JPH0641066B2 - ワイヤ放電加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、細いワイヤを電極として、該ワイヤにテン
ションを掛けた状態でワイヤを直線走行させ、工作物と
ワイヤとの間で放電を発生させて放電エネルギーによっ
て工作物を放電加工するワイヤ放電加工方法及びその装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ワイヤ放電加工装置は、第５図に示すように、ワ
イヤ電極５１が垂直方向、言い換えれば、上下方向に走
行している部分を使用して工作物を加工しているのが現
状である。ワイヤ電極５１は、ワイヤ放電加工装置５０
の本体側に固定されているローラ５２に案内されてワイ
ヤガイドを有するワイヤヘッド５３に供給されている。

一方、工作物は、テーブル５４上に設けられた工作物取
付ブロック台５５にクランプされて、ワイヤ電極５１に
よって放電加工される。テーブル５４は、ＮＣ装置から
の指令で工作物の加工状況に従ってＸ方向及びＹ方向に
移動し、ワイヤヘッド５３に供給されたワイヤ電極５１
との間で加工が進行する。

工作物のワイヤ電極５１による放電加工中は、放電加工
は前進ばかりでなく、サーボ移動すなわちサーボ機能を
繰り返している。言い換えれば、ワイヤヘッド５３は、
ワイヤ放電加工中に工作物に対して相対的に加工方向に
進むだけでなく、加工屑等の状況に応じて放電加工が不
安定になると、短絡解消のため瞬時の間、加工軌跡に沿
って後退もする。次いで、ワイヤ電極５１は再び前進し
て放電加工が行われている。

そして、ＮＣ装置からの指令を受けて、工作物が水平方
向即ちＸ方向及びＹ方向に移動して、両者の移動が合成
されて、両者の相対的運動によって工作物は所定の加工
形状に放電加工されている。また、加工液については、
工作物に対して上下方向に設置されているノズルから噴
出されている。そして、両方がハイブリッドに成ってい
るものもある。

更に、工作物が板状である場合には、工作物を複数枚、
例えば、数枚から数十枚を重ね合わせて、場合によって
は、工作物の一端部を溶接して一体的に固定し、他端部
をクランプ金具等で固定して、ワイヤ電極を上方から下
方又はその逆の方向に走行させ、それら重ね合わせ又は
接触状態に載置した板状の工作物を放電加工しているの
が現状である。

また、工作物が超硬合金材料で作られ且つ捻られた形状
のものを切削加工する場合については、高硬度であり且
つ形状が複雑であるため、切削加工するに当たっては、
放電加工を行わずにグラインダ加工によって目的の形状
に切削加工を行っていることが多かった。

更に、工作物を量産する場合には、超硬パウダを焼結す
る時、金型を使用して仕上代を見込んだ形状に焼結して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のワイヤ放電加工装置で放電加工を
行う場合、ワイヤのソースボビンから繰り出され且つ一
定方向即ち直線方向に走行し且つ一定の張力を掛けた状
態の連続状のワイヤ電極と、テーブル上に取り付けた工
作物との間で火花放電し、工作物に対して放電加工を進
行させるが、ワイヤ電極が工作物との間で火花放電して
いる箇所はワイヤ電極の軸方向から見ると直線であり、
その形状は一般的に二次元的な運動である。

それ故に、工作物をドリル等の螺旋形状を有する部品に
切削加工する場合に、例えば、第４図に示すような工作
物１の長さＬの途中から切り込み、また途中で切り抜く
ような切削加工をしなければならない場合があるが、工
作物１の長手方向から見た切削加工軌跡は加工深さ及び
加工幅が異なる曲面であり、従来のワイヤ放電加工方法
或いは装置では上記のような加工形状の放電加工は不可
能であった。

超硬製品を大量生産する場合には、超硬パウダを焼結し
て量産することができるが、試作品、少量生産等の場合
には高価な金型を使用することは非常なロスであり、準
備できるものではない。

特に、試作品の場合には、その形状も定まらず、試行錯
誤を繰り返し切削加工を行うものであり、砥石の使用量
が増加し、切削加工時間を長時間要し、しかも手作り的
なものとなって作業者の技能に左右されることが多く、
工作物の加工精度にもバラツキが発生していた。

そこで、この発明の目的は、上記の問題点を解決するこ
とであり、工作物に対する加工軌跡が加工深さ、加工幅
等が異なる螺旋形状即ち捻られた形状等の曲面であって
も放電加工を行うことができ、少量生産、試作品生産等
に当たって、ワイヤ放電加工装置の備えるプログラムを
簡単な操作でセット状態を変更するだけで工作物に対す
る加工形状の変更を可能にし、作業者の技能に関係な
く、工作物に対して高精度にしかも無人で放電加工を行
うことができるワイヤ放電加工方法及びワイヤ放電加工
装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、次のように
構成されている。即ち、この出願の第１番目の発明は、
直線走行するワイヤ電極に対して、テーブルの直線移動
に応じて取付ユニットに回転可能に取り付けた工作物に
直線運動を与えることを可能にし、前記取付ユニットを
前記テーブルに上下方向に揺動可能に且つ水平方向に旋
回可能に取り付けて前記工作物に揺動運動と旋回運動を
与えて前記工作物を前記ワイヤ電極に対して三次元的に
移動させて前記工作物に予め決められた加工形状の加工
を可能にするように前記取付ユニットを前記テーブルに
対してセットし、前記工作物に直線運動と回転運動を行
わせ且つ前記直線運動と前記回転運動とを同期させてサ
ーボ機能に応答させ、前記直線運動と前記回転運動との
合成運動軌跡に応じて前記工作物を放電加工することを
特徴とするワイヤ放電加工方法に関する。

また、この出願の第２番目の発明は、直線走行するワイ
ヤ電極、直線移動可能に設置されたテーブル、及び工作
物を回転可能に取り付け、前記工作物の前記ワイヤ電極
に対する三次元的な移動のため前記テーブルに対して上
下方向に揺動可能に且つ水平方向に旋回可能に前記テー
ブルに取り付けられた取付ユニットを有し、前記取付ユ
ニットに対する前記工作物の回転運動と前記テーブルの
直線移動に伴う前記工作物の直線運動とを同期させてサ
ーボ機能に応答させるように構成されており、前記直線
運動と前記回転運動との合成運動軌跡に応じて前記工作
物に予め決められた加工形状を前記ワイヤ電極によって
放電加工することを特徴とするワイヤ放電加工装置に関
する。

また、このワイヤ放電加工装置において、前記取付ユニ
ットは前記テーブルに固定した取付ベースに旋回可能に
取り付けられた回転取付台を介して揺動可能に取り付け
られているものである。

また、このワイヤ放電加工装置において、前記取付ユニ
ットには前記工作物を固定するチャックが回転可能に取
り付けられているものである。

〔作用〕

この発明によるワイヤ放電加工方法及びワイヤ放電加工
装置は、上記のように構成されており、次のように作用
する。即ち、このワイヤ放電加工方法は、取付ユニット
をテーブルに上下方向に揺動可能に且つ水平方向に旋回
可能に取り付けて工作物に揺動運動と旋回運動を与えて
前記工作物をワイヤ電極に対して三次元的に移動させて
前記工作物に予め決められた加工形状の加工を可能にす
るように前記取付ユニットを前記テーブルに対してセッ
トし、前記テーブルを直線移動させ、前記テーブルに取
り付けられた前記工作物を回転運動させ、前記直線移動
と前記回転運動との合成運動軌跡に従って前記工作物を
直線走行する前記ワイヤ電極によって放電加工を行うの
で、従来の放電加工方法が二次元的な形状に放電加工し
ていたのに対して、前記工作物に対して前記合成運動軌
跡によって三次元的な加工形状に変更可能に放電加工を
行うことができ、前記工作物に対してその長手方向にお
いて加工深さ、加工幅等の異なる螺旋形状等の複雑な曲
面形状を切削加工することができる。

例えば、前記工作物を複数回Ｎの割り出しを行えば、複
数箇所Ｎの切削加工ができ、又は前記工作物の回転数を
連続的に変化させれば、リードの異なった形状の加工が
でき、或いは途中で回転方向を変更すれば、逆リードの
形状の加工を行うこともできる。

また、前記直線移動と前記回転運動とは同期して行われ
るので、ワイヤ電極が断線する等の問題は生じることが
少ない。

特に、このワイヤ放電加工装置は、直線走行するワイヤ
電極、直線移動するように設置されているテーブル、及
び該テーブルに対して上下方向に揺動可能に且つ水平方
向に旋回可能に支持すると共に工作物を回転可能に取り
付けた取付ユニットを有しているので、前記工作物を前
記ワイヤ電極に対して三次元的な運動軌跡に従って移動
させることができ、前記工作物に対して前記ワイヤ電極
によって三次元的な加工形状に放電加工を行うことがで
きる。その時、前記テーブルと前記工作物とは前記取付
ユニットを介して同期して作動されるので、サーボ機能
が働いた時、前記工作物をサーボ機能に従って瞬時に逆
転させることができる。

また、前記テーブルに対して前記取付ユニットは揺動可
能に取り付けられ、更に前記テーブルに対して前記取付
ユニットは旋回可能に取り付けられているので、前記工
作物に対して前記工作物の揺動運動、旋回運動の移動量
に応じて前記工作物の長手方向において切削深さ、切削
幅等を種々に変更して前記工作物に螺旋形状等の複雑な
形状の加工形状に放電加工することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明によるワイヤ放電加工
方法の実施に直接使用する装置であるこの発明によるワ
イヤ放電加工装置の一実施例を詳述する。

第１図において、この発明によるワイヤ放電加工装置の
要部が符号１０によって全体的に示されている。このワ
イヤ放電加工装置１０においては、回転移動ユニットを
備えており、この回転移動ユニットに工作物１が保持さ
れている。

この回転移動ユニットは、主として、移動テーブル１
９、移動テーブル１９に固定された取付ベース６、取付
ベース６にスイベル即ち旋回可能に取り付けられた回転
取付台５、回転取付台５に揺動可能に取り付けられた取
付ユニット８、及び取付ユニット８に回転可能に取り付
けられたチャック本体２５から構成されている。

移動テーブル１９には、送りねじ２に螺入されたテーブ
ル送り部材４が固定されている。送りねじ２はテーブル
移動用モータ３によって回転させられ、送りねじ２の回
転に従ってテーブル送り部材４がＹ軸方向に往復運動し
て移動する。テーブル送り部材４の移動は、移動テーブ
ル１９を同様にＹ軸方向に往復運動して移動させる。移
動テーブル１９には取付ベース６が取外し可能に固定さ
れており、取付ベース６上には、テーパ部材７を介して
回転取付台５が移動テーブル１９の水平方向に回転可能
に取り付けられている。また、テーパ部材７によって取
付ユニット８の高さ方向が調節できるように構成されて
いる。

回転取付台５には、枢支ピン１３を軸に移動テーブル１
９に対して上下方向にスイング即ち揺動可能に取付ユニ
ット８が取り付けられている。回転取付台５の回転位置
は、取付ベース６に付された目盛り３６によって検出で
きる。

また、取付ユニット８の揺動位置は、取付ユニット８に
付された目盛り３７によって検出できる。取付ユニット
８にはチャック本体２５が回転可能に取り付けられ、チ
ャック本体２５は工作物回転用モータ９によって回転さ
せられる。チャック本体２５にはチャック１１が設けら
れており、チャック１１に工作物１が取り付けられる。

ワイヤ電極１５は、案内ローラ２４、上部ヘッド２３、
下部ヘッド２２、及びワイヤガイド、給電ブラシ、案内
ローラ等の保持体１４，１６を通って走行するように構
成されており、保持体１６は送りねじ１２によって上下
方向に移動できるように構成されている。送りねじ１２
の回転は、上部ヘッド移動用モータ１７によって行われ
る。この送りねじ１２の作動によって、工作物１の端面
と上部ヘッド２３との距離ｈを一定に維持するように上
部ヘッド２３及び保持体１６を上下移動させる。

テーブル移動用モータ３、工作物回転用モータ９及び上
部ヘッド移動用モータ１７は、符号Ａ又はＢ方向の両方
向に回転できる可逆モータである。工作物回転用モータ
９は、テーブル移動用モータ３の動きに対応して作動さ
れるもので、ライン２１、パルス分配器１８、及びライ
ン２０を通じて制御される。なお、工作物１が図に示す
ようにストレート形状の場合には、ライン２６に信号が
送られないように、ライン２６の回路は遮断されてい
る。

従って、このワイヤ放電加工装置は、上記の構成によ
り、工作物１にはワイヤ電極１５に対して三次元的な移
動を行わせ、移動テーブル１９に固定した取付ベース６
に対して取付ユニット８をセットすることができ、しか
も、工作物１のワイヤ電極１５による加工時には、工作
物１には取付ユニット８に対して回転運動を行わせると
共に移動テーブル１９の移動に伴って直線運動を行わせ
ることができる。

第２図において、第１図に示すワイヤ放電加工装置を示
し、取付ユニット８が枢支ピン１３を中心に揺動した状
態が示されている。図に示すように、取付ユニット８を
傾斜させることによって、テーパ形状の工作物３５に対
して放電加工を行うことができる。

この場合、ワイヤ電極１５を保持している上部ヘッド２
３と工作物３５上面との間の距離ｈは変わってくるが、
上部ヘッド移動用モータ１７の作動によって調節され
る。即ち、この場合には、ライン２６にも信号が送られ
て、工作物回転用モータ９及び上部ヘッド移動用モータ
１７は、テーブル移動用モータ３の動きに対応して作動
され、ライン２１、パルス分配器１８、及びライン２０
及び２６を通じて制御される。

第３図において、この発明によるワイヤ放電加工装置の
別の実施例が示されている。この実施例によるワイヤ放
電加工装置３０は、工作物１が加工液中に浸けられて放
電加工が行われる以外は第１図に示されているワイヤ放
電加工装置１０と同様である。それ故に、同一部品につ
いては同一符号を付し、それらの説明を省略し、異なっ
た点についてのみ説明する。

加工液３４を収容できる加工槽には、工作物１を取付け
るチャック本体２５が貫通されている。加工槽のタンク
壁３２には、工作物１を貫通させ且つ工作物１が直線運
動、回転運動及び揺動運動をできるように、可動式蛇腹
体３１が加工槽の一部を構成するように設置されてい
る。工作物１はこの可動式蛇腹体３１を貫通して設置さ
れ、工作物１と可動式蛇腹体３１との間には漏水防止シ
ール３３が介在している。

第４図において、工作物１に対して捻られた形状２７に
切削するように放電加工した場合の一例が示されてい
る。

この発明による一実施例であるワイヤ放電加工機１０
は、以上のように構成されており、次のように作動す
る。

まず、第１図及び第４図を参照して説明する。取付ユニ
ット８におけるチャック本体２５のチャック１１に、放
電加工を行うべき工作物１をクランプする。移動テーブ
ル１９は、ＮＣ装置（図示省略）からの指令によって二
次元平面上の移動を行うが、同時に移動テーブル１９の
移動量に同期する回転移動量の指令を、パルス分配器１
８から取付ユニット８に与える。

工作物１に対する二次元平面上の放電加工が進行すると
共に、工作物１に対する切削加工形状に従って移動テー
ブル１９の移動量に比例同期して工作物１は回転移動す
る。

工作物１の回転は、工作物回転用モータ９によってチャ
ック本体２５が回転することによって達成される。それ
故に、工作物１の放電加工面の軌跡は、移動テーブル１
９の二次元平面上の移動量と工作物１の回転移動量が合
成されたものとなり、三次元的な切削軌跡となる。

例えば、第４図に示すように、長さＬの工作物１に対し
て捻られた形状の切込み部２７があるような形状の放電
加工を行うには、符号２９の位置でワイヤ電極１５を工
作物１に切込み、移動テーブル１９を移動させながら同
時に工作物１を第４図の矢印Ｂ方向に回転させる。移動
テーブル１９が所定の距離ｌだけ進み、工作物１が所定
の角度αだけ回転した状態で、工作物１からワイヤ電極
１５を符号２８の位置で切抜くことによって、工作物１
に捻られた形状の切込み部２７が形成される。しかも、
工作物１に形成された捻られた形状の切込み部２７は、
工作物１の長手方向において、加工深さ、加工幅が漸次
異なっている螺旋形状に形成されている。

また、工作物１を複数回割出せば、それに対応した数の
複数箇所の切削加工を行うことができる。また、工作物
１の回転数を変化させながら連続して放電加工を行え
ば、可変リードの形状を有する切削加工ができる。更
に、工作物１の回転方向を途中で変更すると、工作物１
の中間部位で方向が変わった逆リードの形状を有する切
削加工ができる。

通常、ワイヤ放電加工装置においては、加工時に工作物
１及びワイヤ電極の移動は常に進行方向だけに進むので
なく、場合によっては加工状態が不安定になると原因解
消のため瞬時後退するような機能即ちサーボ機能が働く
ことがある。

この発明によるワイヤ放電加工装置については、上記サ
ーボ移動即ちサーボ機能が働く時には、移動テーブル１
９の直線移動と工作物１の回転運動とは同期されるもの
であって、移動テーブル１９の後退に応じて工作物１は
逆回転するようになる。

テーパ形状の工作物を放電加工する場合について、第２
図を参照して説明する。回転取付台５に対して取付ユニ
ット８を図で示すように傾斜した状態に設定する。工作
物３５を取付ユニット８のチャック１１に保持し、移動
テーブル１９を移動させて、工作物３５を回転させる。
工作物３５に対して二次元平面上に放電加工が進行する
と、工作物３５上面と上部ヘッド２３との間の距離ｈが
変わってくるが、この場合でもテーブル移動量に同期回
転するようにパルス分配器１８から上部ヘッド移動用モ
ータ１７に指令を与える。このことで上部ヘッド移動用
モータ１７は移動テーブル１９の移動量に比例して同期
回転する。この機能によって、工作物３５上面と下部ヘ
ッド２３との間の距離ｈは、常に一定に保たれ、加工条
件の変化に伴うトラブルを防止することができる。

第３図に示されているワイヤ放電加工装置３０の作動に
ついては、上記のワイヤ放電加工装置１０の場合と同様
であるので、それらの作動についての詳細な説明は省略
する。

〔発明の効果〕

この発明によるワイヤ放電加工方法及びその装置は、上
記のように構成されており、次のような効果を有する。
即ち、このワイヤ放電加工方法は、テーブルを直線移動
させ、工作物を前記ワイヤ電極に対して三次元的に移動
させてセットすることを可能にし、前記テーブルに取り
付けられた工作物を回転運動させ、前記直線移動と前記
回転運動との合成運動軌跡に従って前記工作物を直線走
行するワイヤ電極によって放電加工を行うので、従来の
放電加工方法が二次元的な形状に放電加工していたのに
対して、前記工作物に対して前記合成運動軌跡によって
三次元的な形状に放電加工を行うことができ、前記工作
物に対して螺旋形状等の複雑な曲面の加工形状を放電加
工することができる。

例えば、前記工作物を複数回Ｎ割出せば、複数箇所Ｎの
加工ができ、又は前記工作物の回転数を連続的に変化さ
せればリードの異なった形状の加工ができ、或いは途中
で回転方向を変更すれば逆リードの形状の加工ができ
る。また、前記直線移動と前記回転運動とは同期して行
われるので、ワイヤ電極が断線することが少ない。

特に、このワイヤ放電加工装置は、直線移動するテーブ
ル、直線走行するように設定されているワイヤ電極、及
び前記テーブルに取り付けられ且つ工作物を回転可能に
支持すると共に、前記テーブルに対して上下方向に揺動
可能に且つ水平方向に旋回可能に取り付けた取付ユニッ
トから成るので、前記工作物を前記ワイヤ電極に対して
三次元的な運動軌跡に従って移動させることができ、前
記工作物に三次元的な形状、例えば、切り込み深さ、加
工幅の異なる螺旋形状の加工形状に放電加工を行うこと
ができる。

また、前記テーブルと前記工作物とは同期して作動され
るもので、例えば、加工時に前記工作物の移動は常に進
行方向にだけ進むのでなく、時として加工状態が不安定
になると原因解消のため瞬時後退をするようなサーボ機
能が働いた時、前記工作物をサーボ機能に従って瞬時逆
転させることができ、前記ワイヤ電極を断線することが
なく、無人状態で連続して放電加工を続けることができ
る。

更に、前記テーブルに対して前記取付ユニットは揺動可
能に取り付けられ、更に前記テーブルに対して前記取付
ユニットは旋回可能に取り付けられているので、前記工
作物の揺動運動と旋回運動との移動量に応じて切削深
さ、切削幅等を種々に変更して前記工作物の外周面に螺
旋形状等の複雑な形状即ち加工形状をも切削加工するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるワイヤ放電加工方法の実施に直
接使用するワイヤ放電加工装置の実施例を示す正面図、
第２図は第１図のワイヤ放電加工装置における取付ユニ
ットを傾斜させた状態を示す正面図、第３図はこの発明
によるワイヤ放電加工方法の実施に直接使用するワイヤ
放電加工装置の別の実施例を示す正面図、第４図はこの
ワイヤ放電加工装置によって放電加工した工作物を示す
斜視図、及び第５図はワイヤ電極をほゞ鉛直方向に走行
させるタイプの従来のワイヤ放電加工装置を示す概略図
である。 １，３５……工作物、２……送りねじ、３……テーブル
移動用モータ、４……テーブル送り部材、５……回転取
付台、６……取付ベース、７……テーパ部材、８……取
付ユニット、９……工作物回転用モータ、１０，３０…
…ワイヤ放電加工装置、１２……送りねじ、１５……ワ
イヤ電極、１７……上部ヘッド移動用モータ、１８……
パルス分配器、１９……移動テーブル、２７……工作物
放電加工部、２８……切抜き部、２９……切込み部、
Ａ，Ｂ……回転方向、Ｙ……移動テーブルの移動方向。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線走行しているワイヤ電極に対して、テ
   ーブルの直線移動に応じて取付ユニットに回転可能に取
   り付けた工作物に直線運動を与えることを可能にし、前
   記取付ユニットを前記テーブルに上下方向に揺動可能に
   且つ水平方向に旋回可能に取り付けて前記工作物に揺動
   運動と旋回運動を与えて前記工作物を前記ワイヤ電極に
   対して三次元的に移動させて前記工作物に予め決められ
   た加工形状の加工を可能にするように前記取付ユニット
   を前記テーブルに対してセットし、前記工作物に直線運
   動と回転運動を行わせ且つ前記直線運動と前記回転運動
   とを同期させてサーボ機能に応答させ、前記直線運動と
   前記回転運動との合成運動軌跡に応じて前記工作物を放
   電加工することを特徴とするワイヤ放電加工方法。
2. 【請求項２】直線走行するワイヤ電極、直線移動可能に
   設置されたテーブル、及び工作物を回転可能に取り付
   け、前記工作物の前記ワイヤ電極に対する三次元的な移
   動のため前記テーブルに対して上下方向に揺動可能に且
   つ水平方向に旋回可能に前記テーブルに取り付けられた
   取付ユニットを有し、前記取付ユニットに対する前記工
   作物の回転運動と前記テーブルの直線移動に伴う前記工
   作物の直線運動とを同期させてサーボ機能に応答させる
   ように構成されており、前記直線運動と前記回転運動と
   の合成運動軌跡に応じて前記工作物に予め決められた加
   工形状を前記ワイヤ電極によって放電加工することを特
   徴とするワイヤ放電加工装置。
3. 【請求項３】前記取付ユニットは前記テーブルに固定し
   た取付ベースに旋回可能に取り付けられた回転取付台を
   介して揺動可能に取り付けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載のワイヤ放電加工装置。
4. 【請求項４】前記取付ユニットには前記工作物を固定す
   るチャックが回転可能に取り付けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載のワイヤ放電加工装
   置。