JP2812163B2

JP2812163B2 - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP2812163B2
Application number: JP5288178A
Authority: JP
Inventors: 卓司真柄; 政博山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH07136859A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工装置に
係わるものであり、特に加工に先だってワイヤ電極断面
形状を偏平形状に変形させることにより、加工速度の向
上を図るワイヤ放電加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は例えば特開平１−２２２８２３号
公報に記載されているような従来のワイヤ放電加工装置
を示す図である。図において、１はワイヤ電極、２はワ
イヤ電極を巻回してなる供給ボビン、３はワイヤ電極１
に所定の張力を与えるブレーキローラ、３ａはブレーキ
ローラ３にブレーキ力を作用させる電磁ブレーキ、４
ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれワイヤ電極１の走行方向を変
更させる第１、第２及び第３のアイドラ、５は加工対象
である被加工物、６は被加工物５の上部に設けられ、ワ
イヤ電極１を支持する上部ガイド、７は被加工物５の下
部に設けられ、ワイヤ電極１を支持するとともに給電を
行う下部ガイド兼給電ダイス、８はその内部に上部ガイ
ド６を内蔵した上部加工液噴出ノズル、９はその内部に
下部ノズル兼給電ダイスを内蔵した下部加工液噴出ノズ
ル、１０は図示しない加工液装置から加工液１１を上部
及び下部加工液噴出ノズル８，９を介して加工間隙に供
給するポンプ、１２はワイヤ電極１と被加工物５との間
に放電を発生させるためにパルス電圧を印加するパルス
電源ユニット、１３はワイヤ送りローラ、１４は第２の
アイドラ４ｂと上部加工液噴出ノズル８との間に設けら
れ、ワイヤ電極１にその両端から押圧力を作用させ、該
ワイヤ電極１の断面形状を偏平形状に成形する一対の成
形ローラである。

【０００３】次に動作について説明する。放電加工にあ
たって供給ボビン２から引き出されたワイヤ電極１は、
ブレーキローラ３→第１のアイドラ４ａ→第２のアイド
ラ４ｂ→成形ローラ１４→上部ガイド６→被加工物５→
下部ガイド兼給電ダイス７→第３のアイドラ４ｃ→を経
由して、ワイヤ送りローラ１３の駆動力によって、その
走行経路に供給される。この時、上記ワイヤ電極１、成
形ローラ１４によってその両端に押圧力が作用している
ので、ワイヤ電極の断面形状が偏平状に成形される。こ
のように偏平形状に成形されたワイヤ電極は極間に供給
され加工が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ放電加工
装置は、上記のように構成されており、ワイヤ電極の変
形が可能であるが、ワイヤの偏平率を上げるためには数
十Ｋｇ以上の相当な力で圧延する必要があるため、圧延
機構が大がかりになるとともに、圧延部分のおける走行
抵抗が著しく増大するため、ワイヤに対する張力が過大
となり、ワイヤが断線するなどの問題があった。例え
ば、成形ローラの押しつけ力を５０Ｋｇとしてφ０．３
ｍｍワイヤの成形を行っても、変形量は３０〜５０μｍ
程度、偏平率（ワイヤ断面の縦横比）として０．７〜
０．８程度が限界であり、それ以上成形ローラの押しつ
け力を増大すると走行抵抗が３Ｋｇ以上となってワイヤ
が断線を招き、加工不能となる問題があった。

【０００５】本発明は上記のような従来のものの課題を
解消するためになされたもので、ワイヤの偏平率を従来
と比較して増大させるとともに、ワイヤを軸方向に回転
させることにより、電源容量、加工液圧力などを増大さ
せることなく、複雑形状の加工における加工速度を大幅
に向上することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかるワイヤ
放電加工装置は、被加工物の上下でワイヤ状電極を案内
する上部ガイド及び下部ガイドと、対向する前記ワイヤ
状電極と被加工物との間に電圧を印加することにより放
電を発生させるとともに、前記ワイヤ状電極と被加工物
とを相対移動させることにより所望形状の放電加工を行
うワイヤ放電加工装置において、前記ワイヤ状電極を偏
平形状に成形するワイヤ状電極成形手段と、前記ワイヤ
状電極成形手段で成形した後の偏平ワイヤをワイヤ走行
軸を中心にして、被加工物の上下で同時回転可能とし、
前記上部ガイド及び下部ガイド近傍に設けた一対のワイ
ヤ軸回転手段と、このワイヤ軸の回転動作を被加工物の
加工形状に対応するワイヤ移動軌跡の移動に応じて行
い、放電加工によるワイヤ移動方向と前記ワイヤ状電極
を偏平形状に成形したワイヤ偏平方向が一致するよう制
御する制御手段とを具備するものである。

【０００７】請求項２にかかるワイヤ放電加工装置は、
前記ワイヤ状電極成形手段で成形前のワイヤ状電極を加
熱することによりワイヤ状電極の塑性加工性を改善する
ワイヤ加熱手段と、加熱後のワイヤ状電極を偏平形状に
成形したものである。

【０００８】請求項３にかかるワイヤ放電加工装置は、
前記ワイヤ状電極の成形後の偏平率、偏平寸法を被加工
物の加工形状に応じて可変可能としたものである。

【０００９】請求項４にかかるワイヤ放電加工装置は、
前記ワイヤ状電極の成形後の偏平率、偏平寸法に応じ
て、電極オフセット値を変更し加工精度を改善するもの
である。

【００１０】

【作用】請求項１のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極
を偏平形状に変形させ、さらには変形後の偏平ワイヤを
上下ガイド近傍にそれぞれ設けたワイヤ軸回転手段によ
り回転させ、ワイヤのねじりが発生しない状態にて被加
工物の加工形状によるワイヤの移動軌跡に応じてワイヤ
を走行軸方向に回転させつつ加工を行う。

【００１１】請求項２のワイヤ放電加工装置は、加工前
のワイヤ電極を加熱することにより、ワイヤ材質を軟化
させることでワイヤの偏平率を増大させ加工速度、加工
精度を更に向上することが可能となる。

【００１２】請求項３のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ
電極の成形後の偏平率、偏平寸法を変化させつつ、被加
工物の加工形状に応じて効率良く高精度に加工する。

【００１３】請求項４のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ
電極の偏平率、偏平寸法に応じて、電極オフセット値を
変更しながら加工を行い、加工の寸法精度を改善する。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図に基づき説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す図であり、１はワイ
ヤ電極、２はワイヤ電極を巻回してなる供給ボビン、３
はワイヤ電極１に所定の張力を与えるブレーキローラ、
３ａはブレーキローラ３にブレーキ力を作用させる電磁
ブレーキ、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞれワイヤ電極１の
走行方向を変更させる第１、第２及び第３のアイドラ、
５は加工対象である被加工物、６は被加工物５の上部に
設けられ、ワイヤ電極１を支持する上部ガイド、７は被
加工物５の下部に設けられ、ワイヤ電極１を支持すると
ともに給電を行う下部ガイド兼給電ダイス、８はその内
部に上部ガイド６を内蔵した上部加工液噴出ノズル、９
はその内部に下部ノズル兼給電ダイスを内蔵した下部加
工液噴出ノズル、１０は図示しない加工液装置から加工
液１１を上部及び下部加工液噴出ノズル８，９を介して
加工間隙に供給するポンプ、１２はワイヤ電極１と被加
工物５との間に放電を発生させるためにパルス電圧を印
加するパルス電源ユニット、１３はワイヤ送りローラ、
１４は第２のアイドラ４ｂと上部加工液噴出ノズル８と
の間に設けられ、ワイヤ電極１にその両端から押圧力を
作用させ、該ワイヤ電極１の断面形状を偏平形状に成形
する一対の成形ローラ、１５ａ，１５ｂは成形ローラ前
近傍に、それぞれワイヤ電極１に接触するよう設けられ
た一対の通電子、１６は通電電流を供給する通電回路、
１７はスイッチ、１８は電源電圧、１９は抵抗器であ
る。

【００１５】また、図２は図１の上部ガイド部分の構造
をしめしたものである。図において、１はワイヤ電極、
２１ａ，２１ｂはガイドローラであり、回転しながらワ
イヤ電極１をガイドする。２２は加工電流をワイヤ電極
１に供給する給電子、２３は位置決めダイス、２４は図
中ワイヤ軸を中心に回転可能な回転部材であり、外周に
回転駆動用ギアが形成されるとともに、ガイドローラ２
１ａ，２１ｂを結合する。２５は回転部材と結合された
ノズル、２６はベアリング、２７はベアリング２６を介
して回転部材２４を保持するベース部材、２８は回転部
材２４のギア部分に結合される駆動ギア、２９は駆動ギ
ア２８と直結され、駆動ギアを回転させることにより回
転部材２４およびガイドローラ２１ａ，２１ｂを回転さ
せるサーボモータ、３０はサーボモータに直結されたエ
ンコーダー、３１は加工液供給配管である。なお、下部
ガイド部についても図２と同様な構造が設けられてい
る。

【００１６】次に、動作について説明する。従来例同
様、放電加工にあたって供給ボビン２から引き出された
ワイヤ電極１は、ブレーキローラ３→第１のアイドラ４
ａ→第２のアイドラ４ｂ→成形ローラ１４→上部ガイド
６→被加工物５→下部ガイド兼給電ダイス７→第３のア
イドラ４ｃ→を経由して、ワイヤ送りローラ１３の駆動
力によって、その走行経路に供給される。加工中におい
て、ワイヤ電極１には通電子１５ａ，１５ｂより電流が
ワイヤに供給される。ワイヤはこの電流の抵抗熱により
加熱されるため、アニーリングによる電極材料の軟化が
行われ、ワイヤ電極の塑性加工性が改善される。軟化さ
れたワイヤ電極１は、成形ローラ１４によってその両端
に押圧力を作用させ、ワイヤ電極の断面形状を偏平状に
成形される。その際、成形に先だってワイヤ電極１は十
分に軟化しているため、偏平率として０．３程度の大き
な変形が得られる。例えば、成形ローラの押しつけ圧力
を３０Ｋｇ、通電電流を１５Ａとして、φ０．３ｍｍ黄
銅ワイヤの成形を行うことにより、０．１５ｍｍ×０．
５ｍｍの偏平状ワイヤが成形できる。このように偏平形
状に成形されたワイヤ電極は極間に供給され加工が行わ
れるが、図３のように偏平ワイヤの変形面と垂直方向に
加工を行うことにより、加工溝幅は通常の０．３ｍｍ半
分程度の０．１５ｍｍとなり、同一加工電流に対して加
工除去量（溝幅×板圧）が約半分となる。一方、加熱手
段（通電手段）によって軟化されたワイヤ電極１は、成
形ローラ１４部分の変形により再び加工硬化するととも
に、変形によるワイヤ断面積の変化もほとんどないた
め、抗張力についてはほとんど変形前と同等であり、加
工エネルギー（加工電流）も同等の加工を行うことがで
きる。よって、溝幅が半分になった分だけ加工速度（加
工送り速度）は増大し、約２倍の加工速度が得られる。

【００１７】図４に示すように、加工パスが円弧軌跡を
描く場合、円弧移動に従ってワイヤ電極１の向きをワイ
ヤ軸中心に回転させ、つねに加工溝幅が最小となるよう
にして加工を行うことにより、最大の加工速度を得るこ
とができる。実際のワイヤ回転は図２に示すサーボモー
タ２９を駆動することにより、駆動ギア２８が回転し、
駆動ギア２８と外周のギアを介して結合されている回転
部材２４を回転させる。ガイドローラ２１ａ，２１ｂは
該回転部材に結合されているため、回転部材２４が回転
することによりガイドローラ２１ａ，２１ｂもワイヤ軸
を中心に回転し、偏平ワイヤも回転する。この回転動作
を例えば、図５に示すような制御フローチャートに基づ
いてワイヤ移動軌跡（加工プログラム軌跡）の移動方向
に応じて行い、ワイヤ移動方向とワイヤの偏平方向が一
致するよう、ワイヤの回転角度の制御手段による制御が
行われる。なお、ワイヤの回転角度はエンコーダー３０
により検出され、常に正確に回転方向の制御が行われ
る。ワイヤの軸回転については、例えば特開昭６３−２
６３０号公報、特開平１−２２８７２９号公報に開示さ
れているようにガイド上部に回転手段を設け、ワイヤに
定状的なねじりを加える例が示されているが、本発明に
おいては、ガイドの回転は上部ガイド部に設けたワイヤ
回転手段の回転と同期させ、図示されない下部ガイド部
のワイヤ回転手段を回転させることにより、ワイヤのね
じりを発生させない状態にてワイヤの回転が行われる。

【００１８】なお、図６に示すように、ワイヤ電極直
径、所望加工速度に応じて、成形ローラ押しつけ圧力ま
たはアニール電流を変更することにより、所望の偏平率
が得られる。

【００１９】また、直線加工中においてはワイヤを偏平
させることにより高速加工を行い、コーナー部分や円弧
移動中においては偏平量を少なくすることにより、加工
形状精度を向上することができる。その際、偏平率の変
化、すなわち溝幅の変化に連動して電極オフセットを自
動的に変更することにより、所望の加工形状が高精度に
得られる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ワイヤ電極を偏平形状に変形させるワイヤ電極成形
手段と、前記ワイヤ状電極成形手段で成形した後の偏平
ワイヤをワイヤ走行軸を中心にして、被加工物の上下で
同時回転可能とし、前記上部ガイド及び下部ガイド近傍
に設けた一対のワイヤ軸回転手段とを備え、このワイヤ
軸の回転動作を被加工物の加工形状に対応するワイヤ移
動軌跡の移動に応じて行い、放電加工によるワイヤ移動
方向と前記ワイヤ状電極を偏平形状に成形したワイヤ偏
平方向が一致するよう制御するものであるから、変形後
の偏平ワイヤをワイヤ走行軸方向にねじれの発生がない
よう回転させつつ加工を行うことができ、円弧、曲線形
状を含む複雑形状の加工においても高い加工速度と加工
精度を両立するワイヤ放電加工装置が得られる効果があ
る。

【００２１】請求項２によれば、加工前のワイヤ電極を
加熱してワイヤ材質を軟化させることにより、ワイヤ電
極の偏平率をさらに大きくとることが可能となり、加工
速度を一層大きくすることができる。

【００２２】請求項３によれば、前記記載のワイヤ電極
の偏平率、偏平寸法を可変可能としたため、直線加工部
分と円弧加工部分（コーナー部分など）において偏平率
を変化させることができ、加工速度を大幅に向上する効
果がある。

【００２３】請求項４によれば、前記記載のワイヤ電極
の偏平率、偏平寸法に応じて、電極オフセット値を変更
するようにしたため、特に円弧加工部分における加工誤
差の発生を抑制でき、コーナー部分などの加工精度をよ
り高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるワイヤ放電加工装置の
構成を示す図である。

【図２】図１のワイヤ放電加工装置の上部ガイドの構造
を示す図である。

【図３】本発明の一実施例におけるワイヤ電極の加工状
況を示す図である。

【図４】本発明の一実施例における加工形状が円弧軌跡
の場合のワイヤ電極の回転状況を示す図である。

【図５】本発明の一実施例によるワイヤ回転軸制御のフ
ローチャートを示す図である。

【図６】本発明の一実施例におけるワイヤ電極の偏平率
と成形ローラ押しつけ圧力とアニール電流との関係を示
す図である。

【図７】従来のワイヤ放電加工装置の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ワイヤ電極２供給ボビン３ブレーキローラ３ａ電磁ブレーキ４ａ，４ｂ，４ｃ第１、第２および第３のアイドラ５被加工物６上部ガイド７下部ガイド兼給電ダイス８上部加工液噴出ノズル９下部加工液噴出ノズル１０ポンプ１１加工液１２パルス電源ユニット１３ワイヤ送りローラ１４成形ローラ１５ａ，１５ｂ通電子１６通電回路１７スイッチ１８電源電圧１９抵抗器２１ａ，２１ｂガイドローラ２２給電子２３位置決めダイス２４回転部材２５ノズル２６ベアリング２７ベース部材２８駆動ギア２９サーボモータ３０エンコーダー３１加工液供給配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23H 7/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物の上下でワイヤ状電極を案内す
る上部ガイド及び下部ガイドと、対向する前記ワイヤ状電極と被加工物との間に電圧を印
加することにより放電を発生させるとともに、前記ワイ
ヤ状電極と被加工物とを相対移動させることにより所望
形状の放電加工を行うワイヤ放電加工装置において、前記ワイヤ状電極を偏平形状に成形するワイヤ状電極成
形手段と、前記ワイヤ状電極成形手段で成形した後の偏平ワイヤを
ワイヤ走行軸を中心にして、被加工物の上下で同時回転
可能とし、前記上部ガイド及び下部ガイド近傍に設けた
一対のワイヤ軸回転手段と、このワイヤ軸の回転動作を被加工物の加工形状に対応す
るワイヤ移動軌跡の移動に応じて行い、放電加工による
ワイヤ移動方向と前記ワイヤ状電極を偏平形状に成形し
たワイヤ偏平方向が一致するよう制御する制御手段とを
具備することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】前記ワイヤ状電極成形手段で成形前の
ワイヤ状電極を加熱することによりワイヤ状電極の塑性
加工性を改善するワイヤ加熱手段と、加熱後のワイヤ状
電極を偏平形状に成形した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。
【請求項３】前記ワイヤ状電極の成形後の偏平率、偏
平寸法を被加工物の加工形状に応じて可変可能としたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤ
放電加工装置。
【請求項４】前記ワイヤ状電極の成形後の偏平率、偏
平寸法に応じて、電極オフセット値を変更し加工精度を
改善することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
１項に記載のワイヤ放電加工装置。