專利名稱：放電加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，一邊在工具電極與導(dǎo)電性的工件之間發(fā)生放電，一邊把工具電極朝工件送進(jìn)，借此在工件中形成種種形狀的孔的放電加工裝置。
背景技術(shù)：
放電加工裝置，廣泛地用來把硬的導(dǎo)電性的工件精密加工成模具或沖模。工件固定于配置在加工槽內(nèi)的工作臺(tái)上，銅或石墨的工具電極用工具架安裝在能夠沿豎直方向移動(dòng)的主軸或滑臺(tái)上。加工槽盛滿煤油之類介電性液體，工具電極定位成非常接近工件。工具電極與工件的間隙稱為空隙，其尺寸為幾μm到幾十μm。在接通時(shí)間內(nèi)電力脈沖一施加在工具電極與工件之間，空隙中的介電性液體的絕緣性就被破壞而發(fā)生放電。因?yàn)榇艘环烹姰a(chǎn)生的熱量，微量的工件材料蒸發(fā)或熔融而流入介電性液體。接通時(shí)間一結(jié)束，就因?yàn)榛謴?fù)了空隙中的介電性液體的絕緣性，故電力脈沖的施加在切斷時(shí)間內(nèi)停止。由于放電火山口狀的微細(xì)的孔穴殘留在工件表面上。放電加工裝置，通常，把接通時(shí)間和切斷時(shí)間控制在1μsec到幾十msec之間反復(fù)對(duì)空隙施加電力脈沖。放電加工裝置使工具電極沿著Z軸朝工件下降而把空隙維持成一定的尺寸。由于工具電極不與工件接觸而能夠從工件上去除微量的材料，所以高精度地在工件中形成具有良好的粗糙面的，形狀上與工具電極互補(bǔ)的凹部。這種放電加工裝置，與使用行進(jìn)的線電極的線切割放電加工裝置(線切割EDM)相區(qū)別，稱為沖鉆放電加工裝置(沖鉆EDM)。
為了把從工件上去除的碎片從空隙中沖洗掉而經(jīng)由空隙產(chǎn)生介電性液體的流動(dòng)的“沖洗”動(dòng)作，對(duì)于放電加工來說是重要的。沖洗動(dòng)作，防止在從工件上去除的碎片與工具電極之間發(fā)生的不希望的二次放電而有助于切斷時(shí)間中恢復(fù)可靠的絕緣。熟練的作業(yè)者，在加工前，在工具電極或工件中的適當(dāng)?shù)奈恢蒙闲纬捎脕硪贿叞研迈r的介電性液體送入空隙一邊把污染的介電性液體從空隙引出的孔。在這種孔的形成因工具電極的尺寸或形狀而受到限制的場(chǎng)合，作業(yè)者在適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置向空隙噴射介電性液體的噴射裝置。雖然沖洗是更快更高精度地進(jìn)行放電加工的關(guān)鍵，但是為了在整個(gè)空隙中產(chǎn)生均一的流動(dòng)，熟練成了必要的。使工具電極沿著Z軸周期性地迅速上升迅速下降而把污染的介電性液體幾乎全都從工件的凹部沖出的，所謂“跳動(dòng)”的動(dòng)作是公知的。在跳動(dòng)動(dòng)作中，以往，工具電極以幾百mm/min的速度來移動(dòng)。只要工具電極的往復(fù)移動(dòng)距離很大，就有更多的新鮮液體流入空隙而更多的污染的液體從空隙排出。最好是至少使工具電極上升得超過在工件中所加工的孔穴的深度。可是，因?yàn)樵谔鴦?dòng)動(dòng)作中材料從工件上的去除無法進(jìn)行，故過度頻繁的跳動(dòng)動(dòng)作會(huì)降低材料去除速度。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于，提供一種不降低材料去除速度，可以把從工件上去除的碎片高效地從空隙沖洗掉的放電加工裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種不需要高的熟練，可以把從工件上去除的碎片高效地從空隙沖洗掉的放電加工裝置。
本發(fā)明的其他目的，部分地在下面繼續(xù)說明中述及，部分地通過實(shí)施本發(fā)明，本專業(yè)的技術(shù)人員將會(huì)明了。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一邊在工件與工具電極之間發(fā)生放電一邊使工具電極朝工件沿豎直方向移動(dòng)，借此來加工工件的本發(fā)明的放電加工裝置，包括能夠沿豎直方向移動(dòng)的主軸，與主軸同軸地安裝在主軸的下端的，安裝工具電極的電極安裝裝置，
關(guān)于主軸的中心線對(duì)稱地安裝在主軸上的至少一組直線電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)子，以及分別與一組移動(dòng)子相對(duì)峙的，一組直線電動(dòng)機(jī)定子。
最好是，一組移動(dòng)子包括粘貼在主軸上的磁鐵板和配置在磁鐵板上的列狀的永久磁鐵，一組定子包括軛鐵和卷繞在軛鐵上的線圈。
進(jìn)而最好是，主軸在其中心有著沿豎直方向延伸的孔，平衡主軸的載荷用的氣缸配置在該孔中。
此外，一邊在工件與工具電極之間發(fā)生放電一邊使工具電極朝工件沿豎直方向移動(dòng)，借此來加工工件的本發(fā)明的放電加工裝置，包括具有4g/cm3以下的密度的能夠沿豎直方向移動(dòng)的主軸，安裝在主軸的下端的，固定工具電極的電極安裝裝置，安裝在主軸上的直線電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)子，以及與移動(dòng)子相對(duì)峙的，直線電動(dòng)機(jī)的定子。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是表示本發(fā)明的放電加工裝置的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖2是沿圖1的A-A線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的橫剖視圖。
圖3是沿圖1的B-B線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的縱剖視圖。
圖4是沿圖1的C-C線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的縱剖視圖。
圖5是沿圖1的A-A線觀看給主軸導(dǎo)向的裝置的另一例的橫剖視圖。
圖6是沿圖1的A-A線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的另一例的橫剖視圖。
圖7是沿圖1的C-C線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的另一例的縱剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明的放電加工裝置的另一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
圖9是沿圖8的A-A線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的橫剖視圖。
圖10是沿圖8的B-B線觀看驅(qū)動(dòng)主軸的裝置的縱剖視圖。
圖11是表示驅(qū)動(dòng)主軸的圖8的裝置的透視圖。
圖12是表示作用在圖8的主軸上的推力的透視圖。
圖13是表示放電加工裝置的主軸的另一例的橫剖視圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)參照?qǐng)D1、2、3和4，描述根據(jù)本發(fā)明的放電加工裝置的一個(gè)實(shí)施例。
如圖1中所示，立柱2配置在床身1的背后，移動(dòng)體3能夠沿著Y軸方向滑動(dòng)地設(shè)置在床身1上。滑板4能夠沿著與Y軸垂直的X軸方向滑動(dòng)地設(shè)置在移動(dòng)體3上。盛滿介電性液體的加工槽5設(shè)置在滑板4上。工件(未畫出)固定于配置在加工槽5中的工作臺(tái)(未畫出)。接近工件被定位的工具電極6，安裝在電極安裝裝置9上。電極安裝裝置9固定于能夠沿著Z軸方向移動(dòng)的中空的主軸8的下端。為了不使材料去除速度降低地進(jìn)行大移動(dòng)量的跳動(dòng)動(dòng)作，放電加工裝置，能夠以超過重力加速度(1G)的加速和減速，10m/min以上的速度高精度地移動(dòng)工具電極6。如圖2中所示，主軸8具有正方形橫截面。由于電極安裝裝置9和工具電極6，如圖3和4中所示，與主軸8的中心線QC同軸地配置，所以工具電極6可以高精度地移動(dòng)。列狀的永久磁鐵片關(guān)于中心線QC對(duì)稱地配置在四方柱形的主軸8的兩個(gè)側(cè)壁上。注意了為了得到高加速而既保持高的剛性又減輕主軸8的重量。主軸8，在其中心有著沿豎直方向延伸的圓柱形的孔8a，具有4g/cm3以下的密度。這些，最好是，由具有小的熱膨脹系數(shù)和大的彈性模量的陶瓷制成。特別是，選擇具有3.2g/cm3的密度，3.0～3.1×106kgf/cm2的彈性模量，4.5～5.0MPa·m1/2的破壞韌性的氮化硅(Si3N4)陶瓷。簡(jiǎn)單地描述陶瓷主軸的制造方法。首先，氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或氮化鋁(AlN)的燒結(jié)助劑添加于氮化硅(Si3N4)的顆粒中。該混合物，通過例如等壓力成形法來成形成中空的四方柱。該成形體，通過例如常壓燒結(jié)法和氣氛加熱燒結(jié)法來燒結(jié)。主軸8也可以由輕金屬和40體積％以上的陶瓷的復(fù)合材料制成。輕金屬，包括鋁或鎂和它們的合金。陶瓷，包括碳化硅(SiC)陶瓷、氧化鋁(Al2O3)陶瓷和氮化硅(Si3N4)陶瓷。鋁合金和55體積％的氧化鋁陶瓷的復(fù)合材料，具有2.95g/cm3的密度，2.0×106kgf/cm2的彈性模量和10.5MPa·m1/2的破壞韌性。鋁合金和55體積％的氧化鋁陶瓷的復(fù)合材料，具有3.00g/cm3的密度，2.65×106kgf/cm2的彈性模量和10.0 MPa·m1/2的破壞韌性。這種復(fù)合材料，例如，通過把熔融的輕金屬在700～800℃的氮?dú)庵薪赣谔沾蔁Y(jié)體來制作。永久磁鐵片，為了在它們之間形成良好的磁路，故配置在由鐵類軟磁材料制成的盡可能薄的磁鐵板上。在主軸8與磁鐵板之間不設(shè)置任何構(gòu)件。在所示的實(shí)施例中，配置有兩列永久磁鐵11的磁鐵板12粘貼在主軸8的一方的側(cè)壁上，配置有兩列永久磁鐵13的磁鐵板14粘貼在主軸8的另一方的側(cè)壁上。為了給主軸8的豎直的移動(dòng)導(dǎo)向，兩根直線運(yùn)動(dòng)滾珠軸承導(dǎo)軌21彼此平行地安裝在立柱2的前表面2a上。與導(dǎo)軌21配合的上側(cè)和下側(cè)軸承塊22和23，安裝在主軸8的后壁上。支撐著與永久磁鐵11和13相對(duì)峙的定子的框體7，安裝在立柱2的前表面2a上。如圖2和4中所示，由勵(lì)磁線圈和軛鐵組成的定子，關(guān)于主軸8的中心線成對(duì)稱地安裝在板7d和7e各自的豎直面上。板7d和7e固定于在框體7的兩個(gè)側(cè)壁上形成的窗口7a和7b。由疊層的硅鋼片組成的軛鐵31和41分別安裝在板7d和7e上，電樞線圈32和42卷繞在軛鐵31和41各自的磁極齒上。軛鐵31與永久磁鐵11的間隙，和軛鐵41與永久磁鐵13的間隙調(diào)整成相同的尺寸。例如，這兩個(gè)間隙，由設(shè)在板7d和7e上的多個(gè)推力彈簧和拉力彈簧調(diào)整成相同的尺寸。結(jié)果，在直線電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)子與定子之間發(fā)生的磁性吸引力互相抵銷。冷卻液通過的若干個(gè)管子33和43，插入在軛鐵31和41各自的當(dāng)中所形成的孔中。直線電動(dòng)機(jī)51安裝在主軸8的前壁上，讀取主軸8的位置的傳感器52設(shè)置在框體7的前壁7c的內(nèi)側(cè)。直線電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置(未畫出)接收傳感器52的檢測(cè)信號(hào)而向電樞線圈32和42供給控制信號(hào)。設(shè)置了平衡能夠以1G以上的加速度移動(dòng)的主軸8的載荷用的氣缸61。為了使機(jī)械小型化，氣缸61與中心線QC同軸地配置在孔8a中其上端靠法蘭64固定在主軸8上。由于氣缸61緊挨著主軸8設(shè)置，所以確保了其高響應(yīng)性?；钊麠U63在一端連接到活塞62，在其另一端連接到連接板65。水平延伸的連接板65固定于立柱2。在活塞62上方的氣缸61內(nèi)所形成的上室66的空氣壓力借助于精密空氣調(diào)節(jié)器維持成恒定值。借助于氣缸61，供給到線圈32和42的電力在主軸8靜止時(shí)被節(jié)約。為了防止粉塵侵入在主軸8與框體7的間隙中設(shè)置若干蛇皮罩。
給主軸8導(dǎo)向的裝置和直線刻度尺51的位置，不限定于圖2、3和4中所示的實(shí)施例。例如，如圖5中所示，最好是在主軸8的前壁與框體7的后壁7c之間增設(shè)給主軸8的豎直移動(dòng)導(dǎo)向的密置滾柱軸承23。直線刻度尺51設(shè)在主軸8的后壁而檢測(cè)主軸8的位置的傳感器52設(shè)在立柱2的前表面2a也可以。
如圖6和7中所示，軛鐵31和41，也可以用板8b和8c安裝在主軸8的兩個(gè)側(cè)壁上。在此一場(chǎng)合，粘貼有與軛鐵31相對(duì)峙的永久磁鐵11的磁鐵板12，用板7d支撐于框體7。粘貼有與軛鐵41相對(duì)峙的永久磁鐵13的磁鐵板14，用板7e支撐于框體7。從冷卻管33和43延伸的撓性軟管，或者從線圈32和42延伸的電力線，連接到端子71和72。
參照?qǐng)D8、9、10、11和12，描述根據(jù)本發(fā)明的放電加工裝置的另一個(gè)實(shí)施例。對(duì)于與圖1、2、3、4、5、6和7中同樣的要素，賦予相同的標(biāo)號(hào)，并省略其說明。
分別粘貼有一列永久磁鐵15和16的磁鐵板12和14，分別安裝在四方柱形的主軸8的前壁和后壁上。如圖11中所示，各個(gè)永久磁鐵，為了減少轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，從水平方向稍微傾斜地粘貼在磁鐵板上。主軸8，為了減輕重量而有著與中心線QC同軸的四方柱形的孔8a。給主軸8導(dǎo)向的直線密置滾柱導(dǎo)軌24和25，設(shè)在主軸8的兩個(gè)側(cè)面與框體7之間。如圖10中所清楚地示出，平衡主軸8的載荷用的氣缸61，設(shè)在安裝有軛鐵41的板7e與立柱2之間?；钊麠U63用連接板65連接到主軸8。參照?qǐng)D12，詳細(xì)說明驅(qū)動(dòng)主軸8的力。圖中的標(biāo)注代號(hào)GCL，代表對(duì)稱地配置永久磁鐵列15和16的中心線。發(fā)生在永久磁鐵列15與軛鐵31之間的推力FA和發(fā)生在永久磁鐵列16與軛鐵41之間的推力FB的合力TF，與主軸的中心線GCL重合。直線密置滾柱導(dǎo)軌24和25，在各自的導(dǎo)向面內(nèi)，配置成其導(dǎo)向力與中心線GCL重合。因而，豎直方向以外的力，不作用在給主軸8導(dǎo)向的直線密置滾柱導(dǎo)軌24和25上。這樣一來，減輕重量的主軸8，能夠以高加速高精度地沿豎直方向移動(dòng)。
使用底面1.0mm寬和38mm長(zhǎng)，各側(cè)面上具有1°的傾斜度的肋狀的石墨工具電極，在工件中加工深度70mm的孔。此時(shí)，設(shè)定成接通時(shí)間100μsec，切斷時(shí)間140μsec，電流峰值93A，平均空隙電壓55V，無載電壓120V，“跳動(dòng)”速度30m/min，1周期的“跳動(dòng)”時(shí)間0.24sec。工件的材質(zhì)，為日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SKD11雖然不進(jìn)行“沖洗”，但是加工速度幾乎保持一定，加工在135分結(jié)束。
無意把本發(fā)明限定于所公開的形式。顯然，參照上述描述多種改進(jìn)和變動(dòng)是可能的。例如，主軸8的橫截面，不限定于正方形。這些，例如，也可以是長(zhǎng)方形，也可以是如圖13中所示具有彼此平行的兩個(gè)豎直面的形狀。
所示的實(shí)施例，是為了說明發(fā)明的本質(zhì)及其實(shí)用的應(yīng)用而選擇的。發(fā)明的范圍，由所附權(quán)利要求書來界定。
權(quán)利要求
1．一種放電加工裝置，一邊在工件與工具電極之間發(fā)生放電一邊使工具電極朝工件沿豎直方向移動(dòng)，借此來加工工件，其中包括能夠沿豎直方向移動(dòng)的主軸，與主軸同軸地安裝在主軸的下端的，安裝工具電極的電極安裝裝置，關(guān)于主軸的中心線對(duì)稱地安裝在主軸上的至少一組直線電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)子，以及分別與一組移動(dòng)子相對(duì)峙的，一組直線電動(dòng)機(jī)的定子。
2．權(quán)利要求1的放電加工裝置，其中一組移動(dòng)子包括粘貼在主軸上的磁鐵板和配置在磁鐵板上的列狀的永久磁鐵，一組定子包括軛鐵和卷繞在軛鐵上的線圈。
3．權(quán)利要求1的放電加工裝置，其中主軸為四方柱形狀。
4．權(quán)利要求1的放電加工裝置，其中主軸在其中心有著沿豎直方向延伸的孔。
5．權(quán)利要求3的放電加工裝置，其中在主軸的第1側(cè)面中包括給主軸導(dǎo)向的第1導(dǎo)向裝置，一組移動(dòng)子分別安裝在與第1側(cè)面相鄰的主軸的兩個(gè)側(cè)面上。
6．權(quán)利要求1的放電加工裝置，其中包括平衡主軸的載荷用的氣缸。
7．權(quán)利要求4的放電加工裝置，其中包括配置在主軸的孔中，平衡主軸的載荷用的氣缸。
8．權(quán)利要求5的放電加工裝置，其中在與第1側(cè)面相對(duì)峙的主軸的側(cè)面中包括給主軸導(dǎo)向的第2導(dǎo)向裝置。
9．權(quán)利要求1的放電加工裝置，其中一組移動(dòng)子包括軛鐵和卷繞在軛鐵上的線圈，一組定子包括粘貼在主軸上的磁鐵板和配置在磁鐵板上的列狀的永久磁鐵。
10．權(quán)利要求1的放電加工裝置，其中主軸具有4g/cm3以下的密度。
11．權(quán)利要求10的放電加工裝置，其中主軸由陶瓷制成。
12．權(quán)利要求11的放電加工裝置，其中主軸由氮化硅(Si3N4)陶瓷制成。
13．權(quán)利要求10的放電加工裝置，其中主軸由輕金屬和40體積％以上的陶瓷的復(fù)合材料制成。
14．一種放電加工裝置，一邊在工件與工具電極之間發(fā)生放電一邊使工具電極朝工件沿豎直方向移動(dòng)，借此來加工工件，其中包括具有4g/cm3以下的密度的能夠沿豎直方向移動(dòng)的主軸，安裝在主軸的下端的，固定工具電極的電極安裝裝置，安裝在主軸上的直線電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)子，以及與移動(dòng)子相對(duì)峙的，直線電動(dòng)機(jī)的定子。
15．權(quán)利要求14的放電加工裝置，其中主軸由陶瓷制成。
16．權(quán)利要求15的放電加工裝置，其中主軸由氮化硅(Si3N4)陶瓷制成。
17．權(quán)利要求14的放電加工裝置，其中主軸由輕金屬和40體積％以上的陶瓷的復(fù)合材料制成。
全文摘要
包括能夠沿豎直方向移動(dòng)的主軸(8),關(guān)于主軸的中心線對(duì)稱地安裝在主軸上的至少一組直線電動(dòng)機(jī)的移動(dòng)子,與一組移動(dòng)子相對(duì)峙的一組直線電動(dòng)機(jī)的定子的放電加工裝置。安裝有工具電極(6)的電極安裝裝置(9),與主軸同軸地安裝在主軸的下端。最好是,一組移動(dòng)子,分別包括粘貼在主軸上的磁鐵板(12、14)和配置在磁鐵板上的列狀的永久磁鐵(11、13、15、16),一組定子,分別包括軛鐵(31、41)和卷繞在軛鐵上的線圈(32、42)。主軸在其中心有著沿豎直方向延伸的孔(8a),平衡主軸的載荷用的氣缸(61)配置在該孔中。主軸由具有4g/cm
文檔編號(hào)B23H7/26GK1287515SQ99801841
公開日2001年3月14日 申請(qǐng)日期1999年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月17日
發(fā)明者保坂昭夫, 佐野定男, 関陽一 申請(qǐng)人:沙迪克株式會(huì)社, 株式會(huì)社Khs