JP2009166211A - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、良好な耐摩耗性と給電線接続部の良好な給電特性が得られる等のワイヤ放電加工装置を得る。
【解決手段】この発明に係るワイヤ放電加工装置は、ガイドローラのそれぞれに巻き掛けることによって被加工物を複数片に切断する複数の切断ワイヤ部、及び複数の給電子ワイヤ部を含むワイヤ電極と、前記給電子ワイヤ部に摺接した給電子７と、各前記切断ワイヤ部に個別に給電する加工電源とを有し、給電子７は、複数の給電子ユニット７１が積層されて構成され、各給電子ユニット７１は、前記加工電源から導出された給電線に電気的に接続された溶接導体７４と、前記給電子ワイヤ部と摺接した硬質の硬導体７２と、隣接した硬導体７２間を絶縁する絶縁体７３とを備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、被加工物と、間隔をおいて配設された複数本のガイドローラに１本のワイヤ電極を巻き掛けることによって形成された複数の切断ワイヤ部との間に電圧を印加して、被加工物を複数片に放電切断するワイヤ放電加工装置に関するものである。

従来、複数のガイドローラにワイヤ電極を巻き掛けることにより切断ワイヤ部を形成し、各切断ワイヤ部と被加工物の間に電圧を印加しながら被加工物を加工方向に送って放電加工を行って、被加工物から複数の複数加工片を同時に形成するワイヤ放電加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このワイヤ放電加工装置では、複数の切断ワイヤ部にそれぞれ加工電圧を印加するためには複数の給電子が必要となる。この給電子は、各切断ワイヤ部と連続的に接続された給電子ワイヤ部と摺接した複数の導体が絶縁体を介して相互に絶縁した状態で一体化されている。

特開２０００−９４２２１号公報

しかしながら、上記構成のワイヤ放電加工装置では、次のような問題点がある。
イ．上記特許文献１では給電子は導体と絶縁体を相互に絶縁した状態で一体化するとしか記述されていないが、給電子の導体は給電子ワイヤ部で摺接するために著しく磨耗する。
ロ．給電子ワイヤ部と摺接する導体の面は平面であり、給電子ワイヤ部の走行が不安定である。
ハ．互いに平行は複数の切断ワイヤ部間の間隔（ピッチ）を狭くして切り出す加工片を薄くしたいという用途に対して、給電子の導体の薄肉化には限界があり、一般に切断ワイヤ部のピッチを数百μｍ以下に狭くすることは不可能である。
これは、給電子の導体に半田付けなどにより加工電源から導出される給電線が接続されるが、給電線には加工電流が流れるためにある程度の太さが必要であり、この給電線と給電子の導体を接続する箇所もある程度の厚さが必要となるためである。
ニ．給電子の保守に関しては、給電子の導体は消耗品となるため定期的に交換する必要がある。特許文献１に記載のワイヤ放電加工装置では導体と絶縁体を一体化させるためにボルトを貫通させることにより締結している。
しかしながら、これでは保守の時に導体を全て分解しなければならず、切断ワイヤ部の数が多い時は、それだけ導体の数も非常も多くなり、分解、組立に大きな労力が必要となる。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、給電子ワイヤ部との摺接により長期間すべり摩擦を受ける箇所には耐摩耗性に優れた硬導体を設け、また給電線との接続箇所には給電媒体を設けたことにより、良好な耐摩耗性と給電線接続部の良好な給電特性が得られる等のワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。

この発明に係るワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて配設された複数本のガイドローラと、複数の前記ガイドローラのそれぞれに巻き掛けることによって被加工物を複数片に切断する互いに平行の複数の切断ワイヤ部、及び互いに平行の複数の給電子ワイヤ部を含む１本のワイヤ電極と、前記給電子ワイヤ部に摺接した給電子と、各前記切断ワイヤ部に、前記給電子、前記給電子ワイヤ部を通じて個別に給電する加工電源とを有し、前記給電子は、複数の給電子ユニットが積層されて構成され、各前記給電子ユニットは、前記加工電源から導出された給電線に電気的に接続された給電媒体と、この給電媒体と電気的に接続されているとともに前記給電子ワイヤ部と摺接した硬質の硬導体と、隣接した前記硬導体間を絶縁する絶縁体とを備えている。

この発明のワイヤ放電加工装置によれば、給電子ワイヤ部との摺接により長期間すべり摩擦を受ける箇所には耐摩耗性に優れた硬導体を設け、また給電線との接続箇所には給電媒体を設けたことにより、良好な耐摩耗性と給電線接続部の良好な給電特性が得られる等の効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のワイヤ放電加工装置の全体斜視図、図２は図１の給電子７を示す斜視図である。
ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極２を繰り出すワイヤボビン１と、ワイヤ電極２を回収する回収ローラ５と、ワイヤボビン１と回収ローラ５との間で、軸線方向において互いに平行に配置された、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ、第５のガイドローラ３ｅ及び第６のガイドローラ３ｆとを備え、一本のワイヤ電極２は、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ、第５のガイドローラ３ｅ及び第６のガイドローラ３ｆの順序で繰り返し巻き掛けられている。

また、ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極２のうち第５のガイドローラ３ｅと第６のガイドローラ３ｆとの間のワイヤ部２ｃが複数回巻回された高周波絶縁器４と、ワイヤ電極２のうち第２のガイドローラ３ｂと第３のガイドローラ３ｃとの間で、互いに平行に張られた複数の給電子ワイヤ部２ｂにそれぞれ接触した給電子ユニット７１を有する給電子７と、各給電子ユニット７１と各給電線９を介して電気的に接続され、ワイヤ電極２のうち第１のガイドローラ３ａと第２のガイドローラ３ｂとの間で互いに平行に張られた各切断ワイヤ部２ａに電圧を独立に印加する各加工電源ユニット６１を有する加工電源６とを備えている。
高周波絶縁器４は、ワイヤ部２ｃが複数回巻回されることで、各切断ワイヤ部２ａは高周波的な絶縁が可能となる。

給電子７は、各給電子ユニット７１が積層されて構成されている。各給電子ユニット７１は、給電子ワイヤ部２ｂと接触する超硬合金からなる硬質の硬導体７２と、各加工電源ユニット６１から導出された給電線９の先端部が穴７５でろう材である半田により溶接された直方体形状の溶接導体７４と、各硬導体７２間を電気的に絶縁した絶縁体７３とから構成されている。
給電子７は、各々の切断ワイヤ部２ａに各々の加工電源ユニット６１から独立して高周波電圧を印加する必要があるので、高周波絶縁器４と各切断ワイヤ部２ａとの間に設置されている。
なお、一つの加工電源ユニット６１から溶接導体７４へは１本以上の給電線９が穴７５に半田を用いて電気的に接続されているが、半田以外のろう材を用いてもよい。
要は、給電線９と溶接導体７４とを電気的に接続できるものであればよい。

加工電源６は、グランドが共通化された各加工電源ユニット６１が積層されている。加工電源６は、各切断ワイヤ部２ａと被加工物８の間に電圧を印加するので、加工電源６の共通グランドは被加工物８に接続されている。
被加工物８は、切断ワイヤ部２ａと対向し、位置制御装置（図示せず）により適切な極間距離に制御されながら切断方向に送られる。
被加工物８と切断ワイヤ部２ａとの間には通常のワイヤ放電加工装置と同様に吹きかけ、もしくは浸漬により加工液が供給される。

次に、上記構成のワイヤ放電加工装置の動作について説明する。
ワイヤボビン１から繰り出されたワイヤ電極２は、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ及び第５のガイドローラ３ｅの順で走行した後、高周波絶縁器を通り、第６のガイドローラ３ｆを走行して再び第１のガイドローラ３ａを通る。
このようにして、ワイヤボビン１から繰り出された１本のワイヤ電極２は、第１のガイドローラ３ａ、第２のガイドローラ３ｂ、第３のガイドローラ３ｃ、第４のガイドローラ３ｄ、第５のガイドローラ３ｅ及び第６のガイドローラ３ｆを繰り返し走行することによって複数の切断ワイヤ部２ａが形成される。最後にワイヤ電極２は回収ローラ５を通じて外部に排出される。
各給電子ワイヤ部２ｂには、加工電源６、給電線９、給電子７を介して高周波パルス電圧が印加されている。被加工物８は、図１の下方に切断ワイヤ部２ａとの極間距離を適切に制御されながら送られることによって放電加工が行われる。切断ワイヤ部２ａと被加工物８との間で放電火花が飛ぶと、加工電流は加工電源６から給電線９を通って溶接導体７４に流れる。
溶接導体７４に流れた加工電流は、溶接導体７４と電気的に接続された硬導体７２を介して硬導体７２に摺接する給電子ワイヤ部２ｂへ、そして切断ワイヤ部２ａの放電点から被加工物８へと流れる。
このように、被加工物８が下方に送られることによって、複数の切断ワイヤ部２ａでは被加工物８との間で次々と放電火花が発生し、加工電源６から各切断ワイヤ部２ａに加工電流が供給され、複数枚の加工薄片が同時に形成される。

上記構成のワイヤ放電加工装置によれば、給電子７において長期間給電子ワイヤ部２ｂからのすべり摩擦を受ける箇所には耐摩耗性に優れた硬導体７２を備え、加工電源６から導出された給電線９と直接接続する箇所には給電媒体である溶接導体７４を備えたことにより、ワイヤ摺接部における良好な耐摩耗性と給電線接続部における良好な給電特性とが得られる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２のワイヤ放電加工装置における各給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの配置関係を示す図であり、給電子ワイヤ部２ｂ及び各給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを給電子ワイヤ部２ｂ側から見た図である。
この実施の形態では、隣接した間隔（ピッチ）が２００μｍであり、全部で１６箇所の各切断ワイヤ部２ａへの給電を、隣接した間隔（ピッチ）が８００μｍである硬導体７２を有する４個の給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを用いて可能にするものである。
このワイヤ放電加工装置では、図３に示すように、隣接した間隔が２００μｍである給電子ワイヤ部２ｂ-１、２ｂ-２、…２ｂ-１６が全部で１６箇所に形成されている。
なお、図３において、最右側の給電子ワイヤ部２ｂ-１と最左側の給電子ワイヤ部２ｂ-１６については符号を付してあるが、途中の給電子ワイヤ部２ｂ-２、…２ｂ-１５については符号を省略してある。
また、各給電子７ａ、給電子７ｂ、給電子７ｃ及び給電子７ｄは、それぞれ上下に、かつ隣接した切断ワイヤ２ａ間の寸法である２００μｍづつ左側にずらして配置されている。
この他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態２のワイヤ放電加工装置では、隣接した間隔が２００μｍである、全部で１６箇所の各切断ワイヤ部２ａへの給電は以下のようにして行われる。
給電子ワイヤ部２ｂ-１には給電子７ａの硬導体７２ａから給電される。給電子ワイヤ部２ｂ-２には給電子７ｂの硬導体７２ａから給電される。同様に、給電子ワイヤ部２ｂ-３には給電子７ｃの硬導体７２ａから給電され、給電子ワイヤ部２ｂ-４には給電子７ｄの硬導体７２ａから給電される。
給電子ワイヤ部２ｂ-５へは再び給電子７ａに戻り、給電子７ａの硬導体７２ｂから給電される。給電子ワイヤ部２ｂ-６〜２ｂ-１６までも同様に給電される。

以上のように各給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを切断ワイヤ部２ａのピッチだけずらして配置することによって、２００μｍピッチの各給電子ワイヤ部２ｂ-1〜２ｂ-１６全てへの給電が可能となる。
なお、各給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの配置は、このものに限定されない。例えば、図３において上からそれぞれ給電子７ａ、給電子７ａから左側に６００μｍずれた給電子７ｄ、給電子７ａから左側に４００μｍずれた給電子７ｃ、給電子７ａから左側に２００μｍずれた給電子７ｂの順で上から順次配置してもよい。
要は、各給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが切断ワイヤ２ａのピッチ分だけずらしてあればよい。
また、給電子７の数も４個に限定されないのは勿論である。

この実施の形態のワイヤ放電加工装置によれば、複数の切断ワイヤ部２ａに給電可能な各給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをそれぞれずらして配置して、全ての切断ワイヤ部２ａに給電する構成とすることにより、切断ワイヤ部２ａのピッチが給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの給電可能なピッチ（硬導体７２のピッチ）よりも狭い場合でも、各切断ワイヤ部２ａに給電が可能となる。
従って、被加工物８を所望の薄さに加工でき、しかも給電子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのはんだ付け可能な溶接導体７４を薄くする必要がないので、十分な太さの給電線９から安定した加工電流を供給できる。

実施の形態３．
図４は実施の形態３のワイヤ放電加工装置における給電子７を示す斜視図で、実施の形態２と同様に、一給電子ユニット７１において４本の給電子ワイヤ部２ｂのうちの１本が給電に供する。
この実施の形態のワイヤ放電加工装置の給電子７では、各絶縁体７３の上面に、給電子ワイヤ部２ｂの直径とほぼ同じ寸法の幅で給電子ワイヤ部２ｂが通るワイヤ通し溝７６が３本平行に形成されている。
また、絶縁体７３に形成されたワイヤ通し溝７６と同様に、各硬導体７２の上面にも、給電子ワイヤ部２ｂの直径とほぼ同じ寸法の幅で給電子ワイヤ部２ｂが通るワイヤ通し溝１０が形成されている。
この他の構成は、実施の形態１と同じである。

実施の形態２のワイヤ放電加工装置では、一つの給電子７から全ての切断ワイヤ部２ａに給電するのではなく、一つの給電子７に対向する給電子ワイヤ部２ｂには、硬導体７２に接触するものと、絶縁体７３の上面に沿って走行し、硬導体７２に接触しないものがある。
このものの場合、硬導体７２に接触しないフリーの給電子ワイヤ部２ｂが振動等により変動し、その影響により硬導体７２に接触する給電子ワイヤ部２ｂが硬導体７２から離間して２次放電が生じ、硬導体７２が消耗する。

これに対して、この実施の形態では、硬導体７２に接触すべき給電子ワイヤ部２ｂは、ワイヤ通し溝１０を通過するので、給電子ワイヤ部２ｂは、ワイヤ走行路からずれにくく安定して走行する。
また、硬導体７２に接触しない給電子ワイヤ部２ｂは、ワイヤ通し溝７６を通過するので、給電子ワイヤ部２ｂの変動が規制され、給電子ワイヤ部２ｂは、さらに安定して走行する。
この結果、２次放電による給電子７の消耗が抑えられ、しかも加工精度も向上する。

実施の形態４．
図５は実施の形態４のワイヤ放電加工装置における給電子７を示す斜視図である。
この実施の形態４のワイヤ放電加工装置では、図２で示した給電子７の左右端の絶縁体７３に固定板７９が添設されている。この給電子７は、コ字状の締め付け治具７８に絶縁治具１１を介して載置されている。給電子７の左右両側は、締め付け治具７８を貫通した締め付け具７７により固定板７９を介して押圧されている。
このように、この実施の形態４のワイヤ放電加工装置では、給電子７は、両側から押圧する押圧手段を構成する、固定板７９、締め付け治具７８及び締め付け具７７により一体化されている。
この他の構成は、実施の形態１と同じである。

ワイヤ放電加工装置においては、硬導体７２は給電子ワイヤ部２ｂが長期間、摺接することによって磨耗または２次放電により消耗するため、交換が必要となる。
従来技術のように給電子にボルトを貫通させることによって給電子を固定する形態では、消耗した硬導体を交換する時に給電子を全て分解しなければならず、保守、点検に時間を要する。
これに対して、この実施の形態４のワイヤ放電加工装置によれば、硬導体７２を交換するときは、締め付け具７７を緩め、消耗した硬導体７２のみ引き抜いて交換することが可能となり、保守が容易になる。

この発明の実施の形態１のワイヤ放電加工装置を示す全体斜視図である。 図１の給電子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２のワイヤ放電加工装置の給電子の配置を説明する図である。 この発明の実施の形態３のワイヤ放電加工装置の給電子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４のワイヤ放電加工装置の給電子を示す斜視図である。

符号の説明

２ ワイヤ電極、２ａ 切断ワイヤ部、２ｂ 給電子ワイヤ部、３ ガイドローラ、６ 加工電源、７ 給電子、８ 被加工物、９ 給電線、１０ ワイヤ通し溝、７１ 給電子ユニット、７２ 硬導体、７３ 絶縁体、７４ 溶接導体（給電導体）、７５ 穴、７６ ワイヤ通し溝、７７ 締め付け具（押圧手段）、７８ 締め付け治具（押圧手段）、７９ 固定板（押圧手段）。

Claims (7)

1. 間隔をおいて配設された複数本のガイドローラと、
   複数の前記ガイドローラのそれぞれに巻き掛けることによって被加工物を複数片に切断する互いに平行の複数の切断ワイヤ部、及び互いに平行の複数の給電子ワイヤ部を含む１本のワイヤ電極と、
   前記給電子ワイヤ部に摺接した給電子と、
   各前記切断ワイヤ部に、前記給電子、前記給電子ワイヤ部を通じて個別に給電する加工電源とを有し、
   前記給電子は、複数の給電子ユニットが積層されて構成され、
   各前記給電子ユニットは、前記加工電源から導出された給電線に電気的に接続された給電媒体と、この給電媒体と電気的に接続されているとともに前記給電子ワイヤ部と摺接した硬質の硬導体と、隣接した前記硬導体間を絶縁する絶縁体とを備えていることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
2. 前記給電子は、それぞれの前記絶縁体の面に沿って前記給電子ワイヤ部が走行するように構成されており、
   複数の前記給電子は、隣接した前記切断ワイヤ部間の間隔分だけ少なくともずらして配置され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。
3. 前記絶縁体には、前記給電子ワイヤ部が通過する、給電子ワイヤ部の直径とほぼ同じ寸法の幅のワイヤ通し溝が形成されていることを特徴する請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
4. 前記硬導体には、前記給電子ワイヤ部が通過する、給電子ワイヤ部の直径とほぼ同じ寸法の幅のワイヤ通し溝が形成されていることを特徴する請求項１〜３の何れか１項に記載のワイヤ放電加工装置。
5. 前記給電子は、両側から押圧する押圧手段により一体化されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のワイヤ放電加工装置。
6. 前記硬導体は、超硬合金で構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のワイヤ放電加工装置。
7. 前記給電媒体は、前記給電線の先端部とろう材を用いて溶接されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のワイヤ放電加工装置。

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