JP2007301686A - ワイヤ放電加工のテーパ加工用ダイス状ガイド体の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤ電極の直径よりも大きな曲率半径の円弧状案内面を持ったテーパ加工用ガイドの案内軸芯の基準軸に対する傾斜の方向と量を非破壊で測定する。
【解決手段】ガイドの案内軸にガイドと相対向させて光学顕微鏡を軸方向に進退位置決め可能に配置すると共にガイドの反対側の部位に光度の調整が可能な光源を設け、ガイド穴の最小径部を通過して来て回折現象を起した光の光度調整により、第１焦点位置に位置決めした案内面の円形光の照度を明視可能に調光に円形光の断面形状測定を行い、案内面に対する第１焦点位置を順次に後退軸移動させて断面形状の測定を繰り返し、データを取得、集積記憶して計算等解析する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤ放電加工機において、ワイヤ電極を傾斜させてワークをテーパ加工するときに使用する前記ワークが存在する側のワイヤ電極が案内される部分を、ワイヤ電極の直径よりも大きな曲率半径Ｒを有する円弧状に形成して成るテーパ加工用ガイドを有し、該テーパ加工用ガイドを含むガイドをガイドホルダに保持させたガイド体のガイド軸が、ガイド体基準面直交軸に対し、どのような傾斜等の関係にあるかなど、その傾斜状態を測定する方法に関する。

ワイヤ放電加工のテーパ加工の際に、加工機の上下方向の相対向する位置に設けられている上方及び下方のガイドブロックに、ワークを介して相対向する案内部を前記円弧状に形成した案内面を持つガイドを取り付けたガイドホルダをガイド体として取り付け保持させガイドに挿通して案内されるワイヤ電極を傾斜させることによりテーパワイヤ放電加工を行なうことが知られている（例えば、特許文献１−２参照。）。

特公昭６２−４０１２６号公報 特公平４−５１２８５号公報

上記特許文献１には、テーパ加工のために、上下のワイヤガイドとして、案内部が円弧状の円孔ダイスガイドを用いてワイヤ電極を傾斜案内させるようにしたとき、上下のダイスガイドに於けるワイヤ電極との接触支点の位置がワイヤ電極の軸方向に移動して、前記支点間の距離が通常の垂直時よりも短くなって、テーパ角αが変化しているため、これを垂直支点間距離に応じてテーパ加工を制御して補正すること、又は水平支点間距離に着目し、上下のガイドの移動距離を補正することにより加工精度を高めたことが記載されている。

そして、上記特許文献２には、上述特許文献１のものにおいて、さらに、ワイヤ電極がガイドの曲面状案内部分の幾何学的形状に沿ったと過程した場合に生ずるワイヤ電極の支点の第１のずれ量と、ワイヤ電極がその弾性によりガイドの案内部分の幾何学的形状に正確に沿わないことにより発生するワイヤ電極の支点の第２ずれ量の和に基づく傾斜角誤差を、テーパ角度に応じて電気的に補正するようにしたこと、そしてそれによりテーパ加工精度をより向上させたことが記載されている。

しかしながら斯種ワイヤ放電加工による加工精度の低下の原因としては、例えば、上述特許文献１−２に記載されている上下のワイヤガイドＵＧ、ＤＧの円弧状案内面の周方向の成形形状精度や、ガイドＵＧ、ＤＧの図示されていない機械本体側の上下の各ガイドブロック部への取り付け保持精度など、他にも多くの要因があるものである。

上述特許文献１のものは、上下の各ワイヤガイドは、ワークが存在する側にワイヤＷＲを案内する断面円弧状の部分ＵＧＷ、ＵＧＷ’；ＤＧＷ、ＤＧＷ’を、ワークが存在しない側に円錐状の誘導孔部分ＵＧＵ、ＤＧＵを、そしてこの両者間にワイヤＷＲの直径φに対して所定の微小クリアランスを有するワイヤ挿通孔を有する上下の各ガイドＵＧ、ＤＧ本体のみが夫々単体として単独に記載されているが、之等の各ガイドＵＧ、ＤＧ本体は、例えば、上述特許文献２の第４図、第６図、または第１３図に記載されているように、何等かのガイドホルダに嵌設、嵌着等取り付け保持され、該夫々のガイドホルダを介してワイヤ放電加工機本体の上方及び下方の各ガイドブロックの所定の位置に正確に位置決めして取り付けられているものである。

そして、この場合、前記の上下の各ガイドホルダは、ワークが存在しない側の底面さらには側面等の所定の位置基準部位を使用して本機の上下のガイドブロックに位置決めして正確に取り付けれられるはずであるから、上下の各ガイドＵＧ、ＤＧはその円弧状の案内面の軸芯が、上記本機の上下のガイドブロックの上下方向の基準軸と完全平行等が容易に得られるはずであるが、ワークに所定のテーパ加工をして加工品の形状、寸法を測定してみると、所定に加工されて仕上がらない場合が、使用上ガイドＵＧ及び／又は下ガイドＤＧによって生じる場合があり、その原因が、前記円弧状の案内面を有する上及び／又は下ガイドＵＧ，ＤＧ案内軸芯が、そのガイドホルダの底面等に設けられている基準面の直交軸に対して、基準面の或る方向に或る角度量、倒れて傾斜した状態に取り付け保持されていることによることが判った。

然るに、従来においては、円弧状の案内面を有するテーパ加工用のガイドの案内軸芯が、該ガイドを取り付け保持するガイドホルダに、該ガイドホルダの底面等に設けられた基準面に垂直な軸に対して平行でなく、或る方向に傾斜して倒れていること、その倒れの方向は勿論、倒れの角度量を、ガイド体の状態で、測定することも知ることもできず、加工結果の不良品の測定成データから、ガイド体を縦切断して、切断面を観察、さらには何等かの方法で測定すると言うように、ガイド体を非破壊状態で測定が出来なかったのである。

そこで本発明は、ワイヤ放電加工機によるテーパ加工時にワイヤ電極に所定テーパ度を与えて案内する円弧状の案内面を有するガイドを一体に取り付け保持するガイドホルダを有するガイド体を、前記ガイドの案内軸芯が、ガイドホルダの底面に形成した基準面に対する垂直軸線に対して、どのような傾斜、倒れの状態にあるか、所定平行状態にあるかなど、倒れの方向及び角度量を非破壊で測定し、知ることができる測定方法を提供するにある。

前述の本発明の目的は、ワークの一方から他方にわたってワイヤ電極を挿通させて配設し、ワイヤ電極をワークに対し相対的に移動させることによりワークに加工を施すとともに、ワイヤ電極をワークに対して相対的に傾斜させることによりワークにテーパ加工を施すワイヤ放電加工機のテーパ加工用ガイド体であって、テーパセット時にワイヤ電極に塑性変形が生じないようにワイヤ電極の直径よりも大きな曲率半径Ｒをもった円弧状案内面を有するテーパ加工用ガイド体に於いて、
前記テーパ加工用ガイド体を、ワイヤ放電加工機の前記上方及び下方の各ガイドブロックに所定に取り付けるために、ガイドホルダによってガイドを一体化してなる前記ガイド体の取り付け底面に形成された基準面に対する前記円弧状案内面のガイド体の軸芯の傾斜を測定する方法であって、
前記ガイド体のワークが存在する側に、前記ガイド体底面の基準面と直交する軸に沿って軸移動により進退位置決め可能に光学顕微鏡を設けると共に、前記ワークが存在しない側の部位に光度が調整可能な調整手段を有する白色光源を設け、前記光学顕微鏡の対物レンズの第１焦点位置を前記ガイド体の円弧状案内面の中心軸上に位置決めし、次いで前記光源の光度を調整し、前記焦点位置の高さにある前記円弧状案内面の照度を最適にして、前記焦点位置の高さにある前記円弧状案内面の断面形状を測定し、前記第１焦点高さ位置データと測定断面形状データとを取り込んで記憶し、次いで前記光学顕微鏡の第１焦点軸方向の位置を所望複数回順次に送り位置決めすると共に該位置決めの都度前記光源の光度調節と位置決め位置データ及び断面形状データの取り込み記憶をして蓄積し、該蓄積した測定位置データと断面形状データとから前記ガイド体の底面基準面直交軸に対する前記円弧状案内面の測定軸芯の傾きの方向と角度量を検知する測定方法とすることにより達成される。

本発明によれば、大きな曲率半径の円弧状案内面を有し、底面に取付け基準面を有するガイドホルダに取り付けた、ワイヤ放電加工によるテーパ加工用のワイヤガイド体の、前記ガイド案内面の軸芯の前記基準面垂直軸に対する傾斜の方向と角度量を、本機の上下のガイドブロックの位置に取り付け、又は取り付けたのと同様の状態で、従ってガイド体を破壊することなく測定できるので、ガイド体の製造段階で手直し調整することができ、ガイド体の商品価値を高めることができる。そして、前記ガイド体を使用するユーザにおいても測定により検知して、不良品成生を防止することができるだけでなく、その傾斜の程度によっては、本機のガイドブロックへの取付け調整により良品の加工へつなげることができる。

図５−図７は、本発明の測定方法が適用されるテーパ加工用ガイド体の一実施例の上ガイド体を含む上ノズル部分の断面図（図５）、及び下ガイド体を含む下ノズル部分の断面図（図６）で、図７は上及び／又は下ガイド体部分のみを取り出して単独に見た斜視図である。

図において、１は載物台、２は上方及び下方ガイドブロック部、２ａはノズル基部、２ｂはノズルホルダ部、３はテーパ加工用の上及び下ガイド体、４はガイド体３を形成するガイドホルダ、７は使用するワイヤ電極の直径よりも十分大きな曲率半径の円弧状の案内面を有するルビー製などのダイス形サブガイド、８はダイヤモンドの微細粒子を結合材としてのマトリックス相を形成する合金材に高含有量比で混合し、圧縮成形して焼結した多結晶ダイヤモンド焼結体（ＰＣＤ：polycrystalline diamond ）製のダイス状メインガイド、９は前記サブガイド７及びメインガイド８をガイドホルダ４に固設保持するブラケット、５及び５ａは上ガイドブロックの固定形のノズル５ａとしたガイドブロックのフローティングノズル５、６はフローティングノズル５の抗液圧皿ばね、１１は通電子、ガイドホルダ４とノズル５、５ａ間の空間１０はノズル５、５ａ先端から加工液を噴出する加工液流路である。

上述の上下の各ガイド体３、３は、各ガイドホルダ４のワークと相対向しない側の基部側の一部底面や一部側面に、上下ガイドブロック部２の位置決め取り付け基準面と密着接合する基準面が形成されていて、ガイドホルダ４の先端側の筒状部の内径に対して所定の外径寸法の関係に予め造られたメインガイド８とサブガイド７を順次に前記筒状部に嵌設又は嵌着するように挿入して取り付けられ、この時作られた各ガイド体３は、ガイドホルダ４の底面の基準面４Ａに直交する軸に対して、前記円弧状案内面を有するサブガイド７の中心軸芯が完全に平行になるよう作られていて、前記サブガイド７よりもガイド穴径が小さく作られている前記メインガイド８をテーパ加工でない通常ワイヤカット放電加工のワイヤ電極ガイドとして、そして前記サブガイド７を所定の角度や角度が順次等変化するテーパ加工の電極ガイドとして使用するものであるが、前記ガイドホルダ４に取り付けたサブガイド７の中心軸芯が、ガイドホルダ４の取付け底面の基準面４Ａと直交する軸に完全に平行に仕上がっていないものがあり、高精度のテーパワイヤ放電加工が所定の寸法精度に仕上がらない場合が生ずることがある。

よって、本発明は、前記ガイド体３、３の製作者である場合にはその前記ガイド体３の製作時に、又は前記ガイド体３を購入して使用し、テーパワイヤ放電加工を行なうワイヤ放電加工の業者又は担当者である場合には、前記の新しいガイド体３を交換又は取付け使用時に、当該ガイド体３に於けるサブガイド７の中心軸芯の当該ガイドホルダ４の底面の基準面４Ａに直交する軸に対する傾斜の方向とその角度量を測定し、ガイド体３の取り付けを傾斜を小さくなるように調整してからワイヤ放電加工を行ない、テーパワイヤ放電加工の加工精度を向上させたものとするのである。

以下下ガイド体３を下ガイドブロック２に取付け測定する場合について説明するが、ガイド体３を上ガイドブロック２に取付け測定する場合も同様であって、又ケースによっては上用のガイド体を下ガイドブロック２に取り付けて測定すれば足りる場合もあるので、かかる場合の説明は重複を避けるため省略されることがあるものである。

図１の（Ａ）に示すように被測定下ガイド体３が、下ガイドブロック２又は所定の測定治具にテーパワイヤ放電加工に供用時と同じく座標軸を合わせる位置決めをして取り付ける。次いで、前記ガイド体３のワークが存在する側、即ち、この場合上方に前記ガイド体３（ガイドホルダ４）の底面の基準面４Ａと直交する軸、即ち通常上ガイドブロック２を鉛直上下方向に軸送りするＺ軸又はこのＺ軸に平行な測定治具による軸に沿って軸移動により進退位置決め可能に光学顕微鏡１２を前記ガイド体３に対向させて設けると共に前記ワークが存在しないガイド体３底面側の部位に光度の調整が可能な調整手段１３Ａを有する白色光源１３が設けられ、該光源１３が点灯した状態で前記光学顕微鏡１２を前記軸移動により、その第１焦点位置をメインガイド８のワイヤ電極ガイド支点（通常メインガイド８の厚さの1／２、又は厚さ方向の中央）位置に合わせてメインガイド８のガイド孔を視る。

前記光学顕微鏡の原理は周知のように図８の通りで対物レンズＬの第１、第２焦点をＦ１、Ｆ２、接眼レンズＬ’の第１、第２焦点をＦ１’、Ｆ２’として、対物レンズＬの第１焦点の外側に微小な物体ＰＱを置き、その実像をＰ’Ｑ’に生ぜしめる。そしてこれを接眼レンズＬ’で見てその虚像Ｐ’’Ｑ’’を明視の距離ｄにつくらせると言うものである。微小な物体ＰＱを置き、その実像をＰ’Ｑ’に生ぜしめる。そしてこれを接眼レンズＬ’で見てその虚像Ｐ’’Ｑ’’を明視の距離ｄにつくらせると言うものである。

このように設置光学顕微鏡１２の第１焦点位置を軸送りにより、ガイド体３のガイド穴の最小径部として、円板状ダイスのメインガイド８のガイド支点位置に位置合わせをするように説明したが、前記メインガイド８が設けられていないタイプのガイド体３の場合には、サブガイド７のガイド穴の最狭直線部の円弧状案内面との境の最小径の位置に選定位置させて、光を照射すると、ガイド体３のガイド穴の最小径部を通過して光学顕微鏡１２へ出た光は、回折現象を呈し、サブガイド７の軸方向円弧状に拡大する案内面に、光が廻り込む。波長が均一な単色光源を用いた場合には、回折を起した光は干渉現象により照度が強くなる部分と、照度が弱くなる部分を順次に環状に生じるため、連続的な測定の障害となる。そのため、本測定では、測定光源に一定の波長分布を持った白色光源を使用し、干渉縞の影響を小さくして、連続的に測定ができるようにする。この時光源１３の光度を調整手段１３Ａにより強弱調整すると、前記第１焦点の位置にあるメインガイド８の支点上の外周輪郭線の部位が円状で明視の状態となるので、この位置を前記ガイド体３の底面基準面３Ａ、４Ａに直交するＺ軸方向の基準位置（例えば、Ｚ＝０［図２］の（Ａ）図）と、外周輪郭が判然とした円光の断面形状のデータを適宜測定及び／又は計算して図示しないパソコン（ＰＣ）に取り込み記憶する。

次いで、前記光額顕微鏡をガイド体３のあるべき軸芯と平行なＺ軸方向の距離を軸移動によりその第１焦点の位置を、例えば、図２の（Ｂ）図、（Ｃ）図、（Ｄ）図、及び（Ｆ）図のように、前記Ｚ＝０ｍｍに対し、＋０．７０ｍｍ、＋１．００ｍｍ、＋１．５０ｍｍ、＋２．００ｍｍ、押帯＋２．５ｍｍのように順次に移動位置決めをし、その毎に円光の外周輪郭が判然となる状態に光源１３からの照射光度を調節して円光の断面形状のデータを測定及び／又は計算して取り込み蓄積するものである。

軸移動位置決めの繰り返しによる取得蓄積データが、所定の量に達したら、データの解析によりガイド体３の、特にテーパ加工用の円弧状の案内面を有するサブガイド７の軸芯のガイド体３又はガイドホルダ４の底面等に設けた基準面３Ａ、４Ａに対する直交軸との平行状態の関係、特に前記軸芯に対する傾斜倒れの方向とその角度量を知るために、前述測定取得した蓄積データから計算した円光の中心座標を、例えば、図３の（Ａ）図及び（Ｂ）図に示す、前記基準面３Ａ、４ＡをＸＹ直交平面とし、該平面上に直行して立てた軸を前記顕微鏡の軸移動のＺ軸位置に取って、プロットして行くことにより、ＸＹ各軸及びその合成軸のどの方向に、どれだけの角度量傾斜して倒れているかを知ることが出来、ガイド体３のガイドホルダ４に対するサブガイド７の嵌設等取り付けの状態、又は機械本体の上又は下ガイドブロック２に対するガイド体３又はガイドホルダ４の取付調整により加工精度を改善したテーパワイヤ放電加工を実行することが出来、またさらに前述本発明によれば、平面上の何れの方向に夫々どれだけの量傾斜して倒れているかを具体的データとして有しているので、テーパワイヤ放電加工のＮＣデータを補償して加工を実行するようにすることができるものである。

ワイヤ電極の直径よりも大きな曲率半径の円弧状案内面を持ったワイヤ放電加工のテーパ加工用のガイドの案内軸芯の基準軸からの傾斜の方向と角度とを非破壊で測定することができる。

本発明測定方法の実施例説明図で、外観斜視図（Ａ）と一部切欠き正断面図（Ｂ）である。 図（Ａ）−図（Ｆ）は、軸移動位置決めによる順次の測定過程に於ける光の照度像の順次の写真図である、 一実施例の測定結果をプロットして示した座標図（Ａ）と、被測定物の状態として模型化して示した一部切欠き断面図（Ｂ）である。 実施例のテーパ加工用のガイド体に於ける測定光源の光が回折現象を起す状態を示すガイド部分の正断面図である。 従来例、上ガイドブロック及びガイド体の部分構成例を示す正断面図である。 同じく、下ガイドブロック及びガイド体部分の正断面図である。 同じく、下ガイド体の斜視図である。 従来例の光学顕微鏡の説明図である。

符号の説明

１、載物台
２、上方及び下方のガイドブロック
２ａ、上方及び下方のノズル基部
２ｂ、ノズルホルダ部
３、上及び下のガイド体
４、ガイドホルダ
３Ａ、４Ａ、基準面
５、フローティングノズル
５ａ、固定ノズル
６、皿ばね
７、サブガイド
８、メインガイド
９、ブラケット
１０、液流器
１１、通電子
１２、光学顕微鏡
１３、光源
１３ａ、光度調整手段

Claims (2)

1. ワークの一方から他方にわたってワイヤ電極を挿通させて配設し、ワイヤ電極をワークに対し相対的に移動させることによりワークに加工を施すとともに、ワイヤ電極をワークに対して相対的に傾斜させることによりワークにテーパ加工を施すワイヤ放電加工機のテーパ加工用ガイド体であって、テーパセット時にワイヤ電極に塑性変形が生じないようにワイヤ電極の直径よりも大きな曲率半径Ｒをもった円弧状案内面を有するテーパ加工用ガイド体に於いて、
   前記テーパ加工用ガイド体を、ワイヤ放電加工機の前記上方及び下方の各ガイドブロックに所定に取り付けるために、ガイドホルダによってガイドを一体化してなる前記ガイド体の取り付け底面に形成された基準面に対する前記円弧状案内面のガイド体の軸芯の傾斜を測定する方法であって、
   前記ガイド体のワークが存在する側に、前記ガイド体底面の基準面と直交する軸に沿って軸移動により進退位置決め可能に光学顕微鏡を設けると共に、前記ワークが存在しない側の部位に光度が調整可能な調整手段を有する白色光源を設け、前記光学顕微鏡の対物レンズの第１焦点位置を前記ガイド体の円弧状案内面の中心軸上に位置決めし、次いで前記光源の光度を調整し、前記焦点位置の高さにある前記円弧状案内面の照度を最適にして、前記焦点位置の高さにある前記円弧状案内面の断面形状を測定し、前記第１焦点高さ位置データと測定断面形状データとを取り込んで記憶し、次いで前記光学顕微鏡の第１焦点軸方向の位置を所望複数回順次に送り位置決めすると共に該位置決めの都度前記光源の光度調節と位置決め位置データ及び断面形状データの取り込み記憶をして蓄積し、該蓄積した測定位置データと断面形状データとから、前記ガイド体の底面基準面直交軸に対する前記円弧状案内面の測定軸芯の傾きの方向と角度量を検知することを特徴とする測定方法。
2. 前記断面形状の測定がデジタル画像処理であることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。

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