JPS58114828A - ３次元加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、能率よく短時間で３次元加工、即ち、例えば
、プラスチックの成形金型の知−加工を行うことを可能
とした３次元加工方法に関する。

ワークに３次元面ｄＩＪを形成する場合、従来は一般に
機械加工のフライス加工や研削加工、電気カロ工の放電
加工や電解加工、或いはフライス加工と放電加工の組合
せ加工等によって行っている。

本発明は、このような従来方法に較べてより高速に効率
良く３次元曲向、特にキャビティ状金型等の加工を行う
ことが可能な３次元加工方法を提供することにある。

本発明は、ワｒりの加工個所に懺械加工用のドリルによ
り多数の穴を全面にわたって各穴の箇所に応する所定の
深さに夫々ドリル加工した挟、穴を穿設した領域を放電
加工またはＫＭ加工等の鑞気加工法により範型加工電極
を用いて加工することにより３次元加工面を形成するこ
とを特徴とする０ 以下本発明を図面により説明する。第１図囚、ＣＢ）お
よび第２図は本発明加工方法の概略を示すも”ので、本
発明においては、第１図囚、中）に示すように、ワーク
１の３次元曲面の加工領域の全面にわたって夫々の応す
る所定障さにドリル２によシ次々と多数の穴３を穿設し
く４は最終加工面、５は加工領界線を示す）、その後第
２図に示すように、放電加工または電解加工等の電気加
工により、範型加工電極６を用いて３次元曲面を加工形
成するものである。

前記ドリルによる穴の穿設を行う場合、単−径のドリル
によシ穿設を行ってもよいが、因示のように、まず大径
のドリル２ａにより穴３ａを所定のピッチでかつ各部の
最終加工面４の深さまで穿役し、次いで中径のドリル２
ｂ、さらにその後に小径のドリル２ｃにより前記穴３ａ
相互間の隙間に穴３ｂ、３ｃを穿設するという様にドリ
ルの径を工具自動交換等によって順次に変えることによ
り前記加工領界巌５の内部全域をより稠田にかつ能率よ
く当該部分のワーク１のワーク材除去加工を行うことが
できる。また、上述のものとは別に、機敏の傾斜穴３ｄ
を傾斜ドリル２ｄにより種々の方向から斜めに穿設して
後工程の電気加工における放電加工液や電解加工液の吸
込および噴出等の流通通路とすることにより、これらの
加工液の流通を良好にし、電気加工の加工能率を上けさ
せるようにすることができるαまだ、最終加工面４に応
じた深さに各ドリル２ｍ、２ｂ、２ｃに工≠ドリル加工
で穴３ａ〜３ｃを穿設することにより、ワークの除去部
分の機械的加工としてのドリル加工による除去量が多く
なり、後工程の電気加工による加工菫を減じて全加工工
程の加工速度を向上させることができる。

前に加工碩界稼５内の加工域に於ける穴の穿設方式とし
ては種々のものが採用しうるが、−例と　　　　１して
、第３図に示すように、大径のドリル２ａにより、Ｘ、
Ｙ方向に定間隔（Ａ−ろ＝ろ−ろ＝・・・。

ｈ　　’／Ｉ＝　’／ｓ　　ｈ＝　’Ｉｓ　　’１ｍ＝
　＝・）に大径の穴３ａを、例えばドリル２＆軸の中心
位置座標を（”ｔ＊　　３ＩＩ）、（らｐｙｓ）　　・
・・、（ｑｙ　　ｙｌ）、（４，馬）・・・、（ろ。

ｙｔ）　、（％Ｉ　　＊）・・・、の順序で穿設した後
、中径のドリル２ｂにより、上記大径の穴３ａの間に中
径の穴３ｂを穿設し、穴穿股部全体の周辺に小径のドリ
ル２ｃにより穴３ｃを穿設する方式がある。

この方式を用いる場合、加工領界線５のＸ、Ｙ座標を予
めプログラムして紙テープ等の記憶媒体に記憶しておき
、最外側に位置する穴３　ｍ’、　　３　ｂ’、　　３
Ｃ′の一胸辺と加工領界＋１！！５との間の距離哨が一
定の範囲内（鵬≦町≦−）（ただしＷ。、　Ｗｌは一定
値）に納まるようにする。また、各ドリルの深さは、第
４図に示すように、各ドリルの下端部から最終加工面４
までのΔ２が一定となるように設定する。

Ｍｌｌち、最終加工面４の座標を予め上記紙テープ等に
記憶しておき、ドリルの中心点０から半径ｒの範囲内に
ついて、ドリル下端面から各座標点（Ｘ、。

ｙ；ｔ　　ｚ＝）までのドリル侵入方向（２方向）の距
靜を求めてその最小値△２が一定となるようにドリリル
深さを設定する。このようにしてプログラム作成した厭
テープ等を数値制御装置に掛け、之により竪型または横
型の自！４１１１ｊ工具交換装置付の所謂マシニイング
センタ、又は自動工具交換装置付ラジアルボール盤を制
御してドリルまたは穿孔加工を次々と実行することによ
り模様的切削加工のドリル加工を実行するのである。

第５図ないし第７区は本発明の方法を実施する装置の一
例を示すものであり、第５図に示すように、ベッド本体
ｌＯの水平部にｄ数値制御駆動モータ１１ａ付Ｙ軸移動
テーブル１１が設置さ率、その上に数値制御ｋｌ躯動モ
ータ１２ａ付Ｘ軸移動テーブル１２がｅ隨され、その上
にワーク１の固定台あるいは放電加工用夕／り１３が設
置される。

またベッド本体１０のカラム垂直部には、Ｚ４ｉＩｌｌ
移動の数値？ｂｌ制御駆鯛モータ１４により回転される
ねじロッド１５が堀付けられ、該ねじロッド１５には、
回動式の円形のツール取付体１６の支持体１７の支持部
１７ａに螺合され、支持体１７には、バランスウェイト
１８を一端に連粕され、かつ口−ラ１９に掛けられたワ
イヤ２０の他端が連結されている。ツール取付体１６は
支持体１７に数値制御部−動モータ２１により回転され
、工具又は電極が選択交換されるように取付けられ、か
つ外周部には第６図に示すように、径の異なる複数本の
ドリル２１〜２ルと放電加工用電極６ａ〜６ｒ！Ｌが取
付けられ、各ドリル２ａ〜２ルはツール取付体１６に取
付けられるとそれぞれ予めツール取付体１６の当咳位置
に取付けられている各傘歯車２２に連結されるように構
成されている。２３は支持体１７に回転自在に取付けら
れかつツール取付体１６０回転中心よりやや下方に位置
するように取付けられた回転駆動軸であや、その一端の
傘１車２６はドリル回転駆動モータ２４の出力傘歯車２
５と噛合し、他端の傘歯車２７はツール取付体１６の回
動により駆動すべきドリルが選定され下向き等所定位置
にセット状態となった時にそのドリルに連結された傘歯
車２２と噛合す”るように構成されている。

一方放電加工用等の電気加工用締型電極６８〜６ｒｌＬ
は、第７図に示すように、絶縁体２８および導電性ホル
ダー２９を介してツール取付体１６に取付けられており
、ホルダー２９は、絶縁体４０を介してツール取付体１
６の支持体対向面部に取付けられた接触子４１にワイヤ
４２により接続されている。支持体１７には、絶縁体４
３を介してシリンダ４４が取付けられ、導電材からなる
ピストン４５は、シリンダ４４への油路４６および弁４
７を介する圧油供給によ）接触子４１に接続するように
突出することにより、１ｋｔ極６ａ（６ｂ。

５ｍ）が間歇′−圧バルス電源等の電気加工用電源４９
の一方の童に１４！ｃ巌５０を介して接続されるように
なっている。また支持体の内股シリンダには、中心に貫
通加工液流通孔５２ｍを有する絶縁材からなるスプール
５２が取付けられ、上記油路４６および弁５３を介する
上記内股シリンダへの圧油供給によりスプール５２が突
出して電極のテーパー状の受入５４に嵌合され、タンク
５５からポンプ５６．フィルタ５７、ホース５８および
弁５９を介する加工液が電極の加工数供給孔６０へ導か
れるようになっている。またワーク１をセットするタン
ク１３は加工用のタンク５５に弁７０を有する加工液供
給ホース７１を介して接続され、タンク１３の加工液排
出口はＸ軸移動テーブル１２に設けられた排出孔７３お
よび弁７４を有するホース７５を介してタンク５５に接
続されている。

また、電源４９の他方の極は、電線７６を介してタンク
１３内の台７７に接続されている。

この装置を用いて加工を行う場合は、ツール取付体１６
に使用する径の異なるドリル２１〜２ルを取付けると共
に、電極６ａ〜６ＦＫを取付けておき、台７７にワーク
１をセットした後、ＣＡＤＩたけＣＡＭ（図示せず）等
適宜の数値制御プログラム作成装置によって作成した磁
気テープや紙チーフッフログラム、又はＭｌ）Ｉ入カの
プログラムにより数値制御装置（図示せず）を作動させ
て数値ｆｌｒｌＪＩｌｆｆｉｍモーｐ　ｌｌ＆、　　１
２　ａ、　　１４．　２１゜、　　２４、その他を制御
駆動するもので、例えば、ツール選択用のモータ２１を
駆動して、まず、例えば大径のドリル２ａが垂直に下向
きで台７７に堆付けられたワーク１と相対向するように
なし、Ｘ。

Ｙ軸移動テーブル１２．１１の各モータ１１ａ。

１２ａを駆動してワーク１の穿孔位置を設定し、モータ
１４を駆動して支持体１７、ツール取付体１６と共に選
択されたドリルを下降させ、ドリル回転モータ２４を駆
動すゐと共にモータ１４による下降量を制−してワーク
１の加工領界線５内の所定位１１に所定径で所定深さの
ドリル穴の穿設加工を行い、所６−荒加工又は荒取り汎
工を行う。このような動作を予め決められた穴の個数友
は数値制御により１１１１次に行った後、ドリルを性の
／」ガなものに交換して同様なドリル加工作動を行う。

機械的な切削加工のドリル穴の穿設を何つだ後は、モー
タ２１をｌＩＡ動して、最終加工ｔｈ４、及び加工領界
ｌＮ５の形状に尾、する電極６ａ〜６肩のいずれかを、
通常最初荒加工用電極、次いで中加工用電極、最後に仕
上げ加工用１に極と盲うようにワークｌ上に対向位置さ
せ、Ｘ、Ｙ軸移動テーブル１２゜１１を動かして位置設
定を行うと共に、モータ１４を駆動して１極をタンク１
３内に入れ、油圧ボンプ（図示せず）、加工液供給用ポ
ンプ５６を始動し、かつ弁７０．７４を開としてタンク
内の加工液を循環更新させ、弁４７を開としてピストン
４５を接触子４１に接触させて電極６ａを電源４９の一
方の出力極を接続し、弁５３を開としてスプール５２を
電極の受入５４に先端を嵌合すると共に、弁５９を開け
て加工液を加工液供給孔６０から加工部へ供給しつつ放
電加工等の電気加工による中加工（通常電気加工に於け
る荒加工）を行う。その後、同様の動作により、別の電
極６ｂ。

６ｍと順次交換し、また電源４９による加工条件を切換
え、さらに必要に応じ加工液の供給噴流条件を切換える
等して仕上加工、および最終仕上加−Ｌを行う。この電
気加工の際、上記モータ１４は、加工送り及び間隔制御
サーボモータとして使用されるが、この加工送り及びサ
ーボモータ及びそのだめの機構等は、上記モータ１４と
別個に設は構成するようにしてもよい。

このように、機械的切削加工のドリル加工により荒加工
を竹い、そしてその後に放′亀加工等の電気加工により
中加工（電気加工の荒加工）、仕上加工（電気加工の中
加工）、最終仕上加工（電気加工の仕上げ以上の加工）
を行うようにしたのは、機械的切削加工のドリル加工は
、ドリル工具及び被加工物ワークの梅類、材質等によっ
て大きく相違するが、ワーク１を５ＫＤ６．５ＫＤＩ　
１又は５５５Ｃ等通常の金型用鉄材とした時の大兄の加
工速度（ワーク除去ｔ　（ｇ）　／加工時間（分））は
約ｘｏｏＯｇ／分前後で之を本発明に於ける荒加工とし
、次工程を電気加工の放電加工に於ける約３０ｇ／分又
はそれ以下の荒加工を本発Ｑｌｌｆ於ける中加工とし、
次工程を放電加工の約０５ｇ／分前後又はそれ以下の中
加工を本発明に於ける仕上は加工とし、また、省略する
が、別の加工方式でも良いが、放電加工ならば約ｖ　ｍ
　ｇ　／分の仕上げ加工を本発明に於ける最終仕上げ加
工として行う如くするもので、平均加工速度として高い
加工速度で３次元曲回の全型を加工成形することかで　
　　ｆきることになる。そしてこれは、従来のフライス
加工による場合の加工速度（フライス加工の荒加■で約
５０ｇ／分、同中加工で約１ｇ／分、同仕上加工で０１
ｇ／分、手仕上加工で０．０１ｍｇ／分）に比べ、極め
て高速で加工成形することを意味している。

このように、機械的切削加工としてドリル加工を荒加工
に使用し、後工程として放電加工等の電気加工を組合せ
使用することにより高速加工が可能となる理由は、機械
的切削加工としてのフライス盤においては、切削具の回
転軸に対して横方向の荷重がかかる一方、切削具の太さ
には制限があるために、ドリル加工程には大きな切削力
で荒取り加工することが困難である一方、ドリルは加圧
方向が工具の回転軸心に一致するので、高い切削圧力で
加工することができるからである。また、放電加工等の
電気加工を上記フライス加工と組合わせるとしても、フ
ライス加工面のような形状に沿った面よシもドリル加工
により多数の穴が明いて凹凸に富んだ面の方が放電加工
等の電気加工が円滑に行われ、電気加工のより制速化が
可能たからであり、そして放電加工の際には、穿設され
た穴３ｍ、３ｂ、３ｃが放電加工の途中の段階まで除去
困難な加工屑の滞榴穴、又は加工液と加工屑の排出穴と
して利用できる上、さらに、加工間隙近くに実質上多く
の加工液が介在している状態であるから、高負荷（ｆＪ
ｔＪ電流）の加工が可能となり、これらのことも加工速
度を増加させることに寄与できる。さらに、ＡｉＪ述の
ように、ドリル加工により斜めの頑斜穴３ｄを設けてお
けば、加工途中の段階迄であるが、練入３ｄに絶縁管を
挿設しておいて線管を挿設しながら、或いは史に１１１
１１１面に小孔全通亘設けてカロエ液の・妓込み、又は
噴出さ姓りことｅこより、加工屑の排除及び加工液の史
新が惨めで円滑となり、能率のよい加工がｆＴえ、さら
に加工速度を向上させることができる。また、放電加工
や４　ｍ　ＪＪｎ工のみによる加工に比べて制速にυ０
工しうることはぎうまでもない。

なお、本発明を実軸する場合、ドリルによる加工と放電
加工とを別々の工作機で行って本よくまた、ドリルによ
る１３１４工ゆ條は、）Ｊｔノエすべき形状に合わせて
、個々に笈史でさる。

以上述べたように、本発明においては、ドリル加工によ
って荒加工を行った後に放電加工または電解加工等の電
気加工によって中仕上げや仕上げ加工を行うようにした
ので、従来のフライス加工又μフライス加工と電気加工
の組合せ等によるｓ台に比べて加工速度を著しく高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明加工方法による場合のドリル加工
状態の一例を示す側面図、同（Ｂ）は穴穿設後のワーク
の一例を示す平面図、第２１Ｚ＋は穴穿設置＆の放返／
ＪＩＪ工を説明する断１用図、第３図は穴加工の牛（ｌ
の一例を示す説明図、第４図（ａ）（ｂ）はドリルの加
工深さを設定する場合の一例」を示す説明図、第５図は
本発明の方法を実施する装置の一例を示す構成図、第６
図は第５図の装置のツール取付体の正面図、第７図は該
装ぼにより故′這υＶ工を何う場合の状態を、況明する
断面図である０ 特許出願人　株式会社　井上ジャパックス研究所代理人
　弁理士　若　１）勝　− 第１図 （Ａ） （ａ） 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワークの加工個所の全加工領域を、ドリルにより多
   数の穴を穿設する如く全面にわたって各部に所定の深さ
   となるようにドリル加工を行い、次いで、加工個所の形
   状に対応する総型加工用電極を用いて、放電力ロエまた
   は電解加工等の電気加工法によ如電気加工して３次元の
   加工面を形成することを特徴とする３次元加工方法。 ２、前記ドリルによる穴の穿設を行う場合、径の大きい
   ドリルから径の小さいドリルへと順次取換えて穴の穿設
   を行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の３
   次元加工方法。 ３、前記ドリルによる穴の穿設を行う場合、各穴を最終
   的に加工すべき形状に応じた深さに穿設することを特徴
   とする特＃！ｆ請求の範囲第１項または第２項記載の３
   次元加工方法。 ４、前記ドリルによる穴の穿設を行う場合、一部の穴を
   斜めに穿設し、その斜めの穴を放電加工または電解加工
   における加工液またＦｉＶ１′！ＩＩ液の噴射まだは吸
   収通路として利用することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の３次元加工方法。