の圧力と室外の気圧との差圧によってパイプ電極１の中空孔１００の方向に加圧されるので、速やかにパイプ電極１の中空孔３００を通して排出され、それに代わって新しい酸素リッチガスが円滑に供給されるという利点がある。
【００２１】
この環境下で、パイプ電極１と被加工物２とを少なくとも鉛直方向（Ｚ軸方向）に垂直かつ互いに直交する水平２軸方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に相対移動させつつ加工間隙１００に所定の電流値の加工電流を供給して、準暴走状態で放電加工させる。なお、好ましくは、パイプ電極１を主軸と平行なその中心軸廻りに回転させる。
【００２２】
ところで、従来、放電加工後に加工間隙を通過した気体と加工屑を加圧または吸引することによってパイプ電極の中空孔を通して加工間隙の外に排出するという発想がなかった。その主な理由は、実用的な気中放電加工は、比較的内径の小さいパイプ電極を工具電極とする比較的微細な放電加工であるから、この種のパイプ電極１の中空孔３００から加工屑２００を吸引して排出することが困難であったし、パイプ１の中空孔３００から気体を噴出するよりも使用済のガスや加工屑を排出する効率が悪いということが常識的に考えられていたからである。例えば、放電加工液を加工媒体とする細穴放電加工方法において、加工間隙の放電加工液を吸引するという加工方法は実際は全く行なわれていないことからも容易に理解できることである。
【００２３】
しかしながら、本発明においては、加工間隙１００を気密にしたこと、加工媒体が空気であること、供給される気体の圧力が０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａで相当の効果を得られることから、気密にされた気密室７の室内の圧力と外気圧との差圧によってパイプ電極１の中空孔３００からこれらの不純物を円滑に無理なく排出することを可能にした。パイプ電極の中空孔を通して加工間隙の気体と加工屑を加圧または吸引によって排出するようにした結果、気体をパイプ電極から噴出させるよりもいくらか加工速度に劣るかも知れないが、むしろ加工形状精度は大幅に向上することが判明した。
【００２４】
図１の左側に本発明の気中放電加工方法のメカニズムが、図１の右側に従来の気中放電加工方法のメカニズムが並んで示されている。従来の気中放電加工方法は、加工間隙１００における使用済の気体と加工屑２００の排出において有効であることがわかるが、加工穴周縁に加工屑２００が堆積しやすいため、加工穴周縁で側面放電や二次放電が発生しやすい。その結果、加工穴周縁が加工されてしまいエッジがだれる。また、供給された気体は、パイプ電極１の中心軸心から穴の側面に向かって流れるため、放電が穴底のコーナ部分に向かって発生しやすくなる。しかしながら、本発明の気中放電加工方法では、気体流がパイプ電極の軸心に向かって発生するので、加工穴周縁に加工屑が堆積しにくく、加工穴周縁での二次放電が発生がしにくい。その結果、エッジがシャープに仕上がる。しかも、気体流はパイプ電極１の中心軸心に向かうので、放電が穴底のコーナとは反対に向かって発生しやすくなり、穴底のコーナもシャープに仕上がる。
【００２５】
図４ないし図６には、実験による本発明と従来の放電加工方法が比較して示されている。各図に示される結果は、材質が銅（Ｃｕ）、外径φ５ｍｍ、内径φ４．５ｍｍのパイプ電極１を陰極に接続し、炭素鋼ブロック（ＳＳ４００）を陽極に接続し、図２に示されるように、パイプ電極１を一辺が５．２ｍｍの正方形の軌跡４００に沿って相対移動させ、一層加工を終える毎に切込み量を変化させながら所定の加工条件で放電加工したものである。なお、この実験では、一層毎のＺ軸方向の移動は固定とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを移動する二次元の創成加工を繰返し行なったものであり、供給する気体の圧力は、０．１２ＭＰａとした。
【００２６】
図４は、形状測定器の計測針の軌跡を示しており、下図の２つの従来の気中放電加工方法に比べて、上図の２つの本発明の放電加工方法の加工形状精度が相当向上していることがわかる。また、図５を見ると、従来の放電加工方法に比べて若干劣るものの、比較的満足のいく加工速度を得られていることがわかる。なお、図５において、本発明の放電加工方法では、切込み量を０．３ｍｍ以上にすると加工ができなくなったが、このことは側面の加工屑の排出状態が従来の放電加工方法に比べて悪いことが原因である可能性がある。しかしながら、逆に側面放電や二次放電が少ないわけであるから、加工形状精度を得るための犠牲としては、満足のいくものである。また、図６は、切込み量と電極消耗率の関係を示しているが、本発明の放電加工方法が、正常に加工を行なっている間は、従来の気中放電加工に対してそれ程遜色がなく、実用的な加工に十分耐え得ることがわかる。
【００２７】
図７は、実験により、本発明の気中放電加工方法と従来の油系放電加工液を加工媒体とした放電加工方法との加工速度を比較したものである。実験に使用したパイプ電極は材質が銅、外径φ６．４ｍｍ、内径φ５．４ｍｍで、被加工物は炭素鋼ブロックであり、パイプ電極を陰極、被加工物を陽極とした。このときの加工深さは５ｍｍで、酸素リッチガスを０．１ＭＰａで供給したものである。なお、気中放電加工に際しては、準暴走状態になる加工条件を設定してあり、具体的なデータは図７に示されている。図７を見ると、本発明の気中放電加工方法は、従来の油系放電加工液を使用した放電加工と比較すると格段に加工速度が速いことがわかる。
【００２８】
以上の実験結果から明かなように、本発明の気中放電加工方法は、従来の気中放電加工方法に比べて加工速度には劣るものの、加工形状精度は卓越している。また、その加工速度は、従来の気中放電加工方法に比べて遅いとは言え、従来の油系放電加工液を使用した放電加工方法に比べると、相当速いものであり、本発明の気中放電加工方法は、加工速度と加工形状精度とを両立し得る優れた加工方法であることが理解される。
【００２９】
次に、図３を用いて本発明の放電加工装置を説明する。この実施の形態では、テーブルに固定された定盤の上に水平に立設された基台にパイプ電極が取り付けられ、主軸に被加工物が取り付けられる。この構成は、気体流が上から下に向かうため、より円滑に使用済の気体と加工屑が加工間隙から排出されるという利点がある。
【００３０】
パイプ電極１は、基台１１に取り付けられる。好ましくは、回転装置１０を設けてパイプ電極１を被加工物２に対して回転可能にする。パイプ電極１を回転可能にするときは、パイプ電極１と基台１１との間にはＯリングのようなシール部材を設けてパイプ電極１を基台１１に対して気密かつ摺動可能にする。被加工物２は、外観円筒形の気密室７の上蓋の下面に取付固定される。
【００３１】
基台１１の上部には中蓋１２が設けられ、中蓋１２は、気密室７に供給される所定の圧力の気体によって基台１１に押し付けられ、基台１１と密着する。したがって、中蓋１２は、基台に対して水平２軸方向に摺動可能である。また、中蓋１２の外周には、シール部材であるＯリング１３が設けられて、中蓋１２に対してカバー１４が鉛直方向（Ｚ軸方向）に往復摺動可能になっている。この構成によって、気密室７は、気密性を保持することができ、室内を所定の圧力に維持することができる。
【００３２】
基台１１は、水平２軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸）に移動させる相対移動装置であるテーブル４とサドル５に搭載され、パイプ電極１を被加工物２に対して二次元方向に相対移動させることができる。主軸１５は鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる相対移動装置である加工ヘッド３に取り付けられ、気密室７のカバー１４全体をカバー１４に固定された被加工物２ごと鉛直方向に上下往復移動させ、被加工物２をパイプ電極１に対して鉛直方向に相対移動させることができる。
【００３３】
気密室７の上蓋には気体供給孔１６が設けられており、気体供給孔１６にはフレキシブルホース１７を通して乾燥装置９（エアドライヤ）とコンプレッサを含む供給装置８（ガス供給源）が接続されている。加工電源装置６のプラス側の端子は被加工物２に接続され、そのマイナス側の端子はパイプ電極１に接続される。なお、この実施の形態のように構成された装置における気体の加圧圧力は、耐圧性の問題から、０．１〜０．２ＭＰａが望ましい。
【００３４】
このように、詳細に説明された本発明の放電加工装置の実施の形態は、気密室７の室内の圧力と外気との差圧によって加工間隙の使用済の気体と加工屑を排出する構成になっており、円滑に加工屑を加工間隙からパイプ電極の中空孔を通して排出することができ、従来の気中放電加工に比べて加工形状精度を向上させることができる。また、カバーによって完全に加工間隙が覆われ気密性が維持されているから、酸素リッチガスなどを使用した気中放電加工において加工間隙から加工屑が周辺に飛び散る心配はなく、安全性が高い。
【００３５】
本発明の実施の形態は、また、次のような利点がある。第１に、加工間隙の気体がパイプ電極の中空孔を通して加工間隙の外に排出される場合は、加工間隙における酸素を含む気体の管理が難しいが、この実施の形態の構成によると、常にコントロールされた気体が供給され、安定した加工性能を得ることができる。第２に、気中放電では気体に含まれる水分によって所期の放電加工ができなくなる虞れがあるが、この実施の形態によると、乾燥装置を具備して乾燥した気体が供給されるので、安定性が高い。第３に、また、この実施の形態は、気密室の下側基台を定盤に設置し気密室の上側カバーを主軸に取り付けるだけであり、基台とカバーは気密室の室内の圧力によって基台に密着する中蓋で気密性を保持する構成であるから、確実に気密室の室内の圧力を維持し、しかも既存の放電加工装置に比較的簡単に設置できるという利点を有する。
【００３６】
本発明の放電加工方法および放電加工装置は、以上に説明された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、種々の変更や組合せ、置換、追加などが可能である。例えば、気密室の外側に吸引ポンプを含む吸引装置を設けてパイプ電極の中空孔を通して加工間隙の気体および加工屑を排出する構成とすることができる。また、例えば、加工目的に合わせて加工工程毎に従来の気中放電加工方法や油系放電加工液を使用した加工方法と本発明の放電加工方法を組み合わせて実施することができる。あるいは、例えば、パイプ電極を主軸側に取り付けてカバーと被加工物を基台に固定し、パイプ電極の中空孔から主軸内を通して使用済の気体や加工屑を排出するように構成することができる。さらに、例えば、気密室の外に排出された加工屑などを強制的に回収するダクトを設けるなどして、さらに本発明の放電加工装置の利便性を増すことができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の放電加工方法および放電加工装置は、パイプ電極と被加工物を相対移動させて創成加工をするとともに加工媒体を所定の圧力で供給され被加工物に化学反応を起こさせる元素を含む気体とし、加工速度と工具電極の消耗特性に優れる気中放電加工方法において、加工形状精度を向上させることができ、これまでにない気中放電加工による創成加工を実施可能にするという優れた効果を発揮する。また、加工間隙は気密にされ、加圧した気体を加工間隙に供給するから、作業環境は改善され、安全性も高いという効果を有する。そして、気中放電加工方法をより実用的にし、放電加工の分野の発展に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】左側は本発明の気中放電加工方法を示す加工穴およびパイプ電極の断面図、右側に従来の気中放電加工方法を示す加工穴およびパイプ電極の断面図である。
【図２】本発明の気中放電加工方法を示す加工穴およびパイプ電極を上部から見た平面図および側面から見た断面図である。
【図３】本発明の放電加工方法に好適な放電加工装置の一実施の形態の概容を示す一部断面図である。
【図４】本発明における気中放電加工方法と従来の気中放電加工方法との加工形状精度を比較する加工穴側面のエッジ部分の形状測定器の計測針の軌跡の図である。
【図５】本発明における気中放電加工方法と従来の気中放電加工方法との加工速度の比較結果を示すグラフである。
【図６】本発明における気中放電加工方法と従来の気中放電加工方法との電極消耗率の比較結果を示すグラフである。
【図７】本発明における気中放電加工方法と従来の油系放電加工液を使用した創成加工方法との穴深さと加工時間の比較結果を示すグラフである。
【符号の簡単な説明】
１，　パイプ電極
２，　被加工物
３，　加工ヘッド
４，　テーブル
５，　サドル
６，　加工電源装置
７，　気密室
８，　供給装置
９，　乾燥装置
１０，回転装置
１１，基台
１２，中蓋
１３，シール部材
１４，カバー
１５，主軸
１６，気体供給孔
１７，フレキシブルホース
【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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