JP6495518B1 - 放電加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気中放電加工において、加工屑を十分に除去することができる放電加工装置を提供すること。【解決手段】放電加工装置は、被加工物との間で放電加工を行う工具電極と、工具電極が挿通される筒状のエクステンドガイドと、先端が突出した状態で工具電極が挿通されるとともに、エクステンドガイドの外壁面に沿って設けられ、エクステンドガイドとの間にミスト生成空間を形成するロングノズルと、ミスト生成空間に圧縮気体を供給する圧縮気体供給装置と、工具電極とエクステンドガイドとの間の加工液充填空間に加圧加工液を供給する加圧加工液供給装置と、を備え、エクステンドガイドには、壁面を貫く加圧加工液供給口が形成され、加圧加工液供給口は、壁面の周方向において等角度毎に２以上形成され、加圧加工液供給口を介して加工液充填空間からミスト生成空間に供給された加圧加工液は、ミスト生成空間で圧縮気体と混合されることにより霧状に微粒子化し、ミストとして噴射される。【選択図】図５
Description
本発明は、被加工物と工具電極との間に放電を発生させながら、工具電極を移動させることによって被加工物を加工する放電加工装置に関し、特に、空気中において被加工物の加工部分にミストを噴射させながら加工を行う放電加工装置に関する。
工具電極と被加工物とを所定の間隙をおいて配置し、工具電極と被加工物の両極間に電圧を印加して放電を発生させるとともに、工具電極と被加工物とを相対移動させて被加工物に加工を施し、所望の形状に加工する装置として放電加工装置が知られている。
また、特許文献１には、空気中で放電加工を行う気中放電加工装置が開示されている。この気中放電加工装置では、細穴工具電極内から噴出される圧縮空気と細穴工具電極の側面に沿って送られる圧縮空気に加えて、細穴工具電極の両側且つ加工部分から離れた位置に２本の液体ミスト噴出ノズルを配置し、当該液体ミスト噴出ノズルからミストを噴射させることにより、放電加工中に生じる加工屑を除去しつつ、被加工物の加工を行っている。
しかしながら、一般に、細穴工具電極の径は非常に小さく、特許文献１に記載の細穴工具電極内から噴出される圧縮空気と細穴工具電極の側面に沿って送られる圧縮空気も微量である。それに加えて、気体では、液体などと比較して加工屑を除去しづらい。さらに、特許文献１に記載の気中放電加工装置では、細穴工具電極の両側且つ加工部分から離れた位置に配置された２本の液体ミスト噴出ノズルからミストを噴射しているため、特に、被加工物の深部を加工する際に加工部分までミストが到達せず、加工屑を十分に除去することができないことがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、気中放電加工において、加工屑を十分に除去することができる放電加工装置を提供することを主たる目的とする。
第１の発明の放電加工装置は、被加工物との間で放電加工を行う工具電極と、前記工具電極が挿通される筒状のエクステンドガイドと、先端が突出した状態で前記工具電極が挿通されるとともに、前記エクステンドガイドの外壁面に沿って設けられ、前記エクステンドガイドとの間にミスト生成空間を形成するロングノズルと、前記ミスト生成空間に圧縮気体を供給する圧縮気体供給装置と、前記工具電極と前記エクステンドガイドとの間の加工液充填空間に加圧加工液を供給する加圧加工液供給装置と、を備え、前記エクステンドガイドには、壁面を貫く加圧加工液供給口が形成され、前記加圧加工液供給口は、前記壁面の周方向において等角度毎に２以上形成され、前記加圧加工液供給口を介して前記加工液充填空間から前記ミスト生成空間に供給された前記加圧加工液は、前記ミスト生成空間で前記圧縮気体と混合されることにより霧状に微粒子化し、ミストとして噴射されることを特徴とするものである。
本発明では、エクステンドガイドには、壁面を貫く加圧加工液供給口が形成され、加圧加工液供給口は、エクステンドガイドの壁面の周方向において等角度毎に２以上形成されている。従って、エクステンドガイドの内壁の周方向において、加圧加工液をミスト生成空間内に偏りなく供給することができる。これにより、ミスト生成空間内にミストを均一に生成し、工具電極に沿って偏りなく噴射することができるため、放電加工が行われる工具電極の先端部近傍の加工屑を確実に除去することができる。
また、加圧加工液は、工具電極とエクステンドガイドとの間の加圧加工液充填空間に充填されている。従って、加工液充填空間内に満たされた加圧加工液によって、工具電極を効果的に冷却することができる。これにより、放電加工時の工具電極の温度上昇を抑制し、工具電極の消耗を抑えることができる。
第２の発明の放電加工装置は、前記第１の発明において、前記工具電極を支持する２以上のダイスをさらに備えたことを特徴とするものである。
本発明では、工具電極を保持する２以上のダイスをさらに備えている。従って、放電加工中に生じる工具電極の芯振れを防止することができる。これにより、加工位置のずれを防止し、高い精度で加工を行うことができる。
第３の発明の放電加工装置は、前記第２の発明において、前記ダイスのうちの１つは、前記ミストが噴射される側である前記エクステンドガイドの長さ方向一端部に配置され、前記工具電極と前記ダイスとの間には、前記加工液充填空間の加圧加工液が噴出する間隙が設けられていることを特徴とするものである。
本発明では、ダイスのうちの１つは、ミストが噴射される側であるエクステンドガイドの長さ方向一端部に配置され、工具電極とダイスとの間には、加工液充填空間の加圧加工液が噴出する間隙が設けられている。従って、加工液充填空間内の加圧加工液を工具電極とダイスとの間の間隙からミスト生成空間内に噴出させて、ミスト生成に利用することができる。また、加工液充填空間内での冷却に加えて、加圧加工液によってエクステンドガイドの長さ方向一端から突出した工具電極を冷却することができる。
第４の発明の放電加工装置は、前記第２または３の発明において、前記ダイスのうちの１つは、前記ミストが噴射される側と逆側の前記エクステンドガイドの長さ方向他端部に配置され、前記工具電極と前記ダイスとの間には、前記加工液充填空間の加圧加工液が噴出する間隙が設けられていることを特徴とするものである。
本発明では、ダイスのうちの１つは、ミストが噴射される側と逆側のエクステンドガイドの長さ方向他端部に配置され、工具電極とダイスとの間には、加工液充填空間の加圧加工液が噴出する間隙が設けられている。従って、加工液充填空間内の加圧加工液を工具電極とダイスとの間の間隙から噴出させることができる。これにより、加工液充填空間内での冷却に加えて、加圧加工液によってエクステンドガイドの長さ方向他端から突出した工具電極を冷却することができる。
第５の発明の放電加工装置は、前記第２〜４の何れかの発明において、前記ダイスのうちの１つは、前記加圧加工液供給口と前記エクステンドガイドの長さ方向他端部との間に配置され、外壁面に加圧加工液の流路となる切り欠きが設けられていることを特徴とするものである。
本発明では、ダイスのうちの１つは、加圧加工液供給口とエクステンドガイドの長さ方向他端部との間に配置され、外壁面に加圧加工液の流路となる切り欠きが設けられている。これにより、放電加工中に生じる工具電極の芯振れを防止することができる。また、切り欠きを介して加工液充填空間内の加圧加工液を送ることができるため、加圧加工液供給口へと向かう加圧加工液の流れを円滑化することができる。
第６の発明の放電加工装置は、前記第１〜５の何れかの発明において、前記圧縮気体は、空気であることを特徴とするものである。
ここで、例えば、圧縮気体が酸素である場合、放電加工に伴い被加工物が激しく燃焼する。これにより、加工を速く進行させることができる代わりに、コストが高くなってしまう。また、例えば、圧縮気体が窒素である場合、燃焼が抑制され、加工速度が低下してしまう。
本発明では、圧縮気体は、空気である。これにより、加工を一定速度以上で行うとともに、圧縮気体に要するコストを削減することができる。
第７の発明の放電加工装置は、前記第１〜６の何れかの発明において、前記加圧加工液は、水であることを特徴とするものである。
本発明では、加圧加工液は、水である。これにより、工具電極の冷却を効率的に行い、消耗を抑えることができる。また、加圧加工液に要するコストを削減することができる。
第８の発明の放電加工装置は、前記第１〜７の何れかの発明において、放電加工中、前記工具電極は、同軸周りに回転していることを特徴とするものである。
本発明では、放電加工中、工具電極は、同軸周りに回転している。これにより、放電加工中に生じる工具電極の芯振れを防止することができる。また、ミスト生成領域から噴射されたミストをより均一に拡散させることができる。
本発明によれば、エクステンドガイドの内壁の周方向において、加圧加工液をミスト生成空間内に偏りなく供給することができる。これにより、ミスト生成空間内にミストを均一に生成し、工具電極に沿って偏りなく噴射することができるため、放電加工が行われる工具電極の先端部近傍の加工屑を確実に除去することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、放電加工装置１００は、図示しない被加工物の加工部分にミストを噴射しつつ、放電加工を行うためのものである。放電加工装置１００は、図示しない被加工物との間に電圧が印加されることにより放電を発生させる工具電極１と、工具電極１が挿通されるエクステンドガイド２と、エクステンドガイド２の外周面に沿って設けられ、エクステンドガイド２との間にミスト生成空間Ｓ１を形成するロングノズル３と、エクステンドガイド２およびロングノズル３を保持するハウジング４と、ハウジング４内に設けられた第１流路４ａを介してミスト生成空間Ｓ１に圧縮気体を供給する圧縮気体供給装置５と、ハウジング４内に設けられた第２流路４ｂを介して工具電極１とエクステンドガイド２との間の加工液充填空間Ｓ２に加圧加工液を供給する加圧加工液供給装置６などを備えている。なお、図１の白色矢印は、圧縮気体供給装置５から送られる圧縮気体を示し、黒色矢印は、加圧加工液供給装置６から送られる加圧加工液を示している。
工具電極１は、その内部に中空孔が設けられた円筒型のパイプ電極である。工具電極１は、外径が０．３〜３．０ｍｍである。放電加工中、工具電極１は、図示しない回転駆動部によって、同軸周りに回転される。また、工具電極１の中空孔内には、圧縮気体供給装置５から圧縮気体が供給され、図示しない被加工物の加工部分に噴射される。工具電極１は、少なくとも先端が突出した状態でエクステンドガイド２に挿通される。
図２に示すように、エクステンドガイド２は、工具電極１が挿通される貫通孔である加工液充填空間Ｓ２が設けられた略筒型形状をなしている。エクステンドガイド２には、加工液充填空間Ｓ２とハウジング４内に設けられた第２流路４ｂとを連通する連通路２ｂが設けられている。第２流路４ｂおよび連通路２ｂを通って加圧加工液供給装置６から供給された加圧加工液は、加工液充填空間Ｓ２内に充填される。加工液充填空間Ｓ２の上端および下端には、加工液充填空間Ｓ２内の加圧加工液が多量に漏れ出さないように封止するとともに、外周を取り囲むように工具電極１を支持するダイス７ａ，７ｂがそれぞれ取り付けられている。また、加工液充填空間Ｓ２の長さ方向中央部にも同様に、工具電極１を支持するダイス７ｃが取り付けられている。ダイス７Ｃには、図３に示すように、外壁面に加圧加工液の流路となる切り欠き７ｃ１が設けられている。ダイス７ａ，７ｂ，７ｃと工具電極１との間には、間隙Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられている。これにより、放電加工中、エクステンドガイド２の上端および下端から突出した工具電極１に沿うように、加圧加工液を噴射させることができる。間隙Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の大きさは、０．００２５〜０．０１０ｍｍである。
また、エクステンドガイド２の下端部には、加工液充填空間Ｓ２内に充填された加圧加工液をエクステンドガイド２とロングノズル３との間のミスト生成空間Ｓ１内に供給するための加圧加工液供給口２ａが設けられている。加圧加工液供給口２ａは、エクステンドガイド２の壁面を貫く円柱型の孔である。加圧加工液供給口２ａの内径は、０．２〜０．５ｍｍである。加圧加工液供給口２ａは、同じ高さに配置されている。加圧加工液供給口２ａは、上下方向、すなわち、エクステンドガイド２の長さ方向からみて、工具電極１を中心として、エクステンドガイド２の内壁面の周方向において等角度毎に２以上設けられる。本実施形態では、加圧加工液供給口２ａは、図４に示すように、エクステンドガイド２の長さ方向からみて、工具電極１を中心として、エクステンドガイド２の壁面の周方向において９０度毎に４つ設けられている。
図１に示すように、ロングノズル３は、略円筒形状をなしている。ロングノズル３は、エクステンドガイド２を取り囲むように、エクステンドガイド２の外壁面に沿って、エクステンドガイド２の長さ方向に延びるように設けられている。ロングノズル３の下端には、エクステンドガイド２の下端から突出した工具電極１が挿通されるとともに、ミスト生成空間Ｓ１内で生成されたミストを噴射するミスト噴射口３ａが形成されている。ミスト生成空間Ｓ１内には、上述したように、加圧加工液供給口２ａおよびエクステンドガイド２の下端に取り付けられたダイス７ａと工具電極１との間の間隙Ｇ1から加圧加工液が供給される。また、ミスト生成空間Ｓ１内には、ハウジング４内に設けられた第１流路４ａを介して、ロングノズル３の上端とエクステンドガイド２との間に設けられた圧縮気体供給口４ｃから圧縮気体が供給される。ミスト生成空間Ｓ１は、加圧加工液供給口２ａの近傍の高さにおいて、その他の高さよりも断面積が小さくなるように形成されている。より具体的には、図５に示すように、加圧加工液供給口２ａの近傍の高さにおいて、その他の高さよりもロングノズル３がエクステンドガイド２側に張り出すように形成されることにより、ロングノズル３とエクステンドガイド２との間の距離が近くなっている。これにより、加圧加工液供給口２ａの近傍において、下方向へ向かう圧縮気体の流速を急激に上げることができる。
図１に示すように、ハウジング４は、エクステンドガイド２およびロングノズル３の保持部材である。ハウジング４内には、圧縮気体供給装置５からミスト生成空間Ｓ１内に圧縮気体を送る際の流路となる第１流路４ａが形成されている。ハウジング４内には、加圧加工液供給装置６からエクステンドガイド２の連通路２ｂに加圧加工液を送る際の流路となる第２流路４ｂが形成されている。
圧縮気体供給装置５は、圧縮気体を供給する。圧縮気体は空気である。加圧加工液供給装置６は、加圧加工液を供給する。加圧加工液は水である。
次に、放電加工時のミスト生成について、図１および図５を参照しつつ、詳細に説明する。
圧縮気体供給口４ｃからミスト生成空間Ｓ１内に供給された圧縮気体は、ミスト生成空間Ｓ１の断面積が小さくなった加圧加工液供給口２ａの近傍で加速され、開口部であるミスト噴射口３ａへと向かう高速の圧縮気体の流れを形成する。また、上述したように、工具電極１とダイス７ａとの間の間隙Ｇ１の大きさは０．００２５〜０．０１０ｍｍ、加圧加工液供給口２ａの内径は０．２〜０．５ｍｍであり、ミスト生成空間Ｓ１への加圧加工液の供給口の断面積は何れも小さい。そのため、加圧加工液による強制加圧に加えて、ベンチュリ効果によってミスト生成空間Ｓ１に発生した負圧により、間隙Ｇ１および加圧加工液供給口２ａから加圧加工液が噴出する。噴出した加圧加工液は、圧縮気体によって霧状に微細化され、ミスト噴射口３ａからミストとして噴射される。
（作用効果）
本実施形態では、加圧加工液供給口２ａは、エクステンドガイド２の長さ方向からみて、工具電極１を中心として、エクステンドガイド２の壁面の周方向において９０度毎に４つ設けられている。また、加圧加工液供給口２ａは、同じ内径を有する円形状であって、同じ高さに配置されている。これにより、ミスト生成空間Ｓ１に加圧加工液を偏りなく供給することができる。従って、ミスト生成空間Ｓ１内にミストを均一に生成し、工具電極１に沿って偏りなく噴射することができるため、放電加工が行われる工具電極１の先端部近傍の加工屑を確実に除去することができる。
本実施形態では、加圧加工液供給口２ａは、エクステンドガイド２の長さ方向からみて、工具電極１を中心として、エクステンドガイド２の壁面の周方向において９０度毎に４つ設けられている。また、加圧加工液供給口２ａは、同じ内径を有する円形状であって、同じ高さに配置されている。これにより、ミスト生成空間Ｓ１に加圧加工液を偏りなく供給することができる。従って、ミスト生成空間Ｓ１内にミストを均一に生成し、工具電極１に沿って偏りなく噴射することができるため、放電加工が行われる工具電極１の先端部近傍の加工屑を確実に除去することができる。
また、工具電極１は、加圧加工液が充填される加工液充填空間Ｓ２に挿通されている。従って、加工液充填空間Ｓ２内に満たされた加圧加工液によって、工具電極１を効果的に冷却することができる。これにより、放電加工時の工具電極１の温度上昇を抑制し、工具電極１の消耗を抑えることができる。
また、加圧加工液供給口２ａおよび間隙Ｇ１は、圧縮気体供給口４ｃよりも下側に配置されている。従って、ミスト噴射口３ａに向かって安定した流れが形成されている気流の中に加圧加工液を供給することができる。これにより、生成されたミストを同気流に乗せて安定して噴射し続けることができる。
また、加工液充填空間Ｓ２の上端、下端および長さ方向中央部には、外周を取り囲むように工具電極１を支持するダイス７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ配置されている。従って、放電加工中に生じる工具電極１の芯振れを防止することができる。これにより、加工位置のずれを防止し、高い精度で加工を行うことができる。
また、ダイス７ａと工具電極１との間には間隙Ｇ１が設けられ、間隙Ｇ１の大きさは０．００２５〜０．０１０ｍｍである。これにより、加工液充填空間Ｓ２内の加圧加工液を工具電極１とダイス７ａとの間の間隙Ｇ１からミスト生成空間Ｓ１内に噴出させて、ミスト生成に利用することができる。また、工具電極１に沿うように加圧加工液を噴出することができるため、加工液充填空間Ｓ２内での冷却に加えて、加圧加工液によってエクステンドガイド２の下端から突出した工具電極１を冷却することができる。
また、ダイス７ｂと工具電極１との間には間隙Ｇ２が設けられ、間隙Ｇ２の大きさは０．００２５〜０．０１０ｍｍである。これにより、工具電極１に沿うように加圧加工液を噴出することができるため、加工液充填空間Ｓ２内での冷却に加えて、加圧加工液によってエクステンドガイド２の上端から突出した工具電極１を冷却することができる。
また、ダイス７ａとダイス７ｂとの間に取り付けられるダイス７ｃは、外壁面に加圧加工液の流路となる切り欠き７ｃ１が設けられている。これにより、切り欠き７ｃ１を介して加圧加工液を下方向に送ることができるため、加圧加工液供給口２ａ、および、工具電極１とダイス７ａとの間の間隙Ｇ１へと向かう加圧加工液の流れを円滑化することができる。
また、圧縮気体供給装置５から供給される圧縮気体は、空気である。これにより、加工を一定速度以上で行うとともに、圧縮気体に要するコストを削減することができる。
また、加圧加工液供給装置６から供給される加圧加工液は、水である。これにより、工具電極１の冷却を効率的に行い、消耗を抑えることできる。また、加圧加工液に要するコストを削減することができる。
また、放電加工中、工具電極１は、図示しない回転駆動部によって同軸周りに回転している。これにより、放電加工中に生じる工具電極１の芯振れを防止することができる。また、ミスト生成空間Ｓ１から噴射されたミストをより均一に拡散させることができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
本実施形態では、工具電極１は、パイプ電極であると記載したが、工具電極１は、棒状電極であっても構わない。また、パイプ電極に設けられる中空孔は、如何なる個数および形状であっても構わない。
また、加圧加工液供給口２ａは、エクステンドガイド２の壁面を貫く円柱型の孔であると記載したが、孔の形状は如何なるものであっても構わない。
また、圧縮気体は空気であると記載したが、圧縮気体は、例えば、酸素や窒素、アルゴンであっても構わない。
また、加圧加工液は水であると記載したが、加圧加工液は、例えば、水溶性加工液や油性加工液であっても構わない。
また、ダイス７ｃに形成される切り欠き７ｃ１は、加圧加工液を円滑化に送ることができる程度の大きさであれば如何なる形状であっても構わない。
１ 工具電極
２ エクステンドガイド
２ａ 加圧加工液供給口
２ｂ 連通路
３ ロングノズル
３ａ ミスト噴射口
４ ハウジング
４ａ 第１流路
４ｂ 第２流路
４ｃ 圧縮気体供給口
５ 圧縮気体供給装置
６ 加圧加工液供給装置
７ａ，７ｂ，７ｃ ダイス
７ｃ１ 切り欠き
１００ 放電加工装置
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 間隙
Ｓ１ ミスト生成空間
Ｓ２ 加工液充填空間
２ エクステンドガイド
２ａ 加圧加工液供給口
２ｂ 連通路
３ ロングノズル
３ａ ミスト噴射口
４ ハウジング
４ａ 第１流路
４ｂ 第２流路
４ｃ 圧縮気体供給口
５ 圧縮気体供給装置
６ 加圧加工液供給装置
７ａ，７ｂ，７ｃ ダイス
７ｃ１ 切り欠き
１００ 放電加工装置
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 間隙
Ｓ１ ミスト生成空間
Ｓ２ 加工液充填空間
Claims (8)
- 被加工物との間で放電加工を行う工具電極と、
前記工具電極が挿通される筒状のエクステンドガイドと、
先端が突出した状態で前記工具電極が挿通されるとともに、前記エクステンドガイドの外壁面に沿って設けられ、前記エクステンドガイドとの間にミスト生成空間を形成するロングノズルと、
前記ミスト生成空間に圧縮気体を供給する圧縮気体供給装置と、
前記工具電極と前記エクステンドガイドとの間の加工液充填空間に加圧加工液を供給する加圧加工液供給装置と、
を備え、
前記エクステンドガイドには、壁面を貫く加圧加工液供給口が形成され、
前記加圧加工液供給口は、前記壁面の周方向において等角度毎に２以上形成され、
前記加圧加工液供給口を介して前記加工液充填空間から前記ミスト生成空間に供給された前記加圧加工液は、前記ミスト生成空間で前記圧縮気体と混合されることにより霧状に微粒子化し、ミストとして噴射されることを特徴とする放電加工装置。 - 前記工具電極を支持する２以上のダイスをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
- 前記ダイスのうちの１つは、前記ミストが噴射される側である前記エクステンドガイドの長さ方向一端部に配置され、
前記工具電極と前記ダイスとの間には、前記加工液充填空間の加圧加工液が噴出する間隙が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の放電加工装置。 - 前記ダイスのうちの１つは、前記ミストが噴射される側と逆側の前記エクステンドガイドの長さ方向他端部に配置され、
前記工具電極と前記ダイスとの間には、前記加工液充填空間の加圧加工液が噴出する間隙が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の放電加工装置。 - 前記ダイスのうちの１つは、前記加圧加工液供給口と前記エクステンドガイドの長さ方向他端部との間に配置され、外壁面に加圧加工液の流路となる切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の放電加工装置。
- 前記圧縮気体は、空気であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の放電加工装置。
- 前記加圧加工液は、水であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の放電加工装置。
- 放電加工中、前記工具電極は、同軸周りに回転していることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の放電加工装置。
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