JPH0453650B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はワイヤによる放電加工方法に関する。

（従来の技術） 従来のワイヤによる放電加工（以下、EDMと
略称する）装置は、加工工具本体に取り付けられ
たヘツド組立体と、数値制御される位置決めテー
ブルとを備えている。また、前記ワイヤによる装
置はスプール組立体を包含し、このスプール組立
体上では１本の細いワイヤが２つのスプール間に
堅く張設されている。駆動スプールが前記ワイヤ
を一方のスプールから他方のスプールへ一定速度
で移動させる。この際、上記２つのスプール間で
ワイヤの有効加工長さが確保される。この長さは
約10.16cmから20.32cmである。切削速度はワイヤ
の寸法と、このワイヤを流れる電流と、さらにカ
ツプの深さに合わせて設定された供給速度に依存
する。完全電離された水が誘電体として普通に使
用されるだけでなく、切削作業時に発生する腐食
粒子を洗い流す作用をする。全ての放電加工
（EDM）作業において知られているように、ワイ
ヤ電極は均一な過剰切削もしくは過剰燃焼を発生
させる。この過剰切削もしくは燃焼は、前記電極
の直径よりも約0.00508cmから0.00762cmほど大き
い数値となる。

内燃機関の触媒交換器に使用されるセラミツク
のハニカム構造の押出し成形においては、かなり
長く細い溝を有する押出しダイス型を形成するこ
とが必要である。上記かなり長く細い溝は直線的
であつて前記ダイス型の正面を横切つて延在する
だけでなく、平行な複数の側壁を有すると共に、
まくれのない均一な表面仕上げを有するものであ
る。さらに、そのような長く細い溝は、約8.89cm
以上の長さ、約0.1524cmを越える深さ、0.03048
cmよりも大きくない幅を有する。

米国特許第2526423号、第4205213号、および第
4233486号に開示されているような既知のワイヤ
による放電加工（EDM）方法は、全て溝を形成
することが可能である。しかし、そのような方法
は、所定直径のワイヤにより被加工片の表面内で
8.89cmもしくはそれ以上の長さを越える長さに切
削され得る溝の有効深さを制限する。すなわち、
例えば既知のワイヤによる放電加工（EDM）方
法では、切削工程時に深さが0.1524cm以上の小さ
い溝から腐食粒子を洗い流すことが困難であるの
で、有効切削深さが制限される。腐食粒子の堆積
のため、ワイヤによる切削工程が停止される時、
その時の深さで溝幅がかなり拡大され、あるいは
不適切に過剰切削され、この結果、不均一な溝と
ワイヤの破損が生じる。

ワイヤによる放電加工（EDM）方法は、ほと
んど全て、被加工片に縦方向の切欠もしくは溝を
つくる前記ワイヤに沿つて縦方向に、もしくは同
ワイヤと同軸的に完全電離水を供給するよう、縦
方向もしくはワイヤと同軸的に洗い流しのための
配列構成を用いている。しかし、前記ワイヤのよ
る方法を使用してそのような縦方向の溝を加工す
るときには、同軸的に供給された洗い流し媒体が
被加工片の縁で偏向され、それ故、この誘導体の
偏向が切削作業を非効率的にあるいは不能にす
る。非効率的な加工状態は、機械が切削面から繰
り返し的に戻つて放電が中断されるとき、あるい
は切削領域にオレンジ色のスパークが観察される
時、あるいは持続的なワイヤの破損が生じた時に
現われる。前記したように、そのような非効率的
な加工状態は、溝を所定の望ましい深さに加工す
る能力に対して厳しい影響をおよぼすだけでな
く、終始一貫して同じ溝を形成する能力である
「繰り返し能力」を事実上失わせる。さらに、従
来のワイヤによる放電加工（EDM）方法で切削
を行なうときには、加工表面に近い溝の入口でし
ばしば拡大もしくは朝顔形の状態が発生すること
が発見されている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、既知のワイヤによる放電加工
（EDM）方法と装置に存在する問題を克服し、均
一な表面仕上げを有する平行な側壁と、0.1524cm
以上および好ましくは1.524cm以上の深さと、
8.89cm以上の長さとを有する複数の長く細い溝の
繰り返し的形成を可能にすることを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ワイヤによる放電加工方法によつて
被加工片内に長く細い溝を形成するのを容易にす
るために、被加工片の表面に形成された過大な予
備切削もしくは下穴状溝を利用することを特徴と
するものである。被加工片表面内に拡大された予
備切削もしくは誘導用の下穴状溝を利用すること
により、ワイヤでの放電加工方法で得られる切削
の深さを事実上２倍にし得るだけでなく、切削作
業の効率を増す作用が得られる。下穴状の溝は、
切削中の溝内から腐食粒子を能率的に洗い流す同
軸的な排除を可能にする。

（実施例） 図面、特に第１、２および３図を参照すると、
ワイヤによる放電加工方法のための洗い流し装置
もしくはトラフ組立体１０が被加工片７０の切削
表面７２の近くに位置された状態で示されてい
る。前記トラフ組立体１０は、ワイヤによる放電
加工機械の支持構造（図示せず）に当該トラフ組
立体１０を取り付けるための取付けブラケツト１
２を備えている。案内台１４が袋ねじ１６により
前記取付けブラケツト１２上に調節可能に取り付
けられ、袋ねじ１６は取付けブラケツト１２に形
成された溝１８を貫通して突出している。前記案
内台１４は外側に位置された一対の上下の孔２０
を有し、孔２０には案内ピン２４を摺動可能に受
けるためのフランジ付き軸受部材２２が装着され
ている。前記案内ピン２４は凹部２８内でプラン
ジヤー台２６に固定されている。このプランジヤ
ー台２６は、ねじもしくはボルト３２等によりト
ラフ（とい）部材もしくは受容台３０にボルト止
めされている。

トラフ部材３０の前面３４には、その縦の延在
方向に沿つて凹部もしくは溝路３６が設けられ、
この溝路３６は前面３４側が開口し、かつトラフ
部材３０の縦方向の上端および底端側で開口して
おり、これらの上端および底端の開口は切削表面
７２の各終端に近接している。

もし、望ましければ、トラフ部材３０中に複数
の開口４０を有する通路を形成し、通路を溝路３
６と連通させることにより、ワイヤによる切削領
域に横断方向に沿う洗い流し手段を形成するよう
にしてもよい。さらに、トラフ部材もしくは受容
台３０中には複数の放出口もしくは放水通路４２
を設け、これらの放出口４２で溝路３６と受容台
３０の外表面とを連絡させ、溝路３６から余分の
洗い流し流体を放出もしくは放水し易くするよう
にしてもよい。

標準のワイヤによる放電加工装置で用いられる
ようなワイヤＷが、第１図の実線により被加工片
７０の切削面７２に近いその初めの位置で示さ
れ、また、破線W′によつて、第２図に示される
溝Ｓを形成するための切削位置で示されている。
縦方向通路は、ワイヤＷの周りで溝路３６と溝Ｓ
とにより形成されることが理解されよう。そし
て、この縦方向通路は、誘電性洗い流し流体の軸
方向流れをワイヤＷの縦方向長手に沿うように方
向付けし、この際、ワイヤＷにより加工された小
さい溝Ｓ内から腐食粒子を除去させもしくは洗い
流す。

前記トラフ部材３０の前面３４は被加工片７０
の切削表面７２に対向する状態に保持されて、切
削工程中に誘電性の流体をワイヤＷの周りの縦方
向もしくは軸方向通路内に包含させるようにす
る。案内ピン４４が前記プランジヤー台２６に固
定され、かつ案内台１４に形成された穴４６内に
突出している。また、案内台１４内の下穴５０の
端部に着座したバネ４８が案内ピン４４に周囲に
位置され、かつトラフ部材もしくは受容台３０を
外側に寄せて被加工片７０の切削表面７２と作動
状態に係合させるため、プランジヤー台２６の背
面に当接している。制止ワツシヤー組立体５２が
案内ピン４４の後端に固定されて、案内台１４に
対するプランジヤー台２６の相対的な前方向への
運動を制限している。指により操作されるハンド
ル５４がトラフ部材３０を被加工片７０側へ並び
に被加工片７０から離れる方向へ手動的に摺動さ
せるため、プランジヤー台２６から外側へ延びて
いる。前記溝路３６は第２図で弓形形状を有する
ように示されているが、トラフ部材３０の溝路３
６は第４図に示されるように下穴形状５６、第５
図に示されるようにＴ字形形状５８、第６図に示
されるように四角形形状６０を有していてもよ
い。

均一な表面仕上げを施された平行な側壁を有す
る長くて細い溝の形成を容易にするため、切削領
域から不要な粒子を洗い流す時、前記ワイヤの周
りで溝路３６と溝Ｓにより形成された前記縦方向
の通路が助けとなる。特別な実施例として、トラ
フ部材３０に形成された四角形の溝路６０は、約
0.127cmの溝路深さと、約1.27cmの幅を有するこ
とができる。溝路の長さはその形状とは関係なし
に、切削加工がなされている切削表面の長さと実
質的に等しくなる。トラフ部材を利用しない場
合、モリブデン製ワイヤで加工を行なう時に工程
上の障害が予期され、約0.0254cmの溶込みと
0.152cmの溶込みの間で種々な溶込みが発生し、
最大溶込みは希に0.152cmを越えることがある。
第５図に示されたＴ字形溝路を用い、直径0.01cm
のモリブデン製ワイヤを用いるとき、0.03cmの僅
かな溶込みが認められ、同じワイヤで第４図に示
された下穴形の溝路形状を用いるときには、約
0.3cmの僅かな深さの溶込みが認められる。

トラフ部材を適用した場合、直径0.0178cmと
0.002cmの複数の黄銅製ワイヤを用い、かつ、第
２図の湾曲句した溝路、あるいは約0.127cmの深
さおよび約1.27cmの幅を有する第６図の四角形溝
路を用いることにより、17.145cmおよび20.32cm
の切削表面を有する各ダイス型正面に、高品位の
溝を形成することができる。溝の寸法の標準偏差
は、使用する材料と被加工片の質に依るが約
0.005cmと0.01524cmの間に入る。これらの結果
は、トラフ部材を使用しない場合よりも、トラフ
部材を使用した時の方が被加工片をかなり深く加
工し、かつ均一で平行な表面に仕上げ得ることを
表わしている。もし、望ましければ、軸方向の洗
い流しに関連させて、開口４０を通すようにして
側方への洗い流しを行なうことも可能であり、特
に細いモリブデン製ワイヤを適用する時に有効で
ある。適用される全てのワイヤに必要であること
は証明されていないが、この技術を用いることに
より透徹性がかなり増すことが認められる。

第７〜９図を参照すると、被加工片１１０の断
面部分が拡大され、予備切削もしくは誘導用の下
穴状溝１１２を有するように示されている。予備
切削１１２は放電加工ワイヤ１２１により加工表
面１１４内に形成され、かつ深さｄまで延在して
いる。長く細い溝１１６は均一な表面仕上げがな
された平行な側部を有すると共に、下穴状の溝１
１２の内側の端部１１３から深さＤまで被加工片
１１０内に延在している。ワイヤによる放電加工
機械のワイヤ１２０が、溝１１６の内側端部１１
８の近くに示されている。第７図に示されている
ように、ワイヤ１２１の直径と下穴状溝１１２の
幅ｗは、ワイヤ１２０の直径と長くて細い溝１１
６の幅Ｗよりも実質的に大きく、かつ前記幅ｗは
長くて細い溝１１６の幅Ｗの２〜３倍の数値とな
る。被加工片１１０内に望ましい溝１１６が形成
された後は、被加工片１１０に上表面１１４を下
穴状溝１１２の底部１１３まで削り下げることに
より下穴状溝１１２を消滅させることができる。
すなわち、深さｄは除去される。

第８図に示すように、被加工片１１０が押出し
ダイス型１３０内に作られるべきである時には、
新しい表面１２４が押出しダイス型の作用放出面
もしくは出口面１２４となり、また複数の長く細
い溝１１６が、ダイス型１３０の放出面１２４を
横切る格子状作用部を形成する。前述のように、
溝１１６は第７図に示された深さＤに等しい距離
に達するまで、ダイス型１３０の側端縁１２６内
に延びている。

第９図にはダイス型１３０の表面の破断部分１
２４だけが示されているが、溝１１６はダイス型
１３０の全面１２４に亘つて十文字状に延びてい
ることは明らかであり、最も広い地点では、約
20.32cm以上であるダイス型の最大直径を越えて
延びる。

上記の基本的なワイヤ放電加工方法は、約
0.0254cm以上の幅をもつ溝を加工することが可能
であり、また本発明は0.0178cm以下の幅および
0.254cm以上の深さを有する長くて細くかつ極め
て精巧な溝を正確にかつ再現性良く加工すること
を可能にする。拡大された予備切削もしくは誘導
用の下穴状溝は、被加工片に形成される所要の溝
の幅の約1.5〜3.5倍の幅で被加工片の表面に初め
に形成される。下穴状溝の深さは、約0.2159cmの
平均的有効深さを有し、約0.127cmから約0.381cm
まで変化し得る。拡大された下穴状溝を形成する
ことに要する時間およびコスト要因と、下穴状溝
のより深い深さが所要の溝の切削効率を上げるこ
とがないこととに鑑みると、約0.381cm以上の最
大深さを有する下穴状溝を形成する理由はないと
考えられる。

下穴状溝の深さが約0.0762cm以下である時に
は、所要の溝の標準偏差がかなり増し、その結
果、切削された所要の溝の平行性および直線性に
好ましくない不均一性を生じさせる。例えば、下
穴が約0.381cmの深さを有する時、被加工片は約
0.32766cmの平均深さまで有効に透徹され、標準
偏差は0.004547cmとなるが、同様のテストにおい
て、下穴の深さが0.0762cmである時は、標準偏差
は0.0132cmとなり、約0.0315cmの平均深さが得ら
れることが分かつた。さらに、僅か0.0762cmの下
穴を用いる時には、最後の0.04572cmの透徹時に
平均切削速度がかなり落ちることが分かつた。

前述のように、溝からの粒子の洗い流し、もし
くは除去が非効率的であることによつて切削が停
止される時に生じる制御されない不規則な過剰切
削は好ましくないが、通常の加工時には均一な過
剰切削が得られることが理解されよう。すなわ
ち、好ましい実施例においては正面１１４に案内
用もしくは下穴状溝１１２を加工形成するため
に、0.0254cmの直径の黄銅製ワイヤが使用され、
約0.03048cmの平均的幅ｗが形成される。案内溝
１１２は約0.2159cmの深さｄに加工され、次いで
0.0127cmの直径のモリブデン製ワイヤにより長く
て細い作用溝１１６が加工形成される。このと
き、平均深さが約0.014986cmであつて標準偏差が
約0.0004572cmの真直ぐでまくれのない溝１１６
が再現性良く形成される。被加工片に形成される
溝の最大長さは、この被加工片から作られる押出
しダイス型１３０の最大直径に等しく、所要のダ
イス型に従い17.145cmから20.32cmの長さとなる。
上記の方法により加工し得る種々な材料として
は、EZ−Cut20、冷間圧延スチール、Ｄ−２スチ
ール、crucible CPM−10V，Ferr−ｏ−tic、、
ステンレスおよび高ニツケル合金がある。しか
し、上記方法は事実上全ての工具用スチールと、
カーバイド材料と、ホツトISOスチールと、真空
溶融スチールとに適用可能である。

本発明の下穴状溝によつて既知の技術よりも切
削効率と標準偏差とが改善される正確な機構は厳
密には解明されていないが、放電加工作業時に切
削領域に供給された誘電性流体のために管状洗い
流し部屋として前記下穴状溝もしくは拡大予備切
削１１２が機能し、そして、切削時に発生された
溝１１６中の腐食粒子をそのような流体により同
溝１１６から簡単に除去するのが容易となるもの
と考えられる。前記腐食粒子は、上記のように除
去されなければ有効深さと切削速度を制限してし
まうものである。前記同軸的洗い流しは下穴状溝
によつて確保され、この結果、腐食粒子の効率的
排除を増長することになる。長くて細い溝１１６
の形成を完成してダイス型１３０の放出溝を形成
する際、拡大された下穴状溝１１２をダイス型作
用表面１２４まで下げて除去することにより表面
１１４が削除される。

現時点で好ましい本発明の実施例を開示した
が、当業者には本発明のワイヤによる切削方法
が、事実上任意の何れの物品の形成にも使用する
ことができると共に、特許請求の範囲に記載され
た本発明の精神と範囲から離れることなく種々な
交換と変更がなされ得ることが理解されよう。

（発明の効果） 本発明においては、拡大された下穴状溝を被加
工片の表面内に設けることにより、放電加工方法
において形成される溝の深さを倍増させ、切削工
程の効率を上げることができる。これは、溝が切
削されるにつれて溝内から溶けだした腐食粒子が
溝自体から完全に洗い流されるような同軸的洗い
流しが下穴状溝によつて達成されるからである。
したがつて、本発明は、従来の放電加工方法にお
いて問題であつたワイヤの破損や溝の深さにおけ
る0.1524cmという制限を克服するものである。ま
た、本発明によれば、均一な表面仕上げを備え、
深さが0.1524cmを超えた平行な側壁を有し、長さ
20.32cm以上である複数の細い溝を繰り返し形成
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、被加工片の切削面に対面して位置さ
れた本発明に用いられる洗い流し装置もしくはト
ラフ（とい）の側面立面図、第２図は、第１図の
装置の上部平面図、第３図は、被加工片が省力さ
れ、かつ90°回転された第１図の装置の正面立面
図、第４図、第５図および第６図は、第１図のト
ラフ部材に用いられる種々な溝路形状の概略的上
部平面図、第７図は、本発明により形成された溝
を示す被加工片の大きな拡大部分断面図、第８図
は、押出しダイス型の斜視図であつて、ダイス型
の正面に形成された放出溝のパターンを示すため
ダイス型の一部を破断して示す斜視図、第９図
は、本発明のワイヤによる放電加工方法を用いて
形成された溝を示すため、第８図のダイス型の破
断部分を大きく拡大して示す要部斜視図である。 １０……洗い流し装置（トラフ組立体）、１２
……取付けブラケツト、１４……案内台、１６…
…袋ねじ、１８……溝、２０……孔、２２……フ
ランジ付き軸受部材、２４……案内ピン、２６…
…プランジヤー台、２８……凹部、３０……トラ
フ部材、３２……ボルト、３４……前面、３６…
…溝路（水路）、４０……開口、４２……放水通
路、４４……案内ピン、４６……穴、４８……バ
ネ、５０……下穴、５２……制止ワツシヤー組立
体、５４……ハンドル、５６……下穴形状、５８
……Ｔ字形形状、６０……四角形形状、７０……
被加工片、７２……切削表面、１１２……下穴状
溝（予備切削）、１１４……表面、１１６……溝、
１１８……内側端部、１２０……ワイヤ、１２１
……ワイヤ、１２４……放出面、１２６……側端
縁、１３０……ダイス型、Ｓ……溝、Ｗ，W′…
…ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワイヤによる放電加工によつて、被加工体に
   形成すべき所要の溝の幅の少なくとも1.5倍の幅
   を有する下穴状溝を最初に同被加工片の表面に切
   削形成する工程と、前記下穴状溝を約0.0762cm以
   上の深さまで加工する工程と、誘電性流体を用
   い、前記下穴状溝の底部から開始して前記被加工
   片に所要の溝をワイヤの放電によつて加工する工
   程と、前記所要の溝を放電加工する際その中に発
   生する腐食粒子を前記所要の溝および下穴状溝か
   ら洗い流すために前記所要の溝および下穴状溝内
   に前記流体を流す工程と、前記腐食粒子を前記所
   要の溝内から洗い流すことを促進するために前記
   腐食粒子を含む流体を少なくとも前記下穴状溝の
   軸方向に沿つて前記下穴状溝から流す工程とを具
   備する、ワイヤにより切削を行なうワイヤによる
   放電加工方法。 ２ 第１のワイヤを用いて最初に前記被加工片の
   表面に前記下穴状溝を切削する工程と、第２のワ
   イヤにより前記被加工片に所要の溝を放電加工す
   る工程と、前記第２のワイヤの直径の少なくとも
   約２倍の直径を有する前記第１のワイヤを選択す
   る工程とを含む特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 前記被加工片内に加工形成される所要の溝の
   幅の約1.5から3.5倍の幅を有する前記下穴状溝を
   被加工片の表面に加工形状する工程を含む特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４ 8.89cm以上の長さ、および0.254cm以上の深
   さを有する前記所要の溝をワイヤで放電加工する
   工程を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 0.1778cm以下の幅を有する前記所要の溝を前
   記被加工片にワイヤで放電加工する工程を含む特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 前記所要の溝の開始部に新しい表面を形成す
   るよう、前記被加工片の前記表面が前記下穴状溝
   の底部まで除去して下げられる工程を含む特許請
   求の範囲第１項記載の方法。