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电火花EDM/线切割 |
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利用潜放电加工进行弯曲孔加工 |
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作者：Toyta自动车(株) 竹内昭伸 |
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前言
射出成形模具及压铸模具在高品质制品的成形上，模具精度和成形技术都很重要。而温度控制在成形技术上又占了极为重要的位置。模具的温度控制上，通常是在内部配置冷却水路，来控制流量及水温，即所谓的内冷式。若冷却能力不ì时，就会在制品上发生铸集等成形不良，也会延长成形时间。
图1 直线孔的冷却水路
如图1所示，冷却孔是以钻孔(drill)加工的直线状孔，以适当的组合往复管来形成冷却水路。本来，冷却水路应该沿着制品形状，在保持一定距离的情况下进行配置。然而，单以直线孔的组合通常很难形成理想的水路。
所以如图2所示，检讨以新的曲线孔来形成水路的方法来取代目前的直线孔冷却水路。利用这种方式，不但可以消除前面所说的不良成形外，也可扩大顶出销(ejectpin)等其他零件的设计自由度。
图2 曲线孔的冷却水路
本次是试作以放电加工法来进行曲线孔加工的装置，并进行测试加工。加工对象为直径l5mm，直线和曲率一定的圆孤部所组成的曲线孔。
加工装置
(1)构造
加工装置的概图如图3所示。关节为2次元构造，作动器(actuator)为形状记忆合金(以下称SMA)线圈。关节数为5个，前端为铜电极，後端为柔软可动弹簧。各关节是弯曲成预定决定的à度，试作机4关节弯曲状态下，将其调整为90度的圆弧。
图3 加工装置的概图
(2)控制
利用电流流过SMA线圈所产生之焦耳热引发的复原力来弯曲关节。将控制箱内的各开关打开时，对应开关的关节的前端关节都可以弯曲。
(3)操作
操作方法如图4所示。
直线部份：SW1-5/OFF的状态下，关节未弯曲的情形下进行加工。 
图4 操作方法 图5 解除短路的方法
曲线部份：2.SWl/ON，第1关节弯曲形成短路，加工头会上升。若上升至SWlON领域外时，将SWlOFF。解除短路状态，加工头会下降，若再到达SWl的ON领域内，再将SWlON。重复进行以上的操作，关节的屈曲力及放电加工的反力会达到均衡，头部就不会上升，再以SWl/ON来进行第1关节部的加工。第2关节部以後也是同样的动作。
若无法解除短路，而加工头持续上升时，将SWl-5切至OFF。
加工结果
利用此加工装置进行曲线孔加工。加工条件为Ip=25A、Lon=256um、Loff=256um。在装置构造上，喷流无法供应至放电点，所以没有进行。目标形状是直径l5mm、直线部20.2mm、曲率R25.6mm圆弧部所共同构成的曲线孔。工作物为铝质。 
图6 加工结果 相片1 断面相片
图6是加工时间及加工精度的结果。「安定」是指加工头只有下降的情形，「不安定」则是指重复上升和下降的情形。相片1是曲线孔的断面相片。
圆弧部的内周发生极大的加工咬合情形。这是因为短路状态下加工头上升而对圆弧内侧进行加工所导致。而外周则有少许加工残留的情形。这是因为装置的刚性不足，无法保持正确的屈曲形状。
曲线孔的前端部几乎没有不安定时间，对内周也有咬合的情形。这应该是加工的曲线孔已经具有导引功能的表现。
结论及今後的方向
在模具内部形成由曲线孔构成冷却水路的方法之一，就是利用放电加工法来进行曲线孔加工，而本次试做了这种加工装置。可以确认该装置可以进行曲线孔的加工。
今後将针对曲线孔加工精度及加工能率的提升进行检讨。(end)
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(12/22/2004) |
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