JPS6363329B2 - - Google Patents

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JPS6363329B2
JPS6363329B2 JP17258779A JP17258779A JPS6363329B2 JP S6363329 B2 JPS6363329 B2 JP S6363329B2 JP 17258779 A JP17258779 A JP 17258779A JP 17258779 A JP17258779 A JP 17258779A JP S6363329 B2 JPS6363329 B2 JP S6363329B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/38Influencing metal working by using specially adapted means not directly involved in the removal of metal, e.g. ultrasonic waves, magnetic fields or laser irradiation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は筒状の細長い電極を被加工体に対して
軽加圧接触させた状態で振動を行なわせて細深孔
加工をする新しい放電加工方法に関する。
従来、ガラス等の絶縁性の被加工体に孔明け等
の加工を行なうとき、電極を被加工体に振動接触
させ、電解液等の導電性加工液を供給して、パル
ス放電を行なうことにより加工する方法が公知で
ある。この場合の放電電圧は高電圧であり、アー
クを主体にして加工が行なわれ、加工面粗さ、精
度は良くない。
又、放電加工による1mmφ前後又はそれ以下の
形状比L(深さ)/Dφ(穴径)の大きい細孔加工
は、例えば引抜きダイス、デイーゼルエンジンの
燃料噴射ノズル、化繊ノズル、或いはワイヤカツ
ト放電加工の被加工物下孔等多種多用な方面に広
く使用されている所であるが、放電加工に於ては
所謂難しい加工の1つで(例えば、飯塚芳弘「放
電加工による細孔加工」放電加工技術Vol4No.1
(1961)あるが、電極として銅パイプ又は注射針
等のパイプ状素材を用い電極側より加工液を噴流
する(吸引する場合もある。又、電極被加工物へ
のより細径の下孔加工は困難であるから、被加工
物側下孔から噴流、吸引すると言うことはほとん
どない。)と加工速度は非常に増し、3〜5倍の
加工速度が得られる。(例えば、放電加工技術研
究会編「放電加工技術便覧」第323頁、日刊工業
新聞社、昭和38年12月20日)と言われているが、
場合に応じた種々の工夫を要する難加工であつ
て、加工の規模に比して加工時間がかかりすぎる
ことが常に問題となる加工であることは間違いが
ない。
しかして、斯種放電加工に於ける加工液は、放
電間隙に於ける絶縁維持、放電の発生及び消弧の
ため、電極・被加工物及び間隙の冷却のため、放
電間隙に於ける爆発力の発生維持のため、並びに
加工屑及びガスの放電間隙から排出のため等のた
めに必要なもので、穿孔、型彫加工の領域に於て
は鉱物油系のもの、主として所謂ケロシン(白灯
油、第4類第3石油類)が、ワイヤカツト放電加
工に於ては、水又は水を主成分とする水系のもの
が、又放電切断加工に於ては通常無機電解質を添
加した水ガラス又は水の如き電解性溶液が従来用
いられてきているが、近時加工液として、電気比
抵抗約103〜105Ωcm前後、特に104Ωcmオーダ以上
程度の水(純水、界面活性剤等、その他添加物が
ある場合がある)等、水を主成分とする水系加工
液を用いる上記ワイヤカツト放電加工機が普及し
てくるにつれ、上記穿孔、型彫加工の分野に於て
も取扱上、環境衛生上、及び防災上等の観点よ
り、上記水を主成分とする液を加工液として用い
る加工機の出現が要請されている所である。
このため、従来より水系加工液に関し種々の提
案、例えば、加工液への添加物に関する特公昭41
―16480号公報外、加工用パルス電源や電源条件
の設定に関するもの(例えば、木本外2名「水中
電極低消耗放電加工の検討」:電気加工学会誌、
Vol1.No.2P43〜50、外)等があるが汎用的な実用
機として出現するに至つていない。
他方、上記穿孔、型彫加工形の放電加工機に於
ける、加工液の供給介在には、噴流、吸引、及び
電極の往復運動又はこれ等の組合せ等種々の方法
があるが、加工屑の排除及び加工液の更新等のた
めに放電間隙へ新たに供給される加工液の液圧
は、通常高くても数Kg/cm2前後以下(例えば、前
出「放電加工技術便覧」第361〜362頁、電気加工
学会関西支部編「放電加工の理論と技術」第131
〜132頁、株式会社養賢堂、昭和47年11月15日)
の低いもので、電気加工の技術の分野に於ける電
解型彫加工の高圧加工液噴流方式と好対称をなし
ていたものである。
最も、高速放電加工の研究、特に「高速液流に
よる放電加工の加工速度向上」(須田外2名電気
加工学会誌Vol4.No.7第1〜10頁)によれば、加
工液が導体粉(#400グラフアイト)を2g/
混入した水道水からなる水系加工液で加工電源が
単相商用交流を全波整流した無負荷電圧43Vで、
平均加工電流が130〜400Aという大電流加工(電
流密度約10〜32A/cm2)で、電極の加工送りが手
送りという特殊なものであるが、加工液の放電間
隙流速が約5〜20m/sec(約5〜25/min)と
いう大きなものであり、その後、上記導体粉を混
入しない、電極自動送りの「放電高速加工機の試
作」(須田外2名、昭和46年度精機学会春季大会
学術講演前刷、第357〜358頁)も行なわれている
が、このような高速荒加工が電極径が約1mmφ前
後又はそれ以下というような細孔加工に、又、形
状比L/D≒10前後又はそれ以上と言うような細
孔加工に適用できるか否か未だ明らかでない。
又、これ等に記載されている電極の寸法、形
状、放電間隙の大きさ、及び上記加工液の流量、
流速によれば、ポンプによつて送られた加工液
(水道水×103Ωcmオーダ)の放電間隙入口部に於
ける液圧は10Kg/cm2によりも低く、ポンプ圧が略
10Kg/cm2と推定される。
又、放電加工の高速加工としては、所謂電解加
工で放電加工を同時に行なわせる電解放電加工法
も研究されつつあり、例えば、久保田外1名「電
解放電加工の研究」昭和47年度精機学会秋季大会
学術講演前刷、第437〜438頁、同「電解放電加工
による鋼の高速穴あけ」昭和48年度精機学会春季
大会学術講演前刷、第415〜416頁に記載されてお
り、そして約10mm/min乃至40mm/minという高
速の加工を約10Kg/cm2という高い圧力の加工液手
段を用いるものであるが、加工液は約20%食塩水
で、電源は商用交流を半波整流した約50Vの電圧
で、電流密度約300〜800A/cm2であり、かかる高
速荒加工の方法が微細加工に適用できるか否か未
だ明らかでない。
そこで本発明の出願人は特願昭54―144117号
(特開昭56―69033号公報)で、棒又は筒状電極と
被加工物とを相対向せしめて形成される放電加工
間隙に、加工液を噴流介在させた状態で両者間に
間歇的な電圧パルスを印加し、発生する放電によ
り加工を行ない、加工の進行に応ずる送り又は一
定速度の送りを前記両者間に相対的に与えて放電
加工するものに於て、前記電極の径が1mmφ前後
以下の細棒状で、形状比L/D(但し、L;加工
孔の深さ、D;加工孔の径)が少なくとも5以上
の細孔加工に際し、前記加工液として水を主成分
とする水系加工液を用いると共に、該水系加工液
を前記加工間隙に少なくとも20Kg/cm2以上の高圧
力で供給噴出せしめた状態で前記の放電加工を行
なうことを特徴とする放電加工方法を提示した。
本発明は加工が極めて困難なL/Dが5以上の
細孔加工を行なうための1つとしてなされたもの
であつて、加工速度、加工精度等を向上させるこ
とを目的としてなされたものである。
従来導電性被加工体を放電加工するときには、
電極と被加工体間に高い絶縁性の加工液が介在す
る一定の放電間隙を維持させて両者間にパルス放
電を繰返させるようにしていたので、加工電源か
ら供給する電圧パルスは、前記対向間隙に介在絶
縁加工液の絶縁破壊による放電起動を行なわせ、
且つ放電を電圧パルス幅の所定時間維持させるた
め、100V程度以上の高い電圧を必要とした。こ
のめ、電圧パルスの幅等を制御しても加工面粗さ
の改善は少なく、放電起動にエネルギ消費が多
く、又加工屑等の影響により放電が妨害されるこ
とが多く、加工速度を高めることができなかつ
た。
本発明はこのように点に鑑みて提案されたもの
で、加工液として水を主体とする低絶縁性の加工
液を用い、電極に高周波振動を付与した状態で加
工送りを加圧送りとしたことによる電極と被加工
体との軽加圧接触状態を前記付与高周波振動によ
り振動的に開離させると共に電極、被加工体間に
無負荷電圧が100Vよりも充分低い電圧パルスを
印加して放電加工するものである。
以下図面により本発明を説明すると、1は細深
孔加工のためのパイプ電極で、振動子2の先のホ
ーン3の先端部チヤツク4に固着されている。5
はホーン3を支持する筒体、6は筒体に嵌挿させ
たピストン、7はピストン6に送りを与えるモー
タ、8はピストン6と筒体5間に挿入した加圧バ
ネ、9は被加工体、10はパイプ電極1を介して
加工間隙に加工液を加圧噴流するポンプ、11が
加工液としての蒸溜水、又は、イオン交換樹脂に
よる処理水の如き水を主体とする加工液を貯蔵す
るタンク、12は電極1と被加工体9間に無負荷
電圧が100Vよりも充分低い加工電圧パルスを供
給する加工電源、13は振動子2を励振させる高
周波電源である。
振動子2による振動は5KHz〜100KHzであつ
て、電極1にホーン3を介して伝播作用させる。
又モータ7によるピストン6の送り制御によつ
て、バネ8の圧力が筒体5を介してホーン3に作
用し、電極1に加わるから、電極1は被加工体9
に対し、電極を噴流する加工液で直接押上げるこ
とができないまでも押上げ力として相当程度作用
し得る程度に、例えば外径1mmφ、内径0.8mmφ
で長さ120mmの電極1と被加工体9との間にポン
プ圧40Kg/cm2で加工液を供給した場合は約50gf
程度にバネ8圧による軽加圧接触し、この接触状
態で振動子2による高周波振動が加わり、従つて
電極1先端は被加工体9に対して接触開離振動、
即ち接触開離を繰返すことになる。この接触開離
振動する電極1と被加工体9の加工部には、ポン
プ10から水を主体とした低絶縁性の加工液が加
圧噴流され、そこに加工電源12から無負荷電圧
が100Vよりも充分低い加工電圧パルスが供給さ
れ、間歇的なパルス放電が行なわれる。放電は電
極1の高周波振動による接触してから開離すると
きに主として発生し、勿論近接時にも発生するこ
とができ、高周波の微小振幅の振動であるから開
離時にも放電が中断するようなことがなく、所定
パルス幅の放電が安定して行なわれる。そして電
極1には高周波振動が付与されているから、電極
1と被加工体9間に軽加圧接触を保つ加圧送りが
与えられていても放電点の移動は極めて良好で、
又加工液の絶縁抵抗が低い分、加工電圧パルスの
無負荷電圧が低くしてあるので、過渡アーク放電
状態で安定に加工を続けることができる。電圧パ
ルスの無負荷電圧は、従来の高絶縁抵抗の加工液
による放電加工のように間隙に放電起動し、且つ
その間に放電を維持する電圧を必要としないか
ら、通常5V程度、場合によつては15〜20V程度
の低電圧とすることができ、このような低電圧加
工するから、短絡大電流が流れるわけではなく、
加工面が粗くならず、高精度で加工でき、従来の
放電加工のように間隙を一定に保つことが必要で
なく、加工屑等による放電の妨害もないので、加
工は安定して進み、加工速度は著しく向上する。
加工切削屑は電極振動による撹乱作用、そこにポ
ンプ10による加工液噴流によつて容易に洗い流
すことができ、高速度で加工を進めることができ
る。加工の進行に追従させてモータ7を駆動し、
ピストン6を送ることによつてバネ8圧を常に一
定に保ち、電極1と被加工体9間に常に一定の軽
接触加圧状態を保たせることができる。従つて電
極1は加工の進行に応じて被加工体9内に深く侵
入し、常に一定加圧力と振動との相互作用により
適度に接触開離を繰返しながらパルス放電をして
加工するから、深孔加工等を容易に短時間に貫通
させることができる。
ポンプ10から供給する加工液にケロシンのよ
うな絶縁油を用いることもできるが、イオン交換
樹脂によつて処理した水等の水を主体とする加工
液を利用することによつて、火災の危険がなく又
一部電解作用も働いて加工速度はより一層向上す
るようになる。
次に実施例を設明すると、径が0.5mmφのCuパ
イプを電極とし、WC―CO超硬材に孔明け加工
するものに於て、電極先端を被加工体に軽加圧接
触させた状態で28KHz,20Wの振動を行なわせ
る。加工液には比抵抗104〜105Ωcmの水を用い、
ポンプによつて前記電極パイプから噴流させる。
加工電源には無負荷電圧35Vの低電圧パルスを用
い、加工平均電流4Aで放電加工した。このとき
電極侵入速度が約8mm/minの極めて高速度の加
工ができた。電極消耗比は約3%であつた。
尚、電極の振動と加工電圧パルスの供給は特別
同期をとる必要はないが、接触開離振動する電極
が被加工体に接触したときスイツチオンして加工
パルスを加えれば各パルスとも放電起動電圧を必
要とせずに低電圧で安定放電ができるから、加工
電源の無負荷電圧は更に低電圧のものよい。
又前記実施例に於ては高周波振動を電極に直接
作用させるものについて説明したが、供給加工液
に振動を付して於て電極に振動を作用させるよう
にしてもよい。例えば、電極パイプから加圧噴流
する加工液にポンプ吐出部等の供給部で高周波振
動を加えると、噴流液は電極パイプの先端と被加
工体の接触部分から軽加圧の電極を振動的に押し
上げるように噴出し、このように電極パイプを押
し上げる作用が振動的になるから、結果的に電極
は振動し、電極の先端は被加工体と接触開離する
ようになる。
以上のように、本発明は従来の放電加工とは全
く異なる水を主体とする低絶縁性の加工液を使用
する接触放電加工であり、電極に高周波振動付与
することにより、細長い筒状電極を被加工体と接
触開離振動させ、各印加電圧パルスによる放電を
易起動状態として電圧パルスの無負荷電圧及び放
電維持電圧を極めて低くすることができ、加工屑
等による妨害を少なくして加工を安定させ、細孔
を高速度で高能率の放電加工ができる。更に加工
液を電極又は被加工体に設けた噴流孔から加圧噴
流し若しくは吸引流動することによつて、加工屑
の洗い流し排除を進め、細くて深い孔の加工等で
高能率に貫通加工させることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明加工方法の一実施例説明図であ
る。 1……電極、2……振動子、3……ホーン、7
……送りモータ、8……加圧バネ、9……被加工
体、10……ポンプ、12……加工電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 細長い筒状電極と導電性被加工体とを相対向
    させて形成される放電加工間隙に加工液を噴流介
    在させた状態で両者間に間歇的は電圧パルスを印
    加し、発生する放電により加工を行ない、加工の
    進行に応ずる送りを相対的に与えて細深孔の放電
    加工をするものに於て、前記加工液として水を主
    体とする低絶縁性の加工液を用い、前記電極に高
    周波振動を付与した状態で、前記加工送りを加圧
    送りしたことによる電極と被加工体との軽加圧接
    触状態を前記付与高周波振動により振動的に開離
    させると共に前記電極、被加工体間に無負荷電圧
    が100Vよりも充分低い前記電圧パルスを印加し
    て放電加工することを特徴とする細孔の放電加工
    方法。
JP17258779A 1979-07-17 1979-12-27 Electrospark machining device Granted JPS5695539A (en)

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FR8018831A FR2464120B1 (fr) 1979-08-30 1980-08-29 Procede et appareil pour realiser un petit trou profond par usinage par decharges electriques
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JP2565692B2 (ja) * 1986-10-31 1996-12-18 株式会社ソディック 放電加工方法

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