JP2001157924A

JP2001157924A - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP2001157924A
Application number: JP33848299A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suzuki; 靖夫鈴木
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】交流パルス電源で加工をする場合に、ワーク
の表面に付着する真鍮の量を減らすことができ、仕上加
工の安定化を図ると共に、加工能率を向上させることが
できるワイヤ放電加工装置を提供すること。【解決手段】加工時に加工速度Ｖを求め、加工速度Ｖ
と予め入力されるワーク１５の板厚Ｔとから、面積加工
速度Ｖ・Ｔを求める。また、予め入力されるワイヤ２の
直径からワイヤ２の消耗量を規定する目標消耗ワイヤ径
δ（例えばワイヤ径の７％）を求める。ｋをワーク１５
の材質に応じた加工係数とするとき、ワイヤ走行速度Ｆ
を、Ｆ＝Ｖ・Ｔ×ｋ／δにより求め、ワイヤ走行速度が
Ｆになるようにモータ１０を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの板厚に応
じてワイヤの走行速度を適切な値に制御するようにした
ワイヤ放電加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来のワイヤ放電加工装置の構
成図である。図で、繰出しボビン１に巻かれたワイヤ２
は、上ローラ３により向きを変えられ、上ガイド４、下
ガイド５を通り、下ローラ６により向きを変えられ、巻
取ローラ７とピンチローラ８により巻き取られ、バケッ
ト９に収容される。巻取りローラ７はモータ１０により
駆動される。モータ駆動回路１１は、手動またはＮＣ
（数値制御）装置１２により予め入力端子ＷＦに設定さ
れた値に応じてモータ１０を回転させる。加工パルス電
源１３の一方の出力端子はワイヤ１に接触する給電子１
４に、他方の出力端子はワーク１５に接続されている。
ワーク１５は図示を省略するＸＹテーブルに載置されて
いる。平均電圧検出回路１６は、一方の端子が給電子１
４に、他方の端子が差動増幅回路１７の入力側端子の一
方に接続されている。差動増幅回路１７の入力側端子の
他方には基準電圧Ｅｒｅｆが入力され、出力端子はＮＣ
装置１２に接続されている。１８は加工液を供給するた
めのノズルである。

【０００３】次に、上記従来のワイヤ放電加工装置の動
作を説明する。先ず、モータ１０を回転させ、ワイヤ２
を入力端子ＷＦに設定された速度で走行させると共に、
ノズル１８から図中に矢印で示す方向に加工液を供給す
る。次に、パルス電源１３をオンし、ワイヤ２とワーク
１５との間にパルス電圧を供給し、両者の間に間欠的ア
ーク放電を生じさせる。差動増幅回路１７は、平均電圧
検出回路１６から出力される平均化された直流電圧と基
準電圧Ｅｒｅｆとを比較し、その結果をＮＣ装置１２に
出力する。ＮＣ装置１２は、差動増幅回路１７からの出
力に基づいて図示を省略するＸＹテーブルを駆動し、ワ
ーク１５を所望の形状に切断加工する。なお、加工によ
りワイヤ２も消耗して外径が細くなり、過度に消耗する
と断線する。ワイヤ２が断線すると、加工が中断される
結果、加工能率が低下する。そこで、ワイヤ２の走行速
度を速くして断線を予防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、加工液を水
道水、加工電源を直流のパルス電源（以下、直流パルス
電源という。）として加工をすると、ワークの表面が電
解作用により電解され、加工精度が低下する。このた
め、加工電源として、電解作用を抑制することができる
交流のパルス電源（以下、交流パルス電源という。）が
使用されるようになってきている。

【０００５】交流パルス電源の場合、電解作用は抑制で
きる。しかし、加工条件によってはワイヤの材料成分か
らなる付着物（主として真鍮。以下、真鍮という。）が
ワークに多量に付着し、加工により形成された溝の幅が
狭くなる。溝の幅が狭くなると、ワイヤが断線した際、
再結線したワイヤを加工開始穴から断線個所に移動させ
ることができず、加工を再開できないことがある。ま
た、仕上加工の際、付着した真鍮により短絡等が発生
し、加工が不安定になることがある。

【０００６】真鍮がワークの表面に多量に付着する加工
条件としては、加工液の電気電導率が１０μｓ／ｃｍ以
下の場合、パルス周期が２０数μｓを超える場合、パル
スのオンタイムが５μｓを超える場合、あるいは加工液
圧力が低い場合等が知られている。したがって、これら
の加工条件を採用しなければ、ワークの表面に付着する
真鍮の量を低減できる。しかし、上記の加工条件を採用
しなければならない場合もあるため、付着量をさらに低
減する必要があった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、交流パルス電源で加工をする場合に、ワー
クの表面に付着する真鍮の量を減らすことができ、仕上
加工の安定化を図ると共に、加工能率を向上させること
ができるワイヤ放電加工装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、実験を重ね
ることにより、以下の結果を得ることができた。図３
は、ワイヤ走行速度と加工後の放電間隙（ワイヤとワー
クとが対向する距離）の関係を示す図である。図から明
らかなように、ワイヤ走行速度が早くなるにつれて真鍮
の付着量が増加し、放電間隙が狭くなる。

【０００９】図４、５は、加工部の断面図であり、図４
はワイヤ走行速度が速い場合を、図５は遅い場合を示し
ている。図に示されているように、ワイヤ走行速度が速
い場合、ワークに進入する側（図の上側）の放電痕は疎
らである。これに対し、ワイヤ走行速度が遅い場合、ワ
ークに進入する側のワークの外側数１０μｍの位置に放
電痕が認められる。また、真鍮はワークのワイヤが進入
する側に多量に付着する。

【００１０】以上から、ワークに真鍮が付着する原因
は、ワイヤの製造工程においてワイヤの表面に付着した
油膜であり、真鍮が付着する過程は以下の通りであると
推定される。すなわち、油膜があると絶縁性が増して、
放電が発生しにくくなる。このため、ワイヤ走行速度が
速い場合には、放電の開始位置がワークに近い位置にな
る。この結果、入り口側の放電間隙が狭くなると共に、
ワイヤとワークが短絡する頻度が増加してワイヤの一部
がワークに付着する。一方、ワイヤ走行速度が遅い場
合、放電の開始位置がワークから離れた位置になるた
め、放電間隙が広くなり、ワイヤとワークは短絡せず、
ワークに真鍮が付着しない。

【００１１】したがって、ワイヤの走行速度を遅くする
ことにより、ワークに真鍮が付着することを防止でき
る。しかし、放電によりワークも細くなるから、断線を
予防するため、ワイヤ走行速度を適切に設定する必要が
ある。

【００１２】上記の目的を達成するため、請求項１の発
明は、加工液を供給しながら、ワイヤとワークとの間に
間欠的アーク放電を発生させ、放電エネルギによりワー
クを加工するワイヤ放電加工装置において、加工速度、
ワークの板厚およびワイヤの直径からワイヤ走行速度を
演算するワイヤ走行速度演算手段を設けることを特徴と
する。

【００１３】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、演算により求めた前記ワイヤ走行速度を、放電間隙
に応じて補正することを特徴とする。

【００１４】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２いずれかににおいて、演算により求めた前記ワ
イヤ走行速度を、ワークの材質に応じて補正することを
特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は、本発明に係るワイヤ放電
加工装置の構成図であり、図２と同じものまたは同一機
能のものは同一符号を付して説明を省略する。図で、面
積加工速度演算回路２０の一方の入力端子はＮＣ装置１
２に、他方の入力端子はワークの板厚設定装置２１に接
続され、出力端子はワイヤ走行速度演算回路２２の第１
の入力端子に接続されている。ワイヤ走行速度演算回路
２２の第２の入力端子には目標消耗ワイヤ径算出回路２
３の出力端子が、第３の入力端子にはワーク材質入力装
置２４がそれぞれ接続され、出力端子はモータ駆動回路
１１に接続されている。目標消耗ワイヤ径算出回路２３
の入力端子には、ワイヤ径入力装置２５が接続されてい
る。ワーク材質入力装置２４は、ワークの材質（例えば
ＳＫＤ、超硬合金等）を選択できるようになっている。
なお、加工パルス電源１３は、交流加工パルス電源であ
る。

【００１６】次に、本実施の形態の動作を説明する。先
ず、ワークの板厚設定装置２１にワークの板厚Ｔを、ワ
ーク材質入力装置２４にワークの材質を、また、ワイヤ
径入力装置２５にワイヤの直径ｄをそれぞれ入力する。
次に、モータ１０を回転させ、ワイヤ２を予め定める速
度ｆで走行させると共に、ノズル１８から加工液を供給
する。なお、速度ｆは加工開始時における暫定的な走行
速度である。この状態で、パルス電源１３をオンし、ワ
イヤ２とワーク１５との間に間欠的アーク放電を生じさ
せる。平均電圧検出回路１６は電圧の絶対値を平均化し
た電圧値を差動増幅回路１７に出力する。差動増幅回路
１７は、平均電圧検出回路１６から出力される電圧値と
基準電圧Ｅｒｅｆとを比較し、その結果をＮＣ装置１２
に出力する。ＮＣ装置１２は、差動増幅回路１７からの
出力に基づいて図示を省略するＸＹテーブルを駆動する
と共に、加工速度をＶを演算し、その結果を面積加工速
度演算回路２０に出力する。面積加工速度演算回路２０
は、加工速度Ｖと板厚Ｔとから面積加工速度Ｖ・Ｔを求
め、ワイヤ走行速度演算回路２２に出力する。目標消耗
ワイヤ径算出回路２３は、ワイヤ径入力装置２５に入力
されたワイヤの直径ｄから目標消耗ワイヤ径δを求め、
ワイヤ走行速度演算回路２２に出力する。ワーク材質入
力装置２４は、入力されたワークの材質に応じて加工係
数ｋを出力する。ワイヤ走行速度演算回路２２は、面積
加工速度Ｖ・Ｔ、目標消耗ワイヤ径δおよび加工係数ｋ
からワイヤ走行速度Ｆを式１により求め、結果をモータ
駆動回路１１に出力して、ワイヤ２を速度Ｆで走行させ
る。Ｆ＝Ｖ・Ｔ×ｋ／δ……式１次に、目標消耗ワイヤ径δと加工係数ｋについてさらに
説明する。種々の実験の結果、鉄鋼材を加工する場合、（１）ワイヤが加工により消耗する体積はワークの加工
体積に略等しい。（２）ワイヤは直径の７％程度消耗しても加工中に断線
することはない。ことを見い出した。また、ワイヤの消
耗量はワークの材質により異なり、例えば超硬合金を加
工する場合のワイヤの消耗量は鉄鋼材を加工する場合の
約３倍であることを見い出した。そこで、本実施の形態
では、目標消耗ワイヤ径δをδ＝０．０７ｄとすると共
に、加工係数ｋの値を鉄鋼材を基準にして定める。すな
わち、加工係数ｋは、鉄鋼材の場合はｋ＝１、また、超
硬合金の場合はｋ＝３とする。

【００１７】〔実施例〕ワーク材質：ＳＫＤ１１焼入鋼ワーク板厚：２０ｍｍワイヤ材質：真鍮ワイヤ径：０．２０ｍｍとして加工を行ったとき、加工速度が毎分１．４ｍｍの
時、ワイヤ走行速度は２ｍ／ｍｉｎに設定された。この
時の放電間隙は１０μｍであり、ワークへの真鍮の付着
はほとんどなかった。なお、従来の技術と比較するた
め、ワイヤ走行速度を１２ｍ／ｍｉｎとして加工を行っ
た場合、放電間隙≒０μｍであり、多量の真鍮がワーク
に付着した。

【００１８】なお、上記では、目標消耗ワイヤ径算出回
路２３においてδ＝０．０７ｄとしたが、係数０．０７
を例えば０．０５〜０．９の範囲で選択できるように構
成してもよい。このようにすると、例えば係数を０．０
９にすることにより、係数を０．０７にする場合よりも
放電間隙を広くでき、放電間隙の大きさを制御すること
ができる。

【００１９】また、上記では、面積加工速度演算回路２
０と目標消耗ワイヤ径算出回路２３を設けたが、面積加
工速度Ｖ・Ｔと目標消耗ワイヤ径δをワイヤ走行速度演
算回路２２で演算するようにしてもよい。また、面積加
工速度Ｖ・Ｔ、目標消耗ワイヤ径δおよびワイヤ走行速
度ＦをＮＣ装置１２で演算するようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工条件に応じて、自動的にワイヤの走行速度を適正な
値に設定できるから、ワークに真鍮が付着することを防
止できる。したがって、加工能率および加工精度が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイヤ放電加工装置の構成図であ
る。

【図２】従来のワイヤ放電加工装置の構成図である。

【図３】ワイヤ走行速度と加工後の放電間隙との関係を
示す図である。

【図４】ワイヤ走行速度が速い場合の加工部の断面図で
ある。

【図５】ワイヤ走行速度が遅い場合の加工部の断面図で
ある。

【符号の説明】

２ワイヤ１０モータ１５ワークＦワイヤ走行速度Ｔワークの板厚Ｖ加工速度 δ 目標消耗ワイヤ径ｋ加工係数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工液を供給しながら、ワイヤとワーク
との間に間欠的アーク放電を発生させ、放電エネルギに
よりワークを加工するワイヤ放電加工装置において、加
工速度、ワークの板厚およびワイヤの直径からワイヤ走
行速度を演算するワイヤ走行速度演算手段を設けること
を特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】演算により求めた前記ワイヤ走行速度
を、放電間隙に応じて補正することを特徴とする請求項
１に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】演算により求めた前記ワイヤ走行速度
を、ワークの材質に応じて補正することを特徴とする請
求項１または請求項２いずれかに記載のワイヤ放電加工
装置。