JPS6214373B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤカツト放電加工方法、特に被加
工物中に円弧状の傾斜した切断加工面と、コーナ
ー部の同一円弧状の傾斜切断加工面とを連続して
容易に切断形成することが可能なワイヤカツト放
電加工方法に関するものである。

被加工物に対し、ワイヤ電極を微少間隙を介し
て対向させ、被加工物とワイヤ電極との間にパル
ス性の放電を発生させて放電エネルギにより被加
工物を切断加工するワイヤカツト放電加工方法が
周知であり、硬い金属等の複雑な切断加工を精度
良く容易に行うとができる利点を有する。

第１図はこの種のワイヤカツト放電加工方法を
利用した従来装置の概略構成図を示すもので、１
０はワイヤ電極１２を案内する上部ガイド、１４
および１６は上部ガイド１０を駆動する駆動装
置、１８はワイヤ電極１２の下部ガイド、２０は
ワイヤ電極の巻取りリール、２２はワイヤ電極の
送りローラ、２４は上部ガイド１０および下部ガ
イド１８間に保持される被加工物、２６は被加工
物２４を支持する可動テーブル、２８および３０
可動テーブル２６を水平面内で自在に駆動させる
ことができる駆動装置である。

ところで、通常の被加工物２４に垂直な切断面
を形成するストレート加工では、上部ガイド１０
の下部ガイド１８に対する相対的な位置を切断加
工中変化せずにワイヤ電極１２を被加工物２４に
対して垂直な状態を保持し、ワイヤ電極１２と被
加工物２４間にパルス性の放電を繰り返し発生さ
せながら可動テーブル２６の動きに従つて所望の
形状に被加工物２４を切断加工している。

次に被加工物２４に傾斜した切断加工面を形成
するテーパー切断加工について説明する。第２図
は、被加工物２４の一例であるダイス金型をワイ
ヤカツト放電加工方法を用いてテーパー切断加工
している状態を示す図であり、第１図と同一部材
には同一符号を付し、説明を省略する。第２図に
おいて、２４ａは素材である被加工物２４を加工
して製作されるダイス金型で、その下面が切り刃
となり、上面は切り刃である下面より均等な寸法
ｒだけ全周に亘つて拡大した加工面に形成され、
逃げテーパーをつけた仕上り形状となつている。

このダイス金型２４ａを加工するに当り、被加
工物２４の板厚をｔとすると、テーパー角度、す
なわちワイヤ電極１２の傾斜角度θは、 θ＝tan^-1r／ｔ …………(1) となり、ワイヤ電極１２を常に加工面と直交する
垂直平面内で、その上方を外側に角度θだけ傾斜
させる必要がある。つまり、ワイヤ電極１２が常
に加工線に直交する方向に傾斜角度θを保つよう
に上部ガイド１０を駆動モーター１４および１６
を駆動して制御してやらねばならない。そのため
直線部分の加工中においてはワイヤ電極１２の傾
斜角度θを一定にして、その傾斜方向を変化させ
る必要はないが、コーナー円弧部分の加工中にお
いては、その加工の進行に応じて、上部ガイド１
０を駆動モータ１４および１６を駆動させてワイ
ヤ電極１２の傾斜方向が常に加工線に対して直交
する方向に一致するように制御してやる必要があ
る。つまり、第２図において、ワイヤ電極１２の
傾斜方向を、加工の進行に伴い上記のように変化
させてやらねばならず、加工の軌跡が被加工物２
４の下面においてｂ点からｃ点まで進行する間
に、上面においては、Ｂ点からＣ点まで進行しな
ければならない。

第３図は、この曲線部分の加工時における被加
工物２４に対するワイヤ電極１２の運動を示すた
めにその要部を拡大した図で、第１図と同一部材
には同一符号を付し、説明を省略する。すなわち
第３図において、ワイヤ電極１２をａ点を頂点と
した円錐の表面に沿つて移動するようにし、被加
工物２４のコーナー部の切断加工を行う必要があ
る。

この時、被加工物２４の下面において、ｂ点か
らｃ点に進むワイヤ電極１２の軌跡の曲率半径を
Ｒ_dとすると、上面におけるワイヤ電極１２がＢ
点からＣ点に進む軌跡の半径Ｒ_uは、 Ｒ_u＝Ｒ_d＋ｒ＝Ｒ_d＋ｔ・tanθ …………(2) となる。またワイヤ電極１２はａ点を円錐の頂点
として拡がり代ｒを一定として回転するので円弧
状のコーナー加工部分の前後で切断加工面の傾斜
角度は同一となる。そのため、上述方法を用いて
円弧状に切断形状するコーナー部の前後でその切
断加工面の傾斜角度を変更させるには拡がり代ｒ
を加工の進行に応じて変化させねばならず、この
場合のワイヤ電極１２は単なる円弧運動ではなく
複雑な動きとすることとなる。この様子を示した
のが第４図であり、第１図および第３図と同一部
材には同一符号を付し、説明を省略する。第４図
において、コーナー部の加工前では拡がり代はr₁
であり、コーナー部で達すると徐々に拡がり代が
変化し、最終的には拡がり代がr₂に変化してい
る。しかしてこの場合ワイヤ電極１２の回転中心
はａ点であるが、この様な動きを実現させるため
には上部ガイド１０および可動テーブル２６の動
きは単なる円弧運動でなくなり、非常に複雑な方
程式によりその軌跡が決定される。したがつて通
常のワイヤカツト放電加工装置の制御装置ではこ
の様な複雑な制御は不可能である。

なお、プラスチツク成型用のダイス金型等にお
いては、第３図に例示されたごとく円弧状のコー
ナー部は、ダイス金型の上面および下面でその形
成される円弧の半径が異ならず、金型の上、下面
で同一半径の円弧状に形成され、かつ切断加工面
が一定の傾斜角度を持つ抜き勾配を有することを
必要とする。しかしてこの様な円弧状のコーナー
部を形成するダイス金型のテーパー加工は、従来
装置を用いて次のような方法により切断加工が行
われている。

第５図は、上記ダイス金型の上面および下面で
その形成される円弧の半径が同一で、かつ切断加
工面の拡がり代が一定な、すなわち一定の傾斜角
度を持つダイス金型のコーナー部のテーパー加工
をしている状態を示す図であり、第１図および第
３図と同一部材には同一符号を付し、説明を省略
する。第５図において、ワイヤ電極１２はダイス
金型２４ａの直線部分を加工してコーナー部、す
なわち被加工物２４上面のＢ点および被加工物２
４下面のｂ点に達すると、被加工物２４の上面お
よび下面にて同一の半径Ｒでコーナー部を切断加
工し、ワイヤ電極１２がＣ−ｃ点に達した後再び
直線部分を継続して加工する。

第６図は、第５図のコーナー部のテーパー加工
状態を示す平面図であり、第５図と同一部材には
同一符号を付し、説明を省略する。第６図には、
被加工物２４の上面および下面におけるワイヤ電
極１２の動きが示され、ワイヤ電極１２を傾斜さ
せることによる被加工物２４の上面における拡が
り代は、ワイヤ電極１２の傾斜角度を一定とする
と一定値ｒとなる。ダイス金型２４ａの与えられ
た切刃の形状、すなわち第６図における被加工物
２４の下面の形状が２つの直線l₁，l₂と半径Ｒの
円弧である場合は、直線l₁，l₂に関してそれぞれ
平行で、その距離が拡がり代である一定値ｒの２
つの直線を引きこれをl₃，l₄とし、l₃，l₄に接する
半径Ｒの円弧を描き、その２つの接点をそれぞれ
Ｂ，Ｃとして、ワイヤ電極１２を２直線l₁，l₃に
沿つてその角度を進行方向に徐々に傾斜させなが
ら直線部分をｂ−Ｂ点に達するまで切断加工し、
ｂ−Ｂ点に達した後、被加工物２４の上面および
下面で同一の半径Ｒを持つ円弧状にワイヤ電極１
２を移動させてｃ−Ｃ点までコーナー部を切断加
工した後、、再び直線l₂，l₄に沿つてワイヤ電極１
２を被加工物２４に対して移動させて直線部分の
切断加工を行う。

第７図には、コーナー部の前後で拡がり代の異
るテーパー加工された被加工物２４の実施例が示
され、そのうちのａは、円弧状に形成されたコー
ナー部の被加工物２４上面の円弧半径が被加工物
２４下面の円弧半径より大きくなつている。また
ｂには円験弧状に形成された被加工物２４のコー
ナー部の上面および下面の円弧半径が同一のもの
が示されている。しかしてａ図に示されるような
コーナー部の前後の直線部分での拡がり代の異る
コーナー加工は、コーナー部の円弧面でワイヤ電
極１２の傾斜を加工の進行に応じて徐々に変化さ
せる必要があり、従来装置ではその制御が複雑す
ぎほとんど不可能であつたが、ｂ図に示されるよ
うなコーナー部の前後の直線部分の拡がり代は異
るが、コーナー部の円弧面は均一なコーナー加工
は、従来装置を用いて容易に行うことができる。
以下にｂ図に示されたコーナー加工をする加工実
施例を示す。

第８図には、被加工物２４のコーナー部の上面
および下面の円弧半径が同一で、コーナー部の前
後の直線部分の拡がり代が異るテーパー加工を行
う状態を示す平面図であり、第６図と同一部材に
は同一符号を付し、説明を省略する。第８図にお
いて、ダイス金型２４ａの与えられた被加工物２
４下面での形状が２直線l₁，l₂と半径Ｒの円弧で
あり、直線l₁，l₃のなす傾斜角θ_１による拡がり
代をr₁、直線l₂，l₄のなす傾斜角θ_２による拡が
り代をr₂とする。ここでr₁＝ｔ・tanθ_１、r₂＝
ｔ・tanθ_２、で求められ、ｔは板厚である。
r₁、r₂が求まつたら前記第６図と同様の方法でl₁
と平行で距離r₁の直線l₃を被加工物２４上面に引
き、またl₂と平行で距離r₂の直線l₄を被加工物２
４上面に引き、２直線l₃，l₄に接する半径Ｒの円
弧を被加工物２４上面に求め、２直線l₃，l₄との
接点をそれぞれＢ，Ｃとする。点Ｂ，Ｃが求めら
れれば、その後のワイヤ電極１２の被加工物２４
に対する動作は、前述第６図に示される切断面の
傾斜角度一定のコーナー加工方法に従つて行えば
良い。すなわち直線部分を被加工物２４に対して
ワイヤ電極１２を徐々に傾斜させながらｂ−Ｂ点
まで傾斜角度θ_１で切断加工した後、被加工物２
４上面および下面で同一の半径Ｒで円弧状にコー
ナー部を切断加工してワイヤ電極１２を被加工物
２４のｃ−Ｃ点にまで移動しその後の直線部分を
２直線l₂，l₄に沿つてワイヤ電極１２を被加工物
２４に沿つて移動させながら放電加工を行うこと
により傾斜角度θ_２の直線部分の切断加工を行う
ことができる。

なお、上記の説明は全て被加工物２４上面およ
び下面におけるワイヤ電極１２の位置づけにより
切断加工方法を説明したが、これを第１図におけ
る上部ガイド１０および可動テーブル２６の動作
に置き換え、従来装置の制御装置（図示せず）を
用いて自動制御し、テーパー加工を行えることは
明白である。

以上説明したように、従来より行われているテ
ーパー加工方法によれば、被加工物の２直線部分
に挾まれ、コーナー部の円弧半径が被加工物の上
面と下面とで同一なダイス金型等の被加工物のテ
ーパー加工は可能であり、更にコーナー部の前後
の直線部分の切断面の傾斜角度が異るテーパー加
工も従来装置を用いて容易に行うことができる。

しかしながら、被加工物のコーナー部の前部、
又は後部、あるいはその両方を直線でなく円弧状
に形成しようとするテーパー加工は、前述の従来
方法では不可能である。第９図には、円弧部分
と、円弧部分とに挾まれたコーナー円弧部分のテ
ーパー加工方法が示されている。すなわち、第９
図において、被加工物２４上面におけるワイヤ電
極１２の移動軌跡は、c₁，c₂およびc₃の円弧であ
り、c₂は２つの円弧c₁およびc₃に挾まれた円弧
で、上記２つの円弧c₁，c₃と滑らかに接してい
る。c′₁，c′₂およびc′₃は、被加工物２４下面のワ
イヤ電極１２の移動軌跡で、それぞれ上記円弧
c₁，c₂およびc₃に対応している。また被加工物２
４上面は、切り刃となる下面に対し、拡がり代ｒ
の一定の拡大傾斜仕上り形状となつている。切断
面の傾斜角度θ被加工物２４の板厚をｔとする
と、θ＝tan^-1r／ｔとなる。pc₁，pc₃はそれぞれ
円弧c₁，c₃の曲率中心であり、そのテーパー加工
方法はワイヤ電極１２を、点p₀，p₀′を通る位置
から切断加工を開始して被加工物２４の点p₁，
p₁″を通る位置まで円弧c₁，c₁′に沿つて徐々に傾
斜しながら進行させるようにし円弧部分を切断加
工し、コーナー部の円弧p₁，p₂およびp₁″，p₂″に
沿つて被加工物２４の上面および下面に同一形状
の円弧が形成されるようにワイヤ電極１２を被加
工物２４に対して移動させながら放電加工した
後、再びコーナー部の後の円弧c₃，c₃′の加工開
始点である点p₂，p₂″にワイヤ電極１２が達した
後は再びワイヤ電極１２を円弧c₃，c₃′に沿つて
移動させながら放電加工を行う。円弧c₂，c₂′の
円一半径のコーナー部の曲面の前後付近の円弧状
の曲面の切断加工時のワイヤ電極１２の動きは第
９図中の実線により示され、円弧c₁，c₁′を切断
加工中にワイヤ電極１２の中心軸は円弧c₁，
c₁′の曲率中心pc₁を通らず、また同様に円弧c₃，
c₃′を切断加工中においてもワイヤ電極１２の中
心軸は円弧c₃，c₃′の曲率中心pc₃を通らない。す
なわち、円弧c₁′およびc₂′はそれぞれ円弧c₁，c₂
と同心円を形成しておらず、実際に第９図に示さ
れるように被加工物２４に対してワイヤ電極１２
を移動させるには極めて複雑な方程式の解に従つ
て放電加工装置を制御する必要があり、従来装置
の制御機構を用いてはこの様なワイヤ電極１２の
操作は不可能であつた。

本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、被加工物中に円弧状の傾斜
した切断加工面と、コーナー部の同一円弧状の傾
斜切断加工面とを連続して従来装置により容易に
ワイヤ電極を用いて放電切断加工により形成する
ことが可能なワイヤカツト放電加工方法を提供す
ることにある。

ワイヤ電極を使用し被加工物に傾斜した切断加
工面を形成するワイヤカツト放電加工方法であつ
て、傾斜した円弧状の切断加工面と、コーナー部
の傾斜切断加工面との不連続部分を平面状の傾斜
切断面で直線補間して継ぎ、傾斜した円弧状の切
断加工面と、コーナー部の切断加工面とを連続し
て有する被加工物を得るワイヤカツト放電加工方
法において、 (1) 所定の点を回転中心としてワイヤ電極を被加
工物に対して相対的に回転移動させ傾斜した円
弧状の切断加工面を得る第１の工程。

(2) 被加工物の傾斜した円弧状の切断加工面と被
加工物の拡がり代を有する側の面の接線がワイ
ヤ電極と対向する点を基点とし、上記被加工物
の傾斜した円弧状の切断加工面と被加工物の拡
がり代を有しない側の面との接線がワイヤ電極
と対向する点側を近似直線に沿つてワイヤ電極
を被加工物に対して相対移動させ平面状の傾斜
切断面を得る第２の工程。

(3) 所定の点を回転中心としてワイヤ電極を被加
工物に対して前記第１の工程と逆方向に相対的
に回転移動させコーナー部の傾斜切断加工面を
得る第３の工程。

の各工程を具備することを特徴とする。

本発明において、不連続部分を補間する平面状
の傾斜切断面として、円弧状の切断加工面の切断
加工開始点もしくは終点面と接する平面を用いる
ことが好適であり、又、不連続部分を補間する平
面状の傾斜切断面を、放電加工装置に内蔵されて
いる制御装置により自動設定し、切断加工を連続
して行うようにすることも好適である。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。

第１０図には、本発明に係るワイヤカツト放電
加工方法の好適な実施例が示され、第９図と同一
部材には同一符号を付し、説明を省略する。

第１０図における被加工物２４上面の加工軌跡
は、円弧c₁，c₂およびc₃で示され、第９図におけ
る被加工物２４上面の加工軌跡と同一となつてい
るが、被加工物２４下面の加工軌跡である円弧
c″，c₃″は第９図の加工軌跡と異り、それぞれ円
弧_１，c₃の曲率中心pc₁，pc₃に一致し、円弧c₁，
c₁″と円弧c₃，c₃″はそれぞれ同心円弧を成してい
る。すなわちそのテーパー加工方法は、ワイヤ電
極１２を被加工物２４に対して点ｐ，p₀′を通る
位置から点p₁，p₁′を通る位置まで円弧c₁，c₁″に
沿つて移動させながら放電加工を行うようにし、
その間ワイヤ電極１２の中心線は常に円弧c₁，
c₁″の曲率中心pc₁を通るようにする。そしてワイ
ヤ電極１２を点p₁，p₁′を通る位置に移動させた
後、ワイヤ電極１２の被加工物２４上面の加工軌
跡を点p₁とし、被加工物下面の加工軌跡を円弧
c₁″の加工終了点p₁′に引いた接線l₅として被加工
物２４の同一円弧状のコーナー部の切断加工の開
始点p₁，p₁″までワイヤ電極１２を点p₁を中心と
し接線l₅に沿つて移動し、この直線補間によつて
被加工物２４の放電加工を行う。次の同一円弧状
のコーナー部の切断加工は既述のごとくワイヤ電
極１２を円弧c₂，c₂′に沿つて移動させ、放電加
工を行う。上記コーナー部の放電加工終了後は、
前記と同様にしてワイヤ電極１２を円弧c₃の加工
開始点p₂を中心に円弧c₃″の加工開始点p₂′に引い
た接続l₆に沿つて移動しながら放電加工し、コー
ナー部と次の被加工物２４の切断加工面とを傾斜
した平面状の切断面にて継ぐようにして切断加工
した後、再びワイヤ電極１２をその中心線が円弧
c₃，c₃″の曲率中心pc₃を常に通るように円弧c₃，
c₃″に沿つて移動し、放電加工を行う。この様に
して被加工物２４中の２つの傾斜した円弧状の切
断加工面およびコーナー部の同一円弧状の切断加
工面およびコーナー部の同一円弧状の切断加工面
との不連続部分を平面状の傾斜切断加工面で補間
して円滑に継ぐことができ、被加工物２４中を上
記切断加工面に沿つてワイヤ電極１２を移動しな
がら放電加工を行うようにすれば、複雑な制御機
構を必要とせず、従来装置の制御機構（図示せ
ず）を用いて被加工物中に円弧状の傾斜した切断
加工面と、コーナー部の同一円弧状の傾斜した切
断加工面とを連続して放電切断加工により形成す
ることができる。

なお、円弧状の切断加工面と、コーナー部の同
一円弧状の切断加工面とを継ぐ被加工物２４下面
の加工軌跡として、P₁′あるいはP₂′に引いた接線
について説明したが、上記のものの他に、円弧
c₁″の加工終了点p₁′と円弧c₂′の加工開始点p₁″を
結ぶ直線l₅、および円弧c₂′の加工終了点p₂″と円
弧c₃″の加工開始点p₂′を結ぶ直線l₆を用いても良
い。

また、コーナー部の同一円弧状の切断加工面を
挾む２つの円弧状の切断加工面のうちの一つが平
面状の切断加工面で置き換えられた場合には、上
記直線l₅もしくはl₆で示された加工軌跡の一方が
必要なくなるだけで、本発明に係るテーパー加工
方法を用いて従来装置で容易に放電切断加工を行
うことができる。

以上のように、本発明に係るワイヤカツト放電
加工方法によれば、複雑な制御機構を必要とせ
ず、従来からある放電加工装置の制御機構を用い
て容易に被加工物中に円弧状の一定の角度傾斜し
た切断加工面と、コーナー部の同一円弧状の傾斜
した切断加工面とを連結して放電切断加工を自動
的に行うことが可能となる。その結果、従来不可
能とされていた複雑な形状を成すダイス金型等の
成形を上記放電加工方法によりワイヤカツト放電
加工装置を用いて容易かつ迅速に行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のワイヤカツト放電加工装置の概
略構成図、第２図は第１図の加工装置を用いて被
加工物をテーパー加工している状態を示す斜視説
明図、第３図は被加工物のコーナー部の放電切断
加工方法を示す拡大説明図、第４図は第３図の放
電切断加工方法をその上面から見た拡大説明図、
第５図は、従来のテーパー加工方法を用いた同一
円弧状のコーナー部の切断加工方法を示す拡大説
明図、第６図は第５図のコーナー部の切断加工方
法をその上面から見た拡大説明図、第７図はコー
ナー部を円弧状に形成した被加工物の切断加工例
で、ａは通常のテーパー加工方法によるものの斜
視説明図、ｂはコーナー部を同一円弧状に形成し
たテーパー加工方法によるものの斜視説明図、第
８図はコーナー部の前後で傾斜角の異る被加工物
のコーナー部を同一円弧状の曲面で継ぐようにし
たテーパー加工方法の平面図、第９図は従来のテ
ーパー加工方法により被加工物中に円弧状の傾斜
切断面と、同一円弧状のコーナー部の切断加工面
とを連続して形成する方法を示す平面図、第１０
図は本発明に係るワイヤカツト放電加工方法によ
り被加工物中に円弧状の傾斜切断面と、同一円弧
状のコーナー部の切断加工面とを連続して成形す
る方法を示す平面図である。各図中同一部材には
同一符号を付し、１２はワイヤ電極、２４被加工
物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワイヤ電極を使用し被加工物に傾斜した切断
   加工面を形成するワイヤカツト放電加工方法であ
   つて、傾斜した円弧状の切断加工面と、コーナー
   部の傾斜切断加工面との不連続部分を平面状の傾
   斜切断面で直線補間して継ぎ、傾斜した円弧状の
   切断加工面と、コーナー部の切断加工面とを連続
   して有する被加工物を得るワイヤカツト放電加工
   方法において、以下の工程を具備することを特徴
   とするワイヤカツト放電加工方法。 (イ) 所定の点を回転中心としてワイヤ電極を被加
   工物に対して相対的に回転移動させ傾斜した円
   弧状の切断加工面を得る第１の工程。 (ロ) 被加工物の傾斜した円弧状の切断加工面と被
   加工物の拡がり代を有する側の面の接線がワイ
   ヤ電極と対向する点を基点とし、上記被加工物
   の傾斜した円弧状の切断加工面と被加工物の拡
   がり代を有しない側の面との接線がワイヤ電極
   と対向する点側を近似直線に沿つてワイヤ電極
   を被加工物に対して相対移動させ平面状の傾斜
   切断面を得る第２の工程。 (ハ) 所定の点を回転中心としてワイヤ電極を被加
   工物に対して前記第１の工程と逆方向に相対的
   に回転移動させコーナー部の傾斜切断加工面を
   得る第３の工程。 ２ 特許請求の範囲１記載のワイヤカツト放電加
   工方法において、不連続部分を補間する平面状の
   傾斜切断面として、円弧状の切断加工面の切断加
   工始点もしくは終点面と接する平面を用いたこと
   を特徴とするワイヤカツト放電加工方法。 ３ 特許請求の範囲１記載のワイヤカツト放電加
   工方法において、不連続部分を補間する平面状の
   傾斜切断面を、放電加工装置に内蔵されている制
   御装置により自動設定し、切断加工を連続して行
   うようにしたことを特徴とするワイヤカツト放電
   加工方法。