JP2009262245A - 細穴放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な細穴加工を行うことができる細穴放電加工装置を得ること。
【解決手段】ベース２７に垂直方向に向けて設置されたリニアガイド２２と、前記リニアガイド２２に上下動自在に支持され、電極ホルダ２３ｂを備え、ヘッド送り装置２４により上下送りされるスピンドルヘッド２３と、前記リニアガイド２２に、前記スピンドルヘッド２３の下方で上下動自在に支持され、電極ガイド送り装置２６により被加工物１５の近傍に位置決めされ、前記電極ホルダ２３ｂに上端部を保持された細長電極２９の下部を被加工物１５の近傍でガイドする電極ガイド２５ａと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、細穴放電加工装置に関するものである。

細穴放電加工装置の電極は、多数の穴加工を連続的に行うときや、深い穴加工（Ｌ／Ｄが大きな加工）を行うときには、できるだけ長いものを用いるのがよい（一例として、直径：０．５φの真鍮製パイプ電極の場合、長さ：３００ｍｍ〜５００ｍｍ）。短い電極を用いると、第１に、電極交換頻度が増えて段取り時間が長くなり、加工効率が悪くなる。第２に、電極つかみ代やガイド部分などの電極の不使用部分の割合が多くなり、電極コストが高くなる。

機械構造としては、一般工作機械のＺ軸（加工ヘッド）ストロークが、被加工物の高さ変動分＋加工穴の深さ相当であればよいのに対して、細穴放電加工装置では、前記に加えて、細長電極が穴加工の進行に伴い消耗して無くなる分のストロークが必要となり、相当に長いＺ軸ストロークを必要とする。

また、細穴放電加工装置に求められる性能は、加工速度が速いこと、及び、高精度な穴加工ができることである。例えば、高精度な穴加工の場合、穴径や穴の真円度、穴加工位置の精度がともに数μｍ以下が要求される。

従来、装置本体（ベース）に、軸方向移動自在に支持された基板と、前記基板を軸方向送りする基板送り装置と、前記基板に軸方向に向けて設置されたリニアガイドと、前記リニアガイドに軸方向移動自在に支持され、電極ホルダを備え、ヘッド送り装置により軸方向送りされるスピンドルヘッドと、前記基板の下端に設置され、前記電極ホルダに上端部を保持された細長電極の下部を被加工物の近傍でガイドする電極ガイドと、を備えて成る細穴放電加工装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−３１０３２２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術によれば、リニアガイド及びスピンドルヘッド（Ｚ軸）のベースとなる部分が軸方向移動する基板であり、スピンドルヘッドの軸方向移動による反力により、リニアガイド及び基板がスピンドルヘッドの移動方向と反対方向に移動しようとするため振動が発生しやすい。また、スピンドルヘッドの移動による反力で、基板が微少変形することにより、振動が発生しやすい、という問題があった。

また、スピンドルヘッドの移動に伴って、基板が変形しやすく、電極ガイドが変位しやすい。また、基板は、リニアガイドを介してベースと接続していて、基板の熱容量が小さいので、局部的な周囲温度変化に対して熱変形が起き易く、電極ガイドの変位が起きやすく、電極ガイドの位置決め精度が悪い。以上説明した問題点により、特許文献１に記載された従来の技術は、高精度加工に向いていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度な細穴加工を行うことができる細穴放電加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ベースに垂直方向に向けて設置されたリニアガイドと、前記リニアガイドに上下動自在に支持され、電極ホルダを備え、ヘッド送り装置により上下送りされるスピンドルヘッドと、前記リニアガイドに、前記スピンドルヘッドの下方で上下動自在に支持され、電極ガイド送り装置により被加工物の近傍に位置決めされ、前記電極ホルダに上端部を保持された細長電極の下部を被加工物の近傍でガイドする電極ガイドと、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、高精度な細穴加工を行うことができる細穴放電加工装置が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる細穴放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明にかかる細穴放電加工装置の実施の形態を示す側面断面図であり、図２は、実施の形態の細穴放電加工装置の正面断面図であり、図３は、スピンドルヘッド及び電極ガイドアームの移動範囲を示す側面図であり、図４は、比較例として示す従来の他の細穴放電加工装置の側面断面図である。

図１及び図２に示すように、実施の形態の細穴放電加工装置３０は、矩形平盤状の基台１１と、基台１１の後部に設置されたコラム２１と、コラム２１の前方の基台１１上に設置されたＸＹステージ１２と、を備えている。ＸＹステージ１２上には、加工液を貯留する加工槽１３が設置され、加工槽１３の底には、被加工物１５を載置、固定する定盤１４が設置されている。

また、コラム２１の前側には、ベース２７が固定、設置されている。ベース２７の前側には、垂直方向（軸方向）に向けて、一対のリニアガイド２２が固定、設置されている。リニアガイド２２の上部には、スピンドルヘッド２３が上下動（軸方向移動）自在に支持されている。スピンドルヘッド２３には、電極ホルダ２３ｂを回転させるスピンドル装置２３ａが設けられている。電極ホルダ２３ｂは、細長電極２９の上端を把持する。電極ホルダ２３ｂは、スピンドル装置２３ａに着脱自在となっている。

スピンドルヘッド２３の後方のベース２７には、ヘッド送りモータ２４ｂが設置され、ヘッド送りモータ２４ｂのボールねじ２４ａがスピンドルヘッド２３の後部に設けられたボールナット２４ｃに係合している。ヘッド送りモータ２４ｂ、ボールねじ２４ａ及びボールナット２４ｃは、ヘッド送り装置２４を構成している。

リニアガイド２２の下部には、電極ガイドアーム２５が上下動自在に支持されている。電極ガイドアーム２５には、細長棒状電極２９を挿通させガイドする電極ガイド２５ａが設けられている。電極ガイドアーム２５の後方のベース２７には、電極ガイド送りモータ２６ｂが設置され、電極ガイド送りモータ２６ｂに回転駆動されるボールねじ２６ａが、電極ガイドアーム２５の後部に設けられたボールナット２６ｃに係合している。電極ガイド送りモータ２６ｂ、ボールねじ２６ａ及びボールナット２６ｃは、電極ガイド送り装置２６を構成している。

電極ガイド２５ａは、細長電極２９の先端を、被加工物１５の近くの所定の位置に精密に案内するために、セラミックなどで製作され、電極径よりも僅かに大きな案内孔が設けられている。

以上説明したように、実施の形態の細穴放電加工装置３０の特徴的な構成は、スピンドルヘッド２３と電極ガイドアーム２５とが、共通の一対のリニアガイド２２に上下動自在に支持されていることである。また、スピンドルヘッド２３と電極ガイドアーム２５とは、それぞれ別々のヘッド送り装置２４と電極ガイド送り装置２６とにより上下送りされる。

被加工物１５に細孔を加工するときには、電極ガイド２５ａは、被加工物１５の間近（電極ガイド２５ａの先端と被加工物１５との間の距離：０．１〜１．０ｍｍ程度）に位置決めされる。図示しない放電加工用電源からのパルス電圧が、細長電極２９と被加工物１５間に印加され、放電加工が行われる。

スピンドルヘッド２３と電極ガイドアーム２５は、共通のリニアガイド２２上を、それぞれ必要なストローク範囲で移動可能であり、スピンドルヘッド２３と電極ガイドアーム２５の移動範囲は、オーバーラップしている。

細孔加工の進行に伴って細長電極２９が消耗すると、電極ホルダ２３ｂの先端は、電極ガイド２５ａの間近（真上）まで下降してくる。スピンドルヘッド２３のストローク下限位置は、電極ガイドアーム２５の位置により変動するが、電極ガイドアーム２５の位置は、ＮＣ装置などの制御装置１７により確認することができるようになっていて、電極ガイドアーム２５の位置により、スピンドルヘッド２３のストローク下限位置が自動的に設定されるようになっている。

また、スピンドルヘッド２３（電極ホルダ２３ｂ）と電極ガイドアーム２５（電極ガイド２５ａ）の接近を検出し、停止信号をヘッド送り装置２４に出力するセンサ２８が、電極ガイドアーム２５に設置され、電極ホルダ２３ｂの先端が、電極ガイド２５ａに干渉して破損するのを防止するようになっている。スピンドルヘッド２３の位置を固定し、電極ガイドアーム２５を上昇させる場合にも、同様に、センサ２８により干渉を防止する。

図３を参照して、電極ホルダ２３ｂ及び電極ガイド２５ａの移動範囲（ストローク範囲）について説明する。図３の実線は、電極ホルダ２３ｂ（スピンドルヘッド２３）及び電極ガイド２５ａ（電極ガイドアーム２５）それぞれの上限位置を示す。Ｚは、電極ホルダ２３ｂの最大ストローク範囲を示し、Ｇは、電極ガイド２５ａの最大ストローク範囲を示す。

スピンドルヘッド２３の上限位置における電極ホルダ２３ｂの下端位置ａと、電極ガイドアーム２５の上限位置における電極ガイド２５ａの上面位置ｂとの距離ａｂは、予め、制御装置１７に記憶されている。電極ガイドアーム２５が、上限位置よりｇ１だけ下に位置しているときは、スピンドルヘッド２３のストロークｚ１は、
ａｂ＋ｇ１＞ｚ１
である必要があり、予め、制御装置１７により、上記条件でスピンドルヘッド２３が移動するようになっている。

また、同様に、スピンドルヘッド２３が上限位置よりｚ１だけ下に位置しているときは、電極ガイドアーム２５は、上記条件の範囲にのみ移動できるように制御装置１７により制限される。干渉防止用のセンサ２８は、制御装置１７が各軸（スピンドルヘッド２３や電極ガイドアーム２５）の位置関係を監視していないとき、例えば、作業者が手動操作で各軸を操作したときに、相互の干渉による破損を防止するために取り付けられている。

図４は、比較例として示す従来の他の細穴放電加工装置４０の側面断面図である。従来の他の細穴放電加工装置４０は、スピンドルヘッド２３専用のベッド２７及びリニアガイド２２と、電極ガイドアーム２５専用のベッド２７ｘ及びリニアガイド２２ｘとを備えている。細穴放電加工装置４０のその他の部分は細穴放電加工装置３０と同等であるので、その詳細な説明は省略する。

実施の形態の細穴放電加工装置３０は、比較例として示した従来の他の細穴放電加工装置４０と比較し、スピンドルヘッド２３の移動範囲と、被加工物１５の高さ変動に対応する電極ガイドアーム２５の移動範囲とを必要に応じて共有することができるので、装置全高を高くせずに、スピンドルヘッド２３及び電極ガイドアーム２５の上下動ストロークを長くすることができる。

また、スピンドルヘッド２３のリニアガイドと電極ガイドアーム２５のリニアガイドは、共用であるので、従来のように別々に組付ける必要が無く、スピンドルヘッド２３と電極ガイドアーム２５の軸方向や軸中心を合わせて組付けることが容易となり、組立調整に要する工数を大幅に低減することができる。

以上のように、本発明にかかる細穴放電加工装置は、小型で高精度な装置として有用である。

本発明にかかる細穴放電加工装置の実施の形態を示す側面断面図である。 実施の形態の細穴放電加工装置の正面断面図である。 スピンドルヘッド及び電極ガイドアームの移動範囲を示す側面図である。 比較例として示す従来の他の細穴放電加工装置の側面断面図である。

符号の説明

１１ 基台
１２ ＸＹテーブル
１３ 加工槽
１４ 定盤
１５ 被加工物
１７ 制御装置
２１ コラム
２２ リニアガイド
２３ スピンドルヘッド
２３ａ スピンドル装置
２３ｂ 電極ホルダ
２４ ヘッド送り装置
２４ａ ボールねじ
２４ｂ ヘッド送りモータ
２４ｃ ボールナット
２５ 電極ガイドアーム
２５ａ 電極ガイド
２６ 電極ガイド送り装置
２６ａ ボールねじ
２６ｂ 電極ガイド送りモータ
２６ｃ ボールナット
２７ ベース
２８ センサ
２９ 細長電極
３０ 細穴放電加工装置

Claims (3)

1. ベースに垂直方向に向けて設置されたリニアガイドと、
   前記リニアガイドに上下動自在に支持され、電極ホルダを備え、ヘッド送り装置により上下送りされるスピンドルヘッドと、
   前記リニアガイドに、前記スピンドルヘッドの下方で上下動自在に支持され、電極ガイド送り装置により被加工物の近傍に位置決めされ、前記電極ホルダに上端部を保持された細長電極の下部を被加工物の近傍でガイドする電極ガイドと、
   を備えることを特徴とする細穴放電加工装置。
2. 前記電極ガイドと前記電極ホルダとが、互いに干渉しないように前記電極ガイド送り装置及びヘッド送り装置を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の細穴放電加工装置。
3. 前記電極ガイドと前記電極ホルダの接近を検出し、停止信号を前記ヘッド送り装置に出力するセンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の細穴放電加工装置。

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