JP2009137000A - ワイヤカット放電加工機とその加工液ノズル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型ワークに対しても加工できるよう放電加工機による他ブローチ盤にワイヤ加工ユニットを備え、特に、ブラッシングワイヤの断線防止効果を向上させられる特殊なノズル装置を提供する。
【解決手段】 ブローチ盤、フライス盤等の工作機械１の加工ヘッド２にワイヤ加工ユニットＷＵを備えたワイヤカット放電加工機１００において、上記ワイヤ加工ユニットは、被加工物Ｋに対して上下に水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２を対向配置させ、上記対向する上下の水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２の中心孔ｈ１にワイヤＷを挿通させ、各水流噴射ノズルに高圧水源１１を繋いだものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤカット放電加工の機能を持つ加工機であって、大型ワークに対しても加工できるよう放電加工機による他、工作機械例えばブローチ盤にワイヤ加工ユニットを備え、特に、最小限の水流量によりブラッシングワイヤの断線防止効果を向上させられる特殊なノズル装置を提供するものである。

従来から、ワイヤカット放電加工機（繰返し使用されるブラッシングワイヤによる放電加工機）に使用されるノズル装置に係る技術が多く提供されている。その代表的なものとして、位置決めガイド間を走行移動するワイヤ電極と被加工体間に加工液を供給しながら前記ワイヤ電極と被加工体との加工間隙にパルス通電して放電加工するワイヤカット放電加工用ノズル装置において、挿通するワイヤ電極を同軸状に囲繞し、先端部開口にかけて先細状に構成すると共に、ワイヤ電極が挿通する後端部にかけて位置決めガイドと加工液シールとを順次に設けた高圧ノズルと、 前記高圧ノズルを同軸状に内包して支承し、該高圧ノズルの後端との間にワイヤ電極への通電子を収納する液室を形成すると共に、側部から先端にかけて前記液室に連通する環状の同軸状流路と先端噴射口を形成した低圧ノズルとを備え、 前記高圧ノズルを高圧加工液供給路に、又前記液室を低圧加工液供給路に夫々接続して成るものである（例えば、特許文献１参照。）。

上記ワイヤカット放電加工用ノズル装置によると、低圧ノズルが高圧ノズルを完全に内包する構成とすることにより、小型、かつコンパクトで高耐圧とすることができ、高圧ノズルに供給される高圧加工液は位置決めガイドを通って加工液シールから漏出する液は低圧ノズルに形成された液室に受容され液圧が緩和される。そしてその漏出液は低圧ノズルの液室と連通する流路へ流入し先端噴射口から噴射される。

また、別のノズル装置は、ワイヤカット放電加工装置において、ワイヤ電極と被加工物間のすき間の加工領域に加工液を噴出、供給するための加工液供給ノズルに係り、主噴出口の周囲に、主噴出口と同心円上に、主噴出口よりも径の小さい補助噴出口を、複数配置することにより、ノズルの構成を複雑にすることなく、ワイヤ電極と被加工物とのあいだの加工領域に確実かつ高速に加工液を供給することができ、ワイヤ電極の断線を防ぎ、加工速度の高速化を達成することのできる加工液供給ノズルを提供する（例えば、特許文献２参照。）。

特許番号第２５５９２２４号公報 特開２００１−３４７４２４号公報

上記ワイヤカット放電加工用のノズル装置は、中心に高圧ノズルを備えその周りに低圧ノズルを備え、高圧ノズルに供給される高圧加工液は位置決めガイドを通って加工液シールから漏出する液は低圧ノズルに形成された液室に受容され液圧が緩和されるとする利点を有するが、高圧加工液供給装置とその供給路、低圧加工液供給装置とその供給路とを、別個に装備しなければならないから、装置のコストアップとなり、また、各種ワークに対する高圧加工液と低圧加工液との加圧差調節が微妙であり、調節を狂わせると思惑通りの作用効果が期待できないという問題点がある。また、水は常温であり高速でワイヤ外周を流通・通過してしまい、その場に留まらないから、ワイヤに対する冷却効果が十分に発揮され離い。

また、別のワイヤカット放電加工装置における加工液供給ノズルは、主噴出口の周囲に、主噴出口と同心円上に、主噴出口よりも径の小さい補助噴出口を、複数配置することにより、ノズルの構成を複雑にすることなく、ワイヤ電極と被加工物とのあいだの加工領域に確実かつ高速に加工液を供給することができ、ワイヤ電極の断線を防ぐという利点を有するが、これに対しても、水は常温であり高速でワイヤ外周を流通・通過してしまい、その場に留まらないから、ワイヤに対する冷却効果が十分に発揮され難く、思惑通りの作用効果が期待できないという問題点がある。

更に、上記各ノズル装置は、放電加工機に装備することを前提にしているし、水槽内にずぶ漬けされるから、そのワークの大きさも必然的に小物に限定されたものとなる。しかしながら、最近の大物ワークには、ジェットエンジンのタービンブレードを支持する回転円盤があり、この回転円盤の外周面にタービンブレードを支持する為の係合溝をワイヤカット放電加工しなければならない要求がある。上記回転円盤の外径は１メートル前後と大径物であり、従来のワイヤカット放電加工装置の水槽内には、セットアップができないという新たな課題がある。

本発明は、上記従来のノズル装置が持つ問題点に鑑みてなされたものである。その目的とするところは、大型ワークに対しても合理的にして、最小限の水流量とワイヤ外周に停滞する冷却媒体により加工できるように、例えば、工作機械の一つであるブローチ盤にワイヤ加工ユニットとブラッシングワイヤの断線防止効果を向上させられる新規なノズル装置を簡便にセットアップできるものである。

上記目的を達成するべく本発明の請求項１によるワイヤカット放電加工機は、ブローチ盤、フライス盤等の工作機械の加工ヘッドにワイヤ加工ユニットを備えたワイヤカット放電加工機において、上記ワイヤ加工ユニットは、被加工物に対して上下に水流噴射ノズルを対向配置させ、上記対向する上下の水流噴射ノズルの中心孔にワイヤを挿通させ、各水流噴射ノズルに高圧水源を繋いだことを特徴とする。

請求項２によるワイヤカット放電加工機は、上記被加工物は大径円板であり、その外周囲に連続又は不連続な非直線的な加工面を形成するものであることを特徴とする。

また、請求項３による加工液ノズル装置は、請求項１または２記載のワイヤカット放電加工機において、上記上または下の少なくとも一方に配置した水流噴射ノズルは、中心孔とこの外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成し、ワイヤを挿通させた上記中心孔の内周に縦溝（スパイラル状溝）を形成して高圧水流に渦巻き運動を与え、上記補助ノズル孔に供給される高圧水流により環状水室となるウオーターカーテンを形成することを特徴とする。

また、請求項４による加工液ノズル装置は、請求項１または２記載のワイヤカット放電加工機において、上記上または下の少なくとも一方に配置した水流噴射ノズルは、ワイヤを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷を供給し被加工物に噴出することを特徴とする。

また、請求項５による加工液ノズル装置は、請求項１または２記載のワイヤカット放電加工機において、上記上または下の少なくとも一方に配置した水流噴射ノズルは、ワイヤを挿通させた中心孔と上記中心孔の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成し、上記中心孔及び補助ノズル孔にシャーベット状の氷を与え、上記シャーベット状の氷により環状水室となるウオーターカーテンを形成させることを特徴とする。

本発明のワイヤカット放電加工機によると、ブローチ盤、フライス盤等の工作機械の加工ヘッドにワイヤ加工ユニットを装備させており、このワイヤ加工ユニットは、テーブル上の冶具に取り付けた被加工物に対して上下に水流噴射ノズルが対向配置されている。上記対向する上下の水流噴射ノズルの中心孔には、ワイヤが挿通されており、各水流噴射ノズルには、高圧水源からの高圧水流が供給されて被加工物に対面するワイヤの冷却作用とブラッシング作用が行われる。上記被加工物は、その形状や大きさに限定されず、水槽タンク内にずぶ漬け加工とすることなく大気中で行える。例えば、直径１メートル以上の大径円板の外周囲に溝加工を行う時においても、大径円板をテーブル上の冶具に取り付けて割り出し回転させるとともに、外径方向に制御することで、外周囲に連続又は不連続な非直線的な加工面を形成することが、水槽タンク内のずぶ漬け加工ではなく、大気中で行える。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置は、上記上または下の一方に配置した水流噴射ノズルには、ワイヤを挿通させた中心孔の内周に縦溝を形成して高圧水流に渦巻き運動を与えるから、ワイヤの外周面を高圧水流で完全に包み込む。また、上記中心孔の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成して環状水室となるウオーターカーテンが形成される。これにより、被加工物に対面するブラッシングワイヤの冷却効果が高く断線防止作用が確実に行われ、効率良く被加工物に対する加工が行われる。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置は、上記上または下の一方に配置した水流噴射ノズルは、ワイヤを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷を与えるから、被加工物に対面するブラッシングワイヤの冷却効果が高圧水流を使用する時よりも高く断線防止作用が一層確実に行われる。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置は、上記上または下の一方に配置した水流噴射ノズルは、ワイヤを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷が与える。また、上記中心孔の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成し、これにもシャーベット状の氷が供給され、環状水室となるウオーターカーテンが形成される。これにより、被加工物に対面するブラッシングワイヤの冷却効果が高圧水流を使用する時よりも更に、中心孔だけの場合よりも高く断線防止作用が一層確実に行われる。

本発明のワイヤカット放電加工機によると、ブローチ盤、フライス盤等の工作機械の加工ヘッドにワイヤ加工ユニットを備えたから、例えば、小物から直径１メートル以上の円板ワークの外周囲に溝加工を、水槽タンク内のずぶ漬け加工とすることなく、大気中で加工できる。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置は、ワイヤを挿通させた中心孔の内周に縦溝を形成して高圧水流に渦巻き運動を与えて、しかも中心孔の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成して環状水室となるウオーターカーテンが形成できるから、被加工物に対面するブラッシングワイヤに対する冷却効果が非常に高く、ワイヤ断線防止効果が高くできる。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置は、ワイヤを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷を与えるから、被加工物に対面するブラッシングワイヤの冷却効果が高圧水流を使用する時よりも非常に高く、ワイヤ断線防止効果が一層確実にできる。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置は、ワイヤを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷を与え、上記中心孔の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成し氷で環状水室となるウオーターカーテンが形成できるから、被加工物に対面するブラッシングワイヤの冷却効果が高圧水流を使用する時よりも更に、中心孔だけの場合よりも高く断線防止効果が一層確実にできる。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１はブローチ盤またはフライス盤にワイヤ加工ユニットを備えた工作機械の側面図、図２は加工液ノズル装置の拡大断面図、図３は水流噴射ノズルの平面図、図４は大径円板の形状・切断線・断面図、図５は大径円板の切断寸法図である。

ワイヤカット放電加工機１００は、図１に示すように、ブローチ盤又はフライス盤等の工作機械１にワイヤ加工ユニットＷＵと工作機械を運転制御させるＮＣ制御装置ＣＳを備えたものである。その取り付け構成は、工作機械１の加工ヘッド２とベッド３とこの上に配置したＸＹテーブル４と、このＸＹテーブル４にワイヤ加工ユニットＷＵの各部材を備えている。上記加工ヘッド２の上部には、ワイヤＷを供給するワイヤ走行系のプーリー７を備えている。ベッド３には、上記ワイヤＷを引き込むプーリー９を備え回収部（図示なし）へ回収される。尚、循環式のワイヤ走行系であれば、再びプーリー７へ送り出される。上記ＸＹテーブル４には、割出機能付の冶具１０を備え、この上面に大径の被加工物（例えば、直径１メートル前後の大径円板）Ｋの中心位置が締結されている。これで、被加工物Ｋは所定の回転速度で回転される他、寸動回転、可変速回転等が加工プログラムに従って旋回される。上記ワイヤＷは、上記被加工物Ｋの加工箇所に予め開けた小孔ｈに上下貫通されている。上記被加工物Ｋに対して、この上下位置にワイヤガイドＧ１，Ｇ２の機能を備えた水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２からなる加工液ノズル装置Ｎ０を対向配置している。上記対向する上下の水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２は、図２に示すように、その中心孔ｈ１，ｈ１にワイヤＷを挿通させ、高圧水流を噴射させるための高圧水源（加工液供給部）１１に繋がれている。上記水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２において、上または下の一方に配置した水流噴射ノズル（図示では、下側の水流噴射ノズルＮ２）は、図３に示すように、ワイヤＷを挿通させた中心孔ｈ１の内周に縦溝ｍを形成して高圧水流Ｗ０に渦巻き運動を与える。更に、上記中心孔ｈ１の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔ｈ２を形成して環状水室ＬとなるウオーターカーテンＷＫを形成させるものになっている。尚、上記水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２において、詳細に図示する下側だけの水流噴射ノズルＮ２の配置としても良い。

本発明の第１の実施の形態となるワイヤカット放電加工機１００とその加工液ノズル装置Ｎ０は、上記のように構成されており、以下のように作用する。図１に示すように、ＸＹテーブル４上の冶具１０に、大径の被加工物（例えば、直径１メートル前後の大径円板）Ｋの中心位置が締結され、加工プログラムに従って旋回される。また、ワイヤＷは、上記被加工物Ｋの加工箇所に予め開けた小孔ｈに上下貫通される。上記被加工物Ｋには、この上下位置にワイヤガイドＧ１，Ｇ２の機能を備えた水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２からなる加工液ノズル装置Ｎ０を対向配置される。

上記準備工程の後に、上記対向する上下の水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２の中心孔ｈ１には、ワイヤＷが挿通されており、各水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２と補助ノズル孔ｈ２には、高圧水源（加工液供給部）１１からの高圧水流Ｗ０が供給される。これで、被加工物Ｋとこの小孔ｈに通したワイヤＷとの間に放電を起こさせてワイヤカットの加工が行われる。上記各水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２と補助ノズル孔ｈ２とに高圧水流Ｗ０が供給される。ここで、図２に示すように、水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２には、ワイヤを挿通させた中心孔ｈ１の内周に縦溝ｍを形成しているから高圧水流Ｗ０に渦巻き運動を与える。これで、ワイヤの外周面が高圧水流で完全に包み込まれる。また、下側の水流噴射ノズルＮ２は、上記中心孔ｈ１の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔ｈ２を形成しているから、環状水室Ｌとなるウオーターカーテンが形成される。これにより、被加工物Ｋに対面するワイヤ（ブラッシングワイヤ）Ｗに対する冷却効果が高く断線防止作用が確実に行われ、効率良く被加工物に対する加工が行われる。尚、上記各水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２において、下側のみに補助ノズル孔ｈ２を設けたが、上下両方の水流噴射ノズルＮ１，Ｎ２に補助ノズル孔ｈ２を設けたものとしても良い。

上記被加工物Ｋは、水槽タンク内にずぶ漬け加工とすることなく大気中で行える。即ち、図６と図７に示すように、直径１メートル以上の大径円板Ｋの外周囲に溝加工を行う時においても、大径円板をテーブル上の冶具に取り付けて割り出し回転させるとともに、外径方向に制御することで、外周囲に連続又は不連続な非直線的な加工面を形成することが、水槽タンク内のずぶ漬け加工ではなく、大気中で行える。図６において、大径円板Ｋの切断線Ｓを拡大した図と、切断面形状の図と、大径円板Ｋの全体平面図を示す。図７は、切断面形状の寸法を示す。尚、上記被加工物は、その形状や大きさに限定されず、あらゆる形状や寸法物に対しても加工できる。

本発明の第１の実施の形態となるワイヤカット放電加工機によると、下記の効果が得られる。まず、ブローチ盤、フライス盤等の工作機械１の加工ヘッドにワイヤ加工ユニットを備えたから、例えば、小物から直径１メートル以上の円板ワークの外周囲に溝加工を、水槽タンク内のずぶ漬け加工とすることなく、大気中で加工できる。

また、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置Ｎ０は、ワイヤを挿通させた中心孔の内周に縦溝を形成して高圧水流Ｗ０に渦巻き運動を与えて、しかも中心孔ｈ１の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔ｈ２を形成して環状水室ＬとなるウオーターカーテンＷＫが形成できるから、ブラッシングワイヤＷに対する冷却効果が非常に高く、ワイヤ断線防止効果が高くできる。

本発明は、上記第１の実施の形態となるワイヤカット放電加工機の加工液ノズル装置Ｎ０に限定されない。例えば、図６に示す第２の実施の形態の加工液ノズル装置Ｎ０２としても良い。その構成は、水流噴射ノズルＮ２′において、ワイヤＷを挿通させた中心孔ｈ１にシャーベット状の氷ｉを製氷機３０から供給するようにしたものである。尚、上記水流噴射ノズルＮ２′には、補助ノズル孔ｈ２を設けないタイプとした。

第２の実施の形態の加工液ノズル装置Ｎ０２によると、この水流噴射ノズルＮ２′は、ワイヤを挿通させた中心孔ｈ１にシャーベット状の氷ｉを与えるから、ブラッシングワイヤＷの冷却効果が高圧水流Ｗ０を使用する時よりも高く断線防止作用が一層確実に行われる。その他の作用は、上記第１の実施の形態と同様に得られる。

しかして、上記加工液ノズル装置Ｎ０２は、ワイヤＷを挿通させた中心孔ｈ１にシャーベット状の氷ｉを与えるから、ブラッシングワイヤＷの冷却効果が高圧水流を使用する時よりも非常に高く、ワイヤ断線防止効果が一層確実にできる。

更に、図７に示す第３の実施の形態の加工液ノズル装置Ｎ０３としても良い。その構成は、水流噴射ノズルＮ３において、ワイヤを挿通させた中心孔ｈ１にシャーベット状の氷ｉを製氷機３０から供給するようにしたものである。上記中心孔ｈ１の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔ｈ２を形成して環状水室ＬとなるウオーターカーテンＷＫを形成させたものである。

上記第３の実施の形態の加工液ノズル装置Ｎ０３によると、この水流噴射ノズルＮ３は、ワイヤＷを挿通させた中心孔ｈ１にシャーベット状の氷ｉを製氷機３０から供給するとともに、上記中心孔ｈ１の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔ｈ２にもシャーベット状の氷ｉの環状水室ＬとなるウオーターカーテンＷＫを形成させるから、ブラッシングワイヤＷの冷却効果が高圧水流Ｗ０を使用する時よりも更に、中心孔ｈ１だけの場合よりも高く断線防止作用が一層確実に行われる。

しかして、ワイヤカット放電加工機に備える加工液ノズル装置Ｎ０３は、ワイヤＷを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷ｉを与え、上記中心孔ｈ１の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔ｈ２を形成して環状水室Ｌにシャーベット状の氷ｉとなるウオーターカーテンＷＫが形成できるから、ブラッシングワイヤＷの冷却効果が高圧水流Ｗ０を使用する時よりも更に向上するとともに、中心孔ｈ１だけの場合よりも更に高い断線防止効果が一層確実にできる。

本発明は、その対象物をワイヤカット放電加工機用の加工液ノズル装置として説明したが、細孔加工を小径ドリルで行う微細孔加工機用の加工液ノズル装置としても実施が可能である。更に、他部門の各種加工機用にも適用が可能である。

本発明の第１の実施の形態を示し、ワイヤカット放電加工機の側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、加工液ノズル装置の拡大断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、水流噴射ノズルの平面図と断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、大径円板の形状・切断線・断面図ある。 本発明の第１の実施の形態を示し、大径円板の切断寸法図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、加工液ノズル装置の断面図ある。 本発明の第３の実施の形態を示し、加工液ノズル装置の断面図である。

符号の説明

１ 工作機械
２ 加工ヘッド
３ ベッド
４ ＸＹテーブル
７ ワイヤ走行系のプーリー
９ プーリー
１０ 割出機能付の冶具
１１ 高圧水源（加工液供給部）
３０ 製氷機
１００ ワイヤカット放電加工機
ＣＳ ＮＣ制御装置
Ｌ 環状水室
Ｋ 被加工物（例えば、直径１メートル前後の大径円板）
ｈ 小孔
ｈ１ 中心孔
ｈ２ 補助ノズル孔
ｉ 氷
Ｇ１，Ｇ２ ワイヤガイド
Ｎ０ 加工液ノズル装置
Ｎ０２ 加工液ノズル装置
Ｎ０３ 加工液ノズル装置
Ｎ１，Ｎ２ 水流噴射ノズル
Ｎ２′ 水流噴射ノズル
Ｎ３ 水流噴射ノズル
ｍ 縦溝
Ｓ 切断線
Ｗ ワイヤ（ブラッシングワイヤ）
ＷＫ ウオーターカーテン
ＷＵ ワイヤ加工ユニット
Ｗ０ 高圧水流

Claims (5)

1. ブローチ盤、フライス盤等の工作機械の加工ヘッドにワイヤ加工ユニットを備えたワイヤカット放電加工機において、上記ワイヤ加工ユニットは、被加工物に対して上下に水流噴射ノズルを対向配置させ、上記対向する上下の水流噴射ノズルの中心孔にワイヤを挿通させ、各水流噴射ノズルに高圧水源を繋いだことを特徴とするワイヤカット放電加工機。
2. 上記被加工物は大径円板であり、その外周囲に連続又は不連続な非直線的な加工面を形成するものであることを特徴とする請求項１記載のワイヤカット放電加工機。
3. 上記上または下の少なくとも一方に配置した水流噴射ノズルは、中心孔とこの外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成し、ワイヤを挿通させた上記中心孔の内周に縦溝（スパイラル状溝）を形成して高圧水流に渦巻き運動を与え、上記補助ノズル孔に供給される高圧水流により環状水室となるウオーターカーテンを形成することを特徴とする請求項１または２記載のワイヤカット放電加工機の加工液ノズル装置。
4. 上記上または下の少なくとも一方に配置した水流噴射ノズルは、ワイヤを挿通させた中心孔にシャーベット状の氷を供給し被加工物に噴出することを特徴とする請求項１または２記載のワイヤカット放電加工機の加工液ノズル装置。
5. 上記上または下の少なくとも一方に配置した水流噴射ノズルは、ワイヤを挿通させた中心孔と上記中心孔の外周にリング状または複数個からなる補助ノズル孔を形成し、上記中心孔及び補助ノズル孔にシャーベット状の氷を与え、上記シャーベット状の氷により環状水室となるウオーターカーテンを形成させることを特徴とする請求項１または２記載のワイヤカット放電加工機の加工液ノズル装置。

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