(57)【要約】【課題】高能率、低価格で金型や部品加工等を行ない得る新しい電解加工用電極、電解加工装置および電解加工方法を提供する。【解決手段】電気分解を加工原理とする電解加工に使用する電極であって、前記電極表面には表面が部分的に露出３３するように、電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある砥粒３２が固着されていることを特徴とする電解加工用電極からなる。この電極を使用することにより加工による除去金属の水酸化物をできるだけ生成させない。複雑な形状の加工でも、複雑な形状の電極を使用することなく、単純形状電極で加工を可能とする。両極間の短絡を発生させない、等の効果を達成できる。【選択図】  図３
2004358585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気分解を加工原理とする電解加工に使用する電極であって、前記電極表面には表面が部分的に露出するように、電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある砥粒が固着されていることを特徴とする電解加工用電極。
【請求項２】
前記電極は、くり抜き加工を行うために、くり抜き用空間部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電解加工用電極。
【請求項３】
前記くり抜き用空間部は、円形、楕円形、多角形に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電解加工用電極。
【請求項４】
前記請求項３に記載の電極を複数使用して電極形状を網の目状に形成したことを特徴とする電解加工用電極。
【請求項５】
前記電極は表面が球形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電解加工用電極。
【請求項６】
前記電極には加工液や冷風を流通する孔または溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電解加工用電極。
【請求項７】
前記電極には電極補強用の支持部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電解加工用電極。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電解加工用電極において、砥粒の代わりに、電極表面にダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、Ｂ４  Ｃのいずれかによって皮膜を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電解加工用電極。
【請求項９】
前記電極の表面には表面の一部が露出するようにＣＶＤ（蒸着方式）により部分的にダイヤモンド皮膜を形成したことを特徴とする請求項８に記載の電解加工用電極。
【請求項１０】
前記電極内には電解液を流す流路が形成されているとともに、電極の表面には前記流路に連通された電解液流出口が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電解加工用電極。
【請求項１１】
電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置は前記請求項１〜請求項１０に記載の何れかの電極を備え、さらに前記電極に所定の振動を与えることができる振動機構を備えていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１２】
前記振動は低周波または高周波の微振動であることを特徴とする請求項１１に記載の電解加工装置。
【請求項１３】
前記振動機構は偏心振動機構、回転電極機構、往復運動機構、圧電加振機構、超音波振動機構のいずれか一つまたはそれらの組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の電解加工装置。
【請求項１４】
前記請求項１１〜請求項１３の何れかに記載の電解加工装置を使用した加工方法であって、電極と被加工物との間に電解液を流し、さらに電極を少なくとも揺動、微振動、往復動の一つあるいはそれらを組み合わせながら、電解加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項１５】
前記電解加工は、数値制御または倣い制御によって行われることを特徴とする請求項１４に記載の電解加工方法。
【請求項１６】
前記電解液は、硝酸ソーダ、食塩水のように電解生成物が電解液に可溶性であるものの他、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等のように電解生成物が電解液に不溶性の水溶液を使用することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の電解加工法。
【請求項１７】
前記微振動は、電極面に平行な面に対して相対移動を加えるように与え、電極に固着した電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある絶縁体により加工物表面を研磨することを特徴とする請求項１４〜請求項１６のいずれかに記載の電解加工法。
【請求項１８】
くり抜き加工を行う電解加工方法であって、前記くり抜き加工を行った後、電極に流す電流を切り、その後電解液を流しながら、あるいは液体を流さずに冷風を吹きつけるか、不活性ガスまたは酸素を含まないＮ２  、ＣＯ２  を吹きつけながら仕上げ研削を行うことを特徴とする前記請求項１４〜請求項１７の何れかに記載の電解加工方法。
【請求項１９】
前記のように構成された電極による加工形状が、砥粒を含めた包絡面よりも大きく加工される寸法（オーバーカット）を計測しておき、オーバーカット量を差し引いた値を加工輪郭とするため制御回路に寸法増大部分をオフセットすることを特徴とする請求項１４〜請求項１８のいずれかに記載の電解加工法。
【請求項２０】
被加工物と電極との間に電流を流し電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置は前記請求項３に記載の電極を備え、前記電極に所定の振動を与えながら前記電極面を加工進行方向に対して、直角から零度までの角度に、制御された回転軸によって傾きを与えることにより、同一曲率形状の電極により多様な曲面を持つ曲面加工を行うことを特徴とする電解加工法。
【請求項２１】
前記被加工物と電極間の異常を、両極間の電圧の低下及び電流密度の低下によって検出し、極性を転極することにより異常状態を解消することを特徴とする請求項２０に記載の電解加工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は金型加工、機械部品加工、機械構造物の加工に使用される電解加工用電極、電解加工装置および電解加工方法に関するものであり、一種の工作機械である。機械部品としては、航空機エンジン用難削材料、部品構造物としては原子力装置等の難削材料がある。
電解加工装置は、切削工作機械や放電加工機と同様に二次元、三次元の形状を加工するものであるが、本発明は従来加工機の欠点を排除し、高能率、低価格で金型や部品加工等を行ない得る新しい電解加工用電極、電解加工装置および電解加工方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の切削工作機械及び放電加工機の問題点について説明する。
（１）切削工作機械
１）最新の工作機械技術としてＣＮＣ制御を用いた高速切削による金型加工が喧伝されている。これはＣＮＣ加工経路計算速度の向上と、高切削速度を与えるための主軸の超高速回転（１０，０００〜１００，０００ｒｐｍ）の成立と、切削工具の高速切削に於ける長寿命化の実現によるものである。放電加工のように電極を作る必要がなく、鏡面加工まで切削加工で実現できると云う特長がある。
２）しかしながら次のような重要な弱点がある。
ａ．主軸の回転数が高いために、特に細長い工具の場合、振動を発生し、加工精度の低下や工具破損を生ずる可能性をもつ。
ｂ．使用される長寿命の工具は、ＰＶＤ（物理的蒸着被覆）、ＣＶＤ（化学的蒸着被覆）を施しているため、工具寿命に到達した場合（寿命時間は１時間程度）は、工具メーカーにもどして再研磨再コーティングを行なうことになるが、再生までの期間が数週間と長くその問の工具ストックを必要とし、また再生費用も新品の５０％程度となり、工具費が高くなると云う欠点がある。
ｃ．また、細くて深い形状を加工するには、工具のたわみなどの制約によって、加工不可能になる。リブ加工などは不得意であり、これが放電加工に対抗し得ない一つの弱点である。
ｄ．高硬度材料たとえば超硬合金の切削加工は困難である。又、航空機、原子力機器に多用される高Ｎｉ合金なども難削材料である。
ｅ．切削加工は原理的に切削圧を受けるために、加工表面層は塑性流動を生じた変質層となる。耐蝕性等の低下は広く知られているところである。さらに荒加工などの切削面積（切込×送り）を大きくとるような加工条件に於ては、無視できない程の切削圧による変形が発生するので、工作機械そのものの剛性を高める必要があることは広く知られている通りであり、高剛性構造となる。材料の硬度が高くなる程、切削圧が増加すること、工具磨耗が増大することは衆知の通りである。
このように工作機械が高価なものとなること、ランニングコストが高くなること、加工上の制約があることなどの難点がある。
【０００３】
（２）放電加工機
１）放電加工は導電材料であれば、如何に高硬度の材料であっても容易に加工ができる。加工反力は小さい。又、加工には電極を必要とするが、銅やカーボンのような切削しやすい材料を成形して電極とする。さらに、深いくぼみやリブ加工用の電極も凹型でなく凸型なので、機械加工は容易であり、機械加工が困難な深くて狭い加工が可能である。しかしながら、現在放電加工が高速切削にとって変わられつつある理由は次のようなことである。
ａ．特定形状の電極を加工のたびに、その都度必要とする。
ｂ．電極の消耗が無視できない。
ｃ．仕上面あらさを精細にしようとすると、加工時問が長くかかる。
ｄ．加工変質層があり、残留応力は引張応力となっているため、クラック等を生じやすい。
【０００４】
（３）電解加工機
上記の切削工作機械、放電加工機の他に電気分解の原理を使用した電解加工法が提案されている。
１）従来の総型電解加工法について、以下説明する。
電解形彫加工は、加工物を陽極、工具を陰極として、加工物と工具とを０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の狭いすき間に対向させ、そのすき問に電解液を５〜５０ｍ／ｓの高い流速で強制流通させながら、１０〜数１００Ａ／ｃｍ２  の高い電流密度で電解による陽極溶出を行うことによって、電極形状と近似した、現物合せ的加工形状を得る方法である。
【０００５】
原理上、陰極である工具電極の消耗がなく、Ｒｍａｘ＝数μｍ〜１０μｍ程度の比較的良好な仕上面のもとに、数１０〜１００ｇ／ｍｉｎ程度の高い加工速度が容易に得られ、特に電流密度を高めて送り込み速度を高くしたほうが、仕上面あらさ、クリアランス（加工による側方のすき間）などの加工精度が、送り込み速度の遅い場合よりもかえって向上する。また加工表面には変質層を生ずることがない。この点は放電加工とは著しく異なる加工面の特長である。
加工精度に関しては電解液の流動状態の影響を受け、複雑な形状では流動状態が不均一になりやすく、そのため電極の製作は試行錯誤的な修正を必要とする場合が多い。また、クリアランスの絶対値も、０．１ｍｍ〜１ｍｍの間にはいる程度のものであるから、あまり高い精度を要求される加工には向かない。放電加工の加工精度が、１００分の１ｍｍ台であるのに対し、電解加工は、１０分の１ｍｍ台であるというのが、一般通念である。
もっとも、加工精度に関しては、電解液として食塩水を使用した初期段階よりは、現在は硝酸ソーダ水などの使用によって著しく改善されているのであるが、その他の一般的傾向には変りがない。そのため電解形彫は、同一形状のくり返し加工に適し、消耗性の金型（鋳鍛造、ガラス金型）、部品加工（タービンブレード、試片採取）などに使用されている。
【０００６】
図２４に従来の電解加工形彫装置を示す。この装置では加工槽内に配置したワークテーブル上にワークを載置し、このワークに対向して電極を配置している。電極とワークとの間に電流を流すことにより、従来公知の理論でワークが加工される。この時、電解液はポンプによって極間に供給されるが、この装置では圧縮空気を電解液中に混入している。これは、キャビテーションの発生による底面平坦度の劣化を防止し、また、仕上面と側面双方のクリアランスを改善（小さく）するのに有効である。
図２５に鍛造によって成形したコネクティングロッドの仕上げ加工に上記公知の電解加工により加工を行った例をしめす。この電解加工後の加工精度を測定した結果、コネクティングロッドの精度は、０．１ｍｍ〜１ｍｍのばらつき範囲があり、これでは型としての許容精度に入らないので、本例の場合は、放電加工によって仕上加工を行なう必要があった。なお、電解加工の加工時間は８分であるが、放電加工による仕上時間は３時間を要した。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】
前述した従来の電解加工の利点と欠点は次の通りである。
１）利点
▲１▼電解加工は電気分解作用による加工のため、加工変質層は存在しない。
▲２▼加工速度が早い条件程、仕上面あらさが良好となる。
▲３▼電極消耗は零である。
２）欠点
▲１▼加工生成物の体積が除去金属よりも数１０倍に増加し（除去金属が水酸化物を作る）その廃棄処理が難題となっていた。
▲２▼総型電極による加工に於ては、電極と被加工物の対向面内の隙間に、電解液を均一に流す必要があり、不均一な場合には両極間に短絡を発生し電極を破損するなどの困難が多かった（数１０００Ａ、数万Ａの電解電流の短絡による）。
▲３▼電解液を均一に流すための流通溝の加工は、試行錯誤が多く、実作業に於ては困難を極めた。
▲４▼被加工物が、均一な固溶体組織のものは、鏡面を得られるものもあるが（ＳＵＳ３０４のような不錆鋼など）鋳物や焼結合金、大きな炭化物を含む鉄鋼などは粗面しか得られなかった。
【０００８】
３）このため、前述した従来の電解加工法の解決すべき課題としては、
▲１▼加工による除去金属の水酸化物をできるだけ生成させないこと
▲２▼複雑な形状の加工でも、複雑な形状の電極を使用することなく、単純形状電極で加工を可能とすること
▲３▼両極間の短絡を発生させないようにすること
▲４▼従来粗面しか得られなかった材料でも、良好な加工表面となしうること
であり、
以上の課題を解決することが、この発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
電気分解を加工原理とする電解加工に使用する電極であって、前記電極表面には表面が部分的に露出するように、電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある砥粒が固着されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極は、くり抜き加工を行うために、くり抜き用空間部を備えていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記くり抜き用空間部は、円形、楕円形、多角形に形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記の電極を複数使用して電極形状を網の目状に形成したことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極は表面が球形に形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極には加工液や冷風を流通する孔または溝が形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極には電極補強用の支持部材を設けたことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記いずれかに記載の電解加工用電極において、砥粒の代わりに、電極表面にダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、Ｂ４  Ｃのいずれかによって皮膜を形成したことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極の表面には表面の一部が露出するようにＣＶＤ（蒸着方式）により部分的にダイヤモンド皮膜を形成したことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極内には電解液を流す流路が形成されているとともに、電極の表面には前記流路に連通された電解液流出口が形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置は前述の何れかの電極を備え、さらに前記電極に所定の振動を与えることができる振動機構を備えていることを特徴とする電解加工装置である。
また、前記振動は低周波または高周波の微振動であることを特徴とする電解加工装置である。
また、前記振動機構は偏心振動機構、回転電極機構、往復運動機構、圧電加振機構、超音波振動機構のいずれか一つまたはそれらの組み合わせで構成されていることを特徴とする電解加工装置である。
また、前記の何れかに記載の電解加工装置を使用した加工方法であって、電極と被加工物との間に電解液を流し、さらに電極を少なくとも揺動、微振動、往復動の一つあるいはそれらを組み合わせながら、電解加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
電極を微振動させながら、電解加工を行うことを特徴とする電解加工方法である。
また、前記電解加工は、数値制御または倣い制御によって行われることを特徴とする電解加工方法である。
また、前記電解液は、硝酸ソーダ、食塩水のように電解生成物が電解液に可溶性であるものの他、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等のように電解生成物が電解液に不溶性の水溶液を使用することを特徴とする電解加工法である。
また、前記微振動は、電極面に平行な面に対して相対移動を加えるように与え、電極に固着した電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある絶縁体により加工物表面を研磨することを特徴とする電解加工法である。
また、くり抜き加工を行う電解加工方法であって、前記くり抜き加工を行った後、電極に流す電流を切り、その後電解液を流しながら、あるいは液体を流さずに冷風を吹きつけるか、不活性ガスまたは酸素を含まないＮ２  、ＣＯ２  を吹きつけながら仕上げ研削を行うことを特徴とする電解加工方法である。
また、前記のように構成された電極による加工形状が、砥粒を含めた包絡面よりも大きく加工される寸法（オーバーカット）を計測しておき、オーバーカット量を差し引いた値を加工輪郭とするため制御回路に寸法増大部分をオフセットすることを特徴とする電解加工法である。
また、被加工物と電極との間に電流を流し電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置はくり抜き用空間部として円形、楕円形、多角形を有する電極を備え、前記電極に所定の振動を与えながら前記電極面を加工進行方向に対して、直角から零度までの角度に、制御された回転軸によって傾きを与えることにより、同一曲率形状の電極により多様な曲面を持つ曲面加工を行うことを特徴とする電解加工法である。
前記被加工物と電極間の異常を、両極間の電圧の低下及び電流密度の低下によって検出し、極性を転極することにより異常状態を解消することを特徴とする電解加工法である。
【００１０】
【実施の形態】
以下本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１はパルス電源を持っている本発明の基本を示す電解加工装置の概念図である。
図２は図１のさらに具体的な電解加工装置の構成図である。
図３は本発明に係る第１電極構造（２Ａ）の図である。
図４は電解研削の砥石構造と被削物（被加工物）との関係を示した図である。
図５は本発明に係る第２電極構造（２Ｂ）の図である。
図６は本発明に係る第３電極構造（２Ｃ）の図である。
図７は本発明に係る第４電極構造（２Ｄ）の図およびそれを使用した抜き放電加工の説明図である。
図８は本発明に係る第５電極構造（２Ｅ）の図である。
図９は本発明に係る第６電極構造（２Ｆ）の図である。
図１０は図９に示す第６電極形状の変形例である。
図１１は図９に示す第６電極形状の他の変形例である。
図１２は本発明に係る第７電極構造（２Ｇ）の図である。
図１３は図３に示すくりぬき用電極と揺動機構の構造図である。
図１４は図１３のくりぬき用電極の揺動動作の説明図である。
図１５は電極を円環状としたときの回転電極機構の構成図である。
図１６は電極を往復運動させるための電極往復機構の構成図である。
図１７は電極を微振動させる圧電加振機構の構成図である。
図１８は図１７の圧電加振機構のパルス波形図および回路図である。
図１９は超音波振動機構の原理図である。
図２０は超音波振動機構を使用した電極支持構造を示す図である。
図２１は超音波振動機構を使用した電極支持構造の他の例を示す図である。
図２２はくり抜き加工の説明図である。
図２３は短絡防止回路とその電流波形図である。
【００１１】
始めに、本発明に係る電解加工の技術的特徴を説明した後、本発明に係る電解加工装置、電極構造、電解加工方法の説明をする。
本発明で採用した技術特徴
（１）短絡発生の防止方法
本発明では、電極とワークとの間の短絡防止方法として、電極にダイヤモンドなどの絶縁性と研削性を持つ砥粒を固着させた電極（図３参照、詳細は後述する）を使用する。この電極を使用して電解を行ないながら加工の進行方向の面に対して、揺動運動もしくは上下左右の運動あるいは必要に応じて振動を加える（図１１〜図１９参照、詳細説明は後述する）。電極に固着した砥粒は絶縁物であるから、仮に砥粒と被加工体とが接触しても短絡は発生しない。しかしながら砥粒と対抗している被加工体部分は電解溶出を行なわない。
そこで進行方向に対して直角の平面（電極面に平行の面）に対して相対運動を加えれば、砥粒との対向個所が移動するため、電極全体に対向する全面が加工されることになる。
その場合相対運動の距離と電解加工の加工間隙に相当するオーバーカットを生ずる。このオーバーカットはあらかじめ実験等によって求めたデータに基づき、電極の動作経路に修正を加える必要がある。
なお、電極体に砥粒を固定させて電解加工を行う技術はすでに電解研削や電解ホーニング電解砥粒加工として知られている。メタルボンドのダイヤモンド砥粒（陰極）と加工物（陽極）間に数ボルト〜数１０ボルトの直流低電圧を加え、電気分解によってダイヤモンド砥粒と接する箇所を溶出すると共に、生成する陽極酸化膜を研削除去するものである。
【００１２】
図４は電解研削の砥石構造と被削物（被加工物）との関係を示したものである。図からも判るように被削物が電気分解により陽極酸化され陽極被膜を生じ、これを移動するダイヤモンド砥石によって除去して加工を進めることになる。
尚、電解液が被削物材質と反応して電解液によく溶解する物質（可溶性物質）を作る場合には、陽極被膜を生成しないで加工が進む場合もある。電解液が可溶性物質を作り得ない場合には、陽極には不溶性の酸化物及び難溶性の反応生成物を作るが、これは被加工物よりも著しく除去され易く、砥石の消耗は殆ど生じない。
【００１３】
上記のように、絶縁性と研削性を持つダイヤモンド砥粒を電極表面にメッキ方式やボンド等で固着する代わりに、蒸着方式により電極表面にダイヤモンド薄膜を、砥粒分布と似たように分散生成した電極とすることもできる（図１２参照）。この皮膜は数ミクロンから３００ミクロン（０．３ｍｍ）の厚さに被覆生成することができる。
薄膜の絶縁性はダイヤモンドであるため高く、短絡阻止には十分である。また、均一な厚みの膜を形成するのも容易である。切削工具にも使用されており、研削性もあるためダイヤモンド砥粒に代えて使用することができる。ただし、ダイヤモンド砥粒に比べ、分散的に被覆した場合は剥離しやすい可能性がある。そのため、帯状、若しくは網目状に被覆することが望ましい（図１２参照）。また、密着性を高めるには、ダイヤモンドの熱膨張率（１．２〜３．１×１０−６）が小さいので、基材に銅（１７×１０−６）などを用いるよりはモリブデン（４．６×１０−６）、タングステン（３．４×１０−６）の方が密着力を高める。あるいは、基材に銅を用いる場合は、銅の上にニッケル（１３．３×１０−６）、クローム（６．２×１０−６）など密着性の良いものを単層もしくは多層にメッキし、その上にダイヤモンド薄膜を形成する。又は、銅基材の上にニッケル、クローム、タングステンを多層メッキし、その上にダイヤモンド薄膜を形成する。また、電解液として硝酸ソーダや食塩水など可溶性の高いものを使用すれば、剥離を考慮する必要はなくなる。ダイヤモンド薄膜を部分的に被覆するには（分散的、帯状的、網目状的に）マスキング法により、蒸着させない領域を構成すれば容易に得られる。
【００１４】
加工電極と被加工物とは、電極表面に固着した電気絶縁性を有する砥粒のために、原理的に短絡は生じないのであるが、砥粒が脱落した場合、砥粒と砥粒との間隔が広く揺動寸法がその間隔よりも狭い場合など、母材に加工取残し量を生じ電極の金属部分と母材の取残し突出部分とが接触し、きわめて稀ではあるが短絡を生ずることがある。あるいは銅やアルミニウムまたはその合金等軟質金属を加工する場合に、陽極生成物以外に被加工物金属まで研削される場合がある。このため砥粒の目つまりを起こし短絡に似た状態になる。即ち極間電極が零に近くなる。この場合に短絡の検出によって電解電流の極性を反転させ、電極側をプラス特性として露出金属、あるいは目つまり金属を溶極として溶解させ、極間電圧が正常値になるのを検出し、自動的に短絡を解消し、再び極性を反転して被加工物側をプラス極性として加工を継続することができる。
【００１５】
（２）くり抜き加工
くり抜き加工は図３に示すような電極によって被加工材をくり抜く加工法である（図２０参照）。本発明に係るくり抜き加工によれば、従来のように被加工物の除去される全体が水酸化物となって大量の加工反応生成物を生ずることなく加工できる。
また、くり抜き加工は、単純形状の電極によってその軌跡を制御すれば、従来の電解加工のような総型電極を必要としないので、電解液流動の問題も解消され、電極構造の問題が一挙に解決される。さらに、電極に砥粒を固着させることにより、くり抜き加工時の短絡防止の問題も特別の場合を除き解消される。また、蒸着（ＣＶＤ）によって、電極に部分的絶縁膜を形成することも短絡防止に有効である。
次に従来の電解加工に於ては、被加工材料によっては、鏡面を呈するものもあるが粗面を呈するものもあった。すなわち、材料の組成に於て不均一な相（たとえば、粒度の大きな炭化物の存在など）があると、電気化学反応の差異によって、不溶性、難溶性の物質が生ずる場合は粗面となるものである。
この問題も電極に固着させた砥粒によって研削されるので、解決される。
また、ダイヤモンド膜の端面で摩擦作用を受ければ平滑化が進む。
【００１６】
くり抜き加工を行なう場合に、放電加工で経験されているように材料内部に加工によって挿入された電極が横方向に水平移動を行なう時に短絡を頻発するが、電解加工に於ても加工液の流動、排出が難しいので、部分的停滞などが起り、溶出しない部分を生じ易い。そのため単なる枠状の電解加工電極では短絡を頻発する。
本発明は枠状をした電極にダイヤモンド粒子を固着しているために、被加工体との間で絶縁物を介したスペーサーとなり短絡を防ぐとともに、加工進行方向にほぼ直角な平面内に於て揺動運動を行なうことにより、不溶個所を研削により除去することになり、短絡を発生することなく加工を進行させることができる。
この揺動運動は、いわゆる回転や往復運動ではなく、電極の一点で見れば、各点が同一半径の円運動を行なうものであり、電極の枠形状を保ちながら、揺動半径分だけ大きな寸法に加工を行なうものである（図１４参照、詳細は後述する）。
枠形状の電極に砥粒を固着したもので、くり抜き電解加工を行ないながら、揺動運動を加えることによって、砥粒により不溶性部分の研削除去加工を行なう。このような技術は、これまでに存在していない。揺動運動による研削加工は、通常の電解研削等にくらべれば研削走行速度は著しく遅い。それでも電解生成物の除去であるために容易に研削除去されるものである。
【００１７】
前記くり抜き電解加工によって加工された形状は、くり抜き加工による加工形状の制約があるため、最終目的の加工形状となり得ない場合がある（リブ加工などは最終形状となり得る場合もある）。また、電解溶出を伴なう加工であるから電極の移動する軌跡と一義的に定まらない加工精度の低下要因がある。そのため、加工形状の制約を受ける個所の加工と、加工精度を研削加工に匹敵する程度に向上させるために、次のような構成の電極によって仕上加工を行なうものである。
【００１８】
（３）仕上げ加工
仕上げ加工は球形状の電極（図９、図１０、図１１参照）にダイヤモンド等の絶縁性砥粒もしくはＣＶＤ等による皮膜を固着させた電極を使用して行う。電極を回転可能な状態に構成し、さらに電極を陰極（−）、被加工物を陽極（＋）とし、仕上形状の輪郭経路に沿って電極を回転させながらＮＣ制御によって電解加工を行なうものである。この場合もオーバーカットの寸法の補正を行なうものである。工作機械によるボールエンドミル加工に似ている。
この加工は通常の研削加工よりは、電解作用による溶出および電解生成物（容易に除去加工ができる）の特性から加工能率は遥かに高くなるものである。
しかしながら電解作用が伴なっているために、電位傾度の高い個所などは（突出部など）溶出され易く、また、一種の電解腐蝕を受けた個所が加工物表面に残留することがある。そのために高品位高加工精度を求める場合に不充分なことがある。これを解決する方法として、微少量の仕上代を残した状態に於て、電解電流を流さずに、電解液、もしくは清水を流しながら、あるいは、液体を流さずに冷風を吹きつけるか、不活性なガス（Ａｒ、Ｈｅ）または酸素を含まないＮ２  、ＣＯ２  ガスを吹きつけながら、仕上研削を行なうのである（後述する〔００３４〕参照）。
【００１９】
（４）電極の微振動
電解生成物の除去加工は、電極の揺動作用では電極に固着した砥粒の移動速度が低いために、生成物は除去されても、仕上面あらさが粗い場合がある。そのような場合に電極に加工進行方向に直角の面内に対し振動を加えると、砥粒の移動速度が早くなり、仕上面あらさが改良される。
加振の方法は振動発生装置による強制振動（図１７参照）、電極端を打撃することによる自由振動、超音波縦振動による加振（図１９〜図２１参照）などがある。
【００２０】
（５）電解加工のオーバーカット量の補正
オーバーカット量を計測して加工形状経路に補正を加えるのは、あらかじめ実験等により求めたオーバーカット量を手動で補正を加える場合、及び加工中のオーバーカット量を自動的に計測して、補正量を自動的に求める方法がある。自動的に行なう方法としては、加工を開始しある程度の時間が経過した後、電解電流および電解液を断ち、電極を加工溝幅に直角に移動させ、溝壁に接触することにより発生する圧力を検出して測定の基準点とする。電極の左右への移動量から、オーバーカット量が概算できる。
【００２１】
（６）プログラム加工
上記のような電解加工を自動的にプログラム加工によって行なうこともできる。
（６−１）冷却研磨
ダイヤモンド砥粒を用いる場合に、酸素の存在する雰囲気では高温部である研削点が酸化を起し炭酸ガスとなって消耗する。さらに被加工物の鉄と反応して炭化鉄：Ｆｅ３  Ｃを生成し消耗する。これらを防止するため電流を切って液中研削を行なうこと、冷風を吹きつけること、不活性のガスを吹付けて研削することは、ダイヤモンドの化学反応による消耗を防止する。
【００２２】
（７）電解液
電解加工に使用される電解液は、従来から食塩水溶液、又は硝酸ソーダ水溶液が使用されていた。この発明に於ては従来、鉄鋼の電解加工に使われていなかった、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ、その他鉄鋼に対する溶出能力の低い電解液をも使用することができる。この発明は当然ながら上記食塩水、又は硝酸ソーダ水を使用することは差支えないが、従来の電解液は次のような欠点をもっている。
【００２３】
ａ．食塩水
鉄鋼を電解加工する時２価の鉄との生成物を作るために、３価の生成物を作る硝酸ソーダ水溶液よりは加工速度が大きくなる。
しかしながら食塩水は鉄鋼を腐蝕させるので、加工装置の保守の上から好ましくないこと、電極と被加工物の距離に比例した電解電流が流れるために、電極形状に対し「ダレ」を生ずることになり、加工誤差が大きくなる。
ｂ．硝酸ソーダ水溶液
食塩水の使用時よりも「ダレ」が少なく、加工精度は向上するのであるが、最大の欠点は、クロームを含む合金を加工する時６価クロムを生じ公害物質を作ることである。又、加工速度も同一電解電流に対し食塩水使用時の２／３となる。
【００２４】
本発明は、鉄鋼に対する溶出性能が必ずしも良くはないが、装置を腐蝕することもなく、又、公害物質を作ることもない重炭酸ソーダ、炭酸ソーダ等を電解液として使用することができる。その原理は次の通りである。
重炭酸ソーダ、炭酸ソーダの水溶液中で鉄鋼等の電気分解を行なうと、電解液には溶解しない水酸化鉄を鉄鋼表面に生ずるが、本発明方式では、その不溶性の水酸化物を、電極に固着したダイヤモンド粒等によって、削りとることができる。すなわち、水酸化物は金属（鉄鋼）よりも脆くかつ軟らかいので、容易に削りとることができ加工が進む。又、重炭酸ソーダ、炭酸ソーダは鉄鋼材料等で構成される加工装置を腐蝕させることはない。
【００２５】
（８）電流密度と電解液の流通について
電解液中に於て電極と被加工物が対向している状態で電流が流れる時の極間距離（ｇ）、電流密度（Ｊ）、電解液比抵抗（ρ）の問の法則は次の通りである。
ｇ＝Ｅ／（ρ・Ｊ）
すなわち、電流密度Ｊ（Ａ／ｃｍ２  ）が大なる程、又電解液比抵抗ρ（Ωｃｍ）が大きい程、電圧Ｅ（Ｖ）が低い程極間距離ｇ（ｃｍ）は小さくなる。なお、Ｅは極間に加わる電圧である。
極問距離ｇは、加工の側面間際とも正比例的な関係をもつので、加工形状精度を代表する指標でもある。
【００２６】
加工の電極送り込み速度Ｖ（ｃｍ／ｍｉｎ）は電流密度Ｊが高い程大きくなるので、換言すれば電流密度Ｊが高い程加工精度も高くなることになる。
【００２７】
【数１】
2004358585.tif 000003
ただし、ｓ；加工面積、ｃｍ２  
ｄ；材料密度、ｇ／ｃｍ３  
Ｉ／ｓ＝Ｊ；電流密度、Ａ／ｃｍ２  
α＝１、Ｊ＝１００Ａ／ｃｍ２  として１分間当たり、
ｎ＝２でＶ≒０．２２（ｃｍ／ｍｉｎ）
ｎ＝３でＶ≒０．１５（ｃｍ／ｍｉｎ）
上記のような加工速度であるから、深さ１０ｃｍ程度の金型が１時間足らずで加工可能なことが分かる。
一方電流密度を高くとるためには、極問に於ける電解生成物を除去する必要がある。生成物は除去金属の水酸化物であるから体積が金属の数十倍となり、極間は生成物で埋まり電解液が存在し得なくなり、比抵抗が無限大に近くなり、溶出は止る。
極間の電解生成物を排除するためには、電極に固着した砥粒またはダイヤモンドのＣＶＤ皮膜（分散若しくは網目状）の揺動運動は有効である。さらに電解液の流動が重要である。そのために電極の構造は図３のように、電解液を噴出させる溝を形成することになる。
加工精度を高く得るためには、電流密度Ｊを高くとり、極問距離ｇを小さくする必要があるが、その一方で電解生成物の排除を良くすること、加工電源平均出力を小さく収めたい。
加工精度を高くして、かつ電解生成物を除去するためには、電解生成物が極問に充満しない範囲の極く短時間（ｔ）高電流密度を流し、やや長い休止時問（Ｔ）を与えて電解液の流動と砥粒などの揺動運動や回転運動による生成物の除去を行なうのが有効である。こうすれば加工精度を得る場合にも平均電流は小さくなり電源は小型化できる。このためには、間歇パルス電流による電解加工が有効となる。本発明は図１の加工電源８にトランジスタまたはサイリスタ等のよるスイッチング回路を構成しているので、必要に応じて電流値（電流密度）休止時間の制御ができる。単なる直流電源として使用する時には、スイッチング素子を常にＯＮにする。
【００２８】
以上述べた技術的特徴を実現するために使用する電解加工装置の構成を説明する。
図１はＮＣくり抜き電解加工機の原理図、図２はＮＣくり抜き電解加工機の具体的構成図である。
図１において１はＸ−Ｙクロステーブル、２は電解加工用の電極、３はＸ軸モータ、３’は位置検出器、４はＹ軸モータ、５は位置検出器、６はＺ軸モータ、７はＺ軸スケール、８は加工電源（パルス電源）、９はスイッチング回路（トランジスタ、サイリスタ等のスイッチング素子を使用している）である。被加工物（ワーク）はＸ−Ｙクロステーブル１に載置され、電極２とワークとの間の電気分解を加工原理とした加工法により加工される。極間距離の制御は符号３、５で示す位置検出器と符号７で示すＺ軸スケールで行う。なお、図中のＣ軸は、電極に回転角を与える装置であり、電極の方向変換、割り出し等に使用する。
上記装置をさらに具体的にした一例を説明すると、図２において、Ｗはワーク、２は本発明に係る電極、１１は電極支持部材、１２は電極支持部材を上下に移動するボールネジ、１３はＺ軸検出ヘッド、１４は光学式リニヤエンコーダ、１５は軸受、１６はカップリング、１７はディスクブレーキ、１８はＤＣサーボ、１９はタコジェネレータ、２０は制御装置、２１は振動手段、２２は電極支持部材の上下動を支えるスライドニードルベアリングである。電極２は後述する本発明特有の構成を持つ電極であり、この電極２は電極支持部材１１に設けた振動手段２１によって少なくとも砥粒同志の間隔以上の振幅をもって微振動できる構成となっている。また陽極生成物が研削除去される。
ワークＷを加工する場合には、Ｘ−Ｙクロステーブル１上にワークＷを載置し、電解液を流しながらＸ軸モータ３、Ｙ軸モータ４、Ｚ軸モータ６を駆動し、電極２をワークＷに対して移動させる。この時電極２を微振動させ、ワークに向かって前進させ、電気分解の原理により、例えば、ワークをくり抜きながら加工する。加工時、電極を微振動させても電極に固着したダイヤモンド等の電気絶縁体により電極とワークの短絡が防止される。
【００２９】
次に上記装置に使用する種々の電極構造の説明をする。
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の第１電極構造（枠型電極）を示しており、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’  断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’  断面図である。
図３に示す電極２Ａは、銅パイプ３１を使用してくり抜き用空間部３１Ａを形成するようにＵ字状に曲げ加工されており、銅パイプ３１の表面には電気絶縁性を持ち、且つ研削能力を持つ砥粒３２が適宜手段で固着されている。砥粒３２は電極表面に部分的に露出部３３を有するように間隔を持って固着されている。さらに電極２Ａを支持する支持部材（後述する振動機構を含む）３４にはパイプ状の電極２Ａ内に電解液を流すための流入口３５が適宜形成され、また電極表面には電解液を流出する電解液流出口３６が適宜形状で形成されている。電解液流出口３６の形状は、電解液の流出量、流出方向、流出範囲等を考慮して設定される。電極２Ａの上部には電極２Ａを前述した電解加工装置の主軸に取付けるためのシャンク３７が形成されている。電解液の流入口３５には図示せぬポンプ系統が接続され、ポンプから供給された電解液がパイプ内を流れ電極表面に形成した流出口３６から噴出する。電気絶縁性を持ち且つ研削能力を持つ砥粒３２としてはダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、Ｂ４  Ｃ等を使用することが望ましい。また、前記支持部材内に配置する振動機構は低周波または高周波の微振動を発生させる振動機構が望ましい。さらに、電解液は、可溶性陽極生成物を作る硝酸ソーダ、食塩水の他、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等の不溶性陽極生成物を作る水溶液を使用することもできる。
【００３０】
図５に第２電極構造（補強型電極２Ｂ）を示す。図３と同じ部材には同じ符号を使用する。この電極２Ｂは、電極の強度を増すために補強部材３８を設けてある。なお補強部材３８としては図５に示すのような棒状のものに限定することなく、加工に邪魔に成らず電極を補強できる構造であれば種々の形態を採用することができる。
【００３１】
図６に第３電極構造（環状電極２Ｃ）を示す。図３と同じ部材には同じ符号を使用する。この図のように電極２Ｃを環状にしたことにより、断面円形のくり抜き部（くり抜き用空間）を形成することができる。なお、電極の基本構造は図３に示したものと同様である。
この電極は、加工進行方向に対し、電極面を直角にとって加工を行うことは勿論であるが、直角以外の角度を取ることにより、加工曲面の曲率を変えることができる。
従って、電極が円弧、楕円等の曲線形状を持つ場合には、１種類の電極によって多様な加工形状を得られるようにするために、電極面を加工方向に対し、直角以外の角度を与えて加工を行う方法が考案される。
その方法は、図１電解加工装置の概念図に示されるＣ軸によって所定の角度を与える。この角度は加工する曲面形状が判れば、計算により求められる。加工の方向はＸ、Ｙ、Ｚ軸によってＣ軸とは独立に加工が行われる。
加工物形状の曲率が加工の進行とともに変化するものであれば、加工工程のプログラムによって、Ｃ軸の角度変化をＮＣ装置によって制御することにより、曲率に変化のある曲面を加工することができる。
【００３２】
図７に第４電極構造（網目状電極２Ｄ）を示す。図３と同じ部材には同じ符号を使用する。図７（ａ）は網目状電極の正面図および側面図、（ｂ）は網目状電極によってくり抜き加工を行う説明図、図（ｃ）はくり抜き加工後のワークの断面図を示している。
図７に示す第４電極構造は、図３に示す枠型電極を等問隔のピッチで配置して網目状構造にしたものである。なお電極内には図３に示した電極と同様に電解液を流す流路が形成されている。被加工材に対し、電極２Ｄを下方に加工しながら送り、所定深さに達したならば、電極２Ｄを右方に所定距離（網目状電極体の１ピッチ分Ｌを加工しながら移動させる。さらにその後、電極体を上方に加工しながら引き上げれば、残留心が全部（この場合５個）除去される。このように、網の目状電極構造の空間数（図では４個）は残留芯の数よりも１個多くなる。目的形状よりも網目空間数を１個減らした電極が使用されることになる。この場合の電極の網目構造は、等ピッチであることが、その加工成立の条件となる。
なお、くり抜き加工においては、特に加工の終了直前において、残留芯が傾くなどにより、加工精度保持上有害な作用をすることがある。その虞がある場合には、加工進行中の適当な時期にワークと残留芯の間に楔を挿入するか、磁石、電磁石等で保持することがある。この方法はワイヤ放電加工等で良く行われている方法でもある。
【００３３】
図８に第５電極構造（変形網目状電極２Ｅ）を示す。図３と同じ部材には同じ符号を使用する。図８（ａ）は変形網目状電極の平面図、（ｂ）同電極の側断面図である。この変形網目状電極は平面視において円形をした銅パイプ３１とその電極の中心部を通って配置された補強電極３１ａよって網目状電極を構成している。この変形網目状電極２Ｅは電解液の流入口３５を支持部３１ｂ側に形成している。
上記したいずれの電極も本体はパイプ状部材で構成され、電解液を電極内で流すことができる構成となっており、さらにこの網目状電極にも図示せぬが適宜形状の電解液流出口が形成されている。この円形網目状電極が、回転往復動もしくは揺動運動を伴いながら、ワーク内部に送り込まれ、止り孔であれば所定深さにおいて、１回転すれば残留芯２個の止り孔を形成でき、また、貫通孔はワークの板厚以上の深さに送りこめば達成される。
【００３４】
また図９は第６電極構造（仕上電極２Ｆ）であり、図３と同じ部材には同じ符号を使用する。図９（ａ）は仕上電極の平面図、（ｂ）は仕上電極の側面図、（ｃ）は仕上電極の下面図である。この仕上電極２Ｆは本体が球形をしており、その表面に多数の砥粒３２が電極表面の一部を露出３３するように固着されている。この仕上電極２Ｆの場合には電解液を流す流路は電極内には形成されていない。したがって、加工時には周囲に電解液を流すことになる。
また図９の変形例として図１０、図１１に示す電極がある。
図１０に示す電極は、電極中心に電解加工液や冷風などを流通する孔を持ったものである。回転電極中心部は理論的には速度が零になるわけで、この部分は砥粒の研削能がなくなるため、通常のドリルなどでもむしれを生じたり、他の部分より磨耗が多くなることが知られている。この発明では、予め中心孔を明けておき、流体の流通に使用するもので加工効果が高まる。
又、図１１に示すように溝をつけることで、流体が中心部まで行き渡り、冷却効果が高まる。なお図１０、図１１とも、加工面に平坦部を残すことになるが、加工精度上で良い結果となる。
【００３５】
図１２は電極表面に砥粒を固着する代わりにダイヤモンド皮膜をＣＶＤ等により電極表面に形成したものである。このようにＣＶＤによってダイヤモンド皮膜を形成することで様々な形状の絶縁部を形成することができる。
具体的には図１２（ａ）に示すように電極表面に多数の砥粒形状に似た形状の模様をダイヤモンド皮膜により形成したもの、同（ｂ）に示すように電極表面に帯条にダイヤモンド皮膜を形成したもの、同（ｃ）に示すようにダイヤモンド皮膜を帯条体をクロスさせて網状としたものなどがある。
【００３６】
次に前述した種々の電極を微振動させるための振動機構を説明する。
図１３は振動機構の第１実施例としての偏心振動機構であり、（ａ）（ｂ）は同振動機構の正面図および側面図である。電極は前述した電極のうちどれを使用してもよいが、この例では電極に図３で説明したものを使用している。偏心振動機構は電解加工機の主軸側に適宜手段で固定される固定フレーム４２を備えている。この固定フレーム４２にモータ４３の主軸４４がベアリング４６を介して軸支されている。また固定フレーム４２に軸支した主軸４４の下方にはベアリング４７で支持された従動軸４８が取り付けられている。前記主軸４４は偏心量ｅを持って出力軸４９に直結されており、さらに出力軸４９は軸受５０を介して揺動フレーム４１を支持している。また前記従動軸４８にも前述した偏心量と同じ偏心量ｅ、同一位相角を持って従動出力軸５１が直結されており、従動出力軸５１も揺動フレーム４１を軸受５０を介して軸支している。そして電極２Ａは、前記揺動フレーム４１に結合締付ボルト５２により固定されている。
この構成により、モータ４３の主軸４４が回転すると、偏心量ｅをもって直結されている出力軸４９が回転する。そして出力軸４９の回転により揺動フレーム４１が偏心量ｅの距離で上下左右に揺動する。このとき従動出力軸５１も出力軸４９と同じ偏心量ｅ、位相角を持って回転する。こうして揺動フレーム４１が上下左右に振動し、電極２Ａに固着したダイヤモンド砥粒３２を加工物表面に対して移動させる。このダイヤモンド砥粒３２の移動により加工物表面の生成物が除去されると同時に表面仕上げが行われる。
【００３７】
この揺動作用を判り易く図示すれば図１４のようになる。
図中Ｏ１  はモータ４３の主軸４４の中心、Ｏ１  ’  は主軸に偏心量ｅをもって固定された出力軸４９の中心、Ｏ２  は従動軸４８の中心、Ｏ２  ’  は従動軸に偏心量ｅをもって固定された従動出力軸５１の中心であり、両者の偏心量、位相角は同一に形成されている。
この方式は、モータ４３を同一方向に最高回転数で駆動できるので揺動速度を高くとることができる。
なお、上記揺動フレーム４１は、１個のモータ４３で駆動したが、もう１ヶのモータ（図示せず）を従動軸に取付け、偏心軸、角度位相を同一に取付けてもよい。この場合２個のモータは同一駆動電源から供給する。モータに流れる電流を全く同一にするために、モーター駆動電源から２つのモータを直列に結線することも有効である。
【００３８】
上記した電極２Ａ及び電極の揺動動作によって加工される状態は次の通りである。図１３に示すようにくり抜き溝幅寸法Ｂとすると、電極の揺動半径は偏芯寸法ｅそのものであるから、電極幅をｂとした場合以下の式となる。
くり抜き溝幅寸法Ｂは
Ｂ＝ｂ＋２（ｈ＋ｅ）      （３）
但しｅは、偏芯量＝揺動半径、ｈは砥粒の突出高さ
したがって、電極上の一点の揺動速度Ｖは
Ｖ＝２π（ｅ＋ｈ）×ｎ        （４）
ｎ：モータ回転数ｒ／ｍｉｎ
ｅ＝１ｍｍ、ｈ＝０．１ｍｍ、ｎ＝３０００ｒ／ｍｉｎとすれば
Ｖ＝２０．７ｍ／ｍｉｎ
このように電極はある程度の剛性を必要とするので、最小でも直径もしくは幅は１ｍｍ程度が下限となる。
【００３９】
つづいて、他の振動機構の実施例を説明する。
実際の機械加工作業に於ては、焼入鋼材等に単に溝をくり抜くとか、穿孔するとかを必要とする場合がある。すなわち、従来のフライス盤や古い放電加工機を使用して電解くり抜き加工を行なう場合もある。そのための簡単な構造の電極揺動装置（振動装置）を説明する。
【００４０】
図１５は電極を円環状とし電極を回転させる（あるいは揺動させる）機構をもった回転電極駆動機構であり、図１５（ａ）は回転電極の正面図、（ｂ）は同側面図である。（ａ）に示す電極２Ｇは円環状（以下回転電極という）をしており、モータＭの出力軸５２に連結される駆動ホイール５３によって、電極２Ｇは回転運動を受ける構成となっている。駆動ホイール５３に対向して回転電極２Ｇを挟持するように支持ローラ５４が設けれられており、また他の箇所にも回転電極２Ｇを挟持する支持ローラ５５が適宜個数設けられている。また回転電極２Ｇは、（ｂ）に示すように軸方向に所定の幅Ｗを有しており、その幅Ｗの内、内側半分Ｗ１が前記駆動ホイール５３と支持ローラ５４、支持ローラ５５によって図示のように挟持され、外側の略半分にダイヤモンド粒子などからなる砥石が固着されている。駆動ホイール５３は回転電極２Ｇの外周面と摩擦接触しており、駆動ホイール５３の回転により回転電極２Ｇが摩擦力により回転する構成となっている。
この電極２Ｇを使用した場合には弓形のような形状の溝加工が可能である。また、この回転電極を回転させる機構と前述の振動機構とを組み合わせることも可能であり、この場合には回転機構の固定フレームは振動機構の揺動フレームとする。このような組み合わせとすることで電極を回転させながら揺動させることが可能となる。
【００４１】
図１６は回転運動ではなく、リニアーモータによって電極に往復運動を与えることができる電極往復運動機構である。この機構は、リニアモータによって駆動されるものであり、リニアモータ６１には駆動軸６２が設けられ、この駆動軸６２の下面にはラック６３が形成されている。また軸６４によって揺動自在に支持されている角運動板６５にはピニオン６６が形成され、ラック６３と噛み合っている。また角運動板６５には軸６４をはさんでピニオンと反対側にダイヤモンド砥石を固着した電極２Ｈが固定して取り付けられている。リニアモータ６１の駆動軸６２の直進運動により、角運動板６５がラック６３とピニオン６６の結合によって軸６４を回転中心として角往復運動を起こし、被加工物表面に対し、垂直に加工して切り込み、そのまま水平に加工すれば、半月状の加工物が得られる。なお、往復の角度はαであり、リニアモータの振動振幅によって定まる。図１５、図１６共に図６の場合と同様に、加工進行方向に対し、直角以外の角度をとることにより、加工曲面の曲率を変えることができる。
【００４２】
図１７示すものは加工電極に低周波もしくは高周波の微振動を加える圧電加振機構である。図１７（ａ）は同加振装置の内部構造図である。図中、７１は第１圧電素子、７２は第２圧電素子、７３はワイヤ放電加工で加工した溝、７４は電極固定ねじ、７５は圧電素子はめ込み窓、７６は本体となる鋼材ブロック、７７は主軸への固定軸であり、鋼材ブロックには電極固定ねじにより電極２Ｊが固定されている。鋼材ブロック７６には第１圧電素子７１、第２圧電素子７２を嵌め込む窓７５を作り（２箇所）、圧電素子７１、７２を圧入する。圧入は窓７５を撓ませて挿入する方法、あるいは、締めつけボルトで拡げて挿入してもよい。あるいは鋼材ブロック７６を油中などで加熱して焼ばめ同様の原理で嵌め込んでもよい。
第１、第２圧電素子７１、７２の伸縮による変位（撓み）を電極の動作として取り出すために、図のような溝７３を切る。この溝７３の加工と圧電素子挿入の窓７５の加工は、種々の加工法を採用できるが、ワイヤ放電加工を使用することが好ましい。この溝７３は圧電素子７１、７２の伸縮によって撓み発生部分の撓みが電極２Ｊに対し有効な研削作用を与える程度に変位できる適当な寸法形状とする。溝幅も撓み寸法よりも少し広くとる。
電極２Ｊは互いに直交する圧電素子の変位を取り出せる点に取り付ける。
なお、この加振機構は前述した振動機構（あるいは揺動機構）と組み合わせることなく、単独で使用することもできる。
【００４３】
上記加振装置では組み込まれた圧電素子２組が互に直角に構成され、パルス電極から１組が正のパルス、他の組には負のパルスが供給され、互違いに変位を生じる。勿論、同時に駆動してもよいが、互いに位相を正反対にとり、圧電素子７１が伸びなら、圧電素子７２が縮みになるようにするのが好ましい。図１７（ｂ）は加振装置による電極の概念的運動をしめしており、図１７（ｃ）は加振装置の圧電素子のヒステリシスに基づく実際の運動をしめしている（楕円運動）。
図１７（ｃ）の移動軌跡をもたせるには、互い違いの変位をさせるのがよいことになる。又、圧電素子の代わりに２つの超音波振動子を使用して、直交する共振系を構成してもよい。共振系は通常２０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚとなるので、砥粒の被加工面に対する相対速度は、大きくなる（後述する〔００４５〕参照）。
【００４４】
上記加振機構のための上記回路構成を説明する（図１８参照）。
図１８（ａ）は交流パルスの図、図１８（ｂ）は加振装置の回路図である。図（ｂ）において、交流パルス電源７８をほぼ等しいインピーダンス（抵抗、又はコンデンサ）８０で分割し、それぞれの圧電素子７１、７２の一端に電源の両端部からダイオード７９、８０を通して結線する。分割点は圧電素子の他端に結線する。このような回路とすることで二組の圧電素子７１、７２は、一方は正のパルスのみ、他方は負のパルスのみが流れ、上下と左右の振動を発生する。
【００４５】
図１９に超音波により電極を振動させる超音波振動機構を説明する。
図１９に示す超音波振動機構を使用した場合には、上記したような振動機構、揺動機構を用いなくとも、単独で揺動研削作用を行うことができる。
この方式は、超音波振動を応用して工具電極に曲線揺動を発生させるものであり、振動の垂直方向と水平方向の変位成分が揺動寸法となる。加工物に対する相対速度は超音波振動数と工具の振幅で定まる。超音波は周波数が高いので、容易に高い相対速度を発生することができる。図１９は１個の超音波振動子によって直角二方向の互に位相の異なる縦振動を発生させる装置である。なお、図中、８１は超音波振動子、８２は圧電素子である。今、超音波振動子８１が伸びた状態を点線で示すと、その時、揺動方向変換体８３の直進部は縮む方向となる。その時揺動方向変換体８３の揺動の節（ノード）部分は縮みによって膨むため、直交する方向は伸びることになる。揺動方向変換体８３の先端の動作を見れば、ａ−ａ’  線が超音波振動の伸縮によってｂ  −ｂ  ’  のように動くことが判る。
【００４６】
上記超音波振動子を使用した超音波振動機構により電極を振動させる構成を説明する。図２０に示すように、揺動方向変換体８３の前記ａ−ａ’  線を結合棒８４により結合し、砥粒を固着した電極２Ｋを取付ける。超音波振動体を駆動すれば、砥粒個々の運動は曲線往復反転運動となる。圧電素子は、通常ヒステリシス特性があるために楕円運動に近似した運動となる。砥粒が曲線運動を行なえば、砥粒の存在によって発生する非通電個所は生じない。
図２１は振動方向変換体の互に直交している二つの部材の先端にねじ８６などで締結された略直角部を有する電極取付具８５によって電極を取付けた状態を示す。この電極取付具８５は、板を折り曲げて形成してもよいし、別部材を連結して構成してもよい。この場合も図２０と同様、砥粒個々は曲線運動を行なう。なお、図２０の結合棒８４には超音波振動の変位によって引張、圧縮の応力が僅かながら生ずるが（変位の位置によって、先端間の長さが微小ながら異る）、弾性変形の範囲内であり、支障はない。
なお、超音波振動による砥粒の被加工面に対する相対速度は、次にように計算される。
相対速度Ｖ〔ｍ／ｍｉｎ〕、両端幅ａ（μｍ〕〔１／１０６  ｍ〕、周波数ｆ〔Ｈｚ／ｓ〕
Ｖ＝２ａ・ｆ・６０／１０６  〔ｍ／ｍｉｎ〕
ａ＝１０μｍ、ｆ＝４０ＫＨｚ／ｓでＶ＝４８ｍ／ｍｉｎ
ａ＝３０μｍ、ｆ＝２０ＫＨｚ／ｓでＶ＝７２ｍ／ｍｉｎ
以上の如く切削加工の高速域に近づくことができる。
【００４７】
上記電解装置および電極を使用した電解加工方法について説明する。
（１）くり抜き電極による加工方法
図２２にくり抜き電極による加工方法を図示する。図２２（ａ）は電極構成図、（ｂ）はくり抜き状態を説明するための加工物の斜視図、（ｃ）は残留物の斜視図である。
くり抜き加工は、図（ａ）に示すくり抜き電極を加工物の表面から中心方向に向かって移動させてゆく。この時電極を前述した振動機構により振動させながら移動させるが、これにより電極が加工溝幅Ｂで加工物内を移動し図示のように中心部に形成された残留物を取り除くことができる。こうして電極により種々の形状のくり抜き加工を行うことができる。
【００４８】
この実加工は、数値制御放電加工機を改造し、これに図１３の電極を取り付けて行ったものである。
図２２は直径３ｍｍの丸中空パイプから構成されたフレーム電極を用いて電解くり抜き加工を行った例である。
加工結果
１）電源；直流電源使用
垂直方向の電流を２５０Ａ
水平方向の電流を５００Ａ
極間電圧５０Ｖ
２）電流密度  電極直径３ｍｍ、加工深さ２５ｍｍ
垂直加工方向電極面積    ３×２６＝７８ｍｍ２  ＝０．７８ｃｍ２  
垂直方向電流密度  ２５０Ａ／０．７８ｃｍ２  ＝３２１Ａ／ｃｍ２  
水平加工方向電極面積    ３×２５×２＋３×２０＝２１０ｍｍ２  ＝２．１ｃｍ２  
水平方向電流密度  ５００Ａ／２．１ｃｍ２  ＝２３８Ａ／ｃｍ２  
３）揺動速度  揺動半径ｅ＝１ｍｍ、砥粒突出高さｈ＝０．１ｍｍ
回転数Ｎ＝３０００ｒ／ｍｉｎ
揺動速度  Ｖ＝２０．７ｍ／ｍｉｎ
４）加工溝幅（電極直径に揺動半径の２倍と砥粒突出高さの２倍を加える。
砥粒突出高さｈ＝０．１ｍｍ程度
前述の段落番号〔００３８〕の（３）式から
加工溝幅  約５．２ｍｍ
実際はクリアランスを含めて約５．５ｍｍ
５）焼入鋼材材料を被加工物とする時の加工進行速度
▲１▼電解液が食塩水の場合    ２．２／１００Ａｍｉｎ
▲２▼電解液が硝酸ソーダの場合    １．５／１００Ａｍｉｎ
この例では、硝酸ソーダを使用するので１．５／１００Ａｍｉｎ（電解液の流量５リットル／ｍｉｎ）
よって、垂直方向の速度は２５ｍｍ深さまで約５分を要し、また、水平方向の速度は３５ｍｍの長さなので約９．８分を要することになる。実験は、略計算値に合致する。
６）加工開始より、終了までの時間は約１５分である
７）仕上面あらさ、約１μｍＲｚ程度
この加工速度と仕上面あらさは、放電加工や切削加工では得られ難いものである。即ち放電加工では、仕上面あらさが荒く、切削加工では焼入鋼の加工は遅くなる。
【００４９】
（２）網目状構造電極による加工
図７を参照して網目状構造電極で加工する場合を示す。
図７に示す電極の網目状素材にはダイヤモンド砥粒が固着されている。図７（ｂ）に示すように電極体は最初垂直方向に送り込まれ、所定の深さに達したなら、加工方向はＹ軸に向う。揺動運動は図１または図２に示すＮＣくり抜き電解加工機のＸ−Ｚ軸でもよい。又は先述した種々の振動機構（あるいは揺動機構）を水平方向に設置したものでもよい。所定深さまで加工した後、水平方向に移動して残留芯部分をくり抜くと云う方法である。図７（ｂ）には、電極体を水平方向に移動して残留芯を除去する動作を示す。
この網目状電極による加工法によれば、網目構造電極法は「くり抜き」長さが短くできるので加工除去速度は大きくできる。（然し加工形状には制約が多くなる）。くり抜き加工の加工方向に対し、同一断面形状を有するもの（例、かまぼこ形状、四角形、多角形、円、楕円の一部など）、あるいは、丸孔、角孔の止り孔、貫通孔などには極めて有効である。当然のことながら、電極体には揺動運動または振動を加えながら加工を行なう。実際の加工に於ては、図３、図６に示した単一電極による形状自由度の高い加工と使い分けるのが効果的である。
加工精度の高いことを必要とするものは図９に示す球形状電極のダイモンド研削を併用して仕上げるのが良いことになる。
【００５０】
（３）丸孔の止り孔、貫通孔の加工
丸孔の加工は、図８に示すような目的形状と対応する網目状電極によって、止り孔、貫通孔の加工が可能である。この場合は、１ピッチ分の水平方向への加工および引き上げ加工を必要としない。
なお、上記説明した電解加工装置を使用した加工方法では、電極は主に微振動させることを中心にして説明したが、電極は微振動に限らず、揺動、往復動あるいはそれらを組み合わせて、電解加工を行うこともできる。この場合の、揺動、往復動は従来公知の機構を採用して電極を作動させることができる。
【００５１】
目詰まり防止のための短絡防止回路とその方法
この場合の電源構成および電流波形を図２３に示す。図２３（ａ）中、２は電解加工用の電極、８は加工電源、９はトランジスタまたはサイリスタ、１０は極性反転回路のトランジスタまたはサイリスタ、Ｖは極間電圧比較回路、Ｊは極間電流密度比較回路であり、これらは図示のように接続構成されている。この図に示す例では、Ｖの極間電圧比較回路によって、極間電圧が零に近く成った場合に、トランジスタ（またはサイリスタ）１０を作動させ、トランジスタ（またはサイリスタ）９を遮断する。電極２はプラスとなり被加工物１はマイナスとなる。短絡解消によってトランジスタ１０をＯＦＦ、トランジスタ９をＯＮとして加工を継続できる。また、極間の抵抗が高くなった場合に、電流密度が下がるのを検出できるので上記と同様に転極が可能となる。このような短絡防止回路を図１の回路に付設することにより容易に短絡防止が可能となる。さらに、この方式は電極に加工生成物が詰まった時に、極間の抵抗が高くなるため、この場合にも極間の電流密度が低下することを検出して、転極して電極側を陽極的に溶解させることができる。
それでも極間状態が正常に成らない場合には、その後に電解電流及び電解液を断ち、一たん電極を後退させ短絡の解消を確かめた後（検出は電極と被加工物問の電圧の挙動により判別する）再び加工を行なう。
【００５２】
以上、本発明に係る技術的特徴、具体的電解装置、電極構造、振動機構（揺動機構）、電解加工法について詳細に説明してきたが、ここで改めて本発明の特徴を纏めておく。
本発明方法は加工の原理は電解加工に出発するが、短絡を発生させずに除去すべき材料を、できるだけ加工生成物とせずに、くり抜き加工により残留芯として除去し、所望目的形状に近づけて加工を行った後、球形状の電解研削回転砥石によって最終仕上形状を得るものであり、従来の電解加工の欠点を殆んど解消し、長所を拡張している。
焼入鋼、超硬合金、及び難削材料を高速高精度に加工できるため、金型製作、航空宇宙関係の部材、部品加工に対する用途が広い。
従来の高速切削工作機械による加工との比較に於ては、高速切削では工具の消耗とその補給に関して、工具費が著しく高くなる欠点をもつこと、また１万回転以上１０万回転と云う超高速回転切削から生ずる欠点とをもっているが、それらを完全に回避している。
この発明の放電加工との比較に於ては、本発明の加工原理は、電解加工に出発するので、電極消耗がなく一度作った電極は半永久的に使用できること、精細な仕上面あらさであっても短時問で加工ができること、加工変質層は殆んど生成されず、放電加工特有の引張残留応力やクラックの生成がないことなど、放電加工の欠点を解消している。
また、加工機械の製造コストも、従来の放電加工機の構造に似て居り、高速切削工作機のようには高コストにはならない。
電極消耗が原理的に存在しない本質的特長は、ＣＡＤ／ＣＡＭの活用に適切である。即ち、幾種類かの単純彩状電極（三角形、四角形、多角形、円形等）及び網目状構造の単純形状電極（三角形、四角形、多角形、円形等）を用意しておき、寸法の拡大縮小は揺動半径を変化させるか、ＮＣ制御のＣ軸を変化させることにより実現することができる。即ち、これらの電極をＣＡＤにおけるプリミティブ形状と考え、組合せて複雑な形状を形成することができる。
たとえば、四角形電極を用いて長方形や、四角形を数倍に拡大した寸法に、残留芯除去方式を用いて加工拡大することができる。
又、円環状電極を加工面に対し角度を変えれば曲率半径の異なる形状が得られる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、電極形状は上記例示したものに限定されることなく、加工目的にあった種々の形状のもの（種々のくり抜き用空間を持ったもの等）を作製することができる。実際の加工は図１、図２に示す数値制御加工機の主軸に電極を取り付け、加工経路を数値制御装置によって駆動して加工を行なう。数値制御装置によって電極に揺動運動を与えることは容易であるが、揺動速度を高くすることが困難であり、電極の砥粒による研削速度を数１０ｍ／ｍｉｎに高めるには、図３、図１３等に示した電極構造および振動機構を使用もしくは併用した方が良い場合が多い。
また、電解液の供給方法は、電極から噴出させるだけでなく、電極の外部に別の流路から供給する方法、両方を兼用する方法等を採用することができる。さらに電極に形成する電解液の流出口は、加工状況に合わせて電極の最適な位置に適宜形状で形成することができる。
また、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
例えば、加工による除去量が少なく、くり抜きの必要が無い場合には、加工表面に彫刻面のような形状を加工することができる。
通常の形彫放電加工に見られるように、目的形状と雌雄の関係になる電極を用いて、加工方向に直角になる面に揺動若しくは振動を加えながら加工を行う場合も電極表面にダイヤモンド砥粒や絶縁性のダイヤモンド皮膜が露出部を有するように間隔をもって固着されている。電解液は電極の一部から供給されてもよいが、浸漬されるか、かけ流しでもよい。浸漬やかけ流しの場合には、加工生成物の排除等は通常放電加工で行われているように電極を間歇的に引き上げることが行われるとともに、電流の供給をパルス電流によって、高電流密度（高密度）でありながら、休止時間を充分にとることにより平均電流を小さくして加工生成物の排除を容易にするものである。従来の放電加工では成しえなかった高速高密度加工が可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、
特に被加工材料が、焼入工具鋼や超硬合金の如くに硬質材料である場合は、高速切削加工をもってしても容易ではないと考えるが、切削加工に於ける工具寿命到達による費用増大や加工機械の初期投資を考慮すれば、本電解加工法が有利な場合が多い。  高電流密度で加工を可能となし得たのは、電極に固着した絶縁性の砥粒による研削作用によって両極問の短絡を恐れることなく、高い電流密度で砥粒を加工表面に接触させながら加工を進めることができるからである。すなわち、電極固着砥粒によって陽極生成物が除去された個所のみが加工が進み、それ以外の被加工物表面は一時的に電流が流れても、陽極生成物（不動態化被膜）によって電流も流れなくなる。このため除去加工部と不動態化による非加工部を生じ、加工部は電極とその揺動軌跡に対し、忠実度の高い加工形状を呈す。即ち、「だれ」の少ない加工形状となり、高い加工精度を得ることになる。くり抜き加工の実現により、加工部分の除去された材料を、加工粉や化学反応生成物、あるいは切削切屑の状態でなく、被加工素材を金属のブロックとして除去できるため、素材の再利用、回収において効率的である。
また、電極のダイヤモンド砥粒または絶縁性皮膜の存在によって、短絡を恐れることなく、大電流密度で加工ができるため、従来の電解加工においては、電流密度の上限が、２００〜３００Ａ／ｃｍ２  であったものが、２０００〜３０００Ａ／ｃｍ２  のような約１０倍程度の電流密度で安定した加工を行うことができる。電解加工は、電流密度を短絡を生じることなく高くとることができれば、加工速度の向上、仕上面荒さが向上し、クリアランスが小さくなり、加工精度も向上することは明白である。
などの優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パルス電源を持っている本発明の基本を示す電解加工装置の概念図である。
【図２】図１のさらに具体的な電解加工装置の構成構成図である。
【図３】本発明に係る第１電極構造（枠型電極２Ａ）の図である。
【図４】電解研削の砥石構造と被削物（被加工物）との関係を示した図である。
【図５】本発明に係る第２電極構造（補強型電極２Ｂ）の図である。
【図６】本発明に係る第３電極構造（環状電極２Ｃ）の図である。
【図７】本発明に係る第４電極構造（網目状電極２Ｄ）の図およびそれを使用した抜き放電加工の説明図である。
【図８】本発明に係る第５電極構造（変形網目状電極２Ｅ）の図である。
【図９】本発明に係る第６電極構造（仕上電極２Ｆ）の図である。
【図１０】図９に示す第６電極形状の変形例である。
【図１１】図９に示す第６電極形状の他の変形例である。
【図１２】本発明に係る第７電極構造（２Ｇ）の図である。
【図１３】図３に示すくりぬき用電極と振動機構の構造図である。
【図１４】図１１のくりぬき用電極の振動動作の説明図である。
【図１５】電極を円環状としたときの回転電極駆動機構の構成図である。
【図１６】電極を往復運動させるための電極往復運動機構の構成図である。
【図１７】電極を微振動させるための加振機構の構成図である。
【図１８】図１５の加振機構のパルス波形図および回路図である。
【図１９】超音波振動機構の原理図である。
【図２０】超音波振動機構を使用した電極支持構造を示す図である。
【図２１】超音波振動機構を使用した電極支持構造の他の例を示す図である。
【図２２】くり抜き加工の説明図である。
【図２３】短絡防止回路とその電流波形図である。
【図２４】従来の電解形彫装置の構成の一例である。
【図２５】従来の電解加工による加工例である。
【符号の説明】
１        Ｘ−Ｙクロステーブル
２        電解加工用の電極
３        Ｘ軸モータ
４        Ｙ軸モータ
５        位置検出器
６        Ｚ軸モータ
７        Ｚ軸スケール
８        加工電極
９        トランジスタまたはサイリスタ
１０        極性反転回路のトランジスタまたはサイリスタ
１１        電極支持部材
１２        ボールネジ
１３        検出ヘッド
１４        光学式リニヤエンコーダ
１５        軸受
１６        カップリング
１７        ディスクブレーキ
１８        ＤＣサーボ
１９        タコジェネレータ
２０        制御装置
２１        振動手段
２２        スライドニードルベアリング
２３        加工液や冷風等を流通する孔
２４        加工液や冷風等を電極先端に流通する溝
３１        銅パイプ
３１Ａ      くり抜き用空間
３２        砥粒
３３        露出部
３４        支持部材
３５        電解液の流入口
３６        電解液の流出口
３７        シャンク
３８        補強部材
４１        揺動フレーム
４２        固定フレーム
４３        モータ
４４        主軸
４７        ベアリング
４８        従動軸
４９、５２  出力軸
５０        軸受
５１        従動出力軸
５２        締付けボルト
５３        駆動ホイール
５４、５５  支持ローラ
６１        リニアモータ
６２        駆動軸
６３        ラック
６４        軸
６５        角運動板
６６        ピニオン
７１、７１  第１、第２圧電素子
７３        溝
７５        嵌め込み窓
７６        鋼材ブロック
７７        固定軸
７８        交流パルス電源
７９        ダイオード
８１        超音波振動子
８２        圧電素子
８３        揺動方向変換体
【図１】
2004358585.tif 000004
【図２】
2004358585.tif 000005
【図３】
2004358585.tif 000006
【図４】
2004358585.tif 000007
【図５】
2004358585.tif 000008
【図６】
2004358585.tif 000009
【図７】
2004358585.tif 000010
【図８】
2004358585.tif 000011
【図９】
2004358585.tif 000012
【図１０】
2004358585.tif 000013
【図１１】
2004358585.tif 000014
【図１２】
2004358585.tif 000015
【図１３】
2004358585.tif 000016
【図１４】
2004358585.tif 000017
【図１５】
2004358585.tif 000018
【図１６】
2004358585.tif 000019
【図１７】
2004358585.tif 000020
【図１８】
2004358585.tif 000021
【図１９】
2004358585.tif 000022
【図２０】
2004358585.tif 000023
【図２１】
2004358585.tif 000024
【図２２】
2004358585.tif 000025
【図２３】
2004358585.tif 000026
【図２４】
2004358585.tif 000027
【図２５】
2004358585.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月23日(2004.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気分解を加工原理とする電解加工に使用する電極であって、前記電極表面には表面が部分的に露出するように、電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある砥粒が固着されていることを特徴とする電解加工用電極。
【請求項２】
前記電極は、くり抜き加工を行うために、くり抜き用空間部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電解加工用電極。
【請求項３】
前記くり抜き用空間部は、円形、楕円形、多角形に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電解加工用電極。
【請求項４】
前記請求項３に記載の電極を複数使用して電極形状を網の目状に形成したことを特徴とする電解加工用電極。
【請求項５】
前記電極は表面が球形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電解加工用電極。
【請求項６】
前記電極には加工液や冷風を流通する孔または溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の電解加工用電極。
【請求項７】
前記電極には電極補強用の支持部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電解加工用電極。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の電解加工用電極において、砥粒の代わりに、電極表面にダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、Ｂ4 Ｃのいずれかによって皮膜を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電解加工用電極。
【請求項９】
前記電極の表面には表面の一部が露出するようにＣＶＤ（蒸着方式）により部分的にダイヤモンド皮膜を形成したことを特徴とする請求項８に記載の電解加工用電極。
【請求項１０】
前記電極内には電解液を流す流路が形成されているとともに、電極の表面には前記流路に連通された電解液流出口が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の電解加工用電極。
【請求項１１】
電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置は前記請求項１〜請求項１０に記載の何れかの電極を備え、さらに前記電極に所定の振動を与えることができる振動機構を備えていることを特徴とする電解加工装置。
【請求項１２】
前記振動は低周波または高周波の微振動であることを特徴とする請求項１１に記載の電解加工装置。
【請求項１３】
前記振動機構は偏心振動機構、回転電極機構、往復運動機構、圧電加振機構、超音波振動機構のいずれか一つまたはそれらの組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の電解加工装置。
【請求項１４】
前記請求項１１〜請求項１３の何れかに記載の電解加工装置を使用した加工方法であって、電極と被加工物との間に電解液を流し、さらに電極を少なくとも揺動、微振動、往復動の一つあるいはそれらを組み合わせながら、電解加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
【請求項１５】
前記電解加工は、数値制御または倣い制御によって行われることを特徴とする請求項１４に記載の電解加工方法。
【請求項１６】
前記電解液は、硝酸ソーダ、食塩水のように電解生成物が電解液に可溶性であるものの他、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等のように電解生成物が電解液に不溶性の水溶液を使用することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の電解加工法。
【請求項１７】
前記微振動は、電極面に平行な面に対して相対移動を加えるように与え、電極に固着した電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある絶縁体により加工物表面を研磨することを特徴とする請求項１４〜請求項１６のいずれかに記載の電解加工法。
【請求項１８】
くり抜き加工を行う電解加工方法であって、前記くり抜き加工を行った後、電極に流す電流を切り、その後電解液を流しながら、あるいは液体を流さずに冷風を吹きつけるか、不活性ガスまたは酸素を含まないＮ2 、ＣＯ2 を吹きつけながら仕上げ研削を行うことを特徴とする前記請求項１４〜請求項１７の何れかに記載の電解加工方法。
【請求項１９】
前記のように構成された電極による加工形状が、砥粒を含めた包絡面よりも大きく加工される寸法（オーバーカット）を計測しておき、オーバーカット量を差し引いた値を加工輪郭とするため制御回路に寸法増大部分をオフセットすることを特徴とする請求項１４〜請求項１８のいずれかに記載の電解加工法。
【請求項２０】
被加工物と電極との間に電流を流し電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置は前記請求項３に記載の電極を備え、前記電極に所定の振動を与えながら前記電極面を加工進行方向に対して、制御された回転軸によって傾きを与えることにより、同一曲率形状の電極により多様な曲面を持つ曲面加工を行うことを特徴とする電解加工法。
【請求項２１】
前記被加工物と電極間の異常を、両極間の電圧の低下及び電流密度の低下によって検出し、極性を転極することにより異常状態を解消することを特徴とする請求項２０に記載の電解加工法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
電気分解を加工原理とする電解加工に使用する電極であって、前記電極表面には表面が部分的に露出するように、電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある砥粒が固着されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極は、くり抜き加工を行うために、くり抜き用空間部を備えていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記くり抜き用空間部は、円形、楕円形、多角形に形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記の電極を複数使用して電極形状を網の目状に形成したことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極は表面が球形に形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極には加工液や冷風を流通する孔または溝が形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極には電極補強用の支持部材を設けたことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記いずれかに記載の電解加工用電極において、砥粒の代わりに、電極表面にダイヤモンド、ＳｉＣ、ＣＢＮ、Ｂ4 Ｃのいずれかによって皮膜を形成したことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極の表面には表面の一部が露出するようにＣＶＤ（蒸着方式）により部分的にダイヤモンド皮膜を形成したことを特徴とする電解加工用電極である。
また、前記電極内には電解液を流す流路が形成されているとともに、電極の表面には前記流路に連通された電解液流出口が形成されていることを特徴とする電解加工用電極である。
また、電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置は前述の何れかの電極を備え、さらに前記電極に所定の振動を与えることができる振動機構を備えていることを特徴とする電解加工装置である。
また、前記振動は低周波または高周波の微振動であることを特徴とする電解加工装置である。
また、前記振動機構は偏心振動機構、回転電極機構、往復運動機構、圧電加振機構、超音波振動機構のいずれか一つまたはそれらの組み合わせで構成されていることを特徴とする電解加工装置である。
また、前記の何れかに記載の電解加工装置を使用した加工方法であって、電極と被加工物との間に電解液を流し、さらに電極を少なくとも揺動、微振動、往復動の一つあるいはそれらを組み合わせながら、電解加工を行うことを特徴とする電解加工方法。
電極を微振動させながら、電解加工を行うことを特徴とする電解加工方法である。
また、前記電解加工は、数値制御または倣い制御によって行われることを特徴とする電解加工方法である。
また、前記電解液は、硝酸ソーダ、食塩水のように電解生成物が電解液に可溶性であるものの他、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等のように電解生成物が電解液に不溶性の水溶液を使用することを特徴とする電解加工法である。
また、前記微振動は、電極面に平行な面に対して相対移動を加えるように与え、電極に固着した電気絶縁性を持ちかつ研削能力のある絶縁体により加工物表面を研磨することを特徴とする電解加工法である。
また、くり抜き加工を行う電解加工方法であって、前記くり抜き加工を行った後、電極に流す電流を切り、その後電解液を流しながら、あるいは液体を流さずに冷風を吹きつけるか、不活性ガスまたは酸素を含まないＮ2 、ＣＯ2 を吹きつけながら仕上げ研削を行うことを特徴とする電解加工方法である。
また、前記のように構成された電極による加工形状が、砥粒を含めた包絡面よりも大きく加工される寸法（オーバーカット）を計測しておき、オーバーカット量を差し引いた値を加工輪郭とするため制御回路に寸法増大部分をオフセットすることを特徴とする電解加工法である。
また、被加工物と電極との間に電流を流し電気分解を加工原理とする電解加工装置であって、前記電解加工装置はくり抜き用空間部として円形、楕円形、多角形を有する電極を備え、前記電極に所定の振動を与えながら前記電極面を加工進行方向に対して、制御された回転軸によって傾きを与えることにより、同一曲率形状の電極により多様な曲面を持つ曲面加工を行うことを特徴とする電解加工法である。
前記被加工物と電極間の異常を、両極間の電圧の低下及び電流密度の低下によって検出し、極性を転極することにより異常状態を解消することを特徴とする電解加工法である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【実施の形態】
以下本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１はパルス電源を持っている本発明の基本を示す電解加工装置の概念図である
。
図２は図１のさらに具体的な電解加工装置の構成図である。
図３は本発明に係る第１電極構造（２Ａ）の図である。
図４は電解研削の砥石構造と被削物（被加工物）との関係を示した図である。
図５は本発明に係る第２電極構造（２Ｂ）の図である。
図６は本発明に係る第３電極構造（２Ｃ）の図である。
図７は本発明に係る第４電極構造（２Ｄ）の図およびそれを使用したくり抜き放電加工の説明図である。
図８は本発明に係る第５電極構造（２Ｅ）の図である。
図９は本発明に係る第６電極構造（２Ｆ）の図である。
図１０は図９に示す第６電極形状の変形例である。
図１１は図９に示す第６電極形状の他の変形例である。
図１２は本発明に係る第７電極構造（２Ｇ）の図である。
図１３は図３に示すくりぬき用電極と揺動機構の構造図である。
図１４は図１３のくりぬき用電極の揺動動作の説明図である。
図１５は電極を円環状としたときの回転電極機構の構成図である。
図１６は電極を往復運動させるための電極往復機構の構成図である。
図１７は電極を微振動させる圧電加振機構の構成図である。
図１８は図１７の圧電加振機構のパルス波形図および回路図である。
図１９は超音波振動機構の原理図である。
図２０は超音波振動機構を使用した電極支持構造を示す図である。
図２１は超音波振動機構を使用した電極支持構造の他の例を示す図である。
図２２はくり抜き加工の説明図である。
図２３は短絡防止回路とその電流波形図である。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
（５）電解加工のオーバーカット量の補正
オーバーカット量を計測して加工形状経路に補正を加えるのは、あらかじめ実験等により求めたオーバーカット量を手動で補正を加える場合、及び加工中のオーバーカット量を自動的に計測して、補正量を自動的に求める方法がある。自動的に行なう方法としては、加工を開始しある程度の時間が経過した後、電解電流および電解液を断ち、電極を加工進行方向に直角に移動させ、溝壁に接触することにより発生する圧力を検出して測定の基準点とする。電極の左右への移動量から、オーバーカット量が概算できる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図１７に示すものは加工電極に低周波もしくは高周波の微振動を加える圧電加振機構である。図１７（ａ）は同加振装置の内部構造図である。図中、７１は第１圧電素子、７２は第２圧電素子、７３はワイヤ放電加工で加工した溝、７４は電極固定ねじ、７５は圧電素子はめ込み窓、７６は本体となる鋼材ブロック、７７は主軸への固定軸であり、鋼材ブロックには電極固定ねじにより電極２Ｊが固定されている。鋼材ブロック７６には第１圧電素子７１、第２圧電素子７２を嵌め込む窓７５を作り（２箇所）、圧電素子７１、７２を圧入する。圧入は窓７５を撓ませて挿入する方法、あるいは、締めつけボルトで拡げて挿入してもよい。あるいは鋼材ブロック７６を油中などで加熱して焼ばめ同様の原理で嵌め込んでもよい。
第１、第２圧電素子７１、７２の伸縮による変位（撓み）を電極の動作として取り出すために、図のような溝７３を切る。この溝７３の加工と圧電素子挿入の窓７５の加工は、種々の加工法を採用できるが、ワイヤ放電加工を使用することが好ましい。この溝７３は圧電素子７１、７２の伸縮によって撓み発生部分の撓みが電極２Ｊに対し有効な研削作用を与える程度に変位できる適当な寸法形状とする。溝幅も撓み寸法よりも少し広くとる。  電極２Ｊは互いに直交する圧電素子の変位を取り出せる点に取り付ける。
なお、この加振機構は前述した振動機構（あるいは揺動機構）と組み合わせることなく、単独で使用することもできる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】パルス電源を持っている本発明の基本を示す電解加工装置の概念図である。
【図２】図１のさらに具体的な電解加工装置の構成構成図である。
【図３】本発明に係る第１電極構造（枠型電極２Ａ）の図である。
【図４】電解研削の砥石構造と被削物（被加工物）との関係を示した図である。
【図５】本発明に係る第２電極構造（補強型電極２Ｂ）の図である。
【図６】本発明に係る第３電極構造（環状電極２Ｃ）の図である。
【図７】本発明に係る第４電極構造（網目状電極２Ｄ）の図およびそれを使用したくり抜き放電加工の説明図である。
【図８】本発明に係る第５電極構造（変形網目状電極２Ｅ）の図である。
【図９】本発明に係る第６電極構造（仕上電極２Ｆ）の図である。
【図１０】図９に示す第６電極形状の変形例である。
【図１１】図９に示す第６電極形状の他の変形例である。
【図１２】本発明に係る第７電極構造（２Ｇ）の図である。
【図１３】図３に示すくりぬき用電極と振動機構の構造図である。
【図１４】図１１のくりぬき用電極の振動動作の説明図である。
【図１５】電極を円環状としたときの回転電極駆動機構の構成図である。
【図１６】電極を往復運動させるための電極往復運動機構の構成図である。
【図１７】電極を微振動させるための加振機構の構成図である。
【図１８】図１５の加振機構のパルス波形図および回路図である。
【図１９】超音波振動機構の原理図である。
【図２０】超音波振動機構を使用した電極支持構造を示す図である。
【図２１】超音波振動機構を使用した電極支持構造の他の例を示す図である。
【図２２】くり抜き加工の説明図である。
【図２３】短絡防止回路とその電流波形図である。
【図２４】従来の電解形彫装置の構成の一例である。
【図２５】従来の電解加工による加工例である。