JP2001252830A - ワイヤ電極による加工方法及び装置 - Google Patents
ワイヤ電極による加工方法及び装置Info
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Abstract
層を実用的な放電表面処理速度で形成することができる
ワイヤ電極による加工方法及び装置を得る。 【解決手段】 放電表面処理用電極6とワイヤ電極2a
との間に放電を発生させ、その放電エネルギによりワイ
ヤ電極2a表面に放電表面処理材料を付着させる第1の
工程と、放電表面処理材料が付着した被覆ワイヤ電極2
と被加工物1との間に放電を発生させ、その放電エネル
ギにより被加工物1表面に表面改質層を形成する第2の
工程を備えた。通常のワイヤ電極2aを用いることがで
きるため、コストを低減することができる。また、被覆
ワイヤ2を形成後すぐに被加工物1に放電表面処理を行
うことができるため、効率的に被加工物1に表面改質層
を形成することができる。
Description
表面処理又は研削加工を行うワイヤ電極による加工方法
及び装置の改良に関するものである。
形成し、耐食性、耐磨耗性を付与する技術として、例え
ば特開平5−148615号公報により開示された放電
表面処理方法がある。この技術は、WC粉末とCo粉末
等を圧縮成形してなる圧粉体電極を使用して1次加工
(堆積加工)を行い、次に銅電極等の比較的電極消耗の
少ない電極に交換して2次加工(再溶融加工)を行う、
2つの工程からなる金属材料の放電表面処理方法であ
る。この従来技術は、鋼材に対して高硬度で密着力の大
きい表面改質層を形成することができる。
は、TiH2粉末を圧縮成形してなる圧粉体電極を使用
して、鉄鋼及び超硬合金等の表面に再溶融加工工程無し
に強固な表面改質層を形成する放電表面処理方法が開示
されている。
に適用した場合には、耐食性及び耐摩耗性の向上によ
り、金型の寿命を大きく向上させることができる。
に総型電極を用いて被加工物に放電表面処理を行う場合
には、例えば第9図の(a)に示すように、第1の被加
工物26を放電表面処理用電極27にて放電表面処理を
行うと、放電表面処理用電極27には消耗部分27a
が、第1の被加工物26には表面改質層28が形成され
る。次に、第9図の(b)に示すように、第1の被加工
物26と大きさの異なる第2の被加工物29を、第1の
被加工物26の放電表面処理を行った放電表面処理用電
極27にて放電表面処理を行うと、放電表面処理用電極
27には消耗部分27b、27cが、第2の被加工物2
9には表面改質層30が形成される。この表面改質層3
0の厚さには、第9図の(b)に示すようにむらが生
じ、均一な表面改質層を形成することができないという
問題点がある。
面処理用電極を準備する必要があるという問題点があ
る。
改質材料又は表面改質材料の元となる材料をワイヤ電極
そのものとして使用し、このワイヤ電極により被加工物
に放電表面処理を行うことが考えられるが、例えばT
i、W等をワイヤ電極として使用した場合には、放電表
面処理速度が遅いため実用的ではない。また、圧粉体に
よりワイヤ電極を形成することはワイヤ電極の引張り強
さを確保することができないため、全く実用性がないと
言える。
されたものであり、特に金型等の部分的な表面改質に適
し、被加工物に対し所定の特性の均一な表面改質層を実
用的な放電表面処理速度で形成することができるワイヤ
電極による加工方法及び装置を得ることを目的とする。
処理用電極を準備する必要がないワイヤ電極による加工
方法及び装置を得ることを目的とする。
による研削加工により、金型等の被加工物の表面粗さを
小さくすることができ、被加工物の高精度化を図ること
ができるワイヤ電極による加工方法及び装置を得ること
を目的とする。
極による加工方法は、金属粉末若しくは金属化合物の粉
末若しくはセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混
合物からなる放電表面処理用電極とワイヤ電極との間に
放電を発生させ、その放電エネルギにより前記ワイヤ電
極表面に表面改質材料又は表面改質材料の元となる材料
を付着させる第1の工程と、前記表面改質材料又は表面
改質材料の元となる材料が付着した被覆ワイヤ電極と被
加工物との間に放電を発生させ、その放電エネルギによ
り前記被加工物表面に表面改質層を形成する第2の工程
からなるものである。
工方法は、金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくは
セラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合物からな
る放電表面処理用電極とワイヤ電極との間に放電を発生
させ、その放電エネルギにより前記ワイヤ電極表面に硬
質被膜を付着させる第1の工程と、前記硬質被膜が付着
した被覆ワイヤ電極により被加工物を研削加工する第2
の工程からなるものである。
工方法は、前記ワイヤ電極と前記放電表面処理用電極と
をワイヤ電極の送給方向の垂直面内で相対的に揺動させ
ながら前記第1の工程を行うものである。
は、ワイヤ電極を被加工物に対して送給するワイヤ電極
送給手段と、金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しく
はセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合物から
なる放電表面処理用電極と、前記ワイヤ電極を前記被加
工物に対して相対移動させる駆動手段と、前記放電表面
処理用電極と前記ワイヤ電極との間及び前記ワイヤ電極
と前記被加工物との間に加工電力を供給する放電発生手
段とを備えたものである。
工装置は、ワイヤ電極を被加工物に対して送給するワイ
ヤ電極送給手段と、金属粉末若しくは金属化合物の粉末
若しくはセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合
物からなる放電表面処理用電極と、前記ワイヤ電極を前
記被加工物に対して相対移動させる駆動手段と、前記放
電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間に加工電力を
供給する放電発生手段とを備えたものである。
工装置は、ワイヤ電極を被加工物に対して送給するワイ
ヤ電極送給手段と、金属粉末若しくは金属化合物の粉末
若しくはセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合
物からなる放電表面処理用電極と、前記ワイヤ電極送給
手段による前記ワイヤ電極の送給方向の垂直面内で、前
記放電表面処理用電極を前記ワイヤ電極に対して相対移
動させる第1の駆動手段と、前記ワイヤ電極を前記被加
工物に対して相対移動させる第2の駆動手段と、前記放
電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間及び前記ワイ
ヤ電極と前記被加工物との間に加工電力を供給する放電
発生手段とを備えたものである。
工装置は、ワイヤ電極を被加工物に対して送給するワイ
ヤ電極送給手段と、金属粉末若しくは金属化合物の粉末
若しくはセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合
物からなる放電表面処理用電極と、前記ワイヤ電極送給
手段による前記ワイヤ電極の送給方向の垂直面内で、前
記放電表面処理用電極を前記ワイヤ電極に対して相対移
動させる第1の駆動手段と、前記ワイヤ電極を前記被加
工物に対して相対移動させる第2の駆動手段と、前記放
電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間に加工電力を
供給する放電発生手段とを備えたものである。
の実施の形態1に係るワイヤ電極による加工装置を示す
構成図であり、図において、1は被加工物、2aは黄銅
等の延性材料からなるワイヤ電極、2はワイヤ電極2a
の表面に表面改質材料又は表面改質材料の元となる材料
が付着した被覆ワイヤ電極、3はワイヤ電極2aを供給
する供給リール、4は被覆ワイヤ電極2を回収する巻取
りリール、5は被加工物1を固定する定盤、6は金属粉
末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミックス系材
料の粉末又はこれらの粉末の混合物からなる放電表面処
理用電極、7は放電表面処理用電極6の支持部材であ
り、放電表面処理用電極6はワイヤ電極2aと所定の間
隙を持つように設置されている。また、8は被加工物1
のX軸方向の駆動を行うためのXテーブル、9は被加工
物1のY軸方向の駆動を行うためのYテーブル、10は
加工液、11は加工液10を溜める加工槽、12はXテ
ーブル8を駆動する図示しないX軸駆動モータ用のX軸
サーボアンプ、13はYテーブル9を駆動する図示しな
いY軸駆動モータ用のY軸サーボアンプ、14はNC制
御装置、15はNC制御装置14の内部に設けられ、被
覆ワイヤ電極2と被加工物1との相対移動を制御する軌
跡移動制御手段、16は被覆ワイヤ電極2による加工の
ための電極パスプログラム(NCプログラム)を軌跡移
動制御手段15に供給する電極移動軌跡生成用CAM装
置、17は放電発生手段である加工電源装置、18及び
19は給電子である。供給リール3、巻取りリール4等
がワイヤ電極送給手段を構成し、X軸駆動用モータ、X
軸サーボアンプ12及びNC制御装置14等がX軸駆動
装置を、Y軸駆動用モータ、Y軸サーボアンプ13及び
NC制御装置14等がY軸駆動装置を構成する。
係るワイヤ電極による加工装置の別の例を示す構成図で
あり、図1と同一符号は同一又は相当部分を示してい
る。第2図において、6aは放電表面処理用電極であ
り、例えば図3の(a)に示すように、ワイヤ電極2a
の全周と放電表面処理用電極6aに形成された穴とが所
定の間隙を持つように配置されている。
電表面処理用電極6b及び6cを組み合わせることによ
り、放電表面処理用電極がワイヤ電極2aの全周と所定
の間隙を持つような構成としてもよい。
によりワイヤ電極2aと放電表面処理用電極6又は6a
との間に加工電力を供給して放電を発生させ、この放電
エネルギによりワイヤ電極2aの表面に表面改質材料又
は表面改質材料の元となる材料を付着させることによ
り、被覆ワイヤ電極2を形成する。
ものであり、2は被覆ワイヤ電極、2aはワイヤ電極、
2bはワイヤ電極2aに放電表面処理により付着した放
電表面処理材料である表面改質材料又は表面改質材料の
元となる材料を示している。また、図4の(a)は図1
の構成のワイヤ電極による加工装置により被覆ワイヤ電
極2を形成した場合、図4の(b)は図2の構成のワイ
ヤ電極による加工装置により被覆ワイヤ電極2を形成し
た場合を示している。
2は、図1又は図2において、供給リール3、巻取りリ
ール4等のワイヤ電極送給手段により被加工物1に送給
される。駆動手段であるX軸駆動装置及びY軸駆動装置
により被覆ワイヤ電極2と被加工物1との相対移動を行
うと共に、加工電源装置17により被覆ワイヤ電極2と
被加工物1との間に加工電力を供給して放電を発生さ
せ、この放電エネルギにより被加工物1の所定部分に表
面改質層を形成することができる。
ることにより、ワイヤ電極2aに付着させた放電表面処
理材料2bにより、被加工物1に所定の特性の表面改質
層を実用的な処理速度で形成することができる。
いておき、この被覆ワイヤ電極2を用いて被加工物1に
放電表面処理により表面改質層を形成することも考えら
れるが、供給リール3に巻回してなる通常のワイヤ電極
2aを引き出しながら、放電表面処理装置により放電表
面処理を行った後、さらにワイヤ電極2aを供給リール
に巻回する必要があり、製作コストが上昇する。また、
被覆ワイヤ電極2の供給リール3への巻回、引き出し、
ワイヤ走行系のガイドプーリでの曲げ等により被覆ワイ
ヤ電極2の被覆の一部が脱落するため、この被覆ワイヤ
電極2を用いた放電表面処理において、被加工物1に表
面改質層を効率よく形成することができない。
のワイヤ電極による加工装置により、被覆ワイヤ電極2
を用いて被加工物1に放電表面処理により表面改質層を
形成する場合は、通常のワイヤ電極2aを用いることが
できるため、コストを低減することができる。また、被
覆ワイヤ電極2を形成後すぐに被加工物1に放電表面処
理を行うことができるため、効率的に被加工物1に表面
改質層を形成することができる。
について説明する。なお、ここでは、被加工物1をプレ
ス金型として使用する場合について説明する。被加工物
1は放電表面処理を行う前の工程で、例えばワイヤ放電
加工にて加工がなされ、プレス金型の切刃としての形状
はすでに形成されているものとする。このようなワイヤ
放電加工は、図1又は図2の構成のワイヤ電極による加
工装置により、被覆ワイヤ電極2を形成せずに、ワイヤ
電極2aと被加工物1との間に加工電源装置17により
所定の加工電力を供給して行うことができる。
プレス金型である被加工物1に送給し、切刃側面に対し
て放電表面処理を行い、切刃側面に硬質の表面改質層を
形成する。このためには、被覆ワイヤ電極2を被加工物
1の切刃形状に従って移動するように制御をする必要が
ある。NC制御装置14の内部に設けられた軌跡移動制
御手段15は、予め電極移動軌跡生成用CAM装置16
によって作成された電極パス情報に基づき、駆動手段で
あるX軸駆動装置及びY軸駆動装置によりXテーブル8
及びYテーブル9を駆動制御し、被覆ワイヤ電極2と被
加工物1のXY平面内の相対移動を行い、被加工物1の
切刃形状をなぞるように被覆ワイヤ電極2の軌跡移動を
行わせる。
放電表面処理を行う方法の説明図である。放電表面処理
の進行に伴い、被覆ワイヤ電極2は消耗するが、その度
に放電表面処理用電極(例えば図2の6a)でワイヤ電
極2aに放電表面処理材料を付着させて被覆ワイヤ電極
2を形成する。被覆ワイヤ電極2はワイヤ電極送給手段
により送給されるので、常に被覆ワイヤ電極2の非消耗
部分を使用して加工を行うことができる。従って、被覆
ワイヤ電極2の電極移動パス(図5中のP)としては、
ワイヤ放電加工の電極移動パスと同様のものでよい。以
上のように被加工物1の切刃形状をなぞるように被覆ワ
イヤ電極2を移動させて放電表面処理を行うことで、被
加工物1の切刃側面部分1aに硬質の表面改質層20を
形成することができる。
(a)はワイヤ放電加工を、(b)は放電表面処理を示
している。(a)のワイヤ放電加工においては、第1図
のNC制御装置14の内部に設けられた軌跡移動制御手
段15は、予め電極移動軌跡生成用CAM装置16によ
って作成された電極パス情報に基づき、駆動手段である
X軸駆動装置及びY軸駆動装置によりXテーブル8及び
Yテーブル9を駆動制御し、ワイヤ電極2aと被加工物
1のXY平面内の相対移動を行い、被加工物1を切刃形
状に加工する。次に、(b)の放電表面処理において
は、被覆ワイヤ電極2を被加工物1の切刃形状1bに従
って移動するように制御をする必要がある。この場合、
ワイヤ放電加工の通常の仕上加工と同様の方法でNC制
御装置14の内部に設けられた軌跡移動制御手段15
は、予め電極移動軌跡生成用CAM装置16によって作
成された電極パス情報に基づき、駆動手段であるX軸駆
動装置及びY軸駆動装置によりXテーブル8及びYテー
ブル9を駆動制御し、被覆ワイヤ電極2と被加工物1の
XY平面内の相対移動を行い、被加工物1の切刃側面を
なぞるように被覆ワイヤ電極2の軌跡移動を行わせる。
刃側面部分に放電表面処理による硬質の表面改質層を形
成し、プレスの打抜き試験を行った結果、放電表面処理
を行わない場合と比較して、40万ショット時のプレス
加工品のだれ量が1/2以下となり、金型の長寿命化が
実現できた。
電加工で加工できる形状(2次元形状、包絡線形状)
部、例えば、押出し型のダイ及びパンチやドリルの刃等
に対しても同様に、この発明の放電表面処理が適用で
き、同様の効果を奏することは言うまでもない。
は、被加工物1の前加工に使用したワイヤ放電加工の加
工プログラムを利用することにより、放電表面処理用の
電極パスプログラムを容易に作成できるため、加工にお
ける段取り作業時間を短縮できる。
処理を同一機上で加工可能となるので、加工における段
取り作業時間を大幅に短縮できる。
させながら、ワイヤ電極に対する放電表面処理及び被加
工物に対する放電表面処理を行う場合を示したが、ワイ
ヤ電極の送給を停止させた状態でワイヤ電極2aに放電
表面処理を行い所定部分を被覆ワイヤ電極2とし、この
被覆ワイヤ電極2を被加工物に送給してワイヤ電極の送
給を停止させ、被覆ワイヤ電極2により被加工物1に放
電表面処理を行うこともできる。
2のワイヤ電極による加工装置において、被覆ワイヤ電
極2を、被加工物1に対する研削加工用工具として用い
ることもできる。すなわち、ワイヤ電極2aに放電表面
処理により付着した表面改質材料又は表面改質材料の元
となる材料2bは硬質被膜であるので、この硬質被膜が
付着した被覆ワイヤ電極2を研削加工用工具として被加
工物1に押し当てた状態で、被覆ワイヤ電極2と被加工
物1を相対移動させることにより研削加工を行うもので
ある。また、このような場合においても、実施の形態1
と同様の加工プログラムを用いることができる。
物1の研削加工を行う場合は、放電加工による被加工物
の除去加工を予め行う場合を除いて、加工電源装置によ
りワイヤ電極と被加工物間に加工電力を供給する必要は
ない。
加工例を示すと、例えば、被加工物1の放電加工面のう
ねりが15μm程度から3μm程度に減少した。さら
に、被加工物のワイヤ放電加工と研削により仕上加工を
同一装置上で行うことができるので、加工における段取
り作業時間を大幅に短縮することができる。
形態3に係るワイヤ電極による加工装置を示す構成図で
あり、実施の形態1の図2と同一符号は同一又は相当部
分を示している。図7において、21は放電表面処理用
電極6aのX軸方向の駆動を行うためのXテーブル、2
2は放電表面処理用電極6aのY軸方向の駆動を行うた
めのYテーブル、23はXテーブル21を駆動する図示
しないX軸駆動モータ用のX軸サーボアンプ、24はY
テーブル22を駆動する図示しないY軸駆動モータ用の
Y軸サーボアンプであり、X軸駆動用モータ、X軸サー
ボアンプ23及びNC制御装置14等がX軸駆動装置
を、Y軸駆動用モータ、Y軸サーボアンプ24及びNC
制御装置14等がY軸駆動装置を構成し、X軸駆動装置
及びY軸駆動装置が放電表面処理用電極の駆動手段を構
成している。また、25は放電表面処理用電極6aを載
置するXテーブル21、Yテーブル22の支持部材であ
る。
て、ワイヤ電極2aと放電表面処理用電極6aを駆動手
段により相対移動可能としている点が異なるものであ
る。
と放電表面処理用電極6aを所定の間隙を持たせて配置
するものであるが、ワイヤ電極2aの外径に対して放電
表面処理用電極6aの穴径を所定の間隙で配置するため
には、所定の位置決め精度を実現するために各部品の加
工精度を上げる必要があると共に調整作業が必要とな
る。また、放電表面処理用電極6aは放電表面処理によ
り消耗するため、一定の放電表面処理後に放電表面処理
用電極6aを交換する必要がある。
理用電極の駆動手段により、例えば第8図に示すよう
に、ワイヤ電極2aに対して放電表面処理用電極6aを
揺動させながら放電表面処理を行うため、効率的に被覆
ワイヤ電極2を形成することができる。その上、放電表
面処理用電極6aの交換頻度を大幅に少なくすることが
できる。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
及び装置は、特に金型等の部分的な表面改質に適し、被
加工物に対し所定の特性の均一な表面改質層を実用的な
放電表面処理速度で形成することができるという効果が
ある。
処理用電極を準備する必要がないとう効果もある。
による研削加工により金型等の被加工物の表面粗さを小
さくすることができ、被加工物の高精度化を図ることが
できるという効果がある。
よる加工装置を示す構成図である。
よる加工装置の別の例を示す構成図である。
る。
う方法の説明図である。
よる加工装置を示す構成図である。
電極に対して放電表面処理用電極を揺動させる動作を示
す説明図である。
る。
極、3 供給リール、4巻取りリール、5 定盤、6
放電表面処理用電極、7 支持部材、8 Xテーブル、
9 Yテーブル、10 加工液、11 加工槽、12
X軸サーボアンプ、13 Y軸サーボアンプ、14 N
C制御装置、15 軌跡移動制御手段、16電極移動軌
跡生成用CAM装置、17 加工電源装置、18、19
給電子、20 表面改質層、21 Xテーブル、22
Yテーブル、23 X軸サーボアンプ、24 Y軸サ
ーボアンプ、25 支持部材。
Claims (7)
- 【請求項1】 金属粉末若しくは金属化合物の粉末若し
くはセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合物か
らなる放電表面処理用電極とワイヤ電極との間に放電を
発生させ、その放電エネルギにより前記ワイヤ電極表面
に表面改質材料又は表面改質材料の元となる材料を付着
させる第1の工程と、 前記表面改質材料又は表面改質材料の元となる材料が付
着した被覆ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生さ
せ、その放電エネルギにより前記被加工物表面に表面改
質層を形成する第2の工程からなることを特徴とするワ
イヤ電極による加工方法。 - 【請求項2】 金属粉末若しくは金属化合物の粉末若し
くはセラミックス系材料の粉末又は前記粉末の混合物か
らなる放電表面処理用電極とワイヤ電極との間に放電を
発生させ、その放電エネルギにより前記ワイヤ電極表面
に硬質被膜を付着させる第1の工程と、 前記硬質被膜が付着した被覆ワイヤ電極により被加工物
を研削加工する第2の工程からなることを特徴とするワ
イヤ電極による加工方法。 - 【請求項3】 前記ワイヤ電極と前記放電表面処理用電
極とをワイヤ電極の送給方向の垂直面内で相対的に揺動
させながら前記第1の工程を行うことを特徴とする請求
項1又は2記載のワイヤ電極による加工方法。 - 【請求項4】 ワイヤ電極を被加工物に対して送給する
ワイヤ電極送給手段と、 金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミック
ス系材料の粉末又は前記粉末の混合物からなる放電表面
処理用電極と、 前記ワイヤ電極を前記被加工物に対して相対移動させる
駆動手段と、 前記放電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間及び前
記ワイヤ電極と前記被加工物との間に加工電力を供給す
る放電発生手段とを備えたことを特徴とするワイヤ電極
による加工装置。 - 【請求項5】 ワイヤ電極を被加工物に対して送給する
ワイヤ電極送給手段と、 金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミック
ス系材料の粉末又は前記粉末の混合物からなる放電表面
処理用電極と、 前記ワイヤ電極を前記被加工物に対して相対移動させる
駆動手段と、 前記放電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間に加工
電力を供給する放電発生手段とを備えたことを特徴とす
るワイヤ電極による加工装置。 - 【請求項6】 ワイヤ電極を被加工物に対して送給する
ワイヤ電極送給手段と、 金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミック
ス系材料の粉末又は前記粉末の混合物からなる放電表面
処理用電極と、 前記ワイヤ電極送給手段による前記ワイヤ電極の送給方
向の垂直面内で、前記放電表面処理用電極を前記ワイヤ
電極に対して相対移動させる第1の駆動手段と、 前記ワイヤ電極を前記被加工物に対して相対移動させる
第2の駆動手段と、 前記放電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間及び前
記ワイヤ電極と前記被加工物との間に加工電力を供給す
る放電発生手段とを備えたことを特徴とするワイヤ電極
による加工装置。 - 【請求項7】 ワイヤ電極を被加工物に対して送給する
ワイヤ電極送給手段と、 金属粉末若しくは金属化合物の粉末若しくはセラミック
ス系材料の粉末又は前記粉末の混合物からなる放電表面
処理用電極と、 前記ワイヤ電極送給手段による前記ワイヤ電極の送給方
向の垂直面内で、前記放電表面処理用電極を前記ワイヤ
電極に対して相対移動させる第1の駆動手段と、 前記ワイヤ電極を前記被加工物に対して相対移動させる
第2の駆動手段と、 前記放電表面処理用電極と前記ワイヤ電極との間に加工
電力を供給する放電発生手段とを備えたことを特徴とす
るワイヤ電極による加工装置。
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