(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転手段を有する加工ヘッドに軸状電極を装着して被加工体と相対向させ、前記回転する軸状電極の先端側を被加工体の表面に近接した位置で電極ガイドに案内させて位置決めし、対向間隙に加工液を供給介在させた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加し、繰り返し放電を発生させると共に、対向方向の、または対向および該対向方向と直角な平面方向の相対的な加工送りを与えて被加工体に穴または所定のキャビティを加工する放電加工方法において、
加工機のコラムに前記電極ガイドを保持するＷ軸スライダを、また、該Ｗ軸スライダに前記加工ヘッドを保持するＺ軸スライダを、案内、バランサを含む送り機構、および各駆動源のモータとの組み合わせからなる夫々の昇降軸送り機構を介して夫々独立に軸送り可能に取り付けるとともに、前記コラムに対するＷ軸スライダの昇降軸方向の位置と、また、該Ｗ軸に対するＺ軸スライダの昇降軸方向の位置とを夫々検出する位置検出装置を夫々に設けておき、
加工開始前に、前記軸状電極の先端を、加工すべき加工穴またはキャビティイの前記対向方向の深さと同じ長さ前記電極ガイドから突出させた状態に設定しておいて、前記電極を所定回転数で回転させ、前記軸状電極の先端の回転振れ量を測定して加工プログラムを修正しておき、この修正プログラムにより加工を開始した後は、前記軸状電極先端の電極ガイドからの突出長さが、前記設定長さを維持しつつ加工が進行するように、前記Ｗ軸とＺ軸の位置検出装置からのフィードバックされる各検出位置信号によりＷ軸の位置を連続的に制御しつつ加工を進行させることを特徴とする放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細管、細線、または細棒状等の細くて長い軸状電極を用い、該軸状電極を中心軸または該中心軸に平行な軸の廻りに回転させた状態で、被加工体と放電間隙を介して相対向させ、該放電間隙に加工液等の加工媒体を流通介在させた状態で、両者間に間歇的な電圧パルスを印加して繰り返し放電パルスを発生させると共に、両者間に対向方向の、または対向方向および該対向方向と直角な平面方向の相対的な加工送りを与えて被加工体に穴または所定若しくは何等かのキャビティを加工形成する放電加工方法および放電加工機に関し、特に回転軸状電極の回転による振れにより加工穴等の寸法、精度等が低下することが無いようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
斯種の放電加工は、通常軸状電極として、外径がφ０．１ｍｍ程度からφ３ｍｍ程度で、長さが３００ｍｍ程度以内の円柱状のパイプ電極、または線状乃至は棒状電極を用い、前記パイプ電極の場合には、水系または油系の加工液を１．９６ＭＰａ（２０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上の高圧で中空部を通して先端開口部の放電間隙に供給して加工が行われ、そしてその放電が分散して発生することにより安定に加工が行なわれ、加工屑を含む加工液の排出が円滑に行れるように、軸状電極に数１０００回転以内程度の回転が付与されている。そして近時には、細深穴の加工だけでなく、電極外径に対してはるかに大きい寸法の何等かのキャビティの加工成形を、軸方向の対向方向と、該対向方向と直角な水平方向の加工送り、即ち、軸方向の送りに対して揺動運動とか、輪郭線形状に沿う並進運動の加工送りを組み合わせ併用することによって実現される創成加工も盛んになってきており、特に外形寸法がφ１ｍｍ程度以内の軸状電極による微細高精度加工の需要が増大してきている。
【０００３】
この加工の加工進行の態様を側断面より見ると、穴加工の場合は図９に、何等かのキャビティの創成加工の場合は図８に夫々示すが如くである。即ち、図８および図９において、１１は前記回転軸状電極、３０は被加工体で、１６が電極１１の先端を挿通し、被加工体３０の表面に近接した位置で位置決めする電極ガイドである。そして両図は、何れも被加工体３０の上面から加工を開始してある程度加工時間が経過したときのもので、図８の創成加工の場合には、前記電極１１と電極ガイド１６は、実線図のもの（左側）と仮想の破線図（右側）とで示すように、被加工体３０表面上の水平方向の位置は、加工するキャビティの輪郭形状に応じて相対的に移動するが、表面上からの離隔した高さ位置には、一定の固定した位置であるから、軸状電極１１の電極ガイド１６からの下方への突出長さは、加工時間と共に大きくなって行くものである。
【０００４】
ところで、之等の軸状電極１１は、外周の偏奇消耗対策上や加工穴の真円度保持上、および前述加工中の短絡防止や加工屑等の排出能向上対策上等から、通常軸を中心とする回転、例えば１０００ｒｐｍ、が与えられた状態で加工が進行せしめられていることから、加工の進行と共に電極ガイド１６から先端突出長さが長くなる電極先端の回転振れ量は、一般的に言って増大し、加工穴やキャビティの側面３０Ａは逆テーパに拡大することになる。
【０００５】
図１０乃至図１２は、径の異なる軸状電極１１の電極ガイド１６からの突出長さ０．５ｍｍを基準として、１ｍｍから全長２０ｍｍまで、各１ｍｍと２ｍｍ毎、突出長さを長くして行ったときの電極先端の径方向の回転振れ量（μｍ）を測定した特性曲線図で、電極材料はＣｕ（またはＣｕＷ）の中実細棒状材で、図１０はφ０．２ｍｍ、図１１はφ０．３ｍｍ、また図１２はφ０．５ｍｍのものの各実測例である。即ち、同一径の電極でも、各電極により、また電極ガイド１６との組み合わせや位置決め等により、前記電極突出長さに対する先端振れ量の特性は微妙に相違するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そして、前記図９の穴加工の場合は、加工済穴部分の関係で、電極先端の回転振れ量が、前述図１０乃至１２のものより抑制されて小さくなることもあるが、図８の創成加工の場合には、電極側面の片側乃至は半分以上が開放空間となっているところから、前述図１０乃至図１２に夫々を示した振れ量の逆テーパの加工となり、これが金型の場合には成形樹脂等の離形の問題が生じる。
【０００７】
この問題を解決するための従来の手法としては、電極１と被加工体３０間の対向方向と、直角方向の平面上における相対的移動である所謂揺動加工機能を利用するか、或いは輪郭線軌跡を加工途中で変更することなどが行なわれていたが、加工効率が悪く、また輪郭加工プログラムの修正の工数が増えるなどの問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
回転手段を有する加工ヘッドに軸状電極を装着して被加工体と相対向させ、前記回転する軸状電極の先端側を被加工体の表面に近接した位置で電極ガイドに案内させて位置決めし、対向間隙に加工液を供給介在させた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加し、繰り返し放電を発生させると共に、対向方向の、または対向および該対向方向と直角な平面方向の相対的な加工送りを与えて被加工体に穴または所定のキャビティを加工する放電加工方法において、
加工機のコラムに前記電極ガイドを保持するＷ軸スライダを、また、該Ｗ軸スライダに前記加工ヘッドを保持するＺ軸スライダを、案内、バランサを含む送り機構、および各駆動源のモータとの組み合わせからなる夫々の昇降軸送り機構を介して夫々独立に軸送り可能に取り付けるとともに、前記コラムに対するＷ軸スライダの昇降軸方向の位置と、また、該Ｗ軸に対するＺ軸スライダの昇降軸方向の位置とを夫々検出する位置検出装置を夫々に設けておき、
加工開始前に、前記軸状電極の先端を、加工すべき加工穴またはキャビティイの前記対向方向の深さと同じ長さ前記電極ガイドから突出させた状態に設定しておいて、前記電極を所定回転数で回転させ、前記軸状電極の先端の回転振れ量を測定して加工プログラムを修正しておき、この修正プログラムにより加工を開始した後は、前記軸状電極先端の電極ガイドからの突出長さが、前記設定長さを維持しつつ加工が進行するように、前記Ｗ軸とＺ軸の位置検出装置からのフィードバックされる各検出位置信号によりＷ軸の位置を連続的に制御しつつ加工を進行させる放電加工方法とすることにより達成される。
【０００９】
また、前述の本発明の目的は、（２）前記回転軸状電極先端の前記電極ガイドから突出長さである前記所定長が、前記加工すべき加工穴またはキャビティの前記対向方向の深さと略同一の長さである前記（１）記載の放電加工方法とすることにより達成される。
【００１０】
また、前述の本発明の目的は、（３）前記軸状電極または交換装着された新しい軸状電極による目的とする穴またはキャビティの加工開始に際し、前記軸状電極の先端を前記穴またはキャビティの所要加工深さに応ずる長さ電極ガイドから挿通突出させると共に所定回転数で回転させ、この軸状電極先端の回転振れ量を前記被加工体設置テーブル上に設置した測定装置によって測定し、この測定振れ量に応じて加工プログラムを修正する前記（１）、または（２）に記載の放電加工方法とすることにより達成される。
【００１１】
また、前述の本発明の目的は、（４）回転手段を有する加工ヘッドに軸状電極を装着して被加工体と相対向させ、対向間隙に加工液を供給介在させた状態で両者間に間歇的な電圧パルスを印加し、繰り返し放電を発生させると共に、対向方向の、または対向方向および対向方向と直角な平面方向の相対的な加工送りを与えて被加工体に穴または所定のキャビティを加工する放電加工機において、
前記加工機のコラムにＷ軸スライダを、また該Ｗ軸スライダにＺ軸スライダを、夫々同種、同一または別異のものであってもよい案内、バランサを含む送り機構、および駆動源のモータとの組み合わせからなる夫々の昇降軸送り機構を介して取り付け、前記加工ヘッドを前記Ｚ軸スライダに取り付ける一方で、該加工ヘッドに装着された軸状電極の先端側を被加工体に近い位置で挿通案内して位置決めする電極ガイドを前記Ｗ軸スライダの下方に取り付けて保持させ、前記コラムに対するＷ軸スライダの昇降軸方向の位置を、また該Ｗ軸スライダに対するＺ軸スライダの昇降軸方向の位置を検出する夫々同種、同一、または別異のものであってもよい位置検出装置を夫々設け、前記軸状電極先端の前記電極ガイドからの突出長さを加工すべき穴またはキャビティの前記対向方向の深さに応じた所定値に設定し、前記Ｗ軸スライダのコラムに対する昇降軸位置と、前記Ｚ軸スライダのＷ軸位置に対する昇降軸位置とを前記各位置検出装置の検出位置フィードバック信号によって前記所定値に保つよう制御する制御装置を設けてなる放電加工機とすることにより達成される。
【００１２】
また、前述の本発明の目的は、（５）前記Ｚ軸スライダをＷ軸スライダに取り付け保持させる昇降軸送り機構の案内が直線案内装置、バランサを含む送り機構がエアバランサ装置または高圧ガスダンパ、そして駆動源のモータがリニアモータである前記（４）に記載の放電加工機とすることにより達成される。
【００１３】
また、前述の本発明の目的は、（６）前記Ｚ軸スライダとＷ軸スライダ間の相対向する面に取り付けられた前記リニアモータが、永久磁石片を移動方向に列設した軟磁性材からなる磁石板と、ヨーク鉄芯と巻回励磁コイルからなる電磁石とを間隙を置いて相対向配置したものである前記（５）に記載の放電加工機とすることにより達成される。
【００１４】
また、前述の本発明の目的は、（７）前記Ｗ軸スライダとコラムに取り付け保持させる昇降軸送り機構の案内が直線案内装置、バランサを含む送り機構が必要に応じて設けられるカウンタバランサとナットがＷ軸に固着されたボールねじ、そして駆動源のモータが回転出力軸を前記ボールねじに連結した回転形の交流サーボモータである前記（４）、（５）、または（６）に記載の放電加工機とすることにより達成される。
【００１５】
また、前述の本発明の目的は、（８）前記Ｗ軸スライダに対するＺ軸スライダの昇降軸方向の位置検出装置が、両者間に取り付けられるリニアスケールとセンサとの組み合わせからなる直線位置検出装置である前記（４）、（５）、（６）、または（７）に記載の放電加工機とすることにより達成される。
【００１６】
また、前述の本発明の目的は、（９）前記コラムに対するＷ軸スライダの昇降軸方向の位置検出装置が、前記交流サーボモータの回転軸に連結されたロータリィエンコーダである前記（７）、または（８）に記載の放電加工機とすることにより達成される。
【００１７】
また、前述の本発明の目的は、（１０）前記被加工体を設置する加工テーブル上に、前記軸状電極先端の軸方向と直角な平面方向の回転振れ量を測定する測定装置を並設した前記（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、または（９）に記載の放電加工機とすることにより達成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に於いて、軸状電極１１は、図示しない加工ヘッドに回転駆動されるように設けられた電極ホルダ１２に取り付けられ、後述する図示しない昇降制御可能なＷ軸に取り付けられたガイド支持体下端のガイドホルダ１７に保持された電極ガイド１６に挿通して位置決めし、被加工体３０表面の加工開始位置と相対向する。
【００１９】
軸状電極１１が、電極１１、または電極１１が取り付けられた電極ホルダ１２ごと新しいものと交換して取り付けられ、次の加工に際し、電極１１先端の電極ガイド１６からの挿通長さ位置が設定されたとき、または、次の加工に際し、前の加工に対し電極ガイド１６の軸状電極１１に対する軸方向の挿通位置決め位置が変化するか変更設定されたとき、回転による電極１１先端部の中心軸に対する径方法の振れ量を、被加工体３０を設置した加工テーブル３１に並置した測定装置３２により測定する。
【００２０】
前記測定装置３２としては、例えば図示するように、断面３２Ａ、３２Ｂとして示した内径Ｄの測定リング電極を備え、電極ガイド１６から先端を、所望最大加工深さ（Ｈｍａｘ）に応じて所定長挿通して突出させた外径ｄの軸状電極１１の垂下先端を、リング電極３２Ａ、３２Ｂの中に位置させ、必要に応じて軸状電極１１の中心位置出しをして中心に位置させ、所定の回転数の回転をさせ、これをリング電極の中心を通る水平一軸方向に移動させてする接触感知により、往復移動させたときの計測移動距離をＤａとすると、回転による振れ量を含む電極１１の見掛けの外径ｄｘは、ｄｘ＝Ｄ−Ｄａで、振れ量△ｄは、△ｄ＝（ｄｘ−ｄ）／２となり、振れ量△ｄを検知することができる。
【００２１】
なお、図中１７Ａは、ガイドホルダ１７の下端面、またはガイドホルダ１７の下端面から所定長突出して取り付けられた電極ガイド１６の下端面に設けた接触感知の電極で、該電極１７Ａに、ガイド１６またはホルダ１７の降下移動で、測定リング電極３２Ａ、３２Ｂと接触感知させることにより、電極ガイド１６のＷ軸高さ座標位置を検知して、軸状電極１１の電極ガイド１６からの挿通突出長さの調整設定、および引き上げての図示状態での振れ量測定位置への自動設定、そして当然ながら放電加工を開始する際の、電極ガイド１６の被加工体３０上面上からの所定離隔位置への自動設定の移動も可能となる。
【００２２】
前記測定装置３２は、例えば、次のような構成のものとすることができる。装置３２の上面に各水平方向の直交２軸方向に隔離して平行に相対向し、同期した中心に対する近接と開離移動が可能なバー電極３２Ａ、３２Ｂを有し、相対移動により両バー電極３２Ａ、３２Ｂの中央位置に挿設された軸状電極１１に対し、該電極１１との間に接触検知電圧が印加されたバー電極３２Ａ、３２Ｂが同期して近接移動し、両バー電極３２Ａ、３２Ｂの接触検知が均衡した位置で、先端振れ量の検知測定が行なわれる。そして、好ましくは、さらに前記近接移動と直交する方向の振れ量の検知測定を行ない、この検出した振れ量の信号または情報により加工プログラムや加工軌跡を修正または変更し、また場合によっては、電極１１先端の電極ガイド１６からの挿通突出長さを変更または調整し、また更に必要ならば、軸状電極１１の中心軸位置座標を修正するが如くである。
【００２３】
前記のように構成され加工に供される軸状電極１１は、電極ガイド１６からの挿通突出長さを同一に設定するものとして、同一種類の同一径の電極であっても、電極毎に振れ量が相違することがあるのに対し、一旦加工ヘッドに電極ホルダ１２等を介して取り付けた軸状電極１１に於いては、電極１１の加工による消耗により、電極ガイド１６の電極１１軸方向の位置が移動したとしても、電極１１先端の電極ガイド１６から挿通突出長さを一定にしておくかぎり、電極１１先端の回転振れ量がほぼ一定に保たれることが判った。
【００２４】
これを図２の創成加工と図３の穴加工の場合につき説明する。軸状電極１１の先端が、被加工体３０上面から図示の位置１１−１迄加工して掘り進んだとき、電極ガイド位置１６は、位置１６−１にあり、電極ガイド位置１６−１と電極先端の位置１１−１迄の長さＬ１は、前述加工の開始に際して、加工すべき穴またはキャビティの加工深さと、電極１１の電極ガイド１６からの突出長さ（加工可能な深さ）と振れ量との関係とから設定した前記突出長さと同一の値で、この長さを保った状態に制御して加工が進められて来ているのである。
【００２５】
そしてこのことは、更に加工を進行させて電極１１の先端が位置１１−２まで加工して掘り進んできたときも同様で、電極ガイド１６は位置１６−２にあり、この時のガイド位置１６−２と電極先端の位置１１−２迄の長さＬ２は、Ｌ２＝Ｌ１の関係に保たれており、従って更に目的とする加工深さの、電極１１の先端が位置１１−３に掘り進んで到達する迄同様にして加工は継続して行なわれるものである。
【００２６】
以上の結果、加工して形成された穴またはキャビティの側壁または側面は、穴径が電極１１径と振れ量の２倍との和と同等程度以内である以上、電極１１の振れまたは振れ量には無関係のテーパ度のない鉛直な面３０Ｂに加工形成され、目的とする寸法、形状精度の穴またはキャビティの加工が目的通りに行なわれるようになるものである。
【００２７】
図４、図５、及び図６は、本発明放電加工方法の実施に使用して好適な放電加工機の１実施例の加工ヘッド廻りの構成を説明するための各部分図であって、カバーを取り外した状態で示した正面図、一部切り欠き側面図、および図５Ｘ−Ｘ線横断矢視図である。１は図示しないベッド上の後方中央部に立てられたコラムの上方前方部分を示しているもので、前方に迫り出した中空状の加工ヘッド取り付け部をなしている。この取り付け部に後述する加工ヘッド部が、ベッド上の前方に配置され、被加工体３０を取り付けた加工テーブル３１を収納する上方開放の加工槽と鉛直Ｚ軸方向に相対向させるように取り付けられている。
【００２８】
２はコラム１項部の前端部にブラケットを介して取り付けられたＷ軸サーボモータ、３は同じくＷ軸スライダで、該スライダ３はコラム１の前面に水平方向に２条が間隔を置いて鉛直Ｗ軸方向に沿って取り付けられた直線案内装置のＷ軸レール４Ａと、スライダ３の背面に取り付けられた前記レール４Ａに嵌り合うＷ軸ガイド４Ｂとにより、鉛直なＷ軸に沿って直線に移動するように案内保持されている。しかして前記Ｗ軸スライダ３の前面側には、Ｚ軸ユニット等を装架するための、中空柱状で、比較的長尺のＷ軸スライダ本体３Ａが一体に固着して設けられている。そして、このＷ軸スライダ３の背面と対向するコラム１前面の前記一対のＷ軸レール４Ａ間には、前記スライダ３の背面ほぼ中央部に後方へ突出するように設けられた送り軸のナット２Ａが、前記モータ２の回転軸に連結され鉛直下方に垂下して設けられる送り軸の回転軸２Ｂに螺合していて、前記Ｗ軸スライダ３は直線案内装置４に沿って移動し位置決めされる。また、前記Ｗ軸スライダ３、またはスライダ本体３Ａの設置位置は、前記モータ２の回転軸に連結したロータリイエンコーダ２Ｃ、または、図示しないコラム１とスライダ３とに設けられるリニアスケールとセンサとから成る直線位置検出装置により検出され、図示しない表示装置によって表示される。
【００２９】
前記Ｗ軸スライダ本体３Ａの下端には、後述する電極ガイド１６が備えられており、この電極ガイド１６を被加工体３０の上面に対して所定の開離状態から加工に伴って順次に近接させるために、前記Ｗ軸スライダ３の軸移動が制御される。細穴等の放電加工の終了時には、電極ガイド１６が被加工体３０の上面に殆ど接触する位置迄降下して来るようにＷ軸スライダ３が制御送りで位置決めされる。このＷ軸サーボモーター２は、所望の位置で停止制御することにより、Ｗ軸スライダ３をその位置に保持することもできる。
【００３０】
１６は、細径の軸状電極１１の先端を挿通して所定長さ突出させ、被加工体３０の上面から所定隔離した位置で挿通案内して位置決めする電極ガイドで、ガイドホルダ１７に着脱変換可能に取り付けられており、該ガイドホルダ１７は、前記Ｗ軸スライダ３、３Ａに固定保持されたガイド配置体１８に位置調整可能に取り付けられるようにしてある。
【００３１】
７は、前記軸状電極１１を取り付けた加工ヘッド部を搭載して鉛直方向に加工送りするＺ軸スライダで、該Ｚ軸スライダ７は、前記Ｗ軸スライダ３がコラム１前面に対して装架されるのと同様に、Ｗ軸スライダ３の前面に水平方向に間隔を置いて鉛直平行に設けた直線案内装置８のＺ軸レール８Ａに、Ｚ軸スライダ７の背面側に設けたＺ軸ガイド８Ｂを嵌め合わせて鉛直なＺ軸方向にＺ軸スライダ７が直線に移動するように装架され、この状態でＺ軸スライダ７は、後述するようにガスダンパ５を介してＷ軸スライダ本体３Ａに支持されて前記の加工送り装置となるものである。
【００３２】
前記Ｚ軸スライダ７の背面とＷ軸スライダ３の前面とには、前者を可動子９Ａ、後者を固定子９Ｂとして前者をＺ軸に直線に移動送りするリニアモータ９が設けられてあって、図示の場合、Ｗ軸スライダ本体３Ａの前面、幅方向の中央部分に設けられた固定子９Ｂヨーク磁石板には、短冊板状の永久磁石片９Ｃが所定個数移動Ｚ軸方向に接着等して取り付けられており、これに対向するＺ軸スライダ７の部分には窓７Ｂが形成されていて、該窓７Ｂには、所定寸法、形状の積層硅素鋼板等からなる磁極を移動Ｚ軸方向に所定個数間隔を置いて形成し、該磁極に励磁コイルを単巻きまたは複巻き等により巻回して配置した電磁石形に形成した電機子鉄芯の可動子９Ａが嵌め込み固設されている。図示の固定子９Ｂと可動子９Ａのと組み合わせから成る永久磁石形のリニア交流同期モータが設けられたＺ軸スライダ７は、前記固定子となるＷ軸スライダ３、３Ａに対し可動子として高応答、高加減速でＺ軸に駆動されることになる。このリニアモータ９による駆動制御送りに対し、Ｗ軸スライダ３、３Ａの制御現在位置に対するＺ軸スライダ７の位置は、前記両スライダ３、７に設けられるリニアスケール２０Ａとセンサ２０Ｂとの組み合わせから成る直線位置検出装置２０によって検出され、駆動装置にフィードバックされている。
【００３３】
１０は、前記Ｚ軸スライダ７の下端部近くに取り付けられた加工ヘッドの取り付け台で、該取り付け台１０には、図示の場合、細径の長尺パイプ電極１１を予め取り付けたパイプ電極ホルダ１２を着脱する電極取付装置１３を回転伝達機構１４Ａと絶縁部１０Ａとを介して取り付けると共に、前記回転伝達機構１４Ａを介して前記電極ホルダ１２を回転させる回転モータ１４が設けられている状態を示している。前記パイプ電極１１に電極取付装置１３内通路を介して高圧力の加工液を供給する加工液供給手段が図示では省略したホースを介して接続口１５に接続されている。そして、同様に、前記回転モータ１４に対する配線、リニアモータ９の電磁石可動子９Ａに対する配線と冷却配管、パイプ電極１１に対する放電加工電源の接続リード線や通電ブラシ、および前述Ｚ軸スライダ７の位置検出装置２０やＷ軸サーボモータ２の配線等は省略されているものである。
【００３４】
５は、前記Ｗ軸スライダ本体３Ａの下部に、図示の場合ピストンロッド５Ａの先端を固定ピン５Ｈによりを固定して設けた高圧力のガスダンパで、上に押し上げられるシリンダ５Ｂの他端頂部に適宜の連結杆６を介して、Ｚ軸スライダ７のステム７Ａが連結され、該Ｚ軸スライダ７はガスダンパ５を介してＷ軸スライダ３またはスライダ本体３Ａに保持されていることになる。このように、Ｗ軸スライダ３は、高負荷を負担しているところから、該Ｗ軸スライダ３を重力に抗してコラム１に保持される重錘等を含むカウンタバランサ１Ａを設けることは好ましいが、本発明の実施におけるＷ軸の位置制御は精度を必要とするが、格別高応答である必要はないので、前記カウンタバランサ１Ａは、必須要件ではない。
【００３５】
軸状電極１１を取り付けた加工ヘッド部を搭載するＺ軸スライダ７のユニット全体は、リニアモータ９による駆動送りに対して慣性質量となり、さらにリニアモータ９の磁気吸引力やダンパ５および直線案内部８の摩擦抵抗も作用しているので、前記慣性質量となる部分は、出来るだけ小型、軽量に、そして更に、小比重体により、例えば、前記スライダ７と台１０とをＡｌ２Ｏ３系のセラミックスまたはＳｉ３Ｎ４やＳｉＣ等の非酸化物系のセラミックス、或いは、Ａｌ合金系やＭｇ合金系の軽量合金製のもの、または炭素繊維強化プラスチック製のものを用いるのが好ましい。
【００３６】
図７の（Ａ）は、高圧ガスダンパの構造を説明する説明図、（Ｂ）は、ガスダンパの全長（ｍｍ）に対するガス反力、即ち発生推力（ｋｇ）の特性図の例を示すものである。図に於いて、ピストンロッド５Ａのシリンダ５Ｂ内側端部に固設されたピストン５Ｃは、図示の状態に於いて、シリンダ５Ｂ内を、ピストン５Ｃ上部のＡ室と下部のＢ室とに分離しているが、前記ピストン５ＣにはＡ室とＢ室とを繋ぐ小孔５Ｄが明けられていて、Ａ、Ｂ室のガス流体、例えば通常高圧のＮ２（窒素）ガスと僅かな量の油５Ｅが封入されていて、ピストン５ＣのＡ室側の受圧面積とＢ室側のピストンロッド５Ｂ断面積を除く受圧面積との差によりＡ室側よりピストン５Ｃが押圧され、ピストンロッド５Ａがシリンダ５Ｂから伸長する方向に推力を付与される。なお、５Ｆはシール、５Ｇはロッドガイドである。
【００３７】
ガスダンパ５の全長が外力によって伸縮するときには、高圧の窒素ガスは、小孔５Ｃを通過して一方の室からもう一方の室に移動する。そして、ガスダンパ５の全長が最大であるときのガス室の容積は、全長が最小であるときの容積より大きい。それで図７（Ｂ）のように推力は若干変化する。上記のようなガスダンパ５は、そのロッド５Ａのストロークの中間位置での推力（図７（Ｂ）の×印）が、Ｚ軸スライダ７および加工ヘッド部の全重量（慣性質量）に等しいものが選定される。
【００３８】
こうすることにより、前記図４〜６の放電加工機において、Ｚ軸スライダ７がそのストロークの如何なる位置にあっても、該Ｚ軸スライダユニットは略等しいカウンタバランス力を受けるので、軸状電極１１の消耗長さに関係なく、全ストローク位置において、サーボ制御送り条件を変更することなく均一な加工状態を得ることができる。
また、以上説明の放電加工機は、微細軸状電極を使用する細穴加工や創成加工による微小キャビティ加工の専用機であるから、前記Ｚ軸スライダユニット部分の慣性質量は、微細径の軸状電極１１が、交換等して新しい時と、加工の用に供して消耗した交換前の時とに僅かな差しかなく、その差は、設けられるガスダンパ５の推力に対しても充分小さいので、加工中のＺ軸スライダユニットに対するカウンタバランス力の作用効果の変化は少なく、この面からも加工状態は均一を保ち得る。
【００３９】
以上図示説明の、微細軸状電極を使用する放電加工機によれば、Ｚ軸スライダユニットには、整合したカウンタバランス力が与えられる。従って細穴等を放電加工中の軸状電極１１と被加工体３０との間の加工間隙のサーボ送り制御において、リニアモータ９によるＺ軸スライダユニット部の高応答、高加減速のサーボ制御送りは、通常数μｍから数１０μｍ以内の微動的移動送りの高周波的繰り返しであるから、リニアモータ９の作動特性を殆ど損なうことなく作動させることができ、細穴等の放電加工を性能高く行なわせることができる。なお、前記Ｚ軸スライダユニットをＺ軸スライダに軸送り駆動するリニアモータとしては、図示実施例の所謂片面励磁構造のものに替え、前記磁気吸引力をキャンセルする両面励磁構造のリニアモータを用いる構成とすることができる。
【００４０】
以上によれば、Ｗ軸スライダ３をコラム１に対して昇降軸送りする機構の案内は、レール４Ａとガイド４Ｂとの組み合わせからなる直線案内装置４、バランサを含む送り機構は、前述省略可能なカウンタバランサ１Ａおよびナット２Ａと回転軸２Ｂとの組み合わせから成るボールねじ、および駆動源のモータは、Ｗ軸サーボモータ２が夫々対応することになる。そして同様に、Ｚ軸スライダ７をＷ軸スライダ本体３Ａに対して昇降軸送りする機構の案内は、レール８Ａとガイド８Ｂとの組み合わせからなる直線案内装置８、バランサを含む送り機構は、高圧ガスダンパ５のみで前述Ｗ軸のボールねじに対応するものはなく、そして駆動源のモータは、送り機構としての役を一部担う可動子９Ａと固定子９Ｂとの組み合わせから成るリニアモータ９が対応する。
【００４１】
この場合、Ｚ軸スライダ７の駆動源のモータとしては、Ｗ軸スライダ３側のそれのように回転形のサーボモータを使用して、バランサを含む送り機構にボールねじを設けるように構成しても良い。しかしＺ軸のスライダ７の駆動源のモータとしてリニアモータ９を使用する場合には、そのバランサを含む送り機構のバランサとしては、図示説明した高圧ガスダンパ５、より好ましくは精密レギュレータを有する圧力気体供給源とシリンダとピストンとピストンロッドから成る所謂エアバランサを使用するのが良い。また、前記Ｗ軸とＺ軸の各位置検出装置２Ｃ、２０としては、Ｚ軸スライダ７の駆動源のモータが、図示説明のようなリニアモータ９である場合には、直線位置検出装置２０とするのが望ましく、またＷ軸スライダ３側のロータリエンコーダ２Ｃに代えて直線位置検出装置とすれば、より精密級のものとすることができる。
【００４２】
なお、図示および説明では省略してあるが、図２や図８の所謂創成加工には、軸状電極１１と被加工体３０間に、軸方向と直角方向の揺動や輪郭線等を含み、加工プログラムに依る相対的加工送りを直角平面２軸方向に与える送り機構とその制御装置等が設けられているものであること当然である。
【００４３】
そして、本発明に依れば、使用するために用意した軸状電極１１の回転振れ特性が、前述図１０〜１２に示したものであったとすると、例えば、図１０のφ０．２ｍｍの電極を使用する場合、電極ガイド１６からの電極１１先端の突出長さを約１２ｍｍに設定し、この電極ガイド１６からの電極先端の突出長さを一定に保つようにＷ軸スライダ７を送り制御しつつ加工を行なうようにすると、加工穴等の外郭寸法は、水平方向の各片側に、電極１１半径よりも、最大で約２０μｍ拡大する（なお、放電間隙長はここでは無視している）ことになる。このため加工の開始に先立って、加工プログラムまたは加工軌跡制御手段等を修正または調整等をする比較的簡単な操作処理で、目的とする精度の加工を確実に行なえるようになる。勿論、この場合、貫通または底つき状態で加工する穴の深さや、創成加工のキャビティの最も深い部分の深さは、各約１０〜１２ｍｍ程度またはそれ以内のものの加工とすることが望ましく、加工穴の径も最も小さくて約φ０．２３ｍｍ程度となるものである。
【００４４】
また、前記軸状電極１１は、加工に供されるのに伴って消耗し、電極長さが短くなるので、加工中に前述のように電極１１先端の電極ガイド１６からの突出長さを設定された所定値に一定に保つには、制御操作が必要となる。
先ず加工開始時には、Ｚ軸昇降軸送り機構の操作により降下させて電極１１先端と被加工体３０表面の所定部位とを接触乃至は近接放電させて検知し、当該位置または微小距離引き上げ離隔させて停止させる。この時のＺ軸スライダ７のＷ軸スライダ３に対する位置検出２０による検出位置と、前記Ｗ軸スライダ３のコラム１に対する位置検出装置２Ｃによる検出位置とから電極１１先端の位置を知ることが出来、該電極１１先端の位置に対して電極ガイド１６を所定の指令により設定すべき突出長さ位置に来るようにＷ軸昇降軸送り機構を作動させてＷ軸スライダ３を、位置検出装置２Ｃが指令位置合致信号を検知フィードバックして来る迄昇降移動させる。
【００４５】
加工が開始された加工中は、前記加工開始時の各Ｗ軸およびＺ軸スライダ３、７の設定位置や、電極１１先端の接触等検知位置を基準として制御が行なわれる。先ずＺ軸昇降軸送り機構は、電極１１先端および先端外周廻りと被加工体３０間の対向加工間隙を、正常な間歇放電の繰り返しが維持されるように高応答で維持制御するものであるが、後述する電極１１消耗の如何にかかわらず、加工終了の電極送り込み位置の決定には、Ｗ軸スライダ３の送り量が補正されたＺ軸スライダ７の送り量に関する位置検出装置２０の位置信号と、加工終了時までの電極１１消耗の信号も検知されているものである。
【００４６】
しかして、加工が開始されて加工中は、前述加工開始時の電極１１先端位置（通常被加工体３０表面位置）を基準として、所定単位時間毎の、各種の設定加工条件やその加工期間に於ける加工状態等から演算等によって求められる加工深さと、電極消耗長さとの和である電極１１の加工送り込み長さに応じて、Ｗ軸スライダ３、即ち電極ガイド１６は下降送りされ、電極１１先端の電極ガイド１６からの突出長さは一定に保たれるのである。
【００４７】
被加工体３０に対する独立した多数の穴の加工の場合には、各穴の加工の開始に際し、消耗した電極１１先端の位置を正確に検知することが出来るが、前述創成加工のような場合には、水平方向の位置に所定輪郭線等に沿って移動する加工などもあって、電極１１先端位置や既加工済キャビティの加工深さ等の検知や制御を難しくしないよう、例えば所定期間毎に、電極１１の消耗長さまたは電極１１先端位置および加工穴やキャビティ所定位置の深さを検出監視し、必要に応じて警報するサンプリング・タイムや手段を講じておくのが望ましい。
【００４８】
以上詳述したように、本発明によれば、細径の回転軸状電極による穴または創成加工等によるキャビティの加工を、回転電極の振れを一定の状態に保って加工を進め得るので、加工穴等が逆テーパに加工成形されることがなくなり、予定した寸法でテーパの無い加工が目的通りに行なわれるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放電加工方法を説明するための電極、被加工体部分の説明図。
【図２】本発明の放電加工方法を創成加工によるキャビティ加工に適用した場合の説明図。
【図３】本発明の放電加工方法を穴加工に適用した場合の説明図。
【図４】本発明の放電加工方法の実施に好適な放電加工機の加工ヘッド廻りの構成説明図。
【図５】図４に同じく、部分の一部切り欠き側面図。
【図６】図４に同じく、図５のＸ―Ｘ線断面矢視図。
【図７】（Ａ）は一実施例ガスダンパの構造を説明するための断面説明図。
（Ｂ）は、（Ａ）一実施例の具体例の作動特性曲線図。
【図８】従来例の放電加工方法による創成加工の場合の問題点を説明するための説明図。
【図９】従来例の放電加工方法による穴加工の場合の問題点を説明するための説明図。
【図１０】軸状電極の回転による振れ特性を測定した特性図。
【図１１】図１０とは異径の軸状電極の回転振れ特性図。
【図１２】図１１とさらに異径のものの特性図。
【符号の説明】
１    ：コラム
１Ａ  ：カウンタバランサ
２    ：Ｗ軸サーボモータ
２Ｃ  ：回転形位置検出装置
３    ：Ｗ軸スライダ
３Ａ  ：Ｗ軸スライダ本体
４、８    ：Ｗ軸とＺ軸の直線案内
４Ａ、８Ａ    ：Ｗ軸とＺ軸の直線案内のレール
４Ｂ、８Ｂ    ：Ｗ軸とＺ軸の直線案内のガイド
５    ：ガスダンパ
５Ａ  ：ピストンロッド
５Ｂ  ：シリンダ
５Ｃ  ：ピストン
５Ｄ  ：小孔
５Ｅ  ：油
５Ｆ  ：シール
５Ｇ  ：ロッドガイド
６    ：連結杆
７    ：Ｚ軸スライダ
７ａ  ：ステム
９    ：リニアモータ
９Ａ  ：電磁石側可動子
９Ｂ  ：磁石片側固定子
１０  ：加工ヘッド取り付け台
１１  ：パイプ電極
１２  ：電極ホルダ
１３  ：電極取付装置
１４  ：回転モータ
１５  ：頂部
１６  ：電極ガイド
１７  ：ガイドホルダ
１８  ：ガイド支持体
２０  ：直線位置検出装置
３０  ：被加工体
３１  ：テーブル
３２  ：測定装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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