專利名稱：放電加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及，一邊在工具電極與導電性的工件之間發(fā)生放電，一邊把工具電極朝工件送進，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：
放電加工裝置，廣泛地用來把硬的導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的主軸或滑臺上。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。因為此一放電產(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。接通時間一結束，就因為恢復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間內(nèi)停止。由于放電火山口狀的微細的孔穴殘留在工件表面上。放電加工裝置，通常，把接通時間和切斷時間控制在1μsec到幾十msec之間反復對空隙施加電力脈沖。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的凹部。這種放電加工裝置，與使用行進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的“沖洗”動作，對于放電加工來說是重要的。沖洗動作，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間中恢復可靠的絕緣。熟練的作業(yè)者，在加工前，在工具電極或工件中的適當?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合，作業(yè)者在適當?shù)奈恢蒙显O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行放電加工的關鍵，但是為了在整個空隙中產(chǎn)生均一的流動，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”的動作是公知的。在跳動動作中，以往，工具電極以幾百mm/min的速度來移動。只要工具電極的往復移動距離很大，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?？墒?，因為在跳動動作中材料從工件上的去除無法進行，故過度頻繁的跳動動作會降低材料去除速度。
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，部分地通過實施本發(fā)明，本專業(yè)的技術人員將會明了。
為了實現(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，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，
關于主軸的中心線對稱地安裝在主軸上的至少一組直線電動機的移動子，以及分別與一組移動子相對峙的，一組直線電動機定子。
最好是，一組移動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，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機的移動子，以及與移動子相對峙的，直線電動機的定子。
附圖的簡要說明

圖1是表示本發(fā)明的放電加工裝置的一個實施例的透視圖。
圖2是沿圖1的A-A線觀看驅動主軸的裝置的橫剖視圖。
圖3是沿圖1的B-B線觀看驅動主軸的裝置的縱剖視圖。
圖4是沿圖1的C-C線觀看驅動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線觀看驅動主軸的裝置的另一例的橫剖視圖。
圖7是沿圖1的C-C線觀看驅動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實施例的透視圖。
圖9是沿圖8的A-A線觀看驅動主軸的裝置的橫剖視圖。
圖10是沿圖8的B-B線觀看驅動主軸的裝置的縱剖視圖。
圖11是表示驅動主軸的圖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。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)參照圖1、2、3和4，描述根據(jù)本發(fā)明的放電加工裝置的一個實施例。
如圖1中所示，立柱2配置在床身1的背后，移動體3能夠沿著Y軸方向滑動地設置在床身1上?；?能夠沿著與Y軸垂直的X軸方向滑動地設置在移動體3上。盛滿介電性液體的加工槽5設置在滑板4上。工件(未畫出)固定于配置在加工槽5中的工作臺(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軸方向移動的中空的主軸8的下端。為了不使材料去除速度降低地進行大移動量的跳動動作，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。列狀的永久磁鐵片關于中心線QC對稱地配置在四方柱形的主軸8的兩個側壁上。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(AIN)的燒結助劑添加于氮化硅(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，通過例如常壓燒結法和氣氛加熱燒結法來燒結。主軸8也可以由輕金屬和40體積％以上的陶瓷的復合材料制成。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％的氧化鋁陶瓷的復合材料，具有3.00g/cm3的密度，2.65×106kgf/cm2的彈性模量和10.0MPa·m1/2的破壞韌性。這種復合材料，例如，通過把熔融的輕金屬在700～800℃的氮氣中浸透于陶瓷燒結體來制作。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與磁鐵板之間不設置任何構件。在所示的實施例中，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的另一方的側壁上。為了給主軸8的豎直的移動導向，兩根直線運動滾珠軸承導軌21彼此平行地安裝在立柱2的前表面2a上。與導軌21配合的上側和下側軸承塊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，由勵磁線圈和軛鐵組成的定子，關于主軸8的中心線成對稱地安裝在板7d和7e各自的豎直面上。板7d和7e固定于在框體7的兩個側壁上形成的窗口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的間隙調整成相同的尺寸。例如，這兩個間隙，由設在板7d和7e上的多個推力彈簧和拉力彈簧調整成相同的尺寸。結果，在直線電動機的移動子與定子之間發(fā)生的磁性吸引力互相抵銷。冷卻液通過的若干個管子33和43，插入在軛鐵31和41各自的當中所形成的孔中。直線電動機51安裝在主軸8的前壁上，讀取主軸8的位置的傳感器52設置在框體7的前壁7c的內(nèi)側。直線電動機的驅動裝置(未畫出)接收傳感器52的檢測信號而向電樞線圈32和42供給控制信號。設置了平衡能夠以1G以上的加速度移動的主軸8的載荷用的氣缸61。為了使機械小型化，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設置，所以確保了其高響應性?；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的間隙中設置若干蛇皮罩。
給主軸8導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之間增設給主軸8的豎直移動導向的密置滾柱軸承23。直線刻度尺51設在主軸8的后壁而檢測主軸8的位置的傳感器52設在立柱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的兩個側壁上。在此一場合，粘貼有與軛鐵31相對峙的永久磁鐵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。
參照圖8、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實施例。對于與圖1、2、3、4、5、6和7中同樣的要素，賦予相同的標號，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，各個永久磁鐵，為了減少轉矩的脈動，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導向的直線密置滾柱導軌24和25，設在主軸8的兩個側面與框體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。參照圖12，詳細說明驅動主軸8的力。圖中的標注代號GCL，代表對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。直線密置滾柱導軌24和25，在各自的導向面內(nèi)，配置成其導向力與中心線GCL重合。因而，豎直方向以外的力，不作用在給主軸8導向的直線密置滾柱導軌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。
使用底面1.0mm寬和38mm長，各側面上具有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，設定成接通時間100μsec，切斷時間140μsec，電流峰值93A，平均空隙電壓55V，無載電壓120V，“跳動”速度30m/min，1周期的“跳動”時間0.24sec。工件的材質，為日本工業(yè)標準的SKD11。雖然不進行“沖洗”，但是加工速度幾乎保持一定，加工在135分結束。
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和變動是可能的。例如，主軸8的橫截面，不限定于正方形。這些，例如，也可以是長方形，也可以是如圖13中所示具有彼此平行的兩個豎直面的形狀。
所示的實施例，是為了說明發(fā)明的本質及其實用的應用而選擇的。發(fā)明的范圍，由所附權利要求書來界定。
權利要求
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，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機的移動子，以及與移動子相對峙的，直線電動機的定子。
2.權利要求1的放電加工裝置，其中主軸由陶瓷制成。
3.權利要求2的放電加工裝置，其中主軸由氮化硅(Si3N4)陶瓷制成。
4.權利要求1的放電加工裝置，其中主軸由輕金屬和40體積％以上的陶瓷的復合材料制成。
全文摘要
包括能夠沿豎直方向移動的主軸(8)，關于主軸的中心線對稱地安裝在主軸上的至少一組直線電動機的移動子，與一組移動子相對峙的一組直線電動機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B23H1/00GK1445039SQ0213058
公開日2003年10月1日 申請日期1999年11月17日 優(yōu)先權日1998年11月17日
發(fā)明者保坂昭夫, 佐野定男, 関陽一 申請人:沙迪克株式會社, 株式會社Khs