(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
５  ＸＹ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
３４  Ｚ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
【図１】
0003842408.tif 000002
【図２】
0003842408.tif 000003