專利名稱：放電加工裝置及放電加工方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及放電加工裝置及放電加工方法。
背景技術(shù)：
放電加工裝置的加工條件、擺動條件等由工具電極的形狀或加工時的放電能量決定。例如在粗加工中使用能量較大的加工條件，在精加工中使用能量較小的加工條件。在能量較小的加工條件中，眾所周知存在下述情況，即，由于放電間隙控制和放電分散性問題而使加工面積受到限制，隨著加工面積的增大，精加工性能降低。針對上述問題，例如在專利文獻I中提出了向加工間隙供給金屬粉末的技術(shù)。通過供給金屬粉末而使放電點分散，從而提高加工穩(wěn)定性，即使加工面積增大也可以實現(xiàn)對精加工性能降低的改善。專利文獻I :日本特開平6 - 198516號公報

發(fā)明內(nèi)容
在使用金屬粉末的放電加工方法中，由金屬粉末處理引起的作業(yè)性下降成為課題。例如，對于微細金屬粉末，防塵對策是必需的。在加工后的清掃中必須進行去除殘留在放電加工裝置、工具電極、被加工物上的金屬粉末的作業(yè)。另外，由于在加工中加工屑回收裝置也會將金屬粉末回收，因此無法使用被回收的金屬粉末。因為金屬粉末的投入量存在最佳值，所以必須進行金屬粉末的濃度管理。此外，在放電加工中金屬粉末也進行放電或金屬粉末的壽命管理等也成為問題。在精加工中，存在所控制的放電間隙小于或等于O. Olmm的情況。如果粒徑大于該放電間隙的金屬粉末混入，則會對加工產(chǎn)生不良影響。不僅是精加工，為了在能量較大的粗加工中也得到放電分散效果，有時會采用現(xiàn)有的金屬粉末混入加工。在粗加工中，存在使用比在精加工中使用的金屬粉末的粒徑更大的金屬粉末的情況。如果能量較大，則不僅因金屬粉末自身被加工而使金屬粉末的壽命縮短，未回收的粗大的加工屑還會對加工造成不良影響。
因此，例如，如日本特開平4 - 294926號公報所述，提出了一種取代金屬粉末而使用氣泡的放電加工方法。但是，為了通過利用氣泡來實際地提高加工性能，必須向加工間隙穩(wěn)定地供給大量氣泡。在當前提出的方案中，由于沒有明確地提及氣泡的直徑或供給量，因此，存在很難得到期望的加工性能的情況。本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種可以使用氣泡進行高加工性能的放電加工的放電加工裝置及放電加工方法。為了解決上述課題、實現(xiàn)目的，本發(fā)明是一種放電加工裝置，其向加工電極和被加工物之間的加工間隙供給加工液而進行放電加工，其特征在于，具有氣泡產(chǎn)生單元，其在加工液中產(chǎn)生氣泡；貯藏單元，其對含有由所述氣泡產(chǎn)生單元產(chǎn)生的所述氣泡的所述加工液進行貯藏；以及流速調(diào)節(jié)單元，其對在所述貯藏單元中流動的所述加工液的流速進行調(diào)節(jié)，所述流速調(diào)節(jié)單元對應于向設置有所述被加工物的加工槽供給的所述加工液中含有的所述氣泡的直徑，對所述流速進行調(diào)節(jié)。發(fā)明的效果本發(fā)明涉及的放電加工裝置及放電加工方法得到使用氣泡而以高加工性能實現(xiàn)放電加工的效果。


圖1是本發(fā)明的實施方式涉及的放電加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是表不取代粉末混合加工中的粉末而向加工液中投入的氣泡的量與氣泡直徑的關(guān)系的例子的表。圖3是表示基于Stoke公式的氣泡直徑、氣泡上升速度及雷諾數(shù)的關(guān)系的表。圖4是表示加工液儲存箱、氣泡產(chǎn)生裝置、氣泡貯藏裝置及氣體供給裝置、和它們的外圍結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示實施方式的變形例的圖。圖6是圖5所示的結(jié)構(gòu)中的氣泡貯藏裝置和其外圍結(jié)構(gòu)的概略俯視圖。圖7是示出將本發(fā)明的放電加工裝置應用于平面形狀的粗加工的例子的加工結(jié)果的表。圖8是示出將本發(fā)明的放電加工裝置應用于肋加工的例子的加工結(jié)果的表。圖9是示出將本發(fā)明的放電加工裝置應用于孔加工的例子的加工結(jié)果的表。
具體實施例方式下面，基于附圖對本發(fā)明涉及的放電加工裝置及放電加工方法的實施方式詳細地進行說明。此外，本發(fā)明并不限定于該實施方式。實施方式.圖I是本發(fā)明的實施方式涉及的放電加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。本實施方式涉及的放電加工裝置是例如使工具電極(加工電極)E和被加工物W相向而進行加工的電火花成型加工機。放電加工裝置一邊使工具電極E和被加工物W相對移動，一邊在工具電極E及被加工物W之間產(chǎn)生放電，從而進行加工。本發(fā)明的放電加工裝置只要是使用由形狀運算裝置得到的形狀信息和加工條件進行放電加工的裝置即可，也可以是使工具電極E為線電極的線電極放電加工機，或是使工具電極E為棒狀電極或中空棒狀電極的細孔放電加工機。放電加工裝置向保持在主軸I上的工具電極E和設置在加工槽3中的被加工物W之間的加工間隙供給加工液，進行放電加工。驅(qū)動裝置2對應于位置控制裝置4的控制而對主軸I進行驅(qū)動。此外,加工槽3內(nèi)并不一定要充滿加工液?？刂蒲b置6具有位置控制裝置4、電源控制裝置5及氣泡控制裝置7。位置控制裝置4在水平方向(XY方向)、垂直方向(Z方向)、旋轉(zhuǎn)方向(C方向)等上，對主軸I的位置進行控制。在工具電極E及電源控制裝置5之間、在被加工物W及電源控制裝置5之間，分別配置供電線。電源控制裝置5通過施加電壓而在工具電極E及被加工物W之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象?？刂蒲b置6具有用于放電加工條件設定、氣泡相關(guān)的條件設定的接口。加工液儲存箱9儲存通過打開加工液排出閥8而從加工槽3排出的加工液。氣泡產(chǎn)生裝置10作為在加工液中產(chǎn)生氣泡的氣泡產(chǎn)生單元起作用。氣體供給裝置13獲取空氣并向氣泡產(chǎn)生裝置10供給。作為氣泡產(chǎn)生裝置10，例如使用擴散器或旋流式起泡器。氣泡貯藏裝置11作為貯藏含有由氣泡產(chǎn)生裝置10產(chǎn)生的氣泡的加工液的貯藏單元起作用。氣泡貯藏裝置11例如形成為長方體形狀。加工液供給口 12將來自氣泡貯藏裝置11的加工液向加工槽3供給。本實施方式中的放電加工使用的氣泡，例如稱為微泡沫、納米泡沫，其與當前的粉末混入放電加工使用的金屬粉末同樣地，直徑小于或等于例如幾個μ m。微小的氣泡是在向氣泡產(chǎn)生裝置10導入的加工液通過氣泡產(chǎn)生裝置10時，由于負壓效應將氣體卷入，而混合在加工液中的。圖2是表不取代粉末混合加工中的粉末而投入加工液中的氣泡的量與氣泡直徑的關(guān)系的例子的表。在此，示出與使平均粒徑O. 005_左右的硅(Si)粉末為濃度lg/Ι及20g/l這兩種情況相對應而大約應投入的氣泡量。要求氣泡的投入量很大，為每I升IO6個 至IO16個左右。圖3是表示基于Stoke公式的氣泡直徑、氣泡上升速度及雷諾數(shù)的關(guān)系的表。在此，以20°C的水中的氣泡的情況為例。氣泡由于浮力而上升，在液面處破滅。為了抑制由于上升而導致氣泡破滅，氣泡貯藏裝置11使加工液以對應于氣泡直徑而調(diào)節(jié)的流速保持流動。由氣泡產(chǎn)生裝置10產(chǎn)生的氣泡，在停止氣泡供給的期間內(nèi)或?qū)馀菖c加工液一起向加工間隙供給的期間內(nèi)，被保存在氣泡貯藏裝置11中。由此，可以供給含有大量氣泡的加工液。圖4是表示加工液儲存箱、氣泡產(chǎn)生裝置、氣泡貯藏裝置及氣體供給裝置和它們的外圍結(jié)構(gòu)的圖。圖中，加工液的基本流向為從右向左。在加工液儲存箱9和氣泡貯藏裝置11之間設置泵21和氣泡產(chǎn)生裝置10。泵21作為從加工液儲存箱9向氣泡產(chǎn)生裝置10供給加工液的氣泡生成用加工液供給單元起作用。通過泵21的動作向氣泡產(chǎn)生裝置10輸送的加工液，在氣泡產(chǎn)生裝置10中混合氣泡后向氣泡貯藏裝置11供給。泵21可以將加工液的行進路線切換為向氣泡產(chǎn)生裝置10輸送加工液的流路和不經(jīng)由氣泡產(chǎn)生裝置10而直接向氣泡貯藏裝置11輸送加工液的流路。泵21由氣泡控制裝置7 (參照圖I)控制。在從氣泡控制裝置7發(fā)出指示停止氣泡生成的信號的情況下，泵22將加工液從加工液儲存箱9直接向氣泡貯藏裝置11供給。在從氣泡控制裝置7發(fā)出指示進行氣泡生成的信號的情況下，泵21將加工液從加工液儲存箱9向氣泡產(chǎn)生裝置10供給。在氣泡產(chǎn)生裝置10中，來自氣體供給裝置13的氣體混合在加工液中，生成氣泡直徑不均勻的氣泡混合加工液。氣泡量傳感器20作為氣泡量檢測單元起作用，對在氣泡貯藏裝置11中貯藏的加工液含有的氣泡的量進行檢測。加工液因混合有氣泡，從透明狀態(tài)變?yōu)闇啙釥顟B(tài)。作為氣泡量傳感器20，例如使用反射型光學傳感器等，根據(jù)加工液的渾濁程度檢測氣泡量。氣泡量傳感器20以使得加工液中混合的氣泡達到例如圖2所示確定的量為目標，對氣泡進行過剩/不足判斷。在檢測到氣泡過剩的情況下，氣泡量傳感器20向氣泡控制裝置7發(fā)送表示停止氣泡生成的信號。在檢測到氣泡不足的情況下，氣泡量傳感器20向氣泡控制裝置7發(fā)送表示生成氣泡的信號。泵21對應于氣泡量傳感器20的檢測結(jié)果，控制向氣泡產(chǎn)生裝置10供給加工液或停止供給加工液。由此，對氣泡貯藏裝置11的加工液中混合的氣泡的量進行調(diào)節(jié)。控制裝置6也可以對應于氣泡量傳感器20的檢測結(jié)果而顯示氣泡過剩/不足的狀態(tài)。氣泡控制裝置7對應于所設定的氣泡直徑，對分隔板移動裝置18的驅(qū)動進行控制。氣泡直徑區(qū)分隔板17通過分隔板移動裝置18的驅(qū)動而上下移動。氣泡直徑區(qū)分隔板17作為氣泡直徑分選單元起作用，其通過在深度方向上對氣泡貯藏裝置11進行分隔，從而對從氣泡貯藏裝置11流出的加工液中含有的氣泡的直徑進行分選。分隔板移動裝置18對應于分選的氣泡的直徑，調(diào)節(jié)氣泡直徑區(qū)分隔板17在深度方向上的位置。加工液循環(huán)裝置16作為流速調(diào)節(jié)單元起作用，其對在氣泡貯藏裝置11中流動的加工液的流速進行調(diào)節(jié)。加工液循環(huán)裝置16對應于向加工槽3供給的加工液中含有的氣泡的直徑，對使加工液在氣泡貯藏裝置11中循環(huán)的流速進行調(diào)節(jié)。泵23從氣泡貯藏裝置11中比氣泡直徑區(qū)分隔板17深的部分向加工槽3供給加工液。泵22從氣泡貯藏裝置11 中比氣泡直徑區(qū)分隔板17淺的部分將加工液送回加工液儲存箱9。根據(jù)Stoke公式的關(guān)系，混合在加工液中的氣泡對應于加工液的流速，分為在加工液中上浮的部分和與加工液一起流動的部分。加工液循環(huán)裝置16對應于所期望的氣泡直徑而對氣泡貯藏裝置11內(nèi)的加工液的流速進行控制。例如在將氣泡直徑設定為10 μ m的情況下，根據(jù)圖3所示的關(guān)系，將加工液的流速設為54. 4 μ m/sec。由氣泡產(chǎn)生裝置10生成的氣泡中直徑大于10 μ m的氣泡，在到達氣泡直徑區(qū)分隔板17之前上浮而在液面處破滅。直徑小于或等于10 μ m的氣泡在加工液流動期間不上浮，而是與加工液一起流動并繼續(xù)存在。從氣泡貯藏裝置11向加工槽3輸送加工液的流出口，設置在氣泡貯藏裝置11的底面或其附近。氣泡之間有時會通過彼此結(jié)合而形成更大的氣泡。通過形成使加工液從氣泡貯藏裝置11的底面或其附近流出的結(jié)構(gòu)，從而抑制大氣泡流出。從氣泡貯藏裝置11的流出口輸送的加工液，從加工液供給口 12向加工槽3供給而用于加工。加工液供給口 12的前端可以對應于加工內(nèi)容而配置噴嘴、罐狀容器等，也可以使加工液從加工液供給口 12直接向加工槽3流入。在使加工液流動的裝置設置在加工槽3中的情況下，可以對應于氣泡控制裝置7的設定信息，使加工液在加工槽3中也以與氣泡直徑對應的流速流動。由此，使所期望的直徑的氣泡在加工槽3中也可以長時間地繼續(xù)存在。本實施方式涉及的放電加工裝置穩(wěn)定且充分地向加工間隙供給所期望的直徑的氣泡，從而可以實現(xiàn)高加工性能的放電加工。圖5是表示本實施方式的變形例的圖。圖6是圖5所示的結(jié)構(gòu)中的氣泡貯藏裝置和其外圍結(jié)構(gòu)的概略俯視圖。氣泡貯藏裝置11呈圓筒形狀。旋轉(zhuǎn)式加工液循環(huán)裝置19作為對在氣泡貯藏裝置11中流動的加工液的流速進行調(diào)節(jié)的流速調(diào)節(jié)單元而起作用。旋轉(zhuǎn)式加工液循環(huán)裝置19通過對在氣泡貯藏裝置11中使加工液旋轉(zhuǎn)的流速進行調(diào)節(jié)，從而對從氣泡貯藏裝置11流出的加工液中含有的氣泡的直徑進行分選。加工液通過旋轉(zhuǎn)式加工液循環(huán)裝置19的動作而在氣泡貯藏裝置11內(nèi)形成渦流。根據(jù)Stoke公式的關(guān)系，加工液中混合的氣泡對應于加工液的流速，分為在加工液中上浮的部分和與加工液一起流動的部分。旋轉(zhuǎn)式加工液循環(huán)裝置19對應于所期望的氣泡直徑，對氣泡貯藏裝置11內(nèi)的加工液的流速進行控制。例如在將氣泡直徑設為10 y m的情況下，根據(jù)圖3所示的關(guān)系，將加工液的流速設為54. 4iim/sec。在由氣泡產(chǎn)生裝置10生成的氣泡中，直徑大于10 y m的氣泡在流速為小于或等于54. 4 u m/sec的位置上浮而在液面處消失。直徑小于或等于10 y m的氣泡在加工液流動期間內(nèi)不上浮，而是與加工液一起流動并繼續(xù)存在。在本變形例中，為了抑制大氣泡流出，將從氣泡貯藏裝置11向加工槽3輸送加工液的流出ロ設置在氣泡貯藏裝置11的底面或其附近。泵22從氣泡貯藏裝置11中較淺的部分將加工液送回加工液儲存箱9。在本變形例的情況下，也可以穩(wěn)定且充分地向加工間隙供給所期望的直徑的氣泡，從而可以實現(xiàn)高加工性能的放電加工。
圖7是示出將本發(fā)明的放電加工裝置用于平面形狀的粗加工的例子的加工結(jié)果的表。圖8是示出將本發(fā)明的放電加工裝置用于肋加工的例子的加工結(jié)果的表。圖9是示出將本發(fā)明的放電加工裝置用于孔加工的例子的加工結(jié)果的表。在各例中，將未混合本實施方式中說明的微氣泡的情況與混合有微氣泡的情況進行比較。另外，在各例中，示出標準條件下的加工結(jié)果和氣泡用條件下的加工結(jié)果。所謂標準條件是放電加工裝置的數(shù)據(jù)庫具有的基本的加工條件。所謂氣泡用條件，是指調(diào)節(jié)跳刀(jump)設定以使得微氣泡容易向加工間隙導入的情況下的加工條件。作為加工結(jié)果，示出加工時間、電極消耗長度、表面粗糙度(Rz)，并作為備注示出加工面質(zhì)量。在圖7所示的平面形狀的粗加工中，通過使用微氣泡可以實現(xiàn)電極消耗減少及加工面質(zhì)量改善。圖8所示的肋加工是指由薄板電極進行的深槽加工。在肋加工的情況下，很難向加工間隙充分地供給微氣泡，無法實現(xiàn)明顯的效果。對于圖9所示的孔加工的結(jié)果，是預先設置0 IOmm的預孔，向該預孔供給微氣泡而實施加工的結(jié)果。在孔加工中，通過使用微氣泡可以實現(xiàn)加工時間縮短及加工面質(zhì)量改
茲在本發(fā)明的放電加工裝置及放電加工方法中，通過取代粉末混合放電加工中使用的金屬粉末而使用微氣泡，可以促進放電點的分散，與使用金屬粉末的情況同樣地實現(xiàn)穩(wěn)定的加工。另外，氣泡不需要防塵對策或加工后的清掃等，由此，與金屬粉末相比，氣泡處理容易，因此，通過取代金屬粉末而使用氣泡，可以大幅度地改善作業(yè)性。エ業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明涉及的放電加工裝置及放電加工方法可以實現(xiàn)與使用金屬粉末的放電加工相同加工性能的加工，因而實用。標號的說明I 主軸2驅(qū)動裝置3加工槽4位置控制裝置5電源控制裝置6控制裝置7氣泡控制裝置8加工液排出閥
9加工液儲存箱10氣泡產(chǎn)生裝置11氣泡貯藏裝置12加工液供給ロ13氣體供給裝置16加工液循環(huán)裝置17氣泡直徑區(qū)分隔板 18分隔板移動裝置19旋轉(zhuǎn)式加工液循環(huán)裝置20氣泡量傳感器21、22、23 泵E工具電極W被加工物
權(quán)利要求
1.一種放電加工裝置，其向加工電極和被加工物之間的加工間隙供給加工液而進行放電加工， 其特征在于，具有 氣泡產(chǎn)生單元，其在加工液中產(chǎn)生氣泡； 貯藏單元，其對含有由所述氣泡產(chǎn)生單元產(chǎn)生的所述氣泡的所述加工液進行貯藏；以及 流速調(diào)節(jié)單元，其對在所述貯藏單元中流動的所述加工液的流速進行調(diào)節(jié)， 所述流速調(diào)節(jié)單元對應于向設置有所述被加工物的加工槽供給的所述加工液中含有的所述氣泡的直徑，對所述流速進行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放電加工裝置，其特征在于， 具有氣泡直徑分選單元，其通過在深度方向上對所述貯藏單元進行分隔，從而對從所述貯藏單元流出的所述加工液中含有的所述氣泡的直徑進行分選， 所述氣泡直徑分選單元可以對應于分選的所述氣泡的直徑，調(diào)節(jié)所述深度方向的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的放電加工裝置，其特征在于， 所述流速調(diào)節(jié)單元通過對在所述貯藏單元中使所述加工液旋轉(zhuǎn)的流速進行調(diào)節(jié)，從而對從所述貯藏單元流出的所述加工液中含有的所述氣泡的直徑進行分選。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項所述的放電加工裝置，其特征在于，具有 氣泡生成用加工液供給單元，其向所述氣泡產(chǎn)生單元供給所述加工液；以及 氣泡量檢測單元，其對在所述忙藏單元中忙藏的所述加工液中含有的所述氣泡的量進行檢測， 所述氣泡生成用加工液供給單元對應于所述氣泡量檢測單元的檢測結(jié)果，控制是將所述加工液向所述氣泡產(chǎn)生單元進行供給還是停止供給。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任一項所述的放電加工裝置，其特征在于， 從所述貯藏單元向所述加工槽輸送所述加工液的流出口，設置在所述貯藏單元的底面或其附近。
6.一種放電加工方法，其向加工電極和被加工物之間的加工間隙供給加工液而進行放電加工， 其特征在于，包含 氣泡產(chǎn)生工序，在該工序中，在加工液中產(chǎn)生氣泡； 貯藏工序，在該工序中，對含有由所述氣泡產(chǎn)生工序產(chǎn)生的所述氣泡的所述加工液進行貯藏；以及 流速調(diào)節(jié)工序，在該工序中，對通過所述貯藏工序貯藏的所述加工液流動的流速進行調(diào)節(jié)， 在所述流速調(diào)節(jié)工序中，對應于向設置有所述被加工物的加工槽供給的所述加工液中含有的所述氣泡的直徑，對所述流速進行調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種放電加工裝置，其向加工電極和被加工物之間的加工間隙供給加工液而進行放電加工，該放電加工裝置具有氣泡產(chǎn)生單元，其在加工液中產(chǎn)生氣泡；貯藏單元，其對含有由上述氣泡產(chǎn)生單元產(chǎn)生的上述氣泡的上述加工液進行貯藏；以及流速調(diào)節(jié)單元，其對在上述貯藏單元中流動的上述加工液的流速進行調(diào)節(jié)，上述流速調(diào)節(jié)單元對應于向設置有上述被加工物的加工槽供給的上述加工液中含有的上述氣泡的直徑，對上述加工液的上述流速進行調(diào)節(jié)。
文檔編號B23H1/10GK102869470SQ20108006628
公開日2013年1月9日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者加藤木英隆, 神谷俊行, 宮本誠 申請人:三菱電機株式會社