JP3576988B2 - ワイヤ放電加工機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ放電加工機に関する。特に、放電加工によって生成される加工品の加工チップを効率よく収集できるワイヤ放電加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ放電加工機においては、ワイヤ電極と被加工物を相対的に移動させながら被加工物とワイヤ電極間に電圧を印加し、その間に放電を生じせしめて加工を行うものであるが、この放電加工によって得られる製品（加工品）となる加工チップや放電加工によって生じる加工屑は、広範囲の加工槽内に切り落とされ、加工終了後に人手によってこの広範囲に飛び散った加工チップや加工屑を収集している。
【０００３】
又、実用新案登録第２５０４６３８号公報に示されているように、ワイヤ放電加工機本体又は外部からのロボット等の搬送体によって、被加工物から放電加工によって切り落とされる製品を把持し収集する方法も提案されている。
しかし、被加工物の任意の箇所でバラバラに切り落とされる加工チップ等を正確に位置決めして回収することは非常に困難で、特に、製品としての加工チップが小さいものであると全数を回収することは殆ど不可能である。
磁石や吸着方式による回収方式もあるが、形状、寸法、数量及び重量に制限があり、かつ、正確な位置決めも必要であるために特定の形状に限って用いられているのみである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ワイヤ放電加工機による連続加工の内、被加工物の価格が高価で、できるだけ多くの製品を限られた大きさの被加工物から切り出すには、図１に示すように、一筆書きのように加工経路を形成し、切り残し部や縁をできるだけ残さないように加工品を順次切り崩す加工方法が最も効率的である。図１に示す例は、被加工物のＰＣＤ（焼結ダイヤモンド）ディスク１から該ディスク１の平面上で３角形の形状をした加工製品となる小型チップ２をワイヤ放電加工で切り出す場合を示す図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は放電加工に予つて得られる小型チップの形状を示す図である。被加工物１に対するワイヤ電極の加工通路４を一筆書きのように形成し、この加工通路４によって複数の加工チップ２を切り崩すようにする。すなわち、切り出される互いの加工チップ２が加工経路４を介して違いに接するように加工通路４を形成して、被加工物１から最大限の小型チップ２を切り出すようにしている。なお、図１において符号３は切り残された加工屑、符号５は被加工物のディスク１を把持するクランプ部材を示す。
【０００５】
このような放電加工の場合、加工中、加工液の噴流等によって切り出された小型の加工チップ２及び切り残しの加工屑３は加工槽内に飛び散ることになる。この切り落とされた加工チップ２や加工屑３を回収するには、全ての加工が終了した後、人手によって収集しか従来は方法がなく、この収集が困難であった。特に、製品となる加工チップや加工屑が小さいものであると、ワイヤ放電加工機の加工槽内の狭い間隙に容易に入り込み、回収されることができなかったり、又は加工槽内の機構部摺動面に入り込み、機械部品を損傷させるというような問題があった。
【０００６】
例えば、ＣＢＮ（焼結窒化ホウ素）焼結体やＰＣＤ（焼結ダイヤモンド）焼結体のディスク１から小型の加工チップ２を切り取るような加工の場合、これら被加工物のディスク１は単価が高いことから、製品としての加工チップ２も単価が高いものとなる。この単価が高い加工チップ等を回収できないことは大きな問題である。
【０００７】
通常、ＰＣＤ焼結体のディスクの大きさは、直径６０ｍｍから７０ｍｍ、厚み１．６ｍｍから３．２ｍｍ程度であり、図１に示すような切り崩し加工で製品としての加工チップ２は、図２に示すように最低１ｍｍ程度で、通常２ｍｍ×４ｍｍ程度の長方形や、３ｍｍ角の正三角形が多い。１枚のディスクからは３００個程度切り崩された加工チップ２を製造することができる。
【０００８】
この例で示される加工チップ２は、図３に示すように、旋盤のバイト６の先端の刃部に使用されたり、エンドミルやリーマ７の刃部に使用されるもので、この放電加工に予つて切り崩された加工チップ２の形状は、図２に示されるようにいろいろな形状となっている。
【０００９】
切り崩し加工によって、上述したような小さい加工品（製品）である加工チップ２を切り落とした場合、図４に示すように、切り落とされた加工チップ２や加工屑３は、加工槽８内に落下するものもあれば、加工液の噴流で飛ばされて、被加工物１を把持するクランプ部材５が取り付けられたワークテーブル９上等に散乱する。なお、図４において、符号１０、１１は、ワイヤ電極１２をガイドする上ワイヤガイド部、下ガイド部であり、符号１３，１４は該上ガイド部１０、下ガイド部１１に設けれた加工液を加工領域に噴流するためのノズルである。
【００１０】
その加工品の加工チップ２の回収は、従来、全ての加工終了後に人手で１つ１つ拾っていた。１個当たり１秒で拾えたとしても３００個も有れば、５分もかかってしまい、機械の稼働率を大きく低下させてしまう。又、回収忘れが無いことを確認するために加工槽８内をくまなく探す作業も必要であり、従来例では、約３０分以上もの時間を要していた。又、この回収、確認作業は単純作業で有り、忍耐の必要な苦痛を伴う作業である。さらに、上述したように、形状の異なる加工チップを加工するような場合、形状の異なるチップを加工する毎に回収作業を行わねばならず時間を要する。又、形状が異なるチップが混ざった状態となったときは、回収後仕訳を行わねばならずこの作業もたいへんである。
【００１１】
以上のように、切り崩し加工等によって、小さい加工品を加工する場合、その加工品の回収作業に時間を要し、ワイヤ放電加工機の稼働率を著しく損なう原因となっていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、放電加工によって切り落とされる加工チップを受容するため受容手段を設ける。この受容手段は、少なくとも放電加工が行われる部位より下方又は下方と側方を覆うように配置され、前記加工チップの通過を阻止し前記加工液を通過させる構造とした。
【００１３】
特に、被加工物の上方に配置された上ノズルと前記被加工物の下方に配置された下ノズルとを備え、前記上ノズルと前記下ノズル間にワイヤ電極を挿通し、該ワイヤ電極と前記被加工物を相対移動させて前記被加工物を加工して、加工チップを作成するワイヤ放電加工機において、少なくとも放電加工機の下ノズル又は該下ノズルを取り付けた下ガイドに前記加工チップを受容するための下部受容手段を着脱自在に取り付け、該下部受容手段は前記加工チップの通過を阻止し前記加工液を通過させる構造としたことによって、加工チップの収集を容易にした。
【００１４】
さらに、前記下部受容手段に対向して、上ノズル又は該上ノズルを取り付けた上ガイドに上部受容手段を取り付け、少なくとも加工中は、該下部受容手段及び該上部受容手段を組合せた組合せ受容手段を形成し、該組合せ受容手段により、前記加工チップを受容するようにした。又、前記被加工物は、クランプ部材に把持されるものであって、前記組合せ受容手段は、前記被加工物及びクランプ部材を収容し、かつ、該クランプ部材の前記組合せ受容手段への出し入れを許容する隙間を有する。この間隙から前記加工チップが組合せ受容手段の外に飛び出すことを防止するために弾性のある加工チップ阻止部材が前記間隙部の前方受容手段内に設けられている。前記受容手段は、加工液を通過し、前記加工チップを受容するような網目状又は多孔状の構造とし、少なくとも、前記下部受容手段は下ノズル又は該下ノズルに着脱自在に取り付けるようにする。
【００１５】
又、ワイヤノズル及びワイヤガイドを水平方向に左右に配置し、該ワイヤガイドにより水平方向に架設されたワイヤ電極と垂直方向にクランプされた被加工物を相対移動させて前記被加工物を加工して、加工チップを生成するワイヤ放電加工機において、前記ワイヤノズル又はワイヤガイドに加工チップの受容手段を着脱自在に取り付け、該受容手段に加工チップを収容するようにした。この場合、前記受容手段は、左右の前記ワイヤノズル及びワイヤガイドにそれぞれ取り付け、加工中は左右の受容手段を当接し、加工チップを取り出すときは離間するようにした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の一実施形態の要部構成図である。本実施形態では、ワイヤ放電加工によって得られる加工チップ（加工品）２を収容し回収する受容手段として、編み目状構造のカゴを設けた点が、従来のワイヤ放電加工機と相違する点である。
この実施形態における受容手段のカゴ２０は、下部受容手段を構成する下カゴ２１と上部受容手段を構成する上カゴ２２の組み合わせで構成され、下カゴ２１は、ワイヤ電極１２をガイドする下ガイド部１１のノズル１４に着脱可能にマウント部２１ａを備えている。又、上カゴ２２は、上ガイド部１０に取り付けられており（上ガイド部１０に取り付けられているノズル１３に着脱可能に取り付けるようにしてもよい）、該上カゴ２２は、被加工物１を把持するクランプ部材５が出入りでき、加工のための移動が可能にするための間隙を形成するための切り欠き部２２ａを備え、かつ、該切り欠き部２２ａから飛び散る加工チップ２や加工屑３がこの組合せ受容手段２０の外の飛び出ることを防止するためのチップ阻止部材２３が設けられている。下カゴ２１の上端周面及び上カゴ２２の下端周面には弾性体の発砲ゴムが取り付けられている。
【００１７】
図６は、上カゴ２２の断面図で、図７は図５において、右方向から見た上カゴ２２の側面図である。この図６、図７に示されるように、切り欠き部２２ａを封鎖するようにして加工チップ２や加工屑３の飛び出しを阻止するチップ阻止部材２３が切り欠き部の前方で上カゴ２２内に設けられている。又、該切り欠き部２２ａと上ガイド部１０のノズル１３との間にもチップ阻止部材２３が設けられている。このチップ阻止部材２３は、弾性体で構成され、かつ、下端はフリーの状態にされ、中間部から下端までスリットが施されている。これにより、被加工物１を把持したクランプ部材５は、このチップ阻止部材２３に邪魔されることなく、移動が可能になっている。
【００１８】
まず、図８に示すように、上ガイド部１０を上昇させておき、クランプ部材５に被加工物２を把持させる。次に、図９に示すように、ワークテーブル９を移動させて、クランプ部材５，被加工物１を下ガイド部１１の上方位置から待避させておき、下カゴ２１のマウント部２１ａの孔に下ガイド１１に取り付けられているノズル１４を挿入して下カゴ２１を下ガイド１１に固定する。
【００１９】
次に、ワークテーブル９を移動させて被加工物１をワイヤ結線位置に移動させた後、上ガイド１０を加工時と同じ位置に移動させ、ワイヤ電極１２を結線する。すなわち、従来と同様の方法により、ワイヤ電極１２を上ガイド１０から下ガイド１１に通し結線する。このとき、上カゴ２２の下端周面と下カゴ２１の上端周面に取り付けられた弾性体の発泡ゴムが密着して隙間無く当接する。この上カゴ２２と下カゴ２１によって、切り欠き部２２ａのみ開口し、他は閉鎖された空間を形成する。そして、ワーククランプ５に把持された被加工物１はこの受容手段を形成するカゴ２０で囲まれた図１０に示すような状態となる。
【００２０】
この状態で、ワイヤ電極１２と被加工物１間に電圧を印加し、上下のノズル１３，１４から加工液を噴射し、被加工物１をワイヤ電極１２に対して相対的に移動させながら放電加工を行う。上下のノズル１３，１４から噴射された加工液はカゴの編み目から排出され、切り崩し加工等で切り落とされた小型加工チップ２は、この受容手段のカゴ２０内に留まり回収されることになる。この際、小型加工チップ２が切り落とされるとき、下ガイド１１のノズル１４からの加工液の噴流によって吹き上げられても、上カゴ２２によってその移動が阻止され、カゴ内に留まる。又、この吹き飛ばされた加工チップが、切り欠き部２２ａの方向に吹き飛ばされても、上カゴ２２に取り付けられた弾性体のチップ阻止部材２３に接触し、その移動が阻止されて、カゴ２０内に落下することになる（図１０参照）。
【００２１】
こうして、全ての加工が終了したら、図１１に示すように、上ガイド１０を上昇させてワイヤ電極１２を切断し、ワークテーブル９を移動させて下ガイド１１の上方位置よりクランプ部材５を待避させ、放電加工により得られた加工チップ２を集積保持する下カゴ２１を下ガイド１１のノズル１４から取り外し回収する。なお、この際、クランプ部材５で把持されていた被加工物１の未加工部分３’をクランプ部材５から取り外し、下カゴ２１に収納し同時に回収する。
以上が、本実施形態における放電加工と加工品の回収方法の説明である。
【００２２】
図１２は、本発明の第２の実施形態の概要図で、第１の実施形態と相違する点は、ワイヤ電極が水平方向に走行するようになっている点が相違するものである。
すなわち、左側のガイド部３１が第１の実施形態の下ガイド部１１に対応し、右側のガイド部３０が上ガイド部１０に対応するものである。ワイヤ電極１２は、この左右のガイド部３０，３１でガイドされて、この実施形態では右から左へ走行する。なお、３３，３４は、右側、左側のガイド部３０，３１に設けられたノズルである。
【００２３】
又、被加工物１は垂直方向にクランプされ、ワイヤ電極１２の張設方向に対して直交する方向に移動するように構成される。ワイヤ電極１２の張設方向をＺ方向とすると、被加工物１はこのＺ軸方向に直交する図１２において紙面上下方向のＸ軸方向、及び、紙面垂直方向のＹ軸方向にワイヤ電極に対して相対的に移動させられる。又、加工品を受容する組合せ受容手段を構成するカゴ４０がこの第２の実施形態においても設けられ、カゴ４０は左右に分割され、左側受容手段を構成する左側カゴ４１は左側のガイド部３１若しくはノズル３４に、右側受容手段を構成する右側カゴ４２は右側のガイド部３０若しくはノズル３３に着脱自在に取り付けられる構造となっている。
【００２４】
左右のカゴ４１，４２のどちらか一方若しくは両方に、クランプ部材５が出入りし、かつ加工のために移動するための隙間を形成する切り欠き部４５を備えている。この第２の実施形態では、左側のカゴ４１にこの切り欠き部４５を設けた例を示している。そして、左右のカゴ４１，４２は上記切り欠き部４５の位置を除いて、その開口側周面が互いに機密に当接する構成となっている。又、この左右のカゴ４１，４２の下側の当接面には、上下方向に伸びた隔壁リブ４１ａ、４２ａが設けられている。又、切り欠き部４５に対向する位置には、チップ阻止部材として上下方向に伸びるリブ４１ｂ、４２ｂが設けられている。
【００２５】
まず、右側のガイド３０をＺ軸方向に移動させて左右のガイド３０，３１間の間隔を広げ、左側カゴ４１を左側ガイド３１に取り付ける。又、右側カゴ４２を右側ガイド３０に取り付ける。又、クランプ部材５に被加工物１を把持して、放電加工開始位置に被加工物１を移動させ、右側のガイド３０を移動して図１２に示すように、左右のカゴ４１，４２の開口側周面を密着当接させ、被加工物１をカゴ４０で覆う。
【００２６】
この図１２に示す状態で、加工を行えば、両ノズル３３、３４から噴射された加工液は、カゴの編み目から流れ出て、加工チップ２は、カゴの編み目によって阻止されカゴ４０内に留まる。この際、隔壁リブ４１ａ、４２ａによって、切り落とされた加工チップは、左右のカゴ４１，４２のどちらか一方に捕獲されることになる。又、加工液の噴射方向が左右方向であることから、加工チップ２がこの加工液の噴流によって飛ばされる方向は、左右方向で、上方向に飛ばされることは少ない。そのためこの第２の実施形態では、第１実施形態では設けた切り欠き部４５塞ぐようなチップ阻止部材を設ける必要はない。切り欠き部４５の回りに設けたリブ４１ｂ、４２ｂで飛来する加工チップの離脱を防止するだけで十分であり、このリブ４１ｂ、４２ｂがチップ阻止部材を構成している。
【００２７】
放電加工を終了した後は、右側ガイド部３０を図１２において右側に移動させ、ワイヤ電極を切断したあと、左右のカゴ４１、４２をそれぞれ左右のガイド部３０，３１から取りはずし、加工チップを回収する。なお、カゴ４０が左右のカゴ４１、４２に分割されても、隔壁リブ４１ａ、４２ａによって、左右のカゴ４１、４２内の加工チップはカゴから落下することは無い。なお、この場合もクランプ材５で把持した部分で被加工物１の未加工部分もカゴ４０ないに回収するようにする。このようにして切り崩された加工チップは、回収後洗浄されて使用されることになる。
【００２８】
上述した実施形態では、受容手段を構成するカゴ２０，４０を編み目構造を有するものとしたが、編み目構造の代わりに多孔状の部材で構成してもよい。又、組合せ受容手段の上部は、編み目や多孔状のもので無くてもよい。すなわち、第１の実施形態において、上部受容手段の上カゴ２２は編み目状のものでなくてよく、単に上部を覆うカバーでよい。加工液も加工チップ等をも共にこのカバーから外部に飛び出さないようにするものでよい。第２の実施形態においても、左右のカゴの上部は、編み目状では無く、加工チップも加工液も通過させないような単なるカバー部材で構成してもよい。さらには、加工液を通過させればよいものであるから、受容手段（下部受容手段）の底面のみを編み目、多孔状、さらには、加工液を通過させ加工チップを通過させないような隙間や孔のある構成としてもよい。
【００２９】
又、受容手段として、第１の実施形態において、下部受容手段のみを設けてもよい。この場合、下部受容手段の側壁を高くして、ワイヤ電極１２と被加工物１とで放電加工が行われる領域の下部と側部をこの受容手段で覆うようにしてもよい。この場合、被加工物１やクランプ部材５が出入りし、加工のために移動いるための間隙をこの側壁に形成する必要がある。
【００３０】
又、上述した各実施形態においては、受容手段を構成する２つに分割されたカゴをガイド部又はノズルに着脱自在に取り付ける方法として、カゴにマウント部を設けて、該マウント部の孔にガイド部又はノズルを嵌入して取り付ける方法を採用しているが、ガイド部又はノズルを挟みつけるようにして取り付けるようにしてもよい。例えば、第１の実施形態において下カゴ２１を中央線（マウント２１ａの中心を通り直線）で分割し、この分割辺には上下方向に伸びる隔壁リブを設け、この分割した中央線を中心にして挟みのように隔壁リブ開閉させ、閉じたときには、隔壁リブでガイド部又はノズルを挟むように挟持すると共に、他の部分は隔壁リブは互いに当接して間隙が生じないように密着するようにする。分割面に上下方向に伸びる隔壁リブを設けていることによって、カゴを開いたときにも該カゴ内に受容した加工チップを保持することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明においては、ワイヤ放電加工により切り取られた加工品の加工チップの回収が極めて容易に、かつ迅速にできる。特に切削工具のような小型の加工チップをワイヤ放電加工で得るような場合、その回収作業が従来と比べ格段と容易となる。工作機械においては、高速加工、効率加工が近年求められることから、切削工具においてはＰＣＤやＣＢＮ工具の需要が伸びており、その素材加工のワイヤ放電加工における切り崩し加工も高速化、高効率化、自動化が求められている。本発明は、この要望に答えるもので、加工後の回収が容易で、迅速に行うことができ、加工の高効率化が図れるものである。
【００３２】
例えば、ＰＣＢ焼結体のディスクから加工チップを連続３００個切り取る加工を行ったところ、加工チップ及び切り屑は全て下部受容手段の下カゴに回収された。従来、手動で拾い上げる回収の度、加工槽をくまなく探し出すのに３０分程度要したが、本発明を用いた場合、僅か５秒で終了でき、機械の稼働率を大幅に向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤ放電加工による切り崩し加工の説明図である。
【図２】切り崩し加工により切り崩された加工チップの形状の例を示す図である。
【図３】切り崩された加工チップを工具の刃部に使用する解きの使用例を示す図である。
【図４】従来のワイヤ放電加工機による切り崩し加工による加工チップ等の散乱状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における要部説明図である。
【図６】同実施形態における上カゴの断面図である。
【図７】同実施形態における上カゴの側面図である。
【図８】同実施形態における被加工物、下カゴを装着するために上ガイド部を上昇させたときの説明図である。
【図９】同実施形態における下カゴを装着するときの説明図である。
【図１０】同実施形態におけるワイヤ放電加工による切り崩し加工を行っているときの状態を説明する説明図である。
【図１１】同実施形態における加工終了後に下カゴを回収する状態の説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の要部説明図である。
【符号の説明】
１ 被加工物
２ 加工チップ
３ 加工屑
４ ワイヤ加工経路
５ クランプ部材
８ 加工槽
９ ワークテーブル
１０ 上ガイド部
１１ 下ガイド部
１２ ワイヤ電極
１３ ノズル
１４ ノズル
２０ 組合せ受容手段（カゴ）
２１ 下部受容手段（下カゴ）
２１ａ マウント部
２２ 上部受容手段（上カゴ）
２２ａ 切り欠き部
２３ チップ阻止部材
３０ 右側のガイド部
３１ 左側のガイド部
４０ カゴ
４１ 左側カゴ
４２ 右側カゴ

Claims (8)

1. 被加工物の上方に配置された上ガイド部および上ノズルと前記被加工物の下方に配置された下ガイド部および下ノズルとを備え、前記上ガイド部および上ノズルと前記下ガイド部および下ノズル間にワイヤ電極を挿通し、前記ノズルより加工液を噴射し、該ワイヤ電極と前記被加工物を相対移動させながら前記ワイヤ電極と前記被加工物間に電圧を印加し放電を生じせしめて前記被加工物を加工して、加工チップを作成するワイヤ放電加工機において、前記下ノズル又は該下ノズルを取り付けた下ガイド部に前記加工チップを受容するための下部受容手段を着脱自在に取り付け、該下部受容手段は前記加工チップの通過を阻止し前記加工液を通過させる構造で、前記被加工物およびそれが固定されたワークテーブルに対して独立して、ワイヤ電極と共に相対移動することを特徴とするワイヤ放電加工機。
2. 前記下部受容手段は、放電加工が行われる部位より下方又は下方と側方を覆うことを特徴とする請求項１記載のワイヤ放電加工機。
3. 前記下部受容手段に対向して、上ノズル又は該上ノズルを取り付けた上ガイド部に上部受容手段を取り付け、少なくとも加工中は、前記下部受容手段及び前記該上部受容手段を組合せた組合せ受容手段を形成し、該組合せ受容手段により、前記加工チップを受容するようにしたことを特徴とした請求項１又は請求項２記載のワイヤ放電加工機。
4. 前記組合せ受容手段は、前記被加工物及び該被加工物を把持するクランプ部材を収容し、かつ、該クランプ部材の前記組合せ受容手段への出し入れを許容する隙間を有することを特徴とする請求項３記載のワイヤ放電加工機。
5. 前記間隙から前記加工チップが組合せ受容手段の外に飛び出すことを防止するために弾性のある加工チップ阻止部材が前記間隙部の前方受容手段内に設けられている請求項４記載のワイヤ放電加工機。
6. 前記受容手段は、前記加工チップを受容するような受け皿形状で、且つ、その外郭がフレーム構造を持ち、その一部に網目状又は多孔状の構造を有し加工液を通過させることを特徴とする請求項１乃至５項の内いずれか１項記載のワイヤ放電加工機。
7. ワイヤノズル及びワイヤガイドを水平方向に左右に配置し、該ワイヤガイドにより水平方向に架設されたワイヤ電極と垂直方向にクランプされた被加工物を相対移動させて前記被加工物を加工して、加工チップを生成するワイヤ放電加工機において、前記ワイヤノズル又はワイヤガイドに加工チップを受容する受容手段を着脱自在に取り付け、該受容手段は前記加工チップの通過を阻止し前記加工液を通過させる構造としたことを特徴とするワイヤ放電加工機。
8. 前記受容手段は、左右の前記ワイヤノズル及びワイヤガイドにそれぞれ取り付け、加工中は左右の受容手段は当接させ、加工チップを取り出すときは離間させることを特徴とする請求項７記載のワイヤ放電加工機。

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