JPS6111733B2 - - Google Patents

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JPS6111733B2
JPS6111733B2 JP51055743A JP5574376A JPS6111733B2 JP S6111733 B2 JPS6111733 B2 JP S6111733B2 JP 51055743 A JP51055743 A JP 51055743A JP 5574376 A JP5574376 A JP 5574376A JP S6111733 B2 JPS6111733 B2 JP S6111733B2
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JP
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wire
machining
vibration
wire electrode
frequency
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Kyoshi Inoe
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Inoue Japax Research Inc
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Inoue Japax Research Inc
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Priority to AU30565/77A priority patent/AU513869B2/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H11/00Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
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  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸方向に移動するワイヤ電極を被加
工体に微小間隙を介して対向させた間隙に通電
し、且つ前記ワイヤ電極又は被加工体に加工形状
送りを与えて加工を行なう通電ワイヤカツト加工
方法の改良に関する。
ワイヤカツト加工は、ワイヤ電極を一方のリー
ルから他方のリールに引張りながら巻取り、この
移動するワイヤに略直角に被加工体を対向して加
工間隙を形成し、この間隙に水、油等の加工液を
供給すると共に、通電して放電加工作用、電解加
工作用等により加工する。加工は、ワイヤの移動
方向Zに直角なX,Y方向の所要の形状加工送り
をワイヤ電極と被加工体の相対間に与えて加工す
る。しかして、通常0.05〜0.5mmφ程度の線径の
細線がワイヤ電極として用いられ、これに充分な
張力を与えて緊張させた状態で加工が行なわれる
ため、ワイヤが被加工体部分を通過するときアー
ク・短絡或いはワイヤの一部分への集中的な放電
が生起すると、溶断等によつて断線してしまう虞
がある。
本発明は、かかる問題点を解消することを目的
として提案されるものであり、ワイヤ電極に1K
Hz〜100KHzの高周波振動を付与し被加工体と対
向する加工部のワイヤ電極に腹と節とが多数形成
される高周波振動を生起させた状態で加工を行な
うようにしたことを特徴とするものである。
しかして、ワイヤ電極に高周波の微小な振動を
行なわせることにより、アーク・短絡、或いは集
中放電によるワイヤの溶断が減少し、位定した加
工を継続的に行なうことができるようになり、こ
の結果、加工速度、加工能率を向上させることが
できるものである。
以下、一実施例による本発明を説明する。
第1図に於て、1はワイヤ電極で、ドラム2か
ら送り出され、他のドラム3に巻取られる。4及
び5はワイヤ1を支持案内するガイドで、このガ
イド間をワイヤ1は図示しないブレーキ装置、引
張り駆動装置等により所定の張力を持つて矢印の
ように移動し、そこに被加工体6を対向して加工
間隙を形成する。間隙には図示しないノズルから
加工液(水、油等)が供給され、ワイヤ及び被加
工体間に通電が行なわれて加工される。
被加工体6は図示しない加工テーブルに固定さ
れ、通常この加工テーブルの2次元X,Y軸の加
工送りにより目的の形状加工が行なわれる。そし
て、この加工中ワイヤ電極1は、緊張した状態で
ガイド4,5間を矢印方向に移動する。7はガイ
ド5に接触して設けられた振動マグネツトで、端
子8よりコイルに1KHz〜100KHzの高周波電流が
供給される。ガイド4,5間を緊張移動するワイ
ヤ1に対してガイド5部分で振動を与えると、ガ
イド間のワイヤに腹と節とを多数持つた波長の短
い振動、即ち高周波の振動が生起して被加工体と
対向する部分に伝播作用する。このようにして、
被加工体と対向する部分のワイヤ1に高周波の振
動が生起すると、ワイヤ1は多数の腹の部位で微
小な振幅をもつて被加工体に対して短い同期で近
接と開離とを繰返すことになり、ワイヤ1が被加
工体に対して多数の部位でこのような近接と開離
の往復運動を行なうことにより、アークや短絡が
未然に防止され、或いはアーク・短絡等が発生し
ても機械的にそれを消弧させることができ、又、
加工間隙には加工によつて生ずる加工屑とか気泡
が発生介在し、これが安定した加工を妨害する
が、ワイヤ電極1の振動によつてこれらの排除効
果も高まり、又、ワイヤ1が腹と節が多数形成さ
れた波長の短い振動を行なうことにより、被加工
体と対向する部位に於ける放電点の分散性が良く
なつて集中放電が防止されるようになり、又更
に、ワイヤ1の振動によりワイヤ1とガイド4,
5との接触摩擦抵抗が低減され、ワイヤ1を円滑
に案内して走行移動させることができるようにな
る。しかして、ワイヤ1の高周波振動によるこの
ような、アークや短絡等の異常放電防止作用、ワ
イヤの一部への集中放電防止作用、加工屑排除作
用、ガイド部に於ける摩擦抵抗低減作用により、
ワイヤの断線が防止されると共に加工が安定化さ
れ、能率の良い高速度の加工を行なうことができ
る。
又、ワイヤに対して一定振動数の高周波振動を
付与した場合、ワイヤには腹と節との位置が定ま
つた高周波振動が生起することにもなるが、実際
の加工に於ては、微小な加工間隙で断続的に発生
するパルス放電による放電圧や加工間隙に噴流供
給される加工液の液流、或いはこの液流と共に流
動する加工屑や気泡によつて振動状態が乱される
ため、腹と節との位置が一定の位置に保持される
ということはなく、腹の位置を絶えず変動させな
がら加工部のワイヤの総ての部位が被加工体に近
接と開離の往復運動を行なう如く振動することに
なり、従つて、ワイヤの高周波振動によつて加工
面の形状が波状となる等の悪影響を及ぼす虞はな
い。
振動振幅は通常1〜30μ程度、場合によつては
50μ程度まで利用でき、振動周波数は、1KHz〜
100KHzの高周波振動を付与する。
例えば、ワイヤ電極として、0.2mmφのCuワイ
ヤを用い、又、加工液として抵抗値5×104Ωcm
の水を用いて、SKD−10材、10mm厚さの被加工
体を、ワイヤの張力600gで、通電加工パルスと
して1p30A、τ on10μs、τ off20μsのパ
ルスを用いて放電加工するとき、従来無振動で加
工した場合、加工速度は約1.2mm/minであつた
ものが、本発明により10μ30KHzの振動させたと
き、約2.3mm/min、30μ30KHzの振動で約2.0
mm/min、20μ1KHzで約1.8mm/minであり、約2
倍程度加工速度が向上した。
尚、図示したようにガイド5に振動装置7を設
け、ガイドを振動させてワイヤ1を振動させる場
合は、ガイド部分の摩擦抵抗を著しく低減する効
果があり、これにより高張力、高スピードでワイ
ヤ1を移動させても断線が防止できる。この点振
動装置は他方のガイド4にも設けて、両ガイドを
振動させれば更に一層効果的である。
第2図は、ガイド4,5間の一方のガイド5近
くのワイヤ1の軸線と直交する方向の高周波の外
力を付与することにより、加工部のワイヤに張力
の変動による振動を生起させるようにした実施例
を示すものであり、9が磁石で、10が磁石間隙
に設けられたムービングコイル、11がコイル1
0の運動をワイヤに伝播する針金である。ムービ
ングコイル10を高周波励磁することにより振動
を発生させ、これを針金11でワイヤ1に伝播作
用させ、図示する如く針金11の上下に軸線と直
交する方向へのワイヤの移動を規制する部材を設
けることにより、軸線と直交する方向の外力を軸
線方向の外力に変換して、加工部のワイヤに張力
の変動による振動を生起させる。即ち、ワイヤ1
の軸線と直交する方向の針金11の往復動作によ
つてワイヤ1に高周波の外力を作用させると、針
金11の動作に同期してガイド4,5間の加工部
のワイヤ1には、軸線方向の周期的な外力が作用
して張力の変動による振動が生起する。この振動
によつてもワイヤと被加工体間の放電点、短絡
点、或いは接触部が瞬間的な振動変化によつて変
動させられ、短絡等が消弧、防止せしめられるか
ら、ワイヤの断線が防止され、加工は安定して加
工速度が向上する。
例えば、前記したSKD−10材の加工に於て、
張力600gのワイヤ電極に±100g、周波数1KHz
の張力変動振動を与えたとき加工速度は約1.9
mm/minであり、±100g、3KHzの張力振動で約
2.0mm/minであつた。
尚、この張力の変化は、600gの張力に対し
て、最大で1/2の約300g程度から50g程度の範囲
で変動させ、その振動周波数は約1KHz〜50KHz
程度で利用するとよい。尚、張力変動振動は、ワ
イヤ1を移動駆動する装置(図示せず)、ワイヤ
にブレーキを作用して張力を与える装置(図示せ
ず)等によりワイヤの張力を変動させることによ
つても付与することができる。
又、第1図の振動と第2図の張力変動振動とを
両方同時に作用させることもできる。
第3図は、振動させる振動体の実施例で、(イ)は
ガイド12に磁歪材又は電歪材13を接続し、こ
れをコイル14の励磁で振動させるもの、(ロ)はガ
イド部分を磁歪材又は電歪材15で構成したも
の、(ハ)はワイヤ1を移動貫通させるガイド16に
磁歪材又は、電歪材17を接続したもの、(ニ)は貫
通ガイド自体を磁歪材又は電歪材で構成したもの
である。尚、振動源は、マグネツト、電歪材、磁
歪材等を利用したものの他に、熱歪、超音波振動
子、その他電動機で構成したもの等任意に利用で
きる。
又、第2図のように張力の変動による振動を付
与する場合には、振動が等方性となり、振動状態
に於けるワイヤのX−Y断面投影形状が略円形と
なるのに対し、第1図のようにワイヤに対してそ
の軸線と直交する一方向から振動を付与する場合
には、振動が方向性をもつことになるが、実際に
は、ワイヤの軸線と直交する一方向から振動を付
与しても、振動状態に於けるワイヤの一点のX−
Y断面投影形状が直線状となることはなく、ワイ
ヤの材質、線径、引張強さ、支点(ガイド)間の
距離及び付与張力等によつて可成り大幅に異なる
が通常の加工条件、例えば0.2mmφ、引張強さ、
約70Kgf/mm2の黄銅線を用い、ガイド間の長さを
約1,500mmとして約1Kgの張力を与えた場合、
長軸(振動付与方向)が35〜40μm、短軸が25〜
30μmの円形に近い楕円形状を描くことになる。
従つて、第1図の場合には、加工送り方向によつ
て加工溝幅が変動することになるが、その変動の
幅は通常10μm程度の僅かなものであり、本発明
は、このような加工溝幅の僅かな変動という欠点
に比して、ワイヤの断線防止や加工の安定化によ
る加工速度向上という大きな利点を有するもので
ある。しかしながら、僅かではあつても加工送り
方向によつて加工溝幅が変動することは、加工寸
法精度に悪影響を及ぼすため好ましくなく、一定
の溝幅で加工が行なえるようにすることが望まし
い。そのためには、振動付与方向を加工送り方向
に応じて変化させるようにすればよく、実用的に
は振動付与方向を常に加工送り方向に一致させる
ようにすれば、加工溝幅が最小となり加工量が少
なくてすむため能率の良い加工を行なうことがで
きる。
第4図は、このように振動付与方向を加工送り
方向に一致させるようにした実施例を示すもので
あり、19はNC制御される加工テーブル、20
はそのX軸駆動モータ、21はY軸駆動モータ
で、両モータがNC装置22により駆動制御さ
れ、所要の形状加工送りが与えられる。24はガ
イド23にX軸振動を与える振動子で、これは
NC装置22からのX軸駆動信号をうけて電源2
5により作動される。26はX軸振動の振動子
で、NC装置22のY軸駆動信号をうけて電源2
7により作動させられる。即ち、モータ20を制
御してX軸方向に加工送りするときは、振動子2
4を作動させてワイヤ1にX軸方向の振動を与え
るよう制御し、モータ21を制御してY軸方向に
加工送りするときは、振動子26を作動させてワ
イヤ1にY軸方向の振動を与え、NC制御によつ
て常に振動付与方向と加工送り方向を一致させる
ものである。
このように、振動付与方向を加工送り方向に一
致させることにより、加工溝幅の変動を防止して
加工寸法精度を向上させることができ、又、ワイ
ヤの振動による加工拡大代を最小として加工速度
を向上させることができる。
例えば、ワイヤ電極として0.2mmφのCu線を用
い、又ガイドにサフアイアラツピング面を用いて
ワイヤの移動速度1m/min、付加張力700g
で、前記ガイドを介して電歪材PZT(55%Pb
ZrO3 45%Pb TiO3)により加工送り方向に100K
Hzの超音波振動を与えたとき、被加工体と対向す
る部位のワイヤの張力が、無振動のとき約500g
であつたのに対し、前記振動を付与したときは、
ガイド部分に於ける摩擦抵抗が低減することによ
つて約585gに増大し、又、振動付与方向を加工
送り方向に一致させる制御を行なわず一方向から
振動を付与した場合、振動による加工拡大代が加
工送り方向によつて約21〜25μmの範囲で変動し
たのに対し、約21μmの一定の拡大代で精度の良
い加工を行なうことができた。
以上のように、本発明によれば、ワイヤ電極に
1KHz〜100KHzの振動を付与し、多数の腹と節と
が形成される高周波振動を生起させた状態で加工
を行なうことにより、アークや短絡が防止或いは
解消させると共に、放電点が平均的に分散されて
集中的な放電が防止され、又、ガイド部分に於け
る摩擦抵抗が低減されることになるため、ワイヤ
電極の断線や異常放電状態の発生を防止し安定し
た能率の良い高速度の加工を行なうことができ、
又、安定加工により加工精度も向上する等、実用
上効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例図、第2図及び第4
図は他の実施例図、第3図は振動装置の実施例図
である。 1……ワイヤ電極、4,5……ガイド、6……
被加工体、7,9……振動装置、20,21……
加工送りモータ、22……NC制御装置、23…
…ガイド、24,26……振動装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸方向に移動するワイヤ電極を被加工体に微
    小間隙を介して対向させた間隙に通電し、且つ前
    記ワイヤ電極又は被加工体に加工形状送りを与え
    て加工を行なう通電ワイヤカツト加工に於て、前
    記ワイヤ電極に1KHz〜100KHzの高周波振動を付
    与し被加工体と対向する加工部の前記ワイヤ電極
    に腹と節とが多数形成される高調波振動を生起さ
    せた状態で加工を行なうことを特徴とする通電ワ
    イヤカツト加工方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の高周波の付与
    が、ワイヤ電極に該ワイヤの軸方向と略直交する
    方向に高周波振動を付与するものであることを特
    徴とする通電ワイヤカツト加工方法。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項記載の高周
    波振動の付与が、ガイドを介してワイヤ電極に高
    周波振動を付与するものであることを特徴とする
    通電ワイヤカツト加工方法。 4 特許請求の範囲第1項又は第2項記載の高周
    波振動の付与が、ワイヤ電極に加工形状送りの送
    り方向に一致する方向に高周波振動を付与するも
    のであることを特徴とする通電ワイヤカツト加工
    方法。 5 特許請求の範囲第1項記載の高周波振動の付
    与が、ワイヤ電極に張力を変動させることにより
    高周波振動を付与するものであることを特徴とす
    る通電ワイヤカツト加工方法。 6 特許請求の範囲第4項記載の高周波振動の付
    与が、NC装置によるX,Y加工形状送りの制御
    に同期してワイヤ電極にX,Y方向の高周波振動
    を付与するものであることを特徴とする通電ワイ
    ヤカツト加工方法。
JP5574376A 1976-05-14 1976-05-14 Electric wire cutter Granted JPS52137796A (en)

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US05/796,369 US4205213A (en) 1976-05-14 1977-05-12 Method of and apparatus for electrical discharge machining with a vibrating wire electrode
IT49396/77A IT1079657B (it) 1976-05-14 1977-05-13 Metodo ed apparato per la lavorazione a scarica elettrica con un elettrodo a filo metallico vibrante
DE2721804A DE2721804C2 (de) 1976-05-14 1977-05-13 Verfahren und Vorrichtung zum Drahterodieren
FR7714980A FR2350919A1 (fr) 1976-05-14 1977-05-16 Procede et dispositif pour l'usinage par electro-erosion avec un fil-electrode vibrant
AU30565/77A AU513869B2 (en) 1976-05-14 1977-11-11 Electrical discharge machining with vibrating wire electrode
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Families Citing this family (4)

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SU507427A1 (ru) * 1974-11-29 1976-03-25 Предприятие П/Я А-1067 Устройство дл электроэрозионного вырезани сложных контуров с наклонной образующей

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