JP3873460B2

JP3873460B2 - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP3873460B2
Application number: JP18751998A
Authority: JP
Inventors: 暢彦永井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: JP2000015522A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，ワイヤ電極と被加工物との間にパルス電圧を印加し，両者間にパルス放電を生じさせて溝加工を行う放電加工装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，溝加工に用いられるワイヤ放電加工装置としては，一対のプーリの間に移動ワイヤ電極を直線的に張設するものが知られている。
このワイヤ放電加工装置は，上記一対のプーリを溝の長さ以上の間隔をあけて配置し，その間に移動ワイヤ電極を張設する。そして，上記プーリ間に配設された移動ワイヤ電極に対して，その半径方向から上記被加工物を近づけて，溝を深さ方向に向かって形成する。
なお，上記移動ワイヤ電極は放電によって消耗する。そこで，ワイヤの断線防止のために，放電加工中の移動ワイヤ電極は，その軸方向に走行させて，常に供給，排出させる。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかしながら，従来のワイヤ放電加工装置を用いて，被加工物に溝加工を施す場合には，以下の問題がある。
即ち，加工精度を確保するためには，一対のプーリ間に配設する移動ワイヤ電極に比較的高い張力をかける必要がある。なぜならば，ワイヤの走行や放電の衝撃に伴って移動ワイヤ電極が振動し，溝の幅が拡大し，加工精度が低下するからである。
【０００４】
しかし，極めて細い幅の溝を加工する場合には，極細の移動ワイヤ電極を用いなければならない。そのため，断線等の危険性を考慮すると，上記移動ワイヤ電極には上記のごとく高い張力をかけることができない。それ故，加工精度の優れた溝加工を行うことができない。
また，上記移動ワイヤ電極の振動の影響は，加工すべき溝の長さが比較的長い場合，即ち上記プーリ間の距離が離れている場合において，特に上記プーリ間の中央部分において顕著となる。
【０００５】
例えば，直径０．１ｍｍの黄銅からなり，最大許容張力が０．８ｋｇｆ程度である移動ワイヤ電極を用いて，幅０．１４ｍｍ，深さ２．５ｍｍ，長さ１００ｍｍの溝加工を行う場合，上記プーリ間の中央部分に位置する移動ワイヤ電極によって形成される加工溝の幅は０．１６〜０．１８ｍｍ程度となってしまい，０．０２〜０．０４ｍｍの誤差ができてしまう。
【０００６】
つまり，加工精度の優れた溝加工を行うために極細の移動ワイヤ電極を用いる場合，溝の長さを比較的長くすると加工精度が低下する。そのため，加工できる溝の長さが制限されてしまうという問題がある。
【０００７】
なお，特許第２５６５６８３号のごとく，被加工物と，電極案内子及びこれに案内された移動ワイヤ電極との相対位置を３次元的に変化させて，長さ方向に溝を形成していくことができるワイヤ放電加工装置も知られているが，このワイヤ放電加工装置においては，長手方向に対して部分的にしか加工できないため，加工時間が非常に長くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，長い溝加工においても，放電圧力や移動ワイヤ電極の走行に伴う振動を防止でき，加工精度の優れたワイヤ放電加工装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，移動ワイヤ電極と被加工物との間に電圧を印加してワイヤ放電加工を行うワイヤ放電加工装置において，
該ワイヤ放電加工装置は，リボン状の電極案内子と，該電極案内子の端面に設けたガイド溝に嵌入された状態で移動する移動ワイヤ電極と，上記電極案内子を保持する保持体とよりなり，
上記保持体は，上記電極案内子の両端をそれぞれ保持するための一対の固定部と該一対の固定部の間の距離を調節する調節部とを有しており，かつ上記電極案内子は長手方向に張設されていることを特徴とするワイヤ放電加工装置にある。
【００１０】
本発明において最も注目すべきことは，移動ワイヤ電極に沿ってリボン状の電極案内子を配設すると共に，該リボン状の電極案内子を保持体の固定部と調節部とによって長手方向に張設してあることである。
【００１１】
次に，本発明の作用につき説明する。
本発明においては，上記電極案内子は上記保持体の一対の固定部に両端を固定され，その状態で上記保持体の調節部により張設されている。そのため，上記電極案内子は高剛体化している。また，これにより，上記電極案内子に設けたガイド溝は，上記電極案内子の長手方向に沿って直線的に形成され，上記ガイド溝の側壁も同様に高剛体化している。
また，移動ワイヤ電極は，その一部が上記電極案内子のガイド溝より露出した状態にある（図４，図５）。
上記高剛体化とは，電極案内子の長手方向に，常に張力が一定以上付加されている状態を示す。
【００１２】
これにより，上記電極案内子は，上記移動ワイヤ電極を，そのガイド溝内に確実に嵌入した状態で走行させることができる。そのため，上記移動ワイヤ電極には充分な張力をかけることができない場合においても，上記移動ワイヤ電極は放電圧力やワイヤの走行に伴って振動することなく走行するができる。それ故，極細の移動ワイヤ電極を用いることができ，加工精度の優れた溝加工を行うことができる。
【００１３】
また，上記直線状に形成されるガイド溝は，その全長のいずれの部分においても，被加工物に上記移動ワイヤ電極を対面させることができる。そのため，１度に放電加工を施すことができる長さを長く設けることができる。それ故，加工すべき溝の長さが，例えば１００ｍｍのように比較的長い場合においても，その溝加工を迅速に行うことができる。
【００１４】
上述のごとく，本発明によれば，長い溝加工においても，放電圧力や移動ワイヤ電極の走行に伴う振動を防止でき，加工精度の優れたワイヤ放電加工装置を提供することができる。
【００１５】
なお，上記電極案内子を張設する際の張力としては，例えば板厚０．１６ｍｍ，板幅５ｍｍのステンレス帯鋼では１０〜４０ｋｇｆが好ましい。
１０ｋｇｆ未満の場合には，上記電極案内子を高剛体化できないため，上記移動ワイヤ電極の振動を抑えることが不十分となり，加工精度が低下する。一方，４０ｋｇｆを超える場合には，上記電極案内子が切断されるおそれがある。
【００１６】
次に，請求項２の発明のように，上記電極案内子は，金属製又はセラミックス製であり，その表面は絶縁材がコーティングされていることが好ましい。
この場合には，上記電極案内子の表面は絶縁材がコーティングされているため，上記電極案内子と移動ワイヤ電極とは電気的に絶縁されている。そのため，上記移動ワイヤ電極と被加工物との間でのみ放電を発生させて，溝を形成することができる。それ故，常に移動ワイヤ電極の径と放電ギャップとを合わせた溝幅を確保できるという効果がある。上記絶縁材としては，ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等を用いることが好ましい。
【００１７】
次に，請求項３の発明のように，上記移動ワイヤ電極を断面円形に，また上記ガイド溝を上記移動ワイヤ電極の外形に沿った弧状凹部にすることができる。
この場合には，加工溝の断面形状を円弧状に加工することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかるワイヤ放電加工装置について，図１〜図６を用いて説明する。
【００１９】
図１〜図６に示すごとく，本例のワイヤ放電加工装置１は，移動ワイヤ電極２と被加工物７（図６）との間に電圧を印加してワイヤ放電加工を行うものである。
該ワイヤ放電加工装置１は，リボン状の電極案内子３と，該電極案内子３の端面３７に設けたガイド溝３１に嵌入された状態で移動する移動ワイヤ電極２と，上記電極案内子３を保持する保持体４とよりなる。
上記保持体４は，上記電極案内子３の両端をそれぞれ保持するための一対の固定部４１，４２と，該一対の固定部４１，４２の間の距離を調節する調節部４３とを有しており，かつ上記電極案内子３は長手方向に張設されている。
【００２０】
次に，上記ワイヤ放電加工装置１について，図１，図２を用いて詳細に説明する。
上記ワイヤ放電加工装置１の保持体４は，図１に示すごとく，側面方向から見た場合に上下に突出部分を有する「コの字」状の本体部４０を有している。
上記固定部４１は，図１，図２に示すごとく，上記本体部４０の下方の突出部分に設けられたボルト穴４０１と，これに螺着する固定用ボルト４５，及び両者間に介在するスペーサ４６とを有している。
【００２１】
また，上記固定部４２は，図１〜図３に示すごとく，上記本体部４０の上方の突出部分に設けられたスライド用凹部４０２と，その中空部を上下方向にスライドして，上記一対の固定部４１，４２の間の距離を調節するためのスライダー４７を有している。該スライダー４７は，ボルト穴４７０と，これに螺着する固定用ボルト４５，及び両者間に介在するスペーサ４６とを有している。また，これらは一体となって，上記スライド用凹部４０２内に収容されている。
【００２２】
なお，上記ボルト穴４０１，４７０は，図２，図３に示すごとく，上記保持体４の側面方向に向かって穿設されている。また，移動ワイヤ電極２を上記電極案内子３のガイド溝３１に嵌入するために，上記固定部４１は正面が開放されており，上記固定部４２はその正面に上記スライド用凹部４０２に通じる開口部を有している。
【００２３】
また，上記調節部４３は，図１に示すごとく，上記スライド用凹部４０２の下方に位置する底板４８に設けた貫通穴４８０と，これに螺合するセットボルト４９とを有している。該セットボルト４９は上記貫通穴４８０に下方から螺合されている。上記セットボルト４９を上方へ螺合していくと，上記スライダー４７は，上記セットボルト４９の先端部４９７によって上方に押し上げられ，上記電極案内子３が張設される。
【００２４】
次に，上記電極案内子３は，板厚０．１３５ｍｍ，板幅５ｍｍ，長さ１２０ｍｍのリボン状である。また，上記電極案内子３はステンレス帯鋼からなる金属製であり，その表面はダイヤモンド等からなる絶縁材３２がコーティングされている。
【００２５】
上記電極案内子３の下端は，図１，図２に示すごとく，上記固定部４１の固定用ボルト４５によって上記本体部４０に固定されている。一方，上記電極案内子３の上端は，図１〜図３に示すごとく，上記固定部４２の固定用ボルト４５によって上記スライダー４７に固定されている。
【００２６】
そして，上記電極案内子３は，上記保持体４の調節部４３によって，長手方向に３５ｋｇｆの張力をかけられ，張設されている。
即ち，上記電極案内子３の下端は，上記保持体４の本体部４０に固定されている。一方，上記電極案内子３の上端は，上記調節部４３のセットボルト４９を上方へ螺合していくことによって，上記固定部４２のスライダー４７を介して上方に引張り上げられている。
【００２７】
また，上記ガイド溝３１は，図４に示すごとく，上記電極案内子３の端面３７に長手方向に向かって設けられている。
また，図４，図５に示すごとく，上記ガイド溝３１に嵌入された状態で走行する移動ワイヤ電極２は，直径０．１ｍｍの黄銅からなる極細ワイヤであり，その断面は円形である。また，上記ガイド溝３１の断面は，上記移動ワイヤ電極２の外形に沿った弧状凹部である。なお，上記ガイド溝３１の深さは０．０５ｍｍである。
そのため，上記移動ワイヤ電極２は，図４，図５に示すごとく，その断面の後方部分は上記ガイド溝３１内に走行可能に嵌入され，一方，前方部分は放電加工可能に被加工物７の加工面に対向して露出している。
【００２８】
次に，上記移動ワイヤ電極２について説明する。
上記移動ワイヤ電極２は放電加工によって消耗する。しかし，加工部における上記移動ワイヤ電極２は，常に一定の直径でなくてはならない。そのため，図４に示すごとく上記移動ワイヤ電極２を上記電極案内子３の端面３７に沿って移動させることによって，加工部に，常に一定の直径を有する移動ワイヤ電極２を供給する。
【００２９】
次に，上記ワイヤ放電加工装置１の周辺構成について，図６を用いて説明する。
上記ワイヤ放電加工装置１は，上述のごとく，加工部に上記移動ワイヤ電極２を供給しなければならない。そのために，上記ワイヤ放電加工装置１は，図６に示すごとく，ワイヤ供給用のワイヤリ−ル５１，プ−リ５２，ワイヤ引っ張りロ−ル５３を有する。
【００３０】
上記ワイヤリ−ル５１には，放電前の移動ワイヤ電極２が巻きつけてある。一方，上記ワイヤ引っ張りロ−ル５３には，放電後の移動ワイヤ電極２が巻き取られている。
上記プ−リ５２は，上記移動ワイヤ電極２を上記ガイドノズル２５１，２５２にスム−ズに導入，出するためのもので，上記ワイヤリ−ル５１とガイドノズル２５１との間と，ガイドノズル２５２と上記ワイヤ引っ張りロ−ル５３との間の２カ所に設けている。
【００３１】
また，図６に示すごとく，上記ワイヤ放電加工装置１は，上記電極案内子３における上記移動ワイヤ電極２と被加工物７との相対位置を変えて，溝加工を施すためのＸ軸方向制御テ−ブル６１１を有する。また，上記Ｘ軸方向制御テ−ブル６１１を駆動するための駆動電源６１を有する。
なお，該Ｘ軸方向制御テ−ブル６１１は，上記被加工物７をＸ軸方向にスライド移動させ，溝の深さを調整する。
【００３２】
また，上記ワイヤ放電加工装置１は，上記移動ワイヤ電極２に電流を供給するための加工電源６２と給電子２６とを有すると共に，上記駆動電源６１と加工電源６２とを演算制御して，上記Ｘ軸方向制御テ−ブル６を制御するための制御装置６３を有する。
【００３３】
次に，本例の作用につき説明する。
本例のワイヤ放電加工装置１においては，上記電極案内子３は上記保持体４の一対の固定部４１，４２に両端を固定され，その状態で上記保持体４の調節部４３により張設されている。そのため，上記電極案内子３は高剛体化している。
また，上記電極案内子３が張設されることにより，上記電極案内子３に設けたガイド溝３１は，上記電極案内子３の長手方向に沿って直線的に形成される。また，上記ガイド溝３１の側壁も同様に高剛体化している。
また，移動ワイヤ電極２は，その断面の前方部分が上記電極案内子３のガイド溝３１より露出した状態にある。
【００３４】
これにより，上記電極案内子３は，上記移動ワイヤ電極２を，そのガイド溝３１内に確実に嵌入した状態で走行させることができる。そのため，上記移動ワイヤ電極２の最大許容張力が０．４ｋｇｆと比較的低い場合においても，上記移動ワイヤ電極２は放電圧力やワイヤの走行に伴って振動することなく走行するができる。それ故，直径０．１ｍｍという極細の移動ワイヤ電極２を用いることができ，加工精度の優れた溝加工を行うことができる。
【００３５】
即ち，図５に示すごとく，被加工物７に対して，例えば，幅０．１４ｍｍ，深さ２．５ｍｍ，長さ１００ｍｍの溝加工を行う場合，上記プーリ間の中央部分に位置する移動ワイヤ電極によって形成される加工溝７１は，幅Ｗが０．１４５ｍｍとなり，その誤差は０．００５ｍｍと小さく，従来と比較して高精度な溝加工が可能となる。
【００３６】
また，上記直線状に形成されるガイド溝３１は，その全長のいずれの部分においても，被加工物７に上記移動ワイヤ電極２を対面させることができる。そのため，１度に放電加工を施すことができる長さを長く設けることができる。それ故，加工すべき溝の長さが，例えば１００ｍｍのように比較的長い場合においても，その溝加工を迅速に行うことができる。
【００３７】
また，上記ガイド溝３１を構成する側壁においても，その表面は絶縁材３２がコーティングされているため，上記移動ワイヤ電極２と電極案内子３とは電気的に絶縁されている。そのため，上記移動ワイヤ電極２と被加工物７との間でのみ放電を発生させて，加工溝７１を形成することができる。
【００３８】
また，上記加工電源６２は，上記電極案内子３に上記移動ワイヤ電極２とは逆極性の電圧を印加する。そのため，静電気力効果により，上記移動ワイヤ電極２を上記電極案内子３のガイド溝３１内に押し付けることができる。それ故，上記移動ワイヤ電極２の振動を確実に防止するができる。
【００３９】
また，上記移動ワイヤ電極２は，断面円形であり，また上記ガイド溝３１は上記移動ワイヤ電極２の外形に沿った弧状凹部であるため，加工溝７１の断面形状を円弧状に加工することができる。
【００４０】
実施形態例２
本発明の実施形態例にかかるワイヤ放電加工装置について，図７を用いて説明する。
本例のワイヤ放電加工装置１２は，移動ワイヤ電極２が，以下に示すごとく，保持体８によって張設されている。
【００４１】
上記保持体８は，本体部８０の下方に固定部８１を配設し，上方に固定部８２を配設している。該固定部８１，８２は突出した板状体であり，上記電極案内子３のガイド溝３１（図４，図５参照）に移動ワイヤ電極２を嵌入するために，それぞれ上記固定部８１，８２を貫通するガイド穴８１０，８２０を有している。
【００４２】
また，上記保持体８の本体部８０は，上記電極案内子３においてガイド溝３１を設けていない方の端面に対向する位置に，上記本体部８０の変形用の扇状空隙８４を有している。該扇状空隙８４は，上記本体部８０を左右対称に貫通した形状である。
また，上記保持体８の本体部８０は，その側面部に上記電極案内子３への張力を付加するためのボルト８３を有している。
【００４３】
次に，上記電極案内子３は，上記本体部８０の固定部８１，８２の間に固定された状態で張設されており，上記本体部８０と一体的になっている。
また，上記電極案内子３にかけられる張力は，上記ボルト８３を締めることにより，上記本体部８０に設けた扇状間隙８４の幅を狭めて上記本体部８０を長手方向に伸ばし，上記固定部８１，８２の間の距離を広げることによって調節される。
その他は，実施形態例１と同様の構造である。
【００４４】
本例では，上記電極案内子３が上記固定部８１，８２に固定されているため，これらに設けた上記ガイド穴８１０，８２０内を走行する上記移動ワイヤ電極２を，スムーズに上記電極案内子３のガイド溝３１内に嵌入させて，走行させることができる。
その他，本例においても，実施形態例１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１におけるワイヤ放電加工装置の側面図。
【図２】実施形態例１におけるワイヤ放電加工装置の正面図。
【図３】図２におけるＡ方向矢視図。
【図４】実施形態例１における電極案内子，及び移動ワイヤ電極の一部断面斜視図。
【図５】実施形態例１における電極案内子，移動ワイヤ電極，及び被加工物の断面図。
【図６】実施形態例１におけるワイヤ放電加工装置の周辺構成の説明図。
【図７】実施形態例２におけるワイヤ放電加工装置の斜視図。
【符号の説明】
１．．．ワイヤ放電加工装置，
２．．．移動ワイヤ電極，
３．．．電極案内子，
３１．．．ガイド溝，
３２．．．絶縁材，
３７．．．端面，
４．．．保持体，
４０．．．本体部，
４１，４２．．．固定部，
４３．．．調節部，
４５．．．固定用ボルト，
４７．．．スライダー，
４９．．．セットボルト，
７．．．被加工物，
７１．．．加工溝，

Claims

移動ワイヤ電極と被加工物との間に電圧を印加してワイヤ放電加工を行うワイヤ放電加工装置において，
該ワイヤ放電加工装置は，リボン状の電極案内子と，該電極案内子の端面に設けたガイド溝に嵌入された状態で移動する移動ワイヤ電極と，上記電極案内子を保持する保持体とよりなり，
上記保持体は，上記電極案内子の両端をそれぞれ保持するための一対の固定部と該一対の固定部の間の距離を調節する調節部とを有しており，かつ上記電極案内子は長手方向に張設されていることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
請求項１において，上記電極案内子は，金属製又はセラミックス製であり，その表面は絶縁材がコーティングされていることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
請求項１又は２において，上記移動ワイヤ電極は，断面円形であり，また上記ガイド溝は上記移動ワイヤ電極の外形に沿った弧状凹部であることを特徴とするワイヤ放電加工装置。