JPH07178623A - ワイヤカット放電加工装置のワイヤ電極ガイド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤ電極の挿通が容易でかつ耐摩耗性を有
することにより、位置決め精度が高く、優れたメインテ
ナンス性能を有するとともに、ワイヤ電極に通電を行な
えることができるようにしたワイヤ電極ガイド。 【構成】 加工液噴流ノズル３に内装されたワイヤ電極
１を案内するための溝部を具備したワイヤ電極ガイド４
のガイド本体４１の母材４２を導電性でかつダイヤモン
ド被膜が成膜し易い材料で形成するとともに、母材４２
の溝部にダイヤモンド被覆層４３を形成し、ワイヤ電極
押圧部材４４でワイヤ電極を前記溝部で位置決め案内す
る。また、ワイヤ電極ガイド４１には給電線６が接続さ
れ、母材４２、ダイヤモンド被覆層４３を介してワイヤ
電極１に通電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤカット放電加工
装置のワイヤ電極を位置決め案内するワイヤ電極ガイド
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤカット放電加工装置は、電極と被
加工物を両極として所定の加工電圧を印加して両極間に
放電を発生させるとともに、両者を相対移動させて被加
工物に所望の加工を施す装置であって、特に細線状の電
極を所要の状態に張架した形態を有するものである。ワ
イヤカット放電加工装置におけるワイヤ電極の張架の方
向は、鉛直方向や水平方向のみならず、Ｕ字状に張架さ
れるなど種々あり、また張架の方向を変化させて種々の
形状を加工できるようになされている。そのようなワイ
ヤ電極の張架の方向に関わらす、一般にワイヤカット放
電加工装置は、新しいワイヤ電極を送り出す装置と使用
済のワイヤ電極を巻き取る装置を有し、ワイヤ電極を巻
き取ることにより、送り出す装置側から巻き取る装置側
へワイヤ電極を送行させながら前記ワイヤ電極の加工部
と被加工物とを相対移動させるよう構成されている。ワ
イヤ電極は、通常０．３５ｍｍから０．１０ｍｍ程度の
線径のものが用いられるが、これらは極めて細いもので
あり、ワイヤ電極を張架するテンションや供給する電流
量を所定の範囲内に制御して、ワイヤ電極が撓んだり断
線したりしないようになされている。近年このようなワ
イヤ電極としてさらに細いワイヤ電極を用い、さらなる
高い加工形状精度や小さい加工面粗度が要求されること
から、ワイヤ電極を位置決め案内する精度もまた高いも
のが要求される。

【０００３】前述した通り、ワイヤ電極は加工中所定方
向に送行されている状態であるから、ワイヤ電極を接触
し位置決め案内しているワイヤ電極ガイドは摩耗し、長
時間使用している間にワイヤ電極の位置決め案内し、移
動制御の基準位置になる部分が変化することになる。こ
のことは加工形状精度に影響を与えるものであるため、
ワイヤ電極ガイドの寿命を延ばし、長時間の使用に耐え
るように、ワイヤガイドは硬質の部材を使用するように
している。しかし硬質部材で形成してもその寿命には限
界があり、あるいは特に水系放電加工液を使用した際は
電解腐食によりその耐久性がさらに弱まり、やはり繁雑
な位置補正や頻繁な交換作業を避けることはできず、メ
インテナンス性能は低い。このため、特に加工精度が求
められている昨今では、位置決め案内部分にダイヤモン
ドやサファイヤ等の超硬質材料を使用してダイス形状と
したワイヤ電極ガイドが好んで使用されている。これ
は、ダイヤモンド等の超硬質材料は、極めて高い耐摩耗
性及び耐腐食性を有しているので、硬質の部材を使用し
たものに対して優れた位置決め精度を有しているからで
ある。

【０００４】ところで一方これとは別に、例えば特開平
５−１７７４４４号公報に開示されたように、通電部材
の被加工物側の端面にダイヤモンドを被覆してなるガイ
ド兼通電装置が考え出されている。この装置は、ワイヤ
電極ガイドと通電部材とを一体型にした構造という点
で、以後に記述する本発明のガイドの参考となるもので
ある。この装置は、通電体のワイヤ電極と接触しない面
にダイヤモンドを被覆し、このダイヤモンドを被覆した
端部がワイヤ電極を位置決め案内する構造とすることに
より、通電部材の摩耗を少なくしようとするものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たダイヤモンド等の超硬質部材を案内部部分に用いたダ
イス形状のワイヤ電極ガイドの場合、このようなワイヤ
電極ガイドは、極めて耐久性に優れるものの、ワイヤ電
極を張架するため、加工開始孔等にワイヤ電極を挿通及
び結線するに際して、ワイヤ電極あるいはそれを案内す
る部材の挿通が困難であり、また、案内部分にワイヤ電
極との接触摩擦で生じた加工液を含んだ微細な金属屑が
溜まり、その除去が難しいという形状の問題がある。そ
こで、ガイドの形状を例えばＶ状の溝を形成して押圧部
材で押圧してワイヤ電極を案内するような開閉型ガイド
等に形成しようとすることも考えられるが、研削あるい
は研摩等の工程によりダイヤモンドをこのような形状に
形成することが困難であり、なおかつそれだけの大きな
ダイヤモンドを使用すれば高価なものとなり、実質的に
は、このような形状にし難い。また、通電部材はワイヤ
電極ガイドより被加工物に対して遠い位置に設けなけれ
ばならないから、その距離の分だけ電流が流れにくくな
り、より高い電流を供給しなければならず、エネルギの
損失も大きいため、加工速度を向上させにくかった。

【０００６】一方、特開平５−１７７４４４号公報に開
示された態様の装置の場合、ダイス形状のワイヤ電極ガ
イドと同様に、ワイヤ電極の挿通が困難である。また仮
に電極挿通可能なようにワイヤ電極の挿通経路孔に所定
のクリアランスを与えた場合、あるいはワイヤ電極を案
内送行させる時には閉じられ、ワイヤ電極を挿通させる
時には開かれるようにされた、案内溝を有した開閉型ガ
イドのような形状にした場合は、ワイヤ電極はそのクリ
アランスの間で微振し、この時ガイド部分は殆ど摩耗し
ないため、一方で通電部材が偏摩耗したり、通電部材の
寿命が期待できるほど伸びなくなる。

【０００７】以上記したように、本発明の目的は、ワイ
ヤ電極の挿通が容易でかつ耐摩耗性を有して位置決め精
度がより高く、またそのため、優れたメインテナンス性
能を得ることができるワイヤカット放電加工装置におけ
るワイヤ電極ガイドを提供することにある。また、上記
優れたガイドであると同時に通電を可能にして、通電部
材の寿命を向上させ、さらにはワイヤ電極に対する通電
位置を被加工物により近い位置にするようにし、加工速
度を向上させるようにすることをにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ワイヤ電極を線接触また
は面接触によりワイヤ電極を位置決め案内する溝部を具
備した母材の少なくとも前記ワイヤ電極と接触する全部
分にダイヤモンド被膜を形成してなるガイド本体と、該
ガイド本体と対向配置されワイヤ電極を前記ガイド本体
方向に押圧するワイヤ電極押圧部材を設ける。さらに言
えば、母材をＷＣ−ＣｏやＳｉＣ材とし、また前記ワイ
ヤ電極押圧手段にもガイド本体と同様にダイヤモンド被
膜を形成するとともに、給電線を接続してワイヤ電極に
通電するように構成する。

【０００９】

【作用】ワイヤ電極と接触する母材の溝部に形成された
極めて高い硬性を有し、また電解腐食を生じ難いダイヤ
モンド被膜により位置決め案内されることにより、位置
決め接触点が殆ど変化しない。したがって、位置決め精
度がより向上する。同時に、ワイヤ電極ガイドの形状を
開閉可能な割りガイド等の形状とすることができ、ワイ
ヤ電極の挿通ないし結線が容易であり、清掃等のメイン
テナンス性が向上する。また、母材を導電性材、そのワ
イヤ電極との接触面をダイヤモンド半導体被膜とし、前
記母材に給電線を接続することにより、同時にワイヤ電
極への通電が可能となる。そのため、ワイヤ電極に対す
る通電位置を被加工物により近い位置にすることがで
き、加工電流を増大させて加工速度を向上させることが
できる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明のワイヤ電極ガイドを装着し
たワイヤカット放電加工装置の全体構成図である。１は
ワイヤ電極線、２は被加工物である。被加工物２には放
電加工用電源装置５の一方の極が、給電線６を介して接
続されている。また、ワイヤ電極１には、給電線６′、
通電体７を介して放電加工用電源装置５のもう一方の極
が接続されている。８はワイヤボビンであり、図示しな
い摩擦力等によるブレーキを有する回転軸に装着されて
いる。また、９はワイヤ電極に張力を与えるテンション
ローラ、１０はワイヤ電極を加工部へ導く案内プーリで
ある。実際には、ワイヤボビン８から案内プーリ１０と
の間にさらに１つ以上のガイドやプーリを装着してワイ
ヤを所望の経路に張架するようになすことができる。な
お、ワイヤ電極の自動挿通結線を行なうように構成する
場合には、一般的にはワイヤ電極送出しローラを設ける
ものであるが、ここではその説明を省略する。１１はワ
イヤ電極巻取ローラでモータ１２により回転し、方向転
換プーリ１３によって経路を変え導かれた使用済みのワ
イヤ電極を排出箱１４に回収する。

【００１１】３はワイヤ電極ガイド４、またはワイヤ電
極ガイド４と通電体７とを収納した上部加工液噴流ノズ
ル装置で、図示しない加工液供給装置より供給された放
電加工液を極間に噴射する。また、３′は下部加工液噴
射ノズル装置で同様の構成を有するが、同一の構成であ
る必要はない。なお、上部加工液噴流ノズル装置３は図
面上下方向に移動可能なＺ軸移動装置に接続されてい
る。供給される加工液は供給管路１５、１５′をより通
電体７及びワイヤ電極ガイド４を冷却しつつ供給するよ
うにしてある。

【００１２】図２は、本発明のガイド装置の一実施例を
示す図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ′で示され
た箇所の上部断面図である。ワイヤ電極ガイド４は、前
述の通り上部加工液噴流ノズル装置３に内装されている
ものである。ガイド本体４１を形成する母材４２は、タ
ングステンカーバイト等の超硬合金で、Ｖ字状の溝が形
成されている。この溝部に沿いワイヤ電極が接触し、位
置決めされつつ案内送行される。そして、母材４２の少
なくともワイヤ電極１と接触する面には、ダイヤモンド
被覆層４３が形成されている。ワイヤ電極ガイドとして
は、このダイヤモンド被覆層４３の厚さは、１〜３０μ
ｍ前後で十分な耐久性を得られるものであるが、この被
膜の厚さをより薄くすることにより、通電に十分な導電
性を得ることができるものである。なお、図３に示す通
り、本実施例では母材４２は２つのブロックにより形成
されているが、このようにした方がガイド体の製造が容
易であるからである。

【００１３】ガイド本体４１に対してワイヤ電極を挟ん
で対向する位置には、同様に超硬質の材質で成るワイヤ
電極押圧部材４４が設けられており、押圧調節手段４５
によってガイド本体４１の方向にスライド移動して開閉
可能になっている。したがって、この押圧調節手段４５
によってワイヤ電極の位置決めする他、押圧調節手段４
５を緩めてガイド本体４１とワイヤ電極押圧部材４４と
を離間させることにより、ワイヤ電極の挿通を容易にす
る。ここでは、やはり通電体位置調整手段７ａを有した
通電体７をワイヤ電極ガイド４のワイヤ電極１が送り込
まれる側に位置させている。なお、通電体位置調整手段
７ａは、押圧調整手段４５と連動するように、あるいは
一体に移動するように構成することは、困難なことでは
ない。なお、ワイヤ電極押圧部材４４に給電線を接続
し、通電体として使用するようにすれば通電体７を排す
ることができ、通電体７を併設した上記装置に比べて構
成が簡易になるばかりでなく、通電体７を排することに
よりワイヤ電極１の経路が直線状にできるためにワイヤ
電極が傷付き難くなり、さらにワイヤ電極への通電位置
が被加工物に対してより近くなるために加工速度を向上
させることができる。したがって、その他の理由により
設置が不可能でないならば、この構成にすることが望ま
しいものと考えられる。

【００１４】上述したガイド本体４１を形成する母材４
２、特にワイヤ電極と接触するガイド面にダイヤモンド
被覆層４３を形成するには、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法等の気相合成法により行なうことが推奨される。例え
ばマイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いた場合、容器内に
基板となる母材４２を設置し、母材４２の温度を７００
〜１０００℃、圧力を３００Ｔｏｒｒ程度までとして、
メタン濃度１％以下の水素−メタンの気体を導入しつ
つ、２．４ギガのマイクロ波によりプラズマを誘起して
母材４２上にダイヤモンドを析出させる。また、半導体
化するドーピングは、溶液気体法により行なう。この方
式によれば不純物硼素Ｂ等を添加含有させることにより
析出被膜の電導度を増大させることができ、また比抵抗
の制御が容易であるため、通電可能なワイヤ電極ガイド
においては実際的である。

【００１５】ここで、ダイヤモンド被膜が成長し易く、
また前記被膜が剥離し難い基板材としては、元素として
タングステンＷ、硅素Ｓｉ、あるいはモリブデンＭｏを
含むものが良いことが知られており、ワイヤ電極ガイド
材としては、ＷＣやＳｉＣ等の硬質で導電性のある材料
が好ましいものと思われる。したがって、本発明のガイ
ド本体４１の母材４２としては、タングステンカーバイ
ト、導電性セラミックス、ダイヤモンド粒子を合金でボ
ンドした焼成体やその他の合金等で構成される。なお、
ＷＣはコバルトＣｏ、ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅ等を含んで
成るものが一般的であるが、この場合Ｃｏ等が水系放電
加工液には電解溶出してガイド材を傷めるものであるか
ら、Ｃｏ等の含有量はできる限り少ないものであること
が好ましい。

【００１６】図４は、本発明のワイヤ電極ガイドのさら
に好ましい実施例である。この実施例においては、母材
４２にワイヤ電極１を挟んで対向して設けられたワイヤ
電極押圧部材４４′の少なくともワイヤ電極と接触する
全部分に、母材４２と同様にダイヤモンド被膜を形成す
る。また、タングステンカーバイト等の硬質導電性でか
つダイヤモンド被膜層が成膜し易く剥離しにくい材料で
成る母材４２に加工用電源装置の一方の極に接続された
給電線を接続する。またさらには、より給電部位を多く
とるために対向するワイヤ電極押圧部材４４′も同様の
材料で形成して前記給電線を接続し、ワイヤ電極１に通
電するように構成する。

【００１７】これらダイヤモンド被膜層の厚さは、先に
述べたようにガイドとして使用に耐えるダイヤモンドの
硬質特性を十分発揮させるために１μｍ前後以上であ
る。現在のダイヤモンド成膜技術では、ダイヤモンド被
膜の比抵抗値は、被膜の厚さや導電性を得るための不純
物硼素ＢやリンＰ等の含有量によるものであるが、１×
１０^−３〜２．０×１０^−２Ωｃｍ程度であり、したが
ってワイヤ電極１との接触部分をより多くとるために、
ガイド本体の長さ１をより長くすることが好ましい。な
お、母材４２の溝部をＵ字状にする場合も考えられる
が、従来技術で既述した点によれば、この場合はワイヤ
電極１が、前記溝部とワイヤ電極押圧部材４４′とで完
全に囲まれた状態にしないようにするように注意が必要
であろう。なお、上述の通りであり、本実施例におい
て、加工可能なエネルギをより十分あたえるためにワイ
ヤ電極１と接触する通電部位を相当広くとる必要がある
から、設置スペース等の問題を考えると、通電体７を併
設することが好ましいものと思われる。

【００１８】

【発明の効果】以上、本発明によるワイヤ電極ガイドに
よれば、割ガイドのようなワイヤ電極との接触面を多く
必要とするガイドにおいても、その接触面が超硬質で耐
腐食性を有する材料であるダイヤモンドで形成でき、位
置決め精度を向上させることができる。したがって、従
来、位置決め精度が劣るために用いられ難かった開閉型
ガイドのような形状のガイドを、ワイヤ電極の挿通作業
や清掃等の種々の点で性能が優れなかったダイスガイド
のような形状のガイドに代わって使用することができ
る。また、さらにガイドを通電体として使用できるよう
にすることにより、通電体の寿命を著しく延ばすことが
できるとともに、ワイヤ電極に対する通電位置を被加工
物により近い位置にすることができるために加工速度を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤ電極ガイドを装着するワイヤカ
ット放電加工装置の全体構成を示す一例である。

【図２】本発明のワイヤ電極ガイドの一実施例である。

【図３】本発明のワイヤ電極ガイドの別の実施例を示す
図である。

【符号の説明】

１，ワイヤ電極 ３，３′，加工液噴射ノズル装置 ４，ワイヤ電極ガイド ４１，ガイド本体 ４２，母材 ４３，ダイヤモンド半導体層 ４４，ワイヤ電極押圧部材

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のワイヤ電極ガイドを装着するワイヤ
カット放電加工装置の全体構成を示す一例である。

【図２】 本発明のワイヤ電極ガイドの一実施例であ
る。

【図３】 本発明のワイヤ電極ガイドの別の実施例を示
す図である。

【図４】 本発明のワイヤ電極ガイドの更に別の実施例
を示す図である。

【符号の説明】 １，ワイヤ電極 ３，３′，加工液噴射ノズル装置 ４，ワイヤ電極ガイド ４１，ガイド本体 ４２，母材 ４３，ダイヤモンド半導体層 ４４，ワイヤ電極押圧部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ電極を面または線接触により位置
   決め案内する溝部を具備した母材の少なくとも前記ワイ
   ヤ電極と接触する全部分にダイヤモンド被膜を形成して
   なるガイド本体と、前記ガイド本体に対向配置されワイ
   ヤ電極を前記ガイド本体方向に押圧しワイヤ電極を前記
   溝部に位置決め案内して送行させるワイヤ電極押圧部材
   を具備したワイヤカット放電加工装置のワイヤ電極ガイ
   ド。
2. 【請求項２】 前記母材の少なくとも一部にタングステ
   ン、モリブデンまたは硅素を含み、全体として導電性を
   有する材料で形成するとともに、前記母材に給電線を接
   続したことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ電極ガ
   イド。
3. 【請求項３】 前記ワイヤ電極押圧部材の少なくともワ
   イヤ電極と接触する部分にダイヤモンド被膜を形成した
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイ
   ヤ電極ガイド。
4. 【請求項４】 前記ガイド本体の送行するワイヤ電極が
   送り込まれる側に、前記ワイヤ電極に給電するように前
   記ワイヤ電極に接触位置決めされた通電体を併設したこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記
   載のワイヤ電極ガイド。