WO1995010383A1 - Device and method for electric discharge machining - Google Patents

Description

明細書 r - 放電加工装置及び方法 技術分野

本発明は、 工具電極を使用して、 ワークピースに放電加工を行う放電加工 装置及び方法に関し、 さらに詳細に述べると、 粉末を油をベースとする誘導 性液に混入した加工液を使用する放電加工装置及び方法に関する。

背景技術

一般に、 放電加工装置は、 ワークピースを収容するワークタンクと、 その ワークタンクに灯油のような誘導性液を供給する液供給装置と、 ギャップと 呼ばれる、 工具電極とワークビースとの間隙にパワーを供給するパワーサブ ライを含む。 放電は、 ワークタンクに満たされた誘導性液中において、 ギヤ ップで発生する。 特に、 面粗さを改善する目的で、 その誘導性液に、 例えば- 多結晶シリコンのような半導体、 アルミニウムやグラフアイ 卜のような良導 電体、 あるいは、 無機酸化物や無機炭化物から成り、 l m〜 5 0 >u m程度 の粒径を有する粉末物質を混入する技術が知られている。 そのような粉末を 含む液を使用する放電加工装置には、 目的に応じて、 粉末物質を含む液と、 粉末物質を含まない液を選択的に供給できる液供給装置が設けられる。 さら に、 その放電加工装置は、 一般に、 2つの付加的な装置を必要とする。

第 1に、 粉末を含む液から、 放電加工により生成された加工屑を分離する 装置が設けられる。 このために、 例えば、 大型の比重差遠心分離機が設けら れる。 また、 液供給装置の適当な部位、 例えば、 液貯溜槽や液循環路に、 磁 性体を含む装置が設けられる。

第 2に、 ワークタンク中の誘導性液に含まれる粉末物質の浪度を所定値に 維持することが加工面の品質及び加工性能の点から重要であるため.、 粉末物 質の沈澱を防止する装置が設けられる。 一般的には、 液を撹拌する撹拌器が ワークタンク中に設けられる。 この撹拌器はワークタンク中の液を撹拌することによって、 粉末物質の枕 澱を防止するが、 他方で、 加工によって生じた加工屑の沈澱を阻害してしま う。 あるいは、 この撹拌器は、 沈澱していた加工屑を再び液中に浮遊させて しまう。 その結果、 液中に浮遊する加工屑は、 加工部に侵入し、 放電加工に 望ましくない影響を与えるかもしれない。

本発明の目的は、 攢拌器によって液中に浮遊する加工屑を確実に除去でき る放電加工装置及び方法を提供することである。

本発明によるその他の目的、 有利な点、 及び新規な特徴は、 以下に続く説 明の中で部分的に述べられており、 下記説明を考察すれば、 当業者にとって それらは部分的に明らかになり、 あるいは、 当業者は、 発明の実施によって それらを学ぶこともできるであろう。 本発明による目的及び有利な点は、 特 許請求の範囲中に詳細に述べられた手段及び構成によって実現及び達成され る。

発明の開示

上記の目的を解決するため、 本発明による放電加工装置は、 粉末物質を混 入した誘導性液で満たされたワークタンク中に配置されたワークピースと、 工具電極との間に形成された間隙に放電を発生させて、 ワークピースに加工 を行う放電加工装置において、 誘導性液を撹拌して、 液中に含まれている粉 末物質の沈澱を防止する撹拌器と、 ワークタンク中に設けられ、 放電により 生成された加工屑を吸着する磁性吸着装置を含んで成る。

好ましくは、 磁性吸着装置は、 撹拌器によりワークタンク中に生成された 誘導性液の流れに対向するよう配置される。 磁性吸着装置は、 ワークピース を側面から囲むように配置してもよい。 磁性吸着装置は、 複数の磁性部材と、 それら磁性部材を互いに平行に間隔をおいて保持する保持具を含むことが好 ましい。 加えて、 複数の磁性部材は、 円柱状にあるいは板状に形成されるこ とが好ましい。

さらに、 本発明による放電加工方法は、 粉末物質を混入した誘導性液で満 たされたワークタンク中に配置されたワークピースを、 工具電極を用いて、 放電により加工する放電加工方法において、 粉末物質の沈澱を防止するため に誘導性液を撐拌するステップと、 ワークピースと工具電極との間に形成さ れた間隙に放電を発生させてワークピースを加工するステップと、 放電によ り生成された加工屑を、 磁性体を用いて吸着するステップを含んで成る。

図面の簡単な説明

F IG. 1は、 本発明の放電加工装置の一実施例をイラストした概略図で ある。

F IG. 2は、 加工屑吸着装置の別の例をイラストした概観図である。

F IG. 3 Aは、 加工屑吸着装置の磁性部材の一例を示す断面図である。

F IG. 38及び3 ：は、 加工屑吸着装置の磁性部材の別の例を示す断面 図である。

F IG. 3Dは、 さらに、 加工屑吸着装置の磁性部材の一例を示す概観図 である。

発明を実施するための最良の形態

図を参照して本発明の構成を説明する。 F IG. 1は、 本発明の放電加工 装置の一実施例をィラス卜した概略図である。 その放電加工装置は、 べッ ド 7と、 そのベッド上に取り付けられた XYクロステーブル 4を含む。 ワーク タンク 3は、 その中に液を満たすことができるよう、 XYクロステーブル 4 に固着される。 コラム 6は、 ベッド 7上に直立し、 ワークタンク 3の背後に 配置される。 そのコラム 6には、 サーボヘッ ド 5が取り付けられる。 工具電 極 1は、 適当な電極ホルダによって、 そのサーボヘッ ド 5に固着され、 XY クロステーブル 4上に固定されたワークピース 2に対向する。 サーボへッ ド 5は、 工具電極 1を XYクロステーブル 4に関して垂直な方向に移動させる Z軸モータを含む。

放電加工装置は、 さらに、 工具電極 1とワークピース 2との間に形成され るギャップにパワーを供給するパワーサプライ兼制御ュニッ ト 10を含む。 その制御ュニッ ト 1 0は、 X Yクロステーブル 4を駆動する、 図示しない X 軸モータ及び Y軸モータを制御し、 ワークピース 2を水平面内で工具電極 1 に相対的に移動させる。 さらに、 制御ュニッ ト 1 0は Z軸モータを制御する, 放電加工装置は、 さらに、 鉱油をベースとする加工液を、 フレキシブルな 管路 8を介してワークタンク 3へ供給する液供給ュニッ ト 2 0を含む。 その 液をワークタンク 3から液供給ュニッ 卜 2 0へ排出する、 フレキシブルな管 路 9が設けられている。 液供給ュニッ ト 2 0は、 粉末を含まない誘導性液 F 1を貯留し、 その液 F 1をワークタンク 3へ供給する液供給部 2 1と、 粉末 を含む誘導性液 F 2を貯留し、 その液 F 2をワークタンク 3へ供給する液供 給部 2 2を含む。 さらに、 液供給ュニッ ト 2 0は、 液 F 1及び F 2を選択的 にワークタンク 3へ供給し、 ワークタンク 3から排出された液を液供給部 2 1及び 2 2へ選択的に戻す切換器 2 3を含む。 この切換器 2 3は、 制御ュニ ッ ト 1 0からの信号により制御される。

攬拌器 3 0は、 粉末の沈瀨を防止するために設けられ、 駆動モータと、 そ の駆動軸の先端に取り付けられた掼拌羽を含む。 攪拌器 3 0は、 例えば、 適 当な取付具を用いて、 ワークタンク 3の側壁に取り付けられる。 イラストさ れた実施例においては、 その攬拌羽は、 プロペラ状に形成され、 ワークタン ク内に満たされた液中に配置されている。 駆動源 3 1は、 駆動モータに接続 され、 制御ュニッ ト 1 0からの信号に応答して作動する。 さらに、 粉末の沈 澱を確実に防止するために、 適当数の追加的な攪拌器を設けてもよい。

さらに、 例えば、 永久磁石または電磁石のような磁性部材を複数本含む加 ェ屑吸着装置 4 0力 放電加工により生成された加工屑を分離するために設 けられる。 それら磁性部材は、 1〜 2 c m程度の直径を有する円柱状に形成 され、 その外周面に複数の磁極を有する。 吸着装置 4 0は、 さらに、 それら 複数本の磁性部材が X Yクロステーブル 4に関して垂直にかつ間隔をおいて 互いに平行に一列に並ぶよう、 磁性部材の上端を吊持する保持具を含む。一 列の磁性部材は、 撹拌器 3 0が生成する液流を横切るよう、 さらに、 磁性部 材の下端がワークタンク 3の底にほぼ達するよう、 ワークタンク.3中に吊り 下げられる。 吸着装置 40が電磁石を含む場合は、 その電磁石の励磁及び脱 磁を行う制御器 44が設けられる。

F IG. 2は、 ワークタンク 3を上方から見た概略図であり、 複数の吸着 装置が設けられた放電加工装置の実施例をイラストしている。 イラストされ た実施例において、 加工屑吸着装置 401、 402、 403及び 404が、 ワークビース 2を側面から囲むように、 ワークタンク 3中の XYクロステー ブル 4上に配置される。 なお、 F I G. 1中に示された部材と同一の部材に は、 同一の符号が付されており、 その説明は省略する。 吸着装置 401は、 ほぼワークタンク 3の底から液面に達する長さを有する円柱状の複数本の電 磁石 401 aと、.それら電磁石 40 1 aの下端を保持し、 XYクロステ一ブ ル 4上に配置された保持具 40 1 bを含む。 磁性部材 401 aは、 例えば、 硅素網板の積層体から成るコアを内部に有する電磁石である。 霄磁石 401 aは、 XYクロステーブル 4に関して垂直に、 かつ間隔をおいて互いに平行 に保持される。 電磁石 401 aは、 F I G. 1に示された吸着装置 40と同 様に、 その上端を保持する適当な保持具よつて吊り下げられてもよい。 さら に、 電磁石 401 aは、 ワークビース 2を側面から囲むために、 索条やワイ ャを用いて、 簾のように、 XYクロステーブル 4に関して平行に、 かつ間隔 をおいて互いに平行に配置されてもよい。 好ましくは、 複数本の磁性部材 4 01 aは、 磁界が磁性部材の軸線に平行に発生するよう、 さらに、 ある程度、 互いの磁性部材間にも磁界を形成するよう配置される。 その他の吸着装置 4 02. 403及び 404は、 吸着装置 401と同様の構成を有する。

F IG. 3A、 3B、 3 C及び 3 Dは、 加工屑吸着装置の磁性部材の例を 示す断面図である。

F IG. 3 A中にイラストされた磁性部材 410は、 非磁性体を介して連 結された複数の電磁石 41 1、 412、 413及び 414を有する。 電磁石 41 1は、 回転 I字状のコア 41 1 aと、 そのコア 41 1 aの胴部に巻かれ たにコイル 4 1 1 bと、 非磁性体 4 1 1 cを含む。 磁界は、 回車云. I字状のコ ァ 4 1 1 aの両端部において形成されるとともに、 非磁性体を介して隣接す る電磁石 4 1 2の異極との間にも形成される。

コア 4 1 1 aを、 中空筒状に形成し、 その中空部内に棒状の永久磁石を揷 設してもよい。 この場合、 コア 4 1 1 aの胴部周りの空隙部を、 コイル 4 1 1 bの代わりに、 プラスチックのような非磁性体により埋め合わせるように する。 また、 磁性部材 4 1 0を揷入する、 薄肉厚のステンレススチールゃプ ラスチックから成る筒状部材を設ける。 磁性部材 4 1 0をこの筒状部材から 抜き取れば、 筒状部材の外面に吸着された加工屑が容易に剥がれ落ちる。 また、 F I G . 3 B及び 3 C中にイラス トされた長尺円柱状の磁性部材 4

2 0は、 非磁性体から成る円筒状部材 4 2 0 aを含む。 さらに、 磁性部材 4 2 0は、 コの字状の硅素銅板の積層体から成るコア 4 2 1 aを複数個、 例え ば 6個を軸の廻りに 6 0度分割により放射状配置し、 この 6個のコアに 1個 のコアを巻回して半径放射方向に磁力線が作用する大凡円盤状の電磁石を構 成し該電磁石を前記軸方向に多数個積み重ねて長尺棒^に構成したもので、 コア間や電磁石間は適宜非磁性体を充填して、 また、 円筒状部材 4 2 0 a中 に揷設して成るものである。 そしてこの場合にもコイル 4 2 1 bに換えて円 筒状の永久磁石を 6個のコアの背部中心に揷設して永久磁石の磁石構成とす ることができる。

F I G . 3 D中にイラストされた長尺角柱状の磁性部材 4 3 0は、 複数の 永久磁石 4 3 1、 4 3 2、 4 3 3等をケース部材 4 3 0 aに磁極が長尺椁状 体の側面に発生するよう埋め込んだもので薄肉の容器に挿入して用いるもの で吸着された加工屑を除去する際は磁石 4 3 0を前記容器から抜き取ること により行われる。 なお、 この F I G . 2の実施例では電磁石を用いた円柱状 の形状としたが F I G . 3 Dに示したように内部に小型複数個の永久磁石を 用い樹脂等でカバーをし長尺の角柱状、 板状または円柱状に形成してもよい < つぎに F I G . 1中に示された放電加工装置の動作を説明する。 まず、 ワークピース 2をテーブル 4上に固定した後、 制御ユニッ ト 1 0か らの指令信号にしたがって、 液 F 1がワークタンク 3へ供給されワークビー ス 2を液 F 1に浸漬された状態とする。 つぎに、 所要の加工条件下でワーク ビース 2を荒取りする。 必要に応じて、 複数の加工条件を順次切り換えて、 徐々に所望の加工寸法と加工面粗さに仕上げていく。

なお、 この荒取り工程中に、 液 F 1力 常時、 液供給部 2 1からワークタ ンク 3へ供給され、 ワークタンク 3中の液 F 1は、 比較的静かな加工液流を 形成して溢流し、 このオーバフローは、 液供給部 2 1へ戻る。 また、 工具電 極 1あるいはワークピース 2に設けられた通路を介して、 液 F 1をギャップ へ噴流あるいはギャップから吸引することによって、 放電加工の結果、 工具 電極 1とワークビース 2との間に形成されるギャップに生成された加工屑を 除去される。 あるいは、 ノズルを備えたフレキシブルホースを用いて、 ギヤ ップへ液 F 1を噴出させるようにしてもよい。 一般に、 加工屑をギヤヅプか ら除去するために、 周期的に、 工具電極 1を、 ワークピース 2から離隔する 方向に所定距離だけ移動させ、 ただちに、 ワークピース 2に近接するよう移 動させるいわゆるボンビング作用が行われている。

荒取り工程の終了後、 液 F 2を使用して、 ワークピース 2を仕上げ加工す る。 まず、 液 F 1が、 ワークタンク 3から管路 9を介して液供給部 2 1へ排 出される。 制御ュニッ ト 1 0からの指令信号にしたがって、 液 F 2力 液供 給部 2 2から管路 8を介してワークタンク 3へ供給されワークピース 2を液 F 2に浸漬された状態とする。

液 F 2がワークタンク 3へ供給され、 液面が所定値に達すると、 図示して いない液面検出器から信号が制御ュニッ ト 1 0に送られる。 制御ュニッ ト 1 0は、 掼拌装置 3 0を駆動すると共に制御器 4 4の電源がオンされ、 吸着装 置 4 0の表面磁極部分に磁界が発生し吸着磁場が形成される。 掼拌装置 3 0 がワークタンク 3中の液 F 2を掼拌するとワークタンク 3中に沈饑残留して いた加工屑は撹拌による液流により舞上げられワークタンク 3中の液中を粉 末物質と共に浮遊する。 浮遊している加工屑が吸着装置 4 0の磁石間を通過 しょうとするとその間に作用している磁場により引き寄せられ磁石柱の表面 磁極部分に吸着される。 従って加工部分には前述したような障害となる加工 屑が介在することができなくなる。 そして、 要求される寸法精度及び面粗さ を満たすよう、 ワークピース 2を所要の加工条件下で加工する。 好ましくは、 この仕上げ加工工程中も、 吸着装置 4 0を作動させて、 液 F 2中に浮遊する 加工屑を除まする。

本発明は、 開示されたフォームにそつく り同じものに限定されることを目 的としたものではなく、 上述の説明に照らして、 多くの改良及びバリエーシ ヨンが可能であることは明らかである。 例えば、 本発明の実施例においては、 形彫り放電加工装置が示されたが、 本発明をワイヤカツ ト放電加工装置に応 用してもよい。 発明の本質とその実用的な応用を説明する目的で、 上記実施 例が選ばれた。 発明のの範囲は、 添付の特許請求の範囲によって定義される <

Claims

請求の範囲

1 . 粉末物質を混入した誘導性液で満たされたワークタンク中に配置された ワークピースと、 工具電極との間に形成された間隙に放電を発生させて、 前 記ワークピースに加工を行う放電加工装置において、

前記粉末物質の沈源を防止するために前記誘導性液を撐拌する手段と、 前記ワークタンク中に設けられ、 前記放電により生成された加工屑を吸 着する磁性吸着手段を含んで成る放電加工装置。

2 . 請求項 1において、 前記磁性吸着手段は、 前記撹拌手段によって前記ヮ ークタンク中に生成された前記誘導性液の流れに対向することを特徴とする 放電加工装置。

3 . 請求項 1において、 前記磁性吸着手段は、 前記ワークピースを側面から 囲むよう配置されることを特徴とする放電加工装置。

4 . 請求項 1において、 前記磁性吸着手段は、 複数の磁性部材と、 前記複数 の磁性部材を互いに平行に間隔をおいて保持する保持具を含むことを特徴と する放電加工装置。

5 . 請求項 4において、 前記複数の磁性部材は、 円柱状に形成されることを 特徴とする放電加工装置。

6 . 請求項 4において、 前記複数の磁性部材は、 板状に形成されることを特 徴とする放電加工装置。

7 . 粉末物質を混入した誘導性液で満たされたワークタンク中に配置された ワークピースを、 工具電極を用いて、 放電により加工する放電加工方法にお いて、

前記粉末物質の枕澱を防止するために前記誘導性液を掼拌するステップ と、

前記ワークピースと前記工具電極との間に形成された間隙に放電を発生 させて、 前記ワークピースを加工するステップと、 前記放電により生成された加工屑を、 磁性部材を用いて、 吸着するステ ップを含んで成る放電加工方法。