JP5135896B2 - 放電加工装置および放電加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１穴に対して横穴を形成する放電加工装置および放電加工方法に関するものである。

従来の放電加工装置は、一端に電極が装着されるとともに曲げ部材により所定の曲率の曲がり形状が付与されたコイルばねをガイドパイプに収納し、ガイドパイプに対してコイルばねを被加工物の方向に送ることにより、コイルばねはガイドパイプから抜け出した部位が所定の曲率の円弧状になり、電極が円弧状に進んで被加工物に曲がり穴が形成されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２０５５２３号公報

ところで、ディーゼルエンジン用インジェクタのインジェクタボディには、ピエゾアクチュエータが収納される収納穴と、低圧の燃料を燃料タンク側に戻すためのリターン穴とが平行に形成されている。また、収納穴にリークした燃料を燃料タンク側に戻すために、収納穴とリターン穴とを小径の横穴で連通させることが検討されているが、この横穴は、収納穴から燃料リターン穴に向かって直線的に延びる穴であることが望ましい。

しかしながら、上記した従来の装置では、曲がり穴になってしまい、直線的に延びる横穴を形成することはできない。また、曲がり穴であるため電極を回転して使用することはできず、したがって加工速度が遅いという問題があった。

本発明は上記点に鑑みて、放電加工にて直線状の横穴を形成可能にすることを目的とする。

本発明の第１の特徴では、直線状の第１穴（１１）に対して非平行な直線状の横穴（１３）を形成する放電加工装置であって、一端側に電極（２）が装着されたコイルばね（３）と、このコイルばね（３）の他端側に結合された筒状の支持体（４）と、電極（２）とコイルばね（３）とを結合するジョイント（６）と、一端がジョイント（６）に結合され、電極（２）およびコイルばね（３）を支持体（４）側に引き寄せるように張力が与えられるワイヤ（８）と、第１穴（１１）に挿入固定されるとともに、第１穴（１１）と平行に延びた後に屈曲して電極（２）とコイルばね（３）と支持体（４）の進行方向をガイドする電極ガイド穴（５３）が形成されたガイド部材（５）とを備えている。

このような構成では、コイルばね（３）は電極ガイド穴（５３）の屈曲部位にて第１穴（１１）に対して非平行な方向に曲げられ、コイルばね（３）のうちガイド穴から抜け出した部位は直線状に復元して、コイルばね（３）の先端は屈曲部位にて曲げられた方向に直進する。したがって、コイルばね（３）の先端に装着された電極（２）も直線的に進み、放電加工にて直線状の横穴（１３）を形成することができる。

この場合、コイルばね（３）を密着巻きにすれば、コイルばね（３）のうちガイド穴から抜け出した部位は、直線状の形状がより確実に復元・維持されて、より直線的な横穴（１３）を形成することができる。

ところで、本発明の第１の特徴を備える装置によると、直線状の横穴（１３）が形成されるため、電極（２）を回転して使用することができる。そこで、本発明の第２の特徴のように、本発明の第１の特徴を備える放電加工装置を使用し、電極（２）を回転させつつ被加工物（１）と電極（２）との間で放電させることにより、横穴（１３）の加工速度を速くすることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態について説明する。図１は一実施形態に係る放電加工装置を一部断面で示す図、図２は図１の要部の拡大断面図である。

図１および図２に示すように、被加工物としてのディーゼルエンジン用インジェクタのインジェクタボディ１には、ピエゾアクチュエータ（図示せず）が収納される円柱形状の収納穴１１と、低圧の燃料を燃料タンク（図示せず）側に戻すための円柱形状のリターン穴１２とが、切削加工によって平行に形成されている。また、収納穴１１とリターン穴１２とを連通させる横穴１３が、放電加工によって形成される。この横穴１３を形成するために、電極２、コイルばね３、支持体４、およびガイド部材５等が用いられる。

図３は電極２、コイルばね３および支持体４が一体化された状態を示す図、図４は電極２およびジョイント６の分解斜視図である。

図３および図４に示すように、電極２は、銅合金等の導電材にて略半球形のカップ状に形成されており、開口端側の内周部に雌ねじ２１が形成されるとともに、底部側には加工液を流通させるための供給穴２２が複数個形成されている。コイルばね３は、ピアノ線にて形成された、密着巻きの円筒コイルばねである。

電極２とコイルばね３は、ジョイント６により結合されている。このジョイント６は、銅合金等の導電材よりなるパイプ内にリード線７およびワイヤ８を挿入した後にかしめたものである。ジョイント６のかしめ後の形状は、その軸方向に沿って見た場合、３つの片６１を有するＹ字形状になっている。隣接する２つの片６１間に形成される溝６２は、加工液を流通させる通路として機能する。各片６１の頂部には雄ねじ６３が形成され、この雄ねじ６３と電極２の雌ねじ２１とを螺合させるとともに、ジョイント６をコイルばね３に挿入することにより、電極２とコイルばね３が結合されている。

支持体４は、銅合金等の導電材にて円筒に形成されており、一端がコイルばね３に挿入されてコイルばね３と結合されている。そして、加工液は、支持体４の内部、コイルばね３の内部、ジョイント６の溝６２、および電極２の供給穴２２を介して、放電加工部に供給されるようになっている。

一端がジョイント６にかしめ固定されたリード線７およびワイヤ８は、コイルばね３の内部および支持体４の内部を通って、支持体４の端部から突出している。そして、リード線７は、図示しない放電加工用電源装置に接続されており、放電加工の電力は、その電源装置からリード線７およびジョイント６を介して電極２に供給される。また、ワイヤ８は、ピアノ線よりなり、図示しないばねに結合されてそのばねにより張力が与えられている。換言すると、ばねにより、電極２およびコイルばね３を支持体４側に引き寄せるようにしている。

ここで、電極２と一体に動くもの、すなわち、電極２、コイルばね３および支持体４を、以下、電極集合体２〜４という。そして、電極集合体２〜４は、図示しない駆動手段により、往復動および回転駆動されるようになっている。

図５はガイド部材５を一部切り欠いて示す図、図６はガイド部材５の分解斜視図である。

図１、図２、図５および図６に示すように、ガイド部材５は、樹脂等の絶縁材よりなり、インジェクタボディ１の収納穴１１に挿入される円筒形状の筒状ガイド部５１と、この筒状ガイド部５１の一端側に位置し、インジェクタボディ１の端面に当接して位置決めされる平板の板状ガイド部５２とを備えている。

筒状ガイド部５１および板状ガイド部５２には、電極集合体２〜４が侵入して電極集合体２〜４の進行方向をガイドする断面が円形の電極ガイド穴５３が形成されている。この電極ガイド穴５３は、板状ガイド部５２の端面から筒状ガイド部５１の他端側に向かってインジェクタボディ１の収納穴１１と略平行に延びた後に、筒状ガイド部５１の他端側付近で９０°屈曲して、筒状ガイド部５１の他端側付近の外周側面に開口している。

電極ガイド穴５３の内径は、電極集合体２〜４の最大外径よりも僅かに大きく設定されており、電極ガイド穴５３と電極集合体２〜４との間の隙間は、加工液の戻り通路として機能する。

図６に示すように、ガイド部材５は、電極ガイド穴５３を中心にして分割された２つの分割体５Ａ、５Ｂを図示しないボルトにて結合して構成されている。このように、電極ガイド穴５３を中心にして分割することにより、電極ガイド穴５３の加工が容易になる。なお、分割された一方のガイド部材５Ａにはボルト通し穴５４が形成され、他方のガイド部材５Ｂにはボルトが螺合される雌ねじ５５が形成されている。

次に、インジェクタボディ１の横穴１３の加工について説明する。なお、横穴１３の加工を行う前に、インジェクタボディ１の収納穴１１とリターン穴１２は切削加工によって形成されている。

まず、電極集合体２〜４をガイド部材５の電極ガイド穴５３に挿入し、電極２が電極ガイド穴５３の開口端に達するまで電極集合体２〜４を進める。この状態では、電極ガイド穴５３の屈曲部位にてコイルばね３の中間部が９０°曲げられている。

続いて、図１に示すように、ガイド部材５の板状ガイド部５２がインジェクタボディ１の端面に当接する位置まで、ガイド部材５の筒状ガイド部５１を収納穴１１に挿入する。

続いて、放電加工部への加工液の供給を開始し、電極集合体２〜４を回転させつつ前進させて、インジェクタボディ１と電極２との間で放電させる。これにより、横穴１３が形成される。

ここで、コイルばね３は電極ガイド穴５３の屈曲部位にて収納穴１１に対して略垂直な方向に曲げられ、コイルばね３のうちガイド穴５３から抜け出した部位は直線状に復元して、コイルばね３の先端側（電極２側）は屈曲部位にて曲げられた方向に直進する。したがって、コイルばね３の先端に装着された電極２も収納穴１１に対して略垂直な方向に直線的に進み、収納穴１１に対して略垂直な（すなわち、収納穴１１に対して非平行な）直線状の横穴１３が形成される。

また、コイルばね３は密着巻きであるため、コイルばね３のうちガイド穴５３から抜け出した部位は、直線状の形状が復元・維持され易く、直線的な横穴１３を確実に形成することができる。

さらに、ワイヤ８に結合されたばねにより電極２およびコイルばね３を支持体４側に引き寄せるようにしているため、コイルばね３のうちガイド穴５３から抜け出した部位は、隣接するコイル同士が確実に密着して直線状の形状がより確実に復元・維持される。

さらにまた、放電加工部へ加工液を供給するとともに、電極集合体２〜４を回転させるため、横穴１３の加工速度を速くすることができる。

さらにまた、電極集合体２〜４を回転させるため、横穴１３の表面粗さや真円度を小さくすることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ピアノ線よりなるワイヤ８を用いたが、図７に示すように、ワイヤ８は、ピアノ線よりなる芯線８１の外周に、例えば銅メッキにて形成した導電性のコート層８２を設けてもよい。これによると、放電加工の電力はコート層８２を介しても電極２に供給されることになり、全体の電気抵抗を小さくすることができる。

また、上記実施形態では、放電加工の電力を電源装置からリード線７およびジョイント６を介して電極２に供給したが、リード線７を廃止し、放電加工の電力を、電源装置から支持体４、コイルばね３およびジョイント６を介して電極２に供給してもよい。この場合、図８に示すように、コイルばね３は、電気抵抗を小さくするために、ピアノ線よりなる芯線３１の外周に導電性のコート層３２を設けるのが望ましい。具体的には、銅パイプにピアノ線を挿入してコイルばね３を製造することができ、この場合は銅パイプがコート層３２を形成する。

また、コイルばね３は、図９に示すように、複数本の線材を密着巻きしたものでもよい。さらに、コイルばね３は、図１０に示すように、巻方向が異なる２つの密着巻きの円筒コイルばね３ａ、３ｂを２重にしたものでもよい。

本発明の一実施形態に係る放電加工装置を一部断面で示す図である。 図１の要部の拡大断面図である。 一実施形態の電極２、コイルばね３および支持体４が一体化された状態を示す図である。 一実施形態の電極２およびジョイント６の分解斜視図である。 一実施形態のガイド部材５を一部切り欠いて示す図である。 一実施形態のガイド部材５の分解斜視図である。 ワイヤ８の変形例を示す断面図である。 コイルばね３の第１変形例を示す断面図である。 コイルばね３の第２変形例を示す斜視図である。 コイルばね３の第３変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１…インジェクタボディ（被加工物）、２…電極、３…コイルばね、４…支持体、５…ガイド部材、１１…収納穴（第１穴）、１３…横穴、５３…電極ガイド穴。

Claims (3)

1. 直線状の第１穴（１１）が形成された被加工物（１）と電極（２）との間で放電させることにより、前記第１穴（１１）に連通するとともに前記第１穴（１１）に対して非平行な直線状の横穴（１３）を形成する放電加工装置であって、
   一端側に前記電極（２）が装着されたコイルばね（３）と、
   このコイルばね（３）の他端側に結合された棒状の支持体（４）と、
   前記電極（２）と前記コイルばね（３）とを結合するジョイント（６）と、
   一端が前記ジョイント（６）に結合され、前記電極（２）および前記コイルばね（３）を前記支持体（４）側に引き寄せるように張力が与えられるワイヤ（８）と、
   前記第１穴（１１）に挿入固定されるとともに、前記第１穴（１１）と平行に延びた後に屈曲して前記電極（２）と前記コイルばね（３）と前記支持体（４）の進行方向をガイドする電極ガイド穴（５３）が形成されたガイド部材（５）とを備えることを特徴とする放電加工装置。
2. 前記コイルばね（３）は密着巻きであることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
3. 請求項１または２に記載の放電加工装置を使用し、前記電極（２）を回転させつつ前記被加工物（１）と前記電極（２）との間で放電させることを特徴とする放電加工方法。

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