专利名称：细孔放电加工装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用于开设相对细径乃至微细径的孔的加工液自如流动方式的细孔放电加工装置。
背景技术：
近年来，细孔放电加工机因与刻模放电加工相比加工速度较快，故而广泛用于线切割放电加工的线电极插通用的加工起始孔或飞机零件、汽车用零件加工等的孔加工。关于加工液自如流动方式的细孔放电加工装置，其使用棒状或管状加工用电极将加压加工液供给至工件的加工位置以冷却加工用电极，并同时在加工用电极的前端面与工件的电极对置部位之间施加脉冲电压、重复进行脉冲放电而进行放电加工，能够高速穿孔加工出电极直径的数十倍深的细孔。供给至加工位置(加工中的孔)的加压加工液包含由于放电加工而产生的加工屑、气体等，且通过放电加工间隙(电极直径与工件孔径的间隙)向放电加工孔的入口侧开口部流通而排出，并且与加压加工液一并排出。加工液的供给对电极与工件间的放电加工间隙的冷却、促进加工屑及气体的排出等为必需的，但在加工细且深的孔时，将大量液体供给至放电加工间隙极其困难。因此，以往虽尝试提高加工液的供给泵压力而供给高压液，但因孔较细且较深，故而难以供给及流通充足的加工液。并且， 存在加工屑熔融而作为熔融附着物堆积于加工孔的入口侧开口的角部处的倾向。如图5所示，以往，通过管状电极喷射加工液，并且借助于与电极分离地配置的加工液喷射喷嘴朝向斜下方的放电加工位置喷射加工液。详细而言，即便在放电开孔加工中，为了使加工周边的加工屑进行排出移动，还进行了使用有喷嘴的侧面喷射。在棒状电极的使用中，使用配置于电极的斜上方的喷射喷嘴进行加工液喷射，但存在以下问题:工件的加工部入口侧开口部的至少一半处于淹没于喷射加工液中的状态，加工碎屑的排出口经常集中于与喷射方向为相反侧的部位，在加工效率下降的状态下频繁发生二次放电，从而加工孔成为以加工液喷射方向为长度方向的椭圆状。并且，若以提高加工屑的排出为目的而增加加工液喷射压力，则存在以下问题:挤压电极侧面的矢量力增加，使电极向喷嘴的喷射方向靠近而引起振动，放电加工变得不稳定，因机械因素及加工液流量不足所导致的二次放电现象迭加，成为形成椭圆孔的主要因素。在专利文献I中提出有如下细孔放电加工装置:以被沿Z轴方向进给且旋转驱动的电极保持器来保持较细的管状电极的上端部，以电极引导件引导该管状电极的下部，自该管状电极的上端通过该管状电极内将加工液以喷流状态供给至放电加工孔内，并同时使该管状电极旋转且沿Z轴方向进给，来进行细孔放电加工，并且除上述加工液的供给以外，还自配置于放电加工孔的斜上方的多个部位的喷射喷嘴喷射液体压力至少2MPa以上的加工液，由此将附着于加工孔的入口侧开口的角部处的碎屑吹散，抑制熔融附着物的产生。
在专利文献2中提出有以被沿Z轴方向进给并且旋转驱动的中空主轴来保持较细的管状电极的细孔放电加工装置。在专利文献2中，不存在专利文献I所示的引导管状电极的下部的电极引导件。自该管状电极的上端通过该管状电极内将加工液以喷流状态供给至放电加工孔内，并同时使该管状电极旋转且沿Z轴方向进给，来进行细孔放电加工。通过使穿过管状电极内的加工液为1.5Hz以上的脉动流且以喷流状态供给至放电加工孔内，来将加工屑自电极与工件间的放电加工间隙排出。专利文献3、4采用如下加压加工液供给方式:以包围棒状电极或管状电极的方式供给加压加工液，在为管状电极的情况下还并用通过筒状空间进行供给的方式。在专利文献3中提出有如下细孔放电加工装置:以被沿Z轴方向进给且旋转驱动的电极保持器保持棒状电极或管状电极的上端部，以电极引导件引导该管状电极的下部，将加压加工液以自该电极的上端包围电极外表面内的方式供给至电极保持器，并从电极保持器至电极下端，通过从设置于电极保持器的电极穿过的引导孔以包围电极外表面内的方式以喷流状态供给，以进行细孔放电加工。在专利文献4中提出有如下细孔放电加工装置:以被沿Z轴方向进给并且旋转驱动的电极保持器保持棒状电极或管状电极的上端部，且以电极引导件引导该电极的下部，将加压加工液以自该电极的上端包围电极外表面内的方式供给至电极保持器，借助于设置于该电极保持器的喷射器结构向供给至电极保持器的加压加工液中混入高压气体，将混入有该气体的加压加工液通过电极引导件的引导孔以包围电极外表面的方式供给至电极下端，将工件固定于真空抽吸箱内，一面以自该箱的底部对该箱内进行真空抽吸的真空抽吸装置进行真空抽吸，一面进行细孔放电加工。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平05-169322号公报专利文献2:日本特开平05-185326号公报专利文献3:日本特开2001-287119号公报专利文献4:日本特开2004-1156号公报
发明内容
发明所要解决的问题根据专利文献1、2所公开的技术，在使用电极直径0.2mm以下的管状电极进行开孔用放电加工的情况下，受加工液粘性与管路阻力的影响，通过电极内通路所供给的加压加工液减少，因此加工孔内表面与管状电极之间的放电加工间隙中的流通量减少，因此利用加压加工液进行的加工碎屑的排出不良。因此产生二次放电现象或短路现象，放电加工速度显著降低，产生无法实现作为此种放电加工装置的特长的高速加工的不良情况。因此，若以增加加工液喷射流量为目的而增加加工液压力，则由于管状电极的管的内部厚度不均匀等而使本来直线状的管产生应变或挠曲，从而无法进行加工。并且，在使用棒状电极的情况下，虽然使用喷嘴喷射向加工孔的入口侧开口部自斜向喷射加工液，但若电极直径为0.2mm以下，则加工碎屑的排出会不充分，此情况与管状加工用电极的情形相同，同样也产生上述的不良情况。
对于专利文献3中所公开的技术，存在来自加工部的污液侵入电极引导件内而使电极引导件堵塞，从而无法进行长时间的稳定的电极进给的问题，这已经在专利文献4中被指出，专利文献4中所公开的技术解决了该问题。根据专利文献3所公开的技术，自上方的电极保持器流下的高压加工液22c暴露于大气中导致压力降低而流入电极引导件的漏斗部，由于积留于该漏斗部内的加工液的挤出压力，加工液会自电极引导件向放电加工中的孔流下。因此，该加工液在不具有较大的喷射压力的状态下以较厚的膜覆盖电极表面地流下，且比放电加工中的孔的直径大地扩散并向该孔放射，因此，该加压加工液向放电加工间隙的侵入供给无法充分进行，并且积留于孔周围的水消失，加压加工液成为阻碍通过放电加工而产生的加工屑从放电加工间隙排出的障壁，因此加工屑的排出无法充分进行。因此，会花费较多加工时间，无法提高加工效率。根据专利文献4所公开的技术，自电极引导件朝向放电加工中的孔放射的加压加工液含有高压气体，因此，在到达加工中的孔之前会较大地扩散，因此，该加压加工液向放电加工间隙的侵入供给无法充分进行，因此，加工屑的排出无法充分进行。因此，会花费较多的加工时间，无法提高加工效率。并且，在使用电极直径0.15mm以下的棒状电极进行加工深度超过加工孔径的十倍的加工的情况下，根据需要在利用喷嘴向侧面喷射加工液的基础上还并用电极的跃升(jump)动作而进行加工屑的排出，但借助于跃升扩大加工间隙的期间无法进行加工而成为引起加工效率降低的主要原因，因此，即便在加工深度较大的情况下，也期望使足量的加压加工液到达孔底部的供给方式。如图5所示，就以往的使用有加工液喷射喷嘴的自一个方向进行的加工液喷射、或自电极上部的降落水流而言，因喷嘴直径或降落水流直径较大，故而在加工屑排出时电极包围加工液成为罩盖而导致加工屑难以排出，成为加工效率降低的状态。尤其是，使用了加工液喷射喷嘴的迄今为止的加工液喷射以瞄准工件与电极间的方向进行喷射，但其喷射力被分解成在矢量方向被分解的挤压电极侧面的力与电极行进方向的力，分解至电极行进方向的矢量力的一部分进入加工孔对加工屑的排出发挥作用。因此，初始加工液喷射力的排出加工屑的作用大大衰减。本发明是鉴于上述方面而提出的，其目的在于提供一种能够以加压加工液可自放电加工间隙顺畅地排出加工屑的方式将加压加工液供给至细孔放电加工位置的细孔放电
加工装置。解决问题的技术手段为达成上述目的，本发明的细孔放电加工装置的特征在于，具备电极引导件，该电极引导件在工件附近隔着加工液的液膜而沿Z轴方向引导为棒状电极或管状电极的加工用电极的下部，在将上述电极引导件固定于工件附近的壳体内，具备收容高压加工液的高压加工液收容室，在上述高压加工液收容室的下端具备高压加工液喷射口，该高压加工液喷射口被限制为超细微地大于电极直径的口径，使直径与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径大致相等的高压加工液喷射流几乎不扩散地侵入至放电加工间隙。上述发明的细孔放电加工装置以电极保持器保持棒状或管状加工用电极的上部，在接近工件的位置以电极引导件隔着高压加工液的液膜沿Z轴方向引导加工用电极的下部。而且，自高压加工液喷射口喷射导入至高压加工液收容室内的高压加工液。高压加工液喷射口被限制为超细微地大于加工用电极直径的口径，以喷射流几乎不扩散且以喷射流包围加工用电极的外表面的方式喷射高压加工液，因此可使该高压加工液较深地侵入至放电加工间隙。因此，当使加工用电极相对于工件沿Z轴方向相对地进给而进行细孔放电加工时，由此而在放电加工孔底部产生的加工屑被吸入到较深地侵入放电加工间隙的加工液而自放电加工间隙顺畅地输送至放电加工孔入口部。自高压加工液喷射口到达工件表面的放电加工孔入口部周围的喷射流猛烈地碰撞包含刚自放电加工间隙流出至该放电加工孔入口部周围的加工屑的加工液，且因碰撞的冲击而呈喷雾状飞散，因此，不会在工件表面的放电加工孔入口部周围造成液体积留，从而不会在放电加工孔入口部的边缘形成熔融附着物，在放电加工孔底部产生的加工屑不积留于放电加工间隙而顺畅地排出至外部。而且，因充分大地进行加工用电极的冷却，故而可使供给至加工用电极的电流大幅度地大于以往，因此，可将放电加工时间缩短为以往的数分之一，从而大幅度提高放电加工效率。进而，在开孔完成的时间点，来自高压加工液喷射口的喷射流穿过放电加工间隙，因此，借助于该喷射流而冲走附着于加工用电极下端的加工屑，因此不会在加工用电极下端形成熔融附着物。另外，本发明的细孔放电加工装置还具备:轴，其保持上述加工用电极；加压加工液分配室，其用于将加压加工液导入至上述轴的内部，被上述加工用电极穿过，且具有喷射孔；液槽，其在上述电极引导件的上侧，用于收容自上述加压加工液分配室的喷射孔喷射且包围加工用电极地流下的加压加工液，且在加工用电极为管状电极时，以连通状态面对上述加工用电极的内部通路并分配加压加工液；以及储液槽，其用于自上述液槽通过溢流液流下管收容溢流液。根据该结构，能够以加压加工液的放射流包围并冷却加工用电极的自电极保持器至电极引导件为止的部分，在加工用电极为管状电极的情况下，还能够将加压加工液供给至该管状电极的内部空间。而且，能够将大量加压加工液自加工液泵供给至电极保持器，能够使自电极保持器包围为棒状电极或管状电极的加工用电极地喷射的加压加工液的喷射流量增多，从而可使加工用电极的自电极保持器至液槽之间的部分充分冷却。至于加工用电极，远离在与工件之间进行放电的电极下端的部分的冷却也使得可在加工用电极流过大电流。优选的是，在上述发明中构成为:借助于加工液泵使上述储液槽内的加工液分支为上述加压加工液与上述高压加工液地进行循环。在该结构中，加压加工液与上述高压加工液的供给是借助于仅以I个泵来泵出储留于储液槽内的加工液而进行的，分支后，只要进行加压加工液的压力设定与高压加工液的压力设定即可，故而易于进行加工液的压力设定的控制及流量控制，从而可简单地构成加工液的循环路径。优选的是，在上述发明中具备压力设定机构，该压力设定机构使导入至上述高压加工液收容室的上述高压加工液的液体压力为3MPa以上，且使以高压加工液包围上述加工用电极的自上述电极引导件至电极下端之间的状态的喷射流的液体压力为3MPa以上。在该结构中，高压加工液的液体压力为3MPa以上，因此，即便在放电加工孔变深的加工阶段，高压加工液也可顺畅地侵入放电加工孔的内表面与加工用电极之间的放电加工间隙，从而高压加工液可冲走在放电加工孔部底部产生的加工屑。因此，即便为较深的细孔的放电加工也可用短时间进行加工。优选的是，在上述发明中，上述高压加工液收容室为电极引导件的中空部，上述高压加工液收容室经由设置于壳体的液体通路导入高压加工液，上述壳体以电极引导件的下端露出的方式收容该电极引导件，上述高压加工液喷射口设置于上述电极引导件的中空部即上述高压加工液收容室的下端。在该结构中，可将高压加工液大量地导入电极引导件的中空部，自筒状空间下端的高压加工液喷射口喷射的高压加工液的喷射流，包围自直径与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径大致相等的高压加工液喷射口至电极下端之间的加工用电极而几乎不扩散地侵入放电加工间隙。因此，即便为较深的细孔的放电加工，也可用短时间进行加工。优选的是，在上述发明中，上述高压加工液收容室设置于收容上述电极引导件的电极引导件的壳体，且形成为沿该电极引导件的外表面导入至下端，上述高压加工液喷射口同心地设置于上述高压加工液收容室的上述电极引导件下侧附近。在该结构中，高压加工液可大量地导入电极引导件周围的空间，自高压加工液收容室下端的高压加工液喷射口喷射的高压加工液的喷射流包围自直径与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径大致相等的高压加工液喷射口至电极下端之间而几乎不扩散地侵入放电加工间隙。因此，即便为较深的细孔的放电加工，也可用短时间进行加工。优选的是,在上述发明中具备:空气喷嘴,其用于喷射空气或惰性气体,该空气或惰性气体用于吹散自加工前后产生的成为雾状的包含加工屑的飞散加工液及液化物；以及喷雾加工液回收装置，其用于回收上述被吹散的飞散加工液及液化物。在该结构中，成为雾状的包含加工屑的飞散加工液及液化物不会滞留于放电加工孔周边，因而包含加工屑的加工液可自放电加工间隙顺畅地排出，从而可避免在入口部放电加工孔的周缘形成熔融堆积物。发明效果根据本发明，可减少将高压加工液自距工件极近距离的位置向工件表面的入口部放电加工孔周围的供给，而能沿着电极表面将高压加工液较深且大量地供给至放电加工间隙，因此，可将借助于放电加工而在放电加工孔底部产生的加工屑自放电加工间隙顺畅地排出，因此，本发明可提供一种细孔放电加工装置，即便在欲在大气中的操作环境下借助于放电加工高速地穿开比较细径乃至微细径的孔的情况下，仍可顺畅地自放电加工间隙排出加工屑，且可极其高速且稳定地进行放电加工，从而可实现加工时间的大幅缩短，改善操作性，在比较细的孔的量产加工中可期望大幅度的成本降低。
图1是表示本发明的第I实施方式的细孔放电加工装置的一实施方式的结构图。图2是图1所示的细孔放电加工装置的主要部分的放大剖视图。图3是图1所示的细孔放电加工装置的主要部分的放大剖视图。图4是表示图1所示的细孔放电加工装置的加工液喷射状态的主要部分的放大剖视图。
图5是表示在开孔用放电加工中加工液喷射喷嘴喷射加工液的状态的主要部分的放大剖视图。图6是本发明的细孔放电加工装置中所使用的加工液喷射引导件及电极引导件的放大剖视图。图7是在图1所示的细孔放电加工装置中所采用的电极引导件的5种方式的立体图。图8是本发明的第2实施方式的细孔放电加工装置的主要部分的放大剖视图。图9是在图8所示的细孔放电加工装置的主要部分表示高压加工液的流动的剖视图。图10是图8所示的细孔放电加工装置的主要部分的A-A剖面的电极引导件的横首1J视图。图11是在图8所示的细孔放电加工装置中所采用的电极引导件的2种方式的立体图。图12是表示在低加工速度的加工条件下的电极引导件与工件之间的距离的适当距离用数据的曲线图。图13是表示与相对于加工液喷射压力变化的性能变化相关的实验结果的曲线图。图14是表示与相对于加工液压力变化的加工性能变化相关的实验结果的曲线图。图15是将现行的普通机与本发明的试制机的性能进行比较的曲线图。图16是表示与本发明装置的放电加工相关的电极-引导件GAP (单侧μ m)变化同加工性能的关系的曲线图。图17是将现有装置与本发明装置的放电加工进展状况进行比较的曲线图。图18是表示放电加工装置中的相对于加工深度变化的消耗比变化、加工速度变化的曲线图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的一实施方式的细孔放电加工装置进行说明。[第I实施方式]图1是第I实施方式的细孔放电加工装置的整体结构图，是主要部分的放大剖视图，图3是将主要部分进一步放大的剖视图。该实施方式的细孔放电加工装置I包括:旋转轴8，其以沿Z轴方向移动并旋转的方式设置，且收容并固定电极保持器10的上部；电极保持器10，其为上部收容固定于旋转轴8、用于保持棒状或管状的加工用电极11的上端的夹盘装置；电极引导件13，其隔着加工液的液膜而沿Z轴方向引导加工用电极11的下端；加压加工液分配室8a，其形成于旋转轴8，用于经由旋转接头5导入来自加工液泵21的加压加工液；液槽15，其设置于收容支撑电极引导件13的壳体(housing block) 17的上部,用于收容自加压加工液分配室8a下端的喷射孔8b喷射且包围加工用电极11地流下的加工液；高压加工液收容室9，其在上述壳体17内连通于该液槽15，并且用于收容来自加工液泵21的高压加工液22c ;以及高压加工液喷射口 9a，其设置于高压加工液收容室9的下端，用于使直径与借助于细孔放电加工而形成于工件14的入口部放电加工孔径35a大致相等的高压加工液22c的喷射流几乎不扩散地侵入至放电加工间隙。此处，在本实施方式中例示有使用旋转轴作为轴的示例，但并不限定于此，也为可不旋转的轴。该实施方式的细孔放电加工装置I中，作为加工液循环系统而包括加工液泵21、管喷射用压力调整阀46、加工液喷射引导件用压力调整阀45、及储液槽40。作为电源控制系统而包括控制单元44、伺服单元39、加工用脉冲电源36、NC(Numerical Control,数控)装置42、以及马达驱动器43。电极保持器10由头部25的旋转轴8支撑。头部25由框架的支柱24的上端突出部支撑，所述框架由基座23及竖立设置于该基座23的支柱24构成。头部25具有L形框架，该L形框架包括固定于支柱24的Z轴板26、及一端固定于Z轴板26的下端、且沿水平方向延伸的导向引导件固定板12，头部25还包括:设置于Z轴板26的导轨27、卡合于导轨27且沿Z轴方向(纵向)被引导的滑块28、及基端固定于滑块28且沿水平方向延伸的升降台7，升降台7沿Z轴方向(纵向)自如地移动。头部25在Z轴板26的上端部具有使升降台7沿Z轴方向进退的驱动机构。即，在一端固定于Z轴板26的上端部且沿水平方向延伸的安装板29，安装有能够旋转且不能够沿轴方向移动的进给螺杆轴34，并且该进给螺杆轴34与上螺母器(nut runner)螺合，该上螺母器紧固于设置在升降台7的贯通孔中。而且，该头部25具有伺服马达3，该伺服马达3的旋转经由安装于伺服马达3的输出轴33的滑轮31、带32、及安装于进给螺杆轴34的滑轮30而传递至进给螺杆轴34。因此，通过由伺服马达3使进给螺杆轴34旋转，升降台7能够由导轨27引导沿Z轴方向进退。电极保持器10设置于升降台7的下端，当加工用电极11的上端自下方插入时，该电极保持器10夹持该上端，电极保持器10借助于设置于升降台7的马达4而旋转，从而使加工用电极11旋转。工件14定位固定于设置在基座23上的X-Y移动台装置62上。X_Y移动台装置62具有X轴马达MX及Y轴马达ΜΥ，该X轴马达MX及Y轴马达MY根据基于来自NC装置42的信号所生成的马达驱动器43的驱动信号而进行工作，X-Y移动台装置62进行移动以将工件14在与Z轴方向正交的X-Y平面内进行定位，且能够使工件14的开孔位置准确地与加工用电极11对置。当加工用电极11沿Z轴下降而接近工件14的入口面时，会产生加工用脉冲的电压降，进行加工原点的设定。当已精密地定位了加工用电极11与工件14的工件位置时，能够开始放电加工，当未精密地定位加工用电极11与工件14的工件位置时，则在X-Y平面内进行定位后开始放电加工。关于导入至加压加工液分配室8a的加压加工液22b，在加工用电极11为管状电极时，加压加工液22b通过管状中空通路内而自电极下端直接供给至放电加工孔14a的底部。加压加工液分配室8a的下部为与电极保持器10的电极夹持面相邻且沿纵向穿设的喷射孔8b，在加工用电极11为管状电极与棒状电极的任一者的情况下，关于该喷射孔Sb，均会在其下端形成汇集于一个的相对较大直径的加压加工液的液流，并以包围至电极引导件13之间的部分的方式使加工用电极11冷却。该加压加工液22b的液流收容于液槽15内。
液槽15由导向引导件固定板12的突出端上表面支撑，用于收容自加压加工液分配室8a喷射且包围加工用电极11地流下的加工液。液槽15借助于溢流液流下软管52与设置于下部位置的储液槽40连通连接，用于使加工液溢流至储液槽40内。液槽15设为所需的容积，从而即便导入至加压加工液分配室8a的加压加工液较多、液槽15中所收容的加压加工液较多，来自液槽15的溢流液也会流下至储液槽40，由此可使液槽15保持于固定的液面水平。当加工用电极11的比上部导件13c靠上部的部分处于大气中的状态下，若加工用电极11流过大量电流则电极会烧损。并且，高压加工液22的喷射也会自上部导件13c与电极的间隙朝向上方进行，故而，在电极保持器10与上部导件13c之间的距离比较长的情况下，会使电极产生振动及弯曲。因此，设置液槽15，由液槽15中的高压加工液22c吸收引导件上方向的加工液喷射力，且，液槽15设为溢流方式，因此即便于处于大气中的状态下，也可使大量电流流过加工用电极11而实现高速且稳定的细孔放电加工。如图6所示，电极引导件13形成为中空体，高压加工液收容室9在此实施方式中为电极引导件13的中空部分。作为用以将高压加工液22c导入至该中空部分即高压加工液收容室9内的高压加工液导入通路，在导向引导件固定板12内部设置有液体通路12a，在固定于导向引导件固定板12的突出端下表面的壳体17内设置有液体通路17a，且设置有与该液体通路17a连通、且与作为电极引导件13的侧面中途及电极引导件13的中空的高压加工液收容室9连通的贯通路13a。而且，在电极引导件13的中空部即高压加工液收容室9的下端，设置有担载高压加工液喷射口 9a的下部导件13b，如图3所示，壳体17使电极引导件13的下端部露出地收容该电极引导件13。S卩，头罩17b使电极引导件13的下端部露出。再者，贯通路13a为圆形、方形、或椭圆形，除了发挥使经加压的高压加工液22c流入的作用以外，也可作为在电极引导件13内破损的加工用电极11或加工屑的除去排出口而发挥作用，优选的是，在电极引导件13的机械强度容许的范围内加大。如图6所示，高压加工液收容室9形成有比电极直径大数倍的直径，以使下端与上端变窄的方式，与中空部分的中心同心地固定有下部导件13b及上部导件13c。在此实施方式中，从担载高压加工液喷射口 9a的下部导件13b中使加工用电极11穿过，下部导件13b以在加工用电极11周围具有例如2 μ m以下的间隙的方式形成为超细微地大于电极直径的口径，下部导件13b上侧端面形成为漏斗状，具有以使高压加工液22c的液膜存在于超细微的间隙的方式沿Z轴方向引导加工用电极11的功能，且具有借助于液膜进行引导的功能，并将中空部分的高压加工液22c向下方喷射成包围加工用电极11的超薄膜喷射流。因此，下部导件13b的由加工用电极11穿过的开口与加工用电极11之间的间隙成为高压加工液喷射口 9a，且被限制为超细微地大于加工用电极直径的口径，由此，具有使直径与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径35a大致相等的高压加工液22c的喷射流几乎不扩散地侵入放电加工间隙的放射导向功能。上部导件13c被加工用电极11穿过，上部导件13c以在加工用电极11的周围具有间隙的方式形成为超细微地大于电极直径的口径，上部导件13c的上端面形成为漏斗状，具有以在超细微的间隙中存在有高压加工液22c的液膜的方式沿Z轴方向引导加工用电极11的功能。上部导件13c的内径可稍大于下部导件13b的内径。如图1所示，本发明构成为:借助于加工液泵21汲取储液槽40内的加工液22，且将该加工液22分支为供给至加压加工液分配室8a的加压加工液22b与供给至高压加工液收容室9的高压加工液22c地进行循环。S卩，以管喷射用压力调整阀46对自加工液泵21输送的加工液22a进行调压而形成加压加工液22b，将该加压加工液22b导入电极保持器10内的加压加工液分配室8a内，并且，以加工液喷射用压力调整阀45对自加工液泵21输送的加工液22a的分支流进行调压使其压力高于加压加工液22b的液体压力，从而形成高压加工液22c，将该高压加工液22c导入电极弓丨导件13的中空部即高压加工液收容室9内。使导入至高压加工液收容室9的高压加工液22c的液体压力为3MPa以上，使以高压加工液22c包围加工用电极11的自电极引导件13至电极下端之间的状态下的喷射流的液体压力为3MPa以上，这对于使高压加工液22c较深地侵入放电加工间隙35b中而冲走加工屑方面具有较大效果。因此，将加工液喷射用压力调整阀45的压力设定为3MPa以上。若将高压加工液22c的压力设为3MPa以上，则在下部导件13b穿过了加工用电极11的状态下的加工液喷射在喷到喷射方向IOmm以内的金属材表面等时，高压加工液22c具有雾化的势头。在上部导件13c的上侧安装液槽15且使高压加工液22c流入。液槽15内的加工液根据高压加工液22c的液体压力而变更其水位，且形成为能够将加工用电极11的自电极保持器10至上部导件13c之间的部分淹没的水位。由此，具有防止在加工中的进退移动时所产生的电极振动、电极弯曲的功能，且能够进行自电极保持器10至上部导件13c之间的电极冷却。在上述电极冷却方法中，还能够在电极直径为0.2mm以下的加工用电极11中使加工脉冲设定电流为以往的3倍以上，从而可高速地进行开孔放电加工。设置于电极保持器10的加压加工液分配室8a，使通过加工液泵21供给的加压加工液22b包围由该电极保持器10保持的加工用电极11的外表面地朝向电极引导件13放射，并且在该加工用电极11为管状电极的情况下，还将加压加工液供给至该管状电极的内部空间。设置于电极引导件13中的高压加工液收容室9收容包围加工用电极11的自电极保持器10至该电极引导件13之间地到达该电极引导件13的喷射流的加压加工液，并且经由高压加工液供给通路51收容液体压力比该加压加工液高的高压加工液22c，且形成以高压加工液22c包围该加工用电极11的自该电极引导件13至电极下端之间的状态的喷射流。高压加工液收容室9具有高压加工液喷射口 9a，该高压加工液喷射口 9a具有与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径35a大致相等的直径，该高压加工液喷射口 9a具有使自该高压加工液喷射口 9a喷射的高压加工液22c的喷射流几乎不扩散地侵入放电加工间隙35b的喷射功能。本发明包括:空气喷嘴16，其喷射空气或惰性气体，该空气或惰性气体用以吹散加工前后产生的成为雾状的包含加工屑的飞散加工液及液化物；以及喷雾加工液回收装置20，其用以回收借助于空气喷嘴16吹散的飞散加工液及液化物。喷雾加工液回收装置20固定于导向引导件固定板12的下表面,空气喷嘴16也同样地固定。本发明包含加压空气供给装置(例如空气压缩机)47、鼓风流量调整阀48、空气抽吸流量调整阀49、及真空产生器50，以便自空气喷嘴16喷射空气或惰性气体、以及在喷雾加工液回收装置20中进行负压抽吸。在自空气喷嘴16喷射惰性气体的情况下，设置有未图示的储气罐。由真空产生器50捕获的湿气流下至储液槽40内。根据来自控制单元44的判定处理机构44c的控制信号而控制加压空气供给装置47。加工用脉冲电源36以设加工用电极11为阴极、且设工件14为阳极的方式经由输出线37而自通电电刷6电连接于旋转轴8，并且经由输出线38电连接于工件14，对形成于加工用电极11的下端面与工件14的电极下端面对置部位之间的放电加工间隙35b施加加工用脉冲电压。再者，也可根据加工用电极11与工件14的材质的不同而使上述极性相反地连接。放电加工中，一面喷射加工液，一面借助于伺服单元39使加工用电极11沿Z轴方向相对于工件14进退，从而维持适当的放电加工间隙35b。伺服单元39具有伺服电路与伺服驱动器，伺服单元39输入根据来自NC装置42的信号而自加工用脉冲电源36输出的脉冲，从而控制驱动伺服马达3。借助于伺服马达3的驱动旋转而升降的升降台7的移动量，被作为脉冲量而由旋转编码器2检测出来，并输入至控制单元44的电极移动位置计测机构，始终检测电极的移动位置位于何处并向存储处理及比较处理机构44b输入数据或在该存储处理及比较处理机构44b进行比较处理。控制单元44包括电极移动位置计测机构44a、使用了微计算机的存储处理及比较处理机构44b、及使用了微计算机的判定处理机构44c。电极移动位置计测机构44a输入脉冲量，从而始终检测进行放电加工的电极下端的当前位置，且将位置信号输出至存储处理及比较处理机构44b，其中所述脉冲量为旋转编码器2对借助于伺服马达3的驱动旋转而升降的升降台7的移动量(电极的移动量)进行检测并对应于该移动量而输出的脉冲量。存储处理及比较处理机构44b包括:对通过管状电极内部的加压加工液的喷射起始位置进行比较的机构；对来自高压加工液喷射口 9a的高压加工液22c的喷射开始位置进行比较的机构；对加工结束位置进行比较的机构；对自电极起的加工液喷射停止位置进行比较的机构；及对来自高压加工液喷射口 9a的高压加工液22c的喷射停止位置进行比较的机构，存储处理及比较处理机构44b对设定于各机构的阈值及来自电极移动位置计测机构44a的信号进行比较，并将相等时所需的控制信号输出至判定处理机构44c。判定处理机构44c包括:轴进给和加工控制机构；加压空气供给时间控制机构；判定加工液泵压力控制增减速的机构；加压加工液的压力调整阀控制机构；及高压加工液22c的压力调整阀控制机构，判定处理机构44c向加工液循环系统、加压空气供给系统、电源控制系统的各设备输出控制信号。即，判定处理机构44c输出:针对加工液泵21的驱动开始停止信号；针对管喷射用压力调整阀46与加工液喷射引导件用压力调整阀45的压力设定信号、阀开闭信号；针对加压空气供给装置47的驱动开始停止信号；针对伺服单元39的Z轴方向移动量指示信号；针对加工用脉冲电源36的控制信号；及针对NC装置42的控制信号。判定处理机构44c输出伺服控制信号sv，该伺服控制信号sv用于对放电加工间隙35b施加所需的放电加工用脉冲电压以将放电加工间隙35b的间隙控制为所需的最佳值。表示放电加工间隙35b的状态的信号F自加工用脉冲电源36提供至控制单元44，伺服控制信号sv被提供至伺服马达3，由此，进行加工用电极11在Z轴方向的进给量的控制。
加工用脉冲电压自加工用脉冲电源36经由输出线37、38施加至形成于加工用电极11与工件14之间的放电加工间隙35b。加工中，加工用电极11借助于电极旋转马达4而旋转，并且借助于伺服马达3沿Z轴方向进退，在此期间借助于电极引导件13引导电极前端部，从而相对于工件14保持正确的定位状态。当加工用电极11随着沿Z轴下降而接近上述工件14的入口面时，会产生加工用脉冲的电压降，进行加工原点的设定。其后，在NC放电加工机中，能够移动加工位置而开始放电加工或直接开始放电加工。标号55为密封构件,其使用O形环。标号56为引导电极的研钵状块体,标号59为插塞头。上述发明的细孔放电加工装置以电极保持器保持棒状或管状加工用电极的上部，在接近工件14的位置以电极引导件隔着高压加工液22c的液膜而沿Z轴方向引导加工用电极的下部。而且，自高压加工液喷射口 9a喷射导入至高压加工液收容室9内的高压加工液22c。高压加工液喷射口 9a被限制为超细微地大于加工用电极直径的口径，以使喷射流几乎不扩散且以喷射流包围加工用电极的外表面的方式喷射高压加工液22c，因此，可使该高压加工液22c较深地侵入放电加工间隙35b中。因此，若使加工用电极一面旋转一面沿Z轴方向相对于工件14相对性进行进给而进行细孔放电加工，则由此而在放电加工孔底部产生的加工屑被较深地侵入放电加工间隙35b中的加工液吸取而顺畅地自放电加工间隙35b输送至放电加工孔入口部。自高压加工液喷射口 9a到达工件表面的放电加工孔入口部周围的喷射流猛烈地碰撞包含刚自放电加工间隙35b流出至该放电加工孔入口部周围的加工屑的加工液，且因碰撞的冲击而成为喷雾状飞散，因此，不会在工件表面的放电加工孔入口部周围造成液体积留，从而不会在放电加工孔入口部的边缘形成熔融附着物，在放电加工孔底部产生的加工屑不会积留于放电加工间隙35b中而顺畅地排出至外部。而且，充分大地进行加工用电极的冷却，故而可使供给至加工用电极的电流大幅地大于以往，因此，可将放电加工时间缩短为以往的数分之一，从而会大幅度提高放电加工效率。进而，在开孔完成的时间点，来自高压加工液喷射口 9a的喷射流穿过放电加工间隙35b，因此，借助于该喷射流而冲走附着于电极侧面的加工屑，因此不会在加工用电极下端形成熔融附着物。如图4所示，自加工用电极11与电极引导件13的下部导件13b的间隙(在实验中单侧为0.0lmm以下)将高压加工液22c沿着电极侧面在包围电极的同时进行喷射，故而高压加工液22c成为直接进入加工孔的液流。并且，当加工屑排出时自下部导件13b喷射的高压加工液22c覆盖加工孔入口部周围的范围较小，故而可高效率地进行加工屑排出，从而成为加工效率良好的状态。关于自电极引导件13的下部导件13b进行的加工液喷射，朝向在加工用电极11为棒状电极及管状电极的任一者的情况下都会形成的放电加工间隙35b的入口部，将至少加压至3MPa以上的加工液22大致平行于电极进退方向地、在以大致与放电加工扩大量相等的厚度或其以下的厚度包围电极的表面周围的同时，沿着电极外侧面进行喷射。在喷射的高压加工液22c与工件14上表面直接接触的区域35c，该加工液发生雾化而成为相对较薄的水流的障壁，借助于电极旋转等，喷射加工液自入口部放电加工孔径35a的加工间隙产生扩大不均匀的部分供给至放电间隙，且在电极贯通工件之前随着加工碎屑被送出至放电加工间隙35b的入口部。此时，在放电加工间隙35b的入口部，伴随有应排出的加工屑的加工液与自电极引导件13喷射的高压加工液22c发生碰撞。然而，根据实验例的观察，与使用迄今为止所使用的加工液喷射喷嘴相比，周围的液层可极有效率地进行排出。因此，加工速度得以大幅度地提高。图7(a) (e)是表示在该细孔放电加工装置I中所采用的电极引导件13的5种方式的立体图。图7(a) (e)所示的任一电极引导件13均如利用图6所述那样，除发挥使高压加工液22c流入到加工用电极11贯穿了与沿轴方向贯通的高压加工液收容室9的下端及上端嵌合的下部导件13b及上部导件13c的、高压加工液收容室9的作用以外，还作为在高压加工液收容室9内发生损坏的加工用电极11或加工碎屑等残存物的除去排出口发挥作用。该电极引导件13包括将高压加工液22c导入至高压加工液收容室9内的贯通路 13a。因此，优选的是，贯通路13a在电极引导件13的机械强度容许的范围内加大。贯通路13a在图7(a)所示的电极引导件13中以成为上下较长的长圆孔的方式开设，在图7 (b)所示的电极引导件13中以成为上下较长的矩形孔的方式开设，在图7(c)所示的电极引导件13中以自侧面观察呈口字形切除上下方向的中央部、而水平剖面为仅残留半圆部分且上下相连的方式开设。在图7(d)、(e)所示的电极引导件13中，高压加工液接触于比贯通路13a靠下侧的部分的外表面而流过，从而冷却电极引导件13。并且，该形状是作为下述的第2实施方式的电极引导件13A也可使用的方式。关于贯通路13a的大小，在上下方向确保4mm以上的长度。由此，在加工用电极11使用超钢合金材料的情况下，由于施加外部应力等，能够将在高压加工液收容室9内以2mm、4mm、8mm等不均一的长度成为粉碎状态的加工用电极11良好地排除。[第2实施方式]图8是本发明的第2实施方式的细孔放电加工装置的主要部分的剖视图。图9是表示与图8相同的主要部分的高压加工液的流动的剖视图。在该实施方式中，壳体17A将电极引导件13A以密闭状态收容。在该实施方式中，高压加工液收容室9A形成为包围壳体17A内的电极引导件13A的自侧面部至下端为止的部分。头罩17c密闭电极引导件13A地设置、且具有高压加工液喷射口 9a。高压加工液22c沿着电极引导件13A的侧面部周围被导入且到达下端。高压加工液喷射口 9a以同心状态设置于下部导件13b的下侧附近，高压加工液喷射口 9a的喷射高压加工液22c的功能与第I实施方式的情形完全相同。并且，除此以外的结构与第I实施方式的情形完全相同，因此，在图示的部分对相对应的结构要素附加与第I实施方式的附图中所附加的标号相同的标号且省略说明。图10是图8的A-A剖面形状，表示与形成于电极引导件13周面上的用以流过加工液的输液槽的形状相关的三种不同结构。该输液槽担载有高压加工液收容室9A。图11(a)表示于第2实施方式的细孔放电加工装置中所使用的电极引导件13A。该示例的电极引导件13在周面具有沿母线方向呈直线状且沿周方向排列的多个输液槽作为加工液通路，将加工液22直线状地输送至该喷射孔。在使用该直线状输液槽的情况下，因与电极的进退方向为相同方向，故而可使输液方向的液流的紊乱稳定，因此，可使自高压加工液喷射口 9a至工件14为止的距离比较长地进行孔加工。并且，图11(b)表示电极引导件13A的其它示例。该示例的电极引导件13A在引导件侧面具有螺旋状槽，因此会对加工屑的排出赋予旋转的液流，即便在电极旋转速度比较低的状态下也可稳定地加工。该示例的电极引导件13以螺旋状槽形成45度的角度的方式形成。然而，该螺旋状槽的角度并不限定于45度，也可根据自电极引导件13A至工件14为止的距离或电极旋转速度并对应于当时的状况而选择使用具有适当的槽角度值的电极引导件13A。再者，直线及螺旋状的槽的个数也可使用单个及多个。[实验例I]当在实施方式中所示的细孔放电加工装置安装管状电极，对材质为SUS304、加工厚度为Imm的工件进行放电加工时，加工孔径为0.075mm、加工时间为约4秒。在该数据中，喷射加工液22的液量为20.7g/min，该液量的使用为图4所示的管状电极直径35d为0.1mm时的加工液流量0.254ml/min的约80倍的使用。虽然孔径与加工厚度存在差异，但在加工速度的比较中由于具有电极引导件13而使速度较以往提高约25倍，使用该加工液喷射引导件的环境需稳定地维持加工屑的排出，因此不应淹没自电极引导件13至工件14之间。[实验例2]当在实施方式中所示的细孔放电加工装置安装管状电极，对材质为SUS304、加工厚度为Imm的工件进行放电加工时，在图4所示的电极直径35d为0.055mm、下部导件13b的内径为0.063mm的设定条件的情况下，自下部导件13b喷射的高压加工液22c在以直径0.065mm呈放射状地扩散的同时到达位于0.3mm的距离处的工件14，测定喷射加工液22在工件14上表面的放射直径35f为0.082mm。此时的加工孔径为0.079mm。在放电加工中，使加工液22通过放电加工间隙35b直接到达工件14的上表面的该放电加工间隙35b的半径方向的宽度为
[(喷射加工液在工件上表面的放射直径35f)_(入口部放电加工孔径35e)]/2 = 0.0015mm，上述喷射加工液在该区域35c内发生雾化。故而，当自放电加工间隙35b的入口部排出的放电加工屑被排出时，在阻碍该放电加工屑的加工液的障壁、积水不存在或较少的状态下进行放电加工。在该加工中，当工件14的材质为SUS304且加工厚度为1.0mm时，放电加工时间为3.7秒。[表I]
权利要求
1.一种细孔放电加工装置，其特征在于，具备电极引导件，该电极引导件在工件附近隔着加工液的液膜而沿Z轴方向引导为棒状电极或管状电极的加工用电极的下部， 在将上述电极引导件固定于工件附近的壳体内，具备收容高压加工液的高压加工液收容室， 在上述高压加工液收容室的下端具备高压加工液喷射口，该高压加工液喷射口被限制为超细微地大于电极直径的口径，使直径与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径大致相等的高压加工液喷射流几乎不扩散地侵入至放电加工间隙。
2.如权利要求1所述的细孔放电加工装置，其中，该细孔放电加工装置还具备: 轴，其保持上述加工用电极； 加压加工液分配室，其用于将加压加工液导入至上述轴的内部，被上述加工用电极穿过，且具有喷射孔； 液槽，其在上述电极引导件的上侧，用于收容自上述加压加工液分配室的喷射孔喷射且包围加工用电极地流下的加压加工液，且在加工用电极为管状电极时，以连通状态面对上述加工用电极的内部通路并分配加压加工液；以及 储液槽，其用于自上述液槽通过溢流液流下管收容溢流液。
3.如权利要求1或2所述的细孔放电加工装置，其中， 上述细孔放电加工装置构成为:借助于加工液泵使上述储液槽内的加工液分支为上述加压加工液与上述高压加工液地进行循环。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的细孔放电加工装置，其中， 上述细孔放电加工装置具备压力设定机构，该压力设定机构使导入至上述高压加工液收容室的上述高压加工液的液体压力为3MPa以上，且使以高压加工液包围上述加工用电极的自上述电极引导件至电极下端之间的状态的喷射流的液体压力为3MPa以上。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的细孔放电加工装置，其中， 上述高压加工液收容室为电极引导件的中空部，上述高压加工液收容室经由设置于壳体的液体通路导入高压加工液，上述壳体以电极引导件的下端露出的方式收容该电极引导件，上述高压加工液喷射口设置于上述电极引导件的中空部即上述高压加工液收容室的下端。
6.如权利要求1至4中的任一项所述的细孔放电加工装置，其中， 上述高压加工液收容室设置于收容上述电极引导件的电极引导件的壳体，且形成为沿该电极引导件的外表面导入至下端，上述高压加工液喷射口同心地设置于上述高压加工液收容室的上述电极引导件下侧附近。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的细孔放电加工装置，其中， 上述细孔放电加工装置具备: 空气喷嘴，其用于喷射空气或惰性气体，该空气或惰性气体用于吹散自加工前后产生的成雾状的包含加工屑的飞散加工液及液化物；以及 喷雾加工液回收装置，其用于回收上述被吹散的飞散加工液及液化物。
全文摘要
在细孔放电加工装置中构成为具备电极引导件(13)，该电极引导件(13)在工件(14)附近隔着加工液的液膜沿Z轴方向引导加工用电极(11)的下部，并在将电极引导件(13)固定于工件附近的壳体(17)内具备收容高压加工液(22c)的高压加工液收容室(9)，在高压加工液收容室(9)的下端具备高压加工液喷射口(9a)，该高压加工液喷射口(9a)被限制为超细微地大于电极直径的口径，使直径与借助于细孔放电加工而形成的入口部放电加工孔径(35a)大致相等的高压加工液(22c)的喷射流几乎不扩散地侵入放电加工间隙，由此，提供一种可高效率地进行加工屑自放电加工间隙的排出且可高速地进行小径孔的放电开孔加工的细孔放电加工装置。
文档编号B23H9/14GK103118826SQ20118004195
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者铃木荣次, 下田祐太 申请人:亚士德股份有限公司