(57)【要約】      （修正有）【課題】深い穴加工を目的とする放電加工において,電極側面からの２次放電を抑制し放電の安定化を図るとともに、高速加工を実現する。【解決の手段】単純形状の電極の周りに絶縁体を配し、電極周辺に微粉末混入の液体を充満し、放電加工を行う。微粉末は直径１μmから十μmとし、電極は導電性細線または導電性丸棒を用いる。水などのイオン化しやすい加工液では、シリコン、グラファイト、導電性セラミックなどの微粉末を混入し、灯油系の加工液では、アルミニュウム、チタンなどの金属微粉末を混入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径0.01mmから10mm程度の導電性電極と、その周囲を絶縁性の中空パイプで軸を共通にして覆った構造をなす電極系を用い、放電により被加工物を加工する放電加工法において、直径1μmから数十μm程度の微粉末を混入した加工液を用いることを特徴とする放電加工法。
【請求項２】
特許請求の範囲第１項において、導電性電極と絶縁性中空パイプの間に、直径1μmから数十μm程度の微粉末を混入した加工液を流入することを特徴とする放電加工法。
【請求項３】
特許請求の範囲第２項において導電性電極として導電性細線または導電性丸棒を用いることを特徴とする放電加工法。
【請求項４】
特許請求の範囲第２項において導電性電極として導電性中空パイプを用いることを特徴とする放電加工法。
【請求項５】
特許請求の範囲第１項において導電性電極として導電性中空パイプを用い、導電性中空パイプの中空部に、直径１μｍから数十μｍ程度の微粉末を混入した加工液を流入させることを特徴とする放電加工法。
【請求項６】
特許請求の範囲第１項から第５項において、加工液として水などのイオン化しやすい液体を用いる場合は、シリコン、グラファイト、導電性セラミックス（αＳｉＣ，ＴｉＮ，ＺｒＢ２など）などイオンになりにくい材料のいずれかあるいはこれらの材料を組み合わせた微粉末を混入した加工液を用いる加工法
【請求項７】
特許請求の範囲第１項から第５項において、灯油系の加工液を用いる場合は特許請求の範囲第５項における微粉末のほか、アルミニウム、チタン、などのいずれかの金属微粉末、あるいはそれらのいく種類かを混入した加工液を用いる加工法。
【請求項８】
特許請求の範囲第１項から第７項において、電極をその軸と直交する面内において走査しながら行う加工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、単純形状の電極の周りに絶縁体を配し、電極周辺に微粉末混入の液体を充満することにより、高速放電加工を実現する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工法は、高硬度材料に対する精密加工法として知られているが、細い電極による加工においては、加工粉が電極側面における2次放電を促し、あるいは加工液の分解気化ガスによって放電が発生しないなどが原因となって加工効率が極端に低下する。
【０００３】
この発明の先行発明として、たとえば  UK Patent GB 2177644 B に述べられているように、電極周辺を絶縁性材料で覆うことにより側面放電を防ぐことが主張された。また、仕上放電加工を安定化する目的でなされた他の従来研究では、極間に微粉末を混入することで、大きな面積での放電においても放電の集中を防いで精細な加工面が得られることが明らかになっており、たとえば日本国特許  第2596624号にその放電加工法発明が記されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細電極による放電加工は電極先端における放電集中や側面放電によって加工が安定しない。特に深い孔加工をしようとする場合は電極側面からの放電の発生頻度が高くなる。わずかな電極のぶれが側面放電を助長するので電極ぶれを抑えるため電極駆動機構は高精度な部品で構成され複雑な構造にならざるをえない。
【０００５】
この問題を解決するために発明された方法が電極周辺を絶縁性材料たとえば絶縁性チューブで覆う放電加工方法である。
【０００６】
この方法によれば電極側面での放電は抑制されるが、加工すべき孔の直径は絶縁材料の直径以上でなければならない。このため、絶縁体に覆われない電極による孔加工法に比べ、絶縁体で覆われた電極による孔加工法では、加工除去せねばならない体積が大きくなり、放電領域を広げなければならない。
【０００７】
このことは大きな電流値あるいは大きな放電パルス幅を必要とし、微細な加工には至らないかあるいは同じ深さの加工をするのに長時間を要するようになることを意味する。
【０００８】
この不都合を回避するためには絶縁性材料で覆われた電極による放電加工装置電源は、絶縁性材料で覆われない従来放電加工装置で用いてきたものより、高出力な電源を用いなければならないという問題があった。
【０００９】
一方、粉末を混入した加工液により放電加工を行うという従来発明では、広い底面積を持つ放電電極での加工においては安定した放電がえられ、放電領域を広げることに有利に働く。このため大面積加工に主に適用される。
【００１０】
しかしながら、微細な深穴の加工では混入粉末が電極側面からの２次放電を発生しやすくするので、深穴加工を目的とする放電加工には適用が困難であった。
【００１１】
本発明法は特に深い孔加工をする際に問題となる放電の不安定化と加工速度の低下するという問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の上記目的は次のごとき方法によって達成できる．
【００１３】
すなわち0.01mmから10mm程度の導電性電極と、その周囲を絶縁性の中空パイプで軸を共通にして覆った構造をなす電極系を用い、加工液中での放電により被加工物を加工する放電加工法において、直径1μmから数十μm程度の微粉末を混入した加工液を用いる。
【００１４】
また、上記の方法において、導電性電極と絶縁性中空パイプの間に、直径1μmから数十μm程度の微粉末を混入した加工液を流入する。
【００１５】
さらに、上記の方法において導電性電極として導電性細線または導電性丸棒を用いる。または、導電性電極として導電性中空パイプを用いる。
【００１６】
導電性電極として導電性中空パイプを用いるばあい、導電性中空パイプの中空部に、直径１μｍから数十μｍ程度の微粉末を混入した加工液を流入させる。
【００１７】
これらの放電加工法において、加工液として水などのイオン化しやすい液体を用いる場合は、シリコン、グラファイト、導電性セラミックス（αＳｉＣ，ＴｉＮ，ＺｒＢ２など）などイオンになりにくい材料の微粉末を混入した加工液を用いる。
【００１８】
加工液として灯油系の加工液を用いる場合は、これらの微粉末以外に、アルミニウム、チタン、などの金属微粉末を混入した加工液を用いる。
【００１９】
さらに、上記方法を、電極をその軸と直交する面内において走査しながら行う。
【００２０】
以上示したように、本発明においては、むくまたは中空の導電性電極の周囲を絶縁体によって覆い、これらの間の間隙に粉末混入液を流入させることによって電極下面の安定放電を得ようとするものである。
【００２１】
微粉末を混入した場合は電圧印加に伴って粉末が整列するか極間を泳動するため、極間距離が拡大する。したがって小さな加工エネルギであっても電極を覆っている絶縁体近傍にまで放電の領域を広げることができる。
【００２２】
また当該混入粉末は加工粉と共に絶縁体側面に沿って排出されるために電極側面における2次放電は発生しない。また提案する電極系の構造は、2重あるいは３重の空隙が存在するために、加工粉や混入粉末を含む加工液の排出と共に加工液の蒸発あるいは分解ガスの排出が極めて容易であり、このことによって安定な放電がもたらされる。
【００２３】
一般に電極近傍の発生ガスの寿命(冷却によって液体に戻るまでの時間)は、放電の発生周期よりも遥かに長い。気中放電の絶縁耐圧は粉末などが混入した液体の絶縁耐圧よりも非常に小さいために放電が発生しにくく、このことが放電の頻度を低下させている。本発明はこれらの問題点を解決する。
【発明の効果】
【００２４】
本願発明は、電極周辺に微粉末混入の液体を充満させて放電を起こさせることにより、低エネルギーで広い領域の放電加工を行うことができる特徴を活かしつつ、電極の周りに絶縁体を配することにより、粉末混入加工法の欠点である電極側面で二次放電を起こし放電が不安定化することを防止することにより、高速で高精度の深い穴あるいは深い溝を形成することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明方法の実施形態の原理的な一例を図１を用いて説明する。図１において１は被加工物である。２は導電性電極でありこの導電性電極と被加工物とは放電電源に接続され放電により被加工物が削られて加工が進行する。導電性電極２はチャック３を介して電極回転、前進・後退駆動機構６に接続され、導電性電極２はこの機構により回転しつつ加工の進展に伴い移動する。導電性電極２は軸を共通にした電気的に絶縁性な中空パイプ４によりその一部が覆われている。絶縁性中空パイプ４は絶縁性中空パイプ接続部５で接続される。
【００２６】
絶縁性中空パイプ接続部５は必要に応じ導電性電極２に対し相対運動をできる機構を有する。加工液が加工液導入部７より導入され絶縁性中空パイプと導電性電極の間を流れ導電性電極先端の放電加工部に供給され、絶縁性中空パイプの外側をとおり被加工物の外部に流出する。導電性電極と絶縁性中空パイプの組み合わせ、導電性電極の回転・駆動、絶縁性中空パイプの相対運動機構等はすでに公知の技術であり、図１に示した構成はその１例であり、この図以外に種々の形態がある。それら公知技術に関する詳細は本発明の実施の形態の説明においては省略する。
【００２７】
導電性電極として図１においては細線あるいは丸棒を用いる例を示したが、導電性の中空パイプを用いてもよい。
【００２８】
図１において８は微粉末を混入した加工液である。微粉末の大きさは１μｍより大きく、100μｍより小さいことが好ましい。100μｍを超える大きさでは加工液の流れが悪くなりかつ放電が安定しなくなる。微粉末サイズが１μｍより小さな微粉末では粉体の液体中での均一分散が得難くなり、放電の安定性も低下する。
【００２９】
従来より放電加工において加工液として水または灯油系の油が用いられてきた。本発明における加工液としては、液体が水などのイオン化しやすい液体である場合は、混入する微粉末はイオンになりにくいシリコン、グラファイト、導電性セラミックス（αＳｉＣ，ＴｉＮ，ＺｒＢ２など）などイオンになりにくい材料の一種類あるいいはこれら材料の幾種類かを混合した微粉末を混入して得られる加工液を用いることが好ましい。イオンになりやすい材料微粉末を混入すると放電が不安定になる。灯油系の加工液を用いる場合はここにあげたイオンになりにくい材料種を混入してもよいし、アルミニウム、チタン、などの金属微粉末あるいはこれらの材料の幾種かを混合した微粉末を混入してもよい。
【００３０】
液体中に混入する微粉末の量は少なすぎると効果が薄くなり、多すぎると放電が不安定となる。重量比で数ｇ／リットルから数十ｇ／リットルの間であることが好ましい。
【実施例】
【００３１】
自動電極送り機構を備えた放電加工装置を用い、加工設定条件を同一にして、加工液として微粉末混入のない水を用いた場合の加工速度と微粉末を混入した加工液を用いた本発明放電加工法による加工速度を比較した。加工条件と加工結果を示す。
【００３２】
加工条件
被加工材料：  構造用炭素鋼
導電性電極：  0.50ｍｍ直径  タングステンロッド
絶縁性中空パイプ：ふっ素樹脂チューブ  外径0.73ｍｍ、内径0.64ｍｍ
加工液液体：  水加工液  および  微粉末混入水加工液
混入微粉末：  グラファイト（平均粒径20ミクロン）、混入量  0.5％
（重量比）
放電電源：  パルス放電電源  （パルス波形）90μs（on）／90μs（off）
電極移動制御：放電電圧フィードバック自動制御による電極移動
加工穴直径：    0.8 mm
加工穴深さ： 50 mm
【００３３】
加工結果
（微粉末混入加工液使用加工速度／水加工液使用加工速度）＝１．５
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかわる粉末混入加工法および装置概念を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・被加工物
２・・・導電性電極
３・・・電極脱着チャック
４・・・絶縁中空パイプ
５・・・絶縁性中空パイプ接続部
６・・・電極回転、前進・後退駆動機構、
７・・・加工液導入部
８・・・粉末混入加工液
【図１】
2005153044.tif 000003