JP3023394B2 - 孔あけ用放電加工装置 - Google Patents

孔あけ用放電加工装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、細孔を高速で加工する
ための孔あけ用放電加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、パイプ状電極を用い、該パイプ状
電極と被加工物との間に形成される放電加工間隙に加圧
加工液を送り込み、放電加工間隙に加工液噴流を生じさ
せつつ被加工物に高速細孔加工を施すための各種放電加
工装置が公知である。この種の放電加工装置は、上述の
如く構成されているため、例えば直径3mm程度細い電
極を用いてその径の数十倍の深い細孔加工を極めて高速
度で施すことが可能である反面、電極の消耗が極めて大
きいものである。ところで、高速で細孔穴加工を行なう
場合に生じる電極消耗の度合は一定でなく、加工液の圧
力、被加工物及び電極の材質、加工深さ等によって左右
されることが知られており、したがって、作業者は予め
加工テストを行なって所要の加工における電極消耗率を
予測し、この消耗率を基にして被加工物に貫通孔をあけ
るために必要な電極の送り量を決定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電極消耗率を
正確に予測することは極めて難しく、現実には、電極消
耗が予想より大きく、加工孔が貫通する前に所要の電極
送り量に達してしまい、未貫通のまま加工が終了してし
まうという事態がしばしば発生していた。このため、従
来にあっては、貫通孔があけられたか否かは、作業者が
目視によりこれを確認しているのが現状であり、したが
って、NC装置により制御される放電加工装置を用いて
貫通孔を連続的に穿設する如き、所謂多数個取りを行な
う場合には、作業者による目視が不可能であり、完全な
加工を必ずしも期待することができないという不具合を
有している。また、仮に予備加工を注意深く行なう等に
よって電極の消耗率をある程度正確に予測しうるとして
も、そのために加工コストが上昇し、加工品のコストに
はねかえってしまうという問題を生じる。本発明の目的
は、したがって、作業者の経験、予備加工テストなどに
たよることなしに、細孔貫通孔の形成を確実に、且つ能
率よく行なうことができる、孔あけ用放電加工装置を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、被加工物と加工用パイプ電極との間
に形成される放電加工間隙に加工用パイプ電極の中空部
を通して加工液を供給しつつ被加工物に放電孔あけ加工
を施すための孔あけ用放電加工装置において、加工用パ
イプ電極が被加工物の出口面に達したことにより該出口
面側において生じる加工液の圧力変動を検知するための
圧力検出手段と、該圧力検出手段に応答し上記圧力変動
が生じてからさらに必要な加工用パイプ電極の送り量を
設定する設定手段と、該設定手段に応答し加工用パイプ
電極と被加工物との間の所要の相対送り運動を与える送
り装置とを備えた点にある。加工用電極が被加工物の電
極出口面から外を覗く状態になると、放電加工間隙にお
ける加工液圧が急激に低下し、加工伏態が変化するの
で、加工状態が不安定となり、加工速度が著しく低下す
ることが予想される。このため、電極の送り状態を監視
し、電極の送り速度が所定の値以下であると判断された
場合には、放電加工条件を変更し、加工速度をより速め
るようにして、速やかに加工孔の貫通を図るようにして
もよい。
【0005】
【作用】加工用パイプ電極の中空部を通して加工液を放
電加工間隙に圧送しつつ被加工物に放電孔あけ加工を行
なう場合、加工孔の底が抜け始めるまで加工液は加工孔
の電極入口開口に戻される。加工が進行し、加工孔の底
が抜け始めると、被加工物の電極出口面側に加圧加工流
が供給され、その出口面側において圧力変化が生じる。
この圧力変化は圧力検知手段によって検出され、以後、
加工用パイプ電極が加工孔を完全に貫通するのに必要な
所要の相対電極送りのための送り量、及び又は加工条件
データが設定される。
【0006】
【実施例】以下、図示の一実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。
【0007】図1は本発明による孔あけ用放電加工装置
の一実施例を示すものであり、孔あけ用放電加工装置1
0は、基台11に固定されているコラム12の先端部に
設けられているヘッド部13を具えている。
【0008】ヘッド部13は、コラム12に固定されて
いるZ軸プレート14とZ軸プレート14の下端から水
平方向に延びるように設けられている案内ガイド固定板
15とによってL字形のフレームが構成されており、Z
軸プレート14に設けられたレール16にはハウジング
17のガイド18が係合しており、ハウジング17がレ
ール16に沿ってZ軸(鉛直)方向に移動自在となって
いる。
【0009】Z軸プレート14の上端部には、取付板1
9を介してサーボモータ20が固定されており、サーボ
モータ20の出力軸20aにカップリング21を介して
取り付けられている送りねじ22がハウジング17と螺
合している。したがって、サーボモータ20が回転する
ことにより、ハウジング17は、レール16に案内され
てZ軸方向に進退することができる。
【0010】ハウジング17には、加工液24を加圧す
るためのポンプ23から加圧加工液が供給されており、
その下端に設けられたチャック装置25によって把持さ
れている加工用パイプ電極26の中空通路26a内に加
圧加工液が供給されると共に、チャック装置25は、ハ
ウジング17に設けられている図示しないモータによっ
て回転駆動され、それに装着される加工用パイプ電極2
6を回転させる公知の構成となっている。
【0011】加工用パイプ電極26の回転時にその先端
部が振れるのを防止すると共に、後述するようにして取
り付けられている被加工物27に対して正確に位置決め
を行なうことができるようにするため、加工用パイプ電
極26の先端部は、案内ガイド固定板15に固定されて
いる電極案内ガイド28によって案内されている。した
がって、加工用パイプ電極26が回転しつつ、サーボモ
ータ20によってZ軸方向に進退せしめられる間、加工
用パイプ電極26の先端は被加工物27に対して正確な
位置決め状態を保持することができる。
【0012】総体的に符号Tで示されるのは、基台11
上に設けられている公知のX−Y移動テーブル装置であ
る。X−Y移動テーブル装置Tにはワークスタンド29
が設けられており、被加工物27はワークスタンド29
に把持されている。X−Y移動テーブル装置Tは、図示
しないNC装置からの信号に応答して作動するX軸モー
タX及びY軸モータYを有しており、NC装置からの信
号によって被加工物27をZ軸方向と直交する平面(X
−Y平面)内で位置決めし、被加工物27の所要の孔あ
け位置に加工用パイプ電極26を正確に対向させること
ができる。なお、このような位置決めの目的で基台11
上に設けられるX−Y移動テーブル装置Tの構成は周知
であるので、その詳細を説明することは省略する。
【0013】加工用パイプ電極26と被加工物27との
間に形成される放電加工間隙Gに加工用パルス電圧を印
加するため、加工用パルス電源30が設けられており、
加工用パルス電源30の出力線31、32を介して、所
要の放電加工用パルス電圧が公知の手段で放電加工間隙
Gに印加される。放電加工間隙Gの状態を示す信号F
は、加工用パルス電源30からコントロールユニットC
/Uに与えられ、加工間隙Gの長さを所要の最適値に制
御するためのサーボ制御信号CSが出力される。サーボ
制御信号CSはサーボモータ20に与えられ、これによ
り加工用パイプ電極26のZ軸方向への送り量の制御が
行なわれる。
【0014】加工用パイプ電極26が被加工物27の入
口面27aから加工を開始し、その出口面27bから加
工用パイプ電極26の先端が露出した時点を、先端部の
露出により生じる圧力変化に基づいて検知するため、被
加工物27の出口面27b側には、総体的に符号40で
示される圧力検出装置が設けられている。
【0015】圧力検出装置40は、コラム12にボルト
止めされた水平アーム41の先端部に設けられた検出ブ
ロック42を有している。検出ブロック42の本体43
は、その底部に設けられた案内脚44、45によって水
平アーム41上でZ軸方向に沿って進退可能に案内され
ており、水平アーム41に固着されているシリンダ46
によってZ軸方向の所定の位置に本体43を位置決めす
ることができる構成となっている。
【0016】本体43の上端面43aには、環状溝43
bが形成されており、この内にはOリング47が収納さ
れている。さらに、本体43の内部には、一端が上端面
43aに開口している受圧通路48が形成されており、
受圧通路48の他端は本体43の側面に開口している。
受圧通路48の他端開口は、パイプ49を介して圧力測
定部50に連通されている。
【0017】圧力測定部50は、図示の実施例では、公
知の圧力感知スイッチとして構成されており、受圧通路
48内の設定圧力が変動した場合に作動し、圧力変動信
号Pを出力し、圧力変動信号Pはコントロールユニット
C/Uに与えられる。
【0018】検出ブロック42は、本体43の受圧通路
48の一端開口が、加工用パイプ電極26の出口となる
部分に対向するように位置決めされており、シリンダ4
6によって本体43が被加工物27に向けて前進し、O
リング47が被加工物27の出口面47bに密着するよ
うにセットされる。この状態において加工が開始される
と、加工孔が徐々に深くなり、加工用パイプ電極26の
先端がその出口面47bから外を覗いた瞬間、一定圧力
が掛かっている受圧通路48内の圧力に変動が生じ、こ
れに応答して圧力変動信号Pが圧力測定部50から出力
される。
【0019】なお、検出ブロック42のOリング47
が、加工用パイプ電極26の出口開口を覆うようにして
被加工物27の出口面47bに密着しているので、加工
用パイプ電極26が被加工物27から外を覗いたとして
も、加工間隙G内の加工液圧は解放されず、受圧通路4
7によって受け止められるので、加工孔の底が抜けた後
も、実質的には加工間隙内の加工液の圧力は所要の圧力
に維持される。したがって、加工孔の底が抜けた後も加
工が不安定になることがなく、最後まで、良好に放電加
工を行なうことができる。
【0020】コントロールユニットC/Uは公知の構成
のマイクロコンピュータを用いて構成されており、マイ
クロコンピュータに所要の制御プログラムが予めロード
されており、この制御プログラムが実行されることによ
ってサーボモータ20の制御をはじめとする各種の必要
な制御が実行される構成となっている。
【0021】図2には、コントロールユニットC/Uに
ストアされている制御プログラムを示すフローチャート
が示されており、このフローチャートを参照しながら、
圧力変動信号Pに応答して実行されるサーボモータ20
の制御について説明する。
【0022】プログラムの実行開始後、ステップ71
で、被加工物27の厚みH及び加工用パイプ電極26の
直径dの各値を示すデータの入力を行ない、ステップ7
2で放電加工間隙の長さを最適となすように、サーボモ
ータ20の回転制御が行なわれる。この場合、加工液の
圧力、放電加工用パルス電圧のパルス巾、加工電流値な
どの加工パラメータは、加工条件設定器60において設
定された値に従ってセットされ、高速孔あけ加工が行な
われる。
【0023】ステップ73では、圧力変動信号Pが入力
されたか否かをチェックし、圧力変動信号Pが入力され
ていない場合にはステップ71に戻るが、圧力変動信号
Pが入力された場合にはステップ74に入り、ここでZ
軸の送り量のデータが零に戻される。そして、次のステ
ップ75に入り、ここで、更なる加工の加工量、すなわ
ち、被加工物27の底に小孔があいてから更にどの位加
工用パイプ電極26を送るのかを示す電極送り量Z1
が、被加工物27の加工を開始してから圧力変動信号P
が出力されるまでのZ軸の移動量Z0、加工用パイプ電
極26のコーナー消耗率β(%)及び厚みHを用いて計
算される。
【0024】この計算課程を図3を参照しながら説明す
る。すなわち、移動量Z0と厚みHとから、加工用パイ
プ電極26の端面消耗率α(%)は、 α = 100(Z0/H − 1) ・・・ (1) となる。また、所要の電極送り量Z1は、結局電極サイ
ド消耗部分の長さに等しく、したがって、 Z1 = ΔW2 − ΔW1 ・・・ (2) となる。ところで、 ΔW1 = α・H/100 ・・・ (3) ΔW2 = β・H/100 ・・・ (4) であるから、 Z1 = H(β−α)/100 ・・・ (5) となり、電極送り量Z1が、被加工物27の加工を開始
してから圧力変動信号Pが出力されるまでのZ軸の移動
量Z0、加工用パイプ電極26のコーナー消耗率β
(%)及び厚みHを用いて計算できることが判る。
【0025】この結果、加工用パイプ電極26はさらに
Z1だけ送られることになるが、ステップ76で電極の
送り量についてチェックされ、所定時間t内に加工用パ
イプ電極26がさらにZ1だけ送られたか否かの判別が
行なわれる。
【0026】電極の所定の送りが確認された場合には、
本プログラムの実行は終了する。一方、所要の電極の送
りが達成されていない場合には、ステップ76の判別結
果はNOとなり、ステップ77に入り、ここで加工条件
が変更される。この変更は、電極の送りがより速くなる
ように予め設定された加工条件が選ばれ、この結果を示
す設定信号STがコントロールユニットC/Uから出力
され、加工条件設定器60に入力される。この加工条件
の変更は、例えば、加工用パルスのOFF時間が長くな
るように変更される。
【0027】ステップ77の実行後、ステップ77で設
定された新たな加工条件で加工が開始される。しかる
後、再びステップ76が実行され、ここで、所要の電極
の送りが達成されたか否かが判別される。加工条件の変
更により所要の電極の送りが達成され、加工孔が完全な
形で形成された場合にはステップ76の判別結果がYE
Sとなり、加工が終了する。もしステップ76の判別結
果がNOの場合には再びステップ77に戻り、更なる加
工条件の変更が実行される。
【0028】上述の構成によれば、回転している加工用
パイプ電極26は電極送り装置によって送られつつ被加
工物27を高速で放電加工する。このとき、加工用パイ
プ電極26の中空部を通って加圧加工液が放電加工間隙
に送り込まれている。
【0029】このようにして加工が進捗し、加工孔の底
に小孔があいて、加工用パイプ電極26の先端が被加工
物27の出口面27bから外を覗くと、圧力検出装置4
0が作動し、圧力変動信号Pが出力される。
【0030】この結果、コントロールユニットC/Uに
おいて、加工孔を完全な貫通孔として仕上げるために必
要なさらなる電極送り量Z1がセットされ、加工用パイ
プ電極が更に送り込まれる。この場合、既に説明したよ
うに、加工孔の底が抜けても、加工間隙内の加工液の圧
力は受圧通路48で受け止められるので、加工間隙内の
加工液圧が解放されず、実質的に同一の圧力状態に保た
れるので、加工孔の底が抜けた後も極めて安定に放電加
工を終了させることができる。
【0031】それにも拘わらず、所定時間tが経過して
も加工用パイプ電極26が所定の送り量Z1送られてい
ない場合には、加工条件が変更され、これにより、被加
工物27が高速で加工され、所要の孔あけ加工が完了す
る。なお、例えば被加工物27の底面が平面でない等の
理由により受圧通路48の一端開口と被加工物27の底
面との密着状態が不充分であっても、圧力変動を検出し
てから加工条件を適正な値に変更する構成となっている
ので、貫通加工を極めて効率よく行なうことができる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、加工用電
極によって加工孔の底が開放されたことによる圧力変化
をその出口面側において検知し、且つ、加工孔が完全に
形成されるのに必要な電極の相対送り量を計算し、加工
用電極の送りが途中で止められてしまうことがないよう
に加工用電極の送り制御を行なうので、作業者の勘や経
験に頼ることなく、誰でも簡単に高速孔あけ作業を行な
うことができる。また、加工用電極によって加工孔の底
が開放された後の加工速度を監視し、加工速度が遅い場
合には、加工条件を変更して加工速度を速めるようにし
たので、より迅速な加工を実現しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】図1に示すコントロールユニットで実行される
制御プログラムを示すフローチャート。
【図3】加工孔の底が開放された後の更なる送り量の計
算を説明するための説明図。
【符号の説明】 10 孔あけ用放電加工装置 26 加工用パイプ電極26 27 被加工物 40 圧力検出装置 P 圧力変動信号 C/U コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23H 1/00 - 9/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加工物と加工用パイプ電極との間に形
    成される放電加工間隙に該加工用パイプ電極の中空部を
    通して加工液を供給しつつ前記被加工物に放電孔あけ加
    工を施すための孔あけ用放電加工装置において、 前記加工用パイプ電極が前記被加工物の出口面に達した
    ことにより該出口面側において生じる加工液の圧力変動
    を検知するための圧力検出手段と、 該圧力検出手段に応答し前記圧力変動が生じてからさら
    に必要な前記加工用パイプ電極の送り量を設定する設定
    手段と、 該設定手段に応答し前記加工用パイプ電極と前記被加工
    物との間の所要の相対送り運動を与える送り装置とを備
    えたことを特徴とする孔あけ用放電加工装置。
  2. 【請求項2】 被加工物と加工用パイプ電極との間に形
    成される放電加工間隙に該加工用パイプ電極の中空部を
    通して加工液を供給しつつ前記被加工物に放電孔あけ加
    工を施すための孔あけ用放電加工装置において、 前記加工用パイプ電極が前記被加工物の出口面に達した
    ことにより該出口面側において生じる加工液の圧力変動
    を検知するための圧力検出手段と、 該圧力検出手段に応答し前記圧力変動が生じてからさら
    に必要な前記加工用パイプ電極の送り量を設定する設定
    手段と、 該設定手段に応答し前記加工用パイプ電極と前記被加工
    物との間の所要の相対送り運動を与える送り装置と、 前記圧力検出手段により前記圧力変動が検知された後の
    前記加工用パイプ電極の相対送り状態を検出するための
    送り状態検出手段と、 該送り状態検出手段に応答し前記加工用パイプ電極の相
    対送り速度が所定レベル以下である場合に相対送り速度
    をより速くするため放電加工条件を変更するための変更
    手段とを備えたことを特徴とする孔あけ用放電加工装
    置。
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