JPH068055A - 数値制御工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】線状工具を用いた数値制御工作機械において、
線状工具の傾斜角度が拡大できる構造のものを提供す
る。 【構成】Ｘ、Ｙ軸駆動機構を有するＸ、Ｙテ−ブル１
０、１１に固定した被加工物７を、Ｘ、Ｙテ−ブルに直
交または傾斜させて電気物理的作用又は機械的切削作用
で加工する線状工具３ａを備え、数値制御装置により位
置決め制御される工作機械に適用する。線状工具３ａの
軸心上の一定点Ｐを中心に旋回可能とした円弧のガイド
アーム１７により線状工具を傾ける第１の傾斜機構Ａ
と、第１の傾斜機構Ａの旋回軸と直交し、かつ前記一定
点Ｐを通る直線を軸心として前記線状工具３ａを旋回さ
せる第２の傾斜機構Ｂとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばワイヤカット放
電加工機、ダイヤモンドワイヤ−ソ−等の数値制御工作
機械に係り、特にワイヤ電極等の線状工具を任意角度に
傾斜可能にするものに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６（Ａ）はワイヤカット放電加工機に
おいて、ワイヤ電極を傾斜させる従来機構の概略を説明
する側面図、同（Ｂ）は電極ガイド先端部を拡大して示
す断面図である。傾斜側面をワイヤカット放電加工で形
成する場合、図６（Ａ）に示すように、給水手段を含む
上部電極ガイド部６ｄと、同じく下部電極ガイド部６ｃ
との間に張られたワイヤ電極３ａを被加工物７に対して
傾けることにより行なう。ワイヤ電極３ａの傾きは、下
部電極ガイド部６ｃ側のＸ、Ｙ軸平面と平行に設けた上
部電極ガイド部６ｄ側のＵ、Ｖ軸平面にＵ、Ｖ軸駆動機
構を設け、上部電極ガイド部６ｄを下部電極ガイド部６
ｃに相対的に移動させることにより行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６（Ａ）の
矢印Ｃに示すように上部電極ガイド部６ｄを移動させ
て、図６（Ｂ）に示すようにワイヤ電極３ａを傾ける
と、電極ガイド部６ｃ、６ｄに内蔵したサファイアある
いはダイヤモンドのダイスガイド６ａにおいて、ワイヤ
電極３ａが屈曲し、無理な力がワイヤ電極３ａにかか
り、ワイヤ電極３ａの位置の精度が保てず、また、給水
手段を含む上部及び下部電極ガイド部６ｄ、６ｃをワイ
ヤ電極３ａの傾斜に合わせて傾斜させる機構を付与しな
いと、供給する加工液６ｂがワイヤ電極３ａから離れて
ワイヤ電極３ａの冷却が不十分になる恐れがあった。こ
のため、ワイヤ電極３ａの傾斜角度は小角に制限され、
多様な要求に対応できないという問題点があった。ま
た、このワイヤ電極３ａのガイド６ａに対する傾きによ
る位置決め誤差を考慮して上部電極ガイド部６ｄの位置
を設定するためのＵ、Ｖ軸駆動制御に特別な演算を付加
する必要があり、ワイヤ電極３ａの傾斜角度の設定が難
しいという問題点があった。

【０００４】また、直径０．５〜１．０ｍｍのピアノ線
等の鋼線の外周にダイヤモンド粒をめっきやコ−ティン
グにより固定した線状工具を軸方向に往復動させてグラ
ファイト、セラミック、ガラス等を機械的切削作用によ
り加工するダイヤモンドワイヤ−ソ−においては、両端
を固定したコの字型の枠体等をワイヤ−ソ−の軸方向に
往復移動させる機構と、そのワイヤ−ソ−に傾斜を付与
する機構とを、プログラムＮＣ制御等が容易な状態で一
体構造とすることが難しく、実用化されていなかった。

【０００５】本発明は、上記した実情に鑑み、線状工具
の傾斜角度を大きく設定でき、また、ダイヤモンドワイ
ヤ−ソ−等の機械的切削タイプの線状工具の装置にも採
用できる構造を有する傾斜面加工が可能な数値制御工作
機械を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、Ｘ、Ｙ軸駆動機構を有するＸ、Ｙテ−ブル
に固定した被加工物を、前記Ｘ、Ｙテ−ブルに直交また
は傾斜させて電気物理的作用又は機械的切削作用で加工
する線状工具を備えた工作機械において、前記線状工具
軸心上の一定点を中心に旋回可能とした円弧のガイドア
ームにより線状工具を傾ける第１の傾斜機構と、前記第
１の傾斜機構の旋回軸と直交し、かつ前記一定点を通る
直線を軸心として前記線状工具を旋回させる第２の傾斜
機構とを備え、これらの傾斜機構が数値制御装置により
位置決め制御されるものでなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明は、上記構成を有するので、第１の傾斜
機構および第２の傾斜機構を駆動すると、線状工具の被
加工物に対する傾斜角度がＸ、Ｙ方向に任意に設定され
る。この場合、被加工物に対する線状工具の傾斜角度の
いかんにかかわらず線状工具のガイドと線状工具の被加
工物を加工している部分との相対的な向きが変化しな
い。又一対の電極ガイド部間、又は往復移動ワイヤ−ソ
−の両端間の線状工具軸方向の所定の位置を基準とした
場合、この基準となる点に対応する被加工物板厚内のＺ
軸方向の位置が、被加工物のＸ、Ｙ軸駆動による移動、
及び線状工具への付与傾斜角度のいかんにかかわらず変
化しないから、数値制御プログラム、及び制御が簡略化
し容易となる。

【０００８】

【実施例】図１（Ａ）は本発明によるワイヤカット放電
加工機の一実施例の側面図、同（Ｂ）はガイドブロック
部分の断面図、図２は電極ガイド部取付け部分の拡大斜
視図である。図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ワイヤ
カット放電加工機は、ベッド１に、略コの字形のコラム
２を垂直に固定し、被加工物７の位置を設定するための
装置を備えている。前記コラム２は、上下部のガイドブ
ロック２３ａ、２３ｂで転動コロ２４を介して弧状のガ
イドア−ム１７を支持し、かつピニオンギア２２をガイ
ドア−ム１７の外周面に設けたセグメントギア２１と噛
合わせている。従って、図示しない数値制御装置（以下
ＮＣ装置と称す）からの指令値に基づいて図示しないサ
−ボモ−タを作動させ、該ピニオンギア２２を駆動及び
制御することにより、ガイドア−ム１７を、その円弧の
中心点である点Ｐを中心として矢印Ｒ１方向に滑らかに
旋回駆動させ、傾斜角度を設定する。なお、上記ガイド
ア−ム１７の円弧の中心点である点Ｐは線状工具３のワ
イヤ電極３ａ上の上部及び下部電極ガイド部６ｃ、６ｄ
間の一定点に設定してある。以上が第１の傾斜機構Ａで
ある。

【０００９】次に第２の傾斜機構Ｂについて説明する。
前記ガイドア−ム１７は、線状工具保持枠３の背板１５
に固定した回転軸１６を軸受１８ａを介してボス１８で
支持することにより、該線状工具保持枠３を回転軸１６
を軸心として旋回自在に支持している。またガイドア−
ム１７は、該線状工具保持枠３を旋回駆動させるサ−ボ
モ−タ２０をブラケット１９を介して固定している。回
転軸１６の軸心は、線状工具保持枠３に一対の電極ガイ
ド部６ｃ、６ｄを介して保持されたワイヤ電極３ａ上の
一定点である点Ｐを通り、かつ、ワイヤ電極３ａに垂直
に設定されている。

【００１０】また、被加工物７を固定する上部ワ−クス
タンド８は下部ワ−クスタンド９に手動又は自動で上下
に位置を調整可能に装着される。下部ワ−クスタンド９
はＸ軸テ−ブル１０に載置され、Ｘ軸テ−ブル１０はサ
−ボモ−タ１２によりＸ軸方向に駆動される。Ｘ軸テ−
ブル１０を載置したＹ軸サドル１１はベッド１のガイド
に沿ってサ−ボモ−タ１４により、Ｙ軸方向に駆動され
る。サ−ボモ−タ１２、１４は、図示しない前記ＮＣ装
置の指令に従いＸ、Ｙテ−ブル１０、１１の位置決めを
制御する。これにより被加工物７は、加工に必要な位置
に設定することができる。

【００１１】図２（Ａ）に示すように、前記線状工具保
持枠３は、背板１５のガイド１５ａに沿って上下の位置
を調整可能な上部ア−ム４および下部ア−ム５を装着し
ており、各ア−ムの先端に設けた電極ガイド部６ｄ、６
ｃによりワイヤ電極３ａの走行をガイドしている。電極
ガイド部６ｃ、６ｄは図示しない通電機構及び加工液６
ｂを噴射する機構を備えている。また、ワイヤ電極３ａ
はリ−ル３４から繰り出され、ロ−ラ３１、３２、およ
び３３により導かれて矢印Ｘの方向へ適度なテンション
及び速度が与えられて走行し、被加工物７を放電加工す
る。

【００１２】上述のように、上部及び下部電極ガイド部
６ｃ、６ｄ間のワイヤ電極３ａ上の一定点である点Ｐを
旋回の中心とするガイドア−ム１７の旋回駆動と、前記
点Ｐを通る回転軸１６を軸心とする線状工具保持枠３自
体の旋回駆動とを組合わせることにより、ワイヤ電極３
ａを各電極ガイド部６ｃ、６ｄに対して屈曲させずに、
その傾斜角度を前記点Ｐを定点にして任意の方向および
角度に容易に設定することができる。またワイヤ電極３
ａが加工液６ｂ吐出方向に走行するので、加工液６ｂに
よるワイヤ電極３ａの冷却を確実に行うことができる。
またワイヤ電極３ａの傾斜角度の制御と、Ｘ、Ｙテ−ブ
ル１０、１１駆動による被加工物７の位置制御を同時に
行うことにより、傾斜面からなる加工物の加工を容易に
行うことができる。

【００１３】図２（Ｂ）、（Ｃ）はこの工作機械によっ
て形成される加工面の例を示す図であり、（Ｂ）の例は
上下面が相似形をなす例、（Ｃ）は異形状をなす例であ
る。いずれの場合も、加工生成される外面（内面の場合
もある）は線素の集合となる。線素は直線である。ＰＳ
で示す一点破線は線素の傾斜の影響を受けない平面であ
って、一般にプログラム面と呼ばれる平面である。前記
Ｐ点がこのプログラム面上を移動する。線状工具である
ワイヤ電極３ａは放電加工によりワークを加工するが、
傾斜面形状を作り出す作用はＮＣプログラムによりテー
ブル１０、１１をＸ、Ｙ方向に駆動し、同時に前記第
１、第２傾斜機構Ａ、Ｂを駆動することにより達成でき
る。もし何らの傾斜面加工も行わない場合は、第１、第
２の傾斜機構Ａ、Ｂを作動させず、Ｘ、Ｙテーブル１
０、１１のみを動作させればよい。

【００１４】図３は上記実施例において、転動コロ２４
で内外面が保持されたガイドア−ム１７の内側面にセグ
メントギア２１を設けた場合を示す斜視図である。この
構造においてもガイドア−ム１７を、その円弧の中心点
である点Ｐを中心として矢印Ｒ１方向に滑らかに旋回駆
動させることができる。

【００１５】図４（Ａ）は本発明によるワイヤカット放
電加工機の他の実施例の側面図、同（Ｂ）は（Ａ）のＦ
−Ｆ断面図である。本実施例は、前記実施例と反対にコ
ラム２に第２の傾斜機構Ｂを取付け、該第２傾斜機構Ｂ
に第１の傾斜機構Ａを取付けて該第１の傾斜機構Ａに前
記上下アーム４、５を取付けたものである。

【００１６】すなわち、コラム２の上部に主軸穴２ａを
設け、該主軸穴２ａに回転主軸３６を軸受２ｂを介して
回転自在に貫入支持させており、回転主軸３６はコラム
２の上端部に固定したサ−ボモ−タ２０により歯車３
７、３８を介して回転駆動させられる。この回転主軸３
６の軸心は、ワイヤ電極３ａ上の上部及び下部電極ガイ
ド部６ｃ、６ｄ間の一定点である点Ｐを通るように設定
されている。

【００１７】該回転主軸３６には弧状のガイドレ−ル３
５を固定し、該弧状ガイドレール３５は、前記点Ｐを中
心点とする円弧に沿った形状を有し、同様に前記点Ｐを
中心点とする円弧に沿った形状を有するガイドア−ム１
７を溝３５ｂに転動コロ３５ａを介して摺動自在に装着
している。また、ガイドレ−ル３５に設けたピニオンギ
ア２２をガイドア−ム１７に設けたセグメントギア２１
と組合わせており、図示しないサ−ボモ−タと図示しな
いＮＣ装置で該ピニオンギア２２を駆動及び制御するこ
とにより、ガイドア−ム１７をその円弧の中心点である
点Ｐを中心として矢印Ｒ１方向に滑らかに旋回駆動させ
ることができる。

【００１８】前記ガイドア−ム１７は上部ア−ム４およ
び下部ア−ム５を固着しており、各ア−ムの先端に設け
た各電極ガイド部６ｄ、６ｃの間にワイヤ電極３ａを走
行させている。ワイヤ電極３ａの作動、機能、および被
加工物７の位置設定装置は、前記実施例と同様である。

【００１９】上記例では、上部及び下部電極ガイド部６
ｄ、６ｃ間のワイヤ電極３ａ上の一定点である点Ｐを旋
回の中心とするガイドア−ム１７の旋回駆動と、前記点
Ｐを通る軸心を有する回転主軸３６に固定したガイドレ
−ル３５の旋回駆動とを組合わせることにより、図１に
示した実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２０】図５は、ダイヤモンドワイヤ−ソ−に本発
明を応用した実施例の線状工具部分の側面図である。本
実施例において、コラム２には弧状アーム１７が前記第
１図の実施例と同様にＰ点を中心として、又はＰ点を通
る図面の紙面を垂直に貫通する軸を中心としてその回り
に旋回自在に取付けられ、第１の傾斜機構Ａを構成す
る。この場合ガイドア−ム１７は、図示のア−ム１７が
紙面の裏側に在るとすると、該ア−ム１７と平行にもう
一本のア−ムを紙面の上面側に設けて外筒４０に結合保
持する機構とすることが望ましい。該弧状アーム１７の
背面には外筒４０を固定し、該外筒４０と外筒４０内包
物をコラム２に対して支持しており、該外筒４０は内部
に軸受４１を介して内筒１８を嵌合保持し、前記外筒４
０に固定したサーボモータ２０の出力軸に固定した歯車
３７を、前記内筒１８の一端に固定した歯車３８に噛合
させて第２の傾斜機構Ｂを構成する。該内筒１８の軸心
は前記Ｐ点を通る。

【００２１】コラム２は、貫通穴５１を有し、図示しな
い駆動機構によりコラム２に固設したモ−タ等により回
転するシャフト５２が支持されている。シャフト５２
は、先端に偏心カム５３が取り付けられ、背板５４と係
合している。また前記内筒１８の先端は上下方向のダブ
テイル溝１８ｂが設けられ、背板５４のダブテイル５５
と上下方向に摺動自在に係合しているので、シャフト５
２が回転すると、回転数と同じストロ−ク数で線状工具
保持枠３Ａを構成する背板５４が上下に駆動する。従っ
て、背板５４に装着した上部ア−ム４と下部ア−ム５と
の間に張られたワイヤまたは棒状をなす線状工具５６
（ダイヤモンド、ＣＢＮ、ＴｉＣ等の硬質粒子や砥粒を
ニッケルメッキ等のメッキあるいはまれには接着剤等で
もしくは焼結によりピアノ線等の硬鋼線に固定したも
の）が、上部ア−ム４に設けたテンション機構５７で適
度なテンションを付与固定された状態で上下Ｙ方向に往
復移動し、被加工物を切削加工するものである。

【００２２】そして、ピニオン２２駆動による第１の傾
斜機構Ａを構成するガイドア−ム１７の矢印Ｒ１方向の
旋回駆動と、サーボモータ２０駆動による内筒１８の矢
印Ｒ２の旋回駆動とを組合わせることにより、線状工具
５６は、屈曲させることなく、その傾斜角度を前記点Ｐ
を定点にして任意の方向および角度に設定することがで
き、図１に示した実施例と同様の効果を得ることができ
る。なお、前記回転偏心カム５３は、外周を図示の如く
円弧形状に成形してあるから、内筒１８と共に背板５４
が矢印Ｒ１方向に傾斜した場合にも、カム５３の回転に
より、背板５４は前述の溝１８ｂに沿って往復移動する
ことができる。また、前述の図４に示した装置をこのワ
イヤ−ソ−加工装置とするには、ガイドア−ム１７に背
板５４をダブテイル溝１８ｂで案内保持する板部材を設
け、該板部材に設けたモ−タにより偏心カム５３及びそ
のシャフト５２を回転させるようにすれば良い。

【００２３】以上本発明を実施例により説明したが、上
記実施例以外に本発明の要旨を逸脱しない範囲において
種々の変更、付加が可能である。例えば図４に示す例に
おいてＹ軸サドル１１の図面上左右方向の駆動に変え
て、主回転軸３６を図面上左右方向に駆動する構造を採
用するとか、コラム２の上下動あるいは被加工物７の上
下運動を加えるとか、あるいは水平と考えられているベ
ッド１を直立させるとか、または図５における偏心カム
５３の回転を内筒１８に固定したモ−タにより行うとか
など、線状工具、ベッド、コラム、ガイド、等の構造及
びこれらの組合わせについて種々の変更、付加が可能で
ある。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、線状工具の加工部分の
ガイドに対する向きを変化させずに線状工具の傾斜を任
意に設定できるので、線状工具のガイドに無理な力がか
かることなく、また、線状工具のガイドによる位置決め
精度が向上する。また、線状工具の設定角度を広げるこ
とができる。又、従来適用が困難であったダイヤモンド
ワイヤーソー等の機械加工にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明によるワイヤカット放電加工機
の一実施例の側面図、同（Ｂ）はガイドブロック部分の
断面図である。

【図２】（Ａ）は実施例の線状工具部分の拡大斜視図、
（Ｂ）、（Ｃ）は本発明による加工例を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明によるワイヤカット放電加工機の他の実
施例のガイド部分の斜視図である。

【図４】（Ａ）は本発明によるワイヤカット放電加工機
の他の実施例の側面図、同（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ断面
図である。

【図５】ダイヤモンドワイヤ−ソ−に本発明を応用した
実施例の線状工具部分の側面図である。

【図６】（Ａ）は従来の線状工具での加工状態を示す概
略図、同（Ｂ）はガイドブロック先端部を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ベッド ２ コラム ２ａ 主軸穴 ２ｂ、１８ａ 軸受 ３ａ ワイヤ電極 ３、３Ａ 線状工具保持枠 ４、５ ア−ム ６ｂ 加工液 ６ｃ、６ｄ 電極ガイド部 ７ 被加工物 ８、９ ワ−クスタンド １０ Ｘ軸テ−ブル １１ Ｙ軸サドル １２、１４、２０ サ−ボモ−タ １５、５４ 背板 １５ａ ガイド １６ 回転軸 １７ ガイドアーム １８ 内筒 １８ｂ ダブテイル溝 １９ ブラケット ２１ セグメントギア ２２ ピニオンギア ２３ａ、２３ｂ ガイドブロック ２４、３５ａ 転動コロ ３７、３８ 歯車 ３１、３２、３３ ロ−ラ ３４ リ−ル ３５ ガイドレ−ル ３５ｂ 溝 ３６ 回転主軸 ３７、３８ 歯車 ５１ 貫通穴 ５２ シャフト ５３ 偏心カム ５５ ダブテイル ５６ 硬鋼線 ５７ テンション機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ、Ｙ軸駆動機構を有するＸ、Ｙテ−ブル
   に固定した被加工物を、前記Ｘ、Ｙテ−ブルに直交また
   は傾斜させて電気的物理作用又は機械的切削作用で加工
   する線状工具を備えた工作機械において、前記線状工具
   軸心上の一定点を中心に旋回可能とした円弧のガイドア
   ームにより線状工具を傾ける第１の傾斜機構と、前記第
   １の傾斜機構の旋回軸と直交し、かつ前記一定点を通る
   直線を軸心として前記線状工具を旋回させる第２の傾斜
   機構とを備え、これらの傾斜機構が数値制御装置により
   位置決め制御されるものでなることを特徴とする数値制
   御工作機械。