JP6153780B2

JP6153780B2 - 放電加工方法

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Publication number: JP6153780B2
Application number: JP2013120870A
Authority: JP
Inventors: 土田　浩; 土田　　浩
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: JP2014237191A

Description

本発明は放電加工方法に関する。

ワイヤ電極と被加工物との間にアークを発生させて、アークによる熱を利用して被加工物を加工する放電加工方法がある。

例えば、特許文献１では、ワイヤ電極をＶ字状に繰り返し移動させて、溝を被加工体の表面に形成する放電加工方法が開示されている。このような放電加工方法によれば、放電加工中に発生する加工屑のサイズを縮小させることができる。加工屑が小さくなるので、ワイヤ電極と衝突しても、ワイヤ電極が断線しにくい。

特許第４５５０５１６号公報

ところで、すでに仕上げを行った仕上部を有する被加工体を、ワイヤ電極により放電加工することがある。かかる放電加工では、加工屑が仕上部に付着し、仕上部の寸法精度や面粗さを悪化させることがあった。

例えば、図１４に示す被加工体９００を加工する場合がある。被加工体９００は、仕上部としての接触球９２１と、接触球９２１に連続的につながった接続部９０２と、を有する棒状体である。図１４に示すように、接続部９０２をワイヤ電極９９０により放電加工すると、軸部９２２が形成する。このとき、加工屑が接続部９０２から飛んで、接触球９２１に付着する。これにより、仕上部としての接触球９２１の寸法精度や面粗さが悪化することがある。

本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、加工屑の仕上部への付着を抑制する放電加工方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる放電加工方法は、
ワイヤ電極を備える放電加工機を用いて、
先端部と、前記先端部に連続的につながった接続部と、を有する棒状の被加工体を加工して、仕上部と、前記仕上部に連続的につながった軸部と、を有する加工体を得る加工方法であって、
前記接続部を、前記先端部から離れるにつれて断面積が連続的に増加する形状に加工し、傾斜部を形成する工程と、
前記先端部を仕上げ加工して、前記仕上部を形成する工程と、
前記傾斜部を放電加工して、前記軸部を形成する工程と、を含む。

このような構成によれば、加工屑の仕上部への付着を抑制することができる。

他方、本発明にかかる放電加工方法は、
ワイヤ電極を備える放電加工機を用いて、
すでに仕上げ加工が施された仕上部と、前記仕上部に連続的につながった接続部と、を有する棒状の被加工体を放電加工して、前記仕上部と、前記仕上部に連続的につながった軸部と、を有する加工体を得る放電加工方法であって、
前記ワイヤ電極を前記被加工体の軸線に対して傾斜させるように張りつつ前記接続部に接近させて、前記接続部を放電加工して、前記軸部を形成する。

他方、本発明にかかる放電加工方法は、
ワイヤ電極を備える放電加工機を用いて、
すでに仕上げ加工が施された仕上部と、前記仕上部に連続的につながった接続部とを有する棒状の被加工体を放電加工して、前記仕上部と、前記仕上部に連続的につながった軸部と、を有する加工体を得る放電加工方法であって、
遮蔽板を前記接続部と対向するように配置するとともに、
前記ワイヤ電極を前記遮蔽板と前記接続部との間に配置して、前記接続部を放電加工して、前記軸部を形成する。

他方、本発明にかかるプローブは、上記した放電加工方法により得られる。

本発明は、加工屑の仕上部への付着を抑制する放電加工方法を提供することができる。

第１実施形態にかかる放電加工方法のフローチャートを表す図である。被加工体の側面図である。第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第１実施形態にかかる放電加工方法により得られたプローブの側面図である。第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第２実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第２実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。第２実施形態にかかる放電加工方法により得られた加工体の側面図である第３実施形態にかかる放電加工方法の模式図である。関連する放電加工方法の模式図である。

（第１実施形態）
図１を参照しつつ、図２〜９を用いて第１実施形態にかかる放電加工方法について説明する。ここでは、被加工体を加工して、加工体の一例としてプローブを得る場合について説明する。図１は第１実施形態にかかる放電加工方法のフローチャートを示す。図２は被加工体の側面図である。図３〜７、９は、第１実施形態にかかる放電加工方法の模式図を示す。図８は、第１実施形態にかかる放電加工方法により得られたプローブの側面図である。

まず、図２に示すように、被加工体１００を準備する。被加工体１００は、導電性を有する材料からなる棒状体である。被加工体１００は、一端部である先端部１０１と、先端部１０１に連続的につながった接続部１０２とを含む。

次いで、図３に示すように、先端部１０１を略球状に粗加工し、粗形状部１１１を形成する（先端部粗加工ステップＳ１）。この粗加工は、例えば、ワイヤ電極１９０を備える放電加工機（図示略）を用いて行うことができる。被加工体１００の他端部を放電加工機の把持部（図示略）に把持させて、ワイヤ電極１９０を先端部１０１（図２参照）に接近させて、放電加工して、略球状の粗形状部１１１に加工することができる。

次いで、図４に示すように、接続部１０２の少なくとも一部を傾斜部１１２に加工する（傾斜形状加工ステップＳ２）。傾斜部１１２は、先端部１０１から離れるにつれて断面積が連続的に増加する形状を有する。このような形状としては、例えば、テーパ形状がある。

次いで、図５に示すように、粗形状部１１１を仕上げて、仕上部１２１を形成する（仕上ステップＳ３）。このような仕上げは、例えば、研磨剤（図示略）を粗形状部１１１に塗って、電圧をワイヤ電極に印加しないままワイヤ電極を粗形状部１１１に当接して研磨して行うことができる。また、円筒状の電極を備える放電加工機を用いて行うこともできる。上記したように、傾斜部１１２は先端部１０１から離れるにつれて断面積が連続的に増加する形状を有している。したがって、傾斜部１１２は粗形状部１１１を仕上げる際に加わる力に耐えられるよう必要な機械的強度を備える。

最後に、図６及び７に示すように、傾斜部１１２を軸部１２２に加工する（軸部放電加工ステップＳ４）。加工は、図の右側から左側に向けて（仕上部１２１に近い側から接続部１０２に向かって）行う。ここで、図７に示すように、加工屑が傾斜部１１２から発生して、軸部１２２に付着するものの、仕上部１２１まで到達し難い。また、傾斜部１１２から発生する加工屑の量は、棒状の接続部１０２（図２及び図３参照）をそのまま軸部１２２に放電加工して発生する加工屑の量と比較して、少ない。さらに、傾斜部１１２の径の小さい方から大きい方（断面積の小さい方から大きい方）に向かって加工することになるため、仕上部１２１の近い方では加工屑の発生量が少なく、加工屑が多く発生するときには仕上部１２１から十分に離れた状態にある。これらにより、加工屑の仕上部１２１への付着を抑制することができる。

上記した全てのステップを経ると、図８に示すように、加工体としてのプローブ１３０を得ることができる。プローブ１３０は、仕上部１２１と、仕上部１２１に連続的につながった軸部１２２を有する。プローブ１３０は、例えば、三次元測定機のプローブとして用いられる。加工屑の仕上部１２１への付着を抑制できるので、仕上部１２１は寸法精度や面粗さを良好に維持しており、プローブの接触球として良好に機能することができる。

以上より、本実施形態によれば、加工屑の仕上部１２１への付着を抑制でき、寸法精度や面粗さを良好に維持した仕上部１２１を有するプローブを得ることができる。また、本実施形態によれば、新たな放電加工機を必要とすることなく、既存の放電加工機で実施できる。

なお、上記した第１実施形態では、接続部１０２をテーパ形状に加工したが、先端部１０１から離れるにつれて断面積を連続的に増加する形状に加工すればよい。このような形状としては、例えば、図９（ａ）に示すような円弧状や、図９（ｂ）に示すような放物線状が挙げられる。

また、上記した第１実施形態では、先端部粗加工ステップＳ１、傾斜形状加工ステップＳ２、仕上ステップＳ３、軸部放電加工ステップＳ４の順に実施したが、必要に応じて先端部粗加工ステップＳ１を省略してもよい。

また、上記した第１実施形態では、先端部粗加工ステップＳ１において、先端部１０１を略球状に粗加工したが、円盤状に粗加工してもよい。

（第２実施形態）
次に、図１０〜１２を用いて第２実施形態にかかる放電加工方法について説明する。図１０は、被加工体の側面図を示す。図１１は、第２実施形態にかかる放電加工方法の模式図を示す。図１２は、第２実施形態にかかる放電加工方法により得られた加工体の側面図である。

まず、被加工体２００を準備する。図１０に示すように、被加工体２００は、すでに仕上げされた仕上部２０１と、仕上部２０１に連続的につながった接続部２０２とを備える棒状体である。ここで、仕上部２０１は、１回の粗加工を経るだけで、良好な面粗さや寸法精度を得ているものとする。接続部２０２は、仕上部２０１と比較して、大きな径を有する。

図１１に示すように、ワイヤ電極２９０を被加工体２００の軸線Ａに対して傾斜させるように張りつつ接続部２０２に接近させて、接続部２０２を放電加工する。このような放電加工は、例えば、供給ガイド及び回収ガイドの位置を相対的に変更することでワイヤ電極２９０を傾斜させることのできる放電加工機を用いて行うことができる。ワイヤ電極２９０と軸線Ａとの成す角度は、鋭角であると好ましく、さらに好ましくは３０°以下である。

ここで、接続部２０２の被加工部２０３が放電加工により加工され、加工屑が被加工部２０３から発生する。このとき、被加工部２０３は仕上部２０１から離れており、加工屑が仕上部２０１に到達しにくい。また、被加工部２０３は被加工体２００の軸線Ａに対して傾斜しているところ、加工屑は被加工部２０３の面に垂直な方向Ｂに飛んでいく。つまり、加工屑は仕上部２０１の方向に向かって飛ばずに、仕上部２０１から離れるようにして飛んでいく。すなわち、加工屑は、仕上部２０１に付着しにくいのである。

以上より、本実施形態によれば、加工体２３０を得ることができる。図１２に示すように、加工体２３０は、仕上部２０１と、仕上部２０１に連続的につながった接続部２０２とを、有する。放電加工による加工屑が仕上部２０１に付着しにくいので、仕上部２０１は、仕上した直後の表面粗さや寸法精度を維持している。すなわち、本実施形態によれば、仕上げ加工をすることなく、粗加工しただけで、良好な面粗さや寸法精度が得られる。つまり、仕上げ加工と粗加工とによる工程を１回の加工工程だけで行うことができる。また、本実施形態によれば、新たな放電加工機や装置を必要とすることなく、既存の放電加工機で実施できる。

なお、上記した第２実施形態では、ワイヤ電極を直線状に張る放電加工機を利用したが、ワイヤ電極を円弧状に張るワイヤガイドを備える放電加工機を利用してもよい。

（第３実施形態）
次に、図１３を用いて第３実施形態にかかる放電加工方法について説明する。図１３は、第３実施形態にかかる放電加工方法の模式図を示す。ここでは、第２実施形態にかかる放電加工方法と同様に、被加工体２００（図１０参照）を放電加工し、加工体２３０（図１２参照）を形成する場合について説明する。第３実施形態にかかる放電加工方法は、第２実施形態にかかる放電加工方法と共通する構成について、同一の符号を付して、説明する。

図１３に示すように、遮蔽板３０８を用いて、接続部２０２を放電加工して、仕上部２０１を形成する。遮蔽板３０８は、仕上部２０１を通過させるための通過孔３０９を備える板状体である。遮蔽板３０８は、仕上部２０１を通過孔３０９に通過させる。また、遮蔽板３０８を接続部２０２と対向するように配置する。また、ワイヤ電極２９０を遮蔽板３０８と接続部２０２との間に配置して、接続部２０２の被加工部２０４を放電加工して、仕上部２０１を形成する。

このような放電加工は、遮蔽板３０８とワイヤ電極２９０とを備える放電加工機を利用することができる。放電加工機は、遮蔽板３０８とワイヤ電極２９０とを操作する操作機構を備える。操作機構は、ワイヤ電極２９０の動きに応じて、遮蔽板３０８を操作すると好ましい。また、操作機構は、被加工体２００と遮蔽板３０８とが機械的な干渉を起こさないように、遮蔽板３０８を操作すると好ましい。

ここで、接続部２０２の被加工部２０４が放電加工により加工され、加工屑が被加工部２０３から発生する。遮蔽板３０８が配置されているので、加工屑が遮蔽板３０８により進行を妨害されて、仕上部２０１に到達しにくい。すなわち、加工屑は、仕上部２０１に付着しにくいのである。

接続部２０２の被加工部２０４とワイヤ電極２９０との距離Ｄ１は、１〜２μｍである場合、遮蔽板３０８とワイヤ電極２９０との距離Ｄ２は、４〜６μｍであると好ましく、さらに好ましくは４．５〜５．５μｍである。遮蔽板３０８とワイヤ電極２９０との電位差がゼロであると好ましい。これらによれば、遮蔽板３０８とワイヤ電極２９０との間にアークを発生させることなく、接続部２０２の被加工部２０４とワイヤ電極２９０との間にアークを発生させて、放電加工をより安定して行うことができる。

以上より、本実施形態によれば、図１１に示すように、加工体２３０を得ることができる。加工体２３０は、仕上部２０１と、仕上部２０１に連続的につながった接続部２０２とを、有する。放電加工による加工屑が仕上部２０１に付着しにくいので、仕上部２０１は、仕上した直後の表面粗さや寸法精度を維持している。また、本実施形態によれば、多種多様な放電加工機において適用することができる。また、本実施形態によれば、仕上げ加工をすることなく、粗加工しただけで、良好な面粗さや寸法精度が得られる。つまり、仕上げ加工と粗加工とによる工程を１回の加工工程だけで行うことができる。

なお、上記した第１実施形態では、被加工体をプローブ形状に加工したが、多種多様な形状に加工してもよい。例えば、仕上部を含む加工体であれば、どのようなもので加工することができる。このような加工体として、例えば、パンチやダイなどの金型が挙げられる。

１００、２００被加工体、１０１先端部、１０２、２０２接続部、２０３、２０４被加工部、１１１粗形状部、１１２傾斜部、
１２１、２０１仕上部、１２２軸部、１３０プローブ、
２３０加工体、１９０、２９０ワイヤ電極、
３０８遮蔽板、３０９通過孔

Claims

ワイヤ電極を備える放電加工機を用いて、
先端部と、前記先端部に連続的につながった接続部と、を有する棒状の被加工体を加工して、仕上部と、前記仕上部に連続的につながった軸部と、を有する加工体を得る加工方法であって、
前記接続部を、前記先端部から離れるにつれて断面積が連続的に増加する形状に加工し、傾斜部を形成する工程と、
前記先端部を仕上げ加工して、前記仕上部を形成する工程と、
前記傾斜部を放電加工して、前記軸部を形成する工程と、を含む放電加工方法。
ワイヤ電極を備える放電加工機を用いて、
すでに仕上げ加工が施された仕上部と、前記仕上部に連続的につながった接続部とを有する棒状の被加工体を放電加工して、前記仕上部と、前記仕上部に連続的につながった軸部とを有する加工体を得る放電加工方法であって、
前記ワイヤ電極を前記被加工体の軸線に対して傾斜させるように張りつつ前記接続部に接近させて、前記接続部を放電加工して、前記軸部を形成する放電加工方法。
ワイヤ電極を備える放電加工機を用いて、
すでに仕上げ加工が施された仕上部と、前記仕上部に連続的につながった接続部とを有する棒状の被加工体を放電加工して、前記仕上部と、前記仕上部に連続的につながった軸部と、を有する加工体を得る放電加工方法であって、
遮蔽板を前記接続部と対向するように配置するとともに、
前記ワイヤ電極を前記遮蔽板と前記接続部との間に配置して、前記接続部を放電加工して、前記軸部を形成する放電加工方法。