JP2010207988A - Wire electric discharge machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイヤ放電加工装置の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a wire electric discharge machining apparatus.
従来、シリコン等の円柱状インゴットからウェハを切り出す場合における切断手段として、砥粒を用いたワイヤソーが知られている。このワイヤソーは、複数のガイドローラ間に巻回された切断用ワイヤをその長手方向に高速駆動しながら、ワイヤに対してワークを切断送りすることにより、ワークから多数枚の薄片を同時に切り出すものである。 Conventionally, a wire saw using abrasive grains is known as a cutting means in the case of cutting a wafer from a cylindrical ingot such as silicon. In this wire saw, a cutting wire wound between a plurality of guide rollers is driven at a high speed in the longitudinal direction, and the workpiece is cut and fed to the wire, thereby simultaneously cutting a large number of thin pieces from the workpiece. is there.
しかし、このようなワイヤソーでは、ガイドローラ間に形成された複数本の切断ワイヤ部分に対し、加工用砥粒が混合された加工液(スラリー)を同時供給する必要があり、その取扱いは容易でない。また、ワイヤがワークに直接接触することによる断線を抑制するために比較的太いワイヤを使用する必要があり、切断加工代が大きくなってしまうという問題があった。さらに、従来のワイヤソーは、インゴットからウェハを切り出すのに長時間を要する場合もあり、加工時間短縮のニーズが高まっている。 However, in such a wire saw, it is necessary to simultaneously supply a processing liquid (slurry) mixed with processing abrasive grains to a plurality of cutting wire portions formed between guide rollers, and handling thereof is not easy. . Moreover, in order to suppress the disconnection due to the direct contact of the wire with the workpiece, it is necessary to use a relatively thick wire, and there is a problem that a cutting work cost increases. Furthermore, the conventional wire saw sometimes takes a long time to cut out a wafer from an ingot, and the need for shortening the processing time is increasing.
一方、近年、シリコンカーバイドが半導体の材料として注目されている。しかし、このシリコンカーバイドは硬質材料であるため、従来のワイヤソーでは、シリコンのインゴットを切断する以上の時間がかかってしまうという問題があった。 On the other hand, in recent years, silicon carbide has attracted attention as a semiconductor material. However, since this silicon carbide is a hard material, the conventional wire saw has a problem that it takes more time than cutting a silicon ingot.
このため、導電性を有する硬質材料のワークを効率良く切断する手段として、当該ワークとワイヤとの間に電圧を断続的に印加し、各切断ワイヤ部分によってワークを放電加工の原理で切断する放電式ワイヤソーが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, as means for efficiently cutting a hard material workpiece having electrical conductivity, a voltage is intermittently applied between the workpiece and the wire, and the workpiece is cut by each cutting wire portion on the principle of electric discharge machining. The type | formula wire saw is proposed (for example, refer patent document 1).
特許文献1に記載された放電式ワイヤソーは、複数本のワイヤをそれぞれガイドローラ間に2から3回巻き掛けすることにより、1本のワイヤについて2から3の切断ワイヤ部分を形成し、これらの切断ワイヤ部分に対してワークを切断送りするとともに、各切断用ワイヤ部分に個別に接触子を接触させて電圧を印加するようにしたものである。この放電式ワイヤソーは、一度に多くのウェハの切断を行うために複数本のワイヤを使用しており、装置が複雑になってしまうという問題があった。 The electric discharge type wire saw described in Patent Document 1 forms two to three cutting wire portions for one wire by winding a plurality of wires between guide rollers two to three times, respectively. The workpiece is cut and fed to the cutting wire portion, and a contact is brought into contact with each cutting wire portion to apply a voltage. This discharge type wire saw uses a plurality of wires in order to cut many wafers at once, and there is a problem that the apparatus becomes complicated.
そこで、ワイヤの巻き掛け回数を多くして、一本のワイヤで多数の切断ワイヤ部分を構成し、構造を簡素化したワイヤ放電加工装置が提案されている(例えば、特許文献2,3参照)。 In view of this, a wire electric discharge machining apparatus has been proposed in which the number of windings of the wire is increased so that a large number of cutting wire portions are formed with a single wire, and the structure is simplified (see, for example, Patent Documents 2 and 3). .
ワイヤ放電加工装置は、ワイヤとワークとに電圧を断続的に印加し、ワイヤとワークとの間に断続的に放電を生じさせ、その熱によってワークを加工していくものである。このため、ワイヤ表面には放電によってクレータ状のくぼみや円錐状の穴の放電痕が形成され、放電痕の周囲は放電による温度上昇によって硬化する。そして、ワイヤはワークとの間で放電するたびに放電跡が増加するとともに熱硬化部分が増大し、引っ張り強度が低下してくることとなる。 The wire electric discharge machining apparatus intermittently applies a voltage to the wire and the workpiece, intermittently generates electric discharge between the wire and the workpiece, and processes the workpiece with the heat. For this reason, crater-like depressions and conical hole discharge marks are formed on the wire surface by the discharge, and the periphery of the discharge marks is hardened by the temperature rise due to the discharge. And whenever a wire discharges between workpiece | work, a discharge trace will increase, a thermosetting part will increase, and tensile strength will fall.
ところが、特許文献2、3に記載された従来のワイヤ放電加工装置においては、1本のワイヤをガイドローラに多数回巻き掛けしているので、ワイヤ放電加工装置に供給されたワイヤは、巻き掛け回数だけワークの間を通過し、ワークとの放電を行うこととなる。供給側に近いワイヤはまだワークとの間で放電をしておらず、その引っ張り強度は高いが、ワークの間を通過してワークとの間で放電を重ねて行くうちにワイヤ表面に発生する放電痕と熱硬化によって次第にその引っ張り強度が低下してくる。 However, in the conventional wire electric discharge machine described in Patent Documents 2 and 3, since one wire is wound around the guide roller many times, the wire supplied to the wire electric discharge machine is wound. It passes between the workpieces for the number of times and discharges with the workpiece. The wire near the supply side has not yet been discharged with the workpiece, and its tensile strength is high, but it is generated on the wire surface as it passes through the workpiece and accumulates discharge with the workpiece. The tensile strength gradually decreases due to discharge marks and heat curing.
一方、ワイヤ放電加工装置においては、放電加工中のワイヤの振れを小さくして切断加工代を小さくするためにワイヤに所定の張力を掛けている。このため、放電痕や熱硬化によってワイヤの引っ張り強度が低下し、ワイヤに掛かっている所定の張力に耐え切れなくなると、ワイヤの断線が発生する場合がある。 On the other hand, in the wire electric discharge machining apparatus, a predetermined tension is applied to the wire in order to reduce the runout of the wire during the electric discharge machining and to reduce the cutting machining allowance. For this reason, if the tensile strength of the wire decreases due to discharge traces or thermosetting, and the wire cannot withstand a predetermined tension applied to the wire, the wire may break.
ワイヤ放電加工装置において、加工中のワイヤの断線は大きな問題である。その理由は、ワイヤを複数のガイドローラに巻回し直す必要があるため、加工時間ロスが生じるからであり、特に、特許文献2あるいは3に記載されているような装置の場合は、1本のワイヤを何回も巻き掛けする必要があり、復旧に長時間を要し、生産性の低下が大きくなってしまうという問題があった。 In a wire electric discharge machine, wire breakage during machining is a major problem. The reason is that it is necessary to rewind the wire around a plurality of guide rollers, so that a processing time loss occurs. In particular, in the case of an apparatus as described in Patent Document 2 or 3, there is only one wire. There is a problem that it is necessary to wind the wire many times, and it takes a long time for the recovery, resulting in a large reduction in productivity.
またワイヤの断線後にワイヤを巻き直す際にはワークを一端原点位置に戻すことが必要となるので、再加工の際にワークの位置がずれ、ワークの切断面に段差を生じる場合が多く、切断品質の低下を招くという問題があった。 In addition, when rewinding the wire after the wire breaks, it is necessary to return the workpiece to the original position. Therefore, the position of the workpiece is shifted during reworking, and there is often a step on the cut surface of the workpiece. There was a problem that the quality deteriorated.
本発明は、ワイヤ放電加工装置においてワイヤの断線を抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress the disconnection of a wire in a wire electric discharge machining apparatus.
本発明のワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラを含むガイドローラ組と、各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けされたワイヤと、巻き掛け方向にワイヤを送るワイヤ送り機構と、ワイヤに電力を供給する電源と、ワイヤの送り速度と給電電力を増減する制御部と、を備え、ワイヤを送りながらワイヤの複数の位置で同時にワークとの間の放電を行ってワークを加工するワイヤ放電加工装置であって、制御部は、ワイヤに放電加工電力を供給しながらワイヤがガイドローラ組を少なくとも一周する第1の長さだけワイヤを送る放電加工動作と、供給電力を放電加工電力よりも低下させ、ワイヤがガイドローラ組をワイヤの巻き掛け回数周する長さとワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さとの合計長さから第1の長さを引いた第2の長さだけワイヤを送る空送り動作と、を交互に行うこと、を特徴とする。 A wire electric discharge machining apparatus according to the present invention includes a guide roller set including a plurality of guide rollers arranged at intervals, and a wire wound around the guide roller set a plurality of times at intervals in the longitudinal direction of each guide roller. And a wire feed mechanism for feeding the wire in the winding direction, a power source for supplying power to the wire, and a controller for increasing / decreasing the wire feed speed and power supply power, at a plurality of positions of the wire while feeding the wire A wire electric discharge machining apparatus for machining a workpiece by simultaneously performing electric discharge between the workpiece and the control unit, wherein the control unit supplies an electric discharge machining power to the wire while only the first length that the wire makes at least one round of the guide roller set. The electric discharge machining operation for feeding the wire, the supply power is made lower than the electric discharge machining power, the length that the wire wraps around the guide roller set and the wire feed direction along the wire feed direction. Be carried out with air feeding operation to send the second by a length wires from the total length of the working length of the click minus a first length, it is alternately characterized.
本発明のワイヤ放電加工装置において、制御部は、空送り動作の際のワイヤの送り速度を放電加工動作の際のワイヤの送り速度よりも早くするワイヤ送り速度変更手段を備えること、としても好適であるし、ワイヤに張力を付加するワイヤ張力付加機構を備え、制御部は、空送り動作の際のワイヤに掛かる張力を放電加工動作の際のワイヤに掛かる張力よりも低くするワイヤ張力変更手段を備えること、としても好適であるし、制御部は、空送り動作開始の際にワイヤ張力変更手段によってワイヤに掛かる張力を低下させた後、ワイヤ送り速度変化手段によってワイヤの送り速度を早くすること、としても好適であるし、ワイヤの送り方向と交差する方向にワークを移動させるワーク送り機構を備え、制御部は、空送り動作の際のワークの送り速度を放電加工動作の際のワークの送り速度よりも遅くするワーク送り速度変更手段を備えること、としても好適である。 In the wire electric discharge machining apparatus according to the present invention, the control unit preferably includes a wire feed speed changing unit that makes the wire feed speed during the idle feed operation faster than the wire feed speed during the electric discharge machining operation. And a wire tension changing means that includes a wire tension applying mechanism that applies tension to the wire, and the control unit lowers the tension applied to the wire during the idle feeding operation to be lower than the tension applied to the wire during the electric discharge machining operation. The control unit lowers the tension applied to the wire by the wire tension changing means when starting the idle feeding operation, and then increases the wire feeding speed by the wire feeding speed changing means. A workpiece feeding mechanism that moves the workpiece in a direction crossing the wire feeding direction, and the control unit feeds the workpiece during the idle feeding operation. Providing the work feeding speed changing means slower than the feed rate of the workpiece during the electrical discharge machining operation speed, it is also preferable.
本発明は、ワイヤ放電加工装置においてワイヤの断線を抑制することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that wire breakage can be suppressed in a wire electric discharge machining apparatus.
以下、本発明の実施形態のワイヤ放電加工装置100について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、ワイヤ放電加工装置100は、ワイヤ15を繰り出す繰出しボビン10Aと、放電加工に使用されたワイヤ15を巻き取る巻取りボビン10Bと、ワイヤ15が巻き掛けられてワイヤ15の方向を変更するプーリ11A〜11C,11E〜11Gと、ワイヤ15の全走行長さを調整するダンサロール12と、ワイヤ15に付加される張力を検出するワイヤ張力センサ13A、13Bと、巻き取りボビン10Bに向うワイヤ15の巻き取りボビン10Bの軸方向の位置を調整するワイヤ整列ユニット14と、ワイヤ15が複数回巻き掛けられているガイドローラ24A〜24Dと、ワイヤ15とワーク28に電力を供給する電源29と、電源29からの電力をワイヤ15に供給する給電子41と、ワーク28を移動させるワーク送りユニット27と、制御部50とを備えている。4つのガイドローラ24A〜24Dは1つのガイドローラ組26を構成する。
Hereinafter, a wire electric
繰出しボビン10A及び巻取りボビン10Bは、それぞれモータ25A,25Dによって回転駆動され、プーリ11Cはモータ25Bによって、またガイドローラ24Dはモータ25Cによって回転駆動され、ワーク送りユニット27はステッピングモータ25Eによって駆動されるよう構成されている。また、ワイヤ放電加工装置100は、ダンサロール12の位置を検出する位置センサ31と、ワイヤの断線を検出する断線検出センサ32とを備えている。モータ25Bは、ロータリーエンコーダを内蔵しており、その回転数を出力することができるモータである。
The
繰出しボビン10Aから図1に示す矢印の方向に繰出されたワイヤ15は、プーリ11A、ダンサロール12、プーリ11B〜11C、ワイヤ張力センサ13A、プーリ11E、11Fの順に巻き掛けられ、プーリ11Fを出たワイヤ15は、多数のガイド溝をもつガイドローラ24Aから24Dの外側にガイドローラ24A,24B,24C,24Dの順に巻きかけられる。ガイドローラ24Dを出たワイヤ15は最初にガイドローラ24Aに巻きかけられているワイヤ15の部分とガイドローラ24Aの軸方向にピッチPだけ離れた位置から再びガイドローラ24Aから24Dに巻きかけられていく。最初に巻きかけられたワイヤ15の部分と、次に巻き掛けられたワイヤ15の部分との各ガイドローラ24Aから24Dの軸方向の間隔はいずれの場所でもピッチPとなっている。このようにワイヤ15はガイドローラ24Aから24Dに複数回巻き掛けられる。
The
図1に示すように本実施形態では、ワイヤ15は5回巻き掛けられている。ここで、巻き掛け回数は、ワイヤ15のガイドローラ24A及び24Bに巻き掛けられている回数である。従って、ワイヤ15の最後の巻き掛けのようにワイヤ15がガイドローラ24Dからガイドローラ24Aに戻らずプーリ11Gに向って延びてもガイドローラ24A及び25Bに巻きかけられているので、巻き掛け回数は1回と数える。つまり、巻き掛けの回数はガイドローラ24Aとガイドローラ24Bとの間に張られているワイヤ15の条数となる。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
ワイヤ15はガイドローラ24Aから24Dに複数回巻き掛けされた後、プーリ11G、ワイヤ張力センサ13B、ワイヤ整列ユニット14を通り、巻取りボビン10Bに巻き取られている。ワイヤ15は黄銅等の金属線である。
After the
図1に示すように、給電子41はガイドローラ24Aとガイドローラ24Bとの間に張られたワイヤ15のガイドローラ24A側とガイドローラ24B側とにそれぞれ設けられている。各給電子41はワイヤ15の各条に接して各条のワイヤ15に電源29のからの電力を給電する複数の導電ブロック41Aと各導電ブロック41Aの間を絶縁する絶縁ブロック41Bとが軸方向に交互に並べて配置されたもので、各ブロック41A,41Bは図示しない通しボルトとナットによって一体に締め付けられているものである。
As shown in FIG. 1, the
ワーク送りユニット27は、各給電子41の間でガイドローラ24Aとガイドローラ24Bとの間に張られたワイヤ15の送り方向と直交する方向に向かってワーク28を移動させることができるよう配置され、ステッピングモータ25Eによって駆動されるよう構成されている。ステッピングモータ25Eは内部の回転子の回転角度を検出することができ、回転子の回転角度からワーク28の位置を検出することができるよう構成されている。
The
本実施形態では、各給電子41は電源29のマイナス側あるいはグランド側と導電線30によって接続され、ワーク28は電源のプラス側と導電線30によって接続されている。電源29は、例えば数10KHzの直流パルス電流を各給電子41とワーク28との間に流し、ワーク28とワイヤ15との間に断続的な放電を発生させる。放電によって発生される熱によってワーク28は切断加工される。ワーク28と給電子41に接続される極性は相互に異なっていればよく、ワーク28をマイナス側とし、ワイヤ15をプラス側としてもよい。
In the present embodiment, each
本実施形態のワイヤ放電加工装置100では、ワーク28及び給電子41は電気伝導率が調整された純水または油系の加工液に浸漬されており、ワイヤ15とワーク28の間の放電は水中で行われ、加工中にワーク28全体の温度の上昇を抑えることができるよう構成されている。ワーク28と給電子41の間に加工液を吹きかけるように構成することとしてもよい。
In the wire electrical
各ボビン10A,10Bを回転させるモータ25A,25Dと、プーリ11Cを回転させるモータ25Bと、ガイドローラ24Dを回転させるモータ25Cと、ステッピングモータ25Eと、ワイヤ整列ユニット14と、電源29とは制御部50に接続され、制御部50の指令によって動作するよう構成されている。また、各ワイヤ張力センサ13A、13Bと、ダンサロール12の位置を検出する位置センサ31と、ワイヤ15の断線を検出する断線検出センサ32と、は制御部50に接続され、各検出信号は制御部50に入力されるよう構成されている。制御部50は断線検出センサ32によってワイヤ15の断線が検出された場合には、ワイヤ放電加工装置100の動作を停止する。
The
以上のように構成されたワイヤ放電加工装置100の動作について図2から図5を参照しながら説明する。図5のステップS101に示すように、ワイヤ放電加工装置100が始動されると制御部50は、各モータ25Aから25Dを始動して各ボビン10A,10B、プーリ11C、ガイドローラ24Dを回転させる。これによってワイヤ15は繰り出しボビン10Aから巻き取りボビン10Bに向って図1の矢印で示す方向に向かって送られる。制御部50は、プーリ11Cを回転させるモータ25Bの回転数を内蔵されたロータリーエンコーダから取得し、回転数を変更することによってワイヤ15の送り速度が図4に示す放電加工用送り速度V1になるようにフィードバック制御する。ワイヤ15の送り速度はモータ25Bの回転数によって規定され、ガイドローラ24Dを回転させるモータ25Cと、各ボビン10A,10Bを回転させるモータ25A,25Dはワイヤ15の送り速度がV1となるような従動速度で回転している。
The operation of the wire electric
モータ25Cが出力トルクがほとんどゼロとなるようにモータ25Bの回転に従動して回転している場合には、モータ25Bによって駆動されるプーリ11Cとモータ25Cによって駆動されるガイドローラ24Dとの間にあるワイヤ15には張力はほとんど掛かっていない。制御部50は、ガイドローラ24Dを回転させるモータ25Cの出力トルクを上昇させる指令を出力する。この指令によってモータ25Cの回転数はそのままで、出力トルクが増大し、プーリ11Cとガイドローラ24Dとの間にあるワイヤ15に張力が付加され始める。制御部50はワイヤ15に掛かった張力をプーリ11Cとガイドローラ24Dとの間にあるワイヤ張力センサ13Aによって検出し、この部分のワイヤ15に掛かる張力が図4に示す放電加工用張力T1となるようにモータ25Cの出力トルク指令値を調整する。
When the
繰り出しボビン10Aを回転させるモータ25Aは、位置センサ31によって検出したダンサロール12の位置が所定の位置となるように回転数、出力トルクが制御され、ガイドローラ24Dを駆動するモータ25Cによってワイヤ15に張力が付加され始めた場合に繰り出しボビン10Aから巻き取りボビン10Bまでのワイヤ全長が一定に保持されるように制御部50によって制御される。
The
また、制御部50は、ガイドローラ24Dと巻き取りボビン10Bとの間のワイヤ15の張力をワイヤ張力センサ13Bによって検出し、巻き取りボビン10Bの巻き取り動作によってワイヤ15の張力が変動しないようモータ25Dの出力トルクを制御している。
Further, the
以上のような動作によって、ワイヤ15が放電加工用送り速度V1で送られ、放電加工用張力T1が付加された状態となったら、図4に示す時間t1に、制御部50は図5のステップS102に示すように、各給電子41とワーク28との間に放電加工用の電流を印加する。そして図4に示す時間t2に電流が放電加工用電流A1に達したら、制御部50はステッピングモータ25Eによってワーク28をワイヤ15に向かって送り始め、放電加工動作を開始する。
By the operation as described above, when the
図2に示すように、ワイヤ15に向かって円柱状のワーク28が送られると、ワイヤ15とワーク28との間に放電が発生し、その熱によって円柱状のワーク28は次第に切断されていく。図2に示すように、ワイヤ15には放電加工用張力T1が付加されており、ワイヤ15は放電加工用送り速度V1で送られている。図2に示すように、1本のワイヤ15はガイドローラ24Aとガイドローラ24Bとの間では5条となっており、ワイヤ15の各条に給電子41から給電されて、ワーク28のガイドローラ24A側の点aから点eとガイドローラ24B側の点a´から点e´の間でそれぞれワーク28との間で放電を行う。点aから点eと点a´から点e´の間の各長さLはワイヤ15とワーク28との間の放電区間の長さでありワーク28の加工長さである。図2に示すように、円柱形のワーク28を円板状にスライスする場合には、各条のワーク加工長さLは同一長さとなっている。
As shown in FIG. 2, when the
図3はガイドローラ24Aから24Dまたはガイドローラ組26に巻き掛けられたワイヤ15を線状に展開して表示したもので、図中の矢印はワイヤの送り方向を示している。図3(a)に示すように、ワイヤ15はガイドローラ24Aから24Dに5回巻き掛けされており、図2に示した点aと点a´、点bと点b´、点cと点c´、点dと点d´、点eと点e´はそれぞれワイヤ15の各条とワーク28との放電開始位置と放電終了位置とを示し、各点間はワーク28の加工長さLだけ離れ、ワイヤ15の送り方向に順に並んだ点として表される。また、点aと点bはその間がワイヤ15が図2に示すガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ離れた点として表せる。ガイドローラ24Aから24Dを一周する長さXは一定であるから、点bと点cとの間、点cと点dとの間、点dと点eとの間の長さもそれぞれXとなる。また、図3において、点pは点aからワイヤ15の送り方向と反対方向に向かってガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ離れた点を示し、点p´は点pからワイヤ15の送り方向に加工長さLだけ離れた点を示している。また、図3(b)の点qは点eからガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ離れた点を示し、点q´は点qからワイヤ15の送り方向に加工長さLだけ離れた点を示している。
FIG. 3 shows the
ワイヤ15が図3(a)に示す矢印の方向に向かって送られると同時に放電加工用電流A1が印加され、ワイヤ15とワーク28との間の放電が開始されると、最初に点aと点a´、点bと点b´、点cと点c´、点dと点d´、点eと点e´の各間に位置しているワイヤ15とワーク28との間で放電が発生する。つまり、5つの加工長さLの部分でワイヤ15とワーク28との間で放電が開始される。そして、ワイヤ15が送られると、上流側のワイヤ15が順次各点の間の放電加工区間を通過し、ワーク28との間で放電する。
そして、ワイヤ15がガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ送られると、図3(b)に示すように、図3(a)で示した点pに有ったワイヤ15の部分は点aに移動し、点aにあったワイヤ15の部分は点bに移動する。同様に点bに有ったワイヤ15の部分は位置は点cに、点cの位置にあったワイヤ15の部分は点dに、点dにあったワイヤ15の部分は点eに点eにあったワイヤ15の部分は点qに移動する。そして、図3(b)のハッチングで示す点aと点qとの間に位置するワイヤ15は全てワーク28との放電区間あるいは加工長さLの間を1回通り、ワイヤ15には1回放電加工を行った際の放電痕と熱硬化が残る。
When the
図3(b)に示すように、ワイヤ15がガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ送られる前に図3(a)に示す点pよりも上流側にあったワイヤ15の部分は長さXだけワイヤが送られた後でも、図3(b)に示す点aよりもワイヤ15の送り方向の上流側にあるので、まだワーク28との間で放電しておらず、放電痕や熱硬化は発生していない。
As shown in FIG. 3B, before the
制御部50は、図5のステップS103に示すように、ワイヤ15の放電加工用送り速度V1とワイヤ15がガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXとの関係から、図4に示すワイヤ15をガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ送るための時間Δt1を計算し、この時間Δt1が経過したら、図4に示す時間t3にワイヤ15を長さXだけ送り、放電加工動作が終了したものと判断する。この場合、長さXは第1の長さとなる。
制御部50は放電加工動作が終了したものと判断したら、空送り動作を開始する。制御部50は、図5のステップS104に示すように、ワーク28の送り速度を放電加工の際の送り速度よりも低下させる。この送り速度は後で説明する印加電流の低下に応じた速度とする。そして、図5のステップS105に示すようにワイヤ15への印加電流を放電加工用電流A1から図4に示す空送り用電流A0に低減する指令を出力する。空送り用電流A0は、ワイヤ15とワーク28との間に微弱な放電を保ち、ワーク28の温度が低下しない程度の電流である。この指令によって電源29からの出力電流がA1からA0に低減される。図4に示す時間t4に印加電流が空送り用電流A0になったら、制御部50は図5のステップS106に示すように、ワイヤ張力を放電加工用張力T1から空送り用張力T0に低下させる指令を出力する。空送り用張力T0は、放電加工用張力T1の半分から1/5程度の張力である。この指令によって、モータ25Cの出力トルクが低減され、ワイヤ15に掛かる張力が空送り用張力T0に低減される。この際、ワイヤ15の張力はワイヤ張力センサ13Aによって検出され、ワイヤ15に付加される張力がスムースに低減されるようモータ25Cの出力トルクにフィードバックされる。
When the
図4に示す時間t5にワイヤ15の張力が空送り用張力T0に低減されたら制御部50は、図5のステップS107に示すように、ワイヤ15の送り速度を空送り用速度V2に増加させる指令を出力する。空送り用速度V2は、放電加工用送り速度V1の5倍以上の速度である。この指令によって、モータ25Bの回転数が上昇し、ワイヤ15の送り速度を空送り用速度V2に増加させる。この際、制御部50は他のモータ25A,25C,25Dの各回転数をモータ25Bの回転数に従動する回転数に上昇させて、ワイヤ15の送り速度を均一に増加させるようにする。また、制御部50は、ワイヤ張力センサ13A,13Bの出力信号をフィードバックしてワイヤ15の張力が空送り用張力T0に保持されるようにモータ25C,25Dの出力トルクを調整する。
Figure 4
図4に示す時間t6にワイヤ15の送り速度が空送り速度V2に達したら制御部50は、図5のステップS108に示すように、ワイヤ15の空送り速度V2とワイヤ15がガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXとの関係から、図3(b)に示す
長さYだけワイヤ15を送るために必要な時間Δt2を計算し、この時間Δt2が経過したら、図4に示す時間t7にワイヤ15を長さYだけ送ったものと判断する。長さYは第2の長さとなる。
図3(b)に示すように、長さYは、ワイヤ15がガイドローラ24Aから24D(ガイドローラ組26)の外周をワイヤの巻き掛け回数周である5周する長さ=5Xと、ワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さLとの合計長さ=5X+Lから、ガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXを引いた長さであり、Y=(5X+L)−X=4X+Lである。図3(b)に示すように、ワイヤ15を長さYだけ送ると、ワイヤ15を送る前に点aに有ったワイヤ15の部分は、点e´に来る。このため、加工長さLの位置する部分にあるワイヤ15は全て放電を1回もしていないワイヤ15に置き換わる。
As shown in FIG. 3 (b), the length Y is such that the
制御部50は、時間t7にワイヤ15を長さYだけ送ったものと判断したら、図5のステップS109に示すように、ワイヤ15の送り速度を元の放電加工用送り速度V1に戻す指令を出力する。この指令によってモータ25Bの回転数が低下し、ワイヤ15の送り速度は空送り速度V2から放電加工用送り速度V1に低減される。この際、ワイヤ15の送り速度を増加させた時と同様、制御部50は他のモータ25A,25C,25Dの各回転数をモータ25Bの回転数に従動する回転数に低下させて、ワイヤ15の送り速度を均一に低下させるようにする。また、制御部50は、ワイヤ張力センサ13A,13Bの出力信号をフィードバックしてワイヤ15の張力が空送り用張力T0に保持されるようにモータ25C,25Dの出力トルクを調整する。
図4に示す時間t8にワイヤ15の送り速度が放電加工用送り速度V1に低下したら、制御部50は、図5のステップS110に示すように、ワイヤ15に付加されている張力を元の放電加工用張力T1に戻す指令を出力する。この指令によって、モータ25Cの出力トルクが増加され、ワイヤ15に掛かる張力が放電加工用張力T1に増加される。この際、ワイヤ15の張力はワイヤ張力センサ13Aによって検出され、ワイヤ15に付加される張力がスムースに増加されるようモータ25Cの出力トルクにフィードバックされる。
When the feed speed of the
図4に示す時間t9にワイヤ15の張力が放電加工用張力T1に到達すると、制御部50は、図5のステップS111に示すように、ワイヤ15への印加電流を空送り用電流A0から放電加工用電流A1に増加する指令を出力する。この指令によって電源29からの出力電流がA0からA1に増加される。図4に示す時間t10にワイヤ15への印加電流が放電加工用電流A1に達すると、制御部50は、図5のステップS112に示すように、ワーク28の送り速度を元の放電加工の際の送り速度に戻し、空送りと動作を終了し、放電加工動作を開始する。そして、制御部50はワーク28の切断を続けていく。
The tension of the
そして、制御部50はワーク送りユニット27のステッピングモータ25Eの回転子の位置信号からワーク28の位置を取得し、図5のステップS113に示すように、ワーク28の切断が終了したかどうかを判断する。そして、ワーク28の切断が終了した場合には、ワイヤ放電加工装置100の動作を停止し、ワーク28を切断中と判断した場合には、図5のステップS103に戻って、ワイヤ15をガイドローラ24Aから24Dの外周を一周する長さXだけ送るための時間Δt1が経過したかどうかを判断し、図5のステップS104からS112に示す放電加工動作と空送り動作とを繰り返す。
Then, the
なお、以上の本実施形態の動作の説明においては、各動作の順序を明確に説明するために各動作の時間を細かく分けて説明したが、放電加工動作から空送り動作に移行する際の時間t3から時間t6の間、空送り動作から放電加工動作に移行する時間t7からt10の間の各時間間隔は時間Δt1,Δt2に比較して無視しうる程度に短いものである。 In the above description of the operation of the present embodiment, the time of each operation has been described in detail in order to clearly describe the order of each operation. However, the time required for shifting from the electric discharge machining operation to the idle feed operation is described. t between third time t 6, each time interval is time Delta] t 1 between t 10 from the time t 7 to shift to the discharge machining operation from the air feeding operation, but short enough negligible compared to Delta] t 2 is there.
以上説明したように、本実施形態のワイヤ放電加工装置100では、ワイヤ15はワーク28との放電区間あるいは図2、図3に示すワーク28の加工長さLの区間を1回だけ通過することとなる。このため、ワイヤ15に多重に放電痕や熱硬化が残らず、ワイヤ15の引っ張り強度の低下を抑制することができ、放電加工中のワイヤ15の断線を抑制することができる。また、本実施形態では、ワイヤ15を空送りしている間のワイヤの送り速度を放電加工をしている際の速度よりも速くしているので、ワイヤ15の空送り時間を短縮でき、放電加工によるワーク28の切断時間を短縮することができる。さらに、本実施形態では、空送りの際にワイヤ15の張力を低減していることから、ワイヤ15の送り速度が高い状態でもワイヤ15の断線を効果的に抑制することができる。更に、本実施形態では、空送りの際にワーク28の送り速度を印加電流に応じた速度まで低減しつつワーク28を連続的に加工しているので、ワーク28の切断面に段差が生じることを抑制することができる。更に、本実施形態では、ワイヤ15に多重に放電を行わせないようにしてワイヤ15の劣化を抑制しているので、細いワイヤ15を使用することができ、切断の際の加工代を小さくすることができる。
As described above, in the wire electric
以上説明した実施形態では、放電動作の際のワイヤ15の送り長さである第1の長さは、ガイドローラ24A〜24Dの外周を一周する長さXとして説明したが、ワイヤ15の強度が十分であれば、その長さを二周分の2Xあるいは他の長さとしても良い。第1の長さである放電加工動作の際のワイヤ送り長さを2Xとした場合、第2の長さである空送りの際のワイヤ送り長さYは、Y=(5X+L)−2X=3X+Lとなる。
In the embodiment described above, the first length, which is the feed length of the
本実施形態では、空送り動作中には、印加電流を低減すると共にワーク28の送り速度を低下させることとして説明したが、印加電流を停止するとともにワーク28の送りを停止する様にしてもよい。この場合でも、ワーク28は同一位置に保持されるので、ワーク28の切断面に段差が生じることはない。
In the present embodiment, it has been described that the applied current is reduced and the feed speed of the
図2に示すように、円柱状のワーク28を切断する際には放電区間の長さワークの加工長さLはワーク28のワイヤ15に対する直角方向の位置、すなわち送り方向の位置によって変化するので、ワーク送りユニット27を駆動するステッピングモータ25Eの回転子の位置からワーク28の送り方向の位置を取得し、ワーク28の送り方向の位置によってワーク28の加工長さLを計算し、空送り動作の際のワイヤ15の送り長さYを変化させるようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, when the
本実施形態では、プーリ11Cを駆動するモータ25Bがワイヤ15の送り速度を規定し、ガイドローラ24Dを駆動するモータ25Cがワイヤ15の張力を規定することとして説明したが、モータ25Cがワイヤ15の送り速度を規定し、モータ25Bがワイヤ15の張力を規定するようにしても良い。
In the present embodiment, it has been described that the
本実施形態では、空送り動作の際にワイヤに付加される張力を放電加工用張力T1から空送り用張力T0に低下させることとして説明したが、ワイヤの強度が十分である場合には、送り動作の際のワイヤ張力を変化させずに放電加工用張力T1に保持するようにしてもよい。 When the present embodiment has been described as reducing the tension to be added to the wire during the air-feeding operation from the discharge machining tension T 1 to the air-feed tension T 0, the strength of the wire is sufficient it may be held in the discharge machining tension T 1 without changing the wire tension during the feeding operation.
10A 繰り出しボビン、10B 巻き取りボビン、11A〜11C,11E〜11G プーリ、12 ダンサロール、13A,13B ワイヤ張力センサ、14 ワイヤ整列ユニット、15 ワイヤ、24A〜24D ガイドローラ、25A〜25D モータ、25E ステッピングモータ、26 ガイドローラ組、27 ワーク送りユニット、28 ワーク、29 電源、30 導電線、31 位置センサ、32 断線検出センサ、41 給電子、41A 導電ブロック、41B 絶縁ブロック、50 制御部、100 ワイヤ放電加工装置。 10A feeding bobbin, 10B take-up bobbin, 11A-11C, 11E-11G pulley, 12 dancer roll, 13A, 13B wire tension sensor, 14 wire alignment unit, 15 wire, 24A-24D guide roller, 25A-25D motor, 25E stepping Motor, 26 Guide roller set, 27 Work feed unit, 28 Work, 29 Power supply, 30 Conductive wire, 31 Position sensor, 32 Disconnection detection sensor, 41 Electric supply, 41A Conductive block, 41B Insulation block, 50 Control unit, 100 Wire discharge Processing equipment.
Claims (5)
各ガイドローラの長手方向に間隔をあけてガイドローラ組に複数回巻き掛けされたワイヤと、
巻き掛け方向にワイヤを送るワイヤ送り機構と、
ワイヤに電力を供給する電源と、
ワイヤの送り速度と給電電力を増減する制御部と、を備え、
ワイヤを送りながらワイヤの複数の位置で同時にワークとの間の放電を行ってワークを加工するワイヤ放電加工装置であって、
制御部は、
ワイヤに放電加工電力を供給しながらワイヤがガイドローラ組を少なくとも一周する第1の長さだけワイヤを送る放電加工動作と、供給電力を放電加工電力よりも低下させ、ワイヤがガイドローラ組をワイヤの巻き掛け回数周する長さとワイヤ送り方向に沿ったワークの加工長さとの合計長さから第1の長さを引いた第2の長さだけワイヤを送る空送り動作と、を交互に行うこと、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。 A guide roller set including a plurality of guide rollers arranged at intervals; and
A wire wound around the guide roller set a plurality of times at intervals in the longitudinal direction of each guide roller;
A wire feed mechanism for feeding the wire in the winding direction;
A power supply for supplying power to the wire;
A controller that increases or decreases the wire feed rate and the power supply power,
A wire electric discharge machining apparatus for machining a workpiece by simultaneously performing electric discharge between the workpiece at a plurality of positions of the wire while feeding the wire,
The control unit
An electric discharge machining operation in which the wire feeds the wire by a first length that makes at least one round of the guide roller set while supplying the electric discharge machining power to the wire, and the supply electric power is made lower than the electric discharge machining power. The idle feeding operation of feeding the wire by a second length obtained by subtracting the first length from the total length of the length of the number of windings and the work length of the workpiece along the wire feeding direction is alternately performed. thing,
A wire electric discharge machining apparatus.
制御部は、空送り動作の際のワイヤの送り速度を放電加工動作の際のワイヤの送り速度よりも早くするワイヤ送り速度変更手段を備えること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。 The wire electrical discharge machining apparatus according to claim 1,
The control unit includes a wire feed speed changing means for making the wire feed speed during the idle feed operation faster than the wire feed speed during the electric discharge machining operation,
A wire electric discharge machining apparatus.
ワイヤに張力を付加するワイヤ張力付加機構を備え、
制御部は、空送り動作の際のワイヤに掛かる張力を放電加工動作の際のワイヤに掛かる張力よりも低くするワイヤ張力変更手段を備えること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。 The wire electrical discharge machining apparatus according to claim 1 or 2,
With a wire tensioning mechanism that applies tension to the wire,
The control unit includes wire tension changing means for lowering the tension applied to the wire during the idle feeding operation to be lower than the tension applied to the wire during the electric discharge machining operation;
A wire electric discharge machining apparatus.
制御部は、空送り動作開始の際にワイヤ張力変更手段によってワイヤに掛かる張力を低下させた後、ワイヤ送り速度変化手段によってワイヤの送り速度を早くすること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。 The wire electrical discharge machining apparatus according to claim 3,
The controller lowers the tension applied to the wire by the wire tension changing means at the start of the idle feed operation, and then increases the wire feed speed by the wire feed speed changing means,
A wire electric discharge machining apparatus.
ワイヤの送り方向と交差する方向にワークを移動させるワーク送り機構を備え、
制御部は、空送り動作の際のワークの送り速度を放電加工動作の際のワークの送り速度よりも遅くするワーク送り速度変更手段を備えること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。 The wire electric discharge machining apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Equipped with a workpiece feed mechanism that moves the workpiece in a direction that intersects the wire feed direction,
The control unit includes a workpiece feed rate changing means for making the workpiece feed rate during the idle feed operation slower than the workpiece feed rate during the electric discharge machining operation;
A wire electric discharge machining apparatus.
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