CN1282285A - 金属线放电加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种金属线放电加工装置,具有:内藏金属线导向体的上部导向体118和下部导向体109,金属线导向体是在被加工物25的上下导向金属线电极119的;从所述上部导向体118和所述下部导向体109中至少一方向所述被加工物25喷出供给加工液的喷嘴;向所述喷嘴供给所述加工液的泵,在从所述泵至所述喷嘴的所述加工液的流路中将气体混入于所述加工液,将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物25。

Description

金属线放电加工装置
技术领域
本发明涉及可提高加工速度和加工精度的金属线放电加工装置的改进。
背景技术
下面，结合图5～图8来说明现有的金属线放电加工装置的的结构和动作。
图5是表示机械部分的整体结构，101是作为机械底座的床身，102是X轴台。X轴台102由床身101上的X轴导向体103支承，通过X轴丝杆104而受到未图示的X轴电动机的朝向X方向的驱动。105是用于固定被加工物25的台面，被固定在X轴台102上。106是储存加工液的加工槽。107是支承Z轴装置117的立柱，下部臂108被固定。在该下部臂108的前端部上安装有下部导向体109。118是上部导向体，被固定在Z轴装置117的前端部上。111是床身101上的Y轴导向体，用来支承立柱107。立柱107通过Y轴丝杆112而受到Y轴电动机113的朝向Y方向的驱动。114是对回收金属线电极的滚柱115予以支承的金属线回收臂，回收后的金属线电极容纳在回收箱116内。120是金属线绕线架，121是配置在床身101下方的衬垫，122是倾斜调整用的调整水平螺钉。
图6是表示下部导向体109结构的剖视图。下部导向体109通过绝缘板2而固定在下部臂108的前端上，主要由喷嘴6、供电模16、下部金属线导向体支架12、导向体支承板23和下部调节块3构成。下部调节块3包含担当金属线电极方向变换的滚柱19，具有锥状的金属线入口3a和金属线出口3b。在金属线出口3b上连接有回收管20。导向体支承板23内藏供电模16，还内藏拉出供电模16用的引出板17。供电模16由压板15固定。18是下部辅助导向体，与下部金属线导向体支架12相配合而成为通过将金属线电极119压向供电模16而对其供电的结构。喷嘴6是喷出加工液的部分，利用配管9将加工液设成高压流体来供给。14是弹簧，13是喷嘴6的压板。在加工中使弹簧14压缩来上升喷嘴6并由压板止动，当不供给加工液时向下返回。因此，若在非加工中，就降下喷嘴，防止与被加工物的不必要的接触。整流板22具有对喷嘴内部的加工液的紊流予以整流的作用，设有许多小直径孔22a。10是配线，与由导电性材料构成的导向体支承板23连接，将来自未图示的加工电源的加工电力供给于供电模16。24是下部输送水流喷出孔，与来自外部的配管连接，起到将回收管20内部的金属线电极119输送到回收滚柱115(参照图5)的作用，主要在金属线电极119的初始设置时使用。26是被加工物25与金属线电极119间的加工间隙，称作为极间。由喷嘴6喷出的加工液被供给到极间26。加工液的主要作用是：排出加工时产生的加工粉末；防止金属线电极过热；以及防止加工中金属线电极的断线。
图7是表示上部导向体118结构的剖视图。安装板225是用来将上部导向体118固定在Z轴装置117上的，由绝缘材料构成。上部调节块226具有通道226a，在上部调节块226的上部具有用来对金属线电极119进行导向的上部辅助导向体229。供电模46容纳在上部调节块226的内部，受到压板230的朝向金属线电极119的按压。并做成利用引出板47可使上述供电模46出入的结构。在上部调节块226的下端固定有上部金属线导向体支架236，在上部金属线导向体支架236的前端部上固定有金属线导向体236a。此外，设置壳体234以遮住上部金属线导向体支架236，并在其外侧配置喷嘴232。在壳体234的内部，容纳有通过弹簧235而沿上下方向可动地支承着的喷射嘴233。
当向喷射配管238供给加工液时，喷射嘴233因其压力而一边按压弹簧235一边向下方移动，从喷射嘴233的喷出孔233a喷出喷射水流239。金属线电极119通过该喷射水流239的内部，向下方的下部导向体导出金属线电极119。在通常加工时，由加工液配管237供给加工液，从喷嘴232的喷出孔232a供给加工液。另外，在通常加工时，喷射嘴233利用弹簧235而向上方后退。221是冷却孔，将加工液导入上部金属线导向体支架236内部，以冷却加工中的金属线电极119。234a是固定节流孔，以使由加工液配管237供给的加工液的紊流整流化。
金属线放电加工装置，因在金属线电极和供电模的接触部上流过大电流而成为高温，从而导致金属线电极断线，故要用加工液进行冷却。冷却用加工液的供给是，利用喷嘴232内部的背压，从设在上部金属线导向体支架236上的冷却孔221而将冷却用加工液供给于金属线通道226a。加工液从冷却孔221沿金属线通道226a内部而向上方上升，通过金属线电极119和供电模46的接触部，再通过上部辅助导向体229而放出到外部。如此，利用加工液的通过，来吸取由金属线电极和供电模的接触部所产生的焦耳热，进行冷却。
下面，根据图8来说明加工中金属线电极和加工槽的结构。图中，朝向加工进行方向一边维持一定间隙一边进行加工。如箭头所示那样从上下的喷嘴喷出喷出流240，在被加工物25的上下方向的大致中央附近两者相碰，再向加工方向的后方的槽26b流动。
一旦提高加工速度，排出的加工粉末就较多，若加工粉末的产生和排出变得不平衡时，就弄脏极间，加工间隙的电阻减小，且加工槽增大而使加工精度下降。在这种情况下，为促进排出加工粉末，要提高加工液的压力，但若提高加工液的压力，有时会产生如下的问题：金属线电极与被加工物间的加工液的流线速度就增高，加工液脱离被加工物和金属线电极的侧壁，给加工带来妨碍。也就是说，若加工液脱离被加工物和金属线电极的侧壁，则成为加工电流不能稳定流动、金属线电极断线的原因。如此，要提高加工液的压力，具有限度的问题。
另外，为提高精度，需排除加工间隙的脏物、降低加工粉末的浓度，并且，需提高加工液的比电阻在狭窄的间隙中进行加工。但是，提高比电阻要耗费较多的离子交换树脂，是不经济的，并存在着从金属线放电加工装置向外部排出的排出物较多的问题。
如上所述，在现有的金属线放电加工装置中，提高加工速度和加工精度这两方面是非常困难的。
发明的公开
本发明的目的在于解决上述那样的问题，从而提供一种可提高加工速度和加工精度的金属线放电加工装置。
第1发明的金属线放电加工装置具有：内藏金属线导向体的上部导向体和下部导向体，金属线导向体是在被加工物的上下导向金属线电极的；从所述上部导向体和所述下部导向体中至少一方向所述被加工物喷出供给加工液的喷嘴；向所述喷嘴供给所述加工液的泵，在从所述泵至所述喷嘴的所述加工液的流路中将气体混入于所述加工液，将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物。
第2发明的金属线放电加工装置，是在第1发明的金属线放电加工装置中，将所述喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液。
第3发明的金属线放电加工装置具有：内藏金属线导向体的上部导向体和下部导向体，金属线导向体是在被加工物的上下导向金属线电极的；从所述上部导向体和所述下部导向体中至少一方向所述被加工物喷出供给加工液的喷嘴；向所述喷嘴供给所述加工液的泵，在所述泵的上游侧将气体混入所述加工液，将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物。
第4发明的金属线放电加工装置，是在第3发明的金属线放电加工装置中，将所述喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液。
第5发明的金属线放电加工装置具有：内藏金属线导向体的上部导向体和下部导向体，金属线导向体是在被加工物的上下导向金属线电极的；从所述上部导向体和所述下部导向体中至少一方向所述被加工物喷出供给加工液的喷嘴；向所述喷嘴供给所述加工液的泵，在配置在所述泵的上游侧的冷却容器内将气体混入所述加工液，将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物。
第6发明的金属线放电加工装置，是在第5发明的金属线放电加工装置中，将所述喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液。
附图的简单说明
图1是本发明实施形态1的上部导向体的剖视图；
图2是表示本发明实施形态1的整体结构图；
图3是本发明实施形态1的加工液喷出状态的说明图；
图4是表示本发明实施形态2的结构图；
图5是现有的金属线放电加工装置的机械部分的整体结构图；
图6是现有的金属线放电加工装置的下部导向体的剖视图；
图7是现有的金属线放电加工装置的上部导向体的剖视图；
图8是现有金属线放电加工装置在加工中金属线电极和加工槽的结构说明图。
实施发明的最佳形态
实施形态1
下面，结合图1～图3说明本发明实施形态1的金属线放电加工装置的结构和动作。
图1表示上部导向体的剖视图，设在支承板30内部的管路30b与从外部供给的加工液配管相连接，并从4个方向与中心附近的汇集池(プ-ル)30a连接。在支承板30的下端面固定有导向体支架56。导向体支架56具有嵌合供电模33的孔，并在中心部具有金属线电极的通道56d。金属线电极的通道56d是贯通导向体支架56内部的直线状的管路，其下端的出口通过喷出孔50a。59是金属线电极的辅助导向体，配置在上端，在下部配置有金属线导向体55。32是可移动地配置在导向体支架56外侧的环形状的环，32a是按压供电模33的螺栓。内部喷嘴50的外周呈凸缘状，其部分与挡块52卡合，挡块52利用侧板53固定在支承板30上。38是弹簧，起到在内部喷嘴50与环32之间、将内部喷嘴50向下方按压的作用。内部喷嘴50在上下移动时，与导向体支架56的外周部嵌合，由O形环防止加工液渗漏。供电模33在中心部具有管路33a，具有与金属线电极的接触供电部33b，在接触供电部33b的相反侧具有利用杆54等从外部使供电模33自身旋转用的槽33c。供电是如下那样进行的：为使金属线电极比连接金属线导向体55的中心和辅助导向体59的中心的直线还向图中左侧移动1mm左右，将其配置在推入供电模33的接触供电部33b的位置，使金属线电极和供电模33一边接触一边进行供电。
在内部喷嘴50的外侧设有外部喷嘴63。内部喷嘴50的前端部，喷出口50b配置成与外部喷嘴的喷出孔63a重叠，由外部喷嘴的连接孔63b供给的加工液从所述喷出孔63a、即喷出孔50b的外侧而喷出。65是从内部喷嘴50喷出的高压喷出流，其直径稍大于喷射水流57。64是从外部喷嘴63喷出的低压喷出流，其直径大于上述高压喷出流65。加工液在加工中从外部喷嘴63和内部喷嘴50作为同轴流而向被加工物喷出。
对于下部导向体，因与上述说明的上部导向体是同样的结构，故省略说明。
图2是整体结构图，在机械本体的上部和下部分别设有上部导向体118和下部导向体109。106是容纳被加工物的加工槽，其加工液利用配管106a而回收到加工液箱70进行循环。加工液箱70包括暂且储存被加工后的加工粉末弄脏的加工液的污液槽70a和储存被过滤器72过滤后的加工液的清液槽70b。71是过滤用的泵。40是泵，将清液槽70b的加工液供给于外部喷嘴63的连接孔63b。因此，加工液的低压喷出流就从外部喷嘴63喷出。泵60在具有将加工液循环供给于冷却器77、将加工液维持成一定温度的作用的同时还将加工液供给于流量控制阀61。75是冷却箱，与加工液箱70的清液槽70b连接。加工液的冷却是通过冷却配管73而由冷却器76来进行的。冷却后的加工液利用泵74而通过配管74a、74b供给于上部导向体118和下部导向体109。由管末端8连接的高压流体，通过管路30b(参照图1)从内部喷嘴50的喷出孔50a(参照图1)作为高压喷出流而喷出。对于下部导向体也是相同的。78是单向阀，设在管末端8和空气压缩机80之间，防止加工液倒流。高压的气体由空气压缩机80供给，在管末端8混入加工液而使配管内部成为气液混相的状态。将该气液混相状态的加工液从内部喷嘴50向被加工物喷出。
结合图3来说明加工液的喷出状态。来自内部喷嘴50的高压喷出流如上所述是气体和液体的混相状态，沿周围的从外部喷嘴63喷出的低压喷出流的中心而流动。气液混相状态的加工液因混入气泡，故与液体相比，比电阻飞跃性地增大，绝缘性提高。因此，即使不使用离子交换树脂也可将极间的比电阻维持成一定，并且因可将加工间隙设定得狭窄，故可使加工精度大幅度提高。
另外，在气液混相状态下，因飞跃性地促进加工液的搅动而使加工液成为紊流，故可消除加工液脱离被加工物和金属线电极的侧壁的现象。
此外，作为气液混相流的特征，因粘性较大下降，故流速加快，可促进加工粉末的排出效果，使加工稳定进行，且因还可加大加工电流，故可使加工速度大幅度地提高。
而且，在紊流状态下，由于可飞跃性地提高金属线电极表面的热传递率，对金属线电极自身进行冷却而使温度下降，故可抑制加工中金属线电极的断线，可进一步提高加工速度。
实施形态2
图4是表示本发明实施形态2的结构图。70是加工液箱，加工液箱70内部的加工液受到泵83的加压。81、82分别是单向阀，以维持加工液箱70内部的压力。此外，加工液箱70内部的加工液利用冷却器76而被维持成低温。气体由泵84供给，从气泡管85将较小的气泡喷出到液体中。所供给的气体既可是空气，也可是从高压储气瓶供给二氧化碳等。一般，在压力高而低温状态下气体容易溶入液体中。用泵74将充分溶入气体的加工液供给于上部导向体和下部导向体。在液体状态下输送到喷嘴内，在从喷嘴喷出的过程中因开放成大气压，故压力一下子下降，所谓的总水头变换成速度水头。此时，大量溶入加工液内部的气体呈现气泡，向加工间隙内部喷出混有细小气泡的气液混相流体。
在气体开放成大气压的过程中，具有产生隔热膨胀、吸收周围热量的效果，同时，还有对金属线电极自身进行冷却的效果。另外，可利用气体的膨胀使流速飞跃地提高，还可促进加工粉末的排出效果，并可进一步使加工速度大幅度提高。而且，在从泵至喷嘴的直接配管的途中，不必混入气体，从而可使装置简单化。
第1发明～第6发明的金属线放电加工装置，由于将气液混相状态的加工液从喷嘴喷出供给于上述被加工物，故可提高加工速度和加工精度。
第5发明的金属线放电加工装置是，在冷却容器内将气体溶入加工液，在液体状态下将该加工液输送到喷嘴内，从喷嘴喷出气液混相流体的加工液，除了上述的效果外，还具有可利用隔热膨胀对金属线电极自身进行冷却的效果。另外，还有利用气体膨胀而飞跃地提高流速、促进加工粉末的排出效果、进一步大幅度提高加工速度的效果。此外，还有可在从泵至喷嘴的直接配管的途中不必混入气体而使装置简单化的效果。
因第2发明、第4发明及第6发明的金属线放电加工装置是，将喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液，使涉及加工的气液混相流集中在极间，利用由外部喷嘴大量供给的低压喷出流对被加工物进行冷却，所以，因在加工液的喷出状态下可进行加工，而不将被加工物浸没于加工液的状态下对其进行加工，故除了上述的效果外，还具有可经济地制造整个装置的效果。
工业上利用的可能性
如上所述，本发明的金属线放电加工装置，由于可提高加工速度和加工精度，故可适用于金属线放电加工作业。

Claims (6)

1．一种金属线放电加工装置，系使加工液介于金属线电极和被加工物之间，利用放电对所述被加工物进行加工的金属线放电加工装置，其特征在于，具有：
内藏金属线导向体的上部导向体和下部导向体，金属线导向体是在被加工物的上下导向金属线电极的；
从所述上部导向体和所述下部导向体中至少一方向所述被加工物喷出供给加工液的喷嘴；
向所述喷嘴供给所述加工液的泵，
在从所述泵至所述喷嘴的所述加工液的流路中将气体混入于所述加工液，将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物。
2．如权利要求1所述的金属线放电加工装置，其特征在于，将所述喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液。
3．一种金属线放电加工装置，系使加工液介于金属线电极和被加工物之间，利用放电对所述被加工物进行加工的金属线放电加工装置，其特征在于，具有：
内藏金属线导向体的上部导向体和下部导向体，金属线导向体是在被加工物的上下导向金属线电极的；
从所述上部导向体和所述下部导向体中至少一方向所述被加工物喷出供给加工液的喷嘴；
向所述喷嘴供给所述加工液的泵，
在所述泵的上游侧将气体混入所述加工液，将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物。
4．如权利要求3所述的金属线放电加工装置，其特征在于，将所述喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液。
5．一种金属线放电加工装置，系使加工液介于金属线电极和被加工物之间，利用放电对所述被加工物进行加工的金属线放电加工装置，其特征在于，具有：
内藏金属线导向体的上部导向体和下部导向体，金属线导向体是在被加工物的上下导向金属线电极的；
从所述上部导向体和所述下部导向体中至少一方向所述被加工物喷出供给加工液的喷嘴；
向所述喷嘴供给所述加工液的泵，
在配置在所述泵的上游侧的冷却容器内将气体混入所述加工液，将气液混相状态的加工液从所述喷嘴喷出供给于所述被加工物。
6．如权利要求5所述的金属线放电加工装置，其特征在于，将所述喷嘴做成双重结构，从内部喷嘴喷出气液混相状态的加工液，从外部喷嘴喷出不混入气体的加工液。
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