CN107405708B - 细孔放电加工机 - Google Patents

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Abstract

一种细孔放电加工机(100)，在细孔加工用的电极(116)和工件(130)之间外加电压进行放电，由放电的能量在工件上加工细孔，具备导向件软管(18)和软管保持架(20)，导向件软管(18)具有使电极(116)穿插的空心部，可弯曲；软管保持架(20)支承导向件软管(18)的前端部，使导向件软管(18)的前端部倾斜成所希望的角度。

Description

细孔放电加工机
技术领域
本发明涉及使用空心的管电极在工件上加工小直径的孔(细孔)的细孔放电加工机。
背景技术
作为细孔加工的典型例，存在在涡轮叶片的表面上形成用于使冷却涡轮叶片的表面的冷却空气流动的冷却孔的情况。例如，在专利文献1中，记载了在涡轮叶片的表面上加工细孔的放电加工机的电极保持架。此电极保持架贯通电极保持架地设置了可更换的管状的导向件，管电极穿插在此导向件内。此电极保持架，能选择前端部分为直线状的导向件、前端部分弯曲的导向件安装，以便适合于工件的形状。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：WO2012/074897
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1的发明中，当将导向件安装在电极保持架上时，不能使其前端部相对于电极保持架正确地定位。因此，当在涡轮叶片的那样的要求精密的加工的工件上加工细孔时，不能使用放电加工机的进给装置将电极向工件表面的加工点正确地配置。另外，为了将电极穿插在导向件内，除了加工液之外还需要使高压的润滑液向导向件内流通。进而，在专利文献1的电极保持架中，当在一个工件上加工不同的直径的细孔的情况下，必须通过手动更换电极保持架。
本发明将解决这样的现有技术的问题作为技术课题，其目的在于提供一种将电极向不在使电极旋转的主轴的旋转轴线上的加工点高精度地引导而在工件上加工细孔的细孔放电加工机。
为了解决课题的手段
为了达到上述的目的，根据本发明，提供一种细孔放电加工机，是在细孔加工用的电极和工件之间外加电压进行放电，由放电的能量在工件上加工细孔的细孔放电加工机，其特征在于，具备导向件软管和软管保持架：该导向件软管具有使上述电极穿插的空心部，可弯曲；该软管保持架支承上述导向件软管的前端部，使上述导向件软管的前端部倾斜成所希望的角度。
发明的效果
根据本发明，与现有技术比较，在工件如叶片圆盘(blade disk)的那样具有在圆周方向配设了多个涡轮叶片的那样的复杂的形状的情况下，也能向工件表面的目标加工点不会与工件干涉地正确地将电极定位并进行细孔加工。
附图说明
图1是概要地表示本发明的最好的实施方式的放电加工机的主要部分结构的主视图。
图2是本发明的最好的实施方式的倾斜电极导向件的简要剖视图。
图3是沿图2的向视线III-III的剖视图。
图4是表示将倾斜电极导向件安装在W轴卡盘上的状态的立体图。
图5是表示安装在W轴卡盘上并将电极保持架分离了的状态的倾斜电极导向件的立体图。
图6是表示倾斜电极导向件的变形例的简要剖视图。
图7是表示另一个实施方式的放电加工机的W轴卡盘的简要俯视图。
图8是用于说明本发明的倾斜电极导向件的作用的简图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
下面，参照图1～图8说明本发明的实施方式。
图1是概要地表示适用本发明的放电加工机100的主要部分结构的主视图。另外，下面，为了方便，如图所示将正交3轴方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向)分别定义为左右方向、前后方向、上下方向，根据此定义说明各部的结构。
在图1中，在成为基台的底座102的后部直立设置了立柱104。在立柱104的上面上，在X轴方向(左右方向)可移动地支承着X滑块106。在X滑块106的上面上，在Y轴方向(前后方向，垂直于纸面的方向)可移动地支承着压头108。在压头108的前面上，在Z轴方向(上下方向)可移动地支承着主轴头110。在主轴头110上，以轴线CLO为中心可旋转地支承旋转主轴112。在从主轴头110的底面突出的旋转主轴112的前端部安装电极保持架114。
在压头108的侧面上安装了W轴导向件组装体140。W轴导向件组装体140，具有在上下方向可移动地支承在设置于压头108的右侧面上的托架136上的导向臂142。将此导向臂142的上下移动轴定义为W轴。W轴与Z轴平行。导向臂142的下端部分142a，相对于W轴或者Z轴向斜内侧倾斜，在该下端部分142a的前端部设置了W轴卡盘144。W轴卡盘144保持倾斜电极导向件10。更详细地讲，倾斜电极导向件10，由W轴卡盘144保持在导向臂142的前端，以便其上端的中心与轴线CLO一致。
在电极保持架114和倾斜电极导向件10之间，电极116沿轴线CLO延伸。电极116是圆筒形状的管电极，其上端部被保持在电极保持架114上。旋转主轴112在图5中如箭头AE所示通过以轴线CLO为中心进行旋转，电极116与电极保持架114一起以轴线CLO为中心进行旋转。电极116的下端部由倾斜电极导向件10以相对于轴线CLO倾斜的方式弯曲。在电极116的内部，例如供给水等加工液，从电极116的前端部(下端部)喷射加工液。另外，作为加工液也可以使用油。
在底座102的上面上，与立柱104相比在前方配置了工作台118。在工作台118的上面上，搭载了倾斜旋转工作台装置120。倾斜旋转工作台装置120，具有从工作台118的上面向上方突出设置的前后一对支承构件122；在前后的支承构件122之间，以在Y轴方向延伸的旋回轴CLb为中心在B轴方向可旋回地被支承的倾斜构件124；和在倾斜构件124的左端面上，以垂直于旋回轴CLb的旋转轴CLa为中心在A轴方向可旋转地被支承的旋转工作台126。在旋转工作台126上设置卡盘128，在卡盘128上安装工件130。工件130，例如是被用于气体涡轮机的涡轮叶片、叶轮。涡轮叶片，因为被暴露在1000℃～1500℃左右的高温气体中，所以将耐热性高的镍合金作为构成材料使用。在此涡轮叶片的表面上，加工使冷却涡轮叶片的表面的冷却空气流动的冷却孔。
在工作台118的周围，以包围工作台118及倾斜旋转工作台装置120的整体的方式设置了可升降的加工槽132。另外，图1的单点点划线是加工槽132上升了的加工状态，在准备作业时等非加工状态下，加工槽132如实线所示下降。
图示省略，但图1的放电加工机100，具有使X滑块106在左右方向移动的X轴驱动部；使压头108在前后方向移动的Y轴驱动部；使主轴头110在上下方向移动的Z轴驱动部；以轴线CLO为中心使旋转主轴112旋转的主轴驱动部；使导向臂142在上下方向移动的W轴驱动部；经旋回轴CLb使倾斜构件124倾斜的B轴驱动部；和经旋转轴CLa使旋转工作台126旋转的A轴驱动部。X轴驱动部，Y轴驱动部，Z轴驱动部及W轴驱动部，例如由滚珠丝杠和旋转驱动滚珠丝杠的伺服马达构成，主轴驱动部，例如由主轴马达构成，B轴驱动部及A轴驱动部，例如由DD(直接驱动)伺服马达构成。这些X轴驱动部、Y轴驱动部、Z轴驱动部、W轴驱动部、主轴驱动部、B轴驱动部及A轴驱动部，由放电加工机100的NC装置(未图示)控制。
由以上的结构，电极保持架114和倾斜电极导向件10相对于工件130可在X轴方向、Y轴方向及Z轴方向相对移动，而且可在B轴方向及A轴方向相对移动。因此，能将工件130加工成所希望的3维形状。另外，通过由W轴驱动部进行的导向臂142的升降，可调整电极保持架114和倾斜电极导向件10的间隔，不管由电极116的消耗产生的电极116的长度变化如何，在加工中，通常都能由电极保持架114和倾斜电极导向件10支承电极116的上下端部。
在压头108的前面上，设置了检测主轴头110的上下方向的Z轴位置的线性刻度尺等位置检测器134。由来自位置检测器134的信号，能检测电极保持架114的位置即电极116的上端部的位置。在导向臂142的托架136上，设置了检测导向臂142的相对于压头108的上下方向的W轴位置的线性刻度尺的那样的位置检测器138。由于导向臂142的形状是预先已知的，所以W轴卡盘144的位置能从X轴及Y轴的各自的位置检测器及W轴的位置检测器138的值测定。
另外，图示省略，但在W轴导向件组装体140的侧方设置了电极库。在电极库内，保持具有初期长度L0(已知)的更换用的多个电极116，在旋转主轴112和刀具库之间，可由未图示的更换组件更换电极116。进而，放电加工机100能具备用于收藏多个倾斜电极导向件10的导向件库(未图示)。
参照图2，倾斜电极导向件10具备由呈直线状地延伸的棒状的构件构成的主体12；安装在主体12的一侧面上的具有柔软性的树脂制的导向件软管18；安装在导向件软管18的基端部分或者上端部分上的连结部30；将连结部30固定在主体12上的基端侧软管保持架32；将导向件软管18的前端部分固定在主体12上的倾斜软管保持架20；安装在倾斜软管保持架20上的定位导向件16；与W轴卡盘144可装卸地卡合的梭子14。导向件软管18，是具有比电极116的外径粗的内径的柔软的树脂制的管构件。W轴卡盘144是具有开口部146的大致环状的构件，在其内周面上形成了多个卡合凹部148。
连结部30由空心构件构成，由基端侧软管保持架32固定在导向件软管18的基端部分或者上端部分上，以便其空心部与导向件软管18的空心部大致同轴。连结部30的空心部，以在电极116的穿插方向入口侧比导向件软管18的内径大，出口侧与导向件软管18的内径大致相等的方式成为圆锥状。
基端侧软管保持架32由收容连结部30及导向件软管18的空心状的构件构成。基端侧软管保持架32，能与主体12一体地成形或者与主体12做成分体构件由螺钉等固定组件固定在主体12上。
连结部30，如图2所示，以从基端侧软管保持架32向上方突出的方式固定在基端侧软管保持架32内。在连结部30中，从基端侧软管保持架32突出的部分与梭子14结合。梭子14，在其上面中与电极保持架114可装卸地卡合。梭子14，另外，在其侧面中与W轴卡盘144可装卸地卡合。在图5的例子中，梭子14具有与在W轴卡盘144的里面上形成的卡合凹部148卡合的多个卡定销15。通过使卡定销15与卡合凹部148卡合，可将倾斜电极导向件10正确地定位固定在W轴卡盘144上。特别是，通过使卡定销15与卡合凹部148卡合，能根本地确定倾斜电极导向件10的方位，将定位导向件16及电极116的前端正确地定向。
倾斜软管保持架20，如图3所示，由相对于轴线CLO垂直地延伸的定位销24及与定位销24平行的固定螺钉26正确地定位固定在主体12的前端部分上。倾斜软管保持架20还具有从其基端面20a向前端面20b贯通的通路20c。通路20c，相对于轴线CLO以规定的角度θ倾斜地延伸设置。通过准备多个此倾斜角θ不同的倾斜软管保持架20，并选择适当的倾斜软管保持架20以便适合于工件130的形状，可适合于多种多样的工件形状，将电极116的前端向工件表面的加工点定位。
导向件软管18的前端部分从基端面20a插入通路20c内，定位导向件16从前端面20b插入通路20c内。在通路20c内，在导向件软管18和定位导向件16之间，配设了由空心构件构成的导入构件22。导入构件22，其内径从入口向出口逐渐变细，以便从导向件软管18向定位导向件16引导电极116。
被安装在倾斜软管保持架20的前端面上的定位导向件16，是具有比电极116稍微大的内径的空心状的构件，在其内周面中可滑动地支承电极116的外周面，一边约束电极116的直径方向的移动(振动)一边向工件130的表面的加工点正确地引导电极116。
根据本实施方式，如在图8中由双点点划线表示的那样，与沿通过电极保持架114和倾斜电极导向件10的中心的上下方向的轴线CLO使电极116延伸到工件130的现有技术比较，在工件130具有如叶片圆盘的那样的在圆周方向配设了多个涡轮叶片的复杂的形状的情况下，能使电极116不会与工件130干涉地向工件130的表面的作为目标的加工点Pm正确地定位。而且，能使电极116和工件130相对移动地加工细孔。在没有倾斜电极导向件10的以往的笔直的管电极200中，与1个跟前的叶片干涉而不能到达加工点Pm。
另外，在本实施方式中，由于在导向件软管18的入口设置了内径朝向导向件软管18逐渐变小的连结部30，在导向件软管18和定位导向件16之间设置了内径朝向定位导向件16变小的导入构件22，所以不需要像专利文献1的那样除了加工液之外还使高压的润滑液流通。
另外，如果预先将倾斜角θ不同的多个倾斜电极导向件10收藏在上述的导向件库(未图示)内，则通过适当地控制放电加工机100的X轴驱动部、Y轴驱动部、Z轴驱动部及W轴驱动部，能自动地更换倾斜电极导向件10。图4是表示使用X轴驱动部、Y轴驱动部、Z轴驱动部及W轴驱动部将与安装在旋转主轴112的前端的电极保持架114连结的倾斜电极导向件10安装在W轴卡盘144上的状态的图。在向W轴卡盘144安装倾斜电极导向件10时，首先，使倾斜电极导向件10在水平方向例如X轴方向移动，使主体12通过W轴卡盘144的开口部146而导入W轴卡盘144内，接着，在将倾斜电极导向件10在上下方向移动，使得梭子14卡合在W轴卡盘144上。
在已述的实施方式中，通过就通路20c而言准备具有不同的倾斜角θ的多个倾斜软管保持架20，从其中选择所希望的倾斜角θ的倾斜软管保持架20，说明了变更各种电极116的前端部分的角度的那样的例子。在图6所示的例子中，倾斜软管保持架20，以在相对于轴线CLO垂直的方向延伸的旋转轴40为中心如箭头AG所示可旋回地安装在主体12的前端部。由此，可任意地变更电极116的前端部的角度。
进而，也可以使梭子14可相对于W轴卡盘以轴线CLO为中心旋转。参照图7，W轴卡盘144′具备大致圆形的外框160；和以轴线CLO为中心可旋转地安装在该外框160上，在外周面上形成了齿的卡盘162。卡盘162，通过由驱动马达172驱动的齿轮，例如蜗杆174，进行旋转驱动。在图7的例子中，如由箭头AC表示的那样，通过使卡盘162以轴线CLO为中心旋转，倾斜电极导向件10以轴线CLO为中心旋转，由此，定位导向件16能以轴线CLO为中心旋转，任意地变更电极116的方向。
符号的说明
10：倾斜电极导向件
12：主体
14：梭子
15：卡定销
16：定位导向件
18：导向件软管
20：倾斜软管保持架
22：导入构件
24：销
30：连结部
32：基端侧软管保持架
112：旋转主轴
114：电极保持架
116：电极
120：倾斜旋转工作台装置
130：工件
142：导向臂。

Claims (4)

1.一种细孔放电加工机，是在被保持在旋转主轴上的细孔加工用的电极和工件之间外加电压进行放电，由放电的能量在工件上加工细孔的细孔放电加工机，其特征在于，具备倾斜电极导向件的主体、导向件软管、基端侧软管保持架和倾斜软管保持架：
该倾斜电极导向件的主体设置在与上述电极的旋转轴线大致平行地被支承的导向臂上，将上述电极的前端部相对于上述旋转轴线倾斜地进行引导，
该导向件软管具有使上述电极穿插的内径比上述电极的外径粗的空心部，具有柔软性，可弯曲；
该基端侧软管保持架将上述导向件软管的基端侧以与上述电极的旋转轴线大致平行的方式保持在上述倾斜电极导向件的主体上，
该倾斜软管保持架安装在上述倾斜电极导向件的主体上，以上述导向件软管的前端部倾斜成规定的角度的方式进行支承，将定位导向件安装在上述导向件软管的前端侧，进而在上述导向件软管和上述定位导向件之间设置了内径朝向上述定位导向件变小的导入构件，上述定位导向件将上述电极相对于上述电极的旋转轴线以规定的角度进行引导，具有比上述电极稍微大的内径，对上述电极的直径方向的振动进行约束。
2.如权利要求1记载的细孔放电加工机，其特征在于，
在上述导向件软管的基端部安装了将上述电极向该导向件软管内导入的导入部。
3.如权利要求1记载的细孔放电加工机，其特征在于，
上述倾斜软管保持架可以以相对于上述电极的旋转轴线垂直的轴线为中心旋回，由此可变更上述电极前端部的角度。
4.如权利要求1记载的细孔放电加工机，其特征在于，
上述倾斜软管保持架可以以与上述电极的旋转轴线平行的轴线为中心旋转，由此可变更电极前端部的倾斜方向。
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