JPH0258045B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ワイヤ電極を切断等の加工工具と
して使用するワイヤカツト放電加工における加工
液供給装置、特に、ワイヤ電極に沿つて加工間隙
に加工液を噴射供給する従来の加工液供給装置の
他に補助加工液供給装置を設けて加工液の加工間
隙への供給をより完全にした装置に関する。

〔背景技術〕

ワイヤカツト放電加工装置は、ワイヤ電極を一
方のリールから繰り出し、他方のリールに巻き取
る等の回収をする間に於て、一対の位置決めガイ
ド間を所定の張力を保つた状態で移動させ、この
ガイド間を移動するワイヤ電極の軸に略直角の方
向から被加工体を対向させて加工間隙を形成し、
この間隙に水、油等の加工液を供給するととも
に、加工用電圧パルスを供給してパルス放電を発
生させ、この放電を繰り返しながら被加工体とワ
イヤ電極とを相対的に前記対向方向の加工送り移
動させることによつて切断加工するものである。

例えば、第１図に示すワイヤカツト放電加工装
置について説明する。このワイヤカツト放電加工
装置は、ワイヤ電極２が図示しない装置本体のカ
ラム等に設けたリールからブレーキローラ等を介
して繰り出されアーム１の案内ローラ１１を介し
て下方に延び、下方にアーム１に対向して設けた
アーム１′の案内ローラ１１′、及び図示しない巻
き取りローラ及びカラム等本体の巻き取りリール
又は回収容器へと到るワイヤ電極２の前記案内ロ
ーラ１１，１１′間の部分と、被加工物３との間
に間欠的な電圧パルスを印加し放電加工を行うも
のである。上方に配置されたアーム１には、アー
ム１とほぼ直交するように、かつ手動ハンドル又
はモータ１２によつて上下動位置決め設置自在に
断面Ｌ字状の支持部材１３の上部が取付けられて
いる。支持部材１３の下部前面には、ワイヤ電極
２と接触して電圧パルスを印加するための超硬合
金等から成る耐摩性で通常円柱状の通電ピン４が
取付けられ、前記案内ローラ１１，１１′間のほ
ぼ直線部分のワイヤ電極２に当接している。４１
は、ワイヤ電極２を通電ピン４に押し付ける耐摩
性で、通常は絶縁性の押付ピンで、ピン４と共に
部材１３に並設して設けられ、また支持部材１３
の下端部には、中空円筒状のノズル本体５の上端
部等適宜の部位が必要に応じ微小位置調整可能に
固着されている。このノズル本体５の上下端面に
は開口部５１，５２が形成され、これら開口部５
１，５２はノズル本体５のほぼ中心軸線部位に形
成されていて、前記案内ローラ１１，１１′間の
ワイヤ電極２が同軸状に挿通するような位置関係
に配置されている。さらにノズル本体５の内部に
は、上部位置決めガイド６１のガイドホルダ６が
同軸状に挿設されており、また上記下端面開口部
５２にはノズル７が同軸状で軸方向に移動自在に
嵌設されている。ガイドホルダ６は孔６ａを有す
る中空の筒体であり、下端部にはダイス状位置決
めガイド６１が取付けられ、このガイド６１によ
つて被加工物３上部に於けるワイヤ電極２の位置
決めを行なつている。ガイドホルダ６は、ノズル
本体５に、必要に応じて微少位置調整可能に固着
されている。またノズル７は、ノズル本体５の下
部に配設され、ノズル本体５下端の開口部５２に
加工液の供給圧力、流量及び被加工物３との距離
等に応じ上下動自在に嵌合している。ノズル７
は、所望の軸方向長さ内径及び軸方向内径絞りを
有する中空円筒状体であり、ノズル本体５内に位
置するフランジ部の端部７１の外径は、ノズル本
体５下端部の開口部５２の内径とほぼ等しく形成
され、端部７１が開口部５２の内壁に嵌合当接す
ることによつて、ノズル７がノズル本体５から脱
落するのを防いでいる。なお、７２は上部ノズル
７に対し、必要に応じて設けられるスプリング
で、下部ノズル７′が、重力に抗して液流で押し
上げられるのに対応して設けられるものである。
またノズル本体５の上部側適宜の位置には加工液
の加工供給ホース５３が取付けられ、ここから加
工液がノズル本体５内に供給され、内部に於て位
置決めガイド６１を冷却し、ノズル７から被加工
物３の加工部へ噴出されると共に、上部の開口部
５１より上方へ噴出して通電ピン４とワイヤ電極
２との間にも加工液を供給してワイヤ電極２及び
通電ピン４を冷却するようになつている。また被
加工物３は、加工テーブル３１に固定され、加工
テーブル３１はモータ３２，３３によつてワイヤ
電極２軸と直角な平面上を数値制御装置による制
御の下に所定の輪郭形状等に沿つて自在に移動で
きるようになつている。

なお、以上説明した各構成及び部材の多くのも
のは、被加工物３の上方側だけでなく、下方にも
設けられており、被加工物３の下方には、被加工
物３を中心として上下がほぼ対称となるように各
部材が配設されていることの他は、前述の説明と
同様であるため、同一符号に肩符′を付けて示し、
その説明を省略するが、図示従来例の実施例の場
合、下部通電装置は、使用済もワイヤ電極２と接
触するため、ピン４よりも充分径の大きい回転自
在の電源からブラツシ通電される案内ローラを兼
用する通電ローラ１１′が用いられるのが普通で
ある。

このようにワイヤカツト放電加工装置は構成さ
れているが、ワイヤ電極２は上部の通電ピン４と
下部通電ローラ１１′等の通電装置から被加工物
３との間に電圧パルスが印加され放電パルス電流
が流れている上に移動している為、被加工物３と
の間に形成される加工間隙付近が高温状態に晒さ
れる。このため、前述の如く加工液の供給によつ
て冷却するようになつている。

しかしながら、このような従来の装置にあつて
は、ノズル７，７′よりの噴射加工液が充分加工
間隙内に流入して介在しないとか、加工液の流通
更新が円滑迅速に行なわれないとか、気泡を巻き
込んで流通するとか、或いはまた、加工間隙がワ
イヤ電極２側へ凸の円弧状又は弓状等に湾曲した
状態となつて加工が進行する傾向にあるためワイ
ヤ電極２に沿う同軸噴射加工液が、既に加工済の
加工溝の方向を指向して流れる等のため、加工間
隙に気泡が生成して流通介在したり、噴射加工液
が加工間隙から剥離したり、キヤビテイシヨン作
用を生じたり、又当該部分のワイヤ電極２が充分
冷却されず、放電加工電流（平均）を増大でき
ず、高速ワイヤカツト放電加工が行なえなかつ
た。

このため、一方又は両方のノズル７，７′につ
き種々の改良が為され、例えば上述の如く両ノズ
ル７，７′をワイヤ電極２と同軸ノズルとするこ
と、及び上部ノズル７に対して下部ノズル７′の
加工液噴出圧力又は流速を例えば、約1.5〜５倍
程度大きく設定すること等が提案されている。

しかしながら、上記のごとき種々の改良によつ
てもより高速の加工を、加工部輪郭形状の変化如
何にかかわらず安定して行なうことは困難であつ
た。

〔発明の目的〕

そこで、この発明は、従来の前記問題点に着目
してなされたもので、その目的とするところは、
ワイヤカツト放電加工の加工溝の幅よりも小さい
幅又は径を有するパイプを加工溝内にワイヤ電極
とほぼ平行な同方向に挿入延在させて位置せし
め、前記パイプのワイヤ電極に対向する側に長さ
方向の所定の位置又は長さ方向に沿つて開口を形
成し、この開口から加工液を噴出供給、あるいは
吸引排除を行うことにより前記パイプを補助加工
液ノズルとなし、該補助加工液ノズルに於ける加
工液の噴出供給、又は吸引排除を、加工状態、
種々の加工条件の変化等に応じて任意に制御する
ことにより、従来技術の問題点の解消を図つたワ
イヤカツト放電加工における加工液供給装置を提
供することにある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第２図ないし第４図はこの発明の第１実施例を
示す図面である。この実施例において、符号１４
は補助加工液ノズルを示し、このノズル１４は絶
縁物から成るか、表面が絶縁被覆処理され、又は
ワイヤ電極２及び被加工体３に対して絶縁して保
持されており、この補助加工液ノズル１４はワイ
ヤ電極２を包皮して加工液を噴流させて加工間隙
に供給する所謂同軸ノズル７，７′とは別途に配
設したものであり、被加工体３の加工溝３Ａの幅
よりも小さい幅又は径を有するパイプ１４Ａを加
工溝３Ａ内にワイヤ電極２とほぼ平行な同方向に
挿入延在させて設け、前記パイプ１４Ａのワイヤ
電極２に対向する側に長さ方向の所定の位置に１
個又は長さ方向に沿つて開口１４Ｂを等間隔で複
数個、又は連続したスリツト状等に形成し、この
開口１４Ｂから加工液を噴出供給あるいは吸引排
除を行うようにしたものである。しかして、この
図示実施例では、上記開口１４Ｂはパイプ１４Ａ
の先端側にのみ形成されている。このような補助
加工液ノズル１４をワイヤ電極２軸を回動軸芯と
して回動させる回動調節機構１５が、この実施例
では固定部ある上ノズル本体５に設けられてい
る。すなわち、上ノズル本体５の外周に軸受１７
を介して回動自在に取り付けられた円板状歯車１
９と、同様な回転円板１８とが結合部材１６で歯
車１９に一体に結合されている。これら歯車１９
および円板１８は上ヘツド１３に設けられた駆動
装置たるモータ２０により、歯車２１を介して制
御回動可能に構成されている。そして、円板１８
の一側に補助加工液ノズル１４がアーム２２を介
して装着されている。このアーム２２には、補助
加工液ノズル１４をワイヤ電極２軸とほぼ平行な
同方向に挿入して、さらにこの実施例ではノズル
１４を軸方向の上下方向に調節自在に移動させる
ノズル昇降送り調節機構２３、およびその駆動装
置２７が設けられている。

すなわち、第３図に示すように、アーム２２の
下端に形成されたノズル支持部２２Ａには、補助
加工液ノズル１４が上下方向に摺動移動自在に嵌
挿して設けられ、ノズル１４の上端のヘツド１４
ｃには、吸引装置Ｖあるいは噴出装置Ｐから延び
る加工液給排パイプ２４が前記各装置Ｖ及びＰに
夫々制御可能な切換バルブV₁及びP₁を介して接
続されている。また、上記ヘツド１４Ｃにはラツ
ク２５が取り付けられ、このラツク２５に対応す
るピニオン２６が支持部２２Ａのモータ２７軸に
装着され、このラツク２５とピニオン２６とによ
り、モータ２７の回動に応じ補助加工液ノズル１
４が上下に昇降するようになつている。そして、
加工送りの加工は進行方向等を検知して上記モー
タ２０，２７を制御する図示しない駆動調節制御
装置が設けられている。

すなわち、回動調節機構１５における駆動装置
２０の回動制御においては、補助加工液ノズル１
４が加工輪郭形状に沿つて常に加工進行方向に対
するワイヤ電極２の背面側の加工溝３Ａ内に位置
するように回動調節機構１５の作動が、NC装置
の指令、実際の加工送り作動の検出、又は接触検
知による接触回避作動等により制御される。。ま
た、ノズル１４の昇降送り調節機構２３における
駆動装置２７の制御及び各切換バルブV₁及びP₁
の切換制御においては、数値制御装置を含む制御
装置におけるプログラムの他、制御装置からの出
力加工輪郭線情報、例えば、クロステーブルの各
軸の制御モータへの駆動信号等により加工輪郭線
の変化、つまり加工進行方向の変化を検知して補
助加工液ノズル１４の上下昇降位置及びノズル１
４を加工液の噴出供給または吸引排除の何れの作
動を行なわせるかの切換或いは更にその噴出、吸
引の強度等が制御される。

次に作用について説明する。

この加工液給排装置においては、補助加工液ノ
ズル１４のパイプ１４Ａが、加工溝３Ａ内にワイ
ヤ電極２と並んで設けられているので、パイプ１
４Ａの開口１４Ｂから加工液の噴出供給がある場
合は勿論のこと、ノズル７，７′から加工間隙に
注入供給された加工液は加工済の加工溝３Ａ側へ
流動するのが機械的にも阻止され、その結果、加
工液はワイヤ電極２を包皮するとともに、加工間
隙に充分に行きわたらせることができる。

また、例えば、加工の途中で加工輪郭線の角部
の如く加工経路が変化したり、被加工体３の板厚
が変化した場合でも、補助加工液ノズル１４によ
る補助加工液の噴出又は吸引をNC制御信号や加
工状態信号等によるノズル昇降送り調節機構２３
の制御により、被加工体３の板厚の中央前後の位
置等適宜好適な位置にあるように制御保持できる
ものである。

また、斯種ワイヤカツト放電加工に於ては、所
謂高速加工でなくても、集中放電の発生は迅速に
解消させる必要があるが、集中放電の発生部位が
被加工体３の板体方向のどの部分であるかを、例
えば特開昭53−64899号公報の方法、その他適宜
の方法手段で検出し、この検出信号によりノズル
昇降送り調節機構２３の駆動装置たるモータ２７
を制御することにより、補助加工液を集中放電発
生部位近傍に噴射させ、又はその近傍の加工液を
吸入して当該部分の加工液の流速、更新の状態を
高速化し、集中放電の解消、およびワイヤ電極２
の断線の防止に寄与させることができる。

さらに、補助加工液ノズルによる加工液の吸引
排出及び噴出供給の切換制御を、例えば加工状態
の安定、不安定等の変化、及び加工経路や加工送
り速度の変化等の加工条件に応じて制御できるよ
うにした構成であるので、例えば常時は直線乃至
は大きな曲率の加工経路の加工であるのに対し、
加工経路が有る程度直角に近い鈍角から鋭角の角
部や小さな曲率の折線部分が連続するようになつ
たときは、ノズル１４を引き上げ、又は押し下げ
ると共に、加工液を吸引排除から噴出供給に切換
え、次に加工経路が直線になつたときはノズル１
４を押し下げ又は引き上げる移動をさせると共に
加工液を吸引に切換る如く制御する。例えば、第
４図において加工経路が90゜折り曲る等変化する
場合には、ノズル７，７′の先端開口に対する加
工溝３Ａの対向面積が直線加工部に対して増加す
るため加工液の流れも変化し、これに対応すべく
補助加工液ノズル１４による加工液噴射供給位置
を被加工体３の板厚の中央部位よりも下側に変更
することにより、ノズル７′により噴射加工液を
ワイヤ電極２に沿つてより上方へまで上昇せし
め、加工精度の低下および加工速度の低減なく加
工を進めさせるが如くである。

また、さらには、吸引排除への切換制御を組合
わせる場合には被加工体３の上面近くで吸引排除
を行なわせてノズル７，７′から従来通常の場合
よりも高圧力で供給される加工液を加工間隙内に
迅速かつ円滑に流通させた後更新することができ
るので、冷却性の向上及び加工屑の円滑排除をな
し得、その結果、高加工速度の達成が可能とな
る。

第５図および第６図はこの発明の第２実施例を
示す。

この第２実施例は第１実施例とほぼ同様の構成
を有するが、補助加工液ノズル１４に長さ方向に
沿つて適宜の加工形状及び寸法の複数の噴射吸引
開口１４Ｂを形成した点、また第１実施例の同軸
加工液供給装置の下ノズルを同軸二重構造とし、
主噴流となる下ノズル７′からの加工液の噴流を
同軸状に包皮する加工液流れを形成して、気体吸
込みを防止して高圧での加工液注入が充分できる
ようにした点で異なるものである。すなわち、下
ノズル本体５に対する浮動ノズル７′の上部に同
軸包皮ノズル３４が一体に装着され、この包皮ノ
ズル３４の内部は中空状に形成され、この中空部
２９内に加工液が供給されて、下ノズル７′と包
皮ノズル３４の上端面は、下ノズル７′の回りに
リング状の噴出口３５が形成され、この噴出口３
５からの加工液の噴流は下ノズル７′からの加工
液の噴流を包皮するようになつている。そして中
空部２９内にスワールを形成して噴出口３５から
の加工液の噴出を円滑にすべく中空部２９に加工
液供給口２８が中空部２９内壁の接線方向に指向
して開口されている。この実施例の下主ノズル
７′は、加工液を可成り高圧力として噴出するも
のであるため、下ガイドホルダ６″には穴６ａが
なく、ワイヤ電極２と下ガイド６１′との微小隙
間以外加工液の漏洩がなく、下ノズル本体５′内
を高圧に保つて、ノズル７′から高圧噴射を可能
とし、通電ローラ１１′は、加工部からの流下加
工液によつて冷却される。

この実施例の作用については、第１実施例の加
工液供給装置の部分は同一の作用を奏するので、
その部分についての説明を省略し、異なる部分に
ついて説明すれば、例えば、上ノズル７の加工液
の設定噴射圧力を例えば３〜10Kg／cm²に対し、加
工液供給口２８の加工液の噴射液圧を５〜10Kg／
cm²、加工液供給口５３′、即ち下ノズル７′の加工
液の液圧を10〜20Kg／cm²に夫々設定して加工液を
下ノズル７′と、その周りに形成されたリング状
の噴出口３５とからワイヤ電極２に対し二重の同
軸加工液噴流として被加工体３の下面から噴流さ
せる。特に噴出口３５からの加工液は旋回しなが
ら筒状に噴流するので、この噴流によつて下ノズ
ル７′からの加工液の噴流は包皮され、かつ外側
の大気と遮断され、その結果、エアの巻き込み現
象がなくなり、気中放電等の以上放電が減少する
が、この場合は、加工間隙、加工溝３Ａ内への加
工液の注入供給量も多く、従つて補助加工液ノズ
ル１４の上方側の開口径を大きくした開口より加
工液を吸入することにより、ワイヤ電極２及び加
工間隙廻りに加工液が充分高速で流れて更新され
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明によ
れば、補助加工液ノズルから、加工液を噴出供給
したり、また吸引排出する切換制御ができ、また
その噴出と吸引とを被加工体板厚方向の所望の位
置で制御して行なわせることができるから、加工
状態の変化や、加工経路角部等の加工条件の変化
に加工間隙内に於ける加工液の流動を適合させる
ことができ、従来の同軸加工液流による加工液供
給の作用をさらに確実なものとし、加工間隙に充
分加工液が供給されて気中放電等が生ずることな
くワイヤ電極の断線事故を防止し、一段と高速の
ワイヤカツト放電加工を可能にする。

また、加工屑の排出も円滑に行なわれ、加工精
度や加工性が向上し、これに併せてワイヤ電極の
平均加工電流を増大させ得るので、加工性能が向
上する。

さらに、この発明は実施例で示したように下ノ
ズルにさらに同軸包皮ノズルを設けて下ノズルか
ら高圧流速の加工液流を供給するようにした同軸
加工液噴射供給方式の加工液ノズルのものに適用
でき、エアの巻き込み混入を防止し、加工部に気
泡が発生するのを防止でき、前記効果をよりいつ
そう増大させることができる。

なお、この発明は、前述図示実施例に限定され
ることなく各種の変更、付加等が可能なことは当
業者に明らかである。例えば、ワイヤカツト放電
加工装置としては、加工部のワイヤ電極が水平方
向に更新送りされ、被加工体が鉛直線を含む平面
内に於てワイヤ電極に対して相対的に加工送りさ
れる形式のものに適用できるものであり、補助加
工液ノズル１４はその両端部が加工液ノズル本体
等固定部にワイヤ電極軸の廻りに回動可能に固定
保持されている構成とするが、又実施例と逆に下
端部のみを支持する構成としたり、開口１４Ｂを
パイプ１４Ａの先端を屈曲させるが或る程度首振
り自在とし、或いはまたパイプ１４Ａ側部から１
個以上の突出部を形成してその先端に開口を形成
する構成として実施することができ、またパイプ
１４Ａの断面を楕円や三角形状としたり、そして
被加工体加工溝内への挿入を同軸ノズルの加工液
噴射圧力等が大きい側の被加工体面側（第２図の
被加工体下面）に於てワイヤ電極からの離隔距離
を、噴射圧力等が小さい側の被加工体面側（第２
図の被加工体上面）に於ける離隔距離よりも大き
く、全体として少し傾斜させて挿設した状態を保
たせるようにして実施するようにしたり、またノ
ズルの回動調節機構の構成及び付設位置等も、こ
の発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更が可
能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のワイヤカツト放電加工における
加工液供給装置の一例を示す断面図、第２図はこ
の発明の第１実施例に係る加工液供給装置を示す
断面図、第３図は第２図のノズル昇降送り調節機
構を示す断面図、第４図は第２図の被加工体の加
工経路を示す平面図、第５図はこの発明の第２実
施例に係る加工液供給装置を示す断面図、そして
第６図は第５図の−線に沿つた断面図であ
る。 ２……ワイヤ電極、３……被加工体、３Ａ……
加工溝、７，７′……加工液供給ノズル、１４…
…補助加工液ノズル、１４Ａ……パイプ、１４Ｂ
……開口、１５……回動調節機構、２０……回動
調節機構の駆動装置（モータ）、２３……ノズル
昇降送り調節機構、２７……ノズル昇降送り調節
機構の駆動装置（モータ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の間隔を置いて配置された位置決めガイ
   ド間を軸方向の更新送りにより移動するワイヤ電
   極に電極軸にほぼ直角方向から被加工体を対向さ
   せて形成した放電加工間隙に間欠的な電圧パルス
   を印加すると共に、ワイヤ電極と同軸の加工液供
   給ノズルから加工液をワイヤ電極に沿つて同軸状
   に噴射させて加工間隙に供給させながら被加工体
   の放電加工を行ない、前記ワイヤ電極と被加工体
   間に前記直角方向の平面上に於ける相対的加工送
   りを与えるワイヤカツト放電加工に於て、 ワイヤ電極による放電加工により被加工体中に
   形成される加工溝の幅よりも小さい幅又は径を有
   するパイプであつて加工溝内にワイヤ電極とほぼ
   平行な同方向に挿入延在させて設けられ、該パイ
   プのワイヤ電極と対向する側に長さ方向の所定位
   置又は長さ方向に沿つて開口を有し、この開口か
   ら加工液を噴出供給あるいは吸引排出を行なう補
   助加工液ノズルと、 該補助加工液ノズルからの加工液の噴出供給と
   吸引排出とを行なう切換制御装置を有する加工液
   給排装置と、 前記補助加工液ノズルをワイヤ電極軸を回動軸
   心として回動し得るように保持する回動調節機構
   と、 この回動調節機構の駆動装置と、 前記加工送りの進行方向に応じて前記駆動装置
   を制御する駆動調節制御装置とからなる補助加工
   液供給装置を設けたことを特徴とするワイヤカツ
   ト放電加工における加工液供給装置。 ２ 前記補助加工液ノズルが、ワイヤ電極軸方向
   に制御移動自在に設けられている特許請求の範囲
   第１項記載のワイヤカツト放電加工に於ける加工
   液供給装置。 ３ 前記一対の位置決めガイド間の加工部ワイヤ
   電極の軸が鉛直線とほぼ一致するワイヤカツト放
   電加工であつて、前記補助加工液ノズルの上端部
   側が前記回動調節機構に固定保持されている特許
   請求の範囲第１項又は第２項何れかに記載のワイ
   ヤカツト放電加工に於ける加工液供給装置。 ４ 前記補助加工液ノズルの前記回動調節機構へ
   固定保持される側が、前記被加工体の両側に設け
   られる前記ワイヤ電極と同軸の加工液噴射ノズル
   の加工液噴射圧力等が大きく設定されている側と
   一致するように構成されて成る特許請求の範囲第
   １項乃至第３項の何れかに記載のワイヤカツト放
   電加工に於ける加工液供給装置。