JP3111423B2 - 深孔用放電加工装置及び深孔の放電加工方法 - Google Patents

深孔用放電加工装置及び深孔の放電加工方法

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JP3111423B2
JP3111423B2 JP03099490A JP9949091A JP3111423B2 JP 3111423 B2 JP3111423 B2 JP 3111423B2 JP 03099490 A JP03099490 A JP 03099490A JP 9949091 A JP9949091 A JP 9949091A JP 3111423 B2 JP3111423 B2 JP 3111423B2
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博文 定免
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株式会社日本放電技術
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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、放電加工装置、詳しく
は深孔を放電加工によって穿設する放電加工装置及び深
孔の放電加工方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、放電加工によって被加工物に
細孔を穿設する放電加工装置が提案されている。この装
置は、細長筒状に形成した電極の後端部側を装置本体に
取り付け、この電極の先端部側に微小間隙をもって配設
した被加工物と電極先端との間に電圧パルスを与えるこ
とによって放電を発生させ、この放電を繰り返し発生さ
せると同時に加工液を電極の筒内に流すとともに電極を
回転させつつ先端方向に送ることにより放電加工を行う
ものである。これにより、被加工物の所定位置に略電極
径の大きさの細孔を穿設可能としたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな装置においては穿設する孔の径を小さくすればそれ
に応じて必然的に電極径も細くなり、しかも孔を深くす
る場合には電極長さを少なくとも孔の深さ以上に設定す
る必要がある。従って、孔を細く且つ深く穿設する場合
にはこれに合わせて電極を細く且つ長くしなければなら
ない。この結果、例えば長さ300mm以上で、径1、0
mm以下のような長細い電極を使用して放電加工を行う
と、加工抵抗や電極自身の回転による遠心力によって撓
みを生じ易くなる。この場合、電極の送り制御は電極先
端の電圧パルスを受けて装置本体の電極取付部が行うた
め、撓みを生じたとしても電極先端と被加工物との距離
が所定間隔である限り送り、これを矯正しつつ制御でき
ない。この結果、加工の進行が中断されてしまう場合が
あるとともに、電極の破損をも招く。又、たとえ加工で
きたとしても電極の傾きにより所定の径で、所定の向き
に穿設できない場合が発生するという課題を有する。特
に、電極を筒状に形成しているとその肉厚が薄くなると
ともに、電極径が細くなると内筒を流れる加工液の流速
圧が強くなる傾向となり、被加工物に高圧力で噴射さ
れ、その結果、電極の受ける抵抗が増大し、上記電極撓
みを助長することになる。
【0004】本発明は、以上の実情に鑑み提案されたも
のでその目的とするところは、穿設する孔の径が小さく
深い場合にも所定深さで、しかも、所定の方向に正確に
放電加工できる深孔用放電加工装置及びその放電加工方
法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の特徴を
有する深孔用放電加工装置を提供することにより上記課
題を解決する。本発明の深孔用放電加工装置は、上下移
動可能な電極取付部12aを有する装置本体と、この装
置本体の電極取付部12aに後端部側が取り付けられて
軸方向移動可能な細長棒状電極2とを備え、この細長棒
状電極2の先端側に微小間隙をもって配設される被加工
物と細長棒状電極2との間に電圧パルスを与えることに
よって放電を発生させ、細長棒状電極2先端を被加工物
側に加工送りを与えつつ放電を繰り返し発生させること
により細長棒状電極2が先端側から被加工物に潜入して
孔を穿設する放電加工装置において、被加工物の上方近
傍に配設され被加工物の穿設部に細長棒状電極2を挿通
して案内する電極ガイド13と、この電極ガイド13と
装置本体の電極取付部12a間における細長棒状電極2
を撓まないようにする撓み防止手段3と、撓み防止手段
3を上下移動させる移動手段33、34、35が備えら
れる。この撓み防止手段3は、本体取付部31と、細長
棒状電極2を軸方向への移動を妨げないように側方から
保持して案内する電極案内部32とを有し、本体取付部
31が、装置本体に上下移動可能に取り付けられること
により、電極案内部32が、装置本体に対して上下移動
できるようになされる。移動手段33、34、35は、
撓み防止手段3に接続された移動部材34と、移動部材
34を上下方向に案内する案内部材33と、移動部材3
4を案内部材33に沿って可動させるモータ等の駆動部
材35とを備え、移動部材34が、駆動部材35によっ
て移動部材34を案内部材33に沿って上下方向に移動
することにより、撓み防止手段3の電極案内部32が移
動部材34と共に電極取付部12aに対して上下移動
し、駆動部材35が、電極取付部12aの移動量に対す
る移動部材34の移動量を調整する移動調整手段を備え
ることにより、電極取付部12aの上下移動に伴って、
撓み防止手段3の電極案内部32が常時電極ガイド13
と装置本体の電極取付部12aとの間における略中央と
なる位置にくるように移動するものである。
【0006】又、以下の特徴を有するの深孔の放電加工
方法を提供することにより上記課題を解決する。本発明
の深孔の放電加工方法は、後端部側が装置本体の上下移
動可能な電極取付部12aに取り付けられた細長棒状電
極2の先端側に微小間隙をもって配設された被加工物と
細長棒状電極2との間に、電圧パルスを与えて放電を発
生させ、電極取付部12aを下方側へ移動させて細長棒
状電極2先端を被加工物側に加工送りを与えつつ放電を
繰り返し発生させることにより細長棒状電極2を先端側
から被加工物に潜入させて孔を放電加工により穿設する
方法において、被加工物の穿設部に細長棒状電極2を挿
通して案内する電極ガイド13を被加工物の上方近傍に
配設するとともに、細長棒状電極2を軸方向への移動を
妨げないように側方から保持して案内する上下移動可能
な電極案内部32を電極ガイド13と装置本体の電極取
付部12aとの間に配設することにより、電極取付部1
2aと被加工物との間における細長棒状電極2を電極ガ
イド13と電極案内部32とで保持する。そして、電極
取付部12aを下方側へ移動させて細長筒状電極2を被
加工物側に加工送りするに際して、電極案内部32を電
極取付部12aと共に同方向に移動させるとともに、電
極案内部32に接続した移動部材34を駆動部材35に
よって電極取付部12aの移動方向と逆方向に、電極取
付部12aの移動量に対して略半分の量だけ移動させて
電極案内部32を移動部材34と共に移動させることに
より、電極案内部32を電極取付部12aの移動に伴っ
て、電極案内部32を常時電極ガイド13と装置本体の
電極取付部12aとの間における略中央となる位置にく
るように移動させながら放電加工を行うようにした方法
である。
【0007】
【作用】本発明の深孔用放電加工装置においては、撓み
防止手段3を上下移動させる移動手段33、34、35
を、撓み防止手段3に接続された移動部材34と、移動
部材34を上下方向に案内する案内部材33と、移動部
材34を案内部材33に沿って可動させる移動調整手段
を有するモータ等の駆動部材35とを備えたものとす
る。こうすることにより、移動部材34を、駆動部材3
5によって案内部材33に沿って上下方向に移動させれ
ば、撓み防止手段3の電極案内部32を移動部材34と
共に電極取付部12aに対して上下移動させることがで
きるとともに、駆動部材35の移動調整手段によって、
電極取付部12aの上下移動に伴って、撓み防止手段3
の電極案内部32を常時電極ガイド13と装置本体の電
極取付部12aとの間における略中央となる位置にくる
ように移動させることができる。これにより、電極案内
部32を、電極ガイド13と装置本体の電極取付部12
aとの間における略中央位置に容易に配位させることが
できるとともに、複数回の使用によっても、常時電極案
内部32を電極ガイド13と装置本体の電極取付部12
aとの間における略中央位置に維持させておくことがで
きる。
【0008】又、本発明の深孔の放電加工方法において
は、電極案内部32を電極取付部12aと共に同方向に
移動させるとともに、移動部材34を駆動部材35によ
って電極取付部12aの移動方向と逆方向に、電極取付
部12aの移動量に対して略半分の量だけ移動させて電
極案内部32を移動部材34と共に移動させることによ
り、電極案内部32を電極取付部12aの移動に伴っ
て、電極案内部32を常時電極ガイド13と装置本体の
電極取付部12aとの間における略中央となる位置にく
るように移動させる。こうすることにより、電極案内部
32を電極ガイド13と装置本体の電極取付部12aと
の間における略中央位置に容易に配位させることができ
るとともに、複数回の使用によっても常時電極案内部3
2を電極ガイド13と装置本体の電極取付部12aとの
間における略中央位置に維持させながら加工でき、細長
棒状電極2を下方側の被加工物側へ加工送りしていくに
伴い、細長棒状電極2の撓みを徐々に小さくしていくこ
とができ、細長棒状電極2の撓みを常時、最小限に抑え
ながら加工できる。
【0009】
【実施例】以下、図を基に本発明の一実施例を具体的に
説明する。図1は、本発明の一実施例の深孔用放電加工
装置における電極操作部の要部拡大正面図であり、図2
は、図1の側面図である。そして、図3は深孔用放電加
工装置全体を示す概略図である。本発明の深孔用放電加
工装置は、装置本体と、この装置本体に取り付けられる
細長筒状電極2と、この細長筒状電極2を撓まないよう
にする撓み防止部材3とを備えてなる。
【0010】装置本体は、図3に示すように前部に配設
される電極操作部1と、放電電源4と、サーボ回路5等
を有してなる。この電極操作部1は、図1、図2に示す
ように裏面が装置本体に取り付けられる平板状の基板1
1と、この基板11前面に配設される電極取付部12a
を有するスピンドルヘッド12と、基板11前面の下方
に取り付けられる電極ガイド13とを備えている。
【0011】スピンドルヘッド12は、細長筒状電極2
を取り付けて回転させるもので、下端に細長筒状電極2
の後端部を取り付ける電極取付部12aを有し、上端に
ホース14が接続されて加工液をこのホース14から細
長筒状電極2の筒内に送るようになされている。そし
て、このスピンドルヘッド12は、スピンドルヘッド1
2に固定されて共に可動するスピンドルモータ15にベ
ルト等を介して接続され、このスピンドルモータ15に
よる回転力により細長筒状電極2を回転させる。又、ス
ピンドルヘッド12の左部は、図2に示すように基板1
1の前方側に上下に配設される長棒状のZ軸ボールネジ
16に接続され、後部が、基板11前面に上下に配設さ
れたガイド17に摺動自在に取り付けられている。この
Z軸ボールネジ16は外周面にネジ部が設けられ、上端
にZ軸モータ18を備え、Z軸ボールネジ16が回転す
ることによってスピンドルヘッド12がガイド17を上
下方向に沿って摺動する。また、このZ軸ボールネジ1
6の回転は、Z軸モータ18を、Z軸ボールネジドライ
バー19を介してサーボ回路5と接続することによって
電気的に制御されるようになされている。この実施例で
はこのスピンドルヘッド12の上下方向への移動は略8
00mm程度可動するようになされている。
【0012】電極ガイド13は、細長筒状電極2先端を
被加工物Hの孔穿設部の所定位置に案内するためのもの
で、一端が基板11下部に固定され、他端に細長筒状電
極2を挿通させる挿通孔13aを有する。細長筒状電極
2は、後端部側がスピンドルヘッド12の電極取付部1
2aに取り付けられ、先端部側が電極ガイド13の挿通
孔13aに通されて下方の延ばされている。
【0013】撓み防止部材3は、細長筒状電極2を撓ま
ないようにするための撓み防止手段としてのものであ
り、この実施例では常時、上記スピンドルヘッド12と
電極ガイド13との略中央となる位置に配設されるよう
になされている。この撓み防止部材3は、装置本体の基
板11のガイド17に摺動自在に取り付けられる本体取
付部31と、細長筒状電極2の上下方向への移動を妨げ
ないように挿通して案内する挿通孔32aを有する電極
案内部32と、この撓み防止部材3を上下移動させるた
めの移動手段とを有してなる。
【0014】この移動手段は、スピンドルヘッド12に
対して同方向に撓み防止部材3を相対的に移動させるよ
うにし、常時電極案内部32がスピンドルヘッド12と
電極ガイド13との略中央となる位置にくるように調整
するものである。この実施例では、一側面にラック歯を
有し基板11のガイド17に上下方向に配設された案内
部材としての長尺状のラック部材33と、一端が撓み防
止部材3に回転自在に取り付けられ他端にラック部材3
3のラック歯に歯合する歯合部を有する移動部材として
のラック移動部材34と、このラック移動部材34を回
転させる駆動部材としての撓み防止部材モータ35とを
備えている。そして、このラック移動部材34が撓み防
止部材モータ35によって回転することによりスピンド
ルヘッド12に対して逆方向にラック部材33上を移動
し、これにより、撓み防止部材3が基板11に対して上
下移動するようにしている。そして、ラック移動部材3
4の移動量を、上記スピンドルヘッド12の移動量に対
し半分になるようにしている。例えば、Z軸ボールネジ
16が回転するとこれに伴いスピンドルヘッド12が下
降し始め、これに合わせて撓み防止部材3も下降し、そ
して、スピンドルヘッド12の下降量の半分の量だけ下
降され、この結果、撓み防止部材3は常時スピンドルヘ
ッド12と電極ガイド13との略中央となる位置に配設
される。このスピンドルヘッド12に対する撓み防止部
材3の移動調整は、ラック移動部材34の回転数、即
ち、ラック移動部材34を回転させる撓み防止部材モー
タ35の回転数をスピンドルヘッド12の移動量に合わ
せて調整することにより行うことができる。この実施例
では、図3に示すように撓み防止部材モータ35に撓み
防止部材モータドライバー35aを設け、この撓み防止
部材モータドライバー35aと、Z軸ボールネジ16の
回転を制御するZ軸ボールネジドライバー19とを接続
させて連動させるとともに、サーボ回路5に接続して電
気的に制御して自動調整できるようにしている。尚、こ
の調整は、撓み防止部材モータ35だけを単独で調整す
るようにしても良く、適宜変更できるものである。
【0015】又、この実施例では、上記電極ガイド13
の挿通孔13a上方位置に細長筒状電極2を被加工物H
方向、即ち図示の下方側(X方向)に引っ張る電極引張
手段を付設している。この電極引張手段は、細長筒状電
極2を下方側に引っ張ることによって細長筒状電極2に
軸方向の引張力を付与し電極2撓みを防止するためのも
のであり、撓み防止部材3に加えこの電極引張手段を備
えることによって電極2撓みの防止をより効果的に実効
できるようにしている。
【0016】この電極引張手段は、図4に示すように一
対のテンションローラ40,40を有する引張部材45
と、このテンションローラ40,40を回転させる回転
源としてのテンション用モータ41とを有してなる。テ
ンションローラ40,40各々は円板状からなり、図4
に示すように周面に断面略半円状をなす溝40a,40
aが形成され、溝40a,40a同士が対向するよう
に、しかも、その対向方向(図示Y−Y方向)にバネ4
0b,40bによって互いに付勢するようにして電極ガ
イド13の挿通孔13a上方位置に配設され、その溝4
0a,40a間に細長筒状電極2を通すようにしてい
る。そして、テンション用モータ41によって一方のテ
ンションローラ40に回転力を付与することにより、細
長筒状電極2を抵抗力によって下方に引っ張るようにし
ている。これらのテンションローラ40,40による引
張力は、細長筒状電極2の径によって調整し、径の大き
いもの例えば5mm程度のものであれば100g/cm2 程
度、0、5mm程度のものであれば500g/cm2 程度が
好適であるが、これに限らず適宜変更できる。又、その
引張力を与えるテンションローラ40,40の回転は、
図3に示すようにテンション用モータ41をテンション
モータドライバー42に接続し、そしてそのテンション
モータドライバー42を上記撓み防止部材モータドライ
バー35a,Z軸ボールネジドライバー19とを接続さ
せて連動させるとともに、サーボ回路5に接続して電気
的に制御して電極2の移動に合わせて自動調整できるよ
うにしている。この実施例では、テンションローラ4
0,40の回転数とスピンドルヘッド12の下降速度と
を合わせるようにし、一方、スピンドルヘッド12の上
昇に際してはテンションローラ40,40の回転力に抗
して行うようにしている。尚、このテンションローラ4
0,40の回転調整は、この態様のものに限らず、例え
ばテンション用モータ41としてエアーモータを使用
し、エアーモータの回転を独自に調整することにより行
うこともでき、適宜変更できるものである。
【0017】以下、この装置による被加工物Hへの孔穿
設加工方法を具体的に説明する。まず、細長筒状電極2
の先端下方に被加工物Hの穿設部がくるように位置合わ
せして被加工物Hをセットし、細長筒状電極2を下降さ
せるとともに、加工液を細長筒状電極2筒内から被加工
物Hに噴射させつつ電圧パルスを与えて放電させる。こ
の際、撓み防止部材3は、スピンドルヘッド12の下降
に伴い、その半分の距離だけ下降して、撓み防止部材3
の電極案内部32がスピンドルヘッド12と電極ガイド
13との略中央となる位置に保持さている。従って、細
長筒状電極2の発生する撓みは、細長筒状電極2の長さ
が600mmで有る場合には実質的に300mmのものと同
程度となる。一方、細長筒状電極2の先端部が電極引張
手段によって下方側に引っ張られているため、少なくと
も300mmのものより小さい撓みとなる。従って、被加
工物40の孔は、細長筒状電極2が傾くことなく作用す
るため、細長筒状電極2径の大きさで、しかも細長筒状
電極2の進行方向に明けられたものとなる。これによ
り、細長筒状電極2が細くしかも長いもの、例えば従来
使用し難くかった長さ600mmで、外径0、5mmのもの
でも容易に正確に使用できるものとなる。
【0018】尚、本実施例では撓み防止部材3の電極案
内部32を一つだけ設けているが、これに限らず、例え
ばスピンドルヘッド12と電極ガイド13との間に等間
隔に二つ、あるいは三つ以上設けるようにしてスピンド
ルヘッド12と電極ガイド13との略中央部に可動させ
るようにしても良く、適宜変更できるものである。又、
撓み防止部材3の移動手段についても、ラック部材33
等による態様のものに限らず、適宜変更できるものであ
る。
【0019】
【発明の効果】以上、実施例で述べたように本発明の深
孔用放電加工装置は、移動部材34と、案内部材33
と、駆動部材35とによって、電極案内部32を、電極
ガイド13と装置本体の電極取付部12aとの間におけ
る略中央位置に容易に配位させることができるととも
に、複数回の使用によっても常時電極案内部32を電極
ガイド13と装置本体の電極取付部12aとの間におけ
る略中央位置に維持させることができる。従って、細長
棒状電極2を下方側の被加工物側へ加工送りしていくに
伴い、細長棒状電極2の撓みを徐々に小さくしていくこ
とができ、細長棒状電極2の撓みを常時、最小限に抑え
ながら加工できる。
【0020】又、本発明の深孔の放電加工方法は、電極
案内部32を電極取付部12aと共に同方向に移動させ
るとともに、移動部材34の動きによって電極案内部3
2を、電極取付部12aの移動方向と逆方向に、電極取
付部12aの移動量に対して略半分の量だけ移動させる
ことにより、電極案内部32を電極取付部12aの移動
に伴って、電極案内部32を常時電極ガイド13と装置
本体の電極取付部12aとの間における略中央となる位
置にくるように移動させる。こうすることにより、電極
案内部32を電極ガイド13と装置本体の電極取付部1
2aとの間における略中央位置に容易に配位させること
ができるとともに、複数回の使用によっても常時電極案
内部32を電極ガイド13と装置本体の電極取付部12
aとの間における略中央位置に維持させながら加工で
き、細長棒状電極2を下方側の被加工物側へ加工送りし
ていくに伴い、細長棒状電極2の撓みを徐々に小さくし
ていくことができ、細長棒状電極2の撓みを常時最小限
に抑えながら加工できる。以上本発明は、穿設する孔の
径が小さく深い場合にも所定の径,方向に正確に放電加
工できる有用且つ実用的な深孔用放電加工装置及びその
放電加工方法を提供しえたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】電極操作部の要部拡大側面図である。
【図2】図1の正面図である。
【図3】深孔用放電加工装置全体の概略図である。
【図4】テンションローラの説明図である。
【符号の説明】
1 電極操作部 2 細長筒状電極 3 撓み防止部材 12 スピンドルヘッド 12a 電極取付部 13 電極ガイド 16 Z軸ボールネジ 33 ラック部材 34 撓み防止部材モータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上下移動可能な電極取付部(12a) を有する
    装置本体と、この装置本体の電極取付部(12a) に後端部
    側が取り付けられて軸方向移動可能な細長棒状電極(2)
    とを備え、この細長棒状電極(2) の先端側に微小間隙を
    もって配設される被加工物と細長棒状電極(2) との間に
    電圧パルスを与えることによって放電を発生させ、細長
    棒状電極(2) 先端を被加工物側に加工送りを与えつつ放
    電を繰り返し発生させることにより細長棒状電極(2) が
    先端側から被加工物に潜入して孔を穿設する放電加工装
    置において、 被加工物の上方近傍に配設され被加工物の穿設部に細長
    棒状電極(2) を挿通して案内する電極ガイド(13)と、こ
    の電極ガイド(13)と装置本体の電極取付部(12a) 間にお
    ける細長棒状電極(2) を撓まないようにする撓み防止手
    段(3) と、撓み防止手段(3) を上下移動させる移動手段
    (33)(34)(35)とが備えられ、 この撓み防止手段(3) が、本体取付部(31)と、細長棒状
    電極(2) を軸方向への移動を妨げないように側方から保
    持して案内する電極案内部(32)とを有し、本体取付部(3
    1)が、装置本体に上下移動可能に取り付けられることに
    より、電極案内部(32)が、装置本体に対して上下移動で
    きるようになされ、 移動手段(33)(34)(35)が、撓み防止手段(3) に接続され
    た移動可能な移動部材(34)と、移動部材(34)を上下方向
    に案内する案内部材(33)と、移動部材(34)を案内部材(3
    3)に沿って可動させるモータ等の駆動部材(35)とを備
    え、移動部材(34)が、駆動部材(35)によって案内部材(3
    3)に沿って上下方向に移動することにより、撓み防止手
    段(3) の電極案内部(32)が移動部材(33)(34)と共に電極
    取付部(12a) に対して上下移動し、駆動部材(35)が、電
    極取付部(12a) の移動量に対する移動部材(33)(34)の移
    動量を調整する移動調整手段を備えることにより、電極
    取付部(12a) の上下移動に伴い、撓み防止手段(3) の電
    極案内部(32)が常時電極ガイド(13)と装置本体の電極取
    付部(12a) との間における略中央となる位置にくるよう
    に移動するものであることを特徴とする深孔用放電加工
    装置。
  2. 【請求項2】後端部側が装置本体の電極取付部(12a) に
    取り付けられた細長棒状電極(2) の先端側に微小間隙を
    もって配設された被加工物と細長棒状電極(2) との間
    に、電圧パルスを与えて放電を発生させ、電極取付部(1
    2a) を下方側へ移動させて細長棒状電極(2) 先端を被加
    工物側に加工送りを与えつつ放電を繰り返し発生させる
    ことにより細長棒状電極(2) を先端側から被加工物に潜
    入させて孔を放電加工により穿設する方法において、 被加工物の穿設部に細長棒状電極(2) を挿通して案内す
    る電極ガイド(13)を被加工物の上方近傍に配設するとと
    もに、細長棒状電極(2) を軸方向への移動を妨げないよ
    うに側方から保持して案内する上下移動可能な電極案内
    部(32)を電極ガイド(13)と装置本体の電極取付部(12a)
    との間に配設することにより、電極取付部(12a) と被加
    工物との間における細長棒状電極(2) を電極ガイド(13)
    と電極案内部(32)とで保持し、 電極取付部(12a) を下方側へ移動させて細長筒状電極
    (2) を被加工物側に加工送りするに際して、電極案内部
    (32)を電極取付部(12a) と共に同方向に移動させるとと
    もに、電極案内部(32)に接続した移動部材(34)を駆動部
    材(35)によって電極取付部(12a) の移動方向と逆方向
    に、電極取付部(12a) の移動量に対して略半分の量だけ
    移動させて電極案内部(32)を移動部材(34)と共に移動さ
    せることにより、電極案内部(32)を電極取付部(12a) の
    移動に伴って、電極案内部(32)を常時電極ガイド(13)と
    装置本体の電極取付部(12a) との間における略中央とな
    る位置にくるように移動させながら放電加工を行うよう
    にしたことを特徴とする深孔の放電加工方法。
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