JP3842408B2

JP3842408B2 - Thin hole electric discharge machining apparatus and electric discharge machining method using the same

Info

Publication number: JP3842408B2
Application number: JP29294397A
Authority: JP
Inventors: 紘石綿
Original assignee: 株式会社エレニックス
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: JPH11123616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細穴放電加工装置に関する。さらに詳細には、棒状電極の貫通検出と抜け際の加工の安定化ならびに貫通後の内径の高精度仕上げ加工に係わる細穴放電加工装置および同装置を用いた放電加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工においては、一般に加工面積が減少すると放電の安定度が悪化するのが普通である。とくに、細穴加工における抜け際では、加工の進行に伴って加工面積（または加工取代）が急激に減少するので、それにともなって加工条件を低下させなければならない。また、抜け際近くにおいて、始めの加工条件のまましていると、安定が崩れて局部的なオーバーカットなどが発生することがある。
【０００３】
上述の如く、抜け際における放電の安定度が悪化して加工不良が生じるの未然に防止するためには、加工電極がワークを貫通する時点を検出して、加工条件を制御することが必要である。
【０００４】
加工電極のワーク貫通を検出するための手段として、抜け際における加工電流の変化または電極の送り速度の変化からワーク貫通の検出することが考えられるが、抜け際における加工電流と送り速度との変化が、通常加工時の変化と貫通時におけるその変化とであまり差がないため貫通検出手段として使用するには検出精度に問題がある。
【０００５】
そのため、従来は細穴加工においては、ワークの底面に当て金を行って加工することにより、ワークの抜け際に生じるオーバーカットなどの発生を回避しているが、当て金の取付け取外しにかなりの手間を要するなどの問題がある。
【０００６】
また、貫通後の加工穴の内径を仕上げる寄せ加工は、加工に使用したパイプ電極をそのまま使用して（或いは棒状の電極に交換して）側面放電加工によって行われているが、パイプ電極の下端は何の支持もなく自由端となっているので、特に剛性の大きい電極を使用するか、またはワークの厚さが薄い場合の他は、放電反力によって電極に振動が生じ加工精度が低下するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の課題は、加工電極の貫通の瞬間を正確に検出して抜け際の加工の安定化を図ると共に、電極を交換することなく貫通後の加工穴の高精度な仕上げ加工が可能な細穴放電加工装置の提供と同装置を用いた放電加工方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、請求項１に記載の細穴放電加工装置は、棒状電極を回転駆動する加工ヘッドと、該加工ヘッドをワークに対して接近離反させるＺ軸送り手段と、前記棒状電極の下端部近傍をガイドする電極ガイドとを備えた細穴放電加工装置において、放電間隙部に加工液を送給可能な下部ノズルをワーク下面に当接離反自在に設け、該下部ノズル内部に前記棒状電極の下端部を把持開放可能なチャックを設けると共に、前記ワークを貫通した棒状電極を検出する貫通検出手段をワーク下面と前記下部ノズル上面との間隙に進退可能に設けたことを要旨とするものである。
【０００９】
したがって、棒状電極がワークを貫通した瞬間を貫通検出手段により正確に検出することができる。また、棒状電極がワークを貫通した後の抜け際の加工において、下部ノズルから放電加工領域へ加工液（純水）の噴流を行うことによって、安定した加工を行うことができる。さらに、棒状電極を下部ノズル内部のチャックとワーク直上の電極ガイドで支持すると共に、電極にテンションをかけることによって貫通後の加工穴の仕上げ加工を高い精度で行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の放電加工方法は、棒状パイプ電極を用いた細穴放電加工において、前記電極のワーク貫通を検出後、該電極へ供給する加工液の液圧を加工時より低下させると共に、ワーク下面に設けた加工液供給ノズルから放電間隙部に加工液を供給し、細穴の抜け際を加工することを要旨とするものである。
【００１１】
したがって、棒状電極がワークを貫通した後の抜け際の加工において、下部ノズルから放電加工領域へ加工液（純水）の噴流を行いながら安定した加工を行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の放電加工方法は、棒状パイプ電極を用いた細穴放電加工において、前記電極のワーク貫通を検出後、該電極へ供給する加工液の液圧を加工時より低下させると共に、ワーク下面に設けた加工液供給ノズルから放電間隙部に加工液を供給し、細穴の抜け際の加工を実施の後、前記加工液供給ノズル内に設けたチャックに前記棒状パイプ電極を送り込み、該棒状パイプ電極の下端部を把持すると共に、該電極を装着した加工ヘッドを上方に移動させて該電極にテンションをかけて加工穴の仕上げ加工を行うことを要旨とするものである。
【００１３】
したがって、棒状電極を下部ノズル内部のチャックとワーク直上の電極ガイドで支持すると共に、電極にテンションを付与することによって、貫通後の加工穴の仕上げ加工を高い精度で行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は本発明に係わる細穴放電加工装置の一実施の形態を示したものである。また、図２は図１の下部ノズル部の拡大図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本発明に係わる細穴放電加工装置１は、基台３にＸＹ位置決めテーブル５が設けてある。このＸＹ位置決めテーブル５には、Ｘ軸方向に敷設した一対のガイドレール７（ａ、ｂ）にガイドされるＸ軸キャリッジ９と、このＸ軸キャリッジ９上に敷設した一対のガイドレール１１（ａ、ｂ）にガイドされるＹ軸キャリッジ１３からなっている。
【００１６】
前記基台３にはＸ軸サーボモータ１５によって回転されるＸ軸送りねじ１７が回転自在に支承してある。このＸ軸送りねじ１７は前記Ｘ軸キャリッジ９に一体的に設けたナット部材（図示省略）に螺合してあり、前記Ｘ軸サーボモータ１５を回転駆動することによってＸ軸キャリッジ９をＸ軸方向（Ｙ軸方向に直交）の任意な位置に位置決めすることができる様に構成してある。
【００１７】
また、前記Ｘ軸キャリッジ９には、このＸ軸キャリッジ９に一体的に設けたＹ軸サーボモータ１９によって回転されるＹ軸送りねじ（図示省略）が回転自在に支承してある。このＹ軸送りねじ（図示省略）は、Ｙ軸キャリッジ１３に一体的に設けたナット部材（図示省略）に螺合してあり、前記Ｙ軸サーボモータ１９を回転駆動することによってＹ軸キャリッジ１３をＹ軸方向の任意な位置に位置決めすることができる様に構成してある。
【００１８】
前記Ｘ軸キャリッジ９の上面には、ワークＷを固定するための固定治具２１が設けてあり、この固定治具２１に導電性の材質からなるワークＷが固定してある。
【００１９】
前記基台３の片側（図１において左側）にはコラム２３が立設してあり、このコラム２３の上端部には右方に水平に延伸した上部アーム２５が設けてある。この上部アーム２５の先端部にはワークＷの高さに対応して上下方向（Ｚ軸方向）に位置調節が可能な昇降フレーム２７が設けてある。
【００２０】
前記昇降フレーム２７には、サーボモータ２９によって回転駆動される送りねじ３１が回転自在に支承してある。そして、この送りねじ３１はスライダー３３に一体的に設けたナット３５に螺合してあり、前記サーボモータ２９を回転駆動することによってスライダー３３を上下動するＺ軸送り手段３４を構成してある。
【００２１】
前記スライダー３３には加工ヘッド３７が設けてあり、この加工ヘッド３７にはモータ３９によって回転される電極ホルダー４１が回転自在に取付けてある。この電極ホルダー４１はパイプ電極などの棒状電極４３の端部を着脱自在に保持するチャックからなるものである。
【００２２】
また、前記昇降フレーム２７の下部には電極ホルダー４１に装着された棒状電極４３の下端部を上下方向にガイドするガイド孔を備えた電極ガイド４５が設けてある。
【００２３】
前記コラム２３には固定治具２１に固定されたワークＷの下方位置まで水平に延伸した下部アーム４７が設けてある。図２に詳細に示す如く、この下部アーム４７の先端部には、棒状電極４３とワークＷとの間の放電間隙部に電気絶縁性の大きい純水などの加工液を送給可能な下部ノズル４９が前記電極ガイド４５と同軸になるように設けてある。前記下部ノズル４９の上面には加工液をワークＷに対して噴射するための加工液噴射孔５０が設けてあり、下部ノズル４９の側方には加工液供給装置（図示省略）に連通する加工液供給孔５２が設けてある。
【００２４】
前記下部アーム４７にはコレットホルダー５１が取付けてある。このコレットホルダー５１は、フランジ部５１ａと胴部５１ｂとからなり、下部アーム４７の取付け穴５３に下側から胴部５１ｂを挿入し、フランジ部５１ａを下部アーム４７にねじなどの締結手段（図示省略）で固定してある。
【００２５】
前記コレットホルダー５１の胴部５１ｂは、下部アーム４７の上側に突出する様に設けてあり、この突出した胴部５１ｂの外周に、前記下部ノズル４９が上下に摺動自在に嵌合してある。また、前記下部アーム４７の右側先端部には流体圧シリンダー５４がブラケット５６を介して取付けてあり、この流体圧シリンダー５４のピストンロッド５５と前記下部ノズル４９の外周とが連結桿５７で連結してある。
【００２６】
なお、下部ノズル４９の上面とワークＷとの間には、後述の貫通検出手段７７のセンサーヘッド８３が侵入するための間隙Ｇが設けてある。
【００２７】
したがって、流体圧シリンダー５４を作動させることによって、下部ノズル４９を上下に動かすことができる。
【００２８】
前記コレットホルダー５１には、上下方向（軸方向）に貫通する段付穴５９が設けてあり、この段付穴５９の小径部５９ａには、上方に開放した円錐形の係合部を備えたコレット開閉スリーブ６１が嵌合してある。このコレット開閉スリーブ６１の下端部は、前記段付穴５９の大径部５９ｂに突出させて設けてあり、その突出した下端部にはスナップリングなどの係止部材６３が装着してある。なお、この係止部材６３と胴部５１ｂとの間にはリング状のスペーサー６５が介装してある。
【００２９】
前記コレット開閉スリーブ６１には、コレット６５が上下方向（軸方向）に摺動自在に挿入してある。このコレット６５の下端部は開閉スリーブ６１の下端部からさらに下方に突出させて設けてあり、この突出した下端部にスナップリングなどの係止部材６７を装着すると共に、この係止部材６７の上部に装着したリング状のスプリング受け６９と、前記係止部材６３との間にコイルスプリング、ウレタンゴムまたは皿ばねなどのスプリング７１が弾装してある。
【００３０】
したがって、前記コレット６５は常に下方向（軸方向）に付勢され、コレット６５の上部の開閉部は、開閉スリーブ６１の円錐形の係合部に係合した状態となり、コレット６５のチャック部は閉じた状態となる。
【００３１】
また、前記コレット６５と下部ノズル４９の加工液噴射孔５０との間は加工液が貯留される液室６６となっており、この液室６６に供給された加工液が加工液噴射孔５０から放電加工中の放電間隙に供給されるようになっている。
【００３２】
前記コレットホルダー５１のフランジ部５１ａには、流体圧シリンダー７３が取付けてあり、そのピストンロッド７５は前記コレット６５の下端部を押圧可能に設けてある。
【００３３】
すなわち、前記とコレット６５と開閉スリーブ６１とでコレットチャックが構成されており、このコレットチャックは、流体圧シリンダー７３を作動させてピストンロッド７５を上昇させれば、コレット６５が押し上げられてコレット６５の上部の開閉部が開閉スリーブ６１から突出して開閉部が開いた状態となる。ピストンロッド７５を下降させれば、コレット６５はスプリング７１の付勢力により下降して、コレット６５の開閉部は開閉スリーブ６１の円錐形の係合部に係合して閉じた状態となる。
【００３４】
なお、コレット６５が押し上げられたとき、コレットの開閉部が前記加工液噴射孔５０内に侵入した状態で停止するようにストローク長を設定してある。
【００３５】
前記下部アーム４７には、前記棒状電極４３のワーク貫通を検出する貫通検出手段７７が設けてある。この貫通検出手段７７は、下部アーム４７に設けた流体圧シリンダー７９と、この流体圧シリンダー７９のピストンロッド８１に設けたセンサーヘッド８３などから構成してある。
【００３６】
前記センサーヘッド８３は電気絶縁性の材質で製作してあり、その形状はギリシャ文字のΓの如き形状に形成してある。このΓ字形のセンサーヘッド８３の垂直な柱状部の下端部に前記流体圧シリンダー７９のピストンロッド８１が一体的に連結してある。そして、センサーヘッド８３の上方の水平部分の先端部には前記棒状電極４３が入る切欠き穴８５が設けてある。
【００３７】
前記センサーヘッド８３の切欠き穴８５の下側には棒状電極４３がワークＷを貫通したことを検出できるセンサー８７が設けてある。実施例におけるセンサー８７は、棒状電極４３との接触を電気的導通の有無で貫通を検出するセンサーの例が示してあるが、棒状電極４３がワークを貫通してワークの下方に突出した瞬間を検出できれば、実施例の如き接触センサーで有る必要はなく、例えば、フォトセンサー、磁気センサー、エアーセンサーなど種々の非接触センサーを使用することができる。
【００３８】
なお、上述のセンサー８７からの電気信号は細穴放電加工装置を制御するＮＣ制御装置８８に送られるようになっている。
【００３９】
上記の如き貫通検出手段７７において、前記下部ノズル４９を下げた状態のとき、流体圧シリンダー７９を作動させてピストンロッド８１を前進または後退させれば、センサーヘッド８３が前記下部ノズル４９とワークＷとの間隙Ｇに進退させることができる。
【００４０】
以上の如き細穴放電加工装置における、細穴加工時の貫通検出と細穴の抜け際の加工方法および加工穴の仕上げ寄せ加工方法について説明する。
【００４１】
下部ノズル４９を下降させ、下部ノズル４９とワークＷとの間隙Ｇにセンサーヘッド８３を挿入した状態（図２に示す状態）にする。また、ワークＷの高さに合わせて、前記昇降フレーム２７の高さを調節し、パイプ電極の先端の位置がワークＷの直上に位置する様にセットする。
【００４２】
上述の状態において、パイプ電極４３に加工液としての純水を加工液供給装置（図示省略）から適宜な圧力で供給し、モータ３９を駆動してパイプ電極４３に回転を与えると同時に、前記サーボモータ２９を駆動して、加工ヘッド３７をＺ軸方向に適宜な加工送り速度で降下させる。こうして、パイプ電極４３とワークＷとが放電距離に達すると放電が開始し、回転するパイプ電極４３から加工液（純水）を噴出させながら細穴放電加工が進行する。
【００４３】
細穴加工が進行してパイプ電極４３がワークＷを貫通して、パイプ電極４３の先端と前記センサー８７とが接触すると、前記ＮＣ制御装置８８において電気的導通が判別されてパイプ電極４３の貫通が検出される。
【００４４】
上述のパイプ電極４３の貫通検出と同時に加工送りと放電とを一時中断し、流体圧シリンダー７９を作動させて、貫通検出手段７７のセンサーヘッド８３をワークＷと下部ノズル４９の間から後退させると共に、流体圧シリンダー５４を作動させて、下部ノズル４９を上昇させて下部ノズル４９の加工液噴射孔５０をワークＷの下面に接触させる。
【００４５】
前記加工液噴射孔５０をワークＷの下面に接触させた後、前記パイプ電極４３への加工液（純水）の供給圧力を低下させると共に、下部ノズル４９の加工液噴射孔５０から放電加工領域へ加工液（純水）を噴流させた状態にして抜け際の穴加工を開始する。
【００４６】
なお、抜け際の穴加工におけるパイプ電極４３への加工液（純水）の供給は、パイプ電極の冷却のために必要なものであり、パイプ電極４３の振れを小さくするために冷却に必要な最低限の流量とすることが望ましい。また、抜け際の加工取代は加工の進行と共に急激に減少するので、抜け際の加工精度を出す上では加工条件（放電電流、液圧など）を下げて短時間で加工を完了させることが望ましい。
【００４７】
前述の如く、抜け際の穴加工においては、パイプ電極４３の貫通を検出すると同時に加工送りと放電とを一時中断し、放電加工領域へ下部ノズル４９からの加工液（純水）の噴流を行いながら加工条件（放電電流、液圧など）を下げて短時間で抜け際の加工お行うようにしたので、加工液（純水）の無い状態での放電加工が行われることもなく安定した加工を行うことができる。
【００４８】
次に、加工穴の内径に高精度な仕上げ加工をする放電加工方法について説明する。
【００４９】
前述の如く、下部ノズル４９の加工液噴射孔５０をワークＷの下面に接触させた状態において、抜け際の穴加工を実施した後に、流体圧シリンダー７３を作動させて、ピストンロッド７５を前進させて、前記コレット６５の下端部を押圧して、コレット６５の上部の開閉部を開閉スリーブ６１から突出させ、コレット６５の開閉部を開いた状態とする。なお、このとき、コレット６５の開閉部は、下部ノズル４９の加工液噴射孔５０の位置に前進した状態にある。
【００５０】
上述の状態において、前記サーボモータ２９によって加工ヘッド３７を駆動して、パイプ電極４３の下端部がコレット６５の開閉部に入る位置まで下降させ、次いで、ピストンロッド７５を後退させることにより、パイプ電極４３の下端部をコレット６５にクランプする。
【００５１】
パイプ電極４３の下端部をコレット６５にクランプしたら、前記加工ヘッド３７を上方向に若干量移動するようにサーボモータ２９を駆動制御して、パイプ電極４３にテンションを与える。
【００５２】
パイプ電極４３にテンションを与えた状態において、下部ノズル４９の加工液噴射孔５０から加工液（純水）を放電加工領域へ噴流しながら前記ＮＣ制御装置８８により、前記ＸＹ位置決めテーブル５を制御して寄せ加工による仕上げ加工を行う。
【００５３】
上述の如く、パイプ電極４３にテンションを与えた状態で放電加工を行うので、放電反力による電極の振れが抑止され、精度の高い仕上げ加工を行うことができる。
【００５４】
なお、パイプ電極が放電反力の影響を受けない程度の剛性を有する場合には、電極をコレットにクランプせずに上下動自在に支持して、同様な仕上げ寄せ加工を行うことができる。また、公知の電極交換装置を付加すれば、棒状電極を使用した自動の仕上げ加工も可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、棒状電極がワークを貫通した瞬間を正確に検出できるので、抜け際における放電の安定度が悪化するのを未然に防止することができる。これによって、放電加工領域へ下部ノズルからの加工液（純水）の噴流を行いながら安定した加工を自動的にかつ能率的に行うことができる。
【００５６】
さらに、貫通後の加工穴の内径の仕上げ加工においては、電極にテンションを付与した状態での仕上げ加工が可能となり、剛性の大きい電極に交換することなく高精度な仕上げ加工ができる。
【００５７】
請求項２に記載の発明によれば、棒状電極がワークを貫通した後の抜け際の加工において、ワークを貫通した瞬間を正確に検出できるので抜け際における放電の安定度が悪化するのを未然に防止することができる。これによって、放電加工領域へ下部ノズルからの加工液（純水）の噴流を行いながら安定した加工を自動的にかつ能率的に行うことができる。
【００５８】
請求項３に記載の発明によれば、貫通後の加工穴の内径の仕上げ加工において、電極にテンションを付与した状態での仕上げ加工が可能となり、剛性の大きい電極に交換することなく高精度な仕上げ加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる細穴放電加工装置の全体図。
【図２】図１における、下部ノズル部の拡大図である。
【符号の説明】
１細穴放電加工装置
５ＸＹ位置決めテーブル
２１固定治具
２５上部アーム
２７昇降フレーム
２９サーボモータ
３３スライダー
３４Ｚ軸送り手段
３５ナット
３７加工ヘッド
３９モータ
４３棒状電極
４５電極ガイド
４７下部アーム
４９下部ノズル
５１コレットホルダー
５４、７３、７９流体圧シリンダー
５７連結桿
６１コレット開閉スリーブ
６５コレット
７１スプリング
７７貫通検出手段
８３センサーヘッド
８７センサー
Ｇ間隙
Ｗワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fine hole electric discharge machining apparatus. More specifically, the present invention relates to a narrow hole electric discharge machining apparatus and an electric discharge machining method using the apparatus for detecting the penetration of a rod-shaped electrode, stabilizing the machining when the rod-shaped electrode is pulled out, and high-precision finishing of the inner diameter after the penetration.
[0002]
[Prior art]
In electric discharge machining, generally, when the machining area decreases, the stability of electric discharge deteriorates. In particular, at the time of slipping in narrow hole machining, the machining area (or machining allowance) decreases rapidly with the progress of machining, and the machining conditions must be lowered accordingly. Further, if the initial machining conditions are kept near the point of coming off, stability may be lost and local overcutting may occur.
[0003]
As described above, in order to prevent the machining stability from being deteriorated due to the deterioration of the discharge stability, it is necessary to detect the time when the machining electrode penetrates the workpiece and control the machining conditions. is there.
[0004]
As a means to detect workpiece penetration of the machining electrode, it is conceivable to detect workpiece penetration from the change of machining current at the time of withdrawal or change of the feed rate of the electrode, but the change of machining current and feed rate at the time of withdrawal However, since there is not much difference between the change during normal machining and the change during penetration, there is a problem in detection accuracy when used as a penetration detection means.
[0005]
Therefore, in the past, in the narrow hole machining, by applying a metal pad to the bottom of the workpiece, the occurrence of overcuts that occur when the workpiece is pulled out is avoided. There are problems such as requiring time and effort.
[0006]
In addition, the finishing process for finishing the inner diameter of the machined hole after the penetration is performed by side electric discharge machining using the pipe electrode used for machining as it is (or replacing it with a rod-shaped electrode), but the lower end of the pipe electrode. Is a free end without any support, so that the electrode is vibrated by the reaction force of the discharge and the machining accuracy is reduced except when a particularly rigid electrode is used or the workpiece is thin. There is a problem.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to accurately detect the moment of penetration of the machining electrode to stabilize the machining at the time of removal and to fix the electrode. The object is to provide a fine hole electric discharge machining apparatus capable of finishing machining holes after penetrating without replacement and an electric discharge machining method using the apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-mentioned problem, the narrow hole electric discharge machining apparatus according to claim 1 is a machining head for rotationally driving a rod-shaped electrode, a Z-axis feeding device for moving the machining head toward and away from the workpiece, and the rod-shaped machining device. In a narrow hole electric discharge machining apparatus provided with an electrode guide for guiding the vicinity of the lower end of the electrode, a lower nozzle capable of feeding the machining liquid to the discharge gap is provided in contact with and separated from the lower surface of the workpiece, and the inside of the lower nozzle The gist is that a chuck capable of gripping and releasing the lower end portion of the rod-shaped electrode is provided, and a penetration detecting means for detecting the rod-shaped electrode penetrating the workpiece is provided in a gap between the workpiece lower surface and the lower nozzle upper surface. To do.
[0009]
Therefore, the moment when the rod-shaped electrode penetrates the workpiece can be accurately detected by the penetration detection means. Moreover, in the process at the time of withdrawal after the rod-shaped electrode penetrates the workpiece, stable machining can be performed by jetting the machining liquid (pure water) from the lower nozzle to the electric discharge machining area. Further, the rod-shaped electrode is supported by the chuck inside the lower nozzle and the electrode guide directly above the work, and by applying tension to the electrode, it is possible to finish the processed hole after penetrating with high accuracy.
[0010]
In the electric discharge machining method according to claim 2, in the fine hole electric discharge machining using the rod-shaped pipe electrode, after detecting the workpiece penetration of the electrode, the hydraulic pressure of the machining fluid supplied to the electrode is reduced from the machining time, The gist of the present invention is to supply a machining liquid to a discharge gap portion from a machining liquid supply nozzle provided on the lower surface of the workpiece and to process when the fine hole is pulled out.
[0011]
Therefore, stable machining can be performed while jetting the machining fluid (pure water) from the lower nozzle to the electric discharge machining area in the machining when the rod-shaped electrode passes after passing through the workpiece.
[0012]
In the electric discharge machining method according to claim 3, in the fine hole electric discharge machining using the rod-shaped pipe electrode, after detecting the workpiece penetration of the electrode, the hydraulic pressure of the machining fluid supplied to the electrode is reduced from the machining time, After supplying the machining liquid to the discharge gap from the machining liquid supply nozzle provided on the lower surface of the work, and performing the processing when the narrow hole comes off, the rod-shaped pipe electrode is sent to the chuck provided in the machining liquid supply nozzle, The gist of the invention is that the lower end of the rod-shaped pipe electrode is gripped, and the machining head equipped with the electrode is moved upward to apply tension to the electrode to finish the machining hole.
[0013]
Therefore, the rod-shaped electrode is supported by the chuck inside the lower nozzle and the electrode guide directly above the workpiece, and by applying tension to the electrode, the machining of the processed hole after penetrating can be performed with high accuracy.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a fine hole electric discharge machining apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the lower nozzle portion of FIG.
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, the small hole electric discharge machining apparatus 1 according to the present invention is provided with an XY positioning table 5 on a base 3. The XY positioning table 5 includes an X-axis carriage 9 guided by a pair of guide rails 7 (a, b) laid in the X-axis direction, and a pair of guide rails 11 (a) laid on the X-axis carriage 9. , B), the Y-axis carriage 13 is guided.
[0016]
An X-axis feed screw 17 that is rotated by an X-axis servo motor 15 is rotatably supported on the base 3. The X-axis feed screw 17 is screwed to a nut member (not shown) provided integrally with the X-axis carriage 9, and the X-axis servo motor 15 is rotationally driven to drive the X-axis carriage 9 to the X-axis. It is configured so that it can be positioned at any position in the direction (perpendicular to the Y-axis direction).
[0017]
The X-axis carriage 9 is rotatably supported by a Y-axis feed screw (not shown) that is rotated by a Y-axis servo motor 19 provided integrally with the X-axis carriage 9. The Y-axis feed screw (not shown) is screwed into a nut member (not shown) provided integrally with the Y-axis carriage 13, and the Y-axis servo motor 19 is rotated to drive the Y-axis carriage 13. Can be positioned at an arbitrary position in the Y-axis direction.
[0018]
A fixing jig 21 for fixing the workpiece W is provided on the upper surface of the X-axis carriage 9, and the workpiece W made of a conductive material is fixed to the fixing jig 21.
[0019]
A column 23 is erected on one side of the base 3 (left side in FIG. 1), and an upper arm 25 extending horizontally to the right is provided at the upper end of the column 23. A lift frame 27 that can be adjusted in the vertical direction (Z-axis direction) according to the height of the workpiece W is provided at the tip of the upper arm 25.
[0020]
A feed screw 31 that is rotationally driven by a servo motor 29 is rotatably supported on the elevating frame 27. The feed screw 31 is screwed into a nut 35 provided integrally with the slider 33, and constitutes Z-axis feed means 34 that moves the slider 33 up and down by rotating the servo motor 29. .
[0021]
The slider 33 is provided with a machining head 37, and an electrode holder 41 that is rotated by a motor 39 is rotatably attached to the machining head 37. The electrode holder 41 is composed of a chuck that detachably holds an end of a rod-like electrode 43 such as a pipe electrode.
[0022]
In addition, an electrode guide 45 having a guide hole for guiding a lower end portion of a rod-like electrode 43 attached to the electrode holder 41 in the vertical direction is provided at the lower portion of the elevating frame 27.
[0023]
The column 23 is provided with a lower arm 47 extending horizontally to a position below the workpiece W fixed to the fixing jig 21. As shown in detail in FIG. 2, a lower nozzle that can feed a machining liquid such as pure water having high electrical insulation to the discharge gap between the rod-shaped electrode 43 and the workpiece W is provided at the tip of the lower arm 47. 49 is provided so as to be coaxial with the electrode guide 45. A machining fluid injection hole 50 for injecting a machining fluid onto the workpiece W is provided on the upper surface of the lower nozzle 49, and a machining fluid communicating with a machining fluid supply device (not shown) is provided on the side of the lower nozzle 49. A liquid supply hole 52 is provided.
[0024]
A collet holder 51 is attached to the lower arm 47. The collet holder 51 includes a flange portion 51a and a body portion 51b. The body portion 51b is inserted into the mounting hole 53 of the lower arm 47 from the lower side, and the flange portion 51a is connected to the lower arm 47 with a fastening means such as a screw (illustrated). (Omitted).
[0025]
A body 51b of the collet holder 51 is provided so as to protrude above the lower arm 47, and the lower nozzle 49 is slidably fitted up and down on the outer periphery of the protruding body 51b. . A fluid pressure cylinder 54 is attached to the right end of the lower arm 47 via a bracket 56, and the piston rod 55 of the fluid pressure cylinder 54 and the outer periphery of the lower nozzle 49 are connected by a connecting rod 57. It is.
[0026]
Note that a gap G is provided between the upper surface of the lower nozzle 49 and the workpiece W for allowing a sensor head 83 of a penetration detecting means 77 described later to enter.
[0027]
Accordingly, by operating the fluid pressure cylinder 54, the lower nozzle 49 can be moved up and down.
[0028]
The collet holder 51 is provided with a stepped hole 59 penetrating in the vertical direction (axial direction), and a small diameter portion 59a of the stepped hole 59 is provided with a conical engaging portion opened upward. A collet opening / closing sleeve 61 is fitted. A lower end portion of the collet opening / closing sleeve 61 is provided so as to protrude from the large diameter portion 59b of the stepped hole 59, and a locking member 63 such as a snap ring is attached to the protruding lower end portion. A ring-shaped spacer 65 is interposed between the locking member 63 and the body 51b.
[0029]
A collet 65 is slidably inserted in the collet opening / closing sleeve 61 in the vertical direction (axial direction). The lower end portion of the collet 65 is provided so as to protrude further downward from the lower end portion of the opening / closing sleeve 61, and a locking member 67 such as a snap ring is attached to the protruding lower end portion. A spring 71 such as a coil spring, urethane rubber, or disc spring is elastically mounted between the ring-shaped spring receiver 69 attached to the and the locking member 63.
[0030]
Therefore, the collet 65 is always urged downward (in the axial direction), and the open / close portion of the upper portion of the collet 65 is engaged with the conical engagement portion of the open / close sleeve 61, and the chuck portion of the collet 65 is Closed state.
[0031]
Further, a liquid chamber 66 is provided between the collet 65 and the machining liquid injection hole 50 of the lower nozzle 49 to store the machining liquid. The machining liquid supplied to the liquid chamber 66 passes through the machining liquid injection hole 50. It is supplied to the discharge gap during electric discharge machining.
[0032]
A fluid pressure cylinder 73 is attached to the flange portion 51 a of the collet holder 51, and the piston rod 75 is provided so as to press the lower end portion of the collet 65.
[0033]
That is, the collet 65 and the opening / closing sleeve 61 constitute a collet chuck. In this collet chuck, when the fluid pressure cylinder 73 is operated to raise the piston rod 75, the collet 65 is pushed up and the collet 65 is moved. The upper opening / closing part projects from the opening / closing sleeve 61 so that the opening / closing part is opened. When the piston rod 75 is lowered, the collet 65 is lowered by the urging force of the spring 71, and the open / close portion of the collet 65 is engaged with the conical engagement portion of the open / close sleeve 61 and closed.
[0034]
The stroke length is set so that when the collet 65 is pushed up, the collet opening / closing portion stops in a state where the collet 65 enters the machining fluid injection hole 50.
[0035]
The lower arm 47 is provided with a penetration detecting means 77 for detecting the penetration of the rod-shaped electrode 43 through the workpiece. The penetration detecting means 77 is composed of a fluid pressure cylinder 79 provided on the lower arm 47, a sensor head 83 provided on a piston rod 81 of the fluid pressure cylinder 79, and the like.
[0036]
The sensor head 83 is made of an electrically insulating material and has a shape such as the Greek letter Γ. A piston rod 81 of the fluid pressure cylinder 79 is integrally connected to a lower end portion of a vertical columnar portion of the Γ-shaped sensor head 83. A cutout hole 85 for receiving the rod-shaped electrode 43 is provided at the tip of the horizontal portion above the sensor head 83.
[0037]
A sensor 87 that can detect that the rod-shaped electrode 43 has penetrated the workpiece W is provided below the cutout hole 85 of the sensor head 83. The sensor 87 in the embodiment is an example of a sensor that detects the penetration of the contact with the rod-shaped electrode 43 with or without electrical continuity. However, the moment when the rod-shaped electrode 43 penetrates the workpiece and projects below the workpiece. If it can detect, it does not need to be a contact sensor like an Example, For example, various non-contact sensors, such as a photo sensor, a magnetic sensor, and an air sensor, can be used.
[0038]
The electrical signal from the sensor 87 is sent to an NC control device 88 that controls the fine hole electric discharge machining device.
[0039]
In the penetration detecting means 77 as described above, when the lower nozzle 49 is lowered, if the fluid pressure cylinder 79 is operated to move the piston rod 81 forward or backward, the sensor head 83 causes the lower nozzle 49 and the workpiece W to move. It can be made to advance and retract to the gap G.
[0040]
In the above-described fine hole electric discharge machining apparatus, a penetration detection at the time of fine hole machining, a machining method at the time of pulling out the fine hole, and a finishing approach method for the machined hole will be described.
[0041]
The lower nozzle 49 is lowered, and the sensor head 83 is inserted into the gap G between the lower nozzle 49 and the workpiece W (the state shown in FIG. 2). Further, the height of the elevating frame 27 is adjusted in accordance with the height of the workpiece W, and the pipe electrode is set so that the tip of the pipe electrode is positioned immediately above the workpiece W.
[0042]
In the above-described state, pure water as a processing liquid is supplied to the pipe electrode 43 from a processing liquid supply device (not shown) at an appropriate pressure, and the motor 39 is driven to rotate the pipe electrode 43, and at the same time, the servo The motor 29 is driven to lower the machining head 37 at an appropriate machining feed rate in the Z-axis direction. Thus, when the pipe electrode 43 and the workpiece W reach the discharge distance, the discharge starts, and the fine hole electric discharge machining proceeds while the machining liquid (pure water) is ejected from the rotating pipe electrode 43.
[0043]
When the fine hole drilling progresses and the pipe electrode 43 penetrates the workpiece W and the tip of the pipe electrode 43 and the sensor 87 come into contact with each other, the NC controller 88 determines electrical continuity and penetrates the pipe electrode 43. Is detected.
[0044]
At the same time as the penetration detection of the pipe electrode 43 described above, the machining feed and discharge are temporarily interrupted, the fluid pressure cylinder 79 is operated, and the sensor head 83 of the penetration detection means 77 is retracted from between the workpiece W and the lower nozzle 49. Then, the fluid pressure cylinder 54 is operated to raise the lower nozzle 49 so that the machining fluid injection hole 50 of the lower nozzle 49 contacts the lower surface of the workpiece W.
[0045]
After the machining fluid injection hole 50 is brought into contact with the lower surface of the workpiece W, the supply pressure of the machining fluid (pure water) to the pipe electrode 43 is reduced and the electrical discharge machining region is formed from the machining fluid injection hole 50 of the lower nozzle 49. In the state where the machining fluid (pure water) is jetted, the drilling of the hole is started.
[0046]
It should be noted that the supply of the working fluid (pure water) to the pipe electrode 43 in the hole machining at the time of removal is necessary for cooling the pipe electrode, and is necessary for cooling in order to reduce the deflection of the pipe electrode 43. A minimum flow rate is desirable. In addition, since machining allowance at the time of withdrawal decreases rapidly with the progress of machining, it is desirable to complete machining in a short time by reducing machining conditions (discharge current, hydraulic pressure, etc.) in order to obtain machining accuracy at the time of withdrawal. .
[0047]
As described above, in the drilling of a hole, when the penetration of the pipe electrode 43 is detected, the machining feed and discharge are temporarily interrupted, and the machining liquid (pure water) is jetted from the lower nozzle 49 to the electric discharge machining area. However, since the machining conditions (discharge current, hydraulic pressure, etc.) were lowered and the machining at the time of removal was performed in a short time, electrical discharge machining in the absence of machining liquid (pure water) was not performed and stable machining was performed. It can be performed.
[0048]
Next, an electric discharge machining method for performing high-precision finishing on the inner diameter of the machining hole will be described.
[0049]
As described above, in the state in which the machining fluid injection hole 50 of the lower nozzle 49 is in contact with the lower surface of the workpiece W, after the drilling process is performed, the fluid pressure cylinder 73 is operated to move the piston rod 75 forward. Then, the lower end of the collet 65 is pressed so that the upper opening / closing part of the collet 65 protrudes from the opening / closing sleeve 61, and the opening / closing part of the collet 65 is opened. At this time, the opening / closing portion of the collet 65 is in a state of being advanced to the position of the machining fluid injection hole 50 of the lower nozzle 49.
[0050]
In the above-described state, the machining head 37 is driven by the servo motor 29 so that the lower end portion of the pipe electrode 43 is lowered to a position where it enters the opening / closing portion of the collet 65, and then the piston rod 75 is retracted, thereby The lower end of 43 is clamped to the collet 65.
[0051]
When the lower end portion of the pipe electrode 43 is clamped to the collet 65, the servo motor 29 is driven and controlled so that the machining head 37 is moved a little upward, thereby applying tension to the pipe electrode 43.
[0052]
In a state where tension is applied to the pipe electrode 43, the NC control device 88 controls the XY positioning table 5 while jetting a machining liquid (pure water) from the machining liquid injection hole 50 of the lower nozzle 49 to the electric discharge machining area. Finishing by squeezing.
[0053]
As described above, since the electric discharge machining is performed in a state where tension is applied to the pipe electrode 43, the deflection of the electrode due to the electric discharge reaction force is suppressed, and high-precision finishing can be performed.
[0054]
In addition, when the pipe electrode has a rigidity that is not affected by the discharge reaction force, the electrode can be supported so as to move up and down without being clamped to the collet, and a similar finishing process can be performed. Further, if a known electrode exchange device is added, automatic finishing using a rod-shaped electrode is also possible.
[0055]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the moment when the rod-shaped electrode penetrates the workpiece can be accurately detected, it is possible to prevent the discharge stability from being deteriorated at the time of disconnection. Thus, stable machining can be performed automatically and efficiently while jetting the machining liquid (pure water) from the lower nozzle to the electric discharge machining area.
[0056]
Further, in finishing the inner diameter of the processed hole after penetrating, finishing can be performed in a state where tension is applied to the electrode, and high-precision finishing can be performed without replacing the electrode with high rigidity.
[0057]
According to the second aspect of the present invention, since the moment when the rod-shaped electrode penetrates the workpiece can be accurately detected in the machining when the rod-shaped electrode penetrates the workpiece, the stability of the discharge at the time of withdrawal is deteriorated. Can be prevented. Thus, stable machining can be performed automatically and efficiently while jetting the machining liquid (pure water) from the lower nozzle to the electric discharge machining area.
[0058]
According to the third aspect of the present invention, in the finishing process of the inner diameter of the drilled hole after the penetration, the finishing process can be performed in a state where tension is applied to the electrode, and high precision can be obtained without replacing the electrode with a large rigidity. Finish processing is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a fine hole electric discharge machining apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a lower nozzle portion in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin hole electric discharge machining apparatus 5 XY positioning table 21 Fixing jig 25 Upper arm 27 Lifting frame 29 Servo motor 33 Slider 34 Z-axis feeding means 35 Nut 37 Processing head 39 Motor 43 Rod-shaped electrode 45 Electrode guide 47 Lower arm 49 Lower nozzle 51 Collet holders 54, 73, 79 Fluid pressure cylinder 57 Connecting rod 61 Collet opening / closing sleeve 65 Collet 71 Spring 77 Penetration detection means 83 Sensor head 87 Sensor G Gap W Workpiece

Claims

棒状電極を回転駆動する加工ヘッドと、該加工ヘッドをワークに対して接近離反させるＺ軸送り手段と、前記棒状電極の下端部近傍をガイドする電極ガイドとを備えた細穴放電加工装置において、放電間隙部に加工液を送給可能な下部ノズルをワーク下面に当接離反自在に設け、該下部ノズル内部に前記棒状電極の下端部を把持開放可能なチャックを設けると共に、前記ワークを貫通した棒状電極を検出する貫通検出手段をワーク下面と前記下部ノズル上面との間隙に進退可能に設けたことを特徴とする細穴放電加工装置。In a fine hole electric discharge machining apparatus comprising a machining head for rotationally driving a rod-shaped electrode, a Z-axis feed means for moving the machining head toward and away from the workpiece, and an electrode guide for guiding the vicinity of the lower end of the rod-shaped electrode. A lower nozzle capable of feeding machining fluid to the discharge gap is provided on the lower surface of the workpiece so as to be freely separated from the workpiece, and a chuck capable of gripping and releasing the lower end of the rod-shaped electrode is provided inside the lower nozzle and penetrates the workpiece. A fine hole electric discharge machining apparatus characterized in that a penetration detection means for detecting a rod-like electrode is provided in a gap between the lower surface of the work and the upper surface of the lower nozzle.

棒状パイプ電極を用いた細穴放電加工において、前記電極のワーク貫通を検出後、該電極へ供給する加工液の液圧を加工時より低下させると共に、ワーク下面に設けた加工液供給ノズルから放電間隙部に加工液を供給し、細穴の抜け際を加工することを特徴とする放電加工方法。In narrow hole electric discharge machining using a rod-shaped pipe electrode, after detecting the penetration of the electrode through the workpiece, the hydraulic pressure of the machining fluid supplied to the electrode is reduced from that during machining and discharged from the machining fluid supply nozzle provided on the lower surface of the workpiece. An electric discharge machining method characterized in that a machining fluid is supplied to a gap portion to machine a gap in a narrow hole.

棒状パイプ電極を用いた細穴放電加工において、前記電極のワーク貫通を検出後、該電極へ供給する加工液の液圧を加工時より低下させると共に、ワーク下面に設けた加工液供給ノズルから放電間隙部に加工液を供給し、細穴の抜け際の加工を実施の後、前記加工液供給ノズル内に設けたチャックに前記棒状パイプ電極を送り込み、該棒状パイプ電極の下端部を把持すると共に、該電極を装着した加工ヘッドを上方に移動させて該電極にテンションをかけて加工穴の仕上げ加工を行うことを特徴とする放電加工方法。In narrow hole electric discharge machining using a rod-shaped pipe electrode, after detecting the penetration of the electrode through the workpiece, the hydraulic pressure of the machining fluid supplied to the electrode is reduced from that during machining and discharged from the machining fluid supply nozzle provided on the lower surface of the workpiece. After supplying the machining fluid to the gap and performing processing when the narrow hole is removed, the rod-shaped pipe electrode is fed into a chuck provided in the machining fluid supply nozzle, and the lower end portion of the rod-shaped pipe electrode is gripped. An electric discharge machining method characterized in that a machining head equipped with the electrode is moved upward to apply tension to the electrode to finish the machining hole.