誘電性液で満たされた加工間隙間にパルス 電圧または交流電圧を印加することによって 放電は発生する。放電の発生とともに電流密 度の大きい電流パルスが所定のオン時間だけ 加工間隙を流れる。その結果、微小な量のワ ーク材料が溶融し誘電性液によって洗い流さ れる。材料の除去によって、クレータと呼ば れるくぼみがワーク表面に形成される。この ようなクレータを繰り返し形成することによ って、所望の形状がワークに加工される。

非特許文献1は、500μm以下の微小サイズの形� �をワークに形成する放電加工(マイクロEDM)に ついて述べている。マイクロEDMを行う装置は 、非常に小さいクレータを形成できることを 特徴としている。クレータのサイズは、加工 間隙に供給される放電エネルギ次第である。 放電エネルギEは式(1)によって表わされる。
 [数1]    
V _d は放電中の加工間隙間の電圧、Iは電流パル� �のピーク、Tは電流パルスのオン時間である� ��電圧V _d は工具電極及びワークの物理的性質により決 定され、10Vから40Vの範囲内である。安定した 放電を発生するため小さくても500mAの電流Iが 必要とされる。したがって、より小さいクレ ータを形成するため、オン時間の最小化が試 みられてきた。

電流パルスを発生する2つのタイプの放電加� �用回路が知られている。一つは直流電源を� �界効果トランジスタ(FET)によってオン・オフ するスイッチング回路である。オン時間Tを� �小化するため蓄積時間の影響が小さいFETが� �用されている。それでも、実用的なオン時� �Tの最小値は、0.1μs程度である。この場合、� ��圧V _d を20Vとし電流Iを500mAとすると、放電エネルギ Eは1μJである。

もう一つは、コンデンサに蓄えられた電荷の 放出によって電流パルスを得るRC回路である� ��RC回路では、コンデンサに蓄えられたエネ� �ギE _C が放電エネルギEの上限となる。直流電源の� �圧をVとすると、静電容量Cのコンデンサに蓄 えることのできるエネルギE _C は、最大で、式(2)によって表わされる。
 [数2]    
静電容量Cを2pF、電圧Vを60Vとすると、エネル� ��E _c は3.6nJである。このように、RC回路は、スイ� �チング回路に比べ非常に小さいエネルギを� �つ放電を発生させることができる。原理的� �は、RC回路は、コンデンサの静電容量Cを小� �くすれば、いくらでも小さいエネルギの放� �を発生することができる。実際には、配線� �の浮遊容量や浮遊インダクタンスに加えて� �加工間隙間の浮遊容量によって、放電エネ� �ギの最小化に限界があった。

非特許文献2-4および特許文献1-2は、浮遊容 量や浮遊インダクタンスを低減するため静電 誘導給電を用いたマイクロEDMについて述べて いる。静電誘導給電を用いた従来の放電加工 方法が図5及び図6を参照して説明される。

図5中に示されるように、回転可能な導電性� �ピンドル3と、スピンドル3の下端に取り付け られた工具電極1を含む第1の電極が垂直に支� ��されている。工具電極1はワーク2に非常に� �接して位置決めされ、工具電極1とワーク2間 に形成される加工間隙のサイズは、十μm以下 である。スピンドル3は、第2の電極である筒� ��の給電電極4に挿通されている。給電電極4� �スピンドル3に静電容量結合している。スピ� ��ドル3と給電電極4間に形成される空隙は、� �圧の印加によってその空隙に放電が発生し� �い程度のサイズを有する。空隙のサイズは� �工間隙より大きくおよそ数百μmである。特� �文献2は、空隙は、加工間隙の静電容量に影� ��を与えないようにその100倍程度の静電容量� ��有する必要があると述べている。放電加工� ��の電源が給電電極4とワーク2へ接続されて� �る。図5において、Vは電源の電圧を表し、R ₀ は電源の内部抵抗を表す。また、矢印は、電 子の動きを表し、実線の矢印は特に放電中の 電子の動きを表す。

電源から電圧Vが印加されると、図5(A)中に� ��されるように、工具電極1の下端が正に帯電 し、工具電極1に対向するワーク2が負に帯電� ��る。この電位差により加工間隙に放電が発� ��すると、図5(B)中に示されるように、電子が ワーク2から工具電極1へ更にスピンドル3へ移 動する。電圧の印加が停止されると、図5(C)� �に示されるように、工具電極1及びスピンド� ��3は負に帯電する。ワーク2及び給電電極4は� ��子の放出により正に帯電する。この電位差� ��より加工間隙に再び放電が発生すると、図5 (D)中に示されるように、電子が工具電極1及� �スピンドル3からワーク2へ移動する。

非特許文献2は、静電誘導給電を用いた放電� �工の実験を報告している。実験の結果、表� �粗さ(Rz)が0.272μm、深さが6.5μmの穴が加工さ� �た。その実験の条件は、次の通りである。
印加電圧    150V
オン時間    50μs
オフ時間    60μs
誘電性液    油
工具電極    タングステン、φ0.31mm
スピンドル   鋼、φ3.8mm
給電電極    銅、外径φ6.35mm、内径φ4.5mm、� ��さ150mm
ワーク     炭素工具鋼(日本工業規格SK5)

図6は、実験における加工間隙間の電圧(「� ��隙電圧」)を示している。図6中の符号(A)、(B )、(C)及び(D)は、図5中の同じ符号に対応して� ��る。(A)から(D)に至るサイクルを繰り返すこ� ��によって微細な穴が加工された。放電は、� ��6中の符号(B)及び(D)によって示される微小な 時間に発生している。

図5の放電加工装置は、スピンドル3に通電ブ� ��シ等を接触させることなく、加工間隙に放� ��を発生させている。したがって、通電ブラ� ��等がスピンドル3の軸振れを引き起こすこと がなく、高精度のマイクロEDMが実現される。 また、図5の放電加工装置では、給電電極4と� ��ピンドル3間に変位電流は流れているが、伝 導電流が流れていない。このため、浮遊容量 と浮遊インダクタンスは望ましくない影響を 放電に与えない。放電エネルギEは、給電電� �4とスピンドル3間の静電容量C ₁ 並びに、工具電極1とワーク2間の静電容量C ₂ のみによって決定される。電源の電圧Vは、� �(3)の通り分圧される。
 [数3]      
V _C1 は静電容量C ₁ の充電電圧、V _C2 は静電容量C ₂ の充電電圧、Q ₁ 及びQ ₂ は静電容量C ₁ 及びC ₂ それぞれに充電された電荷である。静電容量 C ₁ を小さくすることによって、エネルギが小さ い放電を発生させることができる。非特許文 献3は、給電電極4の長さ及び内径を変化させ� ��ことによって静電容量C ₁ を変化させることを開示している。

増沢隆久、「マイクロ放電加工技術の概 要」電気加工学会誌、第35巻、第80号、5-20頁� ��平成13年11月30日発行 花田倫宏、外2名、「静電誘導給電を用� �た微細放電加工法の開発」、2005年度精密工� ��会春季大会学術講演会講演論文集、1323-1324� ��、平成17年3月1日発行 花田倫宏、外2名、「静電誘導給電を用� �た微細放電加工法の開発」、精密工学会誌� �第72巻、第5号、636-640頁、平成18年5月5日発行 早坂暁彦、外3名、「静電誘導給電を用� �た微細放電加工の加工特性」、2006年度精密� ��学会春季大会学術講演会論文集、679-680頁、 平成18年3月1日発行

特開2000-218438号公報、段落[0025]-[0028]及び 図2

特開2004-122316号公報