JPS6218296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工法を利用して微小穴を形成す
る微小穴加工用放電加工装置に関し、面あらさお
よび真円度が良好で、かつ加工速度の速い、直径
10μｍ〜200μｍ程度の微小穴を形成する微小穴
加工用放電加工装置を提供することを目的とす
る。

従来、放電加工は、面あらさ、真円度等の加工
精度が形成すべき穴の径が小さくなる程問題とな
り、また微小ステツプでの電極送りが困難である
ため、微小穴加工には不向であると考えられてい
た。しかしながら放電の単発あたりのエネルギを
小さく（例えばRC放電回路でコンデンサ容量を
小さくする。）すれば面あらさも１μｍ以下とす
ることが可能であり、電極を高精度で回転させる
ことにより、加工屑の排出が促進され、真円度、
加工速度が向上する。また微小ステツプ送り機構
及び応答性良好な送り方式を開発することができ
れば、送りが微小であるため微細電極を傷つける
ことなくスムーズな微小穴放電加工が可能であ
る。

しかし従来の放電加工機は回転のための軸受と
してころがり軸受を採用しているため、数μｍ程
度のフレが生ずることは必然的に避けられず、電
極部全体としてもスピンドル構造となるため大き
くなり、浮遊容量が大きくなつて、RC回路とし
てのコンデンサ容量を減ずることができず、穴径
が約50μｍ程度となると極端に真円度、面あらさ
が悪化する。さらに、電極部の重量も大きくな
り、必然的に電極送りの応答速度も遅くなるた
め、スムーズな加工ができず実用範囲としては穴
径が約100μｍ程度が限度であつた。

本発明は上記のような従来の装置の問題点を解
決するためになされたもので、Ｖ字状構部で加工
電極を支持しつつ、加工電極を回転させることに
より、スピンドル構造を不要とし、電極部の軽
量、小型化を図り、支持手段を他の部分から電気
的に絶縁可能として大巾に浮遊容量の減少を図
り、したがつて、加工精度、加工速度とも良好な
加工を可能としている。

以下に図面を用いて本発明の一実施例を詳細に
説明する。

第１図はRC放電回路を使用した放電加工装置
の放電加工回路を示す回路図であつて、１は加工
電極、２は被加工物、３は加工電源、４はコンデ
ンサ、５は加工抵抗である。第２図に加工回路と
してRC放電回路を採用した場合の本発明の一実
施例を示す。

図において１は加工電極であり、軸受６によつ
て支持されている。加工電極１側のプーリー７よ
りモータ８側のプーリー９が上方に位置するよう
になつているため、加工電極１はベルト１０の張
力により軸受６に押しつけられながらさらに上向
きの張力を受けてモータ８によつて回転を行う。
加工電極１、軸受６、プーリー７からなる電極部
はセラミツクなどの絶縁材１１によつて本体３３
と電気的に絶縁されており、ブラシ１２によつて
電源２１に接続されている。

電極１の送りは、粗動送りと微小送りの２つに
よつて行われる。粗動は本体３３がベース１３上
の支柱１４に沿つてスライドすることにより行わ
れ、電極１を本体３３と共に加工槽１５中にある
被加工物１６の近傍まで近づける。しかる後、ピ
ニオンギア１７をモータ１８により回転させ、送
りねじ１９と一体になつているギアを回転させ、
送りねじ１９を上下動せしめ、レバー２０を介し
て電極１に微小送りを与える。

加工回路については、２１が加工用DC電源、
２２がコンデンサ、２３が抵抗であり、回路を流
れる加工電流を電流モニター２４で検知し、サー
ボ回路２５を介してモータ１８の速度、回転方向
の制御を行つて電極１の微小送り速度及び方向を
制御している。すなわち加工電極１と被加工物１
６の間で通常の放電を行つている場合において
は、モータ１８が反時計方向に設定した定速度で
回転して加工電極１を送り込み、電極１と加工槽
１５中の被加工物１６が短絡した場合には電流モ
ニター２４が短絡電流を検出し、サーボ回路２５
を介してモータ１８を時計方向に高速度回転せし
め、加工電極１を被加工物１６より引き離し、短
絡停止後再びモータ１８を反時計方向に回転さ
せ、設定速度で送り込む。この動作のくり返しに
よつて加工を行つていく。

第３図ａ，ｂおよび第４図ａ〜ｃは軸受の構造
例を示すもので第３図ａ，ｂはＶ溝を有する軸受
けにより加工電極を支持する例であり、第３図ａ
はその平面図、第３図ｂはその正面図である。す
なわち、２個のＶ溝片２６を支持体２７に上下に
取り付け、Ｖ溝片２６のＶ溝部に加工電極１を押
圧支持している。本実施例ではＶ溝片２６の材質
はルビーであるが、材質としてはこの他に超硬合
金、サフアイヤ、ダイヤモンド、焼入れ鋼等の耐
摩耗性の優れたものが考えられる。またＶ溝片２
６と支持体２７を一体構造として同一材料で構成
してもよい。

第４図ａ〜ｃはピボツト軸受けにより加工電極
を支持する例であり、第４図ａはその平面図、第
４図ｂはその正面図、第４図ｃは要部断面図であ
る。すなわち加工電極１を先端形状が球面となつ
た突出部２８をＶ字状を呈する支持体２９の内面
に上下に２個ずつ取り付けることにより、合計４
個の突出部２８で加工電極１の支持を行つてい
る。支持体２９のＶ溝角αは30゜〜150゜の間が
よい。第４図ｃは突出部２８の側断面図である。
突出部２８は先端の球状部材３０とこれを覆う被
覆体３１とよりなり、被覆体３１は外周がねじも
しくは、支持体２９に加工してある穴とはめあい
加工がされており、先端の球状部材３０はルビー
からなつている。本実施例のルビーに代つて被覆
体３１に埋込まれる材料としては、この他前記の
実施例のＶ溝片による支持の場合と同様の高耐摩
耗性材料が好ましく、先端形状が平面でも良い。

第５図は微小送り機構の詳細を示すもので、て
こレバー３２は支点Ｃがピボツト支持のてことな
つている。加工電極１及び送りねじ１９のてこレ
バーとの接触側は球面ないしは、円錐形となし、
てこレバー側の接触部３２１は高耐摩耗性材料で
構成され、ピボツト接触としている。本実施例は
接触部にサフアイヤブロツクをはりつけてある
が、この他ルビー、ダイヤモンド、超鋼、焼入れ
鋼等も考えられる。

送りねじ１９の下部はおねじとなつていて、本
体３３のめねじとかみあつている。モータ１８に
よりピニオンギア１７が回転し、これとかみあう
送りねじ１９のギアも回転し、送りねじ１９は自
身のねじによつて上下方向にピニオンギア１７と
のかみ合い位置を変えながら移動する。送りねじ
１９の移動量がてこレバー３２を通じて加工電極
１に伝えられ、加工電極１の送り込みがなされ
る。

本実施例では、送りねじ１９のギアとピニオン
ギア１７のギア比は５：１、送りねじ１９のおね
じはピツチ0.5mmの右ねじ、ピニオンギア１７の
歯幅は10mmとなつている。モータ１８が反時計方
向に回転すると送りねじ１９は1/5に回転速度を
減速され時計方向に回転し、モータ１８の一回転
に対して0.1mmだけ上方へ移動する。（最大移動幅
はピニオンの歯幅により決定される）。この結果
てこレバー３２のＡ側は上方向へ0.1mmだけ上方
へ持ち上げられ、本実施例ではl₁：l₂＝１：１で
あるため、てこレバー３２のＢ側は0.1mmだけ下
方向へ押し下げられる。

電極１はプーリー７及びベルト１０によりモー
タ８と連結して回転し、ベルト１０により上向き
の張力を受けているため、てこレバー３２と常に
接触を行ない、てこレバーＡ側の移動量が加工電
極１の送り込み量となる。以上は放電安定状態の
送り込みの場合であるが、被加工物１６と加工電
極１の短絡時には、モータ１８を時計方向に回転
させることにより前記と同様のメカニズムによ
り、加工電極１の引き上げが行なわれる。この場
合、てこレバー３２のＡ側に分銅３４を付けると
ベルト１０の張力を軽減できる。

第６図は浮遊容量減少のための絶縁状態及びブ
ラシの接触状態を示す。

絶縁材１１（本実施例ではセラミツクである
が、紙、ビニール、ガラス等も考えられる。）に
より本体３３と加工電極１及び軸受け６を絶縁
し、ブラシ１２によつて加工電極１と加工電源と
の導通を直接とり、放電回路系を小さくまとめあ
げて放電加工に影響する浮遊容量の低減をはかつ
ている。

第７図および第８図はモータ１８の制御回路の
概略図である。破線で囲んだ部分が放電加工回路
であり、他部分はモータの制御回路となつてい
る。

第７図、第８図において１は加工電極、１６は
被加工物、４がコンデンサ、５が加工抵抗、３が
加工電源である。また３５は加工電流モニター用
抵抗、３６が基準電圧検知用抵抗であり、抵抗３
５，３６によつて発生する電圧を比較するコンパ
レーターが３７である。

第７図は、加工電極送り用モータとしてパルス
モータ１８を使用した場合の概略回路図である 第７図において、３８は低速回転用ゲート、３
９が短絡時高速逆転用ゲート、４０が基準回転信
号発振器、４１が１／Ｎカウンタ、４２がドライ
バーアンプである。

すなわち通常放電時は、発振器４０の信号を
１／Ｎカウンタ４１で分周し、低速回転用ゲート
３８よりドライバーアンプ４２に信号が入りモー
タ１８を一定速度で回転させる。

コンパレータ３７が短絡信号を発生した場合に
は高速逆転用ゲートに切り替り、モーが高速逆回
転させる。

第８図は加工電極送り用モータとしてDCモー
タを使用した場合の構成を示す概略回路図であ
る。４３は高速逆転用設定回路、４４は低速回転
用設定回路、４５はDCモータ１８駆動用パワー
アンプ、４６はタコゼネレーターでコンパレータ
４７を通じてDCモータ１８が定速度回転するよ
うサーボをかけている。

駆動方式は第７図のパルスモータの場合と同様
に、コンパレータ３７によつて速度、回転方向設
定回路が切り替り、通常放電時はDCモータ１８
は低速定速度回転をし、加工電極１と被加工物１
６の短絡時は高速逆回転を行う。

以上述べてきたように本発明は、受圧面がＶ字
状形状をなす支持手段を本体部から電気的に絶縁
して、放電加工回路としての浮遊容量を減少させ
るとともに、電極移動手段として減速ギアとレバ
ーとを用いた応答性の良い微小送り機構を用い、
さらに支持手段の受圧面に押圧させながら加工電
極を回転させる回転手段の採用によりフレが無く
回転精度の向上と電極部の単純化をはかることに
より、面あらさおよび真円度が良好で、加工速度
も速く、かつ高精度の微小穴加工が可能となる利
点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はRC放電回路の一般的構成を示す回路
図、第２図は本発明の一実施例における微小穴放
電加工装置を示す全体構成図、第３図ａ，ｂは同
装置における支持手段の構成例を示す平面図およ
び正面図、第４図ａ〜ｃは同手段の他の構成例を
示す平面図、正面図および要部断面図、第５図、
第６図は本発明の一実施例における微小穴放電加
工装置の要部構成図、第７図、第８図は同装置に
おける放電回路の構成例を示す回路図である。 １……加工電極、６……支持手段、７，９……
プーリー、８，１８……モータ、１０……ベル
ト、１１……絶縁板、１２……ブラシ、１３……
ベース、１４……支柱、１５……加工槽、１６…
…被加工物、１７……ピニオンギア、１９……送
りねじ、２０……レバー、２１……加工用DC電
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物との間で放電を行う加工電極と、前
   記加工電極を支持する受圧面がＶ字状形状を有
   し、本体部から電気的に絶縁された２対の軸受か
   らなる支持手段と、一方の端部が前記加工電極上
   に位置し、他方の端部が減速ギアを介して回転駆
   動力を与えるモータに結合された送りネジ上に位
   置し、前記両端部間に支点を有するレバーを用
   い、モータの回転による送りネジの上下移動によ
   り前記加工電極を被加工物に対して移動させる移
   動手段と、前記加工電極を前記支持手段上で回転
   させながら、前記支持手段の受圧面に対して前記
   加工電極を押圧すると同時に被加工物と反対側の
   加工電極を前記レバーに常に押接させるための押
   圧力を与える回転手段とを具備することを特徴と
   する微小穴放電加工装置。 ２ 支持手段が、Ｖ字状の受圧面に突出部を設け
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の微小穴放電加工装置。