JP2001038533A - 細穴放電加工装置に於けるパイプ電極ガイド装置 - Google Patents

細穴放電加工装置に於けるパイプ電極ガイド装置

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JP2001038533A
JP2001038533A JP11219775A JP21977599A JP2001038533A JP 2001038533 A JP2001038533 A JP 2001038533A JP 11219775 A JP11219775 A JP 11219775A JP 21977599 A JP21977599 A JP 21977599A JP 2001038533 A JP2001038533 A JP 2001038533A
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pipe electrode
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pipe
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Hisanori Yamada
久典 山田
Senha Gu
戦波 虞
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Sodick Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 細穴放電加工での細径のパイプ電極のガイド
装置の中間ガイドが、常に所定位置に位置すると共に、
加工に使用されない無駄な部分を少なくしてパイプ電極
の全長を有効に使用し得るようにする。 【解決手段】 鉛直な案内軸131に複数個の案内軸受
141〜143を摺動可能に嵌合させ、その間に圧縮コ
イルバネ151〜153を夫々介装し、各案内軸受の下
側には、これに固定された筒状体161〜163が、上
から順に、上側の筒状体内部に下側筒状体が順次入籠状
態に積層して収納される寸法とし、最上部の筒状体16
3の下端部に当筒状体を支持する部材164の一端部を
固定し、当支持部材の他端部を、先端に電極ホルダ14
を有する主軸5に回転運動非伝達状態で押圧衝合させ、
その他の筒状体162、161の下端部に中間ガイド1
71、172を支持する部材173、174を固定し、
被加工物2の表面近くに先端部ガイド181を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外径がφ1.00
mm程度以下、通常はφ0.30mm前後程度以下、φ
0.05mm程度以上の細径で中空円筒状のパイプ電極
を加工用電極として用い、放電加工により、例えばワイ
ヤカット放電加工に於て加工開始時にワイヤ電極を被加
工物に挿通するための加工スタート孔や繊維製造用ノズ
ル等の貫通孔、あるいは底付きの細い穴等を形成する細
穴放電加工装置に於て、前記パイプ電極の加工送りを案
内するガイド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】通常このような細穴放電加工装置では、
加工ヘッドに軸方向の移動及び軸を中心とした回転が可
能に設けられた主軸の先端部に電極ホルダ(通常、コレ
ットによりパイプ電極の根元側端部を挟んで締め付け固
定するコレットチャック)を取り付け、該電極ホルダに
パイプ電極を固定保持させてパイプ電極先端を被加工物
に対向させ、回転付与状態のパイプ電極の中空部を通し
て高圧(20kg/cm 以上、通常50〜60kg/
cm前後程度またはそれ以上)の加工液を加工部に供
給しながら、パイプ電極と被加工物間に間欠的に電圧パ
ルスを印加して繰り返し放電パルスを発生させると共
に、パイプ電極に軸方向(上下方向)の加工送りを与え
ることによって細穴の穿孔加工が行われる。
【0003】そして、このような極細のパイプ電極によ
る細深穴の穿孔加工は、電極消耗比が大凡1:1、即ち
約100%前後またはそれ以上の高消耗条件下で行われ
ることが多いところから、更には、このような高消耗条
件下で、パイプ電極の交換頻度を低減し一本のパイプ電
極でなるべく多数個の加工を可能として加工能率を向上
させるために、パイプ電極は、少なくとも外径の数10
0倍以上、400〜500mm程度以下、通常100〜
350mm前後程度の長さに製作仕上げられている。ま
た、パイプ電極の材質は主として銅や銅合金等が多用さ
れている。
【0004】細穴加工用のパイプ電極はこのように極細
長尺で剛性に乏しく撓みやすく、パイプ電極が撓むと細
穴の加工精度が悪化することから、通常、パイプ電極の
先端部を位置決めして加工送りの案内をなす先端部ガイ
ドを、コラム等から上下位置調整可能に延出させて形成
したアーム等の先端部に設け、この先端部を被加工物の
表面近くに、例えばガイド支持部材を被加工物の表面に
接触させる等して設けるようにしている。しかし、パイ
プ電極には先端開口からの加工液噴出の反作用によるパ
イプ電極を座屈させようとする力が作用し、しかも回転
運動が付与されているため、先端部を案内する先端部ガ
イドだけではパイプ電極の撓みや振れを防止することは
できず、高速度で加工を行う場合は特に撓みや振れを生
じやすい。このため従来から、先端部ガイドと電極ホル
ダとの間に一個または複数個の中間ガイドを上下方向移
動可能に設けてパイプ電極の撓みや振れを防止するよう
にした発明考案が数多く提案されており、一例として特
開平1−295723号公報に開示された発明を挙げる
ことができる。
【0005】前記公報には、図5に示すように、被加工
物の表面近くの所定位置に設けた下部支持体11に先端
部ガイド12を支持させ、パイプ電極等の細線電極13
の基部を固定支持する電極ホルダ14と一緒に加工送り
により下方に移動する上部支持体15を設け、該上部支
持体15と前記下部支持体11との間に圧縮コイルバネ
16を介装し、上下にガイドされて移動自在な遊動支持
体17に中間ガイド18を支持させ、該遊動支持体17
を前記圧縮コイルバネ16の途中の部分で支持させるこ
とにより、加工送りが行われても前記中間ガイド18が
前記上部支持体15(電極ホルダ)と下部支持体11
(先端部ガイド)との間を一定の比に分割した所に常に
位置するようにした細線電極ガイド装置が記載されてい
る。
【0006】そして、該細線電極ガイド装置によれば、
加工送りが行われて電極ホルダ14と先端部ガイド12
間の細線電極13の長さが変化(次第に減少)しても、
中間ガイド18が常に電極ホルダ14と先端部ガイド1
2との間を一定の比に分割した所(例えば、分割比1:
1の場合は電極ホルダと先端部ガイド間の中点)に位置
するから、細線電極13の撓みや振れを前記長さの変化
にかかわらず安定した状態で良好に防止することができ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記細
線電極ガイド装置では、電極ホルダの下方への移動が圧
縮コイルバネの密着高さによって規制され、圧縮コイル
バネの密着高さに応じて細線電極(パイプ電極)の加工
に使用できない長さ部分が生じ、その長さ部分だけパイ
プ電極の使用可能な有効長が短くなり、パイプ電極の全
長を十分有効に使用することができない。叙上の問題点
に鑑み、本発明は、中間ガイドを支持する支持部材の上
下に圧縮コイルバネを介装して、常に中間ガイドが電極
ホルダと先端部ガイドとの間を一定の比に分割した所に
位置するようにすると共に、加工に使用されない無駄な
長さ部分を少なくしてパイプ電極の全長を十分有効に使
用し得るようにしたパイプ電極ガイド装置の提供を目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のパイプ電極ガイド装置は、案内軸を鉛直に
設け、該案内軸に複数個の案内軸受を摺動可能に嵌合さ
せて配置し、前記案内軸の下端部を支持する部材と最下
部に配置された前記案内軸受との間、及び前記複数個の
案内軸受の隣接する各案内軸受間に圧縮コイルバネを介
装し、前記複数個の各案内軸受の下側に位置する圧縮コ
イルバネを囲繞する下端が開口した筒状体を前記各案内
軸受に固定して設け、且つ前記筒状体の内径を下側に隣
接する筒状体の外径よりも大きい内径に形成して、最上
部に配置された前記案内軸受が下方に摺動して前記圧縮
コイルバネが圧縮されたとき下側の前記案内軸受と筒状
体が上側の筒状体内部に順次積層状態で収納される入籠
構造を形成し、最上部に位置する前記筒状体の下端部に
固定されて該筒状体を支持する支持部材を前記主軸に回
転運動非伝達状態で押圧衝合させ、その他の前記筒状体
の夫々の下端部に中間ガイド支持部材を固定し、該中間
ガイド支持部材に前記パイプ電極を案内する中間ガイド
を支持させ、前記パイプ電極の先端部を位置決めして案
内する先端部ガイドを被加工物の表面近くの加工部位に
配置させて成ることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面に基いて
説明する。図1は中間ガイドを二個設けた本発明の一実
施例装置の正面断面図を、図2は図1に於て電極ホルダ
が下限位置まで下降した状態を示す。図に於て、パイプ
電極ガイド装置1は、下端部支持部材111と上端部支
持部材121により両端部を支持して鉛直に設けた案内
軸131及び補助案内軸132と、案内軸131に摺動
可能に嵌合させて配置した複数個の案内軸受141、1
42、143と、補助案内軸132に摺動可能に嵌合さ
せて配置した複数個の補助案内軸受144、145、1
46と、下端部支持部材111と案内軸受141との
間、及び各案内軸受141、142、143の間に介装
した圧縮コイルバネ151、152、153と、各案内
軸受141、142、143の夫々に固定して設けた下
端が開口した筒状体161、162、163と、最上部
の筒状体163の下端部に固定されて該筒状体163を
支持する筒状体支持部材164と、中間ガイド171、
172を一端部に夫々支持し他端部が夫々筒状体16
1、162の下端部に固定される中間ガイド支持部材1
73、174と、被加工物2の表面近くにまたは該表面
に接触して配置されパイプ電極3の先端部を位置決めし
て案内する先端部ガイド181と、コラムの下部前面側
等に突出して且つ上下位置調整可能に設けられて先端部
に前記先端部ガイド181を支持する先端部ガイド支持
部材182と、筒状体161、162、163の夫々の
下端部と各補助案内軸受144、145、146とを接
続する連結部材191、192、193とから構成され
ており、通常、圧縮コイルバネとして円筒コイルバネが
用いられる。
【0010】また、先端部ガイド支持部材182はガイ
ド装置1の取付固定部を兼ねており、一端部が下端部支
持部材111に固定されたガイド装置支持部材101の
他端部を先端部ガイド支持部材182の凹部1821に
嵌合させる等してガイド装置1が所定位置に位置決め固
定される。1011と1822はガイド装置支持部材1
01と先端部ガイド支持部材182に夫々形成したパイ
プ電極3が挿通する貫通孔であり、先端部ガイド181
は該貫通孔1011及び1822の下側にほぼ同芯に位
置決め配置される。
【0011】また、4は細穴放電加工機のコラム等に設
けた加工ヘッド、5はモータ51により軸方向に移動し
モータ52により内包スピンドルが軸を中心として回転
するように加工ヘッド4に支持させて鉛直に設けた主
軸、6は該主軸5の先端部に取り付けた電極ホルダ、7
は筒状体支持部材164に形成した取付穴1641に嵌
設固定されたラジアル軸受、8は該ラジアル軸受7の内
輪に固定された円筒状結合部材であり、該円筒状結合部
材8に電極ホルダ6の先端部がホルダ6側の雄ねじと結
合部材8側の雌ねじとの螺合、あるいはキーとキー溝等
により結合されており、主軸5は前記圧縮コイルバネの
弾発力により上方に押圧される筒状体支持部材164に
電極ホルダ6を介して回転運動非伝達状態で押圧衝合す
る態様で結合する。1642は支持部材164に形成し
たパイプ電極3が挿通する貫通孔である。
【0012】各筒状体161、162、163は、夫々
の筒状体の下側に位置する圧縮コイルバネ151、15
2、153を内部に収納して囲繞する態様に設けられ、
且つ筒状体の内径が下側に隣接する筒状体の外径よりも
大きい内径に形成されて、加工送り等により筒状体支持
部材164が主軸5及び電極ホルダ6に押し下げられて
下方に移動し、案内軸受143が案内軸131に案内さ
れ下方に摺動して各圧縮コイルバネ151、152、1
53が圧縮されたとき、図2に示すように、最上部の筒
状体163の内部1631に下側の各案内軸受141、
142と各筒状体161、162が順次積層状態で収納
される入籠構造を形成しており、電極ホルダ6が下降し
得る下限位置まで下降したとき、先端部ガイド支持部材
182、各中間ガイド支持部材173、174、及び筒
状体支持部材164の各支持部材が略当接状態または小
さな隙間を介した近接状態となるように構成される。従
って、最上部の筒状体163は中空部1631の上下長
が案内軸受142と筒状体162部分の上下長に圧縮コ
イルバネ153の密着高さを加えた長さ以上に形成さ
れ、また筒状体162は中空部1621の上下長が案内
軸受141と筒状体161部分の上下長に圧縮コイルバ
ネ152の密着高さを加えた長さ以上に形成される。つ
まり、各筒状体の中空部の上下長は、上側の筒状体ほど
圧縮コイルバネの密着高さ分だけ順次長く形成されるこ
とになる。
【0013】また、この実施例では、圧縮時の圧縮コイ
ルバネ151を筒状体161の中空部1611と下端部
支持部材111に形成した凹部1111により収納する
ようにしているから、筒状体161の上下長を小さくす
ることができ、延いては筒状体162及び163の上下
長も小さく構成することができる。また、筒状体161
は、必要に応じて、開口下端部を中間ガイド支持部材1
73の下面よりも微小長さ突出させて形成し、下限位置
まで下降したとき、該突出部が前記凹部1111に嵌挿
結合して安定するように構成しても良い。
【0014】また、補助案内軸132、補助案内軸受1
44、145、146、及び連結部材191、192、
193は、案内軸受141、142、143の摺動を安
定して円滑に行わせるために設けたものであり、必須で
はないが設けることが望ましい。また、電極ホルダ6が
加工送りに従って下方に移動するとき、筒状体支持部材
164を介して案内軸受143には力のモーメントが作
用するから、該案内軸受143の摺動を円滑に行わせる
ように案内軸受143の上下長は比較的長尺に形成され
ている。一方、下側の案内軸受141及び142には、
圧縮コイルバネの弾発力による軸方向の力が作用するか
ら、案内軸受143のように長尺に形成する必要はな
い。
【0015】また、案内軸131が円柱状の場合は、各
案内軸受141、142、143の軸回りの回転を防止
するために、各案内軸受141、142、143と案内
軸131とにキーとキー溝等の回転抑止機構を設ける
が、案内軸131が断面四角等の多角柱形状の場合はそ
の必要がない。
【0016】以上の構成により、被加工物2の板厚に応
じ、先端部ガイド支持部材182の上下位置を調整し
て、先端部ガイド181を被加工物2の表面近くの所定
位置に配置すると共にガイド装置1の上下位置を位置決
めし、電極ホルダ6に取付けられて各中間ガイド17
1、172及び先端部ガイド181を挿通するパイプ電
極3の先端を被加工物2に対向させる。なお、この際、
下端部支持部材111を被加工物2の表面や載物台の表
面に接触載置してガイド装置1の上下位置を位置決めす
るようにしても良い。次いで、モータ52によりパイプ
電極3を回転させると共に、主軸5内部を介してパイプ
電極3の中空部に連通する加工液供給口53から高圧の
加工液(水、水系、油)を供給して、パイプ電極3先端
から加工液を噴出させ、加工電源9の出力を電極ホルダ
6に摺接する通電ブラシ91と被加工物2に接続して、
パイプ電極3と被加工物2間に間欠的に電圧パルスを印
加して繰り返し放電パルスを発生させながら、モータ5
1により主軸5(パイプ電極3)に加工送りを与えて細
穴の放電加工が行われる。
【0017】加工の進行に応じて、またパイプ電極3の
消耗に応じて、電極ホルダ6が下方に送られると、筒状
体支持部材164に下方への力が働き、案内軸受143
が下方に摺動して各圧縮コイルバネ151、152、1
53が圧縮され、先端部ガイド支持部材182、各中間
ガイド支持部材173、174、筒状体支持部材164
の隣接部材間の夫々の間隔が次第に狭まり、電極ホルダ
6が下限位置まで下降したとき、既述のとおり図2の状
態となるから、パイプ電極3の加工に使用できない長さ
部分を前記各支持部材182、173、174、及び1
64の各厚さを合計した長さ程度として、パイプ電極3
の略全長を無駄なく有効に加工に使用することができ
る。
【0018】なお、例えば筒状体162の下端部への中
間ガイド支持部材174の実際の取付け固定は、図3に
示すように、筒状体162の下端に厚さ2mm程度のフ
ランジ1622と環状溝1623を形成し、止めリング
1624を該環状溝1623に嵌着することにより支持
部材174をフランジ1622の上面に固定するように
しており、このため電極ホルダ6が下限位置まで下降し
たとき、前記各支持部材101、173、174、及び
164間に夫々フランジの厚さ2mm程度の隙間が形成
される。また、各筒状体161、162、163及び前
記各支持部材173、174、164を合成樹脂による
成形品として、接着剤により接着固定するようにしても
良い。また、合成樹脂成形品とすれば、軽量に構成する
ことができる。
【0019】そして、電極ホルダ6が次第に下降して行
く過程に於て、各中間ガイド171、172を支持する
各案内軸受141、142は、上下動自在であるから常
に上側と下側の各圧縮コイルバネの弾発力が平衡する位
置に位置する。従って、各圧縮コイルバネ151、15
2、153としてバネ定数が等しく自由高さ(無荷重状
態でのバネの高さ)が同じものを用いれば、電極ホルダ
6の上下位置に拘りなく各バネ151、152、153
の高さ(上下長)が常に等しくなるから、各中間ガイド
171、172が先端部ガイド181と電極ホルダ6間
を常に等しく3分割する位置に位置することになり、電
極ホルダ6が次第に下降しても電極ホルダ6と先端部ガ
イド181間のパイプ電極3を常に3等分する二箇所で
案内(水平方向位置規制)することができ、パイプ電極
3の撓みや振れを安定して防止することができる。
【0020】また、材質が同じで直径の等しいバネ素線
から形成したコイル平均直径及びピッチが同じ円筒コイ
ルバネの場合、有効巻き数とバネ定数が反比例関係にあ
るから、正確には両端の座巻き数を考慮する必要がある
が、円筒コイルバネの自由高さとバネ定数は略反比例す
ると考えて良い。従って、各圧縮コイルバネ151、1
52、153として、自由高さが所定の比の関係にある
円筒コイルバネを用いれば、電極ホルダ6の上下位置に
拘りなく、各円筒コイルバネ151、152、153の
高さ(上下長)が常に前記所定の比に保たれるから、各
中間ガイド171、172が先端部ガイド181と電極
ホルダ6間を常に前記所定の比で3分割する位置に位置
することになり、電極ホルダ6が次第に下降しても電極
ホルダ6と先端部ガイド181間のパイプ電極3を常に
前記所定の比で3分割する二箇所で案内(水平方向位置
規制)して、パイプ電極3の撓みや振れを安定して防止
することができる。
【0021】図4は、中間ガイドを三個設けた本発明の
他の実施例装置を示し、図1と同一符号部分は同じ構成
部材を示す。図4の実施例装置は、中間ガイド171と
172の他に更に中間ガイド175を設けるため、図1
の構成に案内軸受147、圧縮コイルバネ154、筒状
体166、中間ガイド175を支持する中間ガイド支持
部材176、補助案内軸受148、及び連結部材194
を付加しており、使用する圧縮コイルバネを適宜選定す
ることにより、電極ホルダ6と先端部ガイド181間の
パイプ電極3を常に所定の比で4分割する三箇所(分割
比が1:1:1:1の場合は4等分する三箇所)で案内
するように構成され、4等分する三箇所で案内すれば、
中央の中間ガイド172により、パイプ電極3に振れや
撓みを生じやすい電極ホルダ6と先端部ガイド181間
の中点を常に案内することができ、パイプ電極3の撓み
や振れを安定して防止することができる。
【0022】
【発明の効果】このように、本発明によれば、電極ホル
ダの上下位置に拘りなく、該電極ホルダと先端部ガイド
との間を常に所定の比に分割する箇所に中間ガイドを位
置させ、パイプ電極を撓みや振れを生じさせることなく
安定して円滑に案内して、細穴放電加工を精度良く行う
ことができ、且つ加工に使用されない無駄な長さ部分を
少なくしてパイプ電極の全長を十分有効に使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置の正面断面図。
【図2】図1に於て電極ホルダが下限位置まで下降した
状態を示す正面断面図。
【図3】中間ガイド支持部材と筒状体との取付け固定構
造の一例を示す正面断面図。
【図4】本発明の他の実施例装置の正面断面図。
【図5】従来のガイド装置を示す正面断面図。
【符号の説明】
11 : 下部支持体 12 : 先端部ガイド 13 : 細線電極 14 : 電極ホルダ 15 : 上部支持体 16 : 圧縮コイルバネ 17 : 遊動支持体 18 : 中間ガイド 1 : パイプ電極ガイド装置 101 : ガイド装置支持部材 1011: 貫通孔 111 : 下端部支持部材 1111: 凹部 121 : 上端部支持部材 131 : 案内軸 132 : 補助案内軸 141、142、143、147: 案内軸受 144、145、146、148: 補助案内軸受 151、152、153、154: 圧縮コイルバネ 161、162、163、166: 筒状体 1611、1621、1631、1661: 中空部 1622: フランジ 1623: 環状溝 1624: 止めリング 164 : 筒状体支持部材 1641: 取付穴 1642: 貫通孔 171、172、175: 中間ガイド 173、174、176: 中間ガイド支持部材 181 : 先端部ガイド 182 : 先端部ガイド支持部材 1821: 凹部 1822: 貫通孔 191、192、193、194: 連結部材 2 : 被加工物 3 : パイプ電極 4 : 加工ヘッド 5 : 主軸 51、52: モータ 53 : 加工液供給口 6 : 電極ホルダ 7 : ラジアル軸受 8 : 円筒状結合部材 9 : 加工電源 91 : 通電ブラシ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工ヘッドに軸方向の移動及び軸を中心
    とした回転が可能に鉛直に設けた主軸の先端部に電極ホ
    ルダを取り付け、該電極ホルダに細径で中空円筒状のパ
    イプ電極を固定保持させて該パイプ電極先端を被加工物
    に対向させ、回転付与状態のパイプ電極の中空部を通し
    て高圧の加工液を加工部に供給しながら、パイプ電極と
    被加工物間に間欠的に電圧パルスを印加して繰り返し放
    電パルスを発生させると共に、パイプ電極に上下方向の
    加工送りを与えて細穴の穿孔加工を行う細穴放電加工装
    置に於て、前記パイプ電極の加工送りを案内するパイプ
    電極ガイド装置であって、案内軸を鉛直に設け、該案内
    軸に複数個の案内軸受を摺動可能に嵌合させて配置し、
    前記案内軸の下端部を支持する部材と最下部に配置され
    た前記案内軸受との間、及び前記複数個の案内軸受の隣
    接する各案内軸受間に圧縮コイルバネを介装し、前記複
    数個の各案内軸受の下側に位置する圧縮コイルバネを囲
    繞する下端が開口した筒状体を前記各案内軸受に固定し
    て設け、且つ前記筒状体の内径を下側に隣接する筒状体
    の外径よりも大きい内径に形成して、最上部に配置され
    た前記案内軸受が下方に摺動して前記圧縮コイルバネが
    圧縮されたとき下側の前記案内軸受と筒状体が上側の筒
    状体内部に順次積層状態で収納される入籠構造を形成
    し、最上部に位置する前記筒状体の下端部に固定されて
    該筒状体を支持する支持部材を前記主軸に回転運動非伝
    達状態で押圧衝合させ、その他の前記筒状体の夫々の下
    端部に中間ガイド支持部材を固定し、該中間ガイド支持
    部材に前記パイプ電極を案内する中間ガイドを支持さ
    せ、前記パイプ電極の先端部を位置決めして案内する先
    端部ガイドを被加工物の表面近くの加工部位に配置させ
    て成ることを特徴とする細穴放電加工装置に於けるパイ
    プ電極ガイド装置。
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