JP2005096058A - パイプ電極補助治具および放電穴加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空のワークにパイプ電極による放電加工で穿孔する際、生成する加工屑がパイプ電極に接触もしくは接近して短絡や異常放電等のトラブル発生しないパイプ電極補助治具および放電穴加工方法を得ること。
【解決手段】加工液を流す空隙を有し、３−８等分に分割してパイプ電極に内接する弾性材料からなる逆止めフィン部２と、３−８等分に分割して加工液を流す空隙およびパイプ電極への外接部を有し、逆止めフィン部を係止するプラスチックからなる胴部３と、加工屑となるワーク部分と接触しながら補助治具１をパイプ電極内の上方に摺動移動させるキッカー部４を有する補助治具１をパイプ電極の下から挿入する。放電穴加工の進行と共に加工屑を平行にパイプ電極内に取り込み補助治具も上方に移動する。加工が終了すれば加工屑が落下して、次の穴加工が連続的にできる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、パイプ電極を用いる放電による穴加工に関し、特に、中空形状を有するワークにパイプ電極により「抜き加工」する分野に関する。

丸穴の貫通加工を放電で行う場合、その所望の内径に見合うパイプ電極で、いわゆる「抜き加工」することが一般的である。特に被加工物（ワーク）が平面で、しかも薄肉であればその加工方法が望ましい。もちろん、放電加工よりドリルやエンドミルによる機械加工の方が簡単であるが、例えばワークが中空部を有する場合、機械加工で発生するバリを除去することが難しく、仕上げ精度とバリ除去が必要な場合は放電で「抜き加工」するほうが効率的である。

しかしながら、対象ワークが例えばパイプ形状のように曲面の場合、放電穴加工は円周に沿って均一に進行せず、先に加工された部分の加工屑はパイプ電極の内部に入り込むことになる。パイプ電極内には通常加工液が流れており、加工の最終段階で、加工液の圧力により加工屑が傾いて、ついにはパイプ電極内面と接近もしくは接触してその部位で短絡もしくは放電が発生して、異常放電ないしはパイプ電極に加工屑が付着するトラブルを起こすことがある。

発明が解決しようとする課題

この発明の目的は、上述のトラブルの発生を防止するパイプ電極補助治具およびその治具を用いた中空形状のワークに対する放電穴加工方法の提供にある。

課題を解決するための手段

本発明者は、加工液が流れる隙間を有し、３−８等分に分割してパイプ電極に斜めに内接するパイプ電極内径より大きい弾性体からなる逆止めフィン部と；加工液が流れる隙間および、３−８等分に分割したパイプ電極への外接部を有し、逆止めフィン部を係止する胴部と；胴部と一体化もしくは胴部内側に結合し、放電穴加工の進行と共に加工屑となるワーク部分と接触しながらパイプ電極内の上方に補助治具を摺動移動させる絶縁材料のキッカー部とからなる放電穴加工用パイプ電極補助治具により、上述の課題が解決することを見出した。

さらに本発明者は、上述のパイプ電極補助治具を用い、所望する内径に適応するパイプ電極の下からその記補助治具を挿入し、中空形状のワークを放電加工により穿孔し、生成するパイプ電極内径状の加工屑をパイプ電極内に取り込み、放電穴加工が終了すれば、加工屑がパイプ電極に接することなくワークから分離し、かつ補助治具がパイプ電極から飛び出さないため連続して穴加工ができることを見出した。

パイプ電極補助治具１は、パイプ電極１０に内接し、パイプ電極の回転および振動に耐えて自身の位置保持およびワーク１１の加工屑１２となる部分と適当な力で接触し、しかも放電加工の進行と共にワークの加工屑と共にパイプ電極の上方部に移動する機能を有しなければならない。さらにパイプ電極の内部を加工液が通過するので、これを妨げない隙間を十分に有し、かつ加工液の圧力に耐えてパイプ電極内に留まることも必要である。これらの条件にかなう形状として図１に示すような形状の補助治具が好ましい。

逆止めフィン部２は、パイプ電極１０に常に内接してバネ性が発揮できる図２Ａ−Ｄのような形状が望ましい。材料としてはスプリング鋼、ＳＵＳ鋼が好ましいが、強度および耐クリープ性のあるプラスチックのような弾性体でも良い。フィンの数は３−８が好ましく、加工のし易さの点から３、４、６、８枚のいずれかが望ましい。パイプ電極１０に挿入された時に、逆止めフィン部２が電極軸となす角度は３０度から６０度の範囲が好ましく、逆止めフィン部２の最外径はパイプ電極１０の内径より５−１５％大きくして、図３Ａ−Ｂに示したようにパイプ電極１０に差し込んだ時に補助治具１をパイプ電極１０に平行にバネ的に保持するようにする。

胴部３は、断面が図４Ａ−Ｅのような形状が望ましく、パイプ電極１０に内接する側面の数は、逆止めフィン部２と同じ枚数の組み合わせが望ましいが異なる枚数のものでも良い。また、逆止めフィン部２をネジで取り付けるために、上部にネジ穴６を有すること、およびボルト部５を別に作成することが望ましい。これらの材料はポリアセタールなどのエンジニヤリング樹脂が好ましく、旋盤、フライス加工や射出成形などで作成する。胴部３の外径はパイプ電極１０の内径より０．０２−０．１０ｍｍ小さいことが好ましい。加工液が通過する隙間の断面積はパイプ電極内面積の１５−４０％が好ましい。

胴部３には逆止めフィン部２を取り付けるため、図６に示すようなネジ穴６を設け、図５Ａに示すようなボルト部５を別に作成して逆止めフィン部２をネジ止めすることが好ましいが、ボルト部５が胴部３にスナップインする構造や、逆止めフィン部２を胴部３の成形時にインサート成形する方法で取り付けても良い。

キッカー部４は、胴部３の内側にあり、胴部の突き出し側面のない円柱形状が好ましく、胴部３と一体で成形するか、図５Ｃに示すように胴部３にネジ込みで取り付ける形状が望ましい。この材料もポリアセタールなどの電気絶縁性のエンジニヤリング樹脂が好ましい。

対象の被加工物１１（ワーク）を外径１１ｍｍ、内径９ｍｍの鋼製パイプとした。この側面に、外径８．０ｍｍ、内径７．６ｍｍの真鍮製パイプ電極１０を使用して内径８．１ｍｍの穴を開ける放電加工を行う。この加工に適した補助治具１として、図５Ｂに示した逆止めフィン部２を０．２５ｍｍ厚みのＳＵＳ板を打ち抜き、焼き入れ加工して作成した。ポリアセタール樹脂（商標名ジュラコン）の丸棒から旋盤やフライス盤による切削加工で図５Ａに示したＭ３ネジを有するボルト部５および、図６に示した胴部３ならびにキッカー部４を一体で作成した。

組み立てた状態での補助治具１は、逆止めフィン部２の最大径が７．５ｍｍ、胴部３の最大径が６．９５ｍｍ、キッカー部４の径が５．８ｍｍ、全長が２０ｍｍであり、内径７ｍｍのパイプ電極１０に挿入して、押し込みによる治具の移動には約３Ｋｇ重以上の力が必要であった。

この補助治具１をパイプ電極１０の下から挿入し、補助治具を取り付けたパイプ電極１０を放電加工機の主軸に取り付け、ワークであるパイプ１１をセットした状態を図７Ａに示す。放電加工条件としては、加工液として水を用い、加工液流量２リットル／分、放電開始電圧６０Ｖ、定常放電電圧４０−５０Ｖの範囲で加工した。

放電加工を開始して加工屑１２がパイプ電極１０の中に補助治具１と共に押し込まれていく状態を図７Ｂに示す。穴加工の進行と共にパイプ電極１０が消耗し、それにつれてキッカー部４に接触するワーク１１が補助治具を上方に移動させる。穴加工が終了して加工屑１２がワーク１１と分離してワーク１１の中に落下する状態を図７Ｃに示す。この加工には平均１６秒を要した。

発明の効果

この補助治具を使用することで、従来の異常放電や短絡に伴う電極の取り替え、ワークの再調整などの時間を含めると、同様の穴加工に平均８０秒要していたものが、平均約２０秒で連続的に加工でき、加工効率が飛躍的に向上した。

本発明の補助治具の部分断面側面図および矢視図である。 本発明の逆止めフィン部例の平面図である。Ａはフィン部を３本、Ｂは４本、Ｃは６本、Ｄは８本、それぞれ有している。 パイプ電極に本発明の逆止めフィン部を挿入する前後の断面図である。Ａは挿入前、Ｂは挿入後である。 本発明の胴部例の断面図である。Ａは弦状溝を３個、Ｂは４個、Ｃは６個、Ｄは８個有しており、Ｅは矩形溝を６個有している。 本発明の補助治具構成部品の概略図である。Ａはボルト部断面、Ｂは逆止めフィン部、Ｃはキッカー部を別製した場合の断面である。 本発明の胴部の側面概略図および断面図である。 パイプ電極に本発明の補助治具が挿入され、パイプ状ワークに放電穴加工する断面図である。Ａは開始直前、Ｂは放電穴加工中、Ｃは放電穴加工終了後、加工屑が脱落した状態を示す。

符号の説明

１‥‥補助治具
２‥‥逆止めフィン部
３‥‥胴部
４‥‥キッカー部
５‥‥ボルト部
６‥‥ネジ穴
１０‥‥パイプ電極
１１‥‥ワーク
１２‥‥加工屑

Claims (2)

1. 加工液が流れる隙間を有し、３−８等分に分割してパイプ電極に斜めに内接するパイプ電極内径より大きい弾性体からなる逆止めフィン部と；加工液が流れる隙間および、３−８等分に分割したパイプ電極への外接部を有し、逆止めフィン部を係止する胴部と；胴部と一体化もしくは胴部内側に結合し、放電穴加工の進行と共に加工屑となるワーク部分と接触しながらパイプ電極内の上方に補助治具を摺動移動させる絶縁材料のキッカー部とからなる放電穴加工用パイプ電極補助治具。
2. 請求項１のパイプ電極補助治具を用い、所望する内径に適応するパイプ電極の下から前記補助治具を挿入し、中空形状のワークを放電加工により穿孔し、生成するパイプ電極内径状の加工屑をパイプ電極内に取り込み、放電穴加工が終了すれば、前記加工屑がパイプ電極に接することなくワークから分離し、かつ前記補助治具がパイプ電極から飛び出さないため連続して穴加工ができることを特徴とする放電穴加工方法。

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