JPS5935730B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工装置、特に被加工体と電極間の加工間
隙内の加工層を、加工状態等に応じて好適に除去し得る
加工液供給装置を備えて成るものに関する。

従来斯種の放電加工装置に於て、電極又は被加工体に加
工液流通路を設け、該加工液流通路を介して加工中連続
的に加工間隙内に加工液の供給又は吸引を行ない、放電
加工することは公知であり、特な歴史的に放電加工技術
の初期発展段階に於て、最も一般的な加工方法であり、
今日に於てもなお広く利用されている。

即ち、第３図に示すように、加工液中の電極２、又は被
加工体１に加工液流通路２ａを設け、該流通路２ａに加
工液の供給噴流又は吸引ポンプ９’を接続し、加工中連
続的に加工間隙内に加工液の供給噴流又は吸引を行なう
ものである。

なお、図に於て、１０は加工液タンク、３は電極保持ク
イル、４はスイッチング素子、５は制御回路、又６は直
流電源である。然しながら、これ等の加工方法は、その
後開発されたいわゆる電極無消耗或いは低消耗の加工条
件に適しないことが判明しており、これらの加工条件の
加工に於ては、例えば周期的に造つた加工電圧パルス列
の中断期間、又はレジプロ運動の期間（この期間には加
工電圧パルス列も通常中断する）のみに、加工液を加工
間隙に強制的に噴流、噴射又は吸引する技術が開発され
た（例えば、特公昭４４−１６５２０号公報）。

この方法は電極や被加工体の形状によつては利用できな
いという問題もあるが、電極低消耗条件下で単純な穿孔
加工を行なうような場合極めてよい方法である。

然しながら、電極形状が複雑であつたり、加工面積が大
きくなつたりすると、加工を停止して加工液の強制循環
を行なうときでも、加工間隙が極めて微小であるため、
加工間隙全体にわたり液を円滑に流通せしめることが困
難となるものである。

而して、このような場合、従来の知識では加工液圧を一
段と高くすることが必要であるとされていた。然しなが
ら、加工液圧を高めると加工電極及び被加工体にかかる
背圧も大きくなり、電極可工送り等にも支障が生じる上
、電極の振動や加工液の脈圧化が生じるという問題もあ
つた。又、今日では、放電加工装置には加工状態の良否
を判別する判別装置が設けられており、加工状態に応じ
最適の加工条件が自動的に選択されるように成つている
。

而して、被加工体と電極との間に加工屑等がたまり加工
条件が悪化したとき、又は所定の周期で、電極又は被加
工体に微小振幅のレジプロ運動、即ち相対的に対向方向
の開離近接運動を行なわせ、そのポンプ作用により加工
間隙から加工液と共に加工屑等を排除することも公知で
あり広く利用されている。然しながら、この方法も、電
極を支承するステム及びクイルは重量が大であり、且つ
加工のため精密なサーボ送りを行なう必要のある重要な
構成要素である上、特に大型の電極で加工を行なつてい
る際には、これにレジプロ運動をさせることは容易でな
く、又、このレジプロ運動は装置の磨損の原困となる。

又、このレジプロ運動は、加工面積が大きい場合とか加
工穴が或る程度以上深くなつた場合には、加工屑や発生
ガス等を除去するためにより頻繁に且つより大きなスト
ローク（開離距離）として与える必要があり、従つてレ
ジプロ運動のみに依存していたのでは加工能率が低下す
る欠点があつた。このため加工液噴射ノズルを設けて上
記レジプロ運動に代え、又はレジプロ運動の間に加工間
隙の開口部に加工液を噴射せしめ、又はその間の噴射圧
力を高めたりすることも提案されているが、この方法は
未だ充分その効果を発揮するには到つていないのが実情
である。本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、加工液の噴流又は吸引
圧力を格別には高めることなく、又電極にレジプロ運動
を与えることなく、又はレジプロ運動と共に加工間隙内
の加工液を充分に流動交換させ、加工屑等を排除しよう
とするもので、電極若しくは被加工体の一方又は両方に
加工間隙に通する加工液流通路を設けておき、又は間隙
外部より間隙に指向した１個又は別個の或いは複数個の
噴流、吸引ノズルを設けておき、加工状態が悪化した際
に又は適宜の周期信号で、前記加工液流通路又はノズル
により加工間隙内に加工液を噴流し更にこれを吸引して
、該加工間隙内の加工屑や発生ガスを排除しようとする
ものである。

即ち、本発明は、加工中加工間隙内に連続的に加工液の
供給噴流又は吸引を所望の通常の液圧又は流量で行なう
ものではなく、加工中、常時は加工液の流通を停止又は
殆んど停止に近い小さい液圧又は小さい流量としておき
、加工間隙に加工屑等がたまり加工状態悪化の前駆現象
を検出したときや加工状態が悪化し連続アークが多発す
るに到つたとき、又は所望の設定された間歇一定又は可
変周期信号の出力で加工間隙内に加工液の噴流と吸引と
を行ない、これらの加工屑等を排除しようとするもので
、被加工体と電極間の加工間隙内の加工液を所定の小さ
い噴流液圧又は所定の小さい吸引力の何れか一方によつ
て更新を行なうか、又は両方とも行なわない状態で放電
加工を行なつている放電加工装置に於て、前記の小さい
噴流液圧よりも充分高い液圧の噴流を行ない得る加工液
噴流装置と、前記の小さい吸引力よりも充分大きい吸引
力の吸引を行ない得る加工液吸引装置と、前記加工液噴
流装置と吸引装置とを前記加工間隙に切換接続すると共
に両者を遮断することができる切換弁と、加工間隙に於
ける放電加工状態の判別装置が加工状態の悪化検知によ
り信号を出力するか、又は所定の設定周期の信号出力装
置が信号を出力したとき前記切換弁を作動させ、予め設
定された噴流、吸引の順序と所望の設定された噴流、吸
引の各時間の間、前記噴流装置と吸引装置とを少なくと
も各一回加工間隙に接続する前記切換弁の制御装置とを
備えたことを特徴とする。このように本発明に於ける加
工屑等の排除は、加工液の噴流と吸引から成るサイクル
で行なわれ、一回の加工屑排除のためのサイクル数、噴
流及び吸引の圧力、及び時間等は加工の開始時や加工中
の当該時点に於ける加工面積や加工深さにより適宜に定
められるものである。

而して、一般的にはこの噴流圧力は０．２〜１．０ｋｇ
／Ｃｄ、吸引圧力は− ０．０２〜− ０．１ｋｇ／Ｃ
ｉｉの範囲でよく、本発明の加工屑排除のための噴流及
び吸引期間以外の通常の放電加工中に於ける噴流及び吸
引圧力は、上記程度以下の小さい値又は零とし、又、本
発明の実施に於ける加工液の噴流時間と吸引時間の比率
は１：１乃至５：１の範囲とすることが望ましい。

而して、これらをそれぞれ上記の範囲内で適宜に選定し
得るよう構成することは更に望ましいことである。又、
噴流時間及び吸引時間も加工の難度に応じ適宜に選択設
定できるよう構成することが望ましい。又、噴流と吸引
の切換えは急激にステツプ状に行なうことが望ましい。

勿論、被加工体やせの加工形状等により加工屑の排除の
困難な場合、例えば深孔加工で加工深度が増したとき等
は、噴流及び吸引の回数を増し、噴流及び吸引の圧力を
上げ、且つ噴流及び吸引の時間、特に噴流の時間を延長
するものである。

而して、叙上の如く噴流と吸引を組合わせて行ない、且
つ、その切換えを急激に行なうのは、加工間隙内の加工
屑の偏在をなくし均一化するためである。即ち、噴流と
吸引の急激な切換えにより加工間隙内に残留するガスを
急激に膨張させ、且つ流れの方向を急変せしめることに
より、一方的な噴流のみでは洗滌されなかつた部分に新
しい加工液を流入させ、加工屑、ガス等の偏差をなくし
、均一化するためである。

而して、一回の噴流期間及び吸引期間に於て、加工間隙
内に注入又は吸引される加工液量は、加工間隙内容積の
数倍程度又はそれ以上とする。

又この噴流、吸引は各二乃至三回繰返すとより一層効果
的である。加工液の噴流のみによつて、又は吸引のみに
よつて、加工屑を排出しようとすると相当の加工屑は排
除されるにせよ、加工形状や深さ等と共に、加工液の流
動の不均一及び加工液と加工屑の比重差等のため加工間
隙内の加工屑の偏在が解消できず、逆に偏在を助長し加
工状態を悪化させることもあるが、叙上の如く噴流と吸
引とを少なくとも各一回行ない、且つ、その切換えを急
激にステツプ状とすることにより、加工屑の排除を一層
効果的にならしめ、且つ、偏在する加工屑を適宜流動せ
しめ均一化し加工にとつて好ましい状態とするものであ
る。

更に付言すれば、放電加工に際し使用する加工液は、完
全に清澄なものでなく、適切な濃度範囲内で、加工屑等
を含むものが望ましいが、これらの加工屑が加工間隙内
に偏在することは加工状態を悪化させる原因となるもの
である。

而して、本発明によるときは、従来電極のレジプロ運動
を行なわなければ加工が不可能であつた全ての加工例に
ついて、電極のレジプロ運動を行なうことなく加工を行
ない得るようになるか、少なくとも電極レジプロ運動の
周期を長くできるか、又はストロークを大きくすること
なく加工を行ない得るようになるものであり、しかも本
発明は既存の放電加工装置にこれを応用する場合でも、
極めてわずかの付加設備で足りるものである。

又、本発明は、前述の如く公知の電極レジプロ運動と併
用できるものであるが、これと併用するよりはむしろ単
独で使用する方式とすることが望ましい。そうすること
により、大重量の部材にレジプロ運動を行なわせるため
の諸装置を廃止することができ、加工装置のコストを切
下げ得るものである。又、本発明にかかる放電加工装置
では、加工間隙内液圧を通常は１．０ｋｇ／Ｃｆｌｉ以
下、高くとも２．０ｋｇ／ＣｌＬ以下とすれば足りるか
ら、装置の剛性を特別に大とする必要もない。

実際上、クイル及びクロステーブルに作用する応力は、
レジプロ運動を行なう場合の数分の一程度に止まるから
、過大な応力により加工精度が劣化するというような問
題も少なくなる。

又、従来公知のレジプロ運動を行なうことにより加工可
能であつた加工であつて、本発明方式で加工不可能であ
るものは、極小径の深孔加工等少数の例外のみである。

以下、図面により本発明の一実施例の詳細を説明する。

第１図は本発明にかかる放電可工装置の一実施例を示す
回路図、第２図は加工液の噴流、吸引圧力の変動を示す
模型図であり、図中、１は被加工体、２は電極、３は該
電極２を保持するクイル、４はスイツチング素子、５は
該スイツチング素子４の制御回路、６は直流電源、Ｔは
挿入抵抗、８は放電電流のレベルにより放電状態の良否
を判別する判別装置、９は加工液ポンプ、１０は加工液
タンク、１１は４ポート３位置の電磁一油圧切換弁（以
下単に「切換弁」という）、１２及び１３は圧力制御弁
、１４及び１５は圧力調節計、１６は加工液噴流時間を
設定するタイマ、ＩＴはノツト回路、１８はワンシヨツ
トマルチパイプレータ、ＩＳは加工液吸引時間を設定す
るタイマ、２０は加工液の噴流、吸引を行なうべき周期
の最小限界を設定するタイマ、２１はアンド回路、２２
は圧力調節計１４及び１５の圧力設定値を規定する指令
装置である。切換弁１１はＰＡＲＢ接続スプリングセン
タの弁であり、常時は図示の如くＮ位置にある。

又、加工液ポンプ９は常時矢符方向に送液を行なつてお
り、圧力制御弁１２及び１３は常時その吐出側圧力を指
令装置２２の支持する圧力に制御している。一方、電極
２及びクイル３には加工液流通路２ａ及び３ａが設けら
れており、この加工液流通路は切換弁１１のポートＢに
接続している。

従つて、常時加工液の噴流及び吸引は行なわれていない
。又、スイツチング素子４は制御回路５の指令に応動し
て開閉し、電極２及びクイル３は図示しない加工送り装
置により加工送りされ、電極２は被加工体１を放電加工
している。而して、加工が進行し加工間隙内に加工屑や
発生ガスが堆積すると、連続アーク放電が多発する等加
工状態が悪化するが、該加工状態の悪化は判別装置８に
より直ちに検知される。

然るとき判別装置８は出力パルスを発信し、タイマ１６
及び２０を始動せしめる。タイマ１６は予め定められた
加工液を噴流すべき時間Ｔ１中出力“１’’を発信し、
該時間Ｔ１中切換弁１１のソレノイドＩｌａを励磁して
、切換弁１１を図中Ｉ位置に切換える。

然るとき該切換弁１１のポートＡとＰＮ及びＢとＲは連
通し、加工 ．液ポンプ９により送液される加工液は、
圧力調節計１４により圧力制御弁１２に設定された圧力
で加工液流通路２ａ及び３ａを通つて加工間隙内に噴流
し、堆積した加工屑等を排除する。而して、該時間Ｔ１
が経過すると、タイマ１６の出力は“０” こに復帰し
ソレノイドＩｌａは消磁されるが、同時にノツト回路Ｉ
Ｔの出力が“１”となり、ワンシヨツトマルチパイプレ
ータ１８が出力パルスを発信してタイマ１９を始動せし
め、予め定められた加工液吸引時間Ｔ２中その出力を“
１”とするので、４切換弁１１のソレノイドＩｌｂが励
磁され切換弁１１は該時間Ｔ２中位置に保持される。然
るとき該切換弁１１のポートＡとＲ、及びＢとＰが連通
するので、加工間隙内の加工液は、圧力調節計１５によ
り圧力制御弁１３に設定された吸引力で加工液流通路２
ａ及び３ａを通つて加工液ポンプ９により吸引される。
而して、該時間Ｔ２が経過すると、タイマ１９の出力は
“０’’に復帰しソレノイドＩｌｂは消磁され、切換弁
１１はＮ位置に戻る。

従つて、叙上の作用により加工液流通路２ａ及び３ａ内
には第２図イに示す如きステツプ状の圧力変動が生じ、
加工液は加工間隙内に噴流された後直ちに吸引されるの
で加工間隙内の加工屑は効果的に排除されると共に、残
留する加工屑も加工液の流動、特に噴流と吸引の切換操
作により、均一化せられる。一方、始動されたタイマ２
０は所望の時間出力“１”を発振する。而して、叙上の
加工屑等の排除が充分に行なわれた場合は、加工の進行
により再び加工状態が悪化し、叙上の噴流、吸引が指令
される以前にタイマ２０の設定時間は満了し、その出力
は“０”に復帰するが、例えば加工深度が増大する等の
理由により、第２図イに示したような圧力変動ではもは
や充分な加工屑排除が不可能になると、タイマ２０の設
定時間満了前に再び加工状態が悪化し、噴流、吸引の指
令パルスが判別装置８から発せられる。然るときはアン
ド回路２１は該指令パルスを通過させ、指令装置２２に
入力せしめる。而して、指令装置２２は、圧力調節計１
４及び１５の圧力設定値を変更し、以後の加工液の噴流
、吸引に際しては、加工液流通路内に第２図口の如き圧
力変動を生じさせる。この圧力設定値は、加工の進行に
応じ１０段階程度の変更が可能なよう構成され、従つて
加工深さが大となつても常に完全且つ効果的な加工屑の
排除が保証されるものである。

上記実施例の構成に於ては、判別装置８によつて加工状
態の悪化が検出される迄は切換弁１１は図中Ｎの位置に
切換えられていて、加工間隙は加工液の噴流、吸引の何
れもが全く行なわれていない状態で加工が行なわれてい
る場合であるが、この期間には必要ならば前述の如き従
来の慣用手段等により加工液を噴流又は吸引させつつ加
工を行なうようにしても良いものの、電極消耗等の弊害
を防止するために、その噴流又は吸引圧は小さい値に設
定して、微小流量の噴流又は吸引を行なうようにされる
ものである。

尚、本発明の変更実施例としては、上記実施例の如く加
工間隙の加工状態を監視しつつ噴流及び吸引を間歇的に
行なわせるのではなく、電極、被加工体の材質組合わせ
、加工状件、加工形状、及び加工の目的等により予め噴
流及び吸引を行なう時間間隔を設定して或る一定周期で
繰返させる場合には、判別装置８に代えてそのような所
望周期で制御パルスを発生する周期信号出力装置を設け
れば良く、又、該周期信号出力装置を加工時間の経過又
は加工送り長さ等により制御パルス発生の周期を短く又
は長く切換えるように構成するとか、判別装置８の検出
信号又はその発生頻度等により制御パルス発生の周期を
変調又は変更するように構成することができる。

又、噴流及び吸引を単に一回だけではなく、加丁間隙で
の加工状態や、設定により二回以上の複数回行なうよケ
にすることができる。

即ち、例えば、加工液吸引時間を設定するタイマ１９の
作動が終了して出力が““０’’となつた時点又は該時
点よりも微小時間が経過した時点に於て、判別装置８が
衣然として加工状態の悪化検出状態を保持しているとか
、又は所定レベル以上の加工状態は改善がない場合には
、直ちにタイマ１６の作動を再起動する如く構成してお
けば良く、又設定による場合には、上記タイマ１９の出
力’“０’’後、予め設定した回数タイマ１６を再起動
させる構成等各種の構成で実施することができる。又、
上記複数回繰返し作動の場合には一回目よりも二回目以
後の噴流及び吸引圧力又は流量を大きくするように構成
することもでき、一回の噴流及び吸引を行なう場合にも
必要に応じ噴流の前に一旦吸引を行なうとか、噴流及び
吸引の後に再度噴流のみを行なう等種々の変更が可能で
ある。本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によ
るときは、極めて簡単な構成装置により、且つ電極レジ
プロ運動を行なわないか、少なくとも電極レジプロ運動
の周期を長く、又は引上げストロークを小さく保つて効
率の良い加工を、安全確実に行ない得る放電加工装置を
提供できるものである。

尚、本発明にかかる放電加工装置は叙上の実施例に限定
されるものでなく、例えば加工状態の良否の判別装置と
しては公知のすべての様式のものが利用でき、加工液ポ
ンプ９は常時運転せずとも必要に応じて運転すれば足り
、又、噴流や吸引の圧力を制御する代りにその流量又は
流量の積算値を制御するように構成してもよく、加工深
さに応じ噴流圧力及び吸引圧力を上げる代りに、又はこ
れらと共に噴流時間、吸引時間を延長することも可能で
あり、又、噴流、吸引のための装置としてジニットポン
プ、ダイヤフラムポンプ等の全ての公知のポンプが利用
でき、又更に、切換弁についても同様であり、本発明は
それらの全てを包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる放電加工装置の〒実施例を示す
回路図、第２図は加工液圧力の変動を示す模型図、第３
図は従来の放電加工装置の図である。 １ ・・・・・・被加工体、２・・・・・・電極、２ａ
・・・・・・加工液流通路、３・・・・・・クイル、３
ａ・・・・・・加工液流通路、８・・・・・・加工状態
の良否を判別する判別装置、９・・・・・・加工液ポン
プ、１１・・・・・・切換弁、１６，１９，２０・・・
・・・タイマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工体と電極間の加工間隙内の加工液を、所定の
   小さい噴流液圧又は所定の小さい吸引力の何れか一方に
   よつて更新を行なうか、又は両方とも行なわない状態で
   放電加工を行なつている放電加工装置に於て、前記小さ
   い噴流液圧よりも充分高い液圧の噴流を行ない得る加工
   液噴流装置と、前記の小さい吸引力よりも充分大きい吸
   引力の吸引を行ない得る加工液吸引装置と、前記加工液
   噴流装置と吸引装置とを前記加工間隙に切換接続すると
   共に両者を遮断することができる切換弁と、加工間隙に
   於ける放電加工状態の判別装置が加工状態の悪化検知に
   より信号を出力するか、又は所定の設定周期の信号出力
   装置が信号を出力したとき前記切換弁を作動させ、予め
   設定された噴流吸引の順序と所望の設定された噴流、吸
   引の各時間の間、前記噴流装置と吸引装置とを少なくと
   も各一回加工間隙に接続する前記切換弁の制御装置とを
   備えて成ることを特徴とする放電加工装置。