JP2017064850A

JP2017064850A - 細穴放電加工機

Info

Publication number: JP2017064850A
Application number: JP2015193176A
Authority: JP
Inventors: 邦雄藤田; Kunio Fujita
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: JP6073434B1

Abstract

【課題】小径のパイプ電極を損傷することなく、容易にシール部材に挿通して電極ホルダに取り付け可能な細穴放電加工機を提供すること。【解決手段】パイプ電極中に加工液を流通させながら、該パイプ電極とワークとの間で放電させ、ワークに細穴を加工する細穴放電加工機が、送り軸で全体パイプ電極をワークに対して相対移動させる電極ホルダ１０と、パイプ電極３０を通す貫通穴２６と、電極ホルダ３０と係合するテーパ部２４とを有し、該テーパ部２４にスリット２４ａを形成したシール部材２０と、パイプ電極３０を把持するコレット１６とともにシール部材２０を押圧するナット１８とを具備する。【選択図】図２

Description

本発明は、小径のパイプ電極を容易に電極ホルダに着脱可能にした細穴放電加工機に関する。

細穴放電加工の典型例として、タービンブレードの表面を冷却する冷却空気を流すための冷却孔をタービンブレードの表面に形成する場合がある。こうした、細穴放電加工では、中空状のパイプ電極を用いて、その先端から高圧の加工液を噴出させつつ、パイプ電極とワークとの間で放電させながら加工が行われる。その際、高圧の加工液の漏洩を防止するために、電極挿通穴を形成したシール部材を介してパイプ電極を放電加工機の主軸先端に設けられた電極ホルダに把持している。シール効果を高めるため、電極挿通穴の内径は、パイプ電極の外径毎に用意し、各パイプ電極の外径よりほんの少し大きいだけである。パイプ電極の外径が１ｍｍ以上の場合には、パイプ電極の剛性が高いため、パイプ電極を比較的容易にシール部材の電極挿通穴に通すことができる。一方、パイプ電極の外径が１ｍｍよりも小さくなると、パイプ電極の剛性が著しく小さくなるため、シール部材の電極挿通穴への挿通時にパイプ電極が損傷してしまうことがある。

特許文献１には、シール部材に大きめの電極挿通穴を形成し、加工液の高圧を利用して電極挿通穴を縮径して、シール部材のシール性能を保ちながら、電極挿通穴にパイプ電極を通し易くした細穴放電加工機が記載されている。

特開平０３−０６０９３０号公報

特許文献１の発明では、加工液の圧力でシール部材を変形させているため、電極挿通穴を縮径できる範囲は小さくなる。そのため、パイプ電極の外径に適合する電極挿通穴を形成した多くのシール部材を予め準備しなければならない。また、加工液の圧力による縮径作用では、電極パイプ電極と電極挿通穴との間の隙間を完全に除去することは難しく、シール性能が低下する問題がある。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、小径のパイプ電極を損傷することなく、容易にシール部材に挿通して電極ホルダに取り付け可能な細穴放電加工機を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、主軸先端に装着されたパイプ電極中に加工液を流通させながら、該パイプ電極とワークとの間で放電させ、ワークに細穴を加工する細穴放電加工機において、前記主軸先端に設けられ、前記パイプ電極を把持する電極ホルダと、前記パイプ電極を通す貫通穴と、前記電極ホルダと係合するテーパ部とを有し、該テーパ部にスリットを形成したシール部材と、前記電極ホルダとねじ係合し、前記パイプ電極を把持するコレットとともに前記シール部材を主軸後方へ向けて押圧するナットとを具備する細穴放電加工機が提供される。

本発明によれば、ナットを締付け、パイプ電極を把持するコレットとともにシール部材を機械的に押圧することによって、シール部材のシール性能を高めるとともに、シール部材にスリットを設けたことによって、シール部材が容易に変形し、貫通穴が縮径してパイプ電極の外面が貫通穴の内面に密着し、パイプ電極と貫通穴との間のシール性を高めることが可能となる。これにより、大きめの電極挿通穴を持った一種類のシール部材で様々な外径のパイプ電極に対応可能となる。

本発明の好ましい実施形態による放電加工機の要部構成を概略的に示す正面図である。本発明の好ましい実施形態による電極ホルダの略示断面図である。電極ガイドに組み付けた電極ホルダの斜視図である。電極ガイドから分離した電極ホルダの斜視図である。シール部材の平面図である。シール部材の側面図である。図５の矢視線VII-VIIに沿うシール部材の断面図である。

以下、図１〜図７を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明を適用する放電加工機１００の要部構成を概略的に示す正面図である。なお、以下では、便宜上、図示のように直交３軸方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向）を、それぞれ左右方向、前後方向、上下方向と定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。

図１において、基台となるベッド１０２の後部にはコラム１０４が立設されている。コラム１０４の上面には、Ｘスライダ１０６がＸ軸方向（左右方向）に移動可能に支持されている。Ｘスライダ１０６の上面には、ラム１０８がＹ軸方向（前後方向、紙面に垂直な方向）に移動可能に支持されている。ラム１０８の前面には、主軸頭１１０がＺ軸方向（上下方向）に移動可能に支持されている。主軸頭１１０には、回転主軸１１２が軸線CL0を中心として回転可能に支持される。主軸頭１１０の底面から突出する回転主軸１１２の先端部に電極ホルダ１０が装着される。

ラム１０８の側面にはＷ軸ガイド組立体１４０が取り付けられている。Ｗ軸ガイド組立体１４０は、ラム１０８の右側面に設けられたブラケット１３６に上下方向に移動可能に支持されたガイドアーム１４２を有している。このガイドアーム１４２の上下移動軸をＷ軸と定義する。Ｗ軸はＺ軸と平行である。ガイドアーム１４２の下端部分１４２ａは、Ｗ軸またはＺ軸に対して斜め内側に傾斜しており、該下端部分１４２ａの先端部にＷ軸チャック１４４が設けられている。Ｗ軸チャック１４４は電極ガイド４０を保持する。より詳細には、電極ガイド４０は、その上端の中心が軸線CL0に一致するように、Ｗ軸チャック１４４によってガイドアーム１４２の先端に保持される。

電極ホルダ１０と電極ガイド４０との間には、パイプ電極３０が軸線CL0に沿って延在し、その上端部が電極ホルダ１０に保持されている。回転主軸１１２が、軸線CL0を中心として回転することによって、パイプ電極３０は、電極ホルダ１０と共に軸線CL0を中心として回転する。

また、主軸１１２内に設けられた加工液供給管路（図示せず）および電極ホルダ１０の加工液供給通路としての貫通穴１２ａ（図２）を介して、例えば水などの加工液がパイプ電極３０の内部に供給され、パイプ電極３０の先端部（下端部）から加工液が噴射される。なお、加工液として油を用いてもよい。

ベッド１０２の上面には、コラム１０４よりも前方にテーブル１１８が配置されている。テーブル１１８の上面には、傾斜回転テーブル装置１２０が搭載されている。傾斜回転テーブル装置１２０は、テーブル１１８の上面から上方に突設された前後一対の支持部材１２２と、前後の支持部材１２２の間に、Ｙ軸方向に延在する旋回軸CLbを中心としてＢ軸方向に旋回可能に支持された傾斜部材１２４と、傾斜部材１２４の左端面に、旋回軸CLbに垂直な回転軸CLaを中心としてＡ軸方向に回転可能に支持された回転テーブル１２６とを有する。回転テーブル１２６にはチャック１２８が設けられ、チャック１２８にワーク１３０が取り付けられる。ワーク１３０は、例えばガスタービンに用いられるタービンブレードやベーンであり、該タービンブレードの表面には、タービンブレードの表面を冷却する冷却空気を流す冷却孔が加工される。

テーブル１１８の周囲には、テーブル１１８および傾斜回転テーブル装置１２０の全体を囲うように昇降可能に加工槽１３２が設けられている。なお、図１の１点鎖線は、加工槽１３２が上昇した加工状態であり、段取り作業時等の非加工状態には、加工槽１３２が実線に示すように下降する。

図示は省略するが、図１の放電加工機１００は、Ｘスライダ１０６を左右方向に移動させるＸ軸駆動部と、ラム１０８を前後方向に移動させるＹ軸駆動部と、主軸頭１１０を上下方向に移動させるＺ軸駆動部と、軸線CL0を中心に回転主軸１１２を回転させる主軸駆動部と、ガイドアーム１４２を上下方向に移動させるＷ軸駆動部と、旋回軸CLbを介して傾斜部材１２４を傾斜させるＢ軸駆動部と、回転軸CLaを介して回転テーブル１２６を回転させるＡ軸駆動部とをそれぞれ有する。Ｘ軸駆動部、Ｙ軸駆動部、Ｚ軸駆動部およびＷ軸駆動部は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータにより構成され、主軸駆動部は、例えばスピンドルモータにより構成され、Ｂ軸駆動部およびＡ軸駆動部は、例えばＤＤ（ダイレクトドライブ）サーボモータにより構成されている。これらＸ軸駆動部、Ｙ軸駆動部、Ｚ軸駆動部、Ｗ軸駆動部、主軸駆動部、Ｂ軸駆動部およびＡ軸駆動部は、放電加工機１００のＮＣ装置（図示せず）により制御される。

以上の構成により、電極ホルダ１０と電極ガイド４０がワーク１３０に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に相対移動可能となり、かつＢ軸方向およびＡ軸方向に相対移動可能となる。また、Ｗ軸駆動部によるガイドアーム１４２の昇降により、電極ホルダ１０と電極ガイド４０との間隔が調整可能となり、パイプ電極３０の消耗によるパイプ電極３０の長さ変化に拘わらず、加工中、常に電極ホルダ１０と電極ガイド４０とでパイプ電極３０の上下端部を支持することができる。

ラム１０８の前面には、主軸頭１１０の上下方向のＺ軸位置を検出するリニアスケールなどの位置検出器１３４が設けられている。位置検出器１３４からの信号により、電極ホルダ１０の位置、すなわちパイプ電極３０の上端部の位置を検出することができる。ガイドアーム１４２のブラケット１３６には、ラム１０８に対するガイドアーム１４２の上下方向のＷ軸位置を検出するリニアスケールのような位置検出器１３８が設けられている。ガイドアーム１４２の形状は予め既知であるので、Ｗ軸チャック１４４の位置は、Ｘ軸およびＹ軸の夫々の位置検出器およびＷ軸の位置検出器１３８の値から測定することができる。

なお、図示は省略するが、Ｗ軸ガイド組立体１４０の側方には電極マガジンが設けられている。電極マガジンには、所定の初期長さを有する交換用の複数のパイプ電極３０が電極ホルダ１０に装着された状態で保持され、回転主軸１１２と工具マガジンとの間で、不図示の交換手段により電極ホルダ１０とともにパイプ電極３０を交換可能となっている。工具マガジンに種々の外径のパイプ電極３０を準備するようにしてもよい。更に、放電加工機１００は、複数の電極ガイド４０を格納するためのガイドマガジン（図示せず）を備えることができる。

図２、３を参照すると、電極ホルダ１０は、軸方向に延びる加工液通路としての貫通穴１２ａを有した中空部材より成る本体１２を有している。貫通穴１２ａの上端部分の内周面にはＯリング（図示せず）を装着する周溝１２ｂが形成されている。本体１２の下端部には、下方に開口した受容凹部１２ｃが形成されている。受容凹部１２ｃの上端は貫通穴１２ａの下端に接続されており、受容凹部１２ｃと貫通穴１２ａは互いに連通している。受容凹部１２ｃの上端には、また下方に拡開する円錐状のテーパ面より成るシート部１２ｄが形成されている。

受容凹部１２ｃ内には、弾性部材特にゴム製のシール部材２０、ブッシュ１４、パイプ電極３０を本体１２に固定するコレット１６が配置され、ナット１８によって固定される。ナット１８は、本体１２の下端部の外周面に形成された外ねじに螺合する。ナット１８を本体１２に対して締付けることによって、コレット１６が受容凹部１２ｂ内に押入される。これによって、パイプ電極３０がコレット１６に緊締される。

図５〜図７を参照すると、シール部材２０は、円筒部２２と該円筒部の一端（上端）に設けられたテーパ部２４とを有しており、中心軸線に沿ってテーパ部２４の先端（上端）面から円筒部２２の下端面へ延びる電極受容穴としての貫通穴２６が形成されている。貫通穴２６にはパイプ電極３０が挿通される。また、円筒部２２は、その外周面２２ａが貫通穴２６に対して平行に延びるストレート部を形成している。

テーパ部２４は、受容凹部１２ｃのシート部１２ｄのテーパ面に密着可能なテーパ面を有した円錐台状に形成されている。シール部材２０は、テーパ部２４に形成されたスリット２８を有している。本実施形態では、４つのスリット２８が、貫通穴２６を中心とする放射状に等角度間隔で配置されている。スリット２８は、半径方向にテーパ面から貫通穴２６まで延設されており、内側の端部は貫通穴２６の内周面に開口している。

また、スリット２８はテーパ部２４のテーパ面から軸方向に所定の深さで切り込まれているが、その深さはテーパ部２４の軸方向の長さ（高さ）よりも短くなっており、軸方向に円筒部２２までは伸びていない。これによって、テーパ部２４には周方向に帯状に延びる無傷のテーパ面より成るシール面２４ａが形成される。

ナット１８を本体１２に螺合し締め付けることによって、シール部材２０は、主軸１１２の後方へ向けて、本体１２の受容凹部１２ｃ内に押圧、押入される。これによって、テーパ部２４が本体１２のシート部１２ｄのテーパ面に密着し、本体１２とシール部材２０との間がシールされる。上述のように、シール部材２０のテーパ部２４には、周方向に帯状に延びるシール面２４ａが形成されているので、スリット２８を形成してもシール性が確保されるようになっている。

テーパ部２４にスリット２８を形成することによって、テーパ部２４が半径方向内側に変形し易くなり、ナット１８を本体１２に螺合して締め付けたときに、貫通穴２６がテーパ部２４の領域で縮径して、貫通穴２６の内周面がパイプ電極３０の外周面に密着する。これによって、パイプ電極３０とシール部材２０との間がシールされる。貫通穴２６は、特に、その先端部分で非常に大きく収縮することができるので、貫通穴２６に対して非常に細いパイプ電極３０を用いることが可能となり、例えば、従来パイプ電極３０の外径が0.5ｍｍ用、0.5〜1.0ｍｍ用、1.0〜2.0ｍｍ用および2.0ｍｍ以上用と４種類のシール部材を準備しなければならなかったのが、2.0ｍｍ以上用の貫通穴を有した一種類で済むようになった。貫通穴２６の内径が2.5mmのシール部材２０に外径が0.5mmのパイプ電極３０を挿通しても、確実にシールすることができた。

１０電極ホルダ
１２本体
１２ａ貫通穴
１４ブッシュ
１６コレット
１８ナット
２０シール部材
２２円筒部
２４テーパ部
２６貫通穴
２８スリット
３０パイプ電極

特許文献１の発明では、加工液の圧力でシール部材を変形させているため、電極挿通穴を縮径できる範囲は小さくなる。そのため、パイプ電極の外径に適合する電極挿通穴を形成した多くのシール部材を予め準備しなければならない。また、加工液の圧力による縮径作用では、パイプ電極と電極挿通穴との間の隙間を完全に除去することは難しく、シール性能が低下する問題がある。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、主軸先端に装着されたパイプ電極中に加工液を流通させながら、該パイプ電極とワークとの間で放電させ、ワークに細穴を加工する細穴放電加工機において、前記主軸先端に設けられ、前記パイプ電極を把持する電極ホルダと、前記パイプ電極を通す貫通穴と、前記電極ホルダと係合するテーパ部とを有し、該テーパ部にスリットを形成したシール部材と、前記電極ホルダとねじ係合し、前記パイプ電極を把持するコレットとともに前記シール部材を主軸後方へ向けて押圧するナットとを具備し、前記パイプ電極の外径よりも前記貫通穴の内径が大きく形成され、前記ナットを螺合して締め付けたときに前記貫通穴が前記テーパ部の領域で縮径して、前記貫通穴の内周面が前記パイプ電極の外周面に密着する細穴放電加工機が提供される。

Claims

主軸先端に装着されたパイプ電極中に加工液を流通させながら、該パイプ電極とワークとの間で放電させ、ワークに細穴を加工する細穴放電加工機において、
前記主軸先端に設けられ、前記パイプ電極を把持する電極ホルダと、
前記パイプ電極を通す貫通穴と、前記電極ホルダと係合するテーパ部とを有し、該テーパ部にスリットを形成したシール部材と、
前記電極ホルダとねじ結合し、前記パイプ電極を把持するコレットとともに前記シール部材を主軸後方へ向けて押圧するナットと、
を具備することを特徴とした細穴放電加工機。
前記シール部材は、前記貫通穴に平行に延びるストレート部を有し、前記テーパ部は、該ストレート部の一端に設けられており、前記スリットは、前記テーパ部の領域にのみ形成されている請求項１に記載の細穴放電加工機。
前記スリットは、前記貫通穴を中心として放射状に複数本設けられている請求項２に記載の細穴放電加工機。