JP3671737B2 - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行う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3はワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図であり、図において、1はワイヤ電極、2はワイヤ電極1が送り出されるワイヤ供給ボビン、3は電磁ブレーキ3aに直結されワイヤ電極1に所定の張力を与える張力制御ローラ、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プーリ、5は第1の上部ワイヤガイド、6は第2の上部ワイヤガイド、7は上部通電子、8は上部加工液噴出ノズル、9は第1の下部ワイヤガイド、10は第2の下部ワイヤガイド、11は下部通電子、12は下部加工液噴出ノズル、13は加工液を供給するためのポンプ、14はワイヤ電極1と被加工物15との間に上部通電子7及び下部通電子11を介してパルス電圧を供給する加工用電源、16はワイヤ電極1を巻き取るワイヤ巻き取りローラである。
【0003】
次に、動作について説明する。上部加工液噴出ノズル8及び下部加工液噴出ノズル12よりワイヤ電極1と同軸方向に加工液を噴出しつつ、ワイヤ電極1と被加工物15との間に加工用電源14よりパルス電圧を加えることにより、ワイヤ電極1と被加工物15との対向した微小間隙で加工液を絶縁物として繰り返し放電が発生し、被加工物15を除去加工することができる。ここで、対向する微小間隙を一定に保ち放電を継続的に行うためのワイヤ電極1と被加工物15との相対移動は、図示しないX−Yクロステーブルを図示しない数値制御装置により制御する方法により行われる。
【0004】
また、前記パルス電圧は、上部通電子7及び下部通電子11を介してワイヤ電極1に通電される。このために、ワイヤ電極1は、第2の上部ワイヤガイド6及び第2の下部ワイヤガイド10にて上部通電子7及び下部通電子11に押圧され、これらの通電子を摺動しながら走行している。
【0005】
図4は、従来のワイヤ放電加工装置のワイヤガイド(例えば、図3における第1の上部ワイヤガイド5及び第1の下部ワイヤガイド9に相当するもの)の構成を示す断面図であり、例えば特公昭56−3148号公報に開示されている。図4において、100はタイヤモンド、サファイヤ等の極めて硬度の高い材料よりなるダイスガイドであり、中心部はワイヤ電極1と接触しこれを支持するベアリング部100aを、また、中心部から端部へ徐々に径が拡大している部分はアプローチ部100bを構成している。101はダイスガイド100を内包し粉末金属を焼結した支持部材であり、101aは支持部材101の案内面である。102は支持部材101を収納し固定するケースである。前記の通り、ワイヤ放電加工では被加工物を挟んで上下一対のワイヤガイドを配設し、数値制御装置により被加工物と上下一対のワイヤカイドを相対移動させると共に、ワイヤ電極と被加工物の間隙にパルス状の電気エネルギと加工液を供給し、繰り返し放電の発生により被加工物を局部的に侵食し、所定の輪郭形状を精度良く加工するものである。従って、ワイヤ電極の支持点における変位はできる限り小さく規制される必要があり、ダイスガイド100のベアリング部100aのワイヤ電極1に対するクリアランスは通常2〜10μm程度と極めて小さく設計される。
【0006】
また、ワイヤ放電加工を開始するにあたっては、図3において、ワイヤ電極1を、ワイヤ供給ボビン2から前記ダイスガイド100を含む所定のワイヤ電極経路において張架し、ワイヤ放電加工が可能な状態とする必要がある。この工程は、人手によるか、あるいはワイヤ自動供給装置により自動で行なわれる。これらの何れの場合においても、クリアランスが極めて小さいダイスガイド100にワイヤ電極1を挿通するのは容易ではない。従って、ダイスガイド100のベアリング部100aへワイヤ電極1の先端を滑らかに導入するため、アプローチ部100bは円錐状の滑らかな曲線になっており、同様に支持部材101の案内面101aもダイスガイド100のアプローチ部100bに向かって徐々に径が小さくなる円錐状の形態となっている。またワイヤ電極1がワイヤガイド内を進行する際にその先端が引っ掛かることのないように、ダイスガイド100及び支持部材101の案内面101aは極めて滑らかな表面粗さ(例えば1〜2μm前後)に仕上げられる。
【0007】
【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以上のように構成されており、ワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドに要求される、加工方向に対してワイヤの拘束条件が変化しないようにできる機能を実現するため、ダイスガイド100を保持する支持部材101には、機械的強度が大きく、かつ加工性の良好なWC−Coの金属粉末の焼結体が用いられている。この場合、長時間のワイヤ放電加工に伴い、図5に示すような支持部材101の侵食が進行する。この侵食に関してはいくつかの要因が推定されている。第1の要因は、スラッジと水が介在する局部電池の作用である。ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極1と被加工物15の間隙に放電が発生し、ワイヤ電極1及び被加工物15の一部が溶融、飛散、冷却のプロセスにより加工液中にスラッジとして混入していく。このスラッジは放電加工中は加工液中に浮遊しているが、ワイヤ放電加工が停止した際は、図6に示すように、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101の案内面101a及びダイスガイド100のアプローチ部100bからなる円錐状の窪みに滞留し、特にダイスガイド100の近傍はスラッジが沈降し多量に存在するようになる。また、同様に加工液も表面張力により前記の窪みに長期間滞留する。このため前記ワイヤガイドのワイヤ案内面の近傍は局部電池の作用による侵食が進行しやすくなっている。第2の要因は、ワイヤ電極1と支持部材101が分極することに起因する侵食であり、支持部材が陽極溶出又は微少な放電の発生により侵食されると考えられる。
【0008】
以上のような侵食が進行すると、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101の案内面101aが侵食のため表面粗さが大きくなり、ワイヤ電極1の挿通の際にワイヤ電極lの先端に引っ掛かりを生じるようになる。さらに侵食が進行すると、ダイスガイド100がわずかな外力で脱落する場合もある。このような状態では、人手によりワイヤ電極を挿通することが極めて困難になると共に、特に、ワイヤ自動供給装置によりワイヤ電極を挿通する際は、挿通が不能となり、以後のワイヤ放電加工が開始できずに自動運転が停止してしまうという重大な問題点がある。
【0009】
このような問題点を改善する方策として、実開昭63−193623号公報に開示されているように、支持部材101としてセラミックス材を採用するものが提案されている。また、特開平3−136724号公報では、図7に示すように、図4における支持部材101の案内面101aの部分のみをセラミックスカラー103で構成したものが提案されている。しかし、このような構成によっても、ワイヤ放電加工が停止した際において、ワイヤガイドのワイヤ案内面近傍にスラッジが沈降し多量に存在する状態を回避することはできず、長時間に亘り加工を停止させた場合にはワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着し、加工再開時にワイヤ電極の挿通が困難となる。さらにスラッジの固着量が多い場合には、ワイヤの走行が不可能となり、加工不能状態となる。このような場合、ワイヤガイドのワイヤ案内面に固着したスラッジは水洗浄で簡単に除去できないため、ワイヤガイド本体をワイヤ放電加工装置から外して酸等により洗浄しなければならず、段取り作業に長時間を要すると共に被加工物の形状精度が低下するという重大な問題が生じる。
【0010】
この発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ワイヤガイドのワイヤ案内面の加工スラッジによる侵食の防止並びに加工スラッジの固着による加工不能状態の防止を実現することができるワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドが、そのワイヤ案内面に光触媒性の酸化金属の被膜を形成してなるものである。
第2の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドが、そのワイヤ案内面にガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させた被膜を形成してなるものである。
第3の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材が、光触媒性の酸化金属による焼結体で形成されるものである。
第4の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材が、ガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させて形成されるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドを示す説明図であり、図において、1はワイヤ電極、100はダイヤモンド等の硬質の材料からなるダイスガイド、100bはダイスガイド100のアプローチ部、101はダイスガイド100を内包し粉末金属を焼結した支持部材、102はケース、103はセラミックスカラー、103aはセラミックスカラー103の案内面、104はワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー103の案内面103a及びダイスガイド100のアプローチ部100bにコーティングされたTiO2被膜である。ケース102は例えば金属製であり、ダイスガイド100、支持部材101及びセラミックスカラー103を収納し、ワイヤ放電加工装置本体から取り外し可能なようにユニットで構成されている。
【0013】
また、前記のようなワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する、セラミックスカラー103の案内面103a及びダイスガイド100のアプローチ部100bのコーティング剤として用いるTiO2被膜104は、光触媒性の酸化金属であり非常に親水性が高いことが知られている。例えば、特開平9−226054号公報に、建物の外装建材として使用される結晶化ガラスにおいて、TiO2等の光触媒性の酸化金属を結晶化ガラスにコーティングすることでその表面が親水化され、汚れの付着を防止する技術が開示されている。
【0014】
次に動作について説明する。図3のワイヤ放電加工装置の構成において、上部加工液噴出ノズル8及び下部加工液噴出ノズル12よりワイヤ電極1と同軸方向に加工液を噴出しつつ、ワイヤ電極1と被加工物15との間に加工用電源14によりパルス電圧を印加し加工を行う。第1の上部ワイヤガイド5及び第1の下部ワイヤガイド9には、上部加工液噴出ノズル8及び下部加工液噴出ノズル12より噴出された加工液が流れる。ワイヤ電極1と被加工物15との間に発生した放電光には紫外線が含まれており、この紫外線が図1のTiO2被膜104に作用し、TiO2被膜104は光励起され、その表面は非常に親水性が高くなる。従って、TiO2被膜104近傍に集まってきたスラッジがこのTiO2被膜表面に付着すること無く、加工液の流れにより効果的に排出される。また、TiO2は紫外線吸収率が高いため、ワイヤ放電加工が停止した際においても、前記の高い親水性が一定時間保たれるため、ワイヤガイドのワイヤ案内面に形成されたTiO2被膜104の界面において加工液の表面張力が小さくなり、ワイヤガイドのワイヤ案内面近傍に加工液及びスラッジが多量に存在する状態を回避することができる。
【0015】
以上のように、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー103の案内面103a及びダイスガイド100のアプローチ部100bにTiO2コーティングを施すことにより、加工停止時における加工液及びスラッジの滞留を抑制でき、かつ加工中にスラッジを自己洗浄することができる。従って、ワイヤガイドのワイヤ案内面の侵食を防止することができると共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着して加工不能になることを防止することができる。
【0016】
以上においては、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー103の案内面103a及びダイスガイド100のアプローチ部100bに、TiO2コーティングによる被膜を形成したが、ガラス系材料にTiO2の粒子を拡散させた被膜を形成させても良い。この場合は、TiO2のみのコーティングの場合に比較して、ワイヤガイドのワイヤ案内面の表面粗さが極めて小さくなり、特にワイヤ自動供給装置を使用して自動運転する場合のワイヤ挿通時において、ワイヤ電極先端の引っ掛かりが無くなり、より信頼性が向上する。
【0017】
また、以上においては、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー103の案内面103a及びダイスガイド100のアプローチ部100bにTiO2等のコーティングを施す場合を示したが、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー103の案内面103aのみにコーティングを施しても、セラミックスカラー103の案内面103a及びダイスガイド100のアプローチ部100bにコーティングを施す場合に準じた効果が得られる。
【0018】
さらに、以上においては、光触媒性の酸化金属としてTiO2を用いる場合を示したが、ZnO、WO3等の他の光触媒性の酸化金属を用いてもよい。
【0019】
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2に係るワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドを示す説明図であり、実施の形態1の図1と同一符号は同一又は相当部分を示すものである。図2において、101aは支持部材101の案内面、105はワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101の案内面101a及びダイスガイド100のアプローチ部100bに形成されたガラス系材料にTiO2の粒子を拡散させた被膜である。この例では、実施の形態1に示したようなセラミックスカラー103を用いずに、支持部材101の案内面101aにコーティングを施している。
【0020】
以上のように、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101の案内面101a及びダイスガイド100のアプローチ部100bに形成されたガラス系材料にTiO2の粒子を拡散させた被膜により、実施の形態1と同様に、加工停止時における加工液及びスラッジの滞留を抑制でき、かつ加工中にスラッジを自己洗浄することができる。従って、ワイヤガイドのワイヤ案内面の侵食を防止することができると共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着して加工不能になることを防止することができる。また、実施の形態1のワイヤ案内面に用いたセラミックスカラーが不要となり、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる。
【0021】
以上においては、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101の案内面101a及びダイスガイド100のアプローチ部100bにコーティングを施す場合を説明したが、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101の案内面101aのみにコーティングを施しても、支持部材101の案内面101a及びダイスガイド100のアプローチ部100bにコーティングを施す場合に準じた効果が得られる。
【0022】
実施の形態3.
実施の形態1及び2では、ワイヤガイドのワイヤ案内面をTiO2等によりコーティングする場合を示したが、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101自体をTiO2等の光触媒性の酸化金属による焼結体で構成しても同様の効果を奏する。また、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる。この場合の構成は、図4において、支持部材101を光触媒性の酸化金属による焼結体とした場合に相当する。
また、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材101自体をガラス系材料にTiO2等の光触媒性の酸化金属粒子を拡散させて形成してもよい。この場合の構成は、図4において、支持部材101をガラス系材料にTiO2等の光触媒性の酸化金属粒子を拡散させたものとした場合に相当する。
【0023】
【発明の効果】
第1の発明に係るワイヤ放電加工装置は、加工停止時のワイヤガイドのワイヤ案内面近傍における加工液及びスラッジの滞留を抑制でき、かつ加工中に加工液によりスラッジを自己洗浄することができる。従って、ワイヤガイドのワイヤ案内面の侵食を防止するとことができる共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着して加工不能になることを防止することができる効果がある。
【0024】
第2の発明に係るワイヤ放電加工装置は、第1の発明と同様の効果を奏すると共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面の表面粗さが極めて小さくなり、特にワイヤ自動供給装置を使用して自動運転する場合のワイヤ挿通時において、ワイヤ電極先端の引っ掛かりが無くなり、より信頼性が向上するという効果がある。
【0025】
第3の発明に係るワイヤ放電加工装置は、第1の発明と同様の効果を奏すると共に、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる効果がある。
【0026】
第4の発明に係るワイヤ放電加工装置は、第2の発明と同様の効果を奏すると共に、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態2のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【図3】 ワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図である。
【図4】 従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【図5】 従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドにおける支持部材の侵食状況を示す説明図である。
【図6】 従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドにおけるスラッジ及び加工液の滞留状況を示す説明図である。
【図7】 従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ電極、5 第1の上部ワイヤガイド、6 第2の上部ワイヤガイド、9 第1の下部ワイヤガイド、10 第2の下部ワイヤガイド、15 被加工物、100 ダイスガイド、100a ダイスガイドのベアリング部、100bダイスガイドのアプローチ部、101 支持部材、101a 支持部材の案内面、102 ケース、103 セラミックスカラー、103a セラミックスカラーの案内面、104 TiO2被膜、105 ガラス系材料にTiO2の粒子を拡散させた被膜。
Claims (4)
- ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドが、その被加工物との対向側ワイヤ案内面に光触媒性の酸化金属の被膜を形成してなるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。 - ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドが、その被加工物との対向側ワイヤ案内面にガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させた被膜を形成してなるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。 - ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドの被加工物との対向側ワイヤ案内面を構成する支持部材が、光触媒性の酸化金属による焼結体で形成されるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。 - ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドの被加工物との対向側ワイヤ案内面を構成する支持部材が、ガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させて形成されるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
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