CN1287516A - 放电加工装置 - Google Patents

Abstract

放电加工装置,包括安装工具电极的电极安装装置(42),电极安装装置安装在下端的能够沿竖直方向移动的主轴(41),关于主轴的中心线对称地安装在主轴上的至少两个直线电动机移动子(43、44),分别与两个移动子相对峙的至少两个直线电动机定子(31、32),以及平衡作用在主轴上的重力的平衡装置(6)。平衡装置,包括与主轴同轴地配置使得平衡力与主轴的中心线相一致的气缸(60)。最好是,把气缸设置在主轴的中心形成的沿竖直方向延伸的孔中。

Description

放电加工装置

技术领域

本发明涉及，一边在工具电极与导电性的工件之间发生反复放电，一边把工具电极沿竖直方向朝工件送进，借此在工件中形成想要的形状的孔的放电加工装置。特别是，涉及备有使作用在能够沿竖直方向移动的主轴上的重力平衡的平衡装置的放电加工装置。

背景技术

放电加工装置广泛地用来把硬的导电性的工件精密加工成模具或冲模。工件固定于配置在加工槽内的工作台上，铜或石墨的工具电极用适当的电极安装装置安装在能够沿竖直方向移动的主轴上。加工槽盛满煤油之类介电性液体，工具电极定位成非常接近工件。工具电极与工件的间隙称为空隙，其尺寸为几μm到几十μm。在所控制的接通时间内把电力脉冲施加在工具电极与工件之间，空隙中的介电性液体的绝缘性被破坏而发生放电。因为此一放电产生的热量，微量的工件材料蒸发或熔融而流入介电性液体。放电之后火山口状的微细的孔穴残留在工件表面上。在接通时间结束的同时，所控制的切断时间开始。在此一切断时间内停止电力脉冲的施加，借此恢复空隙中的介电性液体的绝缘性。放电加工装置，通常，把接通时间和切断时间控制在1μsec到几十msec之间反复对空隙施加电力脉冲。放电加工装置使工具电极沿着Z轴朝工件下降而把空隙维持成一定的尺寸。由于工具电极不与工件接触而从工件上去除微量的材料，所以高精度地在工件中形成具有良好的粗糙面的，形状上与工具电极互补的凹部。这种放电加工装置，与使用行进的线电极的线切割放电加工装置(线切割EDM)相区别，称为冲钻放电加工装置(冲钻EDM)。

为了把从工件上去除的碎片从空隙中冲洗掉而经由空隙流过的介电性液体的“冲洗”动作，对于放电加工来说是重要的。冲洗动作，防止在从工件上去除的碎片与工具电极之间发生的不希望的二次放电而有助于切断时间中恢复可靠的绝缘。熟练的作业者，在加工前，在工具电极或工件中的适当的位置上形成用来一边把新鲜的介电性液体送入空隙一边把污染的介电性液体从空隙引出的孔。在该孔的形成因工具电极的尺寸或形状而受到限制的场合，作业者在适当的位置上设置向空隙喷射介电性液体的喷射装置。虽然冲洗是更快更高精度地进行放电加工的关键，但是为了在整个空隙中产生均一的流动，熟练成了必要的。使工具电极沿着Z轴周期性地迅速上升迅速下降而把污染的介电性液体几乎全都从工件的凹部冲出的，所谓“跳动”的动作是公知的。在跳动动作中，以往，工具电极以几百mm/min的速度来移动。只要工具电极的往复移动距离很大，就有更多的新鲜液体流入空隙而更多的污染的液体从空隙排出。最好是使工具电极上升得超过在工件中所形成的凹部的深度。可是，因为在跳动动作中材料从工件上的去除无法进行，故过度频繁的跳动动作会降低材料去除速度。为了不降低材料去除速度而进行大移动量的跳动动作，最好是使工具电极以超过重力加速度(1G)的加速和减速，高速度来移动。

发明的公开

本发明的目的在于，提供一种安装了跟踪能够以高速度沿竖直方向移动的主轴，使作用在主轴上的重力平衡的平衡装置的放电加工装置。

本发明的另一个目的在于，提供一种使在下端安装了电极安装装置的主轴以高加速正确地沿竖直方向移动的放电加工装置。

本发明的其他目的，部分地在下面继续说明中述及，部分地通过实施本发明，本专业的技术人员将会明瞭。

为了实现上述目的，一边在工件与工具电极之间发生放电一边使工具电极朝工件沿竖直方向移动，借此来加工工件的本发明的放电加工装置，包括：

能够沿竖直方向移动的主轴，

安装在主轴的下端的，安装工具电极的电极安装装置，

关于主轴的中心线对称地安装在主轴上的至少两个直线电动机移动子，

分别与两个移动子相对峙的至少两个直线电动机定子，以及

平衡力的作用线与主轴的中心线一致，使作用在主轴上的重力平衡的平衡装置。

最好是，平衡装置包括与主轴同轴地配置的气缸。

进而最好是，主轴在其中心有沿竖直方向延伸的孔，气缸配置在该孔中。

附图的简要说明

图1是表示根据本发明的放电加工装置的第1实施例的侧视图。

图2是表示图1的放电加工装置的透视图。

图3是表示图1的平衡装置的气动回路图。

图4是表示图1的制动装置的横剖视图。

图5是表示图1的制动装置的图。

图6是表示根据本发明的放电加工装置的第2实施例的侧视图。

图7是表示图6的放电加工装置的透视图。

图8是表示根据本发明的放电加工装置的第3实施例的侧视图。

图9是表示图8的放电加工装置的透视图。

图10是表示图8的平衡装置的气动回路图。

实施发明的最佳形态

参照图1、2、3、4和5，描述根据本发明的放电加工装置的第1实施例。

如图1中所示，安装工具电极(未画出)的电极安装装置42，固定在主轴41的下端而与主轴41同轴地配置。四方柱形的主轴41，在其中心有垂直延伸的圆柱形的孔。主轴41，借助于两个直线电动机能够沿着Z轴沿竖直方向以高加速来移动。在所示的实施例中，直线电动机移动子由永久磁铁44和磁铁板43组成，直线电动机定子由轭铁31和电枢线圈32组成。配置了一列永久磁铁44的磁铁板43，分别固定于关于主轴41的中心线对称地相对峙的平行侧壁。永久磁铁44为了减少转矩的脉动而分别从水平方向稍微倾斜地粘贴在磁铁板43上。放电加工机的立柱1放置在床身(未画出)上，框体2安装在立柱1上。卷绕有电枢线圈32的轭铁31，与一列永久磁铁44相对峙地固定于框体2。在与主轴41相对峙的两侧面处产生的推力的中心将与主轴41的中心线一致，为此移动子与定子的间隙维持相同的尺寸。冷却液通过的管路33在轭铁31中形成。如果电流流过线圈32，则主轴41借助于在定子与移动子之间发生的推力沿竖直方向移动。决定主轴41的移动的界限的挡块45和46，分别设在主轴41的上端和下端。挡块45和46，包括在它们与框体2碰撞之际吸收冲击的弹性构件。主轴41，借助于由导轨52和一对直线运动滚柱轴承51组成的导向装置来导向。导轨52设在未设置移动子的主轴41侧面上，一对直线运动滚柱轴承51与设在框体2上的导轨52配合。

平衡作用在能够以超过1G的加速度垂直移动的主轴41上的重力用的平衡装置6，由气缸60和空气供给装置61组成。气缸60，包括与主轴41同轴地配置在主轴41的孔中缸筒62，能够与缸筒内壁滑动的活塞63，一端连接到活塞63的活塞杆64。缸筒62的法兰部65，靠螺栓牢固地固定于主轴41的上端。活塞杆64在其另一端由托架7来支撑。托架7，由固定着活塞杆64的另一端的顶板71，和支撑顶板71的侧壁72组成。侧壁72，固定于框体2。由于缸筒62紧挨着主轴41设置，所以气缸60可以以高响应性来跟踪主轴41的移动。

参照图3详细地描述空气供给装置61。

在缸筒62上形成向在活塞63上方的缸筒62内所形成的上室68供给空气或排出的供给口66。上室68中的空气压力将会维持规定的值，根据主轴41的位置来控制上室68中的空气量。在活塞63下方的缸筒62内所形成的下室69，经由消声器67连通到大气。空气供给装置61，把从压缩机之类的空气源618供给的压缩空气的压力维持于设定值而控制气缸60。空气供给装置61，包括从压缩空气中去除灰尘或尘埃的过滤器611，从压缩空气中进一步去除油雾的过滤器612，把压缩空气调整成规定的压力的空气调节器613。空气供给装置61，进而，包括以高速向上室68中供给空气并从上室68排出空气，借此把上室68中的空气压力维持于设定值的高溢流空气调节器614。高溢流空气调节器614，是备有大容量的溢流阀的大容量的空气调节器。如果上室68中的空气压力因主轴41的下降而变得高于规定值，则高溢流空气调节器614打开溢流阀把上室68中的空气以高速从供给口66排出。如果上室68中的空气压力因主轴41的上升而变得低于规定值，则高溢流空气调节器614在关闭了溢流阀的状态下以高速从供给口66向上室68供给压缩空气。上室68内的空气压力，设定成产生平衡力，平衡主要由主轴41、直线电动机移动子、电极安装装置42和工具电极等的质量作用在主轴41上的重力。该设定值能够由高溢流空气调节器614的旋钮(未画出)容易地变更。空气压力，根据安装在机械上的工具电极的重量，在例如2.5～6kg/cm²的范围内设定。空气压力的刻度最好是与工具电极的重量相关联，以便操作者能够容易地设定空气压力。

这样一来，由于主要包括主轴41、直线电动机移动子、电极安装装置42和工具电极的移动体的重量不对直线电动机施加负载，所以在主轴41静止时节约电力。此外，由于平衡装置6减轻直线电动机的输出功率，所以直线电动机的的发热被抑制，直线电动机移动子被减轻重量。移动体总体的减轻重量，有助于移动体以高加速的移动。由于缸筒62与主轴41同轴配置，所以气缸60中产生的平衡力的作用线与主轴41的中心线一致。此外，平衡力的作用线，还与直线电动机产生的推力的中心相一致。因而，弯曲力矩不作用在主轴41和气缸60上，确保主轴41的移动的笔直性。

防止工具电极意外下降碰撞工件的制动装置8设在法兰部65。如图4中所示，推压构件83，借助于从气口82向制动装置8中供给的压缩空气，打开一对杠杆84。在此一状态下，与杠杆84成整体的一对制动蹄铁86，克服压缩螺旋弹簧85的弹性力，释放贯通制动装置8的活塞杆64。压缩空气，如图5中所示，从空气源618经由电磁阀81送到制动装置8。下面参照图5，来描述发生停电时的制动装置8的动作。标注文字EL和WP，分别代表工具电极和工件。不间断电源91，一检测出停电，立即向控制装置615、电动机驱动器10和继电器电路616供给电力。不间断电源91，由电源9经常充电。控制装置615，一从不间断电源91收到表示停电的信号，就把使主轴41上升规定距离或者使之停止的控制信号送到电动机驱动器10。控制装置615，进而，把使压缩空气从制动装置8排出的控制信号送到电磁阀81用的继电器电路616。电磁阀81，切断空气源618与制动装置8之间的空气的流通，把压缩空气从制动装置8的气口82排出。压缩螺旋弹簧85的弹性力一胜过制动装置8中的空气压力，一对制动蹄铁86就挤住活塞杆64。这样一来，即使停电时也防止主轴41下落。在供给到气缸60的空气的压力异常降低的场合，制动装置8也动作。空气压力的异常降低，由设在空气调节器613与气缸60之间的压力开关617来检测。控制装置615，一从压力开关617收到检测信号，就发出警报同时与停电时同样地使制动装置8动作。

参照图6和7，描述根据本发明的放电加工装置的第2实施例。对于与图1、2、3、4和5中同样的要素，赋予相同的标号，并省略其说明。

制动装置8，在立柱1与主轴41之间固定于框体2。能够沿与活塞杆64平行的方向移动的轴87贯通制动装置8。可动轴87，由插入在框体2的通孔的轴承88来导向。可动轴87的上端，由水平延伸的桥板73，连接着主轴41的上端。托架7的侧壁72，有着桥板73通过的开口。在此一实施例中，由于制动装置不配置在主轴41的上部，所以机械的顶部的高度减小。

参照图8、9和10，描述根据本发明的放电加工装置的第3实施例。对于与图1、2、3、4和5中同样的要素，赋予相同的标号，并省略其说明。

与第1和第2实施例不同，磁铁板43分别固定于与立柱1的竖直面1a平行的主轴41侧壁上。可是，与其他实施例同样，两个直线电动机，配置成它们的推力的中心与主轴41的中心线相一致。缸筒62在主轴41与立柱1之间与主轴41平行地配置，气缸60的法兰部65，靠螺栓牢固地固定在框体2上。与主轴41同轴地延伸的支撑杆74的下端固定于主轴41的上端。活塞杆64的上端，借助于水平延伸的桥板73，连接到支撑杆74的上端。在包括主轴41在内的移动体的减轻重量最为优先时，像这样，气缸60和制动装置8从移动体排除。如图10中所示，空气从供给口66供给到在活塞63下方的缸筒62内所形成的下室69或者从下室69排出。下室69中的空气压力将维持于规定值，根据主轴41的位置来控制下室69中的空气量。在活塞63上方的缸筒62内所形成的上室68，经由消声器67连通到大气。

无意把本发明限定于所公开的形式。显然，参照上述描述多种改进和变动是可能的。

所示的实施例，是为了说明发明的本质及其实用的应用而选择的。发明的范围，由所附权利要求书来界定。

Claims (8)

1．一种放电加工装置，一边在工件与工具电极之间发生放电一边使工具电极朝工件沿竖直方向移动，借此来加工工件，其中包括：

能够沿竖直方向移动的主轴，

安装在主轴的下端的，安装工具电极的电极安装装置，

关于主轴的中心线对称地安装在主轴上的至少两个直线电动机移动子，

分别与两个移动子相对峙的至少两个直线电动机定子，以及

平衡力的作用线与主轴的中心线一致，使作用在主轴上的重力平衡的平衡装置。

2．权利要求1的放电加工装置，其中平衡装置包括与主轴同轴地配置的气缸。

3．权利要求2的放电加工装置，其中主轴在其中心有沿竖直方向延伸的孔，气缸配置在该孔中。

4．权利要求1的放电加工装置，其中平衡装置，包括与主轴同轴地固定于主轴的缸筒，能够沿缸筒的内壁滑动的活塞，以及连接到活塞的固定的活塞杆。

5．权利要求4的放电加工装置，其中还包括对活塞杆赋予制动力的制动装置。

6．权利要求4的放电加工装置，其中包括与活塞杆平行延伸的可动轴，把可动轴和主轴连接起来的水平延伸的桥板，以及对可动轴赋予制动力的制动装置。

7．权利要求1的放电加工装置，其中电极安装装置与主轴同轴地配置。

8．一种放电加工装置，一边在工件与工具电极之间发生放电一边使工具电极朝工件沿竖直方向移动，借此来加工工件，其中包括：

能够沿竖直方向移动的主轴，

安装在主轴的下端的，安装工具电极的电极安装装置，

关于主轴的中心线对称地安装在主轴上的至少两个直线电动机的移动子，

分别与两个移动子相对峙的至少两个直线电动机定子，

与主轴平行地固定的缸筒，

能够沿缸筒的内壁滑动的活塞，

连接到活塞的活塞杆，

固定于主轴并与主轴同轴地延伸的支撑杆，以及

把活塞杆和支撑杆连接起来的水平延伸的桥板。

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