JP3549545B2

JP3549545B2 - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP3549545B2
Application number: JP51656299A
Authority: JP
Inventors: 俊夫毛呂; 志朗今井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: CH693847A5; WO1999039859A1; DE19882292T1; DE19882292B4; US6627834B1

Description

技術分野
この発明は、ワイヤ放電加工装置に係り、特に、ワイヤ電極への安定した給電を可能にすると共に、ワイヤ電極の走行に伴う振動による異常消耗を抑制して給電体の寿命を改善するワイヤ放電加工装置に関するものである。
背景技術
一般に、ワイヤ電極（以下、ワイヤと称する）は、被加工物を加工してさらに下流方向に継続して送られて行くが、加工後の通過ワイヤは、加工に供した放電エネルギーの影響によってワイヤ表面に放電痕が形成されて荒れ、微視的には凹凸面となっている。このため、下流方向に配置される下部給電体、例えば下部給電ダイスの接触面においては、前記荒れたワイヤ表面が下部給電ダイスに接触しながら走行することになり、さらに、走行に伴うワイヤの振動も加わって、接触、半接触の状態が生まれ、部分的には微小なアーク放電がワイヤと下部給電ダイスの表面間に発生する。その結果、下部給電ダイスの表面が荒れ、下部給電ダイスの材質に比較して軟質なワイヤが機械的に削られることになり、ワイヤ粉が発生する。
ワイヤ放電加工装置のワイヤへの給電は、加工を継続させる上できわめて重要な要素で、細いワイヤへの安定した給電は、種々改良を試みられてはいるが、未だ十分な成果を得ていないのが現状である。従来の給電体として、例えば、日本国特公昭62−14374号公報、あるいは日本国特開平４−2417号公報に開示されているように、ワイヤが貫通できる小径を有する円筒状の給電ダイスを、被加工物の上下もしくは挟み込んだ配置とした上部ワイヤガイド及び下部ワイヤガイドに装着固定し、前記円筒状給電ダイスの中心に設けられる小径の内面において接触給電させるものがある。しかし、この従来の給電体は、接触に伴う放電熱の冷却用として小径内に加工液を通液させるため、ワイヤの数倍の直径を備えており、このため、加工の進行に伴ってワイヤと給電ダイスの接触面に放電が発生し、それにより給電ダイスは損耗し、使用できる給電面の位置も数カ所が限界であった。さらにこの場合、給電ダイスに小径穴の加工を必要とし、このため穴加工が難しく、給電ダイスの価格が高価になる欠点があった。
しかし、この従来技術のものは、ワイヤの給電面が前記給電ダイスの小径内面であり、凹面であるため、ワイヤの振動抑制効果があって、結果として被加工物を加工して通過したワイヤを給電ダイスが十分に圧接することになり、給電ダイスの寿命は短いが安定した加工が可能である。
また、第２の従来技術として、上記第１の従来技術の欠点を改善するため、例えば、日本国登録実用新案公報第3026199号公報に開示されているように、給電ダイスを円筒形状から円柱状あるいは角柱状とし、給電面をその外部表面に設けるものがあり、円筒状の前記のものに対し、外部接触となるため給電ダイスの外形を大きく設定でき、接触給電させる位置をより多く設けることができる。このため、給電ダイスの消耗による交換頻度の回数が減少し、維持費を押さえることができる。しかし、この第２の従来技術のものは、円柱状の外部給電となるため、接触面は凸面となり走行ワイヤが安定しないなどの欠点があって、ワイヤ走行時の振れによる放電現象の増大などにより、給電ダイスの接触面が荒れてワイヤを削り、ワイヤ粉が発生するなどの不具合があった。
これを抑制するためには、ワイヤ走行速度を抑えるとか、加工時のワイヤへの給電エネルギーを低く押さえる必要があるなどの不都合も生じ、加工に支障を来す場合があった。さらに、給電ダイスを挟み込む配置に設定されているワイヤガイドのワイヤの送られる下流方向のワイヤガイドに、前記発生したワイヤ粉が目詰まりを起こすなどの不具合も発生していた。
この発明は、上記従来技術の欠点を除去するもので、給電体の外形を大きくし、さらには加工後の通過した走行ワイヤの振動などによる横振れを防止して、給電体の荒れた表面によるワイヤの削れ粉の発生を防止し、加工が不安定になったり、あるいは下流のワイヤガイドに発生する目詰まりの防止を第１の課題とするものである。
さらに、上部給電体と下部給電体を同一形状とし、部品の種類の増加を防ぎ、維持費を安価にすることを第２の課題とするものである。
さらに、給電体の複数回使用を可能とするため、正確な割り出しを可能とし、割り出し位置不良などを防止することを第３の課題とするものである。
さらに、給電体の寿命を改善させるため、より硬度の高い材質を採用し、自動運転などによる加工時間の延長に伴い、給電体の寿命を延長させることを第４の課題とするものである。
さらに、給電体を容易に着脱させる必要が作業性の点から要求されており、治具などを使用して簡単に着脱可能にすると共に、給電体の割り出しを容易にすることを第５の課題とするものである。
さらに、給電体の有効利用を図る上で、より多くの割り出し位置で使用可能にすることを第６の課題とするものである。
発明の開示
この発明のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極と被加工物との間に加工液を介在して放電を発生させることにより、前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置であって、被加工物を介在して対向配置されると共に、ワイヤ電極へ給電する給電体を具備する第１及び第２のガイドを備えたワイヤ放電加工装置において、
前記第１のガイドを前記第２のガイドに対してワイヤ送給方向の上流側に配置すると共に、前記第２のガイドに具備された給電体の表面に、ワイヤ電極の走行方向に複数の溝部を形成し、前記溝部において前記ワイヤ電極との給電部を構成するものである。
また、この発明のワイヤ放電加工装置は、第１のガイドに具備された給電体を、第２のガイドに具備された給電体と同一形状に構成するものである。
また、この発明のワイヤ放電加工装置は、第１のガイドに具備された給電体の表面に、ワイヤ電極の走行方向に複数の溝部を形成すると共に、この給電体とワイヤ電極との給電部を、前記給電体の表面に形成される溝部と溝部間の突部で構成し、第２のガイドに備えられる給電体とワイヤ電極との給電部を前記溝部で構成し、更に、各々の給電体には、前記給電体の表面に形成される溝部と同一数で、かつ、前記給電体の回転を司る係止部を形成するものである。
また、この発明のワイヤ放電加工装置は、給電体の材質を粉末焼結金属及びこれに類する性質を備えたもので構成し、前記給電体の表面に炭化物あるいは窒化物をコーティングするものである。
また、この発明のワイヤ放電加工装置は、給電体に係合する引き出し体を用いて給電体の着脱を行うと共に、前記引き出し体に、給電体の給電位置の割り出しを可能とする弾性体からなる回り止め部材を具備するものである。
また、この発明のワイヤ放電加工装置は、第１のガイドに備えられる給電体がワイヤ電極と形成する給電部に配置される回り止め部材と、第２のガイドに備えられる給電体がワイヤ電極と形成する給電部に配置される回り止め部材が、前記ガイドに形成される溝部と隣接する溝部相互間が前記給電体の中心部との間で形成する角度だけ異なった角度で配置するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施の形態を示すワイヤ放電加工装置のワイヤをガイドする上部ガイド及び下部ガイドの概略構成図である。
第２図は、第１図に図示された上部ガイドの分解斜視図を示すものである。
第３図は、第１図に図示された上部給電ダイスおよび下部給電ダイスの形状の詳細を示すものである。
第４図は、第１図に図示された上部ガイドの機能を説明するものである。
第５図は、第１図に図示された上部給電ダイスの回転方向の割り出し、及び回り止め機構について説明するものである。
第６図は、第１図に図示された下部給電ダイスの回転方向の割り出し、及び回り止め機構について説明するものである。
第７図は、給電ダイスの表層部にコーティングを施した実施例を示すものである。
第８図は、下部給電ダイスの平面図を示すものである。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態1.
第１図は、この発明の一実施の形態を示すワイヤ放電加工装置のワイヤをガイドする上部ガイド及び下部ガイドの概略構成図である。
図において、１は上部ガイドで、取り付け板２を介して図示しない主軸などに固定されている。３は上部ブロックで、上部給電体、例えば上部給電ダイス４を含み、上部プレート５により給電ダイス４を挟み込むと共に、第１の押え板６により上部給電ダイス４を上部ブロック３に強固に圧接するように構成されている。７は給電ダイス４の着脱に用いられる第１の引き出し体、例えば、第１の引き出し板、８は上部ノズル、９はノズルハウジングで、ジェットノズル10をスプリング12で移動自在に支えると共に、その内部には上部ガイドホルダー11が上部ブロック３に固定されている。
また、14は下部ガイド、15はローラーハウジングで、ワイヤ30の方向を変換するローラー16を回転自在に支持すると共に、下部ブロック17が取り付けられている。18はローラーハウジング15と下部ブロック17の間に配置し、下部給電体、例えば下部給電ダイス20を下部ブロック17と挟み込む下部プレート、19は第１の引き出し板７と同様に構成される下部給電ダイス20の第２の引き出し体、例えば第２の引き出し板で、これにより下部給電ダイス20の着脱が可能となる。
21は下部給電ダイス20を下部ブロック17に強固に固定する第２の押え板、22は押え部材で、下部ノズル23を固定し、内部に下部ノズル23を上下に移動可能とするスプリング24を内蔵して下部ノズル23を常に下方に押しつけている。25は下部ガイドホルダー26に固定されたプレートで、加工液を通過させる通路25aが形成されている。
第２図は、第１図に図示された上部ガイド１の分解斜視図を示すもので、上部ブロック３に上部給電ダイス４が収納されている状態を示している。この第２図に示すように、上部プレート５には、ワイヤを通過させ、かつ案内する上部補助ガイド5aが形成されており、同様に、上部ブロック３にはワイヤの通路3cが形成されている。
第３図（ａ）〜（ｃ）は、上部給電ダイスおよび下部給電ダイスの形状の詳細を示すもので、第３図（ａ）は斜視図、第３図（ｂ）は上部給電ダイス４の平面図、第３図（ｃ）は下部給電ダイス20の平面図である。上部給電ダイス４の外周には複数個の溝が設けられており、溝と溝の中間にある凸面がワイヤ30と接触し、給電する上部給電部4aを形成する。下部給電ダイス20についても同様に外周に設けられた凹面と凸面において下部給電部20aを形成し、ワイヤ30へ接触給電するが、下部給電部20aは、後述するように、下部給電ダイス20の外周に設けられた溝により形成される。
ワイヤ30と給電ダイスの接触は、上部給電ダイス４は補助ガイド5aと上部ガイド11aにより給電し、下部給電ダイス20は下部ガイド26aと下部補助ガイド18aとにより圧接接触する構造となっている。ワイヤ30は給電ダイス４によりくの字に変形させられて張られ、その反力として給電ダイス４を押す力が作用し、加工中の接触給電が維持できる。しかし、加工が進むと同時に徐々に第３図の（ａ）の矢印方向にワイヤ30が進行して4aの位置から40bの位置まで進み、給電ダイス４を押す力がなくなった時点で給電不可能となり加工は停止する。
第４図は上部ガイド１の機能を説明するもので、ジェット水流通路30aに加工液が供給されるとその圧力でジェットノズル10が下方に移動し、ノズル10aよりジェット水流を出す。このジェット水流の内部をワイヤ30が通り、下方の下部ガイドへワイヤ30が導かれていく。通常の加工時には通路30bより加工液が供給され、ノズル8aより加工液が供給される。その場合にはジェットノズル10は上方へ後退している。
実施の形態2.
第５図、第６図は上部給電ダイス４及び下部給電ダイス20の回転方向の割り出し、及び回り止め機構について説明するもので、夫々（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図を示している。ここでは第５図の上部給電ダイス４について説明するが、第６図の下部給電ダイス20についても同様である。
引き出し板７の先端部の一部が、上部給電ダイス４の中心に設けられた穴4bに係合する。穴4bには給電用の溝と同一本数の溝4dが設けられている。ボール50は、引き出し板７の先端部に設けられた穴7aに内蔵されるスプリング51により、常に外方向に向かって押圧され、溝4dに係合する。このボール50の取り付け方向は、図示するように、角度θ傾いた関係にあり、この状態で上部給電ダイス４の給電部4aがワイヤ30に圧接する。なお、下部給電ダイス20では、ボール50の取り付け角度θが零のため、溝状の給電部20bにワイヤ30が圧接することになる。
上部給電ダイス４の回転は、外部を強く回すことによりボール50が穴7a内を後退し、次の溝4dに収まるところで突出し、上部給電ダイス４の回転方向の割り出しは完了する。使用中の給電部が使用不能になれば、前記の要領で次の給電部に容易に回し、位置決めすることができる。これは上部給電ダイス４、下部給電ダイス20とも同様の方法で簡単に実施できる。要するに上部及び下部の給電部を角度θだけ位相をずらすことにより、給電ダイスの外部表面の凹面及び凸面の両方を使用可能として、使用回数を増大し、使用回数あたりの費用を低減するものである。
なお、前記各給電ダイス４、20の回転を司る手段として、給電ダイスに溝4dを形成した場合について図示説明したが、これに特定されることなく、給電ダイス４、20の上面あるいは底面に係止部を設け、これにより給電ダイスの回転を司るように構成してもよい。
実施の形態3.
第７図は、この発明の別の実施の形態を示すもので、上部給電ダイス４、及び下部給電ダイス20の表層部にコーティング4cを施した実施例を示すものである。従来、一般的に粉末焼結金属（超硬材質及びそれに類する材質）が採用されていたが、ワイヤ30と上部給電ダイス４あるいは下部給電ダイス20の接触部ではワイヤ30の走行などを原因とした振れなどにより、微視的にはワイヤ30が上部給電ダイス４、あるいは下部給電ダイス20より一瞬離れ、その部分においてアーク放電が形成され、上部給電ダイス４あるいは下部給電ダイス20が加工される現象が発生している。この一瞬の乖離現象は加工中常時発生しており、これによる給電ダイスの加工量は僅かでも、累積によって上部給電ダイス４あるいは下部給電ダイス20の除去が進行し、第８図に示す下部給電ダイス40の平面図に見られるように、溝40bが形成され、この溝40bが一定距離にわたって成長すると、接触が保てなくなり加工は不能となる。これが給電ダイス40の一カ所における寿命である。実験結果によれば、摩擦による損耗はほとんど発生しておらず、寿命の大半は前記のごとく微少アーク放電による放電除去である。この微少アーク放電による損耗から給電ダイスを保護するため、母材である超硬合金より硬度が高く電気を通じる性質を持つ加工物、例えば炭化物あるいは窒化物などを科学的蒸着法（CVD）により薄くコーティングさせることにより、前記耐アーク性を向上させることができ、寿命を大きく延長できる。具体的には炭化物として炭化珪素（SiC）あるいは窒化物として窒化チタニウム（TiN）などが有効である。
以上詳述したように、第１の発明のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極に接触給電する給電ダイスの形状を円柱形に変更し、その外部表面にワイヤ走行方向に平行に溝を有し上部給電は溝と溝の間に形成される凸面にて接触給電させ、下部給電は溝に凹面を接触させ圧接給電させるもので給電部の使用回数の増大及びワイヤ電極の削れ防止を図ることができる。これにより寿命の増大ワイヤ湖なの発生による機械停止などを防止できる。
また、第２の発明のワイヤ放電加工装置は、上部給電ダイスと下部給電ダイスを同一形状部品とし、交互に使用可能としたもので給電台数の種類削減及び製造原価を低減することができる。
また、第３の発明のワイヤ放電加工装置は、給電ダイスの回転方向の位置決めを容易とするため給電ダイスの中心穴あるいは底面あるいは上面に給電ダイスの外部表面に形成された溝と同一本数の溝もしくは突起を設けたもので給電ダイスの割り出しが容易かつ確実にできる。
また、第４の発明のワイヤ放電加工装置は、給電ダイスの材質を超硬合金などの粉末焼結金属及びこれに類する性質を備えたものに炭化物（SiC:炭化珪素）あるいは窒化物（TiN:窒化チタニウム）などを単層もしくは複層を表面にコーティングしたもので給電部の寿命を大きく改善できる。
また、第５の発明のワイヤ放電加工機装置は、給電ダイスの着脱を容易とするため引き出し体を給電ダイスに係合させさらに、前記給電ダイスの中心穴あるいは底面あるいは上面に給電ダイスの外部表面に形成された溝と同一本数の溝に係合し給電ダイスの給電位置の割り出しを可能とするような弾性体で構成される回り止めを前記引き出し体に具備したもので割り出し及び着脱が容易かつ確実に実施できる。
また、第６の発明のワイヤ放電加工機装置は、上部及び下部ガイドの給電ダイスの引き出し体に設けられた回り止め機構において上部と下部のそれはそれぞれ給電ダイスの外部表面に設けられた溝と溝の隣り合う角度だけ異なった角度に配置したもので、上部給電ダイスを使用後、下部給電として、あるいは下部給電ダイスを使用後、上部給電として交互に使用できる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明にかかるワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極へ安定した給電を可能にし、かつ、ワイヤ電極の走行に伴う振動による異常消耗を抑制して給電体の寿命を改善するワイヤ放電加工装置に適している。

Claims

ワイヤ電極と被加工物との間に加工液を介在して放電を発生させることにより、前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置であって、被加工物を介在して対向配置されると共に、ワイヤ電極へ給電する給電体を具備する第１及び第２のガイドを備えたワイヤ放電加工装置において、
前記第１のガイドを前記第２のガイドに対してワイヤ送給方向の上流側に配置すると共に、前記第２のガイドに具備された給電体の表面に、ワイヤ電極の走行方向に複数の溝部を形成し、前記溝部において前記ワイヤ電極との給電部を構成するワイヤ放電加工装置。
第１のガイドに具備された給電体を、第２のガイドに具備された給電体と同一形状に構成する特許請求の範囲第１項に記載のワイヤ放電加工装置。
第１のガイドに具備された給電体の表面に、ワイヤ電極の走行方向に複数の溝部を形成すると共に、この給電体とワイヤ電極との給電部を、前記給電体の表面に形成される溝部と溝部間の突部で構成し、第２のガイドに備えられる給電体とワイヤ電極との給電部を前記溝部で構成し、更に、各々の給電体には、前記給電体の表面に形成される溝部と同一数で、かつ、前記給電体の回転を司る係止部を形成する特許請求の範囲第２項に記載のワイヤ放電加工装置。
給電体の材質を粉末焼結金属及びこれに類する性質を備えたもので構成し、前記給電体の表面に炭化物あるいは窒化物をコーティングする特許請求の範囲第１項に記載のワイヤ放電加工装置。
給電体に係合する引き出し体を用いて給電体の着脱を行うと共に、前記引き出し体に、給電体の給電位置の割り出しを可能とする弾性体からなる回り止め部材を具備する特許請求の範囲第１項に記載のワイヤ放電加工装置。
第１のガイドに備えられる給電体がワイヤ電極と形成する給電部に配置される回り止め部材と、第２のガイドに備えられる給電体がワイヤ電極と形成する給電部に配置される回り止め部材が、前記ガイドに形成される溝部と隣接する溝部相互間が前記給電体の中心部との間で形成する角度だけ異なった角度で配置する特許請求の範囲第２項に記載のワイヤ放電加工装置。