CN109926672A - 线切割放电加工装置 - Google Patents

Abstract

线切割放电加工装置存在支撑引导件的臂因从与周围相比在内部流动的加工液受到的热而伸缩，无法维持高加工精度的情况。本发明提供一种线切割放电加工装置，至少一个引导部具有加工液喷出喷嘴，至少一个臂具有喷射连接管与隔热部，所述喷射连接管是贯穿此臂的孔、且朝加工液喷出喷嘴中供给加工液，所述隔热部通过覆盖喷射连接管的内周面来对此喷射连接管的内孔进行隔热。

Description

线切割放电加工装置

技术领域

本发明涉及一种利用电极丝进行放电加工的线切割放电加工装置，且特别涉及一种具备对引导电极丝的引导部进行支撑的支撑部的线切割放电加工装置。

背景技术

现有技术中，使用利用电极丝对被加工物进行放电加工的线切割放电加工装置。通常，对被加工物进行加工的电极丝通过上下相向配置的上引导部与下引导部来进行定位引导，移动的电极丝以规定的张力架设在上下引导部间。

支撑上下引导部的部分优选利用难以产生由温度等外部环境的变化所引起的变形且刚性高的原材料来制造，在专利文献1中揭示有一种将作为由热所引起的变形少、刚性高的原材料的陶瓷应用于支撑上引导部的上臂或支撑下引导部的下臂的线切割放电加工装置。进而，下臂优选对外周进行隔热，在专利文献2中揭示有一种利用隔热被膜包覆下臂的外周面的线切割放电加工装置，在专利文献3中揭示有一种在下臂的外周部设置有形成隔热层的空间部的线切割放电加工机。

例如，下臂浸在加工槽中的加工液中。加工槽由输液泵从辅助槽供给加工液。辅助槽具有冷却装置等调整加工液的温度的温度调整装置，并将加工液管理成规定温度。加工槽中的加工液通过如下方式来维持成规定温度：一方面由输液泵从辅助槽不断地供给规定量的加工液，另一方面从加工槽的排水管朝辅助槽中不断地排出规定量的加工液。下臂的周围温度为加工槽中的加工液的温度。下引导部具有下加工液喷出喷嘴。下加工液喷出喷嘴将由喷射泵从辅助槽供给的加工液喷出至加工槽中的规定部位上。下加工液喷出喷嘴在必要时喷出加工液，在不必要时不喷出加工液。从下加工液喷出喷嘴中喷出的加工液视需要可通过喷射泵来变更流量。例如，粗加工时的流量比精加工时的流量大。喷射泵经由贯穿下臂的中央的下喷射连接管而将加工液供给至下加工液喷出喷嘴中。喷射泵的流量可比输液泵的流量大。

下喷射连接管是将下加工液喷出喷嘴与喷射泵连接的流路中的至少一部分。在下喷射连接管中流动的加工液存在如下的情况：因喷射泵的发热或以大的压力从喷射泵中吐出，而导致温度变得比下臂的周围的加工液高。在下喷射连接管中流动的加工液存在如下的情况：若喷射泵的流量变得比输液泵的流量大，则温度变得比下臂的周围的加工液高。在下喷射连接管中流动的加工液的流量视需要对照从下加工液喷出喷嘴中喷出的加工液的流量而变化。例如，在下喷射连接管中流动的加工液的流量在粗加工时比精加工时大。在下喷射连接管中流动的加工液的温度在粗加工时比精加工时高。下喷射连接管中的加工液在使加工液从下加工液喷出喷嘴中喷出时流动，在不使加工液喷出时不流动。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开昭62-264818号公报

[专利文献2]日本专利特开平01-183323号公报

[专利文献3]日本专利特开平11-254239号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

具有下喷射连接管的下臂有时因与周围的加工液相比从内部的加工液受到的热而进行伸缩。例如，若在下喷射连接管中流动的加工液的温度变得比周围的温度高，则下臂朝具有下引导部的前侧伸展。例如，下臂也存在如下的情况：从开始从下加工液喷出喷嘴中喷出加工液时起开始伸展，在下喷射连接管中流动的加工液的温度稳定化后也继续伸展，在伸展停止之前花费几分钟左右。下臂的由温度变化所引起的伸缩有可能产生电极丝的加工位置的偏差，因此有可能妨碍维持线切割放电加工中的高加工精度。另外，下臂的由温度变化所引起的伸缩若伸缩量大，则在下臂的伸缩停止、且伸缩后的长度稳定化之前需要长时间。通常，期望从下加工液喷出喷嘴开始加工液的喷出后立即开始放电加工。再者，例如在具有上喷射连接管的上臂中也同样如此。除此以外，例如当对被加工物进行加工的电极丝通过在左右方向上相向配置的两个横向引导件来进行定位引导时，在支撑横向引导件的横臂中也同样如此。

因此，鉴于所述情况，本发明的目的在于提供一种可减小臂因在支撑引导部的臂中流动的加工液的热而进行伸缩的量，并维持高加工精度的线切割放电加工装置。

[解决问题的技术手段]

本发明的线切割放电加工装置是具备引导线EL的引导部与支撑所述引导部的臂的线切割放电加工装置1，至少一个所述引导部具有喷出加工液的加工液喷出喷嘴，至少一个所述臂具有喷射连接管与隔热部95a，所述喷射连接管是贯穿此臂的孔、且为朝所述加工液喷出喷嘴中供给所述加工液的流路中的至少一部分，所述隔热部95a的导热率比所述臂小、且通过覆盖所述喷射连接管的内周面来对此喷射连接管的内孔进行隔热。

另外，可为：所述至少一个引导部是在被加工物的下方引导所述线的下引导部81，所述至少一个臂是支撑所述下引导部的下臂71，所述加工液喷出喷嘴是喷出所述下引导部中所具有的所述加工液的下加工液喷出喷嘴81a，所述喷射连接管是下喷射连接管95，其为贯穿所述下臂的孔、且为朝所述下加工液喷出喷嘴中供给所述加工液的流路中的至少一部分，所述隔热部95a的导热率比所述下臂小、且通过覆盖所述下喷射连接管的内周面来对此下喷射连接管的内孔进行隔热。

另外，可为所述至少一个臂由陶瓷形成。

另外，可为所述隔热部通过对具有热扩张性的管进行加热并进行包覆来形成，且所述加工液在所述管中流动。

另外，可为所述管由具有热扩张性的氟树脂形成。

[发明的效果]

本发明的线切割放电加工装置可维持高加工精度。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的线切割放电加工装置的概略的整体图。

图2是图1的线切割放电加工装置的要部放大剖面图。

图3是沿图2的箭头A-A的剖面图。

图4是表示隔热部与下臂的边界部分的温度分布的要部放大概略图。

[符号的说明]

1：放电加工装置

10：底座

20：座板

30：平台

40：加工槽

50：柱体

60：上侧支撑部

61：头部

62：UV平台

62U：U轴移动单元

62V：V轴移动单元

63、63A、63B、63C：上臂

64：上侧连结构件

70：下侧支撑部

71：下臂

72：下侧连结构件

72a：连通管道

81：下引导部

81a：下加工液喷出喷嘴

81b：下引导件

81c：下腔室

81d：下通电体

82：上引导部

82a：上加工液喷出喷嘴

91：滑管

92：滑板

93：线引导管

94：滑轮

95：下喷射连接管

95a：隔热部

100：喷射泵

101：辅助槽

102：线回收盒

R：内径、外径

L：长度

T、T1、T0：温度

W：长度

ts：厚度

tf：厚度

EL：电极丝

WP：被加工物

WS：工作台

具体实施方式

以下，使用图对本发明的实施方式进行详细说明。图1表示本发明的实施方式的线切割放电加工装置1。在图1中，通过剖面图来表示线切割放电加工装置1的一部分，例如通过剖面图来表示加工槽40的一部分、包含下臂71的下侧支撑部70的一部分及包含上臂63的上侧支撑部60的一部分等。图2是将本发明的实施方式的下臂71的要部放大来表示的图，图3是沿图2的箭头A-A的剖面图。图4是表示隔热部与下臂的边界部分的温度分布的要部放大概略图。图4中所示的温度为T1＞T＞T0。此处，X轴方向是水平方向、且为与Y轴方向垂直的方向。Y轴方向是水平方向、且为与X轴方向垂直的方向。Z轴方向是与X轴方向垂直且与Y轴方向垂直的方向。U轴是与X轴方向平行的方向。V轴是与Y轴方向平行的方向。X轴方向与U轴方向为左右方向。Y轴方向与V轴方向为前后方向。Z轴方向为上下方向。

线切割放电加工装置1具备：底座(bed)10、柱体(column)50、座板(saddle)20、平台(table)30、加工槽40、工作台(work stand)WS、未图示的放电加工用的电源装置、及未图示的控制装置。底座10载置在设置面上。柱体50垂直地立设在底座10的后部。座板20可在Y轴方向上移动地设置在底座10上。平台30可在X轴方向上移动地设置在座板20上。加工槽40设置在平台30上。工作台WS设置在平台30上的加工槽40中。被加工物WP载置在工作台WS上。

柱体50具备上侧支撑部60、下侧支撑部70、及圆筒形的滑管91。上侧支撑部60从柱体50朝水平方向延长，并对在上侧引导电极丝EL的上引导部82进行支撑。下侧支撑部70从柱体50朝水平方向延长，并对在下侧引导电极丝EL的下引导部81进行支撑。滑管91从柱体50朝水平方向延长，并水平地贯穿设置在加工槽40的槽壁上的贯穿孔而***至加工槽40中。上侧支撑部60与下侧支撑部70包含在支撑部中。

放电加工用的电源装置朝被加工物WP与电极丝EL之间供给加工电压。电极丝EL通过接触下通电体81d及未图示的上通电体而与放电加工用的电源装置连接。控制装置使平台30在X轴方向上位移，并使座板20在Y轴方向上位移，由此使与平台30一同移动的被加工物WP相对于由上引导部82与下引导部81支撑的电极丝EL，沿着所期望的路径相对地移动。上引导部82与下引导部81包含在引导部中。

加工槽40由加工液填满。加工槽40由未图示的输液泵供给辅助槽101的加工液。辅助槽101可为具有冷却装置等调整加工液的温度的未图示的温度调整装置，并将加工液管理成规定温度。加工槽40中的加工液可通过如下方式来维持成规定温度：一方面由输液泵从辅助槽101不断地供给规定量的加工液，另一方面从加工槽40的未图示的排水管朝辅助槽101中不断地排出规定量的加工液。在放电加工装置1中，可以加工槽40中的加工液的温度与包含底座10、座板20、平台30、柱体50的装置本体的温度一致的方式，对照装置本体的温度来管理加工液的温度。

上侧支撑部60从柱体侧起依次具备头部61、UV平台62、上臂63、及上侧连结构件64。头部61可移动地设置在Z轴方向上。UV平台62具备U轴移动单元62U与V轴移动单元62V。U轴移动单元62U可移动地设置在U轴方向上。V轴移动单元62V可移动地设置在V轴方向上。UV平台62安装在头部61上，当倾斜地支撑电极丝EL来进行锥形加工时，使上引导部82相对于下引导部81在水平方向上相对位移。上臂63A、上臂63B及上臂63C以朝垂直下方向延长的方式安装在UV平台62上。上侧连结构件64安装在上臂63C上，并支撑上引导部82。上臂63包含在臂中。

下侧支撑部70从柱体侧起依次具备滑管91、下臂71、下喷射连接管95、线引导管93、及L字型的下侧连结构件72。下臂71及线引导管93在滑管91中贯穿来设置。滑管91具备滑板92。滑板92从滑管91的外缘覆盖贯穿孔的开口部分。滑板92与滑管91一同相对于加工槽40在X轴方向上相对移动，防止加工液从加工槽40的贯穿孔中漏出。加工槽40的贯穿孔被设置成与下臂71的相对于加工槽40的相对移动范围对应的大小。滑管91、下臂71及线引导管93在各者之间具有间隙。若加工槽40中充满加工液，则滑管91中充满加工液，下臂71的外周及线引导管93的外周浸在加工槽40中的加工液中。下臂71包含在臂中。

下臂71固定在柱体50的下方的侧壁上并从柱体50延长，例如由陶瓷或金属等形成。下喷射连接管95是贯穿下臂71的中央的孔。线引导管93朝柱体50引导电极丝EL。

下侧连结构件72安装在下臂71上，并在与上引导部82相向的位置上支撑下引导部81。下侧连结构件72形成有与下喷射连接管95连接的连通管道72a。下侧连结构件72将下引导部81连结在下臂71上，并且支撑用以将由下引导部81引导的电极丝EL导引至线引导管93中的滑轮94。放电加工后的电极丝EL从下引导部81经由滑轮94而在线引导管93内穿过后，在柱体50侧被回收至线回收盒102中。

下引导部81具有下加工液喷出喷嘴81a、下引导件81b、下腔室81c、及下通电体81d。下引导件81b引导电极丝EL。下通电体81d与电极丝EL接触而使放电加工用的电源装置与此电极丝EL连接。下腔室81c将下侧连结构件72的连通管道72a与下加工液喷出喷嘴81a连接。下加工液喷出喷嘴81a设置在电极丝EL的下引导件81b的附近，朝与电极丝EL同轴方向(从下往上)喷出被供给至下腔室81b中的加工液。喷射泵100送出辅助槽101中的加工液。由喷射泵100送出的加工液依次穿过下喷射连接管95、下侧连结构件72的连通管道72a、下腔室81c，并从下加工液喷出喷嘴81a中喷出。下加工液喷出喷嘴81a包含在加工液喷出喷嘴中。

以下对本发明的特有的构成进行说明。下臂71的下喷射连接管95是贯穿下臂71的孔、且为用以将喷射泵100送出的加工液供给至下加工液喷出喷嘴81a中的流路的至少一部分。下喷射连接管95的内周面由导热率比下臂71小的隔热部95a覆盖。加工液在由下喷射连接管95的内孔中的隔热部95a包围的空间内流动。隔热部95a抑制在下喷射连接管95中流动的加工液的热传导至下臂71中。下喷射连接管95包含在喷射连接管中。

因隔热部95a而主要使周围的热传导至下臂71中。下臂71的周围温度T0是加工槽40中的加工液的温度T0。与在下喷射连接管95中流动的加工液相比，加工槽40中的加工液被维持成规定的温度，因此温度的变化小。另外，加工槽中的加工液的温度T0比在下喷射连接管95中流动的加工液的温度T1低。此时，与从在下喷射连接管95中流动的加工液传导热相比，从周围的加工液传导热时下臂71的伸缩量小。

隔热部95a的导热率kf可为0.3[单位：W/mK]以下。优选隔热部95a的导热率kf可为0.2[单位：W/mK]。下臂71的导热率ks可为20[单位：W/mK]以下。优选下臂71可为陶瓷。

隔热部95a可由具有热扩张性的管形成。优选隔热部95a可由具有热扩张性的氟树脂的管形成。氟树脂的管被***至下喷射连接管95的内孔中，其后受到加热，由此扩展开，并密接在下喷射连接管95的内周面上，由此形成为隔热部95a。隔热部95a也可以由一个具有热扩张性的管形成。隔热部95a也可以将至少两个具有热扩张性的管层叠来形成为所期望的厚度。通过具有热扩张性的管来形成隔热部95a，由此制作容易且可将制作成本抑制成廉价。再者，隔热部95a并不限定于使具有热扩张性的管密接的方法，只要可覆盖下喷射连接管95的内周面，则也可以通过各种方法来形成。

以下，一面表示一个实施例，一面进一步对本发明的实施方式进行详细说明。下臂71的长边方向的长度L为600[单位：mm]。与下臂71的长边方向垂直的剖面形状是一边的长度W为65[单位：mm]的正方形。将下喷射连接管95的内径R及隔热部95a的外径R设为15[单位：mm]。下臂71的最薄的部分的厚度ts为25[单位：mm]。隔热部95a具有规定的厚度tf[单位：mm]。

下臂71为陶瓷。下臂71的导热率ks为10[单位：W/mK]。下臂71的线膨胀系数α为5/1000000[单位：1/K]。下臂71的线膨胀系数α的基准温度Tα为23[单位：℃]。

隔热部95a的导热率kf为0.2[单位：W/mK]。隔热部95a通过对氟树脂的管进行加热而使其密接在下喷射连接管95的内周面上来形成。

在下喷射连接管95中流动的加工液的温度T1为25[单位：℃]。隔热部95a与下臂71的边界的温度T为24[单位：℃]。下臂71的周围的加工液的温度T0为23[单位：℃]。

传热量Q[单位：W]由下式(1)表示。温度TA[单位：K]为高温侧的温度。温度TB[单位：K]为低温侧的温度。

Q＝G·(TA－TB)…(1)

热导G[单位：W/K]由下式(2)表示。将剖面面积A设为1[单位：平方米]。

G＝k·A/t…(2)

隔热部95a的热导Gf[单位：W/K]由下式(3)表示。

Gf＝kf·1/(tf/1000)＝0.2/(tf/1000)…(3)

下臂71的热导Gs[单位：W/K]由下式(4)表示。

Gs＝ks·1/(ts/1000)＝10/(25/1000)…(4)

在下喷射连接管95中流动的温度为T1的加工液经由厚度为tf的隔热部95a，将隔热部95a与下臂71的边界加热成温度T时的传热量Qf[单位：W]由下式(5)表示。

Qf＝Gf·(T1－T)＝0.2·((25+273.15)－(T+273.15))/(tf/1000)…(5)

下臂71的周围所存在的温度为T0的加工液经由厚度为ts的下臂71，将下臂71与隔热部95a的边界加热成温度T时的传热量Qs[单位：W]由下式(6)表示。

Qs＝Gs·(T－T0)＝10·((T+273.15)－(23+273.15))/(25/1000)…(6)

在隔热部95a侧的传热量Qf与下臂71侧的传热量Qs相等的状态(Qf＝Qs)下，隔热部95a与下臂71的边界的温度T[单位：℃]由下式(7)表示。

T＝(12.5+23tf)/(tf+0.5)…(7)

若隔热部95a的厚度tf为0.5[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T为24[单位：℃]。若隔热部95a的厚度tf为1[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T为23.7[单位：℃]。若隔热部95a的厚度tf为2[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T为23.4[单位：℃]。每当覆盖下喷射连接管95的内周面的隔热部95a的厚度tf增大时，可进一步对在下喷射连接管95中流动的加工液的热进行隔热。

若隔热部95a的厚度tf为0[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T为25[单位：℃]。当不存在隔热部95a时，在下喷射连接管95中流动的温度为T1的加工液直接将热传导至下臂71中。

具有厚度为tf[单位：mm]的隔热部95a时的陶瓷制的下臂71的伸长率La[单位：μm]由下式(8)表示。

La＝α·(L/1000)·((T+273.15)－(Tα+273.15))…(8)

若隔热部95a的厚度tf为2[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T变成23.4[单位：℃]，因此下臂71的伸长率La为1.2[单位：μm]。若隔热部95a的厚度tf为1[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T为23.7[单位：℃]，因此下臂71的伸长率La为2.1[单位：μm]。若隔热部95a的厚度tf为0.5[单位：mm]，则隔热部95a与下臂71的边界的温度T为24[单位：℃]，因此下臂71的伸长率La为3[单位：μm]。

当不存在隔热部95a时，即若隔热部95a的厚度tf为0[单位：mm]，则在下喷射连接管95中流动的加工液的温度T1相当于隔热部95a与下臂71的边界的温度T。由于温度T1为25[单位：℃]，因此下臂71的伸长率La为6[单位：μm]。

每当增大覆盖下喷射连接管95的内周面的隔热部95a的厚度tf时，可抑制下臂71的伸长率La。

本发明的线切割放电加工装置在下臂71中的下喷射连接管95的内周面上具有隔热部95a。下臂71的隔热部95a对在下喷射连接管95中流动的温度为T1的加工液的热进行隔热来抑制下臂71的伸缩。下臂71的长度基本上根据下臂71的周围的温度T0来伸缩。下臂71的周围的温度T0为环境的温度或经温度管理的加工槽40中的加工液的温度。若正在放电加工，则下臂71的周围的温度T0为比在下喷射连接管95中流动的加工液的温度T1低的温度的加工槽40中的加工液的温度。此时的下臂71的由热所引起的伸缩量的变动小。下臂71与有无从下加工液喷出喷嘴81a中喷出加工液、从下加工液喷出喷嘴81a中喷出的加工液的流量的不同、从下加工液喷出喷嘴81a中喷出加工液的时机的不同、或下喷射连接管95中有无加工液等无关联，下臂71的长度尺寸始终稳定。因此，本发明的线切割放电加工装置中，由下臂71支撑的下引导部81的位置不发生变化，可维持高加工精度。例如，本发明的线切割放电加工装置即便刚从下加工液喷出喷嘴开始加工液的喷出后开始放电加工，也可以从放电加工的开始至结束为止维持高加工精度。

即便在为了朝上引导部82的上加工液喷出喷嘴82a中供给加工液，而具有贯穿上臂63的中央的未图示的上喷射连接管的情况下，也可以与下喷射连接管95同样地利用隔热部覆盖上喷射连接管的内周面。上臂63的周围的温度为环境的温度。再者，例如如图1所示，将Z轴方向作为长边方向的上臂63因在上喷射连接管中流动的加工液的热而在Z轴方向上伸缩。在Z轴方向上伸缩的上臂63使上引导部82的高度变化。在Z轴方向上伸缩的上臂63对于上引导部82的X轴方向上及Y轴方向上的位置的变化的影响小，对于X轴方向及Y轴方向的加工精度的影响小。上喷射连接管包含在喷射连接管中。上加工液喷出喷嘴82a包含在加工液喷出喷嘴中。

另外，当对被加工物WP进行加工的电极丝EL通过左右相向配置的未图示的两个横向引导件来进行定位引导时，也可以将本发明应用于分别支撑两个横向引导件的未图示的两个横臂中的至少一个横臂。横向引导件包含在引导部中。横向引导件中所具有的未图示的横向加工液喷出喷嘴包含在加工液喷出喷嘴中。横臂包含在臂中。为了朝横向引导件的横向加工液喷出喷嘴中供给加工液而贯穿横臂的中央的未图示的横向喷射连接管包含在喷射连接管中。再者，本发明可仅应用于长边方向的伸缩对于加工精度的影响大的方向的臂，也可以应用于所有臂。

以上所说明的本发明可不脱离此发明的精神及必需的特征事项而以其他各种形态来实施。因此，本说明书中所记载的实施例是例示性的实施例，不应限定于此实施例进行解释。

[工业上的可利用性]

本发明可用于线切割放电加工。

Claims (5)

1.一种线切割放电加工装置，其是包括引导线的引导部与支撑所述引导部的臂的线切割放电加工装置，所述线切割放电加工装置的特征在于：

至少一个所述引导部具有喷出加工液的加工液喷出喷嘴，

至少一个所述臂具有喷射连接管与隔热部，所述喷射连接管是贯穿所述臂的孔、且为朝所述加工液喷出喷嘴中供给所述加工液的流路中的至少一部分，所述隔热部的导热率比所述臂小、且通过覆盖所述喷射连接管的内周面来对所述喷射连接管的内孔进行隔热。

2.根据权利要求1所述的线切割放电加工装置，其特征在于：

所述至少一个引导部是在被加工物的下方引导所述线的下引导部，

所述至少一个臂是支撑所述下引导部的下臂，

所述加工液喷出喷嘴是喷出所述下引导部中所具有的所述加工液的下加工液喷出喷嘴，

所述喷射连接管是下喷射连接管，其为贯穿所述下臂的孔、且为朝所述下加工液喷出喷嘴中供给所述加工液的流路中的至少一部分，

所述隔热部的导热率比所述下臂小、且通过覆盖所述下喷射连接管的内周面来对所述下喷射连接管的内孔进行隔热。

3.根据权利要求1或2所述的线切割放电加工装置，其特征在于：所述至少一个臂由陶瓷形成。

4.根据权利要求1所述的线切割放电加工装置，其特征在于：所述隔热部通过对具有热扩张性的管进行加热并进行包覆来形成，且所述加工液在所述管中流动。

5.根据权利要求4所述的线切割放电加工装置，其特征在于：所述管由具有热扩张性的氟树脂形成。