JPH0453648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤカツト放電加工方法に関する。
本発明は特に平行に設置した電線に電流を流した
際に夫々の電線を流れる電流の方向によつて平行
な電線が互いに吸引したり反発したりするいわゆ
るフレミングの法則を利用して、ワイヤ電極と被
加工体とに流れる加工のための放電電流により生
ずる電磁力による反発力をワイヤ電極にランダム
に発生作用させ、放電反発力による変位を乱して
位置決めガイド間のワイヤ電極の撓みをできるだ
けなくして真直ぐにさせることにより、加工精度
を向上させることを目的としたものである。

ワイヤ電極を使用したワイヤカツト放電加工方
法では、通常ワイヤ電極を一方の貯蔵リールから
引きだし、一対の位置決めガイドを有する加工部
を経て他方のリールに所定の張力を付与できるよ
うに引張りながら巻き取り、この一対の位置決め
ガイド間に於てワイヤ電極の軸心方向に更新移動
するワイヤ電極の軸心に対してほぼ直角方向から
被加工体を対向させて放電加工間隙を形成させ、
この間隙に水、油等の加工液を供給するとともに
間歇的な電圧パルスを繰り返し供給して放電パル
スを発生させ、この放電を繰り返すことにより被
加工体を加工するが、このときワイヤ電極もしく
は被加工体に前記直角方向の平面上において相対
的に所定輪郭形状等の加工送りを与えることによ
つて諸種の形状の切断、抜きとり加工ができるも
のである。

しかしながらこのワイヤカツト放電加工では加
工中、放電時に生ずる放電圧力によつてワイヤ電
極はたわみを生じ、いわゆる弓なりに電極が曲が
つて加工が進行するようになる。とくに加工の送
り方向が変わる部分の前後に於て、この弓なりの
電極曲りによつて直接加工精度が悪化することに
なる。いま一対の位置決めガイドの距離、いわゆ
るワイヤ電極のスパンを10cmとして該スパンの中
央部に放電圧力20ｇが加わるとして、ワイヤ電極
に800ｇの張力を加えて放電加工をした場合には、
その中央部に於てワイヤ電極の軸心はそのあるべ
き位置から約0.62mmも撓むようになり加工精度上
悪い結果を示すことになる。

この角部の加工精度が低下する欠点を除き、前
記目的を達成する本発明を例示した図にもとづい
て説明する。

本発明を実施するワイヤカツト放電加工装置の
実施例の概略を第１図で示すとペツト１に設けた
コラム２から上アーム３と下アーム４とが側方の
テーブル側へ出ている。この上アーム３の先端部
には上下に移動することができるヘツド５を支持
していてこのヘツド５の下部にはガイドホルダ６
を図示していない数値制御装置で水平面上の互い
に直角なXY方向に移動することができるように
支持している。ワイヤ電極７の貯蔵ドラム８に巻
回せるワイヤ電極７を数多くのガイドローラ９，
１０を介在し、又ワイヤ電極送り駆動に対しては
ブレーキ制御を与えてワイヤ電極７に所定の張力
を付与するピンチローラ１１とブレーキローラ１
２に挟まれた部分と、該部分をへて加工部位置決
め用の一方の船型やダイス型等に位置決めガイド
１３をへて被加工体１４と対向せしめられる。こ
の被加工体１４はテーブル１５に固定した台１６
にクランププレート１７により固定されている。

そしてこのテーブル１５はベツト１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水
平面を互いに直角なＸ，Ｙ方向に移動するように
なつている。

ワイヤ電極７と被加工体１４間に後述する加工
電源２９よりの電圧パルスが印加され、加工液１
８の噴射のもとで加工が行われる。被加工体１４
との間で放電加工作用に供されたワイヤ電極７は
他方の船型やダイス型等の位置決めガイド１９と
複数のガイドローラ２０，２１とガイドローラ２
０と２１との間に設けたワイヤ電極７の更新駆動
用ピンチローラ２２とキヤプスタン２３に挾まれ
た部分をへて巻き取りドラム２４により回収され
るのである。

２５及び２６はガイドホルダ６と下アーム４、
即ち被加工体１４の両側に設けられたワイヤ電極
７への通電ピンで、正極端子が被加工体１４へ接
続される加工用パルス電源２９の負極端子が通常
高周波の切換えスイツチ２７を介して通電が切換
えられるように接続される。

しかしてワイヤ電極７は例えば約0.05〜0.5mm
φ程度の細線で、タングステン、モリブデン、ま
たはそれらの合金等の細線も使用されることがあ
るものの通常は銅又は黄銅等の銅系合金線が慣用
されており、また上記タングステン線が使用され
る場合には約0.05mmφ前後のより細い細線であ
る。ワイヤ電極７による放電加工部を位置決めす
る位置決めガイド１３，１９間に於てワイヤ電極
７は約数Kg前後又はそれ以下の張力の付与を必要
とする。

該ワイヤ電極７を通しての通電により被加工体
１４との間で高周波（数10KHz前後又はそれ以上
の）の間歇放電に曝されているため、従来通常形
のワイヤカツト放電加工の際にもワイヤ電極７は
被加工体１４の部分の加工溝内に於て、加工の進
行方向と反対方向に、通常は加工溝の後方方向に
弧状に彎曲した状態で加工が進行しているもので
ある。この彎曲を少くするためにはワイヤ電極へ
の付与張力を増大すればよいのであるが、細いワ
イヤ電極に強い張力を加えると切断してしまう。

即ち、ワイヤ電極７の切断防止のためには付与
張力に限界があり、またワイヤ電極７には付与張
力又は力に応ずる伸びもあるところから、上記の
如くワイヤ電極７が被加工体１４の部分又はその
加工溝内に於て或る程度弧状になることは避けら
れないものであり、加工部の位置は位置決めガイ
ド１３，１９間の位置から変位することになる。

第２図は本発明の実施例の要部を拡大したとこ
ろの図であつて、位置決めガイド１３，１９を固
着したケース３０は図示していないが上下方向と
紙面に対して直角な方向に夫々微細に移動してワ
イヤ電極７の位置を調整することができる構造に
なつていて、そのケース３０はボルト等でガイド
ホルダ６及び下アーム４に取付けられている。こ
のケース３０に加工液１８を注入するキヤツプ３
１を着脱自在に取付けその端部はケース３０とと
もにノズル３２を形成している。

このケース３０に必要に応じて絶縁材で作つた
支持部材３３を固定し、同じく絶縁材で作つた支
持板３４をネジ等で支持部材３３に固定する。

この絶縁材等で作つた支持部材３３と支持板３
４との間で導電性の材料で作つた歯車３５を一対
の位置決めガイド１３及び１９間のワイヤ電極７
の軸心を中心として回動可能に支持するようにし
てある。この歯車３５に接点３６を取り付けた板
ばね３６Ａをねじ３７で取付け、接点３６の先端
部は被加工体１４の表面に於けるワイヤ電極７に
至近の位置に弾力的に接するようになつている。
この接点３６を保持する板ばね３６Ａを取付けた
歯車３５は絶縁材等で作つた歯車３８とかみ合
い、歯車３８はガイドホルダ６及び下アーム４と
に夫々固定したサーボモータ３９の軸に固定され
ている。ガイドホルダ６及び下アーム４に取付け
たブラケツト４２のブラシユ挿入孔４３にはブラ
シユ４４をスプリング４５の弾力に抗して挿入し
ており、そのブラシユ４４の後端部に２つのナツ
ト４６を互いに締め合つて固定する。そしてブラ
シユ４４の先端部はスプリング４５の弾力で回動
する歯車３５に常時当接するようになつている。

第３図に示したように、被加工体１４の加工面
又は加工間隙面の断面輪郭線１４Ｂは加工送りの
向きに図示の如く円弧凸状等となる傾向にある。

これはワイヤ電極７がパルス放電による圧力に
加えてさらに流通介在する加工液１８の作用によ
り加工間隙に発生する圧力に押されて彎曲した状
態で更新送りされるからである。

尚第３図で１４Ａは被加工体１４をワイヤ電極
７で加工し終つた部分を示すもので、加工送り方
向に対応する被加工体１４の加工溝の一方の切断
面である。１８Ａ，１８Ｂは加工液１８がその噴
出ノズル３２の開口からワイヤ電極７にそつて同
軸状に噴出された後の流れ方向を矢印をもつて示
しているもので、加工液１８が加工間隙の輪郭１
４Ｂの影響を受けて加工溝内で指向する噴流を示
している。一方第４図ａのように２つの導線l₁，
l₂を平行に適宜の間隔をあけて設け互いに反対方
向に電流を流すと第４図ｂのように右ねじの法則
により磁力線模様が形成され、２つの平行な導線
の間に反発し合う電磁力Ｆが発生し、従つて導線
l₁，l₂に拘束張力等が付与されていないと両者が
互いに離反するようになることは周知である。

このような点を考慮して本発明は種々研究や試
作を続けた結果、加工のための放電によりワイヤ
電極７中と被加工体１４内に流れるパルス放電の
放電加工電流を利用して両者間に反発電磁力を発
生せしめ、ワイヤ電極７を被加工体１４に対して
反発させて、ワイヤ電極７を加工溝内に於てラン
ダムな方向に反発変位、さらには変位起振させる
ことにより、平均的にワイヤ電極７の鉛直性を保
つようにしたものであつて、被加工体の表面に於
ける加工進行方向の前方を中心とする左右の所定
角度内でワイヤ電極に至近の位置に加圧当接して
加工電源の一方の極に接続される接点を有する被
加工体に対する通電装置を被加工体の両側に設け
ると共に加工電源との接続を該角通電装置のうち
の何れか一方の通電装置に切換える切換えスイツ
チを設け、又加工電源の他方の極に接続された更
新送りされるワイヤ電極に接触して通電するワイ
ヤ電極に対する通電装置を被加工体の両側に設け
ると共に加工電源との接続を該各通電装置のうち
の何れか一方の通電装置に切換える切換えスイツ
チを設け、被加工体の同じ側に設けられる被加工
体とワイヤ電極に対する各通電装置が同時に加工
電源に接続されるように前記両切換えスイツチを
切換えながら加工することを特徴とするものであ
る。しかしてこのような加工方法を採用したこと
により、例えば第１図に示すように切換えスイツ
チ２７及び２７によつて加工電源２９の正極と負
極が被加工体１４の上側の被加工体とワイヤ電極
に対する各通電装置に接続されている場合、加工
電流は加工電源の正極から被加工体上側のブラツ
シユ４４及び接点３６を経て被加工体１４内を下
方に流れた後、加工間隙に於ける放電点部のワイ
ヤ電極を上方に流れ通電ピン２５を経て加工電源
の負極に到ることになり、この結果放電点より上
側の被加工体１４とワイヤ電極７間に電磁反発力
が作用し、被加工体１４は台１６に固定されてい
るため電磁反発力によつてワイヤ電極に変位或は
振動が生じることになる。そして、被加工体の上
側の各通電装置と下側の各通電装置が交互に加工
電源に接続されるように切換えスイツチ２７及び
２７を切換えることにより、被加工体１４と対向
するワイヤ電極７の全長に亙つて電磁反発力が作
用することになる。切換えスイツチ２７及び２７
の切換えは通常20KHz〜50KHzの高速で行われ
る。又更に、サーボモータ３９を駆動制御して、
第５図に示すように接点３６をワイヤ電極７を中
心として、即ち一対の位置決めガイド１３と１９
を結ぶ直線を中心として回動させて加工進行方向
前方の左右の所定角度内に位置させることによ
り、電磁反発力がワイヤ電極に対して一方向から
ではなく所定角度の範囲内の多方向から作用する
ことになる。このように例えば、加工電源２９の
出力端子が切換えスイツチ２７及び２７により被
加工体１４上面側の通電ピン２５及び接点３６に
接続されていて、且つ上部モータ３９の駆動制御
により該接点３６が往復回動して加工進行方向前
方のやや左側の位置（第５図に於いて実線で示す
接点３６の位置）にあつたとして、ワイヤ電極７
と被加工体１４間に印加された電圧パルスによる
パルス放電が、被加工体１４の板厚の中心部分又
は位置で且つ加工進行方向前方の加工間隙に於い
て発生したとすると、該放電による放電圧力は被
加工体１４の板厚の中心部分の一点（放電点）に
於いて加工進行方向と略逆向きにワイヤ電極７に
作用するのに対し、本発明に於いて利用する電磁
反発力は、ワイヤ電極７の前記放電点の部分から
被加工体１４の上面部に亙る略全長部分にあたか
も前記放電点を一種の支点とするかの如く、且つ
加工進行方向と逆向きの右後方に向かう如くに発
生作用することになり、このような同種又は同様
な状態の１乃至数発又はそれ以上のパルス放電に
よりワイヤ電極７は加工進行方向の右後方に変位
又は振動し、この変位又は振動により右後方或は
右寄りの加工間隙でのパルス放電が誘起されるこ
とにもなり、又その間に接点３６が第５図に示す
破線の位置に旋回移動し、ワイヤ電極７の右後方
への変位等が解消して放電点も加工進行方向前方
等に復帰或は移動することになれば、今度はワイ
ヤ電極が左後方に変位或は振動する如く変化する
ことになり、そして更にこのようなワイヤ電極７
の変位或は振動方向の変化の間に、加工電源２９
の接続を被加工体１４の下側の各通電装置と上側
の各通電装置に何回となく切換えることにより、
被加工体１４と対向するワイヤ電極７の全長に亙
つて電磁反発力が作用することになり、従来の放
電加工に於けるパルス放電の放電圧力が平均的に
見て比較的規則的に作用してワイヤ電極に第３図
に示すような略一定の状態の変位を与えていたの
に対し、本発明によれば、被加工体と対向するワ
イヤ電極の全長に亙つて電磁反発力を多方向から
作用させてワイヤ電極を不規則的に変位或は振動
させると共に、この変位等によりパルス放電の発
生部位もワイヤ電極の周囲に移動して放電圧力の
作用方向が変化することにもなり、従来の放電加
工の放電圧力による比較的規則的な変位を乱して
位置決めガイド１３及び１９間のワイヤ電極の平
均的な直線性を改善し、該ワイヤ電極の軸とガイ
ド１３及び１９間の直線との一致性を高めて、加
工精度を向上させることができる。又加工速度が
100mm²／mm以上の高速加工或は大電流加工では、
放電圧力による斥力により位置決めガイド間のワ
イヤ電極の撓み（弯曲）が大きくなる傾向にある
が、加工電流が大きくなれば電磁反発力も大きく
なるから、本発明は特に大電流による高速加工に
於いてワイヤ電極の前記撓みを矯正し直線性を改
善して加工精度を向上させる効果が大きい。実験
結果によれば、パルス幅2μs、パルス休止幅6μs、
ピーク電流値20Aの加工パルス条件で、板厚50mm
の型材（SKD11）を0.25mmφの黄銅線電極を使用
し、該線電極に１Kgの張力を付与した状態で平均
加工速度48mm²／minで加工する際、本発明の加工
方法により加工電源の接続を被加工体の上側の各
通電装置と下側の各通電装置に加工パルス５パル
ス毎に切換えると共に、被加工体に加圧当接する
接点の加工進行方向前方を中心として左右に夫々
30°の範囲内に位置させながら加工した時、位置
決めガイド間のワイヤ電極の平均的な撓みが従来
の加工方法による場合よりも約30％減少した。

尚第２図に示す一部切断側面図は被加工体１４
に加工電源からの電圧パルスを通電する部分の１
例の拡大図で、第１図とはやや相異するが、同一
符号で示すことができ、４４はブラシユ、４５は
スプリングで、ブラシユ４４の後端はナツト４６
でパルス電源２９よりの導線と締付けるようにな
つている。

また上記図示実施例に於ては、切換えスイツチ
２７及び２７′は機械的スイツチの如く示されて
いるが前述の如く数10KHzまたはそれ以上に及ぶ
高速で切換えたい場合には例えばトランジスタ等
の電子スイツチ素子を用いる必要があり、またか
かる高速の場合は勿論のこと秒オーダ又はミリ秒
オーダの低速で切換える場合の何れにしろその切
換えは加工用パルス電源２９からの供給電圧パル
スの休止時間又は休止期間中に同期させて行なう
ことが望ましく、電源２９は例えば、特公昭44−
13196号公報記載の如き加工用の高周波の電圧パ
ルス列が比較的低周波で断続する類のものが好ま
しい。

以上に述べた通り、本発明によれば被加工体と
ワイヤ電極に対する通電装置を夫々被加工体の上
側と下側に設け、加工電源が被加工体の上側の各
通電装置と下側の各通電装置に交互に接続される
ように切換えスイツチによつて切換えると共に、
ワイヤ電極に至近の位置で被加工体表面に加圧当
接する接点を加工進行方向の前方を中心とする左
右の所定角度内に位置させるようにしたことによ
り、被加工体と対向するワイヤ電極の全長に亙つ
て電磁反発力が多方向から作用してワイヤ電極が
不規則的に変位或は振動し、又はこの変位等によ
りパルス放電の発生部位がワイヤ電極の周囲に移
動して放電圧力の作用方向も変化することにもな
るため、従来の放電加工の放電圧力による比較的
規則的な変位を乱して位置決めガイド間のワイヤ
電極の撓みを矯正し平均的な直線性を改善して、
加工精度を向上させることができる。又本発明に
よれば、上述の如き電磁反発力の発生作用によ
り、ワイヤ電極と被加工体が従来よりも隔離して
加工間隙が平均的に広がる傾向となるから、異常
放電の発生が少なくなり、ワイヤ電極の断線事故
が減少して安定した加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の概略構成図、第
２図は本発明の要部の拡大図、第３図、第４図
ａ，ｂ及び第５図は説明のための部分図である。 ７はワイヤ電極、１４は被加工体、１８は加工
液、２５，２６は通電ピン、２７は切換えスイツ
チ、２９は加工電源、３６は接点、４４はブラシ
ユ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定の間隔をおいて配置した一対の位置決め
   ガイド間に張架されるワイヤ電極に被加工体を対
   向配置して加工間隙を形成し、該加工間隙に加工
   液を噴射供給すると共にワイヤ電極を軸方向に更
   新送りしつつワイヤ電極と被加工体間に加工電源
   から供給される電圧パルスを印加して繰返しパル
   ス放電を発生させ、ワイヤ電極と被加工体間に前
   記一対の位置決めガイド間のワイヤ電極の軸心と
   直交する平面上に於ける相対加工送りを与えて所
   望輪郭形状の加工を行うワイヤカツト放電加工に
   於いて、被加工体の表面に於ける加工進行方向の
   前方を中心とする左右の所定角度内でワイヤ電極
   に至近の位置に加圧当接して加工電源の一方の極
   に接続される接点を有する被加工体に対する通電
   装置を被加工体の両側に設けると共に加工電源と
   の接続を該各通電装置のうちの何れか一方の通電
   装置に切換える切換えスイツチを設け、又加工電
   源の他方の極に接続され更新送りされるワイヤ電
   極に接触して通電すワイヤ電極に対する通電装置
   を被加工体の両側に設けると共に加工電源との接
   続を該各通電装置のうちの何れか一方の通電装置
   に切換える切換えスイツチを設け、被加工体の同
   じ側に設けられる被加工体とワイヤ電極に対する
   各通電装置が同時に加工電源に接続されるように
   前記両切換えスイツチを切換えながら加工するこ
   とを特徴とするワイヤカツト放電加工方法。