放電加工装置
【課題】ワークに微細孔を放電により加工するための放電加工装置において、電極のたわみや振れを抑制し、加工孔径の加工バラツキを小さくして加工精度を向上させる。
【解決手段】ワークＷに対向する電極１１を電極ガイド２に挿通保持し、電極ガイド２の外周に中空の加工液ガイド３を設ける。加工液ガイド３内は、電極ガイド２の外周に環状の加工液溜まり３２が設けられ、ワークＷに対向するテーパ状の開口部３４内に、電極ガイド２のテーパ状の先端部２１を挿通して、両テーパ面間にワークＷ側へ縮径する加工液噴出路３５を形成する。電極ガイド２の先端部２１は、加工液ガイド３よりワークＷ側へ突出し、電極１１の突出量を小さくして軸方向から加工液を供給する。
【解決手段】ワークＷに対向する電極１１を電極ガイド２に挿通保持し、電極ガイド２の外周に中空の加工液ガイド３を設ける。加工液ガイド３内は、電極ガイド２の外周に環状の加工液溜まり３２が設けられ、ワークＷに対向するテーパ状の開口部３４内に、電極ガイド２のテーパ状の先端部２１を挿通して、両テーパ面間にワークＷ側へ縮径する加工液噴出路３５を形成する。電極ガイド２の先端部２１は、加工液ガイド３よりワークＷ側へ突出し、電極１１の突出量を小さくして軸方向から加工液を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置等の各種装置用ノズルの噴孔、オリフィスのような微細な細孔を加工するために好適な放電加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、被加工物である金属製のワークと、放電電極との間に電圧を印加し、放電を発生させてワークを溶融加工する方法で、微細加工に適している（特許文献１〜３等）。図８（ａ）は、特許文献１、２に記載される孔開け用の放電加工装置の一例であり、被加工物である台座１０２に配置されるワーク１０１と、放電ヘッド１０４に保持される電極１０３が対向して配され、これらの間に加工液ノズル１０５を備えている。また、図８（ｂ）は、特許文献３に記載されるワイヤ放電加工装置の一例であり、ワイヤ電極１１０が挿通されるワイヤガイド１１２を収容したノズル１１３が、ワーク１１１の上面に近接し、ワイヤ電極１１０がワーク１１１を上下方向に貫通して配置される。ワイヤ電極１１０は、加工溝１１４の側面との間で放電を発生し、水平方向を加工方向としてワーク１１１に所定形状の加工溝１１４を形成する。
【０００３】
車両エンジンの燃料噴射装置において、噴射ノズルやオリフィス部材に形成される微細孔の加工方法に、図８（ａ）の放電加工装置が採用されている。放電加工による孔開け方法を図９（ａ）に基づいて説明すると、放電加工装置の電極１０３は、電極ガイド１０６に回転自在に支持されており、ワークである噴射ノズル１０１と対向している。噴射ノズル１０１は、噴孔１０７の形成方向が電極１０３の軸方向と一致するように配置され、両者の間に電圧を印加して放電を生起し、噴射ノズル１０１の先端部に微細な噴孔１０７を貫通形成する。この時、電極１０３の側方には、加工液ノズル１０５が配置されて、電極ガイド１０６と噴射ノズル１０１の間に横方向から加工液を供給し、スラッジを排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−２７２４８４号公報
【特許文献２】特開２００８−２５４１１７号公報
【特許文献３】特開昭６２−２９７０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記図８（ａ）の放電加工装置は、加工液を電極ガイド１０４の横方向から供給するために、電極ガイド１０６と噴射ノズル１０１の間に十分な隙間を必要とする。一方、放電を起こすには電極１０３を噴射ノズル１０１に近接させる必要があり、電極ガイド１０６から下方に突出する電極１０３長さが長くなる。噴孔１０７加工用の電極１０３は、微細径（例えば、Φ４０〜Φ１２０μｍ程度）であるために、加工液の圧力を受けやすく、図９（ｂ）に示すように、加工液の圧力で電極１０３にたわみが生じ、または回転する電極１０３に振れが発生して、加工孔径のバラツキが生じる問題があった。
【０００６】
この問題に対して、特許文献１には、ワークに予め下孔を開けて、細孔加工中に下孔から加工液を吸引するとともに、加振手段を設けて電極またはワークを軸方向に振動させる方法が開示されている。これにより、電極のたわみや振れを抑制可能とされるものの、下孔をレーザ加工するための装置や加工液の吸引装置が必要となる。また、加工に手間がかかり製作コストが増大する。
【０００７】
特許文献２には、加工時間を短くする方法が開示されている。具体的には、電極を送ってワークとの間で放電が開始する所定の位置を把握し、これを基準位置として所定の送り量で孔加工を行った後、所定の戻し量だけ電極を戻すことを繰り返すことで、連続加工を容易にする。また、加工中は、電極とワークの極間電圧をモニタし、所定値を上回っている間は電極を下降させ、所定値を下回ったら上昇させるという制御を行い、放電・短絡・開放を繰り返しながら加工する。
【０００８】
しかしながら、この方法は制御が複雑であり、実用的とはいえない。これは、複数の孔加工を行う時の初期位置設定にかかる時間は短縮可能であるが、一回の孔加工においては、極間電圧に応じて電極が下降・停止・上昇を繰り返すことになるためであり、結果的に加工時間も長くなるおそれがある。
【０００９】
一方、図８（ｂ）のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極１１０を保持するワイヤガイド１１２の外周に、加工液が流れるノズル１１３を設けている。この構成では、加工液が横方向から供給されないので、ノズル１１３とワーク１１１との隙間Ｌ１は小さくできる。ところが、このようなワイヤ放電加工用の装置構成を、本発明が対象とする孔開け加工用の装置に単純には適用することはできず、以下のような問題が生じる。
【００１０】
このワイヤ放電加工装置は、ノズル１１３の先端が縮径しており、縮径部より上方にワイヤガイド１１２が収容されて、縮径部内にワイヤ電極１１０が露出する。ここで、ワイヤ放電加工では、通常、図示するように、ワイヤ電極１１０が予めワーク１１１を貫通し、その上下で２点支持されているために、加工液の圧力の影響は比較的小さい。また、形成される加工溝１１４へ加工液が流れるために、スラッジの排出も容易である。
【００１１】
ところが、本発明の対象とする孔開け加工では、図９（ａ）のように、電極が一点支持であるために、加工液の圧力を受けやすくなる。特に、図８（ｂ）のように、ワイヤガイド１１２とワーク１１１との隙間Ｌ２が大きい場合には、電極の突出量が大きくなる。また、噴出した加工液とスラッジの排出路を確保する必要があり、ワーク１１１との隙間Ｌ１を大きくすると、電極の突出量がさらに大きくなってしまい、電極のたわみや振れを抑制する効果は期待できない。
【００１２】
本発明は、このような実情に着目したものであり、ワークに微細径の細孔を放電加工するための放電加工装置において、電極のたわみや振れを抑制し、加工孔径の加工バラツキを小さくして加工精度を向上させること、また複雑な制御や加工工程数の増加を伴うことがなく、高効率で高品質な微細孔加工が可能な放電加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、細孔が加工されるワークに対向する細長形状の電極と、該電極が挿通保持される電極ガイドと、上記電極と上記ワークとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記ワークの被加工部位に加工液を供給する加工液供給手段とを有する放電加工装置において、
上記加工液供給手段が、上記電極ガイドの外周に配置される中空の加工液ガイド部材を備えており、その中空部を加工液溜まりとする一方、該加工液溜まりに連通し上記電極ガイドの先端部が挿通される開口部を設けて、上記電極ガイドの先端を上記開口部の先端より上記ワーク側へ突出位置させ、かつ上記電極ガイドの先端部外周面と上記開口部の内周面の間に、上記ワーク側ほど外径が小さくなる環状の加工液噴出路を形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明において、具体的には、上記電極ガイドの先端部外周面および上記開口部の内周面を、上記ワーク側ほど縮径するテーパ面となし、両テーパ面の間に形成される環状空間を上記加工液噴出路とする。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明において、上記電極ガイドおよび上記開口部の両テーパ面を、上記加工液噴出路の延長線上に上記ワークの加工点が位置するテーパ角度に設定している。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明において、上記電極ガイドは、先端部外周面のテーパ面を、テーパ角度の異なる２つの面で構成している。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明において、上記加工液溜まりとなる中空部は、上記加工液ガイド部材に設けた上記電極ガイドの保持部と上記開口部の間において、上記電極ガイドの外周面を取り巻く環状空間であり、該環状空間に外部から加工液を導入するための加工液導入口を備えている。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明において、上記加工液溜まりには、内部を上記電極ガイドの軸方向に区画し、複数の加工液流通孔を有する整流プレートを配置している。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明において、上記電極は、直径が１５０μｍ以下の細線状電極である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の放電加工装置によれば、電極ガイドと加工液ガイド部材の間に加工液噴出路を設けて、電極の軸方向からワークへ加工液を供給するので、電極が加工液の圧力の影響を受けにくい。しかも、電極ガイドが加工液ガイド部材から突出するので、電極をワークと近接配置させることができ、電極のたわみや振れを防止できる。また、加工液ガイド部材の内部に加工液溜まりを備え、加工液噴出路へ十分な加工液を供給するとともに、ワーク側ほど縮径する加工液噴出路により加速された加工液を、ワークの被加工部位に集中供給することができる。
【００２１】
したがって、ワークに微細孔を放電加工する際の、加工孔径の加工バラツキを小さくして加工精度を向上させることができる。また複雑な制御を必要とせず、下穴加工等も不要であるので、効率よく高品質な微細孔加工が可能である。
【００２２】
本発明の請求項２に記載の発明のように、具体的には、電極ガイドの先端部と、加工液ガイド部材の開口部を、それぞれテーパ面とすることで、これらの間に容易に加工液噴出路を形成できる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の発明のように、好適には、電極ガイドのテーパ面と加工液ガイド部材のテーパ面を適切に設定することで、加工液噴出路の延長線上にワークの加工点が位置するようにし、加工液をワークの加工点に効果的に供給することができる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の発明のように、電極ガイドの先端部テーパ面は、テーパ角度を一定とせず、例えば先端部のテーパ角度を大きくすることで、加工液の流れを加工点に収束しやすくすることができる。
【００２５】
本発明の請求項５に記載の発明のように、具体的には、加工液ガイド部材に開口部と対向する電極ガイドの保持部を設けることで、両部の間の電極ガイド周りに加工液溜まりとなる環状空間を容易に形成できる。また、加工液導入口により、容易に外部から加工液を導入することができる。
【００２６】
本発明の請求項６に記載の発明によれば、加工液溜まりに設置した整流プレートによって。加工液溜まりから開口部へ均等に加工液を流入させ、電極のたわみや振れを防止する効果を高めて、加工バラツキを抑制することができる。
【００２７】
本発明の請求項７に記載の発明のように、好適には、電極の直径が１５０μｍ以下の細線状電極である放電加工装置において、本発明を適用する効果が特に高く、微細孔を高い加工精度で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態であり、（ａ）は、放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、本装置により加工される燃料噴射ノズルの全体構成を示す一部断面図である。
【図２】（ａ）は、第１実施形態の放電加工装置の全体概略構成図である。
【図３】本発明の放電加工装置を用いた放電加工方法と作用効果を説明するための放電加工装置の主要部断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の放電加工装置による放電加工工程を説明するための概略図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第２実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、本発明の第３実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第４実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第５実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、本発明の第６実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図である。
【図８】（ａ）は、従来の放電加工装置の全体概略構成図、（ｂ）は、従来のワイヤ放電加工装置の要部拡大断面図である。
【図９】（ａ）は、従来の放電加工装置による放電加工方法を説明するための図、（ｂ）、（ｃ）は、従来の放電加工装置における課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態について詳細に説明する。本発明の放電加工装置は、種々の被加工物（ワーク）に微細径の細孔（以下、適宜、微細孔と称する）を加工するための装置であり、本実施形態は、自動車ディーゼルエンジン用インジェクタを構成する燃料噴射ノズルの噴孔加工に適用した例としている。図１（ａ）は、放電加工装置の主要部構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は、本装置により加工されるワークである燃料噴射ノズルの全体構成図で、先端側半部を断面として示している。図２は、放電加工装置の全体構成図であり、まず、本図に基づいて、放電加工装置１の概略構成を説明する。
【００３０】
図２において、放電加工装置１は、細長形状の電極１１をワークＷへ向けて送り出す放電加工ヘッドＨと、ワークＷが載置される台座１２と、ワークＷおよび台座１２を位置決めするＸ−ＹテーブルＴと、電極１１をガイドするガイド部Ｇと、電極１１およびワークＷの間に電圧を印加するための電圧印加手段となる電源装置Ｂと、加工部に加工液を供給するための加工液供給手段を具備している。放電加工ヘッドＨは、内部に図示しない電極１１の回転機構および送り機構を備え、加工の進行に応じて電極１１を回転させながら下方に送り出す。また、放電加工ヘッドＨを支持するアプローチ軸１３は、駆動部１４によってアプローチ軸１３とともに放電加工ヘッドＨを図の上下方向に駆動可能となっている。
【００３１】
ガイド部Ｇは、アーム状とした一端側がアプローチ軸１３に支持されており、他端側に設けた電極ガイド２に電極１１が挿通保持されるようになっている。加工液供給手段は、ガイド部Ｇの電極ガイド２周りに配置される加工液ガイド部材としての加工液ガイド３と、加工液ガイド３に接続される加工液供給路３１を有している。加工液供給路３１は、図示しない加工液の貯留タンクに連通し、図示しないポンプを駆動することにより加工液ガイド３へ加工液を供給する。ガイド部Ｇおよび加工液供給手段については、詳細構成を後述する。
【００３２】
ワークＷは、台座１２の載置面に所定の姿勢で保持固定された状態で、Ｘ−ＹテーブルＴ上に配置される。Ｘ−ＹテーブルＴはＸ、Ｙ方向に任意に移動可能な駆動機構を備え、ワークＷの加工部が放電加工ヘッドＨから突出する電極１１の軸と同一直線上に位置するように、ワークＷを電極１１に対し相対移動させて所定位置に位置決めする。電源装置Ｂの正極側の端子は電極１１に、負極側の端子はワークＷにそれぞれ接続される。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、ガイド部Ｇに設けられる電極ガイド２は、一定径の本体部に続く円錐状の先端部２１を有し、中心軸に沿って電極１１が挿通されるガイド孔２２を貫通形成した略円筒体からなる。電極１１は、軟質の金属材料、例えばタングステンまたは銅よりなる細線状で、通常、直径１５０μｍ以下、好適には、直径４０〜１２０μｍの範囲を有する。電極ガイド２はセラミックス製で、ガイド孔２２は電極１１より僅かに大きく形成され、回転する電極１１を保持しながら案内する。
【００３４】
電極１１の進行方向（図の下方）に対向して、ワークＷである燃料噴射ノズルのノズルボディ４が配置され、噴孔４１の被加工位置が電極１１の軸線上となるように位置調整される。燃料噴射ノズルのノズルボディ４は、図１（ｂ）に示すように、円錐状の先端部（図の上端部）４２の頂部を、半円球状のサック部４３とし、このサック部４３壁を貫通する複数の噴孔４１を有する。ノズルボディ４の筒内は、燃料流路とされるとともに図示しないノズルニードルが収容され、先端部内壁のテーパ面を弁座としてノズルニードルが昇降することにより、噴孔４１が開閉される。
【００３５】
図１（ａ）において、本発明の加工液供給手段の構成を説明する。本発明の加工液供給手段は、電極ガイド２と一体的に設けられる加工液ガイド３を備える。加工液ガイド３は、中空の略容器形状で、電極ガイド２の外周を取り囲むように配置される。加工液ガイド３の中空部は、電極ガイド２の外周面との間に形成される環状空間で、加工液溜まり３２を構成する。この加工液溜まり３２には、加工液ガイド３の側壁を貫通する加工液導入口３３が開口し、図２の加工液供給路３１が接続されて、加工液（例えば、純水）を導入するようになっている。
【００３６】
加工液ガイド３の先端面（図１（ａ）の下面）には、中央に下方へ向けて縮径する開口部３４が設けられ、電極ガイド２の先端部２１が挿通されている。この先端部２１は下方へ向けて縮径する円錐状で、開口部３４より下方のワークＷ側に突出し、平面状の先端面が、ワークＷである燃料噴射ノズルのノズルボディ４に近接位置している。これにより、電極ガイド２の先端部２１から突出する電極１１が、ノズルボディ４の噴孔４１が加工される部位の直上に対向位置する。
【００３７】
本発明では、電極ガイド２の先端部２１外周のテーパ面と、加工液ガイド３の開口部３４内周のテーパ面との間に、加工液噴出路３５を形成する。加工液噴出路３５は、同心状に配置される両テーパ面にて囲まれる環状空間で、ワークＷ側ほど内外径が小さくなる。これにより、加工液噴出路３５の流路面積が下流側ほど小さくなるために、加工液噴出路３５に流入する加工液の流れは、図示するように軸中心方向へ向かいながら加速されて、電極１１の周囲から噴出する。
【００３８】
したがって、この流れが加工点に収束するように、加工液噴出路３５の形状、電極ガイド２の先端部２１の突出量、電極ガイド２とワークＷの間の距離等を調整することで、加工液を加工点に集中させることができる。具体的には、電極ガイド２の先端部２１外周のテーパ面と、加工液ガイド３の開口部３４内周のテーパ面との距離、テーパ角度を調整することで、流路面積や流速、収束点を調整することができる。
【００３９】
具体的には、図１（ａ）に示すように、本実施形態では、電極ガイド２と加工液ガイド３の両テーパ面を、テーパ角度がほぼ同等となるように形成する。ただし、必ずしもこれに限らず、少なくとも加工液ガイド３の開口部３４内周にテーパ面を設けて、ワークＷ側ほど外径が小さくなる環状空間を形成し、加工液噴出路３５とすることで、流路面積の縮小と流れの収束による同等の効果が得られる。
【００４０】
加工液ガイド３の上端開口部には、電極ガイド２との間に、保持部となる筒状保持部材３６が嵌着固定される。筒状保持部材３６の下端外周は、加工液ガイド３の上端開口部内に設けた段部に支持され、シール部材３７が介設される。これにより、電極ガイド２の上端部は、筒状保持部材３６の筒内に密着保持され、筒状保持部材３６と開口部４３の間に形成される加工液溜まり３２の液密性が確保される。
【００４１】
ここで、加工液溜まり３２となる環状空間は、加工液噴出路３５となる開口部３４に対して十分大きな容量と外径を有し、加工液溜まり３２の環状の底面全体から、開口部３４へ均等に加工液を供給可能な構成であるとよい。また、加工液ガイド３は、先端部外周を下方へ縮径するテーパ面とし、ワークＷであるノズルボディ４との距離を確保してスラッジを含む加工液が排出しやすい形状としている。好適には、加工液噴出路３５を構成する、電極ガイド２の先端部２１と加工液ガイド３の開口部３４との距離を、０．３〜０．５ｍｍの範囲とするとよく、加工液を集中させるとともに、スラッジの排出を容易にすることができる。
【００４２】
次に、図３、４に基づいて、上記構成の放電加工装置１を用いた放電加工方法とその作用効果について説明する。図３において、放電加工装置１の構成は図１と同様であり、対向して配設したワークＷに微細孔Ｗ１を加工する。図４は、図２の放電加工ヘッドＨにより電極１１を送りながら放電加工する工程を拡大して示す図である。
【００４３】
まず、図３において、電極ガイド２および加工液ガイド３と、ワークＷとを所定の加工開始位置に位置決めする。このために、図２のＸ−ＹテーブルＴを作動させて台座１２ごとワークＷを所定の位置、姿勢に位置決めし、さらに、アプローチ軸１３を駆動部１４によって駆動して、電極ガイド２とワークＷとの間が所定の距離ａとなる高さまで、放電加工ヘッドＨを下降させる。
【００４４】
本発明では、電極ガイド２が加工液ガイド３よりワークＷ側へ突出しているので、加工液ガイド３とワークＷとの距離ｂが、所定の距離ａよりも大きくなる（距離ｂ＞距離ａ）。つまり、距離ｂを十分広くして、加工によるスラッジの排出路を確保でき、一方で、距離ａを従来より狭くして、放電に必要な電極ガイド２からの電極１１の突出量を小さくできる。具体的には、所定の距離ａを、例えば、従来の０．３ｍｍから、０．２ｍｍ程度まで小さくすることができ、片持ち保持の電極１１に振れが生じるのを防止する効果が得られる。
【００４５】
加工開始時は、図４（ａ）に示すように、電極１１の先端は、電極ガイド２の先端面と同一面となるように位置出しされている。次いで、電源装置ＢによってワークＷと電極１１の間に電圧を印加するとともに、放電加工ヘッドＨに内蔵される回転および送り機構により、電極１１を回転させながら必要な長さだけ電極送りを開始する。また、これに先立ち、図示しないポンプを駆動して、加工液供給路３１から加工液ガイド３内の加工液溜まり３２へ加工液を供給する。
【００４６】
図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、電極１１が所定の放電ギャップＧａまでワークＷに接近すると両者の間に放電が生じ、ワークＷの表面を徐々に溶融して、微細孔Ｗ１が加工される。この時の送り量は、所定の距離ａとワークＷの厚みｃ分の長さよりやや大きくするとよい。この放電加工中、加工液溜まり３２に続く加工液噴出路３５から加工液が噴出する。加工液は、徐々に縮径する加工液噴出路３５によって加速し、電極ガイド２のテーパ面に沿って加工点に集中供給される。放電加工によって発生するスラッジ（削り屑）は、加工液とともに、図３中の矢印のように排出される。
【００４７】
このように、本発明では、加工液が軸方向から供給されるので、電極１１に加工液の圧力が横方向から加わるのを防止できる。また、電極ガイド２がワークＷに近接するので、電極１１が微細径であっても、たわみや振れを生じにくい。しかも、加工液が加工点に収束するように供給されるので、ワークＷに微細孔Ｗ１が貫通するまで、加工点に効率よく加工液を供給し続けることができ、発生するスラッジの排出も容易である。したがって、加工孔径のバラツキを抑制し、加工精度を大幅に向上することができる。また、複雑な制御等を必要とすることなく、効率よく加工を行なうことができるので、製作コストを増大させることがない。
【００４８】
図５に、本発明の第２、３実施形態を示す。図５（ａ）は第２実施形態における放電加工装置１の主要部の構成を拡大して示す断面図、図５（ｂ）は第３実施形態における放電加工装置１の主要部の構成を拡大して示す断面図である。これら第２、３実施形態の他の基本構成は上記第１実施形態と同様であるので、同一部材には同じ符号を付している。以下、相違点を中心に説明する。
【００４９】
図５（ａ）の第２実施形態は、上記第１実施形態における加工液溜まり３２内に、整流プレート５を配置したものである。整流プレート５は、加工液溜まり３２内を上下に区画する円環状の板面５１と、その下面外周部に設けた脚部５２からなり、板面５１の全周に多数の加工液流入穴５３が形成されている。整流プレート５の多数の加工液流入穴５３は、全流路面積が、加工液噴出路３５の入口部（加工液溜まり３２側）の流路面積よりも十分大きくなるように、穴径と穴数を設定するとよい。加工液噴出路３５は、電極ガイド２の先端部２１と加工液ガイド３の開口部３４との距離を、例えば０．３〜０．５ｍｍの範囲とする。
【００５０】
これにより、加工液溜まり３２内に側面に開口する加工液導入口３３から流入する加工液が、整流プレート５を通過することで軸方向の流れとなり、加工液溜まり３２の下半部に均等に流入する。したがって、加工液噴出路３５を通過する加工液の流れをより均一にして、電極１１への影響を小さくし、加工精度をさらに向上させることができる。
【００５１】
図５（ｂ）の第３実施形態は、上記第１実施形態における加工液ガイド３の形状を、ワークＷ形状に合わせて変更したものである。例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置では、インジェクタ内の流路の一部を微細なオリフィス流路とするものがある。本実施形態では、このような流路を形成する流路形成部材をワークＷとし、ワークＷに流路となる小径穴Ｗ２とオリフィスとなる微細孔Ｗ１を加工する。
【００５２】
このため、加工液ガイド３は、先端面中央部に下方に向けて縮径する円錐面状の突出部３８を設け、その内部に電極ガイド２の先端部２１を挿通して、加工液噴出路３５を形成する。突出部３８の外径は、ワークＷの小径穴Ｗ２より小さくし、突出部３８の突出長は、電極ガイド２の先端部２１から突出する電極１１が、小径穴Ｗ２の底面に達する長さとする。このように、加工対象となるワークＷの形状に応じて、加工液ガイド３の形状を変更することができ、同様の放電加工方法によって、小径穴Ｗ２に連通する微細孔Ｗ１を加工することができる。そして、加工液を小径穴Ｗ２底部の加工点に直接供給することができるので、効率よい加工が可能であり、スラッジの排出も良好になされる。
【００５３】
図６に、本発明の第４実施形態を示す。図６（ａ）は第４実施形態における放電加工装置１の要部を拡大した断面図、図６（ｂ）はそのＡ部拡大図である。本実施形態は、上記第２実施形態を基本構成とし、電極ガイド２および加工液ガイド３形状を変更したものであり、以下、相違点を中心に説明する。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、加工液溜まり３２内に、整流プレート５を配置している。さらに、電極ガイド２のテーパ状の先端部２１は、加工液噴出路３５内に位置する部位と、加工液ガイド３から突出する突出部２３とで、テーパ面のテーパ角度を変更しており、突出部２３の外周面のテーパ角度をより大きくしている。これにより、突出部２３ではワークＷ側ほどさらに径が小さくなり、加工液の流れが中心に集中しやすくなる。また、加工液ガイド３は、開口部３４内周面のテーパ角度を、対向する電極ガイド２外周面のテーパ角度よりやや大きくしている。これにより、加工液噴出路３５を構成する両テーパ面の距離が、入口側で広く、出口のワークＷ側で狭くなり、加工液の流れがより加速される。
【００５５】
このように、本実施形態では、加工液噴出路３５から噴出する加工液の流れが、ワークＷの加工点により収束しやすくなり、かつ流速が増すので、スラッジの排出が良好になされて放電加工をより効率よく実施することができる。
【００５６】
図７に、本発明の第５、６実施形態を示す。これら実施形態における放電加工装置１の構成は、上記第１実施形態と同様であり、加工対象となるワークＷを変更している。上記各実施形態では、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置の部品加工への適用例を示したが、本発明は、これら以外の部品の孔加工にも好適に用いることができる。例えば、図７（ａ）の第５実施形態は、電解加工装置への適用例であり、電解加工用の電解液噴射電極６をワークＷとするものである。電解液噴射電極６は、筒状体の筒面全体に多数の噴孔６１を有しており、これら噴孔６１を、本発明の放電加工装置１により加工することで、加工孔径のバラツキを小さくし、電解液の噴射性能に優れた電解液噴射電極６を製作することができる。
【００５７】
ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンの燃料噴射装置へ適用して、種々の部品の孔加工を行うことももちろんできる。図７（ｂ）の第６実施形態は、ガソリンエンジンの燃料噴射ノズル７をワークＷとするもので、ノズル先端の噴孔７１を、本発明の放電加工装置１により加工する。噴孔７１に限らず、燃料噴射装置の流路構成部材にオリフィス孔を加工する場合、あるいは、燃料供給通路に配置されるフィルタ部材に微細孔を加工する場合にも適用することができ、本発明の放電加工装置１により、高い加工精度を実現して品質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、車両エンジン用の燃料噴射装置の他、各種装置用ノズルの噴孔、オリフィス孔、フィルタ孔といった高い加工精度が要求される微細径の細孔（例えば、１５０μｍ以下）を加工するために好適である。また、本発明の放電加工装置により加工された微細孔は、加工バラツキが小さいので、多数の微細孔を有する部材の加工、あるいは多数の微細孔を連続加工する方法において極めて有用である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｂ 電源装置（電圧印加手段）
Ｇ ガイド部
Ｈ 放電加工ヘッド
Ｔ Ｘ−Ｙテーブル
Ｗ ワーク
１ 放電加工装置
１１ 電極
１２ 台座
２ 電極ガイド
２１ 先端部
２２ ガイド孔
３ 加工液ガイド（加工液ガイド部材）
３１ 加工液供給路
３２ 加工液溜まり
３３ 加工液導入口
３４ 開口部
３５ 加工液噴出路
４ 燃料噴射ノズル
４１ ノズルボディ
４２ 先端部
４３ サック部
５ 整流プレート
５１ 加工液流入穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置等の各種装置用ノズルの噴孔、オリフィスのような微細な細孔を加工するために好適な放電加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工は、被加工物である金属製のワークと、放電電極との間に電圧を印加し、放電を発生させてワークを溶融加工する方法で、微細加工に適している（特許文献１〜３等）。図８（ａ）は、特許文献１、２に記載される孔開け用の放電加工装置の一例であり、被加工物である台座１０２に配置されるワーク１０１と、放電ヘッド１０４に保持される電極１０３が対向して配され、これらの間に加工液ノズル１０５を備えている。また、図８（ｂ）は、特許文献３に記載されるワイヤ放電加工装置の一例であり、ワイヤ電極１１０が挿通されるワイヤガイド１１２を収容したノズル１１３が、ワーク１１１の上面に近接し、ワイヤ電極１１０がワーク１１１を上下方向に貫通して配置される。ワイヤ電極１１０は、加工溝１１４の側面との間で放電を発生し、水平方向を加工方向としてワーク１１１に所定形状の加工溝１１４を形成する。
【０００３】
車両エンジンの燃料噴射装置において、噴射ノズルやオリフィス部材に形成される微細孔の加工方法に、図８（ａ）の放電加工装置が採用されている。放電加工による孔開け方法を図９（ａ）に基づいて説明すると、放電加工装置の電極１０３は、電極ガイド１０６に回転自在に支持されており、ワークである噴射ノズル１０１と対向している。噴射ノズル１０１は、噴孔１０７の形成方向が電極１０３の軸方向と一致するように配置され、両者の間に電圧を印加して放電を生起し、噴射ノズル１０１の先端部に微細な噴孔１０７を貫通形成する。この時、電極１０３の側方には、加工液ノズル１０５が配置されて、電極ガイド１０６と噴射ノズル１０１の間に横方向から加工液を供給し、スラッジを排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−２７２４８４号公報
【特許文献２】特開２００８−２５４１１７号公報
【特許文献３】特開昭６２−２９７０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記図８（ａ）の放電加工装置は、加工液を電極ガイド１０４の横方向から供給するために、電極ガイド１０６と噴射ノズル１０１の間に十分な隙間を必要とする。一方、放電を起こすには電極１０３を噴射ノズル１０１に近接させる必要があり、電極ガイド１０６から下方に突出する電極１０３長さが長くなる。噴孔１０７加工用の電極１０３は、微細径（例えば、Φ４０〜Φ１２０μｍ程度）であるために、加工液の圧力を受けやすく、図９（ｂ）に示すように、加工液の圧力で電極１０３にたわみが生じ、または回転する電極１０３に振れが発生して、加工孔径のバラツキが生じる問題があった。
【０００６】
この問題に対して、特許文献１には、ワークに予め下孔を開けて、細孔加工中に下孔から加工液を吸引するとともに、加振手段を設けて電極またはワークを軸方向に振動させる方法が開示されている。これにより、電極のたわみや振れを抑制可能とされるものの、下孔をレーザ加工するための装置や加工液の吸引装置が必要となる。また、加工に手間がかかり製作コストが増大する。
【０００７】
特許文献２には、加工時間を短くする方法が開示されている。具体的には、電極を送ってワークとの間で放電が開始する所定の位置を把握し、これを基準位置として所定の送り量で孔加工を行った後、所定の戻し量だけ電極を戻すことを繰り返すことで、連続加工を容易にする。また、加工中は、電極とワークの極間電圧をモニタし、所定値を上回っている間は電極を下降させ、所定値を下回ったら上昇させるという制御を行い、放電・短絡・開放を繰り返しながら加工する。
【０００８】
しかしながら、この方法は制御が複雑であり、実用的とはいえない。これは、複数の孔加工を行う時の初期位置設定にかかる時間は短縮可能であるが、一回の孔加工においては、極間電圧に応じて電極が下降・停止・上昇を繰り返すことになるためであり、結果的に加工時間も長くなるおそれがある。
【０００９】
一方、図８（ｂ）のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極１１０を保持するワイヤガイド１１２の外周に、加工液が流れるノズル１１３を設けている。この構成では、加工液が横方向から供給されないので、ノズル１１３とワーク１１１との隙間Ｌ１は小さくできる。ところが、このようなワイヤ放電加工用の装置構成を、本発明が対象とする孔開け加工用の装置に単純には適用することはできず、以下のような問題が生じる。
【００１０】
このワイヤ放電加工装置は、ノズル１１３の先端が縮径しており、縮径部より上方にワイヤガイド１１２が収容されて、縮径部内にワイヤ電極１１０が露出する。ここで、ワイヤ放電加工では、通常、図示するように、ワイヤ電極１１０が予めワーク１１１を貫通し、その上下で２点支持されているために、加工液の圧力の影響は比較的小さい。また、形成される加工溝１１４へ加工液が流れるために、スラッジの排出も容易である。
【００１１】
ところが、本発明の対象とする孔開け加工では、図９（ａ）のように、電極が一点支持であるために、加工液の圧力を受けやすくなる。特に、図８（ｂ）のように、ワイヤガイド１１２とワーク１１１との隙間Ｌ２が大きい場合には、電極の突出量が大きくなる。また、噴出した加工液とスラッジの排出路を確保する必要があり、ワーク１１１との隙間Ｌ１を大きくすると、電極の突出量がさらに大きくなってしまい、電極のたわみや振れを抑制する効果は期待できない。
【００１２】
本発明は、このような実情に着目したものであり、ワークに微細径の細孔を放電加工するための放電加工装置において、電極のたわみや振れを抑制し、加工孔径の加工バラツキを小さくして加工精度を向上させること、また複雑な制御や加工工程数の増加を伴うことがなく、高効率で高品質な微細孔加工が可能な放電加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、細孔が加工されるワークに対向する細長形状の電極と、該電極が挿通保持される電極ガイドと、上記電極と上記ワークとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記ワークの被加工部位に加工液を供給する加工液供給手段とを有する放電加工装置において、
上記加工液供給手段が、上記電極ガイドの外周に配置される中空の加工液ガイド部材を備えており、その中空部を加工液溜まりとする一方、該加工液溜まりに連通し上記電極ガイドの先端部が挿通される開口部を設けて、上記電極ガイドの先端を上記開口部の先端より上記ワーク側へ突出位置させ、かつ上記電極ガイドの先端部外周面と上記開口部の内周面の間に、上記ワーク側ほど外径が小さくなる環状の加工液噴出路を形成したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明において、具体的には、上記電極ガイドの先端部外周面および上記開口部の内周面を、上記ワーク側ほど縮径するテーパ面となし、両テーパ面の間に形成される環状空間を上記加工液噴出路とする。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明において、上記電極ガイドおよび上記開口部の両テーパ面を、上記加工液噴出路の延長線上に上記ワークの加工点が位置するテーパ角度に設定している。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明において、上記電極ガイドは、先端部外周面のテーパ面を、テーパ角度の異なる２つの面で構成している。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明において、上記加工液溜まりとなる中空部は、上記加工液ガイド部材に設けた上記電極ガイドの保持部と上記開口部の間において、上記電極ガイドの外周面を取り巻く環状空間であり、該環状空間に外部から加工液を導入するための加工液導入口を備えている。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明において、上記加工液溜まりには、内部を上記電極ガイドの軸方向に区画し、複数の加工液流通孔を有する整流プレートを配置している。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明において、上記電極は、直径が１５０μｍ以下の細線状電極である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１に記載の放電加工装置によれば、電極ガイドと加工液ガイド部材の間に加工液噴出路を設けて、電極の軸方向からワークへ加工液を供給するので、電極が加工液の圧力の影響を受けにくい。しかも、電極ガイドが加工液ガイド部材から突出するので、電極をワークと近接配置させることができ、電極のたわみや振れを防止できる。また、加工液ガイド部材の内部に加工液溜まりを備え、加工液噴出路へ十分な加工液を供給するとともに、ワーク側ほど縮径する加工液噴出路により加速された加工液を、ワークの被加工部位に集中供給することができる。
【００２１】
したがって、ワークに微細孔を放電加工する際の、加工孔径の加工バラツキを小さくして加工精度を向上させることができる。また複雑な制御を必要とせず、下穴加工等も不要であるので、効率よく高品質な微細孔加工が可能である。
【００２２】
本発明の請求項２に記載の発明のように、具体的には、電極ガイドの先端部と、加工液ガイド部材の開口部を、それぞれテーパ面とすることで、これらの間に容易に加工液噴出路を形成できる。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の発明のように、好適には、電極ガイドのテーパ面と加工液ガイド部材のテーパ面を適切に設定することで、加工液噴出路の延長線上にワークの加工点が位置するようにし、加工液をワークの加工点に効果的に供給することができる。
【００２４】
本発明の請求項４に記載の発明のように、電極ガイドの先端部テーパ面は、テーパ角度を一定とせず、例えば先端部のテーパ角度を大きくすることで、加工液の流れを加工点に収束しやすくすることができる。
【００２５】
本発明の請求項５に記載の発明のように、具体的には、加工液ガイド部材に開口部と対向する電極ガイドの保持部を設けることで、両部の間の電極ガイド周りに加工液溜まりとなる環状空間を容易に形成できる。また、加工液導入口により、容易に外部から加工液を導入することができる。
【００２６】
本発明の請求項６に記載の発明によれば、加工液溜まりに設置した整流プレートによって。加工液溜まりから開口部へ均等に加工液を流入させ、電極のたわみや振れを防止する効果を高めて、加工バラツキを抑制することができる。
【００２７】
本発明の請求項７に記載の発明のように、好適には、電極の直径が１５０μｍ以下の細線状電極である放電加工装置において、本発明を適用する効果が特に高く、微細孔を高い加工精度で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態であり、（ａ）は、放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、本装置により加工される燃料噴射ノズルの全体構成を示す一部断面図である。
【図２】（ａ）は、第１実施形態の放電加工装置の全体概略構成図である。
【図３】本発明の放電加工装置を用いた放電加工方法と作用効果を説明するための放電加工装置の主要部断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の放電加工装置による放電加工工程を説明するための概略図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第２実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、本発明の第３実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第４実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の第５実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図、（ｂ）は、本発明の第６実施形態における放電加工装置の主要部構成を示す拡大断面図である。
【図８】（ａ）は、従来の放電加工装置の全体概略構成図、（ｂ）は、従来のワイヤ放電加工装置の要部拡大断面図である。
【図９】（ａ）は、従来の放電加工装置による放電加工方法を説明するための図、（ｂ）、（ｃ）は、従来の放電加工装置における課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態について詳細に説明する。本発明の放電加工装置は、種々の被加工物（ワーク）に微細径の細孔（以下、適宜、微細孔と称する）を加工するための装置であり、本実施形態は、自動車ディーゼルエンジン用インジェクタを構成する燃料噴射ノズルの噴孔加工に適用した例としている。図１（ａ）は、放電加工装置の主要部構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は、本装置により加工されるワークである燃料噴射ノズルの全体構成図で、先端側半部を断面として示している。図２は、放電加工装置の全体構成図であり、まず、本図に基づいて、放電加工装置１の概略構成を説明する。
【００３０】
図２において、放電加工装置１は、細長形状の電極１１をワークＷへ向けて送り出す放電加工ヘッドＨと、ワークＷが載置される台座１２と、ワークＷおよび台座１２を位置決めするＸ−ＹテーブルＴと、電極１１をガイドするガイド部Ｇと、電極１１およびワークＷの間に電圧を印加するための電圧印加手段となる電源装置Ｂと、加工部に加工液を供給するための加工液供給手段を具備している。放電加工ヘッドＨは、内部に図示しない電極１１の回転機構および送り機構を備え、加工の進行に応じて電極１１を回転させながら下方に送り出す。また、放電加工ヘッドＨを支持するアプローチ軸１３は、駆動部１４によってアプローチ軸１３とともに放電加工ヘッドＨを図の上下方向に駆動可能となっている。
【００３１】
ガイド部Ｇは、アーム状とした一端側がアプローチ軸１３に支持されており、他端側に設けた電極ガイド２に電極１１が挿通保持されるようになっている。加工液供給手段は、ガイド部Ｇの電極ガイド２周りに配置される加工液ガイド部材としての加工液ガイド３と、加工液ガイド３に接続される加工液供給路３１を有している。加工液供給路３１は、図示しない加工液の貯留タンクに連通し、図示しないポンプを駆動することにより加工液ガイド３へ加工液を供給する。ガイド部Ｇおよび加工液供給手段については、詳細構成を後述する。
【００３２】
ワークＷは、台座１２の載置面に所定の姿勢で保持固定された状態で、Ｘ−ＹテーブルＴ上に配置される。Ｘ−ＹテーブルＴはＸ、Ｙ方向に任意に移動可能な駆動機構を備え、ワークＷの加工部が放電加工ヘッドＨから突出する電極１１の軸と同一直線上に位置するように、ワークＷを電極１１に対し相対移動させて所定位置に位置決めする。電源装置Ｂの正極側の端子は電極１１に、負極側の端子はワークＷにそれぞれ接続される。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、ガイド部Ｇに設けられる電極ガイド２は、一定径の本体部に続く円錐状の先端部２１を有し、中心軸に沿って電極１１が挿通されるガイド孔２２を貫通形成した略円筒体からなる。電極１１は、軟質の金属材料、例えばタングステンまたは銅よりなる細線状で、通常、直径１５０μｍ以下、好適には、直径４０〜１２０μｍの範囲を有する。電極ガイド２はセラミックス製で、ガイド孔２２は電極１１より僅かに大きく形成され、回転する電極１１を保持しながら案内する。
【００３４】
電極１１の進行方向（図の下方）に対向して、ワークＷである燃料噴射ノズルのノズルボディ４が配置され、噴孔４１の被加工位置が電極１１の軸線上となるように位置調整される。燃料噴射ノズルのノズルボディ４は、図１（ｂ）に示すように、円錐状の先端部（図の上端部）４２の頂部を、半円球状のサック部４３とし、このサック部４３壁を貫通する複数の噴孔４１を有する。ノズルボディ４の筒内は、燃料流路とされるとともに図示しないノズルニードルが収容され、先端部内壁のテーパ面を弁座としてノズルニードルが昇降することにより、噴孔４１が開閉される。
【００３５】
図１（ａ）において、本発明の加工液供給手段の構成を説明する。本発明の加工液供給手段は、電極ガイド２と一体的に設けられる加工液ガイド３を備える。加工液ガイド３は、中空の略容器形状で、電極ガイド２の外周を取り囲むように配置される。加工液ガイド３の中空部は、電極ガイド２の外周面との間に形成される環状空間で、加工液溜まり３２を構成する。この加工液溜まり３２には、加工液ガイド３の側壁を貫通する加工液導入口３３が開口し、図２の加工液供給路３１が接続されて、加工液（例えば、純水）を導入するようになっている。
【００３６】
加工液ガイド３の先端面（図１（ａ）の下面）には、中央に下方へ向けて縮径する開口部３４が設けられ、電極ガイド２の先端部２１が挿通されている。この先端部２１は下方へ向けて縮径する円錐状で、開口部３４より下方のワークＷ側に突出し、平面状の先端面が、ワークＷである燃料噴射ノズルのノズルボディ４に近接位置している。これにより、電極ガイド２の先端部２１から突出する電極１１が、ノズルボディ４の噴孔４１が加工される部位の直上に対向位置する。
【００３７】
本発明では、電極ガイド２の先端部２１外周のテーパ面と、加工液ガイド３の開口部３４内周のテーパ面との間に、加工液噴出路３５を形成する。加工液噴出路３５は、同心状に配置される両テーパ面にて囲まれる環状空間で、ワークＷ側ほど内外径が小さくなる。これにより、加工液噴出路３５の流路面積が下流側ほど小さくなるために、加工液噴出路３５に流入する加工液の流れは、図示するように軸中心方向へ向かいながら加速されて、電極１１の周囲から噴出する。
【００３８】
したがって、この流れが加工点に収束するように、加工液噴出路３５の形状、電極ガイド２の先端部２１の突出量、電極ガイド２とワークＷの間の距離等を調整することで、加工液を加工点に集中させることができる。具体的には、電極ガイド２の先端部２１外周のテーパ面と、加工液ガイド３の開口部３４内周のテーパ面との距離、テーパ角度を調整することで、流路面積や流速、収束点を調整することができる。
【００３９】
具体的には、図１（ａ）に示すように、本実施形態では、電極ガイド２と加工液ガイド３の両テーパ面を、テーパ角度がほぼ同等となるように形成する。ただし、必ずしもこれに限らず、少なくとも加工液ガイド３の開口部３４内周にテーパ面を設けて、ワークＷ側ほど外径が小さくなる環状空間を形成し、加工液噴出路３５とすることで、流路面積の縮小と流れの収束による同等の効果が得られる。
【００４０】
加工液ガイド３の上端開口部には、電極ガイド２との間に、保持部となる筒状保持部材３６が嵌着固定される。筒状保持部材３６の下端外周は、加工液ガイド３の上端開口部内に設けた段部に支持され、シール部材３７が介設される。これにより、電極ガイド２の上端部は、筒状保持部材３６の筒内に密着保持され、筒状保持部材３６と開口部４３の間に形成される加工液溜まり３２の液密性が確保される。
【００４１】
ここで、加工液溜まり３２となる環状空間は、加工液噴出路３５となる開口部３４に対して十分大きな容量と外径を有し、加工液溜まり３２の環状の底面全体から、開口部３４へ均等に加工液を供給可能な構成であるとよい。また、加工液ガイド３は、先端部外周を下方へ縮径するテーパ面とし、ワークＷであるノズルボディ４との距離を確保してスラッジを含む加工液が排出しやすい形状としている。好適には、加工液噴出路３５を構成する、電極ガイド２の先端部２１と加工液ガイド３の開口部３４との距離を、０．３〜０．５ｍｍの範囲とするとよく、加工液を集中させるとともに、スラッジの排出を容易にすることができる。
【００４２】
次に、図３、４に基づいて、上記構成の放電加工装置１を用いた放電加工方法とその作用効果について説明する。図３において、放電加工装置１の構成は図１と同様であり、対向して配設したワークＷに微細孔Ｗ１を加工する。図４は、図２の放電加工ヘッドＨにより電極１１を送りながら放電加工する工程を拡大して示す図である。
【００４３】
まず、図３において、電極ガイド２および加工液ガイド３と、ワークＷとを所定の加工開始位置に位置決めする。このために、図２のＸ−ＹテーブルＴを作動させて台座１２ごとワークＷを所定の位置、姿勢に位置決めし、さらに、アプローチ軸１３を駆動部１４によって駆動して、電極ガイド２とワークＷとの間が所定の距離ａとなる高さまで、放電加工ヘッドＨを下降させる。
【００４４】
本発明では、電極ガイド２が加工液ガイド３よりワークＷ側へ突出しているので、加工液ガイド３とワークＷとの距離ｂが、所定の距離ａよりも大きくなる（距離ｂ＞距離ａ）。つまり、距離ｂを十分広くして、加工によるスラッジの排出路を確保でき、一方で、距離ａを従来より狭くして、放電に必要な電極ガイド２からの電極１１の突出量を小さくできる。具体的には、所定の距離ａを、例えば、従来の０．３ｍｍから、０．２ｍｍ程度まで小さくすることができ、片持ち保持の電極１１に振れが生じるのを防止する効果が得られる。
【００４５】
加工開始時は、図４（ａ）に示すように、電極１１の先端は、電極ガイド２の先端面と同一面となるように位置出しされている。次いで、電源装置ＢによってワークＷと電極１１の間に電圧を印加するとともに、放電加工ヘッドＨに内蔵される回転および送り機構により、電極１１を回転させながら必要な長さだけ電極送りを開始する。また、これに先立ち、図示しないポンプを駆動して、加工液供給路３１から加工液ガイド３内の加工液溜まり３２へ加工液を供給する。
【００４６】
図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、電極１１が所定の放電ギャップＧａまでワークＷに接近すると両者の間に放電が生じ、ワークＷの表面を徐々に溶融して、微細孔Ｗ１が加工される。この時の送り量は、所定の距離ａとワークＷの厚みｃ分の長さよりやや大きくするとよい。この放電加工中、加工液溜まり３２に続く加工液噴出路３５から加工液が噴出する。加工液は、徐々に縮径する加工液噴出路３５によって加速し、電極ガイド２のテーパ面に沿って加工点に集中供給される。放電加工によって発生するスラッジ（削り屑）は、加工液とともに、図３中の矢印のように排出される。
【００４７】
このように、本発明では、加工液が軸方向から供給されるので、電極１１に加工液の圧力が横方向から加わるのを防止できる。また、電極ガイド２がワークＷに近接するので、電極１１が微細径であっても、たわみや振れを生じにくい。しかも、加工液が加工点に収束するように供給されるので、ワークＷに微細孔Ｗ１が貫通するまで、加工点に効率よく加工液を供給し続けることができ、発生するスラッジの排出も容易である。したがって、加工孔径のバラツキを抑制し、加工精度を大幅に向上することができる。また、複雑な制御等を必要とすることなく、効率よく加工を行なうことができるので、製作コストを増大させることがない。
【００４８】
図５に、本発明の第２、３実施形態を示す。図５（ａ）は第２実施形態における放電加工装置１の主要部の構成を拡大して示す断面図、図５（ｂ）は第３実施形態における放電加工装置１の主要部の構成を拡大して示す断面図である。これら第２、３実施形態の他の基本構成は上記第１実施形態と同様であるので、同一部材には同じ符号を付している。以下、相違点を中心に説明する。
【００４９】
図５（ａ）の第２実施形態は、上記第１実施形態における加工液溜まり３２内に、整流プレート５を配置したものである。整流プレート５は、加工液溜まり３２内を上下に区画する円環状の板面５１と、その下面外周部に設けた脚部５２からなり、板面５１の全周に多数の加工液流入穴５３が形成されている。整流プレート５の多数の加工液流入穴５３は、全流路面積が、加工液噴出路３５の入口部（加工液溜まり３２側）の流路面積よりも十分大きくなるように、穴径と穴数を設定するとよい。加工液噴出路３５は、電極ガイド２の先端部２１と加工液ガイド３の開口部３４との距離を、例えば０．３〜０．５ｍｍの範囲とする。
【００５０】
これにより、加工液溜まり３２内に側面に開口する加工液導入口３３から流入する加工液が、整流プレート５を通過することで軸方向の流れとなり、加工液溜まり３２の下半部に均等に流入する。したがって、加工液噴出路３５を通過する加工液の流れをより均一にして、電極１１への影響を小さくし、加工精度をさらに向上させることができる。
【００５１】
図５（ｂ）の第３実施形態は、上記第１実施形態における加工液ガイド３の形状を、ワークＷ形状に合わせて変更したものである。例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置では、インジェクタ内の流路の一部を微細なオリフィス流路とするものがある。本実施形態では、このような流路を形成する流路形成部材をワークＷとし、ワークＷに流路となる小径穴Ｗ２とオリフィスとなる微細孔Ｗ１を加工する。
【００５２】
このため、加工液ガイド３は、先端面中央部に下方に向けて縮径する円錐面状の突出部３８を設け、その内部に電極ガイド２の先端部２１を挿通して、加工液噴出路３５を形成する。突出部３８の外径は、ワークＷの小径穴Ｗ２より小さくし、突出部３８の突出長は、電極ガイド２の先端部２１から突出する電極１１が、小径穴Ｗ２の底面に達する長さとする。このように、加工対象となるワークＷの形状に応じて、加工液ガイド３の形状を変更することができ、同様の放電加工方法によって、小径穴Ｗ２に連通する微細孔Ｗ１を加工することができる。そして、加工液を小径穴Ｗ２底部の加工点に直接供給することができるので、効率よい加工が可能であり、スラッジの排出も良好になされる。
【００５３】
図６に、本発明の第４実施形態を示す。図６（ａ）は第４実施形態における放電加工装置１の要部を拡大した断面図、図６（ｂ）はそのＡ部拡大図である。本実施形態は、上記第２実施形態を基本構成とし、電極ガイド２および加工液ガイド３形状を変更したものであり、以下、相違点を中心に説明する。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、加工液溜まり３２内に、整流プレート５を配置している。さらに、電極ガイド２のテーパ状の先端部２１は、加工液噴出路３５内に位置する部位と、加工液ガイド３から突出する突出部２３とで、テーパ面のテーパ角度を変更しており、突出部２３の外周面のテーパ角度をより大きくしている。これにより、突出部２３ではワークＷ側ほどさらに径が小さくなり、加工液の流れが中心に集中しやすくなる。また、加工液ガイド３は、開口部３４内周面のテーパ角度を、対向する電極ガイド２外周面のテーパ角度よりやや大きくしている。これにより、加工液噴出路３５を構成する両テーパ面の距離が、入口側で広く、出口のワークＷ側で狭くなり、加工液の流れがより加速される。
【００５５】
このように、本実施形態では、加工液噴出路３５から噴出する加工液の流れが、ワークＷの加工点により収束しやすくなり、かつ流速が増すので、スラッジの排出が良好になされて放電加工をより効率よく実施することができる。
【００５６】
図７に、本発明の第５、６実施形態を示す。これら実施形態における放電加工装置１の構成は、上記第１実施形態と同様であり、加工対象となるワークＷを変更している。上記各実施形態では、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置の部品加工への適用例を示したが、本発明は、これら以外の部品の孔加工にも好適に用いることができる。例えば、図７（ａ）の第５実施形態は、電解加工装置への適用例であり、電解加工用の電解液噴射電極６をワークＷとするものである。電解液噴射電極６は、筒状体の筒面全体に多数の噴孔６１を有しており、これら噴孔６１を、本発明の放電加工装置１により加工することで、加工孔径のバラツキを小さくし、電解液の噴射性能に優れた電解液噴射電極６を製作することができる。
【００５７】
ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンの燃料噴射装置へ適用して、種々の部品の孔加工を行うことももちろんできる。図７（ｂ）の第６実施形態は、ガソリンエンジンの燃料噴射ノズル７をワークＷとするもので、ノズル先端の噴孔７１を、本発明の放電加工装置１により加工する。噴孔７１に限らず、燃料噴射装置の流路構成部材にオリフィス孔を加工する場合、あるいは、燃料供給通路に配置されるフィルタ部材に微細孔を加工する場合にも適用することができ、本発明の放電加工装置１により、高い加工精度を実現して品質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、車両エンジン用の燃料噴射装置の他、各種装置用ノズルの噴孔、オリフィス孔、フィルタ孔といった高い加工精度が要求される微細径の細孔（例えば、１５０μｍ以下）を加工するために好適である。また、本発明の放電加工装置により加工された微細孔は、加工バラツキが小さいので、多数の微細孔を有する部材の加工、あるいは多数の微細孔を連続加工する方法において極めて有用である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｂ 電源装置（電圧印加手段）
Ｇ ガイド部
Ｈ 放電加工ヘッド
Ｔ Ｘ−Ｙテーブル
Ｗ ワーク
１ 放電加工装置
１１ 電極
１２ 台座
２ 電極ガイド
２１ 先端部
２２ ガイド孔
３ 加工液ガイド（加工液ガイド部材）
３１ 加工液供給路
３２ 加工液溜まり
３３ 加工液導入口
３４ 開口部
３５ 加工液噴出路
４ 燃料噴射ノズル
４１ ノズルボディ
４２ 先端部
４３ サック部
５ 整流プレート
５１ 加工液流入穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔が加工されるワークに対向する細長形状の電極と、該電極が挿通支持される電極ガイドと、上記電極と上記ワークとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記ワークの被加工部位に加工液を供給する加工液供給手段とを有する放電加工装置において、
上記加工液供給手段が、上記電極ガイドの外周に配置される中空の加工液ガイド部材を備えており、その中空部を加工液溜まりとする一方、該加工液溜まりに連通し上記電極ガイドの先端部が挿通される開口部を設けて、上記電極ガイドの先端を上記開口部の先端より上記ワーク側へ突出位置させ、かつ上記電極ガイドの先端部外周面と上記開口部の内周面の間に、上記ワーク側ほど外径が小さくなる環状の加工液噴出路を形成したことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
上記電極ガイドの先端部外周面および上記開口部の内周面を、上記ワーク側ほど縮径するテーパ面となし、両テーパ面の間に形成される環状空間を上記加工液噴出路とする請求項１記載の放電加工装置。
【請求項３】
上記電極ガイドおよび上記開口部の両テーパ面を、上記加工液噴出路の延長線上に上記ワークの加工点が位置するテーパ角度に設定する請求項２記載の放電加工装置。
【請求項４】
上記電極ガイドは、先端部外周面のテーパ面を、テーパ角度の異なる２つの面で構成する請求項２または３記載の放電加工装置。
【請求項５】
上記加工液溜まりとなる中空部は、上記加工液ガイド部材に設けた上記電極ガイドの保持部と上記開口部の間において、上記電極ガイドの外周面を取り巻く環状空間であり、該環状空間に外部から加工液を導入するための加工液導入口を備える請求項１ないし４のいずれか記載の放電加工装置。
【請求項６】
上記加工液溜まりの内部を上記電極ガイドの軸方向に区画し、複数の加工液流通孔を有する整流プレートを配置する請求項１ないし５のいずれか記載の放電加工装置。
【請求項７】
上記電極は、直径が１５０μｍ以下の細線状電極である請求項１ないし６のいずれか記載の放電加工装置。
【請求項１】
細孔が加工されるワークに対向する細長形状の電極と、該電極が挿通支持される電極ガイドと、上記電極と上記ワークとの間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記ワークの被加工部位に加工液を供給する加工液供給手段とを有する放電加工装置において、
上記加工液供給手段が、上記電極ガイドの外周に配置される中空の加工液ガイド部材を備えており、その中空部を加工液溜まりとする一方、該加工液溜まりに連通し上記電極ガイドの先端部が挿通される開口部を設けて、上記電極ガイドの先端を上記開口部の先端より上記ワーク側へ突出位置させ、かつ上記電極ガイドの先端部外周面と上記開口部の内周面の間に、上記ワーク側ほど外径が小さくなる環状の加工液噴出路を形成したことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
上記電極ガイドの先端部外周面および上記開口部の内周面を、上記ワーク側ほど縮径するテーパ面となし、両テーパ面の間に形成される環状空間を上記加工液噴出路とする請求項１記載の放電加工装置。
【請求項３】
上記電極ガイドおよび上記開口部の両テーパ面を、上記加工液噴出路の延長線上に上記ワークの加工点が位置するテーパ角度に設定する請求項２記載の放電加工装置。
【請求項４】
上記電極ガイドは、先端部外周面のテーパ面を、テーパ角度の異なる２つの面で構成する請求項２または３記載の放電加工装置。
【請求項５】
上記加工液溜まりとなる中空部は、上記加工液ガイド部材に設けた上記電極ガイドの保持部と上記開口部の間において、上記電極ガイドの外周面を取り巻く環状空間であり、該環状空間に外部から加工液を導入するための加工液導入口を備える請求項１ないし４のいずれか記載の放電加工装置。
【請求項６】
上記加工液溜まりの内部を上記電極ガイドの軸方向に区画し、複数の加工液流通孔を有する整流プレートを配置する請求項１ないし５のいずれか記載の放電加工装置。
【請求項７】
上記電極は、直径が１５０μｍ以下の細線状電極である請求項１ないし６のいずれか記載の放電加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２５９０３（Ｐ２０１２−１２５９０３Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８１３４５（Ｐ２０１０−２８１３４５）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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