JP6099081B2 - Electrolyte jet machining apparatus and electrolyte jet machining method - Google Patents

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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

本発明は、工作物に対する電解液ジェット加工を行うための技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for performing electrolytic solution machining on a workpiece.

電解液ジェット加工とは、ノズルから電解液を工作物(いわゆるワーク)に向けて噴出し、ノズルを陰極、工作物を陽極として電圧を印加することによって、工作物を電解溶出させる加工法である。この加工法は化学的加工方法であるため、加工変質層や残留応力、クラック、バリが発生しないという、熱的加工や機械的加工にはない利点を持っている。また、加工量は電気量によって決定されるため、工作物とノズル間のギャップ調節が不要であるという特徴も有している(下記非特許文献1及び特許文献1参照)。電解液ジェット加工では、極性を反転させることにより、工作物への付着加工を行うこともできる。   Electrolyte jet machining is a machining method in which an electrolytic solution is ejected from a nozzle toward a workpiece (so-called workpiece), and the workpiece is electrolyzed by applying a voltage using the nozzle as a cathode and the workpiece as an anode. . Since this processing method is a chemical processing method, there is an advantage that thermal processing and mechanical processing do not have, that is, a work-affected layer, residual stress, cracks, and burrs are not generated. Further, since the machining amount is determined by the amount of electricity, there is a feature that the gap adjustment between the workpiece and the nozzle is unnecessary (see Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 below). In electrolytic solution jet machining, adhesion processing to a workpiece can be performed by reversing the polarity.

特許文献1の技術では、電解液を細径のノズルからワークに噴射することで、電解液ジェットを得ている。そして、ノズルを走査することで、所望の形状に工作物を加工することができる。   In the technique of Patent Document 1, an electrolytic solution jet is obtained by injecting an electrolytic solution from a small-diameter nozzle onto a workpiece. And a workpiece can be processed into a desired shape by scanning a nozzle.

しかしながら、特許文献1の技術では、ノズルを走査する必要があるために、加工時間が長くなる傾向がある。   However, in the technique of Patent Document 1, since it is necessary to scan the nozzle, the processing time tends to be long.

また、特許文献1の技術において工作物を電解溶出させた場合、ノズルが詰まりやすいという問題もある。工作物を電解溶出させた場合には、ノズル側の電極に付着物が発生し、この付着物が電解液の流路をふさぐことがあるためである。   Further, when the work is electrolytically eluted in the technique of Patent Document 1, there is also a problem that the nozzle is easily clogged. This is because when the workpiece is electrolytically eluted, deposits are generated on the electrode on the nozzle side, and the deposits may block the flow path of the electrolytic solution.

特許文献2の技術では、ノズルの開口を、断面視して細長い略矩形状に形成した。これにより、フィルム状あるいはシート状というべき幅広の電解液の流れを得ることができる。この技術によれば、幅広のフィルム状電解液ジェットを得ることができるので、細径のノズルを走査する技術に比較して、加工時間の短縮が期待できる。   In the technique of Patent Document 2, the opening of the nozzle is formed in an elongated, substantially rectangular shape when viewed in cross section. Thereby, the flow of the electrolyte solution with the wide width which should be a film form or a sheet form can be obtained. According to this technique, a wide film electrolyte jet can be obtained, so that the processing time can be shortened as compared with the technique of scanning a small-diameter nozzle.

しかしながら、特許文献2のような、断面視して細長い形状の吹出口(つまりノズル開口)をもつノズルを形成することは容易ではない。つまり、この技術では、ノズル作製のコストが高くなりがちであるという問題がある。   However, it is not easy to form a nozzle having a blower outlet (that is, a nozzle opening) having an elongated shape in cross section as in Patent Document 2. That is, with this technique, there is a problem that the cost of nozzle production tends to be high.

また、特許文献2のノズル吹出口では、一方向の幅は広いものの、これと交差する方向での幅(つまりジェットの厚さ)は狭くすることが通常である。このため、この技術でも、ノズルの詰まりを生じやすいという問題は残っている。   Moreover, in the nozzle outlet of patent document 2, although the width | variety of one direction is wide, it is normal to narrow the width | variety (namely, thickness of a jet) in the direction which cross | intersects this. For this reason, even with this technique, the problem that nozzle clogging easily occurs remains.

さらに、特許文献2の技術において、ノズル開口形状を、直線ではなくて曲線にする場合には、ノズル作製の難易度が増大して、その作成コストが増加することになる。しかも、この技術では、一旦製造したノズルの開口形状を事後的に変更することは難しいので、必要なノズル開口形状に応じて、複数のノズルをあらかじめ準備する必要がある。   Furthermore, in the technique of Patent Document 2, when the nozzle opening shape is not a straight line but a curved line, the difficulty of nozzle production increases, and the production cost increases. In addition, with this technique, it is difficult to change the shape of the nozzle once manufactured afterwards, so it is necessary to prepare a plurality of nozzles in advance according to the required nozzle opening shape.

米田康治,国枝正典:電解液ジェット加工における加工形状シミュレーション,電気加工学会誌,Vol.29,No.62(1995),pp.1-8Yoneda Koji, Kunieda Masanori: Machining Shape Simulation in Electrolyte Jet Machining, Journal of Electrical Machining Society, Vol.29, No.62 (1995), pp.1-8

特開2006−55933号公報JP 2006-55933 A 特開2011−110641号公報JP 2011-110642 A

本発明は、前記した課題に対応してなされたものである。本発明の第1の目的は、フィルム状の電解液ジェットを簡易な構成で得ることができる、電解液ジェット加工技術を提供することである。   The present invention has been made in response to the above-described problems. The first object of the present invention is to provide an electrolyte jet processing technique that can obtain a film-like electrolyte jet in a simple configuration.

本発明における第2の目的は、電解液ノズルの詰まりを生じにくい電解液ジェット加工技術を提供することである。   The second object of the present invention is to provide an electrolyte jet processing technique that is less likely to cause clogging of the electrolyte nozzle.

本発明における第3の目的は、加工形状の自由度が高い電解液ジェット加工技術を提供することである。   A third object of the present invention is to provide an electrolyte jet machining technique with a high degree of freedom in machining shape.

前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。   Means for solving the above-described problems can be described as follows.

(項目1)
電解液ジェットを工作物に供給することによって前記工作物を電解加工するための電解液ジェット加工装置であって、
電解液ノズルと、当接面と、電源とを備えており、
前記電解液ノズルは、前記当接面に向けて電解液を放出する構成とされており、
前記当接面は、前記工作物とは電気的に絶縁された位置に配置されており、
かつ、前記当接面の少なくとも一端は、前記工作物に対して接近させられており、
さらに、前記当接面は、前記電解液ノズルから放出された前記電解液を受け止め、かつ、少なくとも前記一端の方向に向けて流出させることによって、略フィルム状の電解液ジェットを形成して、前記工作物に供給する構成とされており、
前記電源は、前記電解液と前記工作物との間に電流を流すことができる構成となっている
ことを特徴とする電解液ジェット加工装置。
(Item 1)
An electrolyte jet machining apparatus for electrolytically machining the workpiece by supplying an electrolyte jet to the workpiece,
It has an electrolyte nozzle, a contact surface, and a power source.
The electrolyte nozzle is configured to discharge the electrolyte toward the contact surface,
The contact surface is disposed at a position electrically insulated from the workpiece;
And at least one end of the contact surface is made to approach the workpiece,
Further, the contact surface receives the electrolytic solution discharged from the electrolytic solution nozzle, and at least flows toward the one end to form a substantially film-shaped electrolytic solution jet, It is configured to supply to the workpiece,
The power supply is configured to allow a current to flow between the electrolytic solution and the workpiece.

この項目の発明は、前記した第1の目的に対応している。この項目の発明によれば、当接面に電解液を当接させることにより、フィルム状の電解液ジェットを生成することができる。これにより、従来のような幅広吹出口を持つノズルの設置を省略することができる。   The invention of this item corresponds to the first object described above. According to the invention of this item, a film-like electrolyte solution jet can be generated by bringing the electrolyte solution into contact with the contact surface. Thereby, installation of the nozzle with a wide blower outlet like the past can be omitted.

(項目2)
前記電源は、前記当接面に給電することによって、前記電解液を介して、前記当接面と前記工作物との間に電流を流す構成となっている
項目1に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 2)
Item 2. The electrolyte jet machining according to Item 1, wherein the power source is configured to cause a current to flow between the contact surface and the workpiece via the electrolyte by supplying power to the contact surface. apparatus.

当接面を介して給電を行うことにより、工作物に対する電解加工を行うことができる。給電の極性を適宜に選択することにより、工作物に対する除去加工も、付着加工も可能である。工作物に対して除去加工を行った場合、従来の技術では、ノズル側電極に付着物を生じ、ノズルが詰まりやすいという問題がある。これに対して、この発明では、当接面から給電しているので、付着物によるノズルの詰まりを生じないという利点がある(第2の目的に対応)。   By supplying power through the abutting surface, it is possible to perform electrolytic processing on the workpiece. By appropriately selecting the polarity of the power supply, removal processing and adhesion processing on the workpiece can be performed. When removal processing is performed on a workpiece, the conventional technique has a problem that deposits are generated on the nozzle-side electrode and the nozzle is easily clogged. On the other hand, in this invention, since electric power is supplied from the contact surface, there is an advantage that the clogging of the nozzle due to the adhering matter does not occur (corresponding to the second object).

(項目3)
前記当接面は、湾曲面とされている、項目1又は2に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 3)
The electrolytic solution jet machining apparatus according to item 1 or 2, wherein the contact surface is a curved surface.

当接面の形状には自由度が高いので、フィルム状電解液ジェットの断面形状の自由度を高めることができる(第3の目的に対応)。   Since the degree of freedom of the shape of the contact surface is high, the degree of freedom of the cross-sectional shape of the film electrolyte solution jet can be increased (corresponding to the third object).

(項目4)
前記当接面は、当接板の表面に形成されている
項目1〜3のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 4)
The electrolytic solution jet machining apparatus according to any one of Items 1 to 3, wherein the contact surface is formed on a surface of a contact plate.

(項目5)
前記当接板は、支持体の表面に当接されることによって、前記支持体によって支持されている
項目4に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 5)
The electrolytic solution jet machining apparatus according to claim 4, wherein the contact plate is supported by the support by being brought into contact with the surface of the support.

支持体の表面形状を適宜に設計することにより、所望の当接面形状を容易に形成することができる。   By designing the surface shape of the support appropriately, a desired contact surface shape can be easily formed.

(項目6)
前記電解液ノズルから放出される前記電解液の方向と、前記当接面とのなす角度αは、0≦α≦90°とされている
項目1〜5のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 6)
The angle α formed by the direction of the electrolytic solution discharged from the electrolytic solution nozzle and the contact surface is 0 ≦ α ≦ 90 °. Electrolytic solution according to any one of items 1 to 5 Jet processing equipment.

角度αを小さくすることにより、一方向に進む電解液フィルムの厚さを薄くすることが可能となる。また、電解液フィルムの幅方向両端に現れる膨出部の断面積を小さくすることができると期待される。   By reducing the angle α, it is possible to reduce the thickness of the electrolyte film traveling in one direction. In addition, it is expected that the cross-sectional area of the bulging portions appearing at both ends in the width direction of the electrolytic solution film can be reduced.

(項目7)
前記当接面は、錐体状の当接体における傾斜した側面によって形成されており、
前記錐体状の当接体の軸線方向は、前記電解液ノズルから放出される前記電解液の放出方向とほぼ平行とされている
項目1〜6のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 7)
The contact surface is formed by an inclined side surface of the cone-shaped contact body,
The electrolytic solution jet machining according to any one of items 1 to 6, wherein an axial direction of the cone-shaped contact body is substantially parallel to a discharge direction of the electrolytic solution discharged from the electrolytic solution nozzle. apparatus.

(項目8)
前記当接面の一部が絶縁体とされている
項目1〜7のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
(Item 8)
The electrolytic solution jet machining apparatus according to any one of items 1 to 7, wherein a part of the contact surface is an insulator.

(項目9)
項目1〜8のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置を用いて電解液ジェット加工を行うことを特徴とする、電解液ジェット加工方法。
(Item 9)
An electrolytic solution jet processing method, wherein the electrolytic solution jet processing is performed using the electrolytic solution jet processing apparatus according to any one of items 1 to 8.

本発明によれば、第1に、フィルム状の電解液ジェットを簡易な構成で得ることができる電解液ジェット加工技術を提供することが可能となる。第2に、ノズルの詰まりが生じにくい電解液ジェット加工技術を提供することが可能となる。第3に、加工形状の自由度が高い電解液ジェット加工技術を提供することができる。   According to the present invention, first, it is possible to provide an electrolytic solution jet processing technique capable of obtaining a film-shaped electrolytic solution jet with a simple configuration. Secondly, it is possible to provide an electrolytic solution jet processing technique in which nozzle clogging is unlikely to occur. Third, it is possible to provide an electrolyte jet machining technique with a high degree of freedom in machining shape.

本発明の一実施形態における電解液ジェット加工装置の全体的な構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the electrolyte solution jet processing apparatus in one Embodiment of this invention. 図1の電解液ジェット加工装置における当接面付近を、図1中左方向から見た拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a contact surface in the electrolytic solution jet machining apparatus of FIG. 1 as viewed from the left direction in FIG. 1. 実施例1の加工装置により加工された工作物の平面形状を示す写真である。3 is a photograph showing a planar shape of a workpiece machined by the machining apparatus of Example 1. 変形例1の加工装置における当接面付近を示す概略的な参考図である。FIG. 10 is a schematic reference diagram showing the vicinity of an abutment surface in the machining apparatus of Modification 1; 変形例2の加工装置における当接面付近を示す概略的な参考図である。FIG. 10 is a schematic reference diagram showing the vicinity of a contact surface in a machining apparatus according to Modification 2; 変形例3の加工装置における当接面付近を示す概略的な参考図である。FIG. 10 is a schematic reference diagram showing the vicinity of an abutment surface in a machining apparatus according to Modification 3;

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る電解液ジェット加工装置(以下、「加工装置」と略称することがある)について説明する。   Hereinafter, with reference to the attached drawings, an electrolytic solution jet machining apparatus (hereinafter sometimes abbreviated as “machining apparatus”) according to an embodiment of the present invention will be described.

(電解液ジェット加工装置の構成)
本実施形態の加工装置は、図1に示すように、電解液ノズル1と、当接板2と、電源3とを備えている。さらに、この加工装置は、支持体4と、コンプレッサ5と、圧力タンク6と、テーブル7と、マシニングタンク8と、配管9と、レギュレータ10とを備えている。
(Configuration of electrolyte jet processing equipment)
As shown in FIG. 1, the processing apparatus of the present embodiment includes an electrolyte nozzle 1, a contact plate 2, and a power source 3. Further, this processing apparatus includes a support 4, a compressor 5, a pressure tank 6, a table 7, a machining tank 8, a pipe 9, and a regulator 10.

電解液ノズル1は、圧力タンク6から配管9を介して送られた電解液100を、工作物Wに向けて放出する構成とされている(図1及び図2参照)。電解液としては従来の電解液ジェット加工と同様のものを用いることができるので、これについての詳しい説明を省略する。電解液ノズル1から放出される電解液の方向と、当接板2の当接面(後述)とのなす角度αは、この実施形態では、0≦α≦90°の範囲内から適宜に選択されている。   The electrolyte nozzle 1 is configured to discharge the electrolyte 100 sent from the pressure tank 6 through the pipe 9 toward the workpiece W (see FIGS. 1 and 2). Since the same electrolyte solution as that used in conventional electrolyte solution jetting can be used, detailed description thereof will be omitted. In this embodiment, the angle α formed by the direction of the electrolyte discharged from the electrolyte nozzle 1 and the contact surface (described later) of the contact plate 2 is appropriately selected from the range of 0 ≦ α ≦ 90 °. Has been.

当接板2の表面には、当接面21が形成されている。当接板2は、支持体4の表面に当接されることによって、支持体4によって支持されている。より具体的には、支持体4の外周面は円筒面とされており、当接板2は、この円筒面により支持されることによって、断面円弧状に湾曲された形状となっている。これにより、本実施形態では、当接面21が、断面円弧状に湾曲された円筒面とされている。   A contact surface 21 is formed on the surface of the contact plate 2. The contact plate 2 is supported by the support body 4 by contacting the surface of the support body 4. More specifically, the outer peripheral surface of the support body 4 is a cylindrical surface, and the contact plate 2 is supported by the cylindrical surface, and thus has a shape curved in a circular arc shape. Thereby, in this embodiment, the contact surface 21 is a cylindrical surface curved in a circular arc shape in cross section.

当接面21は、工作物Wからわずかに上方に離間した位置に配置されている(図1及び図2参照)。さらに、これらの図から明らかなように、当接面21の下端(すなわち一端)22は、工作物Wに対して接近させられている。   The contact surface 21 is disposed at a position slightly spaced upward from the workpiece W (see FIGS. 1 and 2). Furthermore, as is clear from these drawings, the lower end (that is, one end) 22 of the contact surface 21 is brought close to the workpiece W.

さらに、当接面21は、電解液ノズル1から放出された電解液100を受け止め、かつ、少なくとも当接面21の一端22の方向(本例では図中下端の方向)に向けて流出させる。これにより、本実施形態の当接面21は、略フィルム状の電解液ジェット11を形成して、工作物Wに供給する構成となっている。ここで、電解液ジェット11は、電解液100によって形成されるものであるが、この明細書では、当接面21の作用によってフィルム状ジェットとされた電解液を電解液ジェット11と称し、それ以前の段階の電解液を電解液100と称することによって、両者を区別する。   Further, the contact surface 21 receives the electrolytic solution 100 discharged from the electrolyte nozzle 1 and causes it to flow out toward at least one end 22 of the contact surface 21 (in this example, the lower end in the figure). Thereby, the contact surface 21 of the present embodiment is configured to form a substantially film-like electrolytic solution jet 11 and to supply the workpiece W to the workpiece W. Here, the electrolytic solution jet 11 is formed by the electrolytic solution 100. In this specification, the electrolytic solution formed into a film-like jet by the action of the contact surface 21 is referred to as an electrolytic solution jet 11, and By distinguishing the previous stage electrolyte solution as electrolyte solution 100, the two are distinguished.

電源3は、電解液ジェット11と工作物Wとの間に電流を流すことができる構成となっている。より具体的には、電源3の負極には、配線31の一端が電気的に接続され、電源3の正極には、配線32の一端が電気的に接続されている。そして、配線31の他端は当接面21に電気的に接続され、配線32の他端は工作物Wに電気的に接続されている。   The power source 3 is configured to allow a current to flow between the electrolyte jet 11 and the workpiece W. More specifically, one end of the wiring 31 is electrically connected to the negative electrode of the power source 3, and one end of the wiring 32 is electrically connected to the positive electrode of the power source 3. The other end of the wiring 31 is electrically connected to the contact surface 21, and the other end of the wiring 32 is electrically connected to the workpiece W.

電源3としては、本実施形態では、直流の定電流源又は定電圧源を用いることができる。また、工作物側を正極とする例は、工作物を除去加工するためのものであり、工作物側を負極とすることにより、工作物への付着加工も可能である。また、例えば電解研磨加工などの目的のために、電源3として交流電源を用いることもできる。さらに、電源3としては、様々な加工パターンを得るために、スイッチング回路を用いて、電流の供給を自在にオンオフできる構成であってもよい。   In the present embodiment, a direct current constant current source or a constant voltage source can be used as the power source 3. Further, the example in which the workpiece side is the positive electrode is for removing the workpiece, and the workpiece side can be attached to the workpiece by using the negative electrode. Further, for example, an AC power source may be used as the power source 3 for the purpose of electrolytic polishing. Further, the power supply 3 may have a configuration in which the supply of current can be freely turned on and off using a switching circuit in order to obtain various processing patterns.

支持体4は、前記したように、本実施形態では円柱状に形成されており、その外周面は円筒面とされている。また、支持体4は、回動軸41を中心として正逆方向へ回動できるようになっている。これにより、この実施形態では、支持体4を所望の角度で傾斜させることができるようになっている。図1においては、加工物Wの加工面(本例では水平面となっている)に対する法線方向からの傾斜角度を、符号θで表している。   As described above, the support 4 is formed in a columnar shape in the present embodiment, and its outer peripheral surface is a cylindrical surface. Further, the support 4 can be rotated in the forward and reverse directions around the rotation shaft 41. Thereby, in this embodiment, the support body 4 can be inclined at a desired angle. In FIG. 1, the inclination angle from the normal direction with respect to the processed surface of the workpiece W (which is a horizontal plane in this example) is represented by the symbol θ.

コンプレッサ5は、レギュレータ10と配管51を介して圧力タンク6へ、圧縮された気体(通常は空気)を供給する構成となっている。   The compressor 5 is configured to supply compressed gas (usually air) to the pressure tank 6 via the regulator 10 and the pipe 51.

圧力タンク6は、電解液100を収容するとともに、圧縮気体によって加圧された電解液100を電解液ノズル1に供給する構成となっている。   The pressure tank 6 stores the electrolytic solution 100 and supplies the electrolytic solution 100 pressurized by the compressed gas to the electrolytic solution nozzle 1.

テーブル7は、工作物Wを上面に載置するものである。本例では、工作物Wの加工表面を水平方向に沿って配置しているが、加工目的に応じて、適宜な方向に傾斜させて配置することは可能である。   The table 7 mounts the workpiece W on the upper surface. In this example, the machining surface of the workpiece W is arranged along the horizontal direction, but it is possible to arrange the workpiece W by inclining it in an appropriate direction according to the machining purpose.

マシニングタンク8は、電解液ノズル1から当接面21(つまり工作物W)に向けて放出された電解液100を内部に収容する構成となっている。マシニングタンク8は、放出された電解液100を外部に送り出すためのドレイン部81を備えている。   The machining tank 8 is configured to accommodate the electrolytic solution 100 discharged from the electrolytic solution nozzle 1 toward the contact surface 21 (that is, the workpiece W). The machining tank 8 is provided with a drain part 81 for sending out the discharged electrolyte 100 to the outside.

(本実施形態の動作)
以下、本実施形態の動作について説明する。
(Operation of this embodiment)
Hereinafter, the operation of this embodiment will be described.

本実施形態では、圧力タンク6内の気体の圧力を利用して、電解液ノズル1から当接面21に向けて、電解液100を連続的に噴射する。噴射された電解液100は、当接面21に衝突して、当接面21の形状に沿って薄膜状に広がる。さらに、電解液100は、それ自体に与えられた運動エネルギー及び重力の作用により、当接面21の一端(本例では下端)から工作物Wに向けて勢い良く流出する。本例では、このように流出した電解液100によって、フィルム状の電解液ジェット11を生成することができる。生成された電解液ジェット11は、工作物Wの表面に連続的に衝突することになる。工作物Wの表面に衝突した電解液は、この表面上において、衝突部分から外側方向に薄く広がった後、高く盛り上がる。このような拡散及び隆起現象を「跳水現象」と呼ぶ。また本明細書では、高く盛り上がった部分を跳水部と呼ぶことにする。この跳水部より内側の、衝突地点に近い拡散部分の領域を利用して、電流密度を加工部分に集中させて、加工効率を向上させることができる。跳水現象については従来から知られているので、これについての詳しい説明は省略する。   In the present embodiment, the electrolytic solution 100 is continuously ejected from the electrolytic solution nozzle 1 toward the contact surface 21 using the pressure of the gas in the pressure tank 6. The injected electrolyte 100 collides with the contact surface 21 and spreads in a thin film shape along the shape of the contact surface 21. Furthermore, the electrolytic solution 100 flows out from the one end (the lower end in this example) of the contact surface 21 toward the workpiece W vigorously by the action of kinetic energy and gravity given to itself. In this example, a film-like electrolyte jet 11 can be generated by the electrolyte 100 flowing out in this way. The generated electrolyte jet 11 continuously collides with the surface of the workpiece W. The electrolyte that collides with the surface of the workpiece W spreads thinly outward from the collision portion on this surface, and then rises high. Such a diffusion and uplift phenomenon is called a “water jump phenomenon”. In the present specification, a highly raised portion is referred to as a jumping portion. By utilizing the region of the diffusion portion inside the jumping portion and close to the collision point, the current density can be concentrated on the processing portion, and the processing efficiency can be improved. Since the water jump phenomenon has been conventionally known, a detailed description thereof will be omitted.

一方、電源3によって、当接面21と工作物Wとの間に、電解液ジェット11を介して電圧を印加する。電圧の極性は、すでに述べたように、工作物Wの除去を行う場合には、当接面21側をマイナス、工作物W側をプラスとし、工作物Wの表面に電着物の付着を行う場合には、当接面21側をプラス、工作物W側をマイナスとする。なお、本実施形態における加工とは、「電解による工作物の除去」と「工作物への電着物の付着」との両方を含む概念として用いられている。   On the other hand, a voltage is applied between the contact surface 21 and the workpiece W via the electrolyte jet 11 by the power source 3. As described above, when the workpiece W is removed, the polarity of the voltage is negative on the contact surface 21 side and positive on the workpiece W side, and the electrodeposit is attached to the surface of the workpiece W. In this case, the contact surface 21 side is positive, and the workpiece W side is negative. The processing in the present embodiment is used as a concept including both “removal of the workpiece by electrolysis” and “adhesion of the electrodeposit on the workpiece”.

本実施形態の装置では、前記のようにして、工作物Wの領域Pへの加工(たとえば溝加工)を行うことができる。ここで、本実施形態の装置では、当接面21を用いて、フィルム状の電解液ジェットを生成することができるので、断面円形の細径ジェットを走査する場合に比較して、工作物Wへの加工時間を短縮できるという利点がある。ただし、この利点は、電解液ジェットの断面積にほぼ比例して、電源3から供給する電流が増えることを前提にしている。つまり、領域P上での電流密度が適正な範囲で一定値を保つようにトータルの電流を増やせば、断面積の大きさに関わらず、溝加工の進行速度は一定となる。このような制御は、断面積に比例してトータルでの設定電流を増加させるという定電流加工を行うことにより実現可能である。あるいは、当接板の一端22と工作物Wとのギャップ(距離)が一定であるならば、定電圧電源を用いた加工を行うことによって、自動的に電流は断面積に比例して増加する。   In the apparatus of the present embodiment, machining (for example, grooving) to the region P of the workpiece W can be performed as described above. Here, in the apparatus of this embodiment, since the film-like electrolyte solution jet can be generated by using the contact surface 21, the workpiece W is compared with the case of scanning a thin jet having a circular cross section. There is an advantage that the processing time can be shortened. However, this advantage is based on the premise that the current supplied from the power source 3 increases in proportion to the cross-sectional area of the electrolyte jet. That is, if the total current is increased so that the current density on the region P is maintained within a proper range, the progress of the groove processing is constant regardless of the size of the cross-sectional area. Such control can be realized by performing constant current machining in which the total set current is increased in proportion to the cross-sectional area. Alternatively, if the gap (distance) between the one end 22 of the contact plate and the workpiece W is constant, the current automatically increases in proportion to the cross-sectional area by performing processing using a constant voltage power source. .

また、本実施形態の装置では、当接面21を湾曲面としているので、フィルム状電解液ジェットの断面形状を湾曲させることができる。このため、本実施形態では、この湾曲形状に沿った加工を行うことができる。ここで、ノズル開口形状を湾曲状に形成することは困難であるが、本実施形態では、前記したような簡易な構成により、断面湾曲状の電解液ジェットを生成することができるという利点がある。なお、当接面21の形状は、前記実施形態では断面円弧状(つまり円筒面状)としたが、断面楕円状、長円状、波状(たとえば正弦波状)、鋸刃状など、適宜な形状とすることができる。   Moreover, in the apparatus of this embodiment, since the contact surface 21 is a curved surface, the cross-sectional shape of the film electrolyte solution jet can be curved. For this reason, in this embodiment, the process along this curved shape can be performed. Here, although it is difficult to form the nozzle opening shape in a curved shape, the present embodiment has an advantage that an electrolytic solution jet having a curved cross section can be generated with the simple configuration as described above. . The contact surface 21 has a circular arc shape (that is, a cylindrical surface shape) in the above-described embodiment. It can be.

さらに、本実施形態では、当接面21の形状の自由度が高いので、電解液ジェットの断面形状の変更が容易である。しかも、本実施形態では、支持体4の表面に沿って当接板2を配置し、それによって当接面21の形状を設定できるので、電解液ジェットの曲率半径の変化などの必要な変形に迅速かつ簡易に対応できるという利点もある。   Furthermore, in this embodiment, since the freedom degree of the shape of the contact surface 21 is high, it is easy to change the cross-sectional shape of the electrolyte jet. In addition, in the present embodiment, the contact plate 2 is arranged along the surface of the support 4, and thereby the shape of the contact surface 21 can be set, so that necessary deformation such as a change in the radius of curvature of the electrolyte jet can be achieved. There is also an advantage of being able to respond quickly and easily.

さらに、従来の電解加工装置において工作物の除去加工を行うと、付着物によってノズルが詰まりやすいという問題があった。これに対して、本実施形態では、電解液ノズル1よりも下流側に配置された当接面21に給電するので、ノズルつまりという問題を原理的に生じないという利点がある。本実施形態では、当接面21に付着物を生じることになるが、当接面21の面積は広く、また、電解液と一緒に付着物が落下することも多いので、当接板2を交換あるいは研磨する頻度は低く抑えることが可能である。   Further, when the workpiece is removed in the conventional electrolytic processing apparatus, there is a problem that the nozzle is likely to be clogged with deposits. On the other hand, in this embodiment, since power is supplied to the contact surface 21 arranged on the downstream side of the electrolyte nozzle 1, there is an advantage that the problem of nozzle clogging does not occur in principle. In this embodiment, deposits are generated on the contact surface 21, but the contact surface 21 has a large area, and the deposits often drop together with the electrolytic solution. The frequency of replacement or polishing can be kept low.

また、本実施形態では、電解液ノズル1よりも下流側にある当接面21に給電するので、電解液ノズル1に給電する場合よりも、電解液(ジェットの状態を含む)による電圧降下を低く抑えることができる。すなわち、電解液ノズル1あるいはその上流側に電極を配置した場合には、工作物Wまでの電解液の流路が長くなり、その分、電圧降下が大きくなるため、電源電圧を高くする必要が生じる。これに対して、本実施形態では、電解液ジェット11への給電箇所(具体的には当接面21の下端)が工作物Wに近いため、その間での電圧降下を低く抑えることができ、電源電圧を小さくすることが可能になるという利点がある。   In this embodiment, since the power is supplied to the contact surface 21 on the downstream side of the electrolyte nozzle 1, the voltage drop caused by the electrolyte (including the state of the jet) is lower than when the electrolyte nozzle 1 is supplied with power. It can be kept low. That is, when the electrode is arranged on the electrolyte solution nozzle 1 or on the upstream side thereof, the flow path of the electrolyte solution to the workpiece W becomes longer, and the voltage drop is increased correspondingly. Therefore, it is necessary to increase the power supply voltage. Arise. On the other hand, in this embodiment, since the power feeding location (specifically, the lower end of the contact surface 21) to the electrolyte jet 11 is close to the workpiece W, the voltage drop therebetween can be suppressed low. There is an advantage that the power supply voltage can be reduced.

さらに、本実施形態では、支持体4を、回動軸41を中心として回動可能としたので、工作物Wに対する電解液ジェット11の傾斜角を容易に変更することができる。ここで、電解液ジェット11を工作物Wの表面に対して傾斜させた場合には、傾斜方向に延長された加工端面、加工溝あるいは加工穴を容易に形成することができるという利点がある。   Furthermore, in this embodiment, since the support body 4 can be rotated around the rotation shaft 41, the inclination angle of the electrolyte jet 11 with respect to the workpiece W can be easily changed. Here, when the electrolyte jet 11 is tilted with respect to the surface of the workpiece W, there is an advantage that a machining end face, a machining groove or a machining hole extended in the tilting direction can be easily formed.

また、本実施形態では、円筒状に湾曲された当接板2を、その軸線方向が工作物Wの表面に対して傾斜するように配置することができる。すると、当接板2の下端における幅方向の両端と、工作物Wの表面との距離を大きくすることができる。仮に当接板2の下端が工作物Wと平行である場合、工作物Wの表面に吹き付けられた電解液ジェットの跳水現象で生じた跳水部と当接板2とが導通してしまうおそれがある。その場合には、加工部分への電流密度が減って、工作物Wの加工効率が劣化するという不都合を生じる。これに対して、本実施形態では、このような問題が発生する確率を低く抑えることができる。   Further, in the present embodiment, the contact plate 2 curved in a cylindrical shape can be arranged so that the axial direction thereof is inclined with respect to the surface of the workpiece W. Then, the distance between both ends in the width direction at the lower end of the contact plate 2 and the surface of the workpiece W can be increased. If the lower end of the contact plate 2 is parallel to the workpiece W, the contact portion 2 may be electrically connected to the jumping portion generated by the jumping phenomenon of the electrolyte jet sprayed on the surface of the workpiece W. is there. In that case, the current density to the machining portion is reduced, and the machining efficiency of the workpiece W is deteriorated. On the other hand, in this embodiment, the probability that such a problem will occur can be kept low.

さらに、本実施形態では、電解液ノズル1から放出される電解液100の方向と、当接面21とのなす角度αを、0≦α≦90°の範囲で変化させることにより、電解液ジェットの膜厚や幅を制御することが可能である。また、このような角度αの変化により、得られる電解液ジェットの幅方向両端における丸み部分(膨出部)の面積を小さくすることも可能になる。この丸み部分については後述する。   Furthermore, in the present embodiment, the angle α formed between the direction of the electrolytic solution 100 discharged from the electrolytic solution nozzle 1 and the contact surface 21 is changed in the range of 0 ≦ α ≦ 90 °, thereby allowing the electrolytic solution jet to be changed. It is possible to control the film thickness and width. Moreover, it becomes possible to reduce the area of the round part (bulging part) in the width direction both ends of the electrolyte solution jet obtained by such a change of the angle α. This rounded portion will be described later.

(実施例1)
前記した実施形態の装置を用い、下記表1の条件下で電解加工を行った。
Example 1
Using the apparatus of the above-described embodiment, electrolytic processing was performed under the conditions shown in Table 1 below.

ここで「助走距離」とは電解液ノズル1から吹き付けられた電解液が当接面21に衝突する位置から、当接面21の下端22(つまり電解液ジェットの流出位置)までの距離である。また、表1における「ノズルの傾き」とは前記における角度αを意味する。なお、表1の条件はあくまで一例であり、加工目的に応じて種々の変更が可能である。   Here, the “running distance” is a distance from the position where the electrolyte sprayed from the electrolyte nozzle 1 collides with the contact surface 21 to the lower end 22 of the contact surface 21 (that is, the position where the electrolyte jet flows out). . In Table 1, “nozzle inclination” means the angle α. The conditions in Table 1 are merely examples, and various changes can be made according to the processing purpose.

その結果を図3に示す。このとき、当接面の曲率半径は17.5mm、圧力タンク内の圧力は0.3MPaとした。このときの溝幅は、中央部で約0.3mm、右端部で約0.4mmであった。   The result is shown in FIG. At this time, the radius of curvature of the contact surface was 17.5 mm, and the pressure in the pressure tank was 0.3 MPa. The groove width at this time was about 0.3 mm at the center and about 0.4 mm at the right end.

図3に示す写真から明らかなように、本実施形態によれば、湾曲した、細幅の溝あるいは穴を形成することができる。ここで、加工により形成された溝の両端に丸み部(膨出部)が形成されている。これは、生成された電解液ジェットが、それ自体の表面張力によって丸くなるためであると推測される。この丸み部が不都合な場合には、工作物Wを適宜にマスキングすればよい。 As is clear from the photograph shown in FIG. 3, according to the present embodiment, a curved narrow groove or hole can be formed . Here, rounded portions (bulged portions) are formed at both ends of the groove formed by processing. This is presumed to be due to the generated electrolyte jet being rounded by its own surface tension. If this rounded portion is inconvenient, the workpiece W may be appropriately masked.

なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得るものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、前記実施形態では、湾曲された当接板の凸面を当接面としたが、その裏側の凹面を当接面とすることもできる。また、前記した傾斜角θ及びαのいずれについても適宜に変更可能である。   For example, in the above-described embodiment, the convex surface of the curved contact plate is used as the contact surface, but the concave surface on the back side can be used as the contact surface. In addition, both of the inclination angles θ and α described above can be changed as appropriate.

さらに、前記実施形態では、当接面21と加工物Wとを離間させているが、加工に支障のない限り、絶縁体(たとえば加工部分の周囲を覆うマスキング材料)を挟んで両者を接触させることは可能である。要するに、当接面21と加工物Wとは、電解液ジェットが流れていない状態において、電気的に絶縁されている状態であればよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the contact surface 21 and the workpiece W are spaced apart, as long as there is no trouble in a process, both are contacted on both sides of an insulator (for example, masking material which covers the circumference | surroundings of a process part). It is possible. In short, the contact surface 21 and the workpiece W may be in a state where they are electrically insulated in a state where the electrolyte jet is not flowing.

以下に、前記した実施形態の変形例を示す。なお、これらの変形例も、本発明の範囲に含まれる。   Below, the modification of above-described embodiment is shown. Note that these modifications are also included in the scope of the present invention.

(変形例1)
前記した傾斜角α=0°とした例を図4に示す。この例では、電解液ノズル1から吹き出す電解液100の方向(より具体的には電解液ノズル1の軸線方向)と、当接面21の延長方向とが平行となっている。この例においても、電解液がその自重や当接面21との濡れ性により当接面21上で拡散するために、フィルム状の電解液ジェットを形成することが可能である。なお、図4中の当接面21は平坦面とされているが、湾曲面その他の任意形状とすることは可能である。
(Modification 1)
An example in which the tilt angle α is 0 ° is shown in FIG. In this example, the direction of the electrolytic solution 100 blown from the electrolytic solution nozzle 1 (more specifically, the axial direction of the electrolytic solution nozzle 1) and the extending direction of the contact surface 21 are parallel. Also in this example, since the electrolyte solution diffuses on the contact surface 21 due to its own weight or wettability with the contact surface 21, it is possible to form a film-like electrolyte solution jet. In addition, although the contact surface 21 in FIG. 4 is a flat surface, it can be a curved surface or other arbitrary shapes.

(変形例2)
前記した当接板2に代えて、円錐体状の当接体200を用いた例を図5に示す。この例は、当接面21が、当接体200における傾斜した側面(円錐面)によって形成されている。円錐体状の当接体200の軸線方向は、電解液ノズル1から放出される電解液100の放出方向とほぼ平行とされている。
(Modification 2)
FIG. 5 shows an example in which a conical contact body 200 is used in place of the contact plate 2 described above. In this example, the contact surface 21 is formed by an inclined side surface (conical surface) in the contact body 200. The axial direction of the conical contact body 200 is substantially parallel to the discharge direction of the electrolyte solution 100 discharged from the electrolyte nozzle 1.

この例では、工作物Wの表面を、マスク300により覆っている。また、工作物Wには、円錐面状の電解液ジェットが工作物Wに衝突した後に円錐面の内側の工作物表面上を中心に向かって集まってくる電解液を落下させるための貫通孔400が形成されている。   In this example, the surface of the workpiece W is covered with a mask 300. Further, the workpiece W has a through-hole 400 for dropping the electrolyte collected toward the center on the workpiece surface inside the conical surface after the conical electrolyte jet collides with the workpiece W. Is formed.

この構成によれば、電解液ジェットの断面は円環状であり切れ目がないので、前記した丸み部(膨出部)のない加工溝を形成できるという利点がある。また、円環が途中で切れた円弧状の溝を加工したい場合は、マスク300を用いればよい。また、この例では、中心に向かう電解液を落下させる貫通孔400を形成したので、中心に向かった電解液で形成される跳水部が当接体200に接触するという不都合を避けることができる。なお、図5においては、加工対象の領域Pとマスク300とに斜線を付している。   According to this configuration, since the cross section of the electrolyte jet is annular and has no cuts, there is an advantage that a processed groove without the rounded portion (bulged portion) can be formed. Further, when it is desired to process an arc-shaped groove in which a ring is cut halfway, a mask 300 may be used. Further, in this example, since the through hole 400 for dropping the electrolyte solution toward the center is formed, the inconvenience that the water jumping portion formed by the electrolyte solution toward the center contacts the contact body 200 can be avoided. In FIG. 5, the region P to be processed and the mask 300 are hatched.

さらに、当接体200は、支持具201により支持されている。   Further, the contact body 200 is supported by the support tool 201.

なお、この変形例では、当接体を円錐形状としたが、角錐形状とすることも可能である。   In this modification, the contact body has a conical shape, but it may be a pyramid shape.

なお、前記以外の構成及び利点は前記した実施形態と同様なので、同一符号を付することにより、詳しい説明を省略する。   Since the configuration and advantages other than those described above are the same as those of the above-described embodiment, detailed description will be omitted by assigning the same reference numerals.

(変形例3)
前記した変形例2において、当接面21の一部(図6において斜線部分)を絶縁体210とした例を、図6に示す。また、この例では、マスクの配置を省略している。この変形例3によれば、絶縁体210の形状に応じて、工作物Wの加工位置を決定できるので、マスクの配置を省略しても、所望範囲において溝を形成できる。
(Modification 3)
FIG. 6 shows an example in which a part of the contact surface 21 (shaded portion in FIG. 6) is an insulator 210 in the above-described modification 2. In this example, the arrangement of the mask is omitted. According to the third modification, since the processing position of the workpiece W can be determined according to the shape of the insulator 210, a groove can be formed in a desired range even if the mask arrangement is omitted.

なお、前記以外の構成及び利点は前記した変形例2と同様なので、同一符号を付することにより、詳しい説明を省略する。   Since the configuration and advantages other than those described above are the same as those of the above-described modification 2, detailed description will be omitted by assigning the same reference numerals.

1 電解液ノズル
2 当接板
3 電源
4 支持体
5 コンプレッサ
6 圧力タンク
7 テーブル
8 マシニングタンク
9 配管
10 レギュレータ
11 電解液ジェット
21 当接面
22 当接面の一端
31 配線
32 配線
41 回動軸
51 配管
81 ドレイン部
100 電解液
200 当接体
201 支持具
210 絶縁体
300 マスク
400 貫通孔
W 工作物
θ 工作物表面への法線に対する、支持体の傾斜角
α 当接面に対する電解液ノズルの傾斜角
P 加工対象の領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyte nozzle 2 Contact plate 3 Power supply 4 Support body 5 Compressor 6 Pressure tank 7 Table 8 Machining tank 9 Piping 10 Regulator 11 Electrolyte jet 21 Contact surface 22 One end of contact surface 31 Wiring 32 Wiring 41 Rotating shaft 51 Piping 81 Drain part 100 Electrolyte 200 Contact body 201 Support tool 210 Insulator 300 Mask 400 Through hole W Workpiece θ Inclination angle of support body with respect to normal to work surface α Inclination of electrolyte nozzle with respect to contact surface Corner P Area to be machined

Claims (9)

電解液ジェットを工作物に供給することによって前記工作物を電解加工するための電解液ジェット加工装置であって、
電解液ノズルと、当接面と、電源とを備えており、
前記電解液ノズルは、前記当接面に向けて電解液を放出する構成とされており、
前記当接面は、前記工作物とは電気的に絶縁された位置に配置されており、
かつ、前記当接面の少なくとも一端は、前記工作物に対して接近させられており、
さらに、前記当接面は、前記電解液ノズルから放出された前記電解液を受け止め、かつ、少なくとも前記一端の方向における自由空間に向けて流出させることによって、前記工作物の表面と交差する方向に進む略フィルム状の電解液ジェットを、前記自由空間内に形成して、前記工作物に供給する構成とされており、
前記電源は、前記電解液ジェットと前記工作物との間に電流を流すことができる構成となっており、
前記工作物の表面と交差する方向に進む前記電解液の流速は、前記工作物の表面に衝突した前記電解液が、衝突部分の外側に跳水部を形成可能な速度に設定されている
ことを特徴とする電解液ジェット加工装置。
An electrolyte jet machining apparatus for electrolytically machining the workpiece by supplying an electrolyte jet to the workpiece,
It has an electrolyte nozzle, a contact surface, and a power source.
The electrolyte nozzle is configured to discharge the electrolyte toward the contact surface,
The contact surface is disposed at a position electrically insulated from the workpiece;
And at least one end of the contact surface is made to approach the workpiece,
Further, the direction the abutment surface, receiving the electrolyte solution discharged from the electrolytic solution nozzle, and by flowing out toward the free space definitive in the direction of at least one end, which intersects with the surface of the workpiece A substantially film-like electrolyte jet proceeding to , is formed in the free space and is supplied to the workpiece,
The power source is configured to allow a current to flow between the electrolyte jet and the workpiece ,
The flow rate of the electrolytic solution traveling in the direction intersecting the surface of the workpiece is set to a speed at which the electrolytic solution that has collided with the surface of the workpiece can form a jumping portion outside the collision portion. Electrolytic solution jet processing device characterized.
前記電源は、前記当接面に給電することによって、前記電解液を介して、前記当接面と前記工作物との間に電流を流す構成となっている
請求項1に記載の電解液ジェット加工装置。
The electrolyte jet according to claim 1, wherein the power source is configured to cause a current to flow between the contact surface and the workpiece via the electrolyte by supplying power to the contact surface. Processing equipment.
前記当接面は、湾曲面とされており、かつ、前記当接面の下端における幅方向の両端は、前記工作物から離間されている、請求項1又は2に記載の電解液ジェット加工装置。 The electrolytic solution jet machining apparatus according to claim 1, wherein the contact surface is a curved surface , and both ends in the width direction at the lower end of the contact surface are separated from the workpiece. . 前記当接面は、当接板の表面に形成されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
The electrolytic solution jet machining apparatus according to claim 1, wherein the contact surface is formed on a surface of a contact plate.
前記当接板は、支持体の表面に当接されることによって、前記支持体によって支持されており、前記支持体の傾斜角度は変更可能とされており、これによって、前記工作物の表面に対する電解液ジェットの衝突角度も変更可能とされている
請求項4に記載の電解液ジェット加工装置。
The abutment plate is supported by the support by being brought into contact with the surface of the support, and the inclination angle of the support can be changed, whereby the surface of the workpiece can be changed. The electrolytic solution jet machining apparatus according to claim 4, wherein a collision angle of the electrolytic solution jet is also changeable .
前記電解液ノズルから放出される前記電解液の方向と、前記当接面とのなす角度αは、0≦α≦90°とされている
請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
The electrolysis according to any one of claims 1 to 5, wherein an angle α formed by a direction of the electrolytic solution discharged from the electrolytic solution nozzle and the contact surface is 0 ≦ α ≦ 90 °. Liquid jet processing equipment.
前記当接面は、錐体状の当接体における傾斜した側面によって形成されており、
前記錐体状の当接体の軸線方向は、前記電解液ノズルから放出される前記電解液の放出方向とほぼ平行とされている
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
The contact surface is formed by an inclined side surface of the cone-shaped contact body,
The electrolyte solution jet according to claim 1, wherein an axial direction of the cone-shaped contact body is substantially parallel to a discharge direction of the electrolyte solution discharged from the electrolyte solution nozzle. Processing equipment.
前記当接面の一部が絶縁体とされている
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置。
The electrolytic solution jet machining apparatus according to claim 1, wherein a part of the contact surface is an insulator.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の電解液ジェット加工装置を用いて電解液ジェット加工を行うことを特徴とする、電解液ジェット加工方法。   An electrolytic solution jet processing method, wherein the electrolytic solution jet processing is performed using the electrolytic solution jet processing apparatus according to claim 1.
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