(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持金具の内面に保持材によりダイヤモンド小片を固定して形成され、挿通される加工電極の放電端部をダイヤモンドにより被加工物の加工位置にガイドする電極ガイド孔を備えたガイド本体と、
前記ガイド本体より被加工物側に配置されて熱によるガイド本体の消耗を防ぐ保護体とを有し、
かつ、前記ガイド本体より被加工物反対側に配置され、加工電極の前記ガイド本体を支点にした振れを防止することができる間隔を隔てて前記ガイド本体とともに加工電極を支持する補助ガイドを有する細穴放電加工用電極ガイド。
【請求項２】
前記ガイド本体の前後には加工電極を電極ガイド孔内へとガイドする挿入ガイド孔が形成される請求項１記載の細穴放電加工用電極ガイド。
【請求項３】
前記補助ガイドは、ダイヤモンドよりも耐摩耗性の低い材料からなり、ガイド本体との前記間隔を該ガイド本体と加工電極の放電端との間の間隔よりも広くされる請求項１または２記載の細穴放電加工用電極ガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は細穴放電加工用電極ガイドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、細穴放電加工用電極ガイドとしては、特許文献１に記載されたものが知られている。この従来例において細穴放電加工用電極ガイドはガイドユニットとして構成され、セラミックス製の電極ガイドを靱性の大きい金属等からなる支持体に圧入して形成される。上記電極ガイドは適宜長さを備えた円筒状に形成されて先端部が支持体からワーク側に突出し、内部に挿通される棒状電極あるいはパイプ状電極の下端部、すなわち加工電極の放電端部をワークの加工位置へとガイドする。
【特許文献１】特開２０００-２８７１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来例においては、電極ガイドの加工電極が挿通される穴口部分が損傷しやすく、寿命が短いという欠点がある。
【０００４】
本発明は、以上の欠点を解消すべくなされたものであって、製品寿命の長い細穴放電加工用電極ガイドの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば上記目的は、
保持金具２４の内面に保持材２５によりダイヤモンド小片を固定して形成され、挿通される加工電極１の放電端部をダイヤモンドにより被加工物２の加工位置にガイドする電極ガイド孔３を備えたガイド本体４と、
前記ガイド本体４より被加工物２側に配置されて熱によるガイド本体４の消耗を防ぐ保護体５とを有し、
かつ、前記ガイド本体４より被加工物２反対側に配置され、加工電極１の前記ガイド本体４を支点にした振れを防止することができる間隔を隔てて前記ガイド本体４とともに加工電極１を支持する補助ガイド７を有する細穴放電加工用電極ガイドを提供することにより達成される。
【０００６】
本発明によれば、ガイド本体４をセラミックスよりも硬度の高いダイヤモンドによって形成することにより加工電極１のガイドによる摩耗を少なくすることができる上に、保護体５を設けることによりガイド本体４を放電に伴う熱的損傷から保護することができる。したがってガイド本体４のガイド精度をより長期に維持することができ、細穴放電加工用電極ガイドの製品寿命を長くすることができる。
【０００７】
すなわち、細穴放電加工用電極ガイドの消耗は、ガイド対象である加工電極１との間の摩擦による摩耗と、加工屑を介した２次放電などを含む放電加熱による溶融等の２形態によって進行し、その寿命、すなわち交換時期は、電極ガイド孔３の損耗や変形によって所定のガイド精度、すなわち加工精度が維持できなくなることにより決定される。したがって本発明によれば、電極ガイド孔３をダイヤモンドにより形成することによって上記従来例におけるセラミックスにより形成した場合に比べて耐摩耗性能を向上できる上に、保護体５により加工屑のガイド本体４への付着などを防止するとともに、ガイド本体４を加工電極１の放電端からやや離れた位置にすることによって、スパークや加熱によるガイド孔３の溶融、蒸発や変形を防止することができる。
【０００８】
上記保護体５としては絶縁性や耐熱性、耐摩耗性に優れた材料が使用可能で、成形性を考慮すれば例えばジルコニア等のセラミックスが好適である。また、加工電極１をガイド本体４によって加工位置近傍で高精度にガイドするために、保護体５の厚さはなるべく薄くすることが望ましく、この厚さは耐摩耗性や放電加工時の電界の強さなどを考慮して適宜決定することが可能である。
【０００９】
一方、ガイド本体４は、ダイヤモンドからなる周壁により加工電極１周りを微細クリアランスを隔てて取り囲み、加工電極１の移動方向を拘束して加工位置へとガイドする電極ガイド孔３を有して形成される。このガイド本体４は、例えば、適宜サイズに劈開したダイヤモンドに穴開け加工を施したり、あるいは溝加工等を施したダイヤモンド片と他のダイヤモンド片とを組み合わせたりするなどして上記電極ガイド孔３を備えて形成することが可能である。
【００１０】
また、加工電極１の上記電極ガイド孔３への挿入作業を容易にしたり、放電加工時における加工電極１の上下動をしやすくしたりするために、電極ガイド孔３の両端にはすり鉢形状などの加工電極１の移動をスムーズにできる挿入ガイド孔６を設けることが望ましい。この挿入ガイド孔６は、ガイド本体４、すなわちダイヤモンドを加工して電極ガイド孔３と一体に連続して形成することも可能であるが、ガイド本体４の前後にガイド本体４とは別体によって形成してもよく、例えばセラミックス等によって形成すれば細穴放電加工用電極ガイドの製造コストを抑えることができる。また、上述した保護体５に挿入ガイド孔６を形成すれば、ガイド体４の熱的損傷からの保護とこのガイド体４に形成される電極ガイド孔３内への加工電極１のガイドを加工性の良好な適宜の一部材で兼ねることができ、細穴放電加工用電極ガイドの構造を単純にして製造効率を高めることができる。
【００１１】
さらに、ガイド本体４を加工性の悪いダイヤモンドにより形成する場合、上述した従来例における電極ガイドのように電極ガイド孔３を長寸に形成することはあまり現実的ではなく、一方、ガイド本体４によって長尺で細径の加工電極１をほぼ点支持の状態でガイドする場合には、ガイド本体４から適宜間隔を隔てて補助ガイド７を配置して二点支持にすることにより加工電極１のガイド本体４を支点にした振れを効率的に防止することができる。この場合において、補助ガイド７のガイド本体４との間隔を該ガイド本体４と加工電極１の放電端との間の間隔よりも広い間隔にすれば、補助ガイド７における加工電極１とのクリアランスをガイド本体４におけるクリアランスよりもルーズにしても加工電極１の振れを所定精度範囲内に規制することが可能となり、例えばセラミックスやルビー、サファイア等のダイヤモンドより耐摩耗性の低い材料からなる補助ガイド７によってダイヤモンドからなるガイド本体４と協働して長期に渡って加工電極１のガイド精度を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ガイド精度をより長期に維持して細穴放電加工用電極ガイドの製品寿命を長くすることができ、その交換の手間を省くことにより細穴放電加工機の稼働率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に細穴放電加工機を示す。この実施の形態において細穴放電加工機は基台１１上面に平面視矩形のワークテーブル１２を備え、該ワークテーブル１２上に図示しない固定治具等の固定手段により電気伝導性を備えたワーク（被加工物２）が固定される。このワークテーブル１２は基台１１上面に形成される加工槽１３内に配置されて該加工槽１３とともに基台１１に対してＹ軸方向、すなわち図１における紙面奥行き方向に移動自在に連結され、上記ワーク２は加工槽１３内に満たされる純水等の電気絶縁性を備えた加工液１４に浸漬される。
【００１４】
また、基台１１の上方には、上記Ｙ軸方向の直交方向からワークテーブル１２を跨ぐようにして門形のコラム１５が立設され、このコラム１５の上部にはスライダ１６が連結される。スライダ１６は、コラム１５に対してＸ軸方向およびＺ軸方向、すなわち図１において横方向および上下方向に移動自在で、かつ、Ｚ軸方向に長寸に形成されて長手方向に沿って摺動自在に加工ヘッド１７を保持する。なお、図１において１６ａは加工ヘッド１７の移動レール、１８、１８’、１８”はそれぞれ上述したＸ、Ｙ、Ｚ軸方向への移動操作のためのハンドルである。
【００１５】
加工ヘッド１７は、図１に示すように加工電極１を把持するチャック１７ａをケーシング１７ｂから下方に突出させて形成され、図示されないケーシング１７ｂの内部には加工電極１をチャック１７ａとともに回転させる回転機構や図外の電源装置から加工電極１に給電する端子、サーボ端子などが収容される。なお、上記電源装置からは他の端子が上述したワーク２に接続される。また、加工電極１は、電気伝導性を有する真鍮等の金属をパイプ状あるいは中実棒状にしたものが使用され、その外径は例えば３．０ｍｍから０．１ｍｍの範囲あるいはそれ以下と細く、その長さは少なくとも上端部がチャック１７ａで保持された際に下端がワーク２にほぼ接触できる程度、具体的には放電に伴う消耗を考慮して２００ｍｍから３００ｍｍ程度と長寸に形成される。
【００１６】
したがってワーク２と加工電極１の下端とは、ワークテーブル１２とスライダ１６の相対移動によりＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の３次元に相対位置調整自在であり、また、加工電極１は、スライダ１６に対する加工ヘッド１７の相対移動により当該調整位置からさらにワーク２に対してＺ軸方向にのみ移動可能で、かつ、水平回転可能に形成される。また、上記加工電極１の上端部をチャック１７ａで保持させ、その下端をワーク２の任意の加工位置に位置合わせして加工液１４中でワーク２に近接させれば、ワーク２と加工電極１との間の電圧によって高められた電界に放電が生じ、加工位置に加工電極１よりやや大径の細穴を穿孔することができ、また、このとき加工電極１を上下動や回転動させることにより、消耗に伴って加工電極１をワーク２に対して相対的に下降させたり、ワーク２に深穴を穿孔したり、あるいはその際の放電加工をスムーズに進行させたりすることができる。
【００１７】
また、上述したように細径で長尺の加工電極１は、剛性が低いために、上端部をチャック１７ａで位置合わせして保持しても、中間部で曲がってしまえば下端の位置精度が低下してしまう。これを解決し、加工電極１に直進性を付与するために、上記スライダ１６からはガイドアーム１９が下方に向かって突出し、ガイドアーム１９の先端には電極ガイドＡ（細穴放電加工用電極ガイド）が保持される。
【００１８】
ガイドアーム１９は、伸縮自在に形成されて伸長状態においてワークテーブル１２のほぼ近くまで届く程度の長さを備え、電極ガイドＡを加工電極１の下端部に位置合わせして保持する。一方、電極ガイドＡは、略パイプ状に形成されてガイドアーム１９により中空部を鉛直方向に開放するように保持され、該中空部に貫通するように挿通される加工電極１下端部の水平方向の移動を拘束してワークテーブル１２上の所定の加工位置に加工電極１の放電端をガイドする。
【００１９】
この電極ガイドＡは、図２に示すように、ガイドアーム１９への取付部２０と加工電極１をガイドするガイド部２１とを備え、ガイド部２１を形成するガイド本体４等を取付部２０を備えたガイドホルダ８に固定して形成される。上記ガイドホルダ８は例えばステレンレス鋼や工具鋼等の耐食性に優れた材料により形成され、ほぼペンシル形状からなる外形の後端部が段付きに加工されて取付部２０が形成される。また、上記ガイドホルダ８には加工電極１を挿通するために鉛直方向に段付き穴加工が施され、その先端部には上記ガイド本体４等が固定されてガイド部２１が形成される外径方向に広いガイド装着凹部２２が設けられる。
【００２０】
ガイド部２１は、図２、図３および図４（ｂ）に示すように、ガイド装着凹部２２内にガイドホルダ８の先端側から順に積層される保護体５、ガイド本体４、および挿入ガイド体２３とを有する。保護体５はガイド本体４に向かって漸次縮径する、すなわちガイドホルダ８先端に向かって漸次拡径する挿入ガイド孔６を中心部に備え、ジルコニアを成形して形成される。また、挿入ガイド体２３も上述した保護体５同様ジルコニアを成形して形成され、その中心部にはガイド本体４に向かって漸次縮径する挿入ガイド孔６が形成される。
【００２１】
保護体５と挿入ガイド体２３の間に配置されるガイド本体４は、ダイヤモンドダイスであり、ステンレスからなるリング状の保持金具２４に装着されて該保持金具２４を介してガイド装着凹部２２に固定される。上記ガイド本体４は、図４（ｂ）に示すように、中心部にレーザ加工、および研磨によって形成される直線状の電極ガイド孔３を備え、この電極ガイド孔３の内径は、上述した挿入ガイド孔６の最小内径よりも小さく、挿通される加工電極１の直径とほぼ同程度、厳密には加工電極１に対して微細なクリアランスを隔てる程度の寸法に設定される。このため、レーザ加工等の加工性を高め、また、電極ガイド孔３内へ加工電極１を少しでも挿入しやすくするために電極ガイド孔３はその長さが０．２ｍｍ程度と極めて短寸で、その両端は漏斗状に加工される。
【００２２】
したがって上記ガイド本体４は、保持金具２４の内面にダイヤモンド小片を銀ろうや燒結金属等の保持材２５により固定した後、保持金具２４の外周を基準として上記ダイヤモンド小片の中心部に精密に電極ガイド孔３を穿孔して製造される。また、以上のガイド本体４とともに加工電極１下端部を加工位置に案内するために、ガイド部２１は、さらに補助ガイド７とスペーサ２６とを有する。
【００２３】
補助ガイド７は、ガイド本体４の電極ガイド孔３を支点にした加工電極１下端部の屈曲を防止するもので、図４（ａ）に示すように、ガイドホルダ８の先端側に向かって漸次縮径する挿入ガイド孔６’と、該挿入ガイド孔６’の先端からさらにガイドホルダ８先端側に向かってほぼ直線状に延設される電極ガイド孔３’とを備え、上述した保護体５等と同様にジルコニアを成形して形成される。この補助ガイド７に形成される電極ガイド孔３’は、成形性や素材の耐摩耗性を考慮してガイド本体４の電極ガイド孔３に比して内径をやや大きく設定される。
【００２４】
かかる補助ガイド７の電極ガイド孔３’によってガイド本体４の電極ガイド孔３と協働して加工電極１下端部を加工位置へと案内するために、補助ガイド７とガイド本体４の間、正確には補助ガイド７と挿入ガイド体２３との間にはスペーサ２６が組み付けられる。スペーサ２６は、補助ガイド７とガイド本体４との間隔をガイド本体４と加工電極１下端との間隔よりも広げることにより、加工電極１下端に要求される精度よりも加工電極１とのクリアランスが大きい補助ガイド７の電極ガイド孔３’によってガイド本体４を支点とする加工電極１の傾きを所定範囲内に規制し、これにより加工電極１下端を所望の精度で加工位置にガイドするもので、上記ガイド本体４と加工電極１下端との距離、および加工電極１下端に求められる位置精度と補助ガイド７の電極ガイド孔３’の加工電極１とのクリアランスに応じてその長さが決定される。なお、スペーサ２６は、図３に示すように、加工電極１と接触することがないように上記電極ガイド孔３’等に比して格段大きい内径を備えた円筒形状に形成され、ステンレス等により形成される。
【００２５】
したがって以上の電極ガイドＡは、ガイドホルダ８の先端に形成されるガイド装着凹部２２内に補助ガイド７、スペーサ２６、挿入ガイド体２３、ガイド本体４を取り付けた保持金具２４、そして保護体５の順に挿入し、これらを接着剤等によりガイド装着凹部２２に接着するとともに、ガイドホルダ８先端部をかしめることなどにより形成することができる。また、このようにガイド装着凹部２２内にガイド本体４等を積層させることにより、ガイド本体４等の芯を比較的容易に合わせることができ、電極ガイド孔３、３’や挿入ガイド孔６、６を簡単に一直線上に連通させることができる。
【００２６】
また、細穴放電加工に際し、先ず、チャック１７ａに保持された加工電極１の下端部を電極ガイドＡに差し込む時には、ガイドホルダ８の後端から段付き穴内へと適宜挿入された加工電極１の下端、すなわち先端は、先ず、補助ガイド７の挿入ガイド孔６’によってクリアランスの少ない補助ガイド７の電極ガイド孔３’内へと案内され、電極ガイド孔３’を貫通してスペーサ２６内へと至る。次いで、さらに加工電極１が電極ガイドＡ内に差し込まれると、挿入ガイド体２３の挿入ガイド孔６によりクリアランスが極めて少ないガイド本体４の電極ガイド孔３内に案内され、挿入ガイド体２３、ガイド本体４を貫通して保護体５の挿入ガイド孔６を通り、電極ガイドＡを貫通する。なお、図２における２７は、加工電極１をガイドホルダ８の段付き穴内へと挿入しやすくするためにガイドホルダ８後端を漏斗状に加工して形成されるホルダ挿入ガイド孔である。
【００２７】
一方、細穴放電加工時には、図３において二点鎖線で示すように、加工電極１の下端部は、ガイド本体４と補助ガイド７によりその長手方向に二点支持され、また、該支持点において上記ガイド本体４等により周方向に全周に渡って拘束されてワーク２の加工位置へと的確にガイドされる。また、加工電極１が上下方向に往復動する際には、加工電極１の下端部は、挿入ガイド孔６によりガイド本体４をスムーズに通過することができる。さらに、補助ガイド７の電極ガイド孔３’がガイド本体４の電極ガイド孔３より大径に形成されることにより、上記加工電極１の上下動時や回転動時における加工電極１と補助ガイド７の電極ガイド孔３’との摩擦が軽減されるために、補助ガイド７の電極ガイド孔３’の摩耗の進行が抑制される。
【００２８】
加えて、この実施の形態において、上記補助ガイド７の摩耗をより有効に抑えるために、電極ガイドＡには加工屑の排出口２８が設けられる。排出口２８は、ガイドホルダ８とスペーサ２６を貫通してガイドホルダ８の外部と加工電極１が挿通されるスペーサ２６の中空部とを連通するもので、図２および図３に示すようにガイドホルダ８の長手方向に対してほぼ直交方向に開設される。したがって万一、細穴放電加工時に加工屑が上下動する加工電極１に付着するなどによりガイド本体４の電極ガイド孔３を通過してスペーサ２６の中空部内に進入しても、排出口２８を通じてガイドホルダ８外部に加工屑を排出することができるために、補助ガイド７の電極ガイド孔３’と加工電極１との間への加工屑の進入、これらの間での摩擦による補助ガイド７の電極ガイド孔３’の摩耗の進行を低減することができる。
【００２９】
なお、以上の実施の形態においては、下端部が電極ガイドＡで位置合わせされた加工電極１の上端部をチャック１７ａによって位置合わせする場合を示したが、加工電極１の送り出し機構を設けて加工電極１の中間部等をチャック１７ａにより保持させたり、あるいはチャック１７ａと電極ガイドＡとの間に中間ガイド体を配置して加工位置の位置精度をより高めるようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】細穴放電加工機の正面図である。
【図２】加工電極のガイド状態を説明する要部断面図である。
【図３】ガイド本体等のガイド装着凹部への装着状態等を示す要部断面図である。
【図４】細穴放電加工用電極ガイドの要部断面図で、（ａ）は補助ガイドを示す図、（ｂ）はガイド本体等を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  加工電極
２  被加工物
３  電極ガイド孔
４  ガイド本体
５  保護体
６  挿入ガイド孔
７  補助ガイド
８  ガイドホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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