专利名称：放电加工装置及放电加工方法
技术领域：
本发明涉及放电加工装置及放电加工方法。
背景技术：
放电加工装置的加工条件、摆动条件等由工具电极的形状或加工时的放电能量决定。例如在粗加工中使用能量较大的加工条件，在精加工中使用能量较小的加工条件。在能量较小的加工条件中，众所周知存在下述情况，即，由于放电间隙控制和放电分散性问题而使加工面积受到限制，随着加工面积的增大，精加工性能降低。针对上述问题，例如在专利文献I中提出了向加工间隙供给金属粉末的技术。通过供给金属粉末而使放电点分散，从而提高加工稳定性，即使加工面积增大也可以实现对精加工性能降低的改善。专利文献I :日本特开平6 - 198516号公报
发明内容
在使用金属粉末的放电加工方法中，由金属粉末处理引起的作业性下降成为课题。例如，对于微细金属粉末，防尘对策是必需的。在加工后的清扫中必须进行去除残留在放电加工装置、工具电极、被加工物上的金属粉末的作业。另外，由于在加工中加工屑回收装置也会将金属粉末回收，因此无法使用被回收的金属粉末。因为金属粉末的投入量存在最佳值，所以必须进行金属粉末的浓度管理。此外，在放电加工中金属粉末也进行放电或金属粉末的寿命管理等也成为问题。在精加工中，存在所控制的放电间隙小于或等于O. Olmm的情况。如果粒径大于该放电间隙的金属粉末混入，则会对加工产生不良影响。不仅是精加工，为了在能量较大的粗加工中也得到放电分散效果，有时会采用现有的金属粉末混入加工。在粗加工中，存在使用比在精加工中使用的金属粉末的粒径更大的金属粉末的情况。如果能量较大，则不仅因金属粉末自身被加工而使金属粉末的寿命缩短，未回收的粗大的加工屑还会对加工造成不良影响。
因此，例如，如日本特开平4 - 294926号公报所述，提出了一种取代金属粉末而使用气泡的放电加工方法。但是，为了通过利用气泡来实际地提高加工性能，必须向加工间隙稳定地供给大量气泡。在当前提出的方案中，由于没有明确地提及气泡的直径或供给量，因此，存在很难得到期望的加工性能的情况。本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种可以使用气泡进行高加工性能的放电加工的放电加工装置及放电加工方法。为了解决上述课题、实现目的，本发明是一种放电加工装置，其向加工电极和被加工物之间的加工间隙供给加工液而进行放电加工，其特征在于，具有气泡产生单元，其在加工液中产生气泡；贮藏单元，其对含有由所述气泡产生单元产生的所述气泡的所述加工液进行贮藏；以及流速调节单元，其对在所述贮藏单元中流动的所述加工液的流速进行调节，所述流速调节单元对应于向设置有所述被加工物的加工槽供给的所述加工液中含有的所述气泡的直径，对所述流速进行调节。发明的效果本发明涉及的放电加工装置及放电加工方法得到使用气泡而以高加工性能实现放电加工的效果。
图1是本发明的实施方式涉及的放电加工装置的概略结构图。图2是表不取代粉末混合加工中的粉末而向加工液中投入的气泡的量与气泡直径的关系的例子的表。图3是表示基于Stoke公式的气泡直径、气泡上升速度及雷诺数的关系的表。图4是表示加工液储存箱、气泡产生装置、气泡贮藏装置及气体供给装置、和它们的外围结构的图。图5是表示实施方式的变形例的图。图6是图5所示的结构中的气泡贮藏装置和其外围结构的概略俯视图。图7是示出将本发明的放电加工装置应用于平面形状的粗加工的例子的加工结果的表。图8是示出将本发明的放电加工装置应用于肋加工的例子的加工结果的表。图9是示出将本发明的放电加工装置应用于孔加工的例子的加工结果的表。
具体实施例方式下面，基于附图对本发明涉及的放电加工装置及放电加工方法的实施方式详细地进行说明。此外，本发明并不限定于该实施方式。实施方式.图I是本发明的实施方式涉及的放电加工装置的概略结构图。本实施方式涉及的放电加工装置是例如使工具电极(加工电极)E和被加工物W相向而进行加工的电火花成型加工机。放电加工装置一边使工具电极E和被加工物W相对移动，一边在工具电极E及被加工物W之间产生放电，从而进行加工。本发明的放电加工装置只要是使用由形状运算装置得到的形状信息和加工条件进行放电加工的装置即可，也可以是使工具电极E为线电极的线电极放电加工机，或是使工具电极E为棒状电极或中空棒状电极的细孔放电加工机。放电加工装置向保持在主轴I上的工具电极E和设置在加工槽3中的被加工物W之间的加工间隙供给加工液，进行放电加工。驱动装置2对应于位置控制装置4的控制而对主轴I进行驱动。此外,加工槽3内并不一定要充满加工液。控制装置6具有位置控制装置4、电源控制装置5及气泡控制装置7。位置控制装置4在水平方向(XY方向)、垂直方向(Z方向)、旋转方向(C方向)等上，对主轴I的位置进行控制。在工具电极E及电源控制装置5之间、在被加工物W及电源控制装置5之间，分别配置供电线。电源控制装置5通过施加电压而在工具电极E及被加工物W之间产生放电现象。控制装置6具有用于放电加工条件设定、气泡相关的条件设定的接口。加工液储存箱9储存通过打开加工液排出阀8而从加工槽3排出的加工液。气泡产生装置10作为在加工液中产生气泡的气泡产生单元起作用。气体供给装置13获取空气并向气泡产生装置10供给。作为气泡产生装置10，例如使用扩散器或旋流式起泡器。气泡贮藏装置11作为贮藏含有由气泡产生装置10产生的气泡的加工液的贮藏单元起作用。气泡贮藏装置11例如形成为长方体形状。加工液供给口 12将来自气泡贮藏装置11的加工液向加工槽3供给。本实施方式中的放电加工使用的气泡，例如称为微泡沫、纳米泡沫，其与当前的粉末混入放电加工使用的金属粉末同样地，直径小于或等于例如几个μ m。微小的气泡是在向气泡产生装置10导入的加工液通过气泡产生装置10时，由于负压效应将气体卷入，而混合在加工液中的。图2是表不取代粉末混合加工中的粉末而投入加工液中的气泡的量与气泡直径的关系的例子的表。在此，示出与使平均粒径O. 005_左右的硅(Si)粉末为浓度lg/Ι及20g/l这两种情况相对应而大约应投入的气泡量。要求气泡的投入量很大，为每I升IO6个 至IO16个左右。图3是表示基于Stoke公式的气泡直径、气泡上升速度及雷诺数的关系的表。在此，以20°C的水中的气泡的情况为例。气泡由于浮力而上升，在液面处破灭。为了抑制由于上升而导致气泡破灭，气泡贮藏装置11使加工液以对应于气泡直径而调节的流速保持流动。由气泡产生装置10产生的气泡，在停止气泡供给的期间内或将气泡与加工液一起向加工间隙供给的期间内，被保存在气泡贮藏装置11中。由此，可以供给含有大量气泡的加工液。图4是表示加工液储存箱、气泡产生装置、气泡贮藏装置及气体供给装置和它们的外围结构的图。图中，加工液的基本流向为从右向左。在加工液储存箱9和气泡贮藏装置11之间设置泵21和气泡产生装置10。泵21作为从加工液储存箱9向气泡产生装置10供给加工液的气泡生成用加工液供给单元起作用。通过泵21的动作向气泡产生装置10输送的加工液，在气泡产生装置10中混合气泡后向气泡贮藏装置11供给。泵21可以将加工液的行进路线切换为向气泡产生装置10输送加工液的流路和不经由气泡产生装置10而直接向气泡贮藏装置11输送加工液的流路。泵21由气泡控制装置7 (参照图I)控制。在从气泡控制装置7发出指示停止气泡生成的信号的情况下，泵22将加工液从加工液储存箱9直接向气泡贮藏装置11供给。在从气泡控制装置7发出指示进行气泡生成的信号的情况下，泵21将加工液从加工液储存箱9向气泡产生装置10供给。在气泡产生装置10中，来自气体供给装置13的气体混合在加工液中，生成气泡直径不均匀的气泡混合加工液。气泡量传感器20作为气泡量检测单元起作用，对在气泡贮藏装置11中贮藏的加工液含有的气泡的量进行检测。加工液因混合有气泡，从透明状态变为浑浊状态。作为气泡量传感器20，例如使用反射型光学传感器等，根据加工液的浑浊程度检测气泡量。气泡量传感器20以使得加工液中混合的气泡达到例如图2所示确定的量为目标，对气泡进行过剩/不足判断。在检测到气泡过剩的情况下，气泡量传感器20向气泡控制装置7发送表示停止气泡生成的信号。在检测到气泡不足的情况下，气泡量传感器20向气泡控制装置7发送表示生成气泡的信号。泵21对应于气泡量传感器20的检测结果，控制向气泡产生装置10供给加工液或停止供给加工液。由此，对气泡贮藏装置11的加工液中混合的气泡的量进行调节。控制装置6也可以对应于气泡量传感器20的检测结果而显示气泡过剩/不足的状态。气泡控制装置7对应于所设定的气泡直径，对分隔板移动装置18的驱动进行控制。气泡直径区分隔板17通过分隔板移动装置18的驱动而上下移动。气泡直径区分隔板17作为气泡直径分选单元起作用，其通过在深度方向上对气泡贮藏装置11进行分隔，从而对从气泡贮藏装置11流出的加工液中含有的气泡的直径进行分选。分隔板移动装置18对应于分选的气泡的直径，调节气泡直径区分隔板17在深度方向上的位置。加工液循环装置16作为流速调节单元起作用，其对在气泡贮藏装置11中流动的加工液的流速进行调节。加工液循环装置16对应于向加工槽3供给的加工液中含有的气泡的直径，对使加工液在气泡贮藏装置11中循环的流速进行调节。泵23从气泡贮藏装置11中比气泡直径区分隔板17深的部分向加工槽3供给加工液。泵22从气泡贮藏装置11 中比气泡直径区分隔板17浅的部分将加工液送回加工液储存箱9。根据Stoke公式的关系，混合在加工液中的气泡对应于加工液的流速，分为在加工液中上浮的部分和与加工液一起流动的部分。加工液循环装置16对应于所期望的气泡直径而对气泡贮藏装置11内的加工液的流速进行控制。例如在将气泡直径设定为10 μ m的情况下，根据图3所示的关系，将加工液的流速设为54. 4 μ m/sec。由气泡产生装置10生成的气泡中直径大于10 μ m的气泡，在到达气泡直径区分隔板17之前上浮而在液面处破灭。直径小于或等于10 μ m的气泡在加工液流动期间不上浮，而是与加工液一起流动并继续存在。从气泡贮藏装置11向加工槽3输送加工液的流出口，设置在气泡贮藏装置11的底面或其附近。气泡之间有时会通过彼此结合而形成更大的气泡。通过形成使加工液从气泡贮藏装置11的底面或其附近流出的结构，从而抑制大气泡流出。从气泡贮藏装置11的流出口输送的加工液，从加工液供给口 12向加工槽3供给而用于加工。加工液供给口 12的前端可以对应于加工内容而配置喷嘴、罐状容器等，也可以使加工液从加工液供给口 12直接向加工槽3流入。在使加工液流动的装置设置在加工槽3中的情况下，可以对应于气泡控制装置7的设定信息，使加工液在加工槽3中也以与气泡直径对应的流速流动。由此，使所期望的直径的气泡在加工槽3中也可以长时间地继续存在。本实施方式涉及的放电加工装置稳定且充分地向加工间隙供给所期望的直径的气泡，从而可以实现高加工性能的放电加工。图5是表示本实施方式的变形例的图。图6是图5所示的结构中的气泡贮藏装置和其外围结构的概略俯视图。气泡贮藏装置11呈圆筒形状。旋转式加工液循环装置19作为对在气泡贮藏装置11中流动的加工液的流速进行调节的流速调节单元而起作用。旋转式加工液循环装置19通过对在气泡贮藏装置11中使加工液旋转的流速进行调节，从而对从气泡贮藏装置11流出的加工液中含有的气泡的直径进行分选。加工液通过旋转式加工液循环装置19的动作而在气泡贮藏装置11内形成涡流。根据Stoke公式的关系，加工液中混合的气泡对应于加工液的流速，分为在加工液中上浮的部分和与加工液一起流动的部分。旋转式加工液循环装置19对应于所期望的气泡直径，对气泡贮藏装置11内的加工液的流速进行控制。例如在将气泡直径设为10 y m的情况下，根据图3所示的关系，将加工液的流速设为54. 4iim/sec。在由气泡产生装置10生成的气泡中，直径大于10 y m的气泡在流速为小于或等于54. 4 u m/sec的位置上浮而在液面处消失。直径小于或等于10 y m的气泡在加工液流动期间内不上浮，而是与加工液一起流动并继续存在。在本变形例中，为了抑制大气泡流出，将从气泡贮藏装置11向加工槽3输送加工液的流出ロ设置在气泡贮藏装置11的底面或其附近。泵22从气泡贮藏装置11中较浅的部分将加工液送回加工液储存箱9。在本变形例的情况下，也可以稳定且充分地向加工间隙供给所期望的直径的气泡，从而可以实现高加工性能的放电加工。
图7是示出将本发明的放电加工装置用于平面形状的粗加工的例子的加工结果的表。图8是示出将本发明的放电加工装置用于肋加工的例子的加工结果的表。图9是示出将本发明的放电加工装置用于孔加工的例子的加工结果的表。在各例中，将未混合本实施方式中说明的微气泡的情况与混合有微气泡的情况进行比较。另外，在各例中，示出标准条件下的加工结果和气泡用条件下的加工結果。所谓标准条件是放电加工装置的数据库具有的基本的加工条件。所谓气泡用条件，是指调节跳刀(jump)设定以使得微气泡容易向加工间隙导入的情况下的加工条件。作为加工结果，示出加工时间、电极消耗长度、表面粗糙度(Rz)，并作为备注示出加工面质量。在图7所示的平面形状的粗加工中，通过使用微气泡可以实现电极消耗減少及加工面质量改善。图8所示的肋加工是指由薄板电极进行的深槽加工。在肋加工的情况下，很难向加工间隙充分地供给微气泡，无法实现明显的效果。对于图9所示的孔加工的結果，是预先设置0 IOmm的预孔，向该预孔供给微气泡而实施加工的結果。在孔加工中，通过使用微气泡可以实现加工时间缩短及加工面质量改
兹在本发明的放电加工装置及放电加工方法中，通过取代粉末混合放电加工中使用的金属粉末而使用微气泡，可以促进放电点的分散，与使用金属粉末的情况同样地实现稳定的加工。另外，气泡不需要防尘对策或加工后的清扫等，由此，与金属粉末相比，气泡处理容易，因此，通过取代金属粉末而使用气泡，可以大幅度地改善作业性。エ业实用性如上所述，本发明涉及的放电加工装置及放电加工方法可以实现与使用金属粉末的放电加工相同加工性能的加工，因而实用。标号的说明I 主轴2驱动装置3加工槽4位置控制装置5电源控制装置6控制装置7气泡控制装置8加工液排出阀
9加工液储存箱10气泡产生装置11气泡贮藏装置12加工液供给ロ13气体供给装置16加工液循环装置17气泡直径区分隔板 18分隔板移动装置19旋转式加工液循环装置20气泡量传感器21、22、23 泵E工具电极W被加工物
权利要求
1.一种放电加工装置，其向加工电极和被加工物之间的加工间隙供给加工液而进行放电加工， 其特征在于，具有 气泡产生单元，其在加工液中产生气泡； 贮藏单元，其对含有由所述气泡产生单元产生的所述气泡的所述加工液进行贮藏；以及 流速调节单元，其对在所述贮藏单元中流动的所述加工液的流速进行调节， 所述流速调节单元对应于向设置有所述被加工物的加工槽供给的所述加工液中含有的所述气泡的直径，对所述流速进行调节。
2.根据权利要求I所述的放电加工装置，其特征在于， 具有气泡直径分选单元，其通过在深度方向上对所述贮藏单元进行分隔，从而对从所述贮藏单元流出的所述加工液中含有的所述气泡的直径进行分选， 所述气泡直径分选单元可以对应于分选的所述气泡的直径，调节所述深度方向的位置。
3.根据权利要求I所述的放电加工装置，其特征在于， 所述流速调节单元通过对在所述贮藏单元中使所述加工液旋转的流速进行调节，从而对从所述贮藏单元流出的所述加工液中含有的所述气泡的直径进行分选。
4.根据权利要求I至3中的任一项所述的放电加工装置，其特征在于，具有 气泡生成用加工液供给单元，其向所述气泡产生单元供给所述加工液；以及 气泡量检测单元，其对在所述忙藏单元中忙藏的所述加工液中含有的所述气泡的量进行检测， 所述气泡生成用加工液供给单元对应于所述气泡量检测单元的检测结果，控制是将所述加工液向所述气泡产生单元进行供给还是停止供给。
5.根据权利要求I至4中的任一项所述的放电加工装置，其特征在于， 从所述贮藏单元向所述加工槽输送所述加工液的流出口，设置在所述贮藏单元的底面或其附近。
6.一种放电加工方法，其向加工电极和被加工物之间的加工间隙供给加工液而进行放电加工， 其特征在于，包含 气泡产生工序，在该工序中，在加工液中产生气泡； 贮藏工序，在该工序中，对含有由所述气泡产生工序产生的所述气泡的所述加工液进行贮藏；以及 流速调节工序，在该工序中，对通过所述贮藏工序贮藏的所述加工液流动的流速进行调节， 在所述流速调节工序中，对应于向设置有所述被加工物的加工槽供给的所述加工液中含有的所述气泡的直径，对所述流速进行调节。
全文摘要
一种放电加工装置，其向加工电极和被加工物之间的加工间隙供给加工液而进行放电加工，该放电加工装置具有气泡产生单元，其在加工液中产生气泡；贮藏单元，其对含有由上述气泡产生单元产生的上述气泡的上述加工液进行贮藏；以及流速调节单元，其对在上述贮藏单元中流动的上述加工液的流速进行调节，上述流速调节单元对应于向设置有上述被加工物的加工槽供给的上述加工液中含有的上述气泡的直径，对上述加工液的上述流速进行调节。
文档编号B23H1/10GK102869470SQ20108006628
公开日2013年1月9日 申请日期2010年4月21日 优先权日2010年4月21日
发明者加藤木英隆, 神谷俊行, 宫本诚 申请人:三菱电机株式会社