JPH09290327A - 放電加工装置 - Google Patents
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- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/02—Wire-cutting
- B23H7/08—Wire electrodes
- B23H7/10—Supporting, winding or electrical connection of wire-electrode
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- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱分解炭素を放電加工すると加工が著しく不
安定になる場合があった。 【解決手段】 工具電極または加工物の少なくともいず
れか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置におい
て、異方性導電材料２の良導電面２０ｂに、等方性導電
体２２を接続する部分を設けた。更に、異方性導電材料
２の良導電面２０ｂにおいて放電を発生させる。更に、
異方性導電材料２と等方性導電体２２との結合に導電性
接着剤２３を用いた。また、異方性導電材料は熱分解炭
素材料である。さらに、熱分解炭素材料を工具電極材料
として用いる。また、加工液として純水など不燃性加工
液を用いる。更に、放電中の電圧を測定する手段と、正
常放電と異常放電との判別に用いるしきい値を設定する
手段と、測定された放電電圧が該しきい値より大きい場
合に加工電流の供給を停止させる手段とを備えた。
安定になる場合があった。 【解決手段】 工具電極または加工物の少なくともいず
れか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置におい
て、異方性導電材料２の良導電面２０ｂに、等方性導電
体２２を接続する部分を設けた。更に、異方性導電材料
２の良導電面２０ｂにおいて放電を発生させる。更に、
異方性導電材料２と等方性導電体２２との結合に導電性
接着剤２３を用いた。また、異方性導電材料は熱分解炭
素材料である。さらに、熱分解炭素材料を工具電極材料
として用いる。また、加工液として純水など不燃性加工
液を用いる。更に、放電中の電圧を測定する手段と、正
常放電と異常放電との判別に用いるしきい値を設定する
手段と、測定された放電電圧が該しきい値より大きい場
合に加工電流の供給を停止させる手段とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、放電加工装置に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、工具電極材料としては銅や等方性
グラファイトが使用されてきたが、近年、熱分解炭素材
料を工具電極に使用して電極消耗を低減させる試みが報
告されている（例えば、文献（宇野、岡田：熱分解炭素
電極の放電加工特性，電気加工学会全国大会（１９９
５）講演論文集，ｐ１６３〜１６６）参照）。
グラファイトが使用されてきたが、近年、熱分解炭素材
料を工具電極に使用して電極消耗を低減させる試みが報
告されている（例えば、文献（宇野、岡田：熱分解炭素
電極の放電加工特性，電気加工学会全国大会（１９９
５）講演論文集，ｐ１６３〜１６６）参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱分解
炭素を放電加工すると、加工が著しく不安定になる場合
があるという問題があった。従来、当該材料を用いた放
電加工に際して材料の方向性を吟味した例は見あたらな
かったが、筆者らは鋭意研究を重ね、熱分解炭素材料な
ど異方性導電材料を用いて放電加工する際には、熱伝導
性および電気伝導性における異方性に配慮する必要があ
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。また、
前記熱分解炭素材料を工具電極として用いる場合、従来
用いられてきた電極材料と比較して著しく高価なことも
大きな問題であった。
炭素を放電加工すると、加工が著しく不安定になる場合
があるという問題があった。従来、当該材料を用いた放
電加工に際して材料の方向性を吟味した例は見あたらな
かったが、筆者らは鋭意研究を重ね、熱分解炭素材料な
ど異方性導電材料を用いて放電加工する際には、熱伝導
性および電気伝導性における異方性に配慮する必要があ
ることを見いだし、本発明を完成するに至った。また、
前記熱分解炭素材料を工具電極として用いる場合、従来
用いられてきた電極材料と比較して著しく高価なことも
大きな問題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る放電加工装置は、工具電極または加工物の少なくとも
いずれか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置に
おいて、当該異方性導電材料の良導電面に、等方性導電
体を接続する部分を設けるものである。
る放電加工装置は、工具電極または加工物の少なくとも
いずれか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置に
おいて、当該異方性導電材料の良導電面に、等方性導電
体を接続する部分を設けるものである。
【０００５】本発明の請求項２にかかる放電加工装置
は、請求項１記載の装置において、異方性導電材料の良
導電面において放電を発生させるものである。
は、請求項１記載の装置において、異方性導電材料の良
導電面において放電を発生させるものである。
【０００６】本発明の請求項３にかかる放電加工装置
は、請求項１記載の装置において、異方性導電材料と等
方性導電体との結合に導電性接着剤を用いるものであ
る。
は、請求項１記載の装置において、異方性導電材料と等
方性導電体との結合に導電性接着剤を用いるものであ
る。
【０００７】本発明の請求項４にかかる放電加工装置
は、請求項１ないし３記載の装置において、異方性導電
材料を熱分解炭素材料とするものである。
は、請求項１ないし３記載の装置において、異方性導電
材料を熱分解炭素材料とするものである。
【０００８】本発明の請求項５にかかる放電加工装置
は、請求項４記載の装置において、熱分解炭素材料を工
具電極材料として用いるものである。
は、請求項４記載の装置において、熱分解炭素材料を工
具電極材料として用いるものである。
【０００９】本発明の請求項６にかかる放電加工装置
は、請求項５記載の装置において、加工液として純水な
ど不燃性加工液を用いるものである。
は、請求項５記載の装置において、加工液として純水な
ど不燃性加工液を用いるものである。
【００１０】本発明の請求項７にかかる放電加工装置
は、請求項１記載の装置において、放電中の電圧を測定
する放電電圧測定手段と、正常放電と異常放電との判別
に用いるしきい値を設定する基準電圧設定手段と、測定
された放電電圧が該しきい値より大きい場合に加工電流
の供給を停止させる比較手段とを備えたものである。
は、請求項１記載の装置において、放電中の電圧を測定
する放電電圧測定手段と、正常放電と異常放電との判別
に用いるしきい値を設定する基準電圧設定手段と、測定
された放電電圧が該しきい値より大きい場合に加工電流
の供給を停止させる比較手段とを備えたものである。
【００１１】
実施の形態１．図１は黒鉛の結晶の構造を説明する図、
図２は熱分解炭素材料の構造を説明する図、図３は熱分
解炭素材料の異方性を説明する図、図４は本発明の実施
の形態１における放電加工用電極の構成を示す図、図５
は本発明の実施の形態１による放電加工装置の構成を示
す図、表１は本発明の実施の形態１のものによる放電加
工結果を従来のものによる放電加工結果と比較した表で
ある。
図２は熱分解炭素材料の構造を説明する図、図３は熱分
解炭素材料の異方性を説明する図、図４は本発明の実施
の形態１における放電加工用電極の構成を示す図、図５
は本発明の実施の形態１による放電加工装置の構成を示
す図、表１は本発明の実施の形態１のものによる放電加
工結果を従来のものによる放電加工結果と比較した表で
ある。
【００１２】まず、熱分解炭素材料について説明する。
周知のように黒鉛の結晶は図１に示すように、炭素原子
が正六角形の各頂点の位置を占めた炭素原子層２００が
幾重にも重なって構成されている。基板上に気相成長に
より熱分解炭素を積層させた場合もこれと同様に、基板
と平行に形成された炭素原子の層が幾重にも重なった構
造となっている（図２）。以下では説明のため、この積
層された炭素原子層２００の面を積層面２０、積層面２
０に平行な端面を不良導電面２０ａと呼び、積層面２０
を切断する端面を良導電面２０ｂと呼ぶこととし、図示
する際には、図３に示すように積層面２０を複数描くこ
とで不良導電面２０ａと良導電面２０ｂを区別すること
とする。熱分解炭素材料は上述のように、積層面２０方
向と他の方向では構造が異なるため、熱伝導度および電
気伝導度において著しい異方性を示す。すなわち、図３
において積層面２０と平行な方向（矢印Ｙ、Ｚ）の電気
および熱伝導度は、積層面２０を貫く方向（矢印Ｘ）の
電気および熱伝導度の１００倍以上であり、金属と同等
の値である。したがって、良導電面２０ｂ間では熱およ
び電気が金属と同様に伝導し、不良導電面２０ａと良導
電面２０ｂの間ではほとんど伝導しない。なお、放電加
工に従来用いられてきた等方性グラファイト電極では、
電気および熱伝導性は金属の数分の一であるが、前記の
ような異方性は示さない。また、熱分解炭素材料はその
製造方法が気相成長によるため製造速度が遅く、したが
って高価である点も特徴といえる。
周知のように黒鉛の結晶は図１に示すように、炭素原子
が正六角形の各頂点の位置を占めた炭素原子層２００が
幾重にも重なって構成されている。基板上に気相成長に
より熱分解炭素を積層させた場合もこれと同様に、基板
と平行に形成された炭素原子の層が幾重にも重なった構
造となっている（図２）。以下では説明のため、この積
層された炭素原子層２００の面を積層面２０、積層面２
０に平行な端面を不良導電面２０ａと呼び、積層面２０
を切断する端面を良導電面２０ｂと呼ぶこととし、図示
する際には、図３に示すように積層面２０を複数描くこ
とで不良導電面２０ａと良導電面２０ｂを区別すること
とする。熱分解炭素材料は上述のように、積層面２０方
向と他の方向では構造が異なるため、熱伝導度および電
気伝導度において著しい異方性を示す。すなわち、図３
において積層面２０と平行な方向（矢印Ｙ、Ｚ）の電気
および熱伝導度は、積層面２０を貫く方向（矢印Ｘ）の
電気および熱伝導度の１００倍以上であり、金属と同等
の値である。したがって、良導電面２０ｂ間では熱およ
び電気が金属と同様に伝導し、不良導電面２０ａと良導
電面２０ｂの間ではほとんど伝導しない。なお、放電加
工に従来用いられてきた等方性グラファイト電極では、
電気および熱伝導性は金属の数分の一であるが、前記の
ような異方性は示さない。また、熱分解炭素材料はその
製造方法が気相成長によるため製造速度が遅く、したが
って高価である点も特徴といえる。
【００１３】次に、本実施の形態の構成および動作につ
いて説明する。まず、図４に示すように、熱分解炭素材
料２の良導電面２０ｂに導電性接着剤２３を塗布して等
方性導電体である銅板２２と接着した放電加工用電極を
作製する。次に、図５に示すように、当該電極を放電加
工装置の主軸１に装着し、加工液５を満たした加工槽４
内に設置した加工物すなわちワーク３との間隔を制御装
置６により制御しつつ、加工電源７を用いて放電を発生
させて放電加工を行う。以上のように加工を行えば、加
工電流は銅板２２を経由して熱分解炭素材料２の積層面
２０に沿って流れるので電気抵抗が低く、安定した加工
が実現できる。また、高価な熱分解炭素電極２の使用量
を必要最小限とすることができるので、工具電極を安価
に構成できる。さらに、良導電面２０ｂにおいて放電を
発生させた場合には、放電面において発生する熱が積層
面２０に沿って電極内部に速やかに拡散するので放電面
が冷却され、炭素の高温での安定性と相まって電極がほ
とんど消耗しない。
いて説明する。まず、図４に示すように、熱分解炭素材
料２の良導電面２０ｂに導電性接着剤２３を塗布して等
方性導電体である銅板２２と接着した放電加工用電極を
作製する。次に、図５に示すように、当該電極を放電加
工装置の主軸１に装着し、加工液５を満たした加工槽４
内に設置した加工物すなわちワーク３との間隔を制御装
置６により制御しつつ、加工電源７を用いて放電を発生
させて放電加工を行う。以上のように加工を行えば、加
工電流は銅板２２を経由して熱分解炭素材料２の積層面
２０に沿って流れるので電気抵抗が低く、安定した加工
が実現できる。また、高価な熱分解炭素電極２の使用量
を必要最小限とすることができるので、工具電極を安価
に構成できる。さらに、良導電面２０ｂにおいて放電を
発生させた場合には、放電面において発生する熱が積層
面２０に沿って電極内部に速やかに拡散するので放電面
が冷却され、炭素の高温での安定性と相まって電極がほ
とんど消耗しない。
【００１４】表１は本実施の形態による電極を用いた場
合の加工結果と従来用いられてきた等方性グラファイト
電極を用いた場合の加工結果を比較したものである。加
工条件は逆極性、ピーク電流５．５Ａ、パルス幅４マイ
クロ秒である。表から明らかなように、等方性グラファ
イト電極と比較して、電極消耗が１／１００程度に低減
した。また、本実施の形態においては、等方性グラファ
イト電極の場合と同様に安定した加工が実現できること
を確認した。
合の加工結果と従来用いられてきた等方性グラファイト
電極を用いた場合の加工結果を比較したものである。加
工条件は逆極性、ピーク電流５．５Ａ、パルス幅４マイ
クロ秒である。表から明らかなように、等方性グラファ
イト電極と比較して、電極消耗が１／１００程度に低減
した。また、本実施の形態においては、等方性グラファ
イト電極の場合と同様に安定した加工が実現できること
を確認した。
【００１５】
【表１】
【００１６】従来、電極低消耗加工の実現には電極表面
に保護炭素皮膜を形成する必要があり、そのためには１
００マイクロ秒以上の長いパルス幅での加工が必要であ
ったが、前記実験から分かるように当該電極の場合には
短いパルス幅でも電極低消耗加工が実現できていること
から、保護炭素皮膜によらない低消耗加工が実現できて
いることは明らかで、このことは市販の不燃性放電加工
液および純水を加工液とした実験において同様の結果が
得られたことからも確認できる。現時点では当該加工に
おいて低電極消耗を実現する機構は必ずしも明らかでは
ないが、同一面粗度を実現するために従来よりも短いパ
ルスを採用できることから加工速度が向上することは明
らかで、また水系の加工液でも低消耗が実現できること
から防災上の利点も生まれる。
に保護炭素皮膜を形成する必要があり、そのためには１
００マイクロ秒以上の長いパルス幅での加工が必要であ
ったが、前記実験から分かるように当該電極の場合には
短いパルス幅でも電極低消耗加工が実現できていること
から、保護炭素皮膜によらない低消耗加工が実現できて
いることは明らかで、このことは市販の不燃性放電加工
液および純水を加工液とした実験において同様の結果が
得られたことからも確認できる。現時点では当該加工に
おいて低電極消耗を実現する機構は必ずしも明らかでは
ないが、同一面粗度を実現するために従来よりも短いパ
ルスを採用できることから加工速度が向上することは明
らかで、また水系の加工液でも低消耗が実現できること
から防災上の利点も生まれる。
【００１７】なお、前記実施の形態においては熱分解炭
素材料２と銅板２２を導電性接着剤２３を用いて結合し
たが、半田付け、ろうづけ、ボルト締めなどの他の方法
により電気的接続を確保してもよいことは言うまでもな
い。また、良導電面２０ｂの一部または全部にニッケル
などのメッキを施した後に結合すれば電気的接続が一層
確実となり、より望ましい。また、前記実施の形態にお
いては等方性導電体２２の材質として、一般的な工具電
極材料である銅を採用したが、必ずしもこれに限るわけ
ではなく、アルミニウム、鋼、黄銅、銅タングステン等
の他の金属や、超硬合金、窒化硼素などでもよく、さら
に従来放電加工で用いられてきた等方性グラファイト電
極など、通常用いられる等方性の導電性材料ならば何を
用いても本発明は効果を発揮することは言うまでもな
い。また、前記実施の形態においては熱分解炭素材料２
を工具電極材料として用いたが、工具電極材料としてで
はなく加工物３とする場合にも適用できる。また、本発
明は異方性導電材料を用いて安定に放電加工する際に広
く用いることができるものであるから、異方性導電材料
として熱分解炭素材料２のみに限るわけではなく単結晶
黒鉛など様々な異方性導電材料に対しても適用できる。
素材料２と銅板２２を導電性接着剤２３を用いて結合し
たが、半田付け、ろうづけ、ボルト締めなどの他の方法
により電気的接続を確保してもよいことは言うまでもな
い。また、良導電面２０ｂの一部または全部にニッケル
などのメッキを施した後に結合すれば電気的接続が一層
確実となり、より望ましい。また、前記実施の形態にお
いては等方性導電体２２の材質として、一般的な工具電
極材料である銅を採用したが、必ずしもこれに限るわけ
ではなく、アルミニウム、鋼、黄銅、銅タングステン等
の他の金属や、超硬合金、窒化硼素などでもよく、さら
に従来放電加工で用いられてきた等方性グラファイト電
極など、通常用いられる等方性の導電性材料ならば何を
用いても本発明は効果を発揮することは言うまでもな
い。また、前記実施の形態においては熱分解炭素材料２
を工具電極材料として用いたが、工具電極材料としてで
はなく加工物３とする場合にも適用できる。また、本発
明は異方性導電材料を用いて安定に放電加工する際に広
く用いることができるものであるから、異方性導電材料
として熱分解炭素材料２のみに限るわけではなく単結晶
黒鉛など様々な異方性導電材料に対しても適用できる。
【００１８】実施の形態２．図６は本発明の実施の形態
２における放電加工用電極の構成を示す図、図７は本発
明の実施の形態２における熱分解炭素材料の方向を示す
図、図８は本発明の実施の形態２における加工の様子を
示す図である。
２における放電加工用電極の構成を示す図、図７は本発
明の実施の形態２における熱分解炭素材料の方向を示す
図、図８は本発明の実施の形態２における加工の様子を
示す図である。
【００１９】次に構成および動作について説明する。図
６に示すように銅パイプ２２の先端に円筒形状の熱分解
炭素材料２を接続した工具電極を製作する。このとき、
熱分解炭素材料２は図７に示す方向に設定する。次に、
図８に示すように、製作した工具電極を回転させつつ移
動させ、先端の熱分解炭素材料２の部分で放電加工を行
う。このように電極を構成しても熱分解炭素材料２の良
導電面２０ｂが銅パイプ２２と接続されており、放電が
良導電面２０ｂで発生するので、実施の形態１と同様の
効果を奏する。ここで、円筒電極内部から加工液を流通
させるように構成すると更に加工性能が向上する。な
お、前記実施の形態では円筒状の電極を使用したが、銅
２２および熱分解炭素材料２のどちらか一方または双方
を、内部に貫通穴を有しない円柱形状とするなど、他の
形状としても差し支えないことは言うまでもない。ま
た、等方性導電体２２の材質が銅に限られないことは実
施の形態１と同様である。
６に示すように銅パイプ２２の先端に円筒形状の熱分解
炭素材料２を接続した工具電極を製作する。このとき、
熱分解炭素材料２は図７に示す方向に設定する。次に、
図８に示すように、製作した工具電極を回転させつつ移
動させ、先端の熱分解炭素材料２の部分で放電加工を行
う。このように電極を構成しても熱分解炭素材料２の良
導電面２０ｂが銅パイプ２２と接続されており、放電が
良導電面２０ｂで発生するので、実施の形態１と同様の
効果を奏する。ここで、円筒電極内部から加工液を流通
させるように構成すると更に加工性能が向上する。な
お、前記実施の形態では円筒状の電極を使用したが、銅
２２および熱分解炭素材料２のどちらか一方または双方
を、内部に貫通穴を有しない円柱形状とするなど、他の
形状としても差し支えないことは言うまでもない。ま
た、等方性導電体２２の材質が銅に限られないことは実
施の形態１と同様である。
【００２０】実施の形態３．図９は本発明の実施の形態
３における放電加工用電極の構成を示す図、図１０は本
発明の実施の形態３における熱分解炭素材料の方向を示
す図、図１１は本発明の実施の形態３における加工の様
子を示す図である。
３における放電加工用電極の構成を示す図、図１０は本
発明の実施の形態３における熱分解炭素材料の方向を示
す図、図１１は本発明の実施の形態３における加工の様
子を示す図である。
【００２１】次に構成および動作について説明する。図
９に示すように銅パイプ２２の外周に円筒形状の熱分解
炭素材料２を接続した工具電極を製作する。このとき、
熱分解炭素材料２は図１０に示す方向に設定する。次
に、図１１に示すように、製作した工具電極を回転させ
つつ移動させ、外周の熱分解炭素材料２の部分で放電加
工を行う。このように電極を構成しても熱分解炭素材料
２の良導電面２０ｂが銅パイプ２２と接続されており、
放電が良導電面２０ｂで発生するので、実施の形態１と
同様の効果を奏する。ここで、円筒電極内部に加工液を
流通させるように構成すると更に加工性能が向上する。
９に示すように銅パイプ２２の外周に円筒形状の熱分解
炭素材料２を接続した工具電極を製作する。このとき、
熱分解炭素材料２は図１０に示す方向に設定する。次
に、図１１に示すように、製作した工具電極を回転させ
つつ移動させ、外周の熱分解炭素材料２の部分で放電加
工を行う。このように電極を構成しても熱分解炭素材料
２の良導電面２０ｂが銅パイプ２２と接続されており、
放電が良導電面２０ｂで発生するので、実施の形態１と
同様の効果を奏する。ここで、円筒電極内部に加工液を
流通させるように構成すると更に加工性能が向上する。
【００２２】なお、前記実施の形態においては銅パイプ
２２は熱分解炭素材料２内を貫通していたが、図１２の
ように銅パイプ２２の底面が熱分解炭素材料２の底面と
同一平面上となるように挿入すると、図１１のような側
面加工だけでなく、図１３のような底付加工も行えるの
で有用である。また、前記実施の形態においては熱分解
炭素材料２を円筒形としたが、必ずしもこれに限られる
わけではなく、例えば図１４に示すように先端形状を球
状とするなど、様々な形状の熱分解炭素材料２を用いて
側面加工および底付加工を行ってもよいことは言うまで
もない。
２２は熱分解炭素材料２内を貫通していたが、図１２の
ように銅パイプ２２の底面が熱分解炭素材料２の底面と
同一平面上となるように挿入すると、図１１のような側
面加工だけでなく、図１３のような底付加工も行えるの
で有用である。また、前記実施の形態においては熱分解
炭素材料２を円筒形としたが、必ずしもこれに限られる
わけではなく、例えば図１４に示すように先端形状を球
状とするなど、様々な形状の熱分解炭素材料２を用いて
側面加工および底付加工を行ってもよいことは言うまで
もない。
【００２３】また、前記実施の形態では円筒状の銅パイ
プ２２を使用したが、銅パイプ２２ではなく内部に貫通
穴を有しない円柱状の銅棒を用いても差し支えないこと
は言うまでもない。また、導電体２２の材質が銅に限ら
れないことは実施の形態１と同様である。
プ２２を使用したが、銅パイプ２２ではなく内部に貫通
穴を有しない円柱状の銅棒を用いても差し支えないこと
は言うまでもない。また、導電体２２の材質が銅に限ら
れないことは実施の形態１と同様である。
【００２４】実施の形態４．図１５は円筒積層型熱分解
炭素材料の構造を説明する図、図１６は本発明の実施の
形態４における放電加工用電極の構成を示す図、図１７
は本発明の実施の形態４における熱分解炭素材料の方向
を示す図、図１８は本発明の実施の形態４における加工
の様子を示す図である。
炭素材料の構造を説明する図、図１６は本発明の実施の
形態４における放電加工用電極の構成を示す図、図１７
は本発明の実施の形態４における熱分解炭素材料の方向
を示す図、図１８は本発明の実施の形態４における加工
の様子を示す図である。
【００２５】まず、円筒積層型熱分解炭素材料について
説明する。前記、実施の形態１ないし３で言及した熱分
解炭素材料２は積層面が平面であったが、カーボンファ
イバーを芯材とし、その周囲に熱分解炭素を積層する
と、図１５に示すように同心円筒状に積層面が形成され
た材料（以下では、円筒積層型熱分解炭素材料２１と呼
ぶ）を得ることができる。この材料では、積層面の形状
から明らかなように、円柱の軸方向の熱伝導率および電
気電導率が半径方向よりも著しく大きい。
説明する。前記、実施の形態１ないし３で言及した熱分
解炭素材料２は積層面が平面であったが、カーボンファ
イバーを芯材とし、その周囲に熱分解炭素を積層する
と、図１５に示すように同心円筒状に積層面が形成され
た材料（以下では、円筒積層型熱分解炭素材料２１と呼
ぶ）を得ることができる。この材料では、積層面の形状
から明らかなように、円柱の軸方向の熱伝導率および電
気電導率が半径方向よりも著しく大きい。
【００２６】次に、本実施の形態の構成および動作につ
いて説明する。図１６に示すように、銅パイプ２２の先
端に円筒形状の円筒積層型熱分解炭素材料２１を接続し
た工具電極を製作する。このとき、円筒積層型熱分解炭
素材料２１は図１７に示す方向に設定する。次に、図１
８に示すように、先端の円筒積層型熱分解炭素材料２１
の部分で放電加工を行う。このように電極を構成しても
円筒積層型熱分解炭素材料２１の良導電面２０ｂが銅パ
イプ２２と接続されており、良導電面２０ｂで放電が発
生するので、実施の形態１と同様の効果を奏する。この
工具電極は加工物３を工具の軸方向に加工する場合に適
している。ここで、電極を回転させたり、内部から加工
液を流通させると更に加工性能が向上する。
いて説明する。図１６に示すように、銅パイプ２２の先
端に円筒形状の円筒積層型熱分解炭素材料２１を接続し
た工具電極を製作する。このとき、円筒積層型熱分解炭
素材料２１は図１７に示す方向に設定する。次に、図１
８に示すように、先端の円筒積層型熱分解炭素材料２１
の部分で放電加工を行う。このように電極を構成しても
円筒積層型熱分解炭素材料２１の良導電面２０ｂが銅パ
イプ２２と接続されており、良導電面２０ｂで放電が発
生するので、実施の形態１と同様の効果を奏する。この
工具電極は加工物３を工具の軸方向に加工する場合に適
している。ここで、電極を回転させたり、内部から加工
液を流通させると更に加工性能が向上する。
【００２７】なお、前記実施の形態では円筒状の電極を
使用したが、銅パイプ２２および円筒積層型熱分解炭素
材料２１のどちらか一方または双方を、内部に貫通穴を
有しない円柱状や回転対称ではない形状など他の形状と
しても差し支えないことは言うまでもない。また、等方
性導電体２２の材質が銅に限られないことは実施の形態
１と同様である。
使用したが、銅パイプ２２および円筒積層型熱分解炭素
材料２１のどちらか一方または双方を、内部に貫通穴を
有しない円柱状や回転対称ではない形状など他の形状と
しても差し支えないことは言うまでもない。また、等方
性導電体２２の材質が銅に限られないことは実施の形態
１と同様である。
【００２８】実施の形態５．図１９は本発明の実施の形
態５による放電加工装置の構成を示す図、図２０は本発
明の実施の形態５における第２の制御装置の構成の一例
を示す図、図２１は本発明の実施の形態５における第２
の制御装置の構成の他の例を示す図である。
態５による放電加工装置の構成を示す図、図２０は本発
明の実施の形態５における第２の制御装置の構成の一例
を示す図、図２１は本発明の実施の形態５における第２
の制御装置の構成の他の例を示す図である。
【００２９】まず、本実施の形態の背景を述べる。既に
述べたように、熱分解炭素材料には著しい異方性が存在
する。例えば、図１３のような底付加工を行う場合には
電極の回転軸と平行な方向の電気抵抗は電極の半径方向
の電気抵抗に比べて著しく大きい。したがって、電極の
回転軸と平行な方向に放電が発生することは稀である。
しかし、ひとたびそのような放電が発生した場合には、
その高い電気抵抗のために電極内部に高熱が発生し、電
極を破壊してしまうという問題がある。このような放電
の場合、電極内部において電圧降下が生じるため、通常
の放電と比べて放電電圧が高く測定される点が特徴であ
る。また、電流制限抵抗を用いて加工電流の設定を行っ
ている加工電源では、このような放電の場合には通常の
放電と比べて放電電流が低く測定される点も特徴であ
る。また、内部のインピーダンスを変化させて加工電流
をフィードバック制御により一定に保つ加工電源では、
このような放電の場合には通常の放電と比べて内部のイ
ンピーダンスが低く設定される点も特徴である。本実施
の形態は、これらの特徴を利用して、このような望まし
くない放電の発生を検知し、即座に放電を終了させて電
極の損傷を防止するものである。
述べたように、熱分解炭素材料には著しい異方性が存在
する。例えば、図１３のような底付加工を行う場合には
電極の回転軸と平行な方向の電気抵抗は電極の半径方向
の電気抵抗に比べて著しく大きい。したがって、電極の
回転軸と平行な方向に放電が発生することは稀である。
しかし、ひとたびそのような放電が発生した場合には、
その高い電気抵抗のために電極内部に高熱が発生し、電
極を破壊してしまうという問題がある。このような放電
の場合、電極内部において電圧降下が生じるため、通常
の放電と比べて放電電圧が高く測定される点が特徴であ
る。また、電流制限抵抗を用いて加工電流の設定を行っ
ている加工電源では、このような放電の場合には通常の
放電と比べて放電電流が低く測定される点も特徴であ
る。また、内部のインピーダンスを変化させて加工電流
をフィードバック制御により一定に保つ加工電源では、
このような放電の場合には通常の放電と比べて内部のイ
ンピーダンスが低く設定される点も特徴である。本実施
の形態は、これらの特徴を利用して、このような望まし
くない放電の発生を検知し、即座に放電を終了させて電
極の損傷を防止するものである。
【００３０】次に、本実施の形態の構成および動作につ
いて説明する。本実施の形態では、これまでに述べた実
施の形態の構成（図５）に加えて、加工電源７を制御す
る第２の制御装置８が設けられている（図１９）。この
第２の制御装置８の構成の一例を図２０に示し、動作を
以下に説明する。第２の制御装置８は放電電圧測定手段
８１、基準電圧設定手段８２、および比較手段８３から
なっている。基準電圧設定手段８２には、正常な放電が
発生した場合に測定される放電電圧よりも若干高いしき
い値（例えばワーク３が鋼の場合、３０Ｖ程度）があら
かじめ設定されている。放電電圧測定手段８１は、放電
の発生を検出後に放電中の工具電極２とワーク３の間の
電圧を測定する。比較手段８３は測定された放電電圧と
設定されているしきい値とを比較し、該放電電圧が該し
きい値よりも大きい場合には加工電源７に対して加工電
流の供給を中止する指令を出力する。以上のように、本
実施の形態によれば、通常の放電よりも放電電圧の高い
異常放電が発生した場合には、即座に加工電流の供給が
停止されるので、望ましくない放電の発生が抑制され、
電極の損傷が防止される。
いて説明する。本実施の形態では、これまでに述べた実
施の形態の構成（図５）に加えて、加工電源７を制御す
る第２の制御装置８が設けられている（図１９）。この
第２の制御装置８の構成の一例を図２０に示し、動作を
以下に説明する。第２の制御装置８は放電電圧測定手段
８１、基準電圧設定手段８２、および比較手段８３から
なっている。基準電圧設定手段８２には、正常な放電が
発生した場合に測定される放電電圧よりも若干高いしき
い値（例えばワーク３が鋼の場合、３０Ｖ程度）があら
かじめ設定されている。放電電圧測定手段８１は、放電
の発生を検出後に放電中の工具電極２とワーク３の間の
電圧を測定する。比較手段８３は測定された放電電圧と
設定されているしきい値とを比較し、該放電電圧が該し
きい値よりも大きい場合には加工電源７に対して加工電
流の供給を中止する指令を出力する。以上のように、本
実施の形態によれば、通常の放電よりも放電電圧の高い
異常放電が発生した場合には、即座に加工電流の供給が
停止されるので、望ましくない放電の発生が抑制され、
電極の損傷が防止される。
【００３１】なお、前記実施の形態では放電電圧を測定
したが、放電電流や加工電源内部インピーダンスを測定
してもよいことは前記背景の説明で述べたことから明ら
かである。図２１は放電電流を測定した場合の第２の制
御装置８の構成例であり、放電電流測定手段８４、基準
電流設定手段８５、および比較手段８３からなってい
る。動作は前記図２０の場合と同様なので説明を省略す
る。
したが、放電電流や加工電源内部インピーダンスを測定
してもよいことは前記背景の説明で述べたことから明ら
かである。図２１は放電電流を測定した場合の第２の制
御装置８の構成例であり、放電電流測定手段８４、基準
電流設定手段８５、および比較手段８３からなってい
る。動作は前記図２０の場合と同様なので説明を省略す
る。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１にかか
る放電加工装置は、工具電極または加工物の少なくとも
いずれか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置に
おいて、当該異方性導電材料の良導電面に、等方性導電
体を接続する部分を設けたので、異方性導電材料内から
等方性導電体へと加工電流が容易に流通できるため電気
抵抗が低くなって加工の安定が図られる。
る放電加工装置は、工具電極または加工物の少なくとも
いずれか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置に
おいて、当該異方性導電材料の良導電面に、等方性導電
体を接続する部分を設けたので、異方性導電材料内から
等方性導電体へと加工電流が容易に流通できるため電気
抵抗が低くなって加工の安定が図られる。
【００３３】本発明の請求項２にかかる放電加工装置
は、請求項１にかかる放電加工装置において、異方性導
電材料の良導電面において放電を発生させるので、放電
により発生する熱が電極内部へ速やかに拡散し、放電面
が冷却され、電極消耗が低減する。
は、請求項１にかかる放電加工装置において、異方性導
電材料の良導電面において放電を発生させるので、放電
により発生する熱が電極内部へ速やかに拡散し、放電面
が冷却され、電極消耗が低減する。
【００３４】本発明の請求項３にかかる放電加工装置
は、請求項１にかかる放電加工装置において、異方性導
電材料と等方性導電体との結合に導電性接着剤を用いた
ので、相互の電気的接続を容易にかつ確実に行いつつ固
定できる。
は、請求項１にかかる放電加工装置において、異方性導
電材料と等方性導電体との結合に導電性接着剤を用いた
ので、相互の電気的接続を容易にかつ確実に行いつつ固
定できる。
【００３５】本発明の請求項４にかかる放電加工装置
は、請求項１ないし３の何れかにかかる放電加工装置に
おいて、異方性導電材料として熱分解炭素材料を使用す
るので、高価な熱分解炭素材料を必要最小限のみ使用で
きるため、安価に電極を製作できる。
は、請求項１ないし３の何れかにかかる放電加工装置に
おいて、異方性導電材料として熱分解炭素材料を使用す
るので、高価な熱分解炭素材料を必要最小限のみ使用で
きるため、安価に電極を製作できる。
【００３６】本発明の請求項５にかかる放電加工装置
は、請求項４にかかる放電加工装置において、熱分解炭
素材料を工具電極として使用するので、電極消耗のほと
んどない放電加工が実現できる。
は、請求項４にかかる放電加工装置において、熱分解炭
素材料を工具電極として使用するので、電極消耗のほと
んどない放電加工が実現できる。
【００３７】本発明の請求項６にかかる放電加工装置
は、請求項５にかかる放電加工装置において、水系の加
工液を使用するので引火の心配がない。
は、請求項５にかかる放電加工装置において、水系の加
工液を使用するので引火の心配がない。
【００３８】本発明の請求項７にかかる放電加工装置
は、請求項１にかかる放電加工装置において、放電中の
電圧を測定する放電電圧測定手段と、正常放電と異常放
電との判別に用いるしきい値を設定する基準電圧設定手
段と、測定された放電電圧が該しきい値より大きい場合
に加工電流の供給を停止させる比較手段とを備えたの
で、異常放電の発生を検知し、即座に放電を終了させて
電極の損傷を防止できる。
は、請求項１にかかる放電加工装置において、放電中の
電圧を測定する放電電圧測定手段と、正常放電と異常放
電との判別に用いるしきい値を設定する基準電圧設定手
段と、測定された放電電圧が該しきい値より大きい場合
に加工電流の供給を停止させる比較手段とを備えたの
で、異常放電の発生を検知し、即座に放電を終了させて
電極の損傷を防止できる。
【図１】 実施の形態１に係わり黒鉛の結晶の構造を説
明する図である。
明する図である。
【図２】 実施の形態１に係わり熱分解炭素材料の構造
を説明する図である。
を説明する図である。
【図３】 実施の形態１に係わり熱分解炭素材料の異方
性を説明する図である。
性を説明する図である。
【図４】 実施の形態１における放電加工用電極の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図５】 実施の形態１による放電加工装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図６】 実施の形態２における放電加工用電極の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図７】 実施の形態２における熱分解炭素材料の方向
を示す図である。
を示す図である。
【図８】 実施の形態２による加工の様子を示す図であ
る。
る。
【図９】 実施の形態３における放電加工用電極の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】 実施の形態３における熱分解炭素材料の方
向を示す図である。
向を示す図である。
【図１１】 実施の形態３による加工の様子を示す図で
ある。
ある。
【図１２】 実施の形態３における放電加工用電極の構
成の他の例を示す図である。
成の他の例を示す図である。
【図１３】 実施の形態３による図１２の放電加工用電
極を用いた加工の様子を示す図である。
極を用いた加工の様子を示す図である。
【図１４】 実施の形態３における放電加工用電極の構
成の他の例を示す図である。
成の他の例を示す図である。
【図１５】 実施の形態４に係わり円筒積層型熱分解炭
素材料の構造を説明する図である。
素材料の構造を説明する図である。
【図１６】 実施の形態４における放電加工用電極の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図１７】 実施の形態４における熱分解炭素材料の方
向を示す図である。
向を示す図である。
【図１８】 実施の形態４による加工の様子を示す図で
ある。
ある。
【図１９】 実施の形態５による放電加工装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図２０】 実施の形態５における第２の制御装置の構
成の一例を示す図である。
成の一例を示す図である。
【図２１】 実施の形態５における第２の制御装置の構
成の他の例を示す図である。
成の他の例を示す図である。
１ 主軸、 ２ 熱分解炭素材料、 ２０ 積層面、
２０ａ 不良導電面、２０ｂ 良導電面、 ２００ 炭
素原子層、 ２１ 円筒積層型熱分解炭素材料、 ２２
等方性導電体、 ２３ 導電性接着剤、 ３ ワー
ク、 ４ 加工槽、 ５ 加工液、 ６ 制御装置、
７ 加工電源、 ８ 第２の制御装置、８１ 放電電圧
測定手段、 ８２ 基準電圧設定手段、 ８３ 比較手
段、８４ 放電電流測定手段、 ８５ 基準電流設定手
段。
２０ａ 不良導電面、２０ｂ 良導電面、 ２００ 炭
素原子層、 ２１ 円筒積層型熱分解炭素材料、 ２２
等方性導電体、 ２３ 導電性接着剤、 ３ ワー
ク、 ４ 加工槽、 ５ 加工液、 ６ 制御装置、
７ 加工電源、 ８ 第２の制御装置、８１ 放電電圧
測定手段、 ８２ 基準電圧設定手段、 ８３ 比較手
段、８４ 放電電流測定手段、 ８５ 基準電流設定手
段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 英孝 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 湯澤 隆 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 真柄 卓司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 工具電極または加工物の少なくともいず
れか一方に異方性導電材料を用いた放電加工装置におい
て、当該異方性導電材料の良導電面に、等方性導電体を
接続する部分を設けたことを特徴とする放電加工装置。 - 【請求項２】 前記異方性導電材料の良導電面において
放電を発生させることを特徴とする請求項１記載の放電
加工装置。 - 【請求項３】 前記異方性導電材料と等方性導電体との
結合に導電性接着剤を用いたことを特徴とする請求項１
記載の放電加工装置。 - 【請求項４】 前記異方性導電材料は熱分解炭素材料で
あることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載
の放電加工装置。 - 【請求項５】 前記熱分解炭素材料を工具電極材料とし
て用いることを特徴とする請求項４記載の放電加工装
置。 - 【請求項６】 加工液として純水など不燃性加工液を用
いることを特徴とする請求項５記載の放電加工装置。 - 【請求項７】 放電中の電圧を測定する放電電圧測定手
段と、正常放電と異常放電との判別に用いるしきい値を
設定する基準電圧設定手段と、測定された放電電圧が該
しきい値より大きい場合に加工電流の供給を停止させる
比較手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の放
電加工装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9005393A JPH09290327A (ja) | 1996-02-27 | 1997-01-16 | 放電加工装置 |
| TW086101708A TW446691B (en) | 1996-02-27 | 1997-02-14 | Electric discharge machining apparatus |
| DE19707696A DE19707696C2 (de) | 1996-02-27 | 1997-02-26 | Werkzeugelektrode für eine Vorrichtung zum Bearbeiten mit elektrischer Entladung |
| CH00464/97A CH691797A5 (fr) | 1996-02-27 | 1997-02-26 | Appareil d'usinage par électroérosion. |
| US08/807,866 US5837957A (en) | 1996-02-27 | 1997-02-26 | Electric discharge machining apparatus |
| CN97102548A CN1096326C (zh) | 1996-02-27 | 1997-02-26 | 放电加工装置 |
| KR1019970005864A KR100245538B1 (ko) | 1996-02-27 | 1997-02-26 | 방전 가공장치 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-39320 | 1996-02-27 | ||
| JP3932096 | 1996-02-27 | ||
| JP9005393A JPH09290327A (ja) | 1996-02-27 | 1997-01-16 | 放電加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09290327A true JPH09290327A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=26339326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9005393A Pending JPH09290327A (ja) | 1996-02-27 | 1997-01-16 | 放電加工装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5837957A (ja) |
| JP (1) | JPH09290327A (ja) |
| KR (1) | KR100245538B1 (ja) |
| CN (1) | CN1096326C (ja) |
| CH (1) | CH691797A5 (ja) |
| DE (1) | DE19707696C2 (ja) |
| TW (1) | TW446691B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19883017B4 (de) * | 1998-11-13 | 2007-09-27 | Mitsubishi Denki K.K. | Oberflächenbehandlungsverfahren und Elektrode für ein Oberflächenbehandlungsverfahren |
| JP2001064799A (ja) * | 1999-08-27 | 2001-03-13 | Yuzo Mori | 電解加工方法及び装置 |
| JP2001252828A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-09-18 | Charmilles Technol Sa | 放電加工機用加工液の負荷粒子及びその製造方法 |
| JP3794244B2 (ja) * | 2000-06-12 | 2006-07-05 | 三菱電機株式会社 | 放電加工装置 |
| US6800828B2 (en) | 2001-03-31 | 2004-10-05 | Honeywell International Inc. | Electrical discharge machining of carbon-containing work pieces |
| CN1319693C (zh) * | 2001-11-19 | 2007-06-06 | 拉瓦勒大学 | 放电加工电极及方法 |
| US9284647B2 (en) * | 2002-09-24 | 2016-03-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for coating sliding surface of high-temperature member, high-temperature member and electrode for electro-discharge surface treatment |
| KR101063575B1 (ko) * | 2002-09-24 | 2011-09-07 | 미츠비시덴키 가부시키가이샤 | 고온부재의 슬라이딩면 코팅 방법 및 고온부재와 방전표면 처리용 전극 |
| CN1692179B (zh) * | 2002-10-09 | 2011-07-13 | 石川岛播磨重工业株式会社 | 回转体及其涂覆方法 |
| JP2007015889A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Toyo Tanso Kk | 炭素材料及び炭素材料の加工方法 |
| TWI877055B (zh) * | 2024-07-30 | 2025-03-11 | 精呈科技股份有限公司 | 石墨電極放電加工控制方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3796852A (en) * | 1971-12-06 | 1974-03-12 | D Vlach | Electrical discharge machining tool |
| JPS5226252B2 (ja) * | 1973-04-28 | 1977-07-13 | ||
| US4373127A (en) * | 1980-02-06 | 1983-02-08 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | EDM Electrodes |
| JPS58186532A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 放電による鏡面加工用電極 |
| DE3539643A1 (de) * | 1985-11-08 | 1987-05-27 | Aeg Elotherm Gmbh | Einrichtung zur erfassung der brennspannung am arbeitsspalt einer funkenerosionsmaschine |
| JPH0197523A (ja) * | 1987-10-07 | 1989-04-17 | Kawasaki Refract Co Ltd | 放電加工用電極 |
| US4924051A (en) * | 1988-11-18 | 1990-05-08 | Sebzda Sr Jack | Split grip tip for mounting of electrode blanks |
| JPH02283667A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-11-21 | Ibiden Co Ltd | 放電加工用電極及びその製造方法 |
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