JP4279377B2 - 電気浸食加工機械用電極保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は火花浸食加工の原理で作動する電気浸食加工機械用の電極、特に円筒形管状の電極を保持するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる装置の場合、電極は選択された軌道上を移動し、ワークピースに対する所望の材料浸食がこの電極とワークピース間の火花放電によって起こる。このプロセスでは電極は連続的に磨滅を受け、これが電極を短くする。
【０００３】
火花浸食加工の場合、特許明細書ＥＰ０６４２８６６号に記載した如く、工具をホルダー中に置かれる管状電極とすることは有利であり、その電極ホルダーは回転運動をなすスピンドルによって保持される。火花浸食加工の原理はむしろ、小直径の電極に適している。これに相当する方法では、不釣り合いの問題並びに電極ホルダー又はスピンドルとワークピース間の衝突を回避するために小さいディメンションをもつべきである。
【０００４】
機械工具に使用する通常入手可能の工具ホルダーは一般に、比較的大きいトルクを伝達するため及び反作用に抵抗するために設計される。この場合、円錐体−円錐体型式の継手がスピンドルと工具ホルダー間に用いられる。従って、工具ホルダーの円錐体の先端を対応するスピンドル内に引き込むそれ相応の軸線方向の閉鎖力は非常に大きい（５００ｋｇ又はそれ以上の大きさ程度になる）。また、それは、すべての遊びを補償するためにも使用される。その力は、工具ホルダーの円錐体を長くするのに十分であり、その結果それを変形させるのに十分である。スピンドルは小直径の電極をもつ電極のためにそれ相応に小さくすべきであるので、小さな閉鎖力のみをそこに印加することができる。その結果、存在する何れの遊びも、工具ホルダーの円錐体を長くすることによっては補償することはできない。
【０００５】
好適には、軟質でかつ可撓性がある銅が電極材料として使用される。しかしその性質は通常のホルダーにしっかり締め付けるためには欠点である。というのは、かかるホルダーは堅くて、剛性である通常の切削工具用に設計されるからである。
【０００６】
磨滅のために電極は度々、好適には自動的に取り替えられればならない。このプロセスでは、磨滅した電極はホルダーと一緒にスピンドルから置き換えるか、又はホルダー中の電極のみを置き換えることの何れかによって、取り替えることができ、その際新しい電極が同じホルダー中に再び置かれる。加工プロセスを続けるためには、電極を取り替えた後に、電極の自由端はマイナス０．０１ｍｍの公差内で再位置決めされなければならない。通常の円錐体−円錐体型の継手を再位置決めする精度はこの目的には適しておらず、そして特に、一連の円錐体については精度の改善は極めてコスト高となる。
【０００７】
更に、誘電性加工液体用の極めて良好な密封は電極からホルダーへの連結点及びホルダーからスピンドルへの連結点で確保されなければならない。この液体は浸食粒子を排除するために電極を通して制御圧力の下で導入され、所望の火花放電を発生するのに必要とされる。通常の工具ホルダーの場合、加工液体を工具を通して導入することは不必要であり、従って密封の問題も生じない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
かくして、本発明の目的は、火花浸食加工の原理に基づいて加工する浸食加工機械用の電極ホルダーを提供することにあり、この電極ホルダーによって電極は固定されることができ、また回転移動を良好な製造精度をもって行うことができ、電極は好適には、小直径の円筒形の銅製チューブからなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に規定した構成によって達成される。他の利点、特徴及び詳細は従属する請求項から明らかである。以下、本発明の実施例を図に基づいて詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図示の如く、電極ホルダー１２は、平らな止め面１と円錐形案内２との連結部として構成されている。かかる平らな止め面１は例えば研削加工によって極めて簡単に、高精度でコスト的に有利に作ることができる。これによって、電極ホルダー１２を図示しないスピンドルに対して最小の垂直エラーをもって再位置決めすることが保証される。電極ホルダー１２は、凸状（雄形）円錐体としての円錐形案内２が、図示しないスピンドルの凹状（雌形）円錐体に収容され、電極ホルダーをスピンドル内に導入する間に案内するために使用される。電極ホルダー１２とスピンドルの２つの表面が互いに押し合わされるとき、このシステムは凸状円錐体と凹状円錐体間に遊びをもつ。好適には、弾性の、偏心状のＯリング３によってこの遊びは或る閉鎖力で補償され、電極ホルダー１２は繰り返しスピンドル中の径方向位置に達することができる。この弾性偏心状Ｏリング３は本例の場合、ゴムから作ることができ、数分の１ミリメートルの偏心率をもって、有利には（ほぼ５０ｋｇの）低い閉鎖力をもって作動することができる。ホルダーの二重型のヘッドピース４は前記閉鎖力のすべての寄生的(parasitic) 径方向成分を回避すると同時に閉鎖力を伝達するために使用される。スピンドルの噴射素子を有する封止リング５はスピンドルヘッド中ではなく、ホルダー中に置かれ、こうして容易に置き換えることができる。というのはそれは摩耗を受ける部品であるからである。
【００１１】
本発明電極保持装置の好適な実施例においては、案内部材９に形成した案内窪み７と、電極６をこの案内窪み７内に押し込む弾性積層体８とにより構成する。この案内窪み７は使用されている電極６の直径に適合し得るものとする。図３に示す実施例においては、弾性積層体８と案内部材９とを１つの一体部片として形成する。他の実施例としては、例えば、電極６は着脱自在の個別部品によって案内窪み７に対して押し付けることができる。
【００１２】
拡張具によって磨滅した電極６を除去しそして新しい電極を事実上機械的負荷なしで挿入することができる。このことは特に小直径（例えば０．５ｍｍ又は１ｍｍ）の電極では重要である。図３に示す案内部材９の場合、これに対応する拡張具は、磨かれた鋼からなる円筒形金属製のピン（図示せず）とし、弾性積層体８を後方へ曲げるよう、このピンを手で開口１０内に挿入する。電極６に対する押し付けから切り離すことができるこの弾性積層体８の原理は、また、弾性積層体８を後方へ曲げそして該プロセス中に、ホルダー内又はその外側に作用する自動装置によっても実現でき、こうして、磨滅した電極６は何らの手動介入もなしに、ホルダー中で直接置き換えるようにすることができる。
【００１３】
案内窪み７の原理によって、電極は案内部材９の位置を変えることなくまた案内部材９の設定を再調節することなしに、挿入されそして除去されることができる。案内部材９は一度だけ最終的に設定されるが、電極の置き換えはこの設定に悪影響を与えない。
【００１４】
一方では偏心度のそして他方では垂直性の設定のためのシステムは異なった手法で作用する。案内部材９は各々３つのねじからなる３組を備えており、これらのねじは後述の機能をもつ。
【００１５】
偏心度は３つのねじ１１によって制御される。これらのねじは電極ホルダー１２の本体の下端に径方向に配置される。これらのねじ１１によって、位置がホルダー１２の本体に対して案内部材９の水平面内に設定される。これらのねじは各々互いに対してかつ案内窪み７の表面に対して、６０°だけずれており、それによって、ねじが同心状に締め付けられたとき、案内窪み７の表面の変形が回避される。
【００１６】
回転軸線に対する平行性、即ち、電極ホルダーの下側止め面１４に対する垂直性は、軸線に対して平行な３つのねじ１３によって制御される。案内部材９中にねじ込まれると、これらのねじ１３は案内をホルダーの下側止め面１４から押し離し、こうして、封鎖ねじ１５の長さを拡大させ、回転軸線に対する電極の平行性の微細制御が最後にこの方法で達成される。３つのねじ１５は軸線に平行に電極ホルダー１２の本体内に締め付けられ、それによって案内部材９の径方向位置を固定することができる。
【００１７】
誘電液体の導入中に電極ホルダーの密封を確実にするための素子について以下述べる。電極６と噴射素子１７と間のシール１６は直径遊び１８をもつ案内部材９の本体内に挿入される噴射素子１７によるシステムの組立て中に完全に同心状に作られる。前記遊びは接着剤を充填される。接着剤が乾燥する前に、基準ピンが電極の代わりに挿入され、そのようにして案内部材９の軸線上に噴射素子１７を固定する。この調節は接着剤が乾燥したとき、永久的に設定される。こうして、誘電液体を噴射するための素子は案内部材９における電極の位置決めを妨害しない。
【００１８】
案内部材９と、一方では噴射素子１７、ならびに他方では電極ホルダー１２本体との間におけるシール２０の効果は、全体の径方向位置を妨害しない。同心性が調節されている間に、この全体は連結部の密封を危険にさらすことなく、中心から移動できる。
【００１９】
スピンドルの回転運動によって、誘電液体も同様に回転運動させられ、同時にそれは飛沫防護包囲体１９中の開口を通して加圧下にある作動領域内に下方に導入される。前記開口を囲むリングは特徴ある湾曲部２１をもち、この湾曲部２１は液体がその遠心力によって動作区域から押し出されないよう防止し、そして同様に、これは浸食粒子で汚染された液体が動作区域の周囲領域を汚染しないよう防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は電極ホルダーの円錐形継手の縦断面である。
（ｂ）は案内部材の縦断面である。
（ｃ）は案内部材の飛沫防護用キャップを示す図である。
（ｄ）は案内部材の平面図である。
【図２】噴射素子の縦断面である。
【図３】 弾性積層体を拡大して示す案内部材の横断面図である。
【図４】 飛沫防護用包囲体の断面図である。
【符号の説明】
１ 平らな止め面
２ 円錐形案内
３ 偏心状弾性Ｏリング
４ ヘッドピース
５ 封止リング
６ 円筒形電極
７ 案内窪み
８ 弾性積層体
９ 案内部材
１０ 開口
１１ 径方向ねじ
１２ 電極ホルダー
１３ 回転軸線に平行なねじ
１４ 下側止め面
１５ 封鎖ねじ
１６ シール
１７ 噴射素子
１８ 直径遊び
１９ 飛沫防護体
２０ シール
２１ 湾曲部

Claims (12)

1. 電極保持用の案内部材（９）をもつ、電気浸食加工機械用の電極、特に円筒形管状電極（６）を保持する装置において、前記電極（６）が前記案内部材（９）の案内窪み（７）に対して弾性積層体（８）によって押し付けられるようにし、拡張具として作用するピンを収容するための開口（１０）を、前記案内窪み（７）に平行に設け、さらに、前記弾性積層体（８）は、前記開口（１０）に挿入されるピンによって前記電極（６）に対する押し付けが切り離されるよう構成したことを特徴とする電極保持装置。
2. 前記弾性積層体（８）と案内部材（９）とを、一体部片として作られることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記弾性積層体（８）は案内部材（９）から取り外しできる個別の部片から作られることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 電極ホルダー（１２）中の電極の同心性と垂直性は制御ユニットによって個別に制御されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 電極の同心性は６０度づつ位置をずらして配置されかつ電極ホルダーの本体中で径方向に配置されている３つのねじ（１１）によって制御され、それによってなされた調節はたとえどの電極が置き換えられても、維持されることを特徴とする請求項１又は４に記載の装置。
6. 電極の垂直性は、６０°づつ位置をずらして配置され、回転軸線に平行に配置されそして案内にねじ込まれたとき電極の本体の下側止め面を押圧する３つのねじ（１３）によって制御され、その結果、たとえ何れの電極が置き換えられてもなされた調節が維持されるよう構成したことを特徴とする請求項１又は４に記載の装置。
7. 電極ホルダー（１２）はスピンドルに向いた平らな止め面（１）と円錐形案内（２）との連結部として構成されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 電極ホルダー（１２）をスピンドルに連結する円錐体−円錐体型の継手が、初期的に、電極ホルダーの凸状円錐体である円錐形案内（２）と、スピンドルの凹状円錐体との間に遊びをもつことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 円錐体−円錐体型の継手に存在する何れの遊びも弾性Ｏリング（３）の径方向変形によって補償することができることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記弾性Ｏリングは偏心していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 誘電液体が流出するのを防止するための、スピンドルから電極ホルダー（１２）へのそして電極ホルダー（１２）から電極（６）への連結部の密封はＯリング（３，２０）によって確保され、これらＯリングの配置は電極（６）が調整されるのを妨げないことを特徴とする請求項１又は４に記載の装置。
12. 飛沫防護体（１９）はリング状キャップの形に形作られ、中心開口を包囲する部分は少なくとも１つの凹状湾曲をもち、これによって開口を通して通過する間に誘電液体が動作領域から押し出されないようになしまた浸食粒子で汚染された液体による動作領域付近の汚染が防止されるようになしたことを特徴とする請求項１に記載の装置。

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