JP4861225B2 - 細穴の放電加工方法及び細穴の放電加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、細穴の放電加工方法及び放電加工装置の改良に関するものである。

従来の放電加工方法として、放電加工中に加工液によりスラッジ（放電加工によって生成されて加工液中に沈殿する沈殿物）を排出するもの（例えば、特許文献１参照。）、電極に回転を付与するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特公昭６３−６５４５７公報 特開２０００−７２３公報

特許文献１の第１図を以下の図６で説明する。なお、符号は振り直した。
図６は従来の放電加工方法を示す説明図である。
加工台１０１の上部に加工敷台１０２が設けられ、この加工敷台１０２上に被加工物１０３が固定され、この被加工物１０３に電極１０４が近づけられ、被加工物１０３と電極１０４との間に放電を起こして放電加工が行われる。

放電加工中は、加工液供給装置１０６から噴出パイプ１０７を介して加工台１０１内に加工液１０８が供給されるとともに被加工物１０３と電極１０４との間にも加工液１０８が供給され、加工台１０１内の加工液１０８を吸引パイプ１１１を介して加工液供給装置１０６で吸引することで、放電加工中に発生したスラッジが加工台１０１の外部に排出される。

特許文献１の電極１０４によって被加工物１０３に細穴を開けるために、電極１０４を小径にして且つ特許文献２に記載されているのと同様に電極１０４を回転させながら放電加工を行う場合には、電極１０４の先端が振れて細穴の仕上がり径、真円度等の加工精度に悪影響を及ぼすことが考えられる。また、細穴を開ける場合、穴の長さに対して穴の内径が小さくなるため、スラッジが排出されにくくなる。

本発明の目的は、細穴の加工精度の向上、スラッジの排出性向上を図ることにある。

請求項１に係る発明は、放電加工により被加工物に細穴を開ける加工方法において、電極による加工開始側を小径で、加工終了側を大径であるテーパ状の下穴を被加工物に開け、放電加工に使用する電極を加工開始側から加工終了側へ軸方向に送るとともに、この電極の軸線を中心にして被加工物を回転させながら放電加工を行い、放電加工は、加工液供給装置によって被加工物の細穴加工部の外側から加工液をかけながら、加工液が細穴加工部の電極と細穴との間を流れることによって、放電加工によって生成されたスラッジを細穴加工部から排出することを特徴とする。

電極は回転しないから、電極が振れることはなく、細穴の内径、真円度等の加工精度が高まる。また、被加工物を回転させることで、放電加工中のスラッジが遠心力によって穴から外部に排出されやすくなる。

請求項２に係る発明は、放電加工中は放電加工によって生成されたスラッジを吸引することを特徴とする。
作用として、放電加工中の吸引によって、穴からスラッジが強制的に排出される。
請求項３に係る発明は、放電加工中に生成されたスラッジを、被加工物の回転による遠心力で、加工液とともにテーパ状の下穴に沿って外部に排出するようにしたことを特徴とする。
作用として、遠心力が作用して放電加工中に出来たスラッジ、スラグ（非金属物質）や金属粒等の生成物が加工液と共にテーパ状の下穴に沿って外部に流出しやすくなる。
請求項４に係る発明は、放電加工により被加工物に細穴を開ける加工装置において、電極による加工開始側を小径で、加工終了側を大径であるテーパ状の下穴が開けられた被加工物をセットし、被加工物に細穴加工部の外側から加工液をかける加工液供給装置を備え、加工液供給装置からの加工液を細穴加工部の電極と細穴との間に流し、且つこの電極の軸線を中心にして被加工物を回転させながら放電加工を行うことによって、被加工物を回転させることによる遠心力を、放電加工によって生成されるスラッジに作用させてこの加工液とともにテーパ状の穴に沿って前記細穴加工部から排出させるようにしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、放電加工により被加工物に細穴を開ける加工方法において、電極による加工開始側を小径で、加工終了側を大径であるテーパ状の下穴を被加工物に開け、放電加工に使用する電極を加工開始側から加工終了側へ軸方向に送るとともに、この電極の軸線を中心にして被加工物を回転させながら放電加工を行い、放電加工は、加工液供給装置によって被加工物の細穴加工部の外側から加工液をかけながら、加工液が細穴加工部の電極と細穴との間を流れることによって、放電加工によって生成されたスラッジを細穴加工部から排出するようにしたので、従来のような電極を回転させた場合の電極の振れを防止することができ、細穴の加工精度を高めることができる。

また、被加工物の回転によって、放電加工中にできるスラッジを遠心力によって穴の外部に効率良く排出することができ、短絡、集中放電、二次放電の発生を防止することができる。従って、細穴の加工精度をより一層高めることができ、更に、加工時間も短縮することができる。

請求項２に係る発明では、放電加工中は放電加工によって生成されたスラッジを吸引するようにしたので、電極による細穴の加工に先立って、被加工物にテーパ状の下穴を開け、放電加工中はスラッジを吸引するので、テーパ状の下穴の形成と吸引とにより、放電加工中の穴からのスラッジの排出をより一層促進することができる。
請求項３に係る発明では、放電加工中に生成されたスラッジを、被加工物の回転による遠心力で、加工液とともにテーパ状の下穴に沿って外部に排出するようにしたので、遠心力が作用して放電加工中に出来たスラッジ、スラグ（非金属物質）や金属粒等の生成物が加工液と共にテーパ状の下穴に沿って外部に流出しやすくなる。
請求項４に係る発明では、放電加工により被加工物に細穴を開ける加工装置において、電極による加工開始側を小径で、加工終了側を大径であるテーパ状の下穴が開けられた被加工物をセットし、被加工物に細穴加工部の外側から加工液をかける加工液供給装置を備え、加工液供給装置からの加工液を細穴加工部の電極と細穴との間に流し、且つこの電極の軸線を中心にして被加工物を回転させながら放電加工を行うことによって、被加工物を回転させることによる遠心力を、放電加工によって生成されるスラッジに作用させてこの加工液とともにテーパ状の穴に沿って前記細穴加工部から排出させるようにしたので、従来のような電極を回転させた場合の電極の振れを防止することができ、細穴の加工精度を高めることができる細穴の放電加工装置を得ることができる。
また、被加工物の回転によって、放電加工中にできるスラッジを遠心力によって穴の外部に効率良く排出することができ、短絡、集中放電、二次放電の発生を防止することができ、従って、細穴の加工精度をより一層高めることができ、更に、加工時間も短縮することができる細穴の放電加工装置を得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１（ａ），（ｂ）は本発明に係る放電加工方法により細穴が開けられる燃料噴射弁の説明図である。
（ａ）は燃料噴射弁１０の側面図であり、燃料噴射弁１０は、ノズルホルダ１１と、このノズルホルダ１１の先端部に保持されたノズル１２とからなる。なお、１５は燃料を吸入する吸入口である。

（ｂ）はノズル１２の先端部の要部断面図であり、ノズル１２は、ホール型のものであり、ノズル本体２１と、このノズル本体２１の燃料流路を開閉するノズルニードル２２とからなる。
ノズル本体２１は、突出する先端部２１ａに燃料を噴射する複数の噴口２５が開けられている。これらの噴口２５が、本発明の放電加工方法によって開けられる。

図２は本発明に係る細穴の放電加工装置を示す説明図である。
放電加工装置３０は、電極支持部３１と、この電極支持部３１で支持された電極３２と、これらの電極支持部３１及び電極３２の下方に配置されたワーク支持部３３とからなる。

ワーク支持部３３は、ベース部３５と、このベース部３５にベアリング３６，３６で回転自在に支持された回転部３７と、この回転部３７の上部に設けられたワーク保持部３８と、回転部３７をベルト４４で回転駆動させる駆動用モータ４５と、回転部３７に通電するためにベース部３５に取付けられたブラシ４６及び回転部３７に取付けられブラシ４６が押し当てられたスリップリング３９で構成された通電機構５０とからなる。
通電機構５０は、電極支持部３１に設けられた通電端子（不図示）を備える。

回転部３７は、ベアリング３６，３６で支持された回転筒部材５３を備え、カラー５６及びナット５７でベアリング３６，３６に取付けられる。なお、６１は駆動用モータ４５の回転軸４５ａに取付けられた駆動プーリ、６２は回転筒部材５３の下部に取付けられた従動プーリであり、これらの駆動プーリ６１及び従動プーリ６２にベルト４４が掛けられている。

ワーク保持部３８は、回転筒部材５３に取付けられた保持ベース４１と、この保持ベース４１にベアリング４２，４２を介して回転自在に取付けられたワーク保持本体４３と、ワーク保持本体４３のベアリング４２，４２からの抜け止めをするカラー４７及びナット４８と、ベアリング４２，４２の両側に配置されるシール部材４９，４９のうちの一方を支持するために保持ベース４１に取付けられた環状部材４１Ａと、ワーク保持本体４３の一端を支持するために保持ベース４１からワーク保持本体４３の端部側へ延ばされた延長部材５１と、ワーク保持本体４３を回転させるための駆動装置（不図示）から駆動力を得るためにワーク保持本体４３の先端に取付けられた従動ギヤ５２と、ワーク保持本体４３を所定回転角度毎に位置決めするためのワーク回転角度割出し機構５８とからなる。なお、５９はワーク保持本体４３でワークとしてのノズル本体２１を支持するときにワーク保持本体４３に対してノズル本体２１の回転止めをする位置決めピンである。

ワーク保持本体４３は、ノズル本体２１内の通路２１ｂに通じる通路４３ａと、この通路４３ａに直交する通路４３ｂとが形成された部材であり、通路４３ｂは、延長部材５１内に形成された通路５１ａに接続され、この通路５１は保持ベース４１に形成された通路４１ａを介して回転筒部材５３に設けられた中空部５３ａに連通する。
上記通路２１ｂ，４３ａ，４３ｂ，５１ａ，４１ａ及び中空部５３ａは、放電加工中に加工液及びスラッジを流す加工液通路６５を構成する部分である。

ワーク回転角度割出し機構５８は、ワーク保持本体４３に設けられた大径部４３ｃの外周面に周方向に所定角度毎に形成された複数の凹部４３ｄと、大径部４３ｃの外周面に対向するように保持ベース４１に設けられたケース６６と、このケース６６内に配置されるとともに複数の凹部４３ｄにそれぞれ嵌合可能なボール６７と、このボール６７を凹部４３ｄに押し付けるためにケース６６内に設けられたスプリング６８とからなる。
隣り合う凹部４３ｄ，４３ｄの周方向の間隔（角度）は、ノズル本体２１の先端部２１ａに開けられた噴口（図１（ｂ）参照）の隣り同士の周方向の角度に一致している。

以上に述べたノズル本体２１の噴口の放電加工方法を次に説明する。
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るノズル本体の噴口の放電加工方法を示す第１作用図である。
（ａ）において、まず、レーザ加工装置７０からレーザビーム７１を発射し、ノズル本体２１の先端部２１ａにレーザビーム７１を当ててテーパ状の下穴７２を開ける。
下穴７２は、ノズル本体２１の内側の内径が外側の内径よりも大きいテーパ状に形成されている。

（ｂ）において、加工液供給装置７３によってノズル本体２１に加工液７４を掛けながら、電極３２をノズル本体２１の先端部２１ａに近づけ、電極３２とノズル本体２１との間に電圧を掛ける。

放電加工が開始されたら、電極３２を白抜き矢印で示すように下降させ、加工を続ける。このとき、加工液７４は、矢印で示すよう電極３２と加工中の穴７６との間にも流れ、スラッジを排出しながらノズル本体２１内に流れる。
この加工液７４及びスラッジは図２に示された加工液通路６５から外部に排出される。

図４は（ａ），（ｂ）は本発明に係るノズル本体の噴口の放電加工方法を示す第２作用図であり、放電加工中のノズル本体２１を電極３２の軸方向から見た図である。
（ａ）において、放電加工中は、電極３２（図３（ｂ）参照）を回転させず、ノズル本体２１を、ワーク支持部３３（図３参照）によって、電極３２の軸線を中心にして矢印の向きに回転させながら放電加工を行う。
（ｂ）において、更にノズル本体２１を矢印の向きに回転させる。放電加工中はノズル本体２１を一定の方向に一定の速度で回転させる。

このように、放電加工において、電極３２を回転させず、ワークとしてのノズル本体２１を回転させることで、例えば、電極を回転させたときのような電極の振れが発生せず、噴口の加工径、真円度等の加工精度を向上させることができる。

図５は本発明に係るノズル本体の噴口の放電加工方法を示す第３作用図である。
放電加工中にノズル本体２１を回転させると、遠心力が作用して放電加工中に出来たスラッジ、スラグ（非金属物質）や金属粒等の生成物７８が加工液と共にテーパ状の下穴７２に沿って外部に流出しやすくなる。更に、ホース接続口４３ｂ（図２参照）から吸引することで、上記の生成物、加工液を排出しやすくなる。

本発明の細穴の放電加工方法は、燃料噴射弁の噴口の加工に好適である。

本発明に係る放電加工方法により細穴が開けられる燃料噴射弁の説明図である。 本発明に係る放電加工装置を示す説明図である。 本発明に係るノズル本体の噴口の放電加工方法を示す第１作用図である。 本発明に係るノズル本体の噴口の放電加工方法を示す第２作用図である。 本発明に係るノズル本体の噴口の放電加工方法を示す第３作用図である。 従来の放電加工方法を示す説明図である。

２１…被加工物（ノズル本体）、２５…細穴（噴口）、３２…電極、３７，４４，４５…回転機構、７２…テーパ状の下穴、７３…加工液供給装置、７４…加工液、７６…穴。

Claims (4)

1. 放電加工により被加工物に細穴を開ける加工方法において、
   電極による加工開始側を小径で、加工終了側を大径であるテーパ状の下穴を被加工物に開け、
   前記放電加工に使用する電極を前記加工開始側から加工終了側へ軸方向に送るとともに、この電極の軸線を中心にして被加工物を回転させながら放電加工を行い、
   前記放電加工は、加工液供給装置によって被加工物の細穴加工部の外側から加工液をかけながら、前記加工液が前記細穴加工部の電極と細穴との間を流れることによって、前記放電加工によって生成されたスラッジを前記細穴加工部から排出する、
   ことを特徴とする細穴の放電加工方法。
2. 前記放電加工中は前記スラッジを吸引することを特徴とする請求項１記載の細穴の放電加工方法。
3. 前記放電加工中に生成されたスラッジを、被加工物の回転による遠心力で、前記加工液とともに前記テーパ状の下穴に沿って外部に排出するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の細穴の放電加工方法。
4. 放電加工により被加工物に細穴を開ける加工装置において、
   電極による加工開始側を小径で、加工終了側を大径であるテーパ状の下穴が開けられた被加工物をセットし、被加工物に細穴加工部の外側から加工液をかける加工液供給装置を備え、
   前記加工液供給装置からの加工液を前記細穴加工部の電極と細穴との間に流し、且つこの電極の軸線を中心にして被加工物を回転させながら放電加工を行うことによって、被加工物を回転させることによる遠心力を、前記放電加工によって生成されるスラッジに作用させてこの加工液とともに前記テーパ状の穴に沿って前記細穴加工部から排出させるようにした、
   ことを特徴とする細穴の放電加工装置。

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