JP4284910B2 - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、ワイヤ電極と被加工物との間に加工電力を供給し、放電エネルギにより被加工物を加工する、ワイヤ放電加工装置の改良に関するものである。
背景技術
第８図は、日本国特公平４−２５０９１号公報に開示された、ワイヤ放電加工装置の加工を行う部分を示す断面図であり、１及び１’は一対の通電ノズル装置を示している。これらの一対の通電ノズル装置１及び１’は、図示しない固定装置により図示しない定盤に固定された被加工物２を挟んで互いに対称に配置されており、構成及び作用が同様のため、下方の構成要素はそれぞれ対応する上方の構成要素の符号にダッシュを付して示すと共に、以下においては上方の通電ノズル装置１についてのみ説明する。図において、３はノズルホルダ、４はノズル、５は袋ナット、６はばね、７はＯリング、８は加工液供給管、９はワイヤ電極１０の案内ダイス、１１はダイスホルダ、１２はノズル４の先端に取り付けられた通電子取付盤、１２ａは通電子取付盤１２に形成された環状又は適宜分割された通電子収容部、１２ｂは通電子取付盤１２に形成され、通電子収容部１２ａ内に加工液を供給するための管路、１３は通電子収容部１２ａの内部を覆っている絶縁部材、１４は全体が環状をした又は所定の角度部分毎に複数に分割されている通電子、１５は通電子１４の先端部分が露出するとともに通電子１４を通電子取付盤１２内に摺動自在に収容する板、１５ａは液抜孔、１６はワイヤ電極１０に給電する通電ピン、１７はワイヤ電極１０のガイドローラである。
ノズルホルダ３は取付フランジ３ａ、ノズル室３ｂ、ワイヤ電極挿通孔３ｃ、加工液供給管取付孔３ｄ及びねじ部３ｅを有し、ダイスホルダ１１が固定され、更にばね６と袋ナット５が順次取り付けられている。一方、ノズル４はノズル室３ｂ内で上下に摺動自在であるが、圧縮されているばね６の復元力により、非加工時には、被加工物２から離れた移動端に留められる。
また、ノズル４は一端に加工液吐出口としての小孔４ａを有し、図示しない供給装置から供給されるワイヤ電極１０は、ノズルホルダ３のワイヤ電極挿通孔３ｃから通電ノズル装置１の内部に引き込まれ、通電ピン１６、案内ダイス９を経てノズル４の小孔４ａから引き出され、下方の通電ノズル装置１’の内部を通って図示しない回収装置により回収される。
通電子１４は通電子収容部１２ａ内に摺動自在に納められており、加工液の液圧の作用により、加工時には常に被加工物２の表面に接触するようになっている。また、通電子取付盤１２から板１５の反対側に突出した通電子１４と一体の通電部材には、図示しない加工用電源の出力端子が接続される。そして、例えば、図示しない加工間隙コンデンサの端子の一方を前記通電部材に、他方を通電ピン１６への給電端子に接続して浮遊インダクタンスの少ないコンデンサ放電回路を形成する。
このような構成により、より高い放電電流振幅を得ることが可能となり、加工速度を向上することができるものである。
しかし、このような従来のワイヤ放電加工装置では、被加工物２に給電するための通電子１４が通電子収容部１２ａ内に摺動自在に収められており、加工時には加工液の液圧の作用により常に被加工物２の表面に押し付けられる構成となっている。したがって、特に仕上加工時において、表面粗さや寸法精度等の加工精度が損なわれるという問題点がある。
また、通電子１４から被加工物２に給電を行わずに、被加工物２を支持する図示しない定盤等から被加工物２に給電する構成を採用した場合には、加工速度が低下するという問題点がある。
発明の開示
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、生産性が高く、かつ、表面粗さ及び寸法精度等の加工精度の低下を防止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。
この発明に係る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せしめ、放電エネルギにより前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替え可能に支持された通電手段と、前記通電手段を前記被加工物から引き離す方向に作用する抗力発生手段と、前記加工液の液圧を変更制御する加工液圧制御手段と、前記被加工物への給電を前記通電手段又は前記通電手段以外から行う切り替えが可能な通電切り替え手段とを備え、前記加工液圧制御手段により放電加工時の加工液の液圧を変更制御し、所期の加工速度及び加工精度に応じて、前記通電手段と前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替えて加工を行うものである。
また、ワイヤ電極と被加工物との間に加工液を介在せしめ、放電エネルギにより前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替え可能に支持された通電手段と、前記通電手段を前記被加工物から引き離す方向に作用する抗力発生手段と、前記被加工物への給電を前記通電手段又は前記通電手段以外から行う切り替えが可能な通電切り替え手段とを備え、前記抗力発生手段の発生力を変更制御し、所期の加工速度及び加工精度に応じて、前記通電手段と前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替えて加工を行うものである。
さらに、前記通電手段が前記加工液を噴出供給するノズルであるものである。
この発明は、以上説明したように構成されているので、加工速度の向上及び加工精度の向上を両立することができるという効果がある。
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、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の加工を行う部分を示す断面図であり、２１及び２１’は一対の通電ノズル装置を示している。これらの一対の通電ノズル装置２１及び２１’は、図示しない固定装置により図示しない定盤に固定された被加工物２を挟んで互いに対称に配置されており、構成及び作用が同様のため、下方の構成要素はそれぞれ対応する上方の構成要素の符号にダッシュを付して示すと共に、以下においては上方の通電ノズル装置２１を中心に説明する。図において、１０は図示しない供給装置から供給されるワイヤ電極、２２はワイヤ電極１０と被加工物２との短絡を防ぐための絶縁部材、２３は図示しない加工用電源の出力端子に接続されたリード線、２４は導電体であるリード線取付板、２５は絶縁部材２２に取り付けられた通電手段であるノズル、２６はばね、２７はばね取付板、２８はワイヤ電極１０の案内ダイス、２９はワイヤ電極１０に給電するための通電子である。
ノズル２５は被加工物２の表面をなるべく傷つけないように摩擦係数が小さく、かつ導電性のものであり、加工液噴出口としての小孔２５ａを有している。小孔２５ａの径は、ワイヤ電極１０との間に少なくとも加工間隙以上の間隙が生じるように選定されており、ワイヤ電極１０はノズル２５の小孔２５ａから下方に引き出され、下方の通電ノズル装置２１’を通って図示しない回収装置により回収される。
このように、ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極１０を被加工物２に対して送給し、ワイヤ電極１０と被加工物２との間に図示しない加工用電源から加工電力を供給し、同時に極間に加工液を供給し、被加工物２を放電エネルギにより加工するものである。
以下において、通電手段であるノズル２５に働く被加工物２方向（ａ方向）の力を「推力」、ノズル２５に働く被加工物２から引き離す方向（ｂ方向）の力を「抗力」と呼ぶこととする。
絶縁部材２２は、絶縁性材料又は絶縁被覆処理された非絶縁材料からなり、所定の硬度及び剛性を有するものである。したがって、加工液の液圧が掛かると伸張し、加工液の液圧が低下すると伸張していた状態から収縮するものである。加工液が通電ノズル装置２１内部に供給されると、この加工液の液圧により、「推力」が発生すると共に、絶縁部材２２の弾性変形により、「抗力」が発生する。また、ばね２６は、所定のばね定数を有し、ノズル２５の被加工物２方向への動作を抑制する方向（ｂ方向）に復元力を有するため、ばね２６によっても「抗力」を生ずる。この場合のノズル２５を被加工物２から引き離す方向に作用する抗力発生手段は、絶縁部材２２及びばね２６である。
したがって、ノズル２５は、第２図に示すように、非加工時には、ばね２６の復元力による「抗力」により、被加工物２から離れた移動端に留められることになる。
次に、被加工物２への給電をノズル２５から行う場合（場合Ａ）と、被加工物２を支持する図示しない定盤から行う場合（場合Ｂ）との作用効果の比較を行う。
図示しない加工用電源からのワイヤ電極給電用リード線及び被加工物給電用リード線は通電子２９付近まで同軸線で送られ、通電子２９付近から分離されるため、前記場合Ｂでは、通電ノズル装置２１と被加工物２の相対移動を考慮して、リード線２３の長さに余裕を持たせる必要があるため、前記場合Ａの方がリード線２３の長さを短くすることができる。また、前記場合Ａの方が前記場合Ｂよりも、ノズル２５から加工間隙までの経路が前記定盤から加工間隙までの経路よりも短いため、放電加工回路の浮遊インダクタンスを減らすことができる。従って、例えば第３図に示すように、前記場合Ａ（ノズルからの給電）の方が前記場合Ｂ（定盤からの給電）よりも急峻な傾きをもつ放電電流波形を得ることができ、同一パルス幅であればより高い放電電流振幅を得ることが可能となり、加工速度を向上することができる。ただし、ノズル２５が被加工物２に接触するため、仕上加工よりも荒加工に適している。
また、前記場合Ｂ（定盤からの給電）は、ノズル２５と被加工物２とが接触しないため、寸法精度等の加工精度が損なわれることを防ぐことができ、特に仕上加工に適している。
加工液の液圧が所定の値よりも大きい場合には、第４図に示すように、「推力」（ａ方向）が「抗力」（ｂ方向）よりも大きくなり、ノズル２５の先端は被加工物２に接触する。この場合には、図示しない加工用電源からの電力がリード線２３、リード線取付板２４を介して通電手段でもある導電性のノズル２５の先端から被加工物２に給電されることから、前記のように加工速度を向上することができ、荒加工に適している。
また、ノズル２５の先端が被加工物２の表面に接触すると、ノズル２５の小孔２５ａは加工間隙そのものに直結されるので、小孔２５ａから噴出された加工液は直ちに加工間隙を貫流し、ワイヤ電極１０を冷却するとともに加工屑を洗い流し異常放電が発生する余地をなくし、放電加工を確実に進行させることが可能である。
加工液の液圧が所定の値よりも小さい場合には、第５図に示すように、「推力」（ａ方向）が「抗力」（ｂ方向）よりも小さくなり、ノズル２５は被加工物２に接触せずに、所定の間隙が維持される。この場合の被加工物への給電は、例えば定盤を介して行うことができる。この場合には、ノズル２５と被加工物２とが接触しないため、前記のように寸法精度等の加工精度が損なわれることを防ぐことができ、特に仕上加工に適している。
前記のような被加工物２への給電における通電手段の切り替えは、例えば半導体リレー、コンタクタ等により行うことができる。
また、荒加工時にはノズルからの給電と定盤からの給電を併用することもできる。
次に、加工液の液圧を制御する方法について説明する。第６図は、加工液の液圧制御を実現する構成の一例を示す説明図であり、図において、３０は加工液タンク、３１は加工液、３２は配管、３３はポンプである。ポンプ３３は、加工液圧制御手段の一例であり、ポンプの吐出し流量を可変制御できるもの、例えば可変容量形ポンプである。このような構成により、通電ノズル装置２１及び２１’への加工液供給流量を変更制御し、加工液の液圧を変更制御することができ、したがって、「推力」を変更制御することができる。すなわち、前記のようなノズル２５及び２５’と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替えることができる。
第６図の例では、ポンプ３３からの配管３２を分岐させて通電ノズル装置２１及び２１’へ加工液を供給する場合を示したが、ポンプ３３を通電ノズル装置２１及び２１’に対して個別に設置してもよい。
以上のように、抗力発生手段により「抗力」を与え、加工液圧制御手段により放電加工時の加工液の液圧を変更制御することにより、「推力」を変更制御し、所期の加工速度及び加工精度に応じて、ノズル２５と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替え、被加工物２への給電を切り替えることにより、加工速度の向上及び加工精度の向上を両立することができる。
また、前記説明では、抗力発生手段としてばね２６を用い、ノズル２５に「抗力」を与えたが、ばね２６の代わりに他の弾性体を使用してもよい。第７図はこのような構成の一例を示したものであり、例えば、Ｏリング３４の復元力により「抗力」を与えるものである。
なお、以上の説明においては、絶縁部材２２が所定の硬度及び剛性を有し、加工液の液圧により伸縮する場合を示したが、絶縁部材２２は他の弾性部材によって弾性的に支持されていてもよいし、直線案内により前記ａ及びｂ方向に移動可能に支持されていてもよい。すなわち、ノズル２５が、被加工物２に対して接触又は離脱可能に支持されていればよい。絶縁部材２２が直線案内により前記ａ及びｂ方向に移動可能に支持されている場合における抗力発生手段は、ばね２６のみとなる。
また、以上の説明においては、上下の通電ノズル装置が共にこの発明の構成である場合を示したが、上下の何れか一方の通電ノズル装置に代えて従来技術で示したような通電ノズル装置を採用してもよい。
実施の形態２．
実施の形態１では、抗力発生手段により「抗力」を与え、加工液圧制御手段により放電加工時の加工液の液圧を変更制御することにより、「推力」を変更制御し、ノズル２５と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替える場合を示したが、加工液の液圧を所定の圧力に維持し、したがって、この加工液の液圧により「推力」を一定の値とし、「抗力」を変更制御することにより、ノズル２５と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替えることも可能である。このような、「抗力」を変更制御する方法としては、電磁力を用いる方法や流体力を用いる方法等が考えられる。流体力を用いる方法としては、第６図のような方法の他、繊維強化ゴムにからなるゴムチューブの伸縮を空気圧によって制御する、いわゆるゴム人工筋等による方法等が挙げられる。例えば、このゴム人工筋による方法は、第７図のＯリング３４の代わりに繊維強化ゴムにからなるゴムチューブを配置し、このゴムチューブ中の空気圧を変えることにより「抗力」を変えるものである。このような構成により、加工液の液圧を変更制御することなく、ノズル２５及び２５’と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替えることができ、実施の形態１と同様の効果を奏する。
実施の形態１及び２においては、「推力」又は「抗力」を変更制御することにより、ノズル２５と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替える場合を示したが、導電性のノズル２５とは別の通電手段をノズルに連結し、この通電手段と被加工物２との接触又は非接触状態を切り替えてもよい。
また、以上の説明においては、ワイヤ電極１０が鉛直方向に送給され、通電ノズル装置２１及び２１’が被加工物２の上下に位置する場合について説明したが、ワイヤ電極１０の送給方向並びに通電ノズル装置２１及び２１’と被加工物２との位置関係は前記実施の形態の説明に限定されるものではない。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係るワイヤ放電加工装置は、生産性が高く、かつ、表面粗さ及び寸法精度等の加工精度の低下を防止することができるため、ワイヤ放電加工作業に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の加工を行う部分を示す断面図である。
第２図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の通電ノズル装置における非加工時の動作を示す断面図である。
第３図は、放電電流波形を示す説明図である。
第４図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の通電ノズル装置における、加工液の液圧が所定の値よりも大きい場合の加工時の動作を示す断面図である。
第５図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置の通電ノズル装置における、加工液の液圧が所定の値よりも小さい場合の加工時の動作を示す断面図である。
第６図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置における加工液の液圧制御を実現する構成の一例を示す説明図である。
第７図は、この発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置における抗力発生手段の一例を示す断面図である。
第８図は、従来のワイヤ放電加工装置の加工を行う部分を示す断面図である。

Claims (4)

1. ワイヤ電極と被加工物との間に加工液を介在せしめ、放電エネルギにより前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、
   前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替え可能に支持された通電手段と、
   前記通電手段を前記被加工物から引き離す方向に作用する抗力発生手段と、
   前記加工液の液圧を変更制御する加工液圧制御手段と、
   前記被加工物への給電を前記通電手段又は前記通電手段以外から行う切り替えが可能な通電切り替え手段とを備え、
   前記加工液圧制御手段により放電加工時の加工液の液圧を変更制御し、所期の加工速度及び加工精度に応じて、前記通電手段と前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替えて加工を行うことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
2. 請求の範囲１において、前記通電手段が前記加工液を噴出供給するノズルであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
3. ワイヤ電極と被加工物との間に加工液を介在せしめ、放電エネルギにより前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、
   前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替え可能に支持された通電手段と、
   前記通電手段を前記被加工物から引き離す方向に作用する抗力発生手段と、
   前記被加工物への給電を前記通電手段又は前記通電手段以外から行う切り替えが可能な通電切り替え手段とを備え、
   前記抗力発生手段の発生力を変更制御し、所期の加工速度及び加工精度に応じて、前記通電手段と前記被加工物との接触又は非接触状態を切り替えて加工を行うことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
4. 請求の範囲３において、前記通電手段が前記加工液を噴出供給するノズルであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。

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