JPH0425096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はワイヤカツト放電加工におけるワイ
ヤ電極の振動防止装置に係る。

ワイヤカツト放電加工は、一対の間隔を置いて
配置した位置決めガイド間の加工部ワイヤ電極を
被加工体と対向せしめワイヤ電極の軸方向に更新
送りを始終行いながら被加工体との間の加工液を
介する間歇放電により加工を行うもので、ワイヤ
電極をできるだけ直線状に所定の付与張力でぴん
と張つた状態で、かつ振動が少ないようにして用
いるようにしなければならない。しかし、ワイヤ
カツト放電加工を行なうに当つてワイヤ電極のガ
イド等と接触した状態での軸方向更新送り及び放
電加工のパルス放電にともない、或いはまた加工
液噴流の不整や加工輪郭形状の角部等経路変化等
により前記一対の位置決めガイド間の加工部ワイ
ヤ電極には、両ガイドを両端支点として振動が発
生し、その結果被加工体の加工部分のオーバカツ
ト、即ち切断加工の溝幅が大きくなつたり、部分
的に変化して加工精度が低下する欠点があつた。
その欠点を除くためにこの発明ではワイヤ電極に
より放電加工を行うに際して発生するワイヤ電極
の自由振動を減衰（少なくとも振幅を減少）又は
停止させるような高周波振動を電歪材又は磁歪材
から成る振動子を用いて発生せしめてワイヤ電極
に作用させることにより、ワイヤ電極の自由振動
を打消し合うように作用せしめて、ワイヤ電極の
振動を減衰（少なくとも振動振幅を減少）又は停
止せしめようとするものであり、好ましくはワイ
ヤ電極の自由振動と逆位相でほぼ同一の振幅及び
振動の向きを有する振動を外部より強制的に発生
作用させてワイヤ電極に発生する振動を効率良く
減衰乃至は停止させようとするものである。

次にこの発明を例示した図にもとづいて説明す
る。第１図はこの発明のワイヤ電極の振動防止装
置を備えたワイヤカツト放電加工装置の概略を示
すもので、ベツト１０１に設けたコラム１０２か
ら上アーム１０３と下アーム１０４とが後記被加
工体を設置するベツト１０１上のテーブル側へ伸
長するように出ていて、この上アーム１０３の先
端部には上下に移動することができるヘツド１０
５を支持する。このヘツド１０５の下部にはガイ
ドホルダ１０６を図示していない数値制御装置で
水平面上を互いに直角なXY方向に移動させるこ
とができるように支持している。ワイヤ電極１の
貯蔵ドラム２ａに巻回せるワイヤ電極１を、数多
くのガイドローラ３ａ，３ｂを介在し、又ワイヤ
電極１の軸方向更新送り駆動に対しては、ブレー
キ制動を与えて位置決めガイド間の加工部ワイヤ
電極１に所定の張力を付与するピンチローラ４ａ
とブレーキローラ５ａに挾まれた部分と該部分を
へて加工部位置決め用の一方の船形ガイド或はダ
イスガイド６ａをへて被加工体７と対向せしめら
れる。この被加工体７はテーブル１０７に固定し
た台１０８にクランププレート１０９により固定
されている。そしてこのテーブル１０７はベツト
１０１に支持されていて、図示していない数値制
御装置によつて前記ガイドホルダ１０６の微調整
移動水平面と平行な水平面上を互いに直角なXY
方向に移動するようになつている。ワイヤ電極１
と被加工体７間に加工電源８よりの加工電圧パル
スが印加され、加工液９の噴射のもとで加工が行
われる。

ガイド間の加工部で放電加工作用に供されたワ
イヤ電極１は、他方の船形或はダイスガイド６
ｂ，複数のガイドローラ３ｄとガイドローラ３ｅ
との間に設けたワイヤ電極１の更新駆動用ピンチ
ローラ４ｂとキヤプスタン５ｂに挾まれた部分を
へて巻き取りドラム２ｂに巻かれるのである。

しかして、高精度のワイヤカツト放電加工を行
なうにはガイド６ａ及び６ｂ間にある被加工体７
と対向する位置にあるワイヤ電極１、即ち加工部
ワイヤ電極１を、できるだけ直線状に張つた状態
で、かつ振動が少ないようにしなければならない
が、ワイヤ電極１の送り及び放電加工のパルス放
電にともない、或いはまた加工液噴流の不整や加
工輪郭形状の角部等経路変化等により振動が発生
することは前にも述べたとおりである。

そこで発生するガイド６ａと６ｂとの間に張ら
れたワイヤ電極１の振動の振動数(f)は一般に次式
であらわされる。

但し、 ｆはワイヤ電極の振動数（Ｃ／Ｓ） ｎは振動次数 Ｌは支点間の長さ（cm） Ｐは張力（Kg） ｇは重力加速度（981cm／S²） γはワイヤ電極の単位長さ重量（Kg／cm） しかして、通常の例として0.2mmφの銅線で、
Ｐ＝800ｇの場合、ｎを１次としたときの振動数
(f)は、Ｌ＝10cm，γ＝2.8×10^-6Kg／cmで、ｆ≒
840C／Ｓとなり、比較的高い周波数となる。

このような点を考慮して、この発明ではワイヤ
電極１が放電加工に際して発生する自由振動を減
衰又は停止等させて押えるような振動を電歪材，
磁歪材を用いて発生せしめてワイヤ電極１の振動
を打消し合うように作用せしめるものである。

第１図で１０はこの発明に係る振動防止装置で
あり、第２図，第３図、第４図にその１実施例主
要構成部を示す。振動発生装置の１０ａは磁歪振
動子又は電歪振動子で、磁歪振動子には亜鉛酸化
鉄等を焼結したフエライトが使用され、又電歪振
動子にはチタン酸バリウムやジルコン酸鉛，ニオ
ブ酸鉛等のセラミツクが使用される。１０ｂは電
歪体１０ａに対する弾性体で、この弾性体１０ｂ
の先にホーン１０ｃをつけることによつてエネル
ギを集中させて用いる。このホーン１０ｃの先端
部は弾性体１０ｄを介してワイヤ電極１を通した
リング１１に連係し、リング１１はスプリング１
２によつて振動できるように保持されている。そ
して、このスプリング１２の端は台板１３に固着
する。リング１１の周りには第３図に示すように
60度の間隔でワイヤ電極１を中心とするように台
板１３に固定して放射状に６個の振動発生装置が
設けられており、相対向する対の振動発生装置が
同時に互いに逆位相で振動するように構成される
が、対の振動発生装置の他方は省略することがで
き、また例えば45度間隔で設けるようにしても良
い。又台板１３には前記振動発生装置の外に次に
述べるワイヤ電極１の振動数を検出する振動検出
装置１４を備えていて、この台板１３は下アーム
１０４，及びガイドホルダ１０６のそれぞれに、
又は何れか一方のみに取付けられる。

この台板１３に備えられた振動検出装置１４は
例えば第４図のように非接触型の距離又は〓間或
いは変位検出器１４ａ例えば特公昭44−21923号
公報記載の如き静電容量検出による距離検出器を
ワイヤ電極１を中心に前記振動発生装置の夫々と
対応するようにワイヤ電極１を中心とする同位相
の放射状に配置されていてワイヤ電極１との間の
距離の変化を静電容量の変化として検出するよう
になつている。即ち、ワイヤ電極１が振動しない
時は、実線に示すように各検出器１４ａの中心に
位置し、各検出器１４ａによる検出静電容量は相
互にほぼ同一であるが、ワイヤ電極１に振動が発
生して点線の位置にくると、各検出器１４ａとの
間の静電容量，即ち距離が変化し、近よれば静電
容量が大となり、離れれば静電容量が小となるの
で、この静電容量の変化を振動検出装置１４によ
つてとりだしてワイヤ電極１の振動の周波数、振
幅、及び振動の方向を振動検出器１４ｂで判別
し、この判別信号を各振動子１０ａの振動駆動及
び制御装置１０ｄに送る。この駆動及び制御装置
１０ｄによりワイヤ電極１の中心位置から変位振
動を検出した振動検出装置１４と同じ位相に配設
した電歪体１０ａ（第３図参照）に対して、ワイ
ヤ電極１の検出自由振動に対する逆位相（即ち同
一周波数）でほぼ同一の振幅及び振動の向きを有
する振動を発するように励振制御を行う。この電
歪体１０ａの振動はホーン１０ｃによりスプリン
グ１２で支持したリング１１を介し、逆位相の振
動力としてワイヤ電極１に接触起振する如くにし
て与えられ、ワイヤ電極１の自由振動を減衰，さ
らには停止又は消滅させることができる。

上記の場合、或る被加工体７を加工するとき、
使用するワイヤ電極１の材質、線径、位置決めガ
イド６ａ，６ｂ間の加工部の長さ，及び付与張力
等は常にほぼ一定であるから、被加工体７の板厚
が部分的に異なるとか或いはテーパ加工のテーパ
度が加工中に種々変化するとか、或いはまた放電
パルス等の電気的加工条件や加工液噴射の条件等
が一時避難的な制御ではなくて切換変更される等
の変更等がない以上、ガイド６ａ及び６ｂ間の加
工部ワイヤ電極１に該ワイヤ電極１の更新送り及
び放電加工作用によつて生ずる自由な振動はその
振動振幅等は或いは経時的に変化するにしても、
その周波数は常にほぼ同一であるから振動駆動及
び制御装置１０ｄによる振動子１０ａ駆動の発振
周波数は前記の如き加工条件に応じて定められた
或る一定の周波数のものであつて良い場合が多
く、また駆動振動のエネルギ（振幅）も大凡或る
一定の値に設定して加工部ワイヤ電極の振動をい
ちいち検出することなく、例えば約0.1S乃至3S程
度の如き大凡一定の時間間隔で、例えば約0.1S乃
至1Sの期間発生振動の減衰又は停止の逆位相振
動を選択された振動子１０ａから所定の方向の振
動として付与するようにしても良い。

即ち、加工部ワイヤ電極１の振動の方向として
はワイヤ電極１の軸と直角な水平面内の全ての方
向に振動し得る訳であるが、加工の進行中には、
加工の進行方向と直角な横方向の加工溝幅方向の
振動の自由度が最も大きく、また該横方向の振動
が加工溝幅の増大や鼓量の増大となつて加工取代
の増大及び加工精度の低下をもたらすから振動の
方向としては最も有害な振動であり、そして次に
加工進行方向の振動は、前記横方向の振動よりも
振動が加工部の加工溝の形状や加工送りによつて
規制されているものの、加工間隙を短絡させ加工
を不安定にして加工速度を低下させ、さらには加
工送りを不整にして加工精度を低下させ、そして
時にワイヤ電極１を断線させることがあるから有
害であり、従つて加工部ワイヤ電極１の振動は、
前記の加工送り方向の振動と該加工送り方向と直
角方向の振動、及び之以外の方向の振動でも上記
各方向の振動成分が或る程度以上ある振動又は該
振動成分の振動を減衰又は停止等させれば良い訳
であるから、ワイヤカツト放電加工の進行中に前
述の如く例えば所定の時間間隔で間歇的に減衰又
は停止のための振動を付与する場合、当該時点に
於ける加工送りの進行方向を実際の加工送りの動
きや数値制御の加工送り指令等により検出し、該
加工送り方向及び加工送り方向と直角方向の振動
をリング１１に付与してワイヤ電極１に付与する
ようにリング１１に対して放射状に設けられた複
数の振動子１０ａの内から所定の振動子１０ａを
選定して振動させるように制御して所定の目的を
達し得るものである。

なお、上記の場合非接触型の距離や変位検出器
１４ａとしてワイヤ電極１との間の距離、即ち静
電容量により放電状態が変化し、管内電極間の抵
抗値が変化する放電管型の静電容量計（微小変位
検知計）を使用した場合につき説明を加えたが、
之以外の静電容量計とか、インピーダンス測定
器、磁気抵抗測定器等によつても、ワイヤ電極１
の振動又は変位を測定することができ、又振動検
出装置１４には、第５図Ａのようにワイヤ電極１
に対し、その周囲半径方向から複数個の半導体レ
ーザ発光器１５ａによる光を与え、之を直径方向
に対向して配置した各受光器１５ｂで受け、その
際の受光の変化をとりだしてワイヤ電極１の位置
に対する変位つまり振動検出するようにしたり、
また第５図Ｂに示すように受光器１５ｂを発光器
１５ａの照射光をワイヤ電極１の非振動正常位置
のときに反射光を受ける位置に配置して振動を検
出するようにしても良い。

又上記の実施例では、振動検出装置１４と振動
を発生する磁歪体，電歪体等の振動子１０ａを対
向方向で対となるように放射上に配設したが、ワ
イヤ電極１が振動する振幅の主な方向（例えば、
前記加工送り方向と、該加工送り方向と直角方
向）に対して夫々１個設けることによつてリング
１１，スプリング１２等を省略して振動防止装置
１０を簡単にすることもできる。

他の実施例として第６図に示すものは、振動防
止装置１０と振動検出装置１４とを１組として台
板１３に取り付けたものを、ワイヤ電極１にそつ
て上から下へ螺旋状に、そして放射状に配置して
いる。これによつてホーン１０Ｃの先端に設けた
半月リング１１′をワイヤ電極１に対置し、しか
も任意の数の振動防止装置１０と振動検出装置１
４とを設置することができる。

勿論この場合振動防止装置１０と振動検出器１
４とを分離し、その何れか一方を前述第２図乃至
第５図の如くワイヤ電極１の軸と直角なほぼ水平
面上に設け、そして他方をワイヤ電極１の軸にそ
つて上から下から螺旋状に、かつ放射状に配置す
るように構成しても良く、特に振動防止装置１０
をワイヤ電極１の軸にそつて設けるように構成す
ると、ワイヤ電極１の発生振動の腹部にリング１
１′を当接させ得る場合が多く、従つて振動を効
率よく、減衰乃至は停止できるから有効である。

以上のように、この発明では、加工部ワイヤ電
極１に放電加工に際し発生する高周波振動に対し
これを打消すような逆位相でほぼ同一の振幅及び
振動の向きを有する振動を外部より磁歪又は電歪
振動子を使つて強制的に与えることにより振動の
減衰又は停止等の抑制を行うことができ、これに
よつて加工精度の向上及び加工の高速化．さらに
はワイヤ電極の断線防止を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による実施例概要図、第２図
は振動防止装置１０の１実施例説明図、第３図は
複数の振動発生装置の平面図、第４図は複数の振
動検出器をワイヤ電極に対し用いた場合の概略
図、第５図Ａ，Ｂは夫々振動検出器の他の実施例
の平面図、又第６図は他の実施例の構成を説明す
るための概略側面図である。 図で１はワイヤ電極、１０は振動防止装置、１
０ａは磁歪振動子、１０ｃは先端ホーン、１０ｄ
は制御装置、１４は振動検出装置、１４ａは変位
検出器、１５ａはレーザー半導体発光器、１５ｂ
は受光器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の間隔を置いて配置した位置決めガイド
   間にワイヤ電極を軸方向に更新送り移動せしめつ
   つ前記ワイヤ電極の軸方向と直角方向から被加工
   体を微小間隙を介して相対向せしめて加工するワ
   イヤカツト放電加工において、ワイヤ電極を中心
   として放射状に設けた複数の振動子と、ワイヤ電
   極の自由振動を検出するためにワイヤ電極を中心
   として放射状に設けた複数の振動検出装置と、該
   振動検出装置からの検出信号によりワイヤ電極の
   振動数，振幅，及び振動の向きを判別する振動検
   出器と、該振動検出器の判別信号により前記振動
   子に対して前記ワイヤ電極の検出自由振動に対す
   る逆位相でほぼ同一の振幅及び振動の向きを有す
   る振動を間歇的又は連続的に発生せしめる励振制
   御を行う振動駆動及び制御装置を設けてなること
   を特徴とするワイヤカツト放電加工におけるワイ
   ヤ電極の振動防止装置。