JPS63196324A - ワイヤ放電加工装置のテ−パ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ワイヤ放電加工により被加工物のテーパ加工
を行うに際して、ワイヤ電極の上部および下部のワイヤ
ガイドがその傾斜角度に関係なくワイヤ電極の軸線方向
に正対するようにしたワイヤ放電加工装置のテーパ加工
装置に関する。

［従来の技術］ ワイヤ放電加工装置にてワイヤ電極を傾は被加工物にテ
ーパ加工を施すことが従来より行われている。第１０図
は従来のテーパ加工の態様を示すワイヤ放電加工装置の
概略側面図である。図において、１０はベッド、１２は
コラム、１４はコラム１２の上部アーム部１３に上下動
可能に支持されたＵＶ軸装置である。このＵＶ軸装置１
４は同図に３軸の直交座標系で示すように、ベッド１゜
上で水平移動するＸＹ軸子テーブル２ｏＸ軸テーブル２
１と平行に同方向に移動するＵ軸テーブル１６と、Ｙ軸
テーブル２２と平行に同方向に移動するＶ軸テーブル１
８を有し、それぞれモータおよびエンコーダにより位置
決め制御される。２４はＶ軸テーブル１８の下面に取付
けられた上部ワイヤガイド、２５はコラム１２の下部に
水平に取付けられた下部アームで、その先端には下部ワ
イヤガイド２６が上部ワイヤガイド２４に対向して取付
けられている。これらの上部および下部ワイヤガイド２
４．２６はそれぞれダイヤモンドダイスガイド２７．２
８を内部に設けである。ワイヤ電極１はその外径よりわ
ずかに大きな内径（数μｍ）を有しかつその内径が滑ら
かに仕上げられたダイヤモンドダイスガイド２７．２８
を通って上方から下方へ送給される。３０はワイヤ電極
回収用のキャプスタンローラ、３１はピンチローラで、
ワイヤ電極１は下部アーム２５内を搬送され回収装置（
図示せず）へ導かれるようになっている。

被加工物２はＸＹ軸子テーブル２０Ｙ軸テーブル２２上
に設置され所望の形状に加工される。

次に動作について説明する。

通常の加工時にはワイヤ電極１は垂直になっており、そ
のためＵＶ軸装置１４は原点に設定されている。したが
って、この状態でＸＹ軸子テーブル２０ＮＣ装置（図示
せず）により移動させながら被加工物２を加工すれば、
その加工面は被加工物２の上下面に対して直角となり、
いわゆるストレート加工ができる。

次にこの状態からＵＶ軸装置１４のＵ、Ｖ軸テーブル１
６．１８を所定の座標位置に移動させると、ワイヤ電極
１の軸線は下部ワイヤガイド２６のダイヤモンドダイス
ガイド２８を支点として図のごとく垂直線３２に対して
角度βだけ傾斜することになる。この傾斜角度またはテ
ーパ角度βは相対的に下部ワイヤガイド２６のダイヤモ
ンドダイスガイド２８を支点として与えられるため、上
部、下部のダイヤモ〉ドダイスガイド２７と２８の支点
間距離ｈ　と、ＵＶ軸装置１４のＵ、Ｖ軸移動距離（例
えばＵ　）の関係で一義的に決定される。この傾斜角度
βが与えられるとＵＶ軸装置１４の移動は停止し、次に
ＸＹ軸子テーブル２０移動しながら加工することにより
被加工物２の加工面は前記のように設定されたテーパ角
度βを有することになる。さらに、ＸＹ軸子テーブル２
０ＵＶ軸装置１４の各軸を同時２軸〜４軸制御すること
により極めて複雑で多機能の加工が可能となるものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ このように従来のワイヤ放電加工装置におけるテーパ加
工においては、下部あるいは上部のダイヤモンドダイス
ガイドを支点としてこれと反対側のＵＶ軸あるいはＸＹ
軸を相対的に移動することによりテーパ角度が決定され
ていた。

しかしながら、この場合において上部、下部のダイヤモ
ンドダイスガイドの支点間距離ｈ　が小さくなると、Ｕ
Ｖ軸の移動距離を等しいものとすればワイヤ電極は急激
に曲げられることになり次のような重大な問題点が発生
してくる。

■　テーパ角度βが大きくなると、ワイヤ電極の前記支
点における曲率半径が小さくなるためワイヤ電極の変形
が大きく塑性変形が生じる。

■　上記の理由により高テンション下ではワイヤ切れが
発生する。

■　また、加工面に立てスジ等が発生し、加工精度、加
工面性状が低下する。

■　ワイヤテンションの分力が大きくなり、ダイヤモン
ドダイスガイドの摩耗が大きくなる（寿命の低下）。

これらの問題点に対応するため現実的な方策としては、
ワイヤテンションの低減あるいはチー、＜角度の制限等
で対処している。しかしながら、テーパ加工の用途が単
にプレス金型等のダイス切り等の加工だけでなく、プラ
スチック金型あるいは他の部品加工分野へと広がるにつ
れチー、＜角度の実用限界がますます大きく要求されて
いる。

そこで、本発明はこれら従来の問題点を解決しテーパ加
工の適用拡大を計るためになされたもので、ワイヤ電極
およびダイヤモンドダイスガイドに無理な力がかかるこ
となく角度の大きなテーノく加工をも可能にするワイヤ
放電加工装置のテーノ々加工装置を得ることを目的とす
る。

［目的を達成するための手段］ 本発明に係るワイヤ放電加工装置のテーパ加工装置は、
従来の上部、下部のワイヤガイドがそれぞれの移動部材
あるいは支持部材に固定的に取付けられていた点を改良
し、上部および下部のワイヤガイドを上下方向に伸縮自
在のリンクを有する平行リンク機構により相互に傾動自
在に連結するとともに、下部ワイヤガイドの支持部材で
ある下部アームを水平軸の周りに回転可能に構成し、さ
らに上部ワイヤガイドを支持するＵ軸移動部材を下部ア
ーム上にポストを介しで装着された水平の上部アームの
先端に取付けることによって、上部および下部のワイヤ
ガイドをテーパ角度に応じてワイヤ電極の軸線方向に正
対してＵ、Ｖ軸方向に傾動可能に構成したものである。

［作　用］ 本発明によるワイヤ放電加工装置のテーパ加工装置では
、上部ワイヤガイドのＵ軸方向の移動に対しては、上下
方向に伸縮可能な平行リンク機構により上部および下部
ダイヤモンドダイスガイドの各支点を結ぶ軸線はＵ軸を
含む垂直面内で平行四辺形の一辺を形成するので、上部
および下部ワイヤガイドはワイヤ電極の軸線方向に正対
して傾動する。これによりワイヤ電極に所要のＵ軸方向
のテーパ角度を与えることができる。

また、Ｖ軸方向の移動に対しては、下部アームをして下
部ワイヤガイドを所要角度回転させると、上部アームも
同様に下部アームの軸線を中心として旋回するので、上
部アームのＵ軸移動部材に支持された上部ワイヤガイド
も同じ角度旋回し、それに伴いリンク機構も半径方向に
旋回するので、上部および下部ワイヤガイドはワイヤ電
極の軸線方向に正対して傾動する。これによりワイヤ電
極に所要のＶ軸方向のテーパ角度を与えることができる
。

さらに、Ｕ軸および下部アームの回転軸並びにＸ軸、Ｙ
軸を同時２軸ないし４軸制御することにより複雑で変化
に富む各種のテーパ角度を付与することができる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明の実施例を部分断面で示す側面図で、ス
トレート加工の場合を示している。第２図は第１図のＡ
−Ａ線矢視図で、第３図は第１図のＢ−Ｂ線矢視図であ
る。なお、これらの図において第１０図と同一符号は同
一または相当部を示し、説明は省略する。

図に示すように、下部アーム３５はベアリング４５によ
りコラム１２に回転支承されており、下部アーム３５の
基端に取付けられた歯車４６にコラム１２に支持された
モータ４７の駆動歯車４８が噛合い、これにより下部ア
ーム３５を所要角度回転するようになっている。下部ア
ーム３５の回転角度は角度検出器４９により検出される
。５０は下部アーム３５のスラストベアリングである。

この下部アーム３５の先端には絶縁板４４を介して下部
ワイヤガイド３６のホルダー３９が取付けられている。

下部ワイヤガイド３６はホルダー３９にピン４０にて垂
直軸（Ｚ軸）に対し傾動自在に枢着されている。

下部アーム３５の中間部にはポスト５１が立設され、上
部アーム５２はポスト５１に沿って上下動し得るよう装
着されている。すなわち、上部アーム５２の基端部ハウ
ジング５３はスライドベアリング５４を介してポスト５
１の上端部に摺動自在に支承されており、ポスト５１の
上端部に取付けられたモータ５５のボールネジ５６をハ
ウジング５３のナツト５７に螺合して上部アーム５２を
上下動させるようになっている。上部アーム５２の位置
検出は角度検出器５８により行われる。なお、上部アー
ム５２の回り止めのために、ポスト５１とハウジング５
３の間にガイド棒６１およびガイド筒６２による回り止
め機構が設けである。

上部アーム５２の先端にはＵ軸方向に進退可能なＵ軸移
動部材６４がスライドベアリング６５を介して設けられ
ており、このＵ軸移動部材６４の先端に絶縁板６６を介
して上部ワイヤガイド３４のホルダー６７が取付けられ
ている。Ｕ軸移動部材６４はナツト６８にボールネジ６
９が螺合しており、このボールネジ６９の一端に固定し
た歯車７０に上部アーム５２上に取付けられたモータ７
２の駆動歯車７１を噛み合せることによりＵ軸方向に移
動し得る。Ｕ軸移動部材６４の位置検出は角度検出器７
４により行われる。また、Ｕ軸移動部材６４の回り止め
のためにホルダー６７と上部アーム５２との間にガイド
棒７５とガイド筒７６による回り止め機構が設けられて
いる。

上部ワイヤガイド３４はそのホルダー６７にピン８６に
て垂直軸（Ｚ軸）に対し傾動自在に枢着されている。上
部ワイヤガイド３４および下部ワイヤガイド３６をワイ
ヤ電極１の軸線方向に正対して傾動可能にするために上
下方向に伸縮自在の平行リンク機構８０が設けられてい
る。この平行リンク機構８０は、基端をピン８１にて下
部アーム３５上に連結された伸縮自在の垂直リンク８２
と、下部ワイヤガイド３６および垂直リンク８２間をピ
ン８３．８４にて連結したセラミックス等の絶縁材料か
らなる下部水平リンク８５と、上部ワイヤボビン３４お
よび垂直リンク８２間をピン８６．８７．８８．８９に
て連結した上記の下部水平リンクと同様の絶縁材料から
なる２本の平行な上部水平リンク９０．９１とから構成
されている。上部水平リンク９０．９１のうち９０の方
は上部アーム５２に設けられたガイド９２に摺動自在に
挿通されている。

また、垂直リンク８２は上下摺動自在に密接嵌合する下
部リンク棒８２ａと、上部リンク棒８２ｂとからなり、
下部リンク棒８２ａに下部水平リンク８５の一端が連結
され、上部リンク棒８２ｂに上部水平リンク９０．９１
の各一端が連結されている。そして、平行リンク機構８
０の各連結点、すなわち、ピン４０，８１，８３，８４
．８６゜８７．８８．８９の中心を結ぶ線が平行四辺形
を形成するように配置され、かつ、ピン８６．８８゜８
３．４０の中心を結ぶ垂直線３３はワイヤ電極１と平行
になるよう配置される。なお、下部水平リンク８５．上
部水平リンク９０．９１とそれぞれのピン８３，８４．
８６．８７，８８．８９との連結は、第４図、第５図に
示すように、絶縁材料のリンク棒９４に螺着されたナッ
クル９５を介して行われている。

次に、第４図および第６図は上部ワイヤガイド３４の詳
細を示すもので、本体９６にワイヤ電極１の導入孔９７
を上下方向に穿設し、この導入孔９７に案内されるワイ
ヤ電極１は本体９６の下部にねじ込まれたキャップ９８
内の給電ダイス９９および上部ダイヤモンドダイスガイ
ド２７を経由して下方の下部ワイヤガイド３６に送給さ
れる。

下部ワイヤガイド３６の構成も上記した上部ワイヤガイ
ド３４の構成とほとんど同様である。

再び第１図を参照して、ワイヤ電極１はワイヤボビン１
００よりワイヤ経路を構成する各々のローラ１０１を経
由してコラム１２上の支持金１０２と上部ホルダー６７
間を連結するプラスチック製の伸縮自在に嵌合するパイ
プ１０３．１０４内を通って上部ホルダー６７内の導入
孔１０６に送給されるようになっている。パイプ１０３
および１０４のそれぞれ上部ホルダー６７および支持金
１０２との連結はワイヤ電極１が通る穴を中心に有する
自在継手１０５′により行われている。ワイヤ電極１は
、さらに上部ホルダー６７内の導入孔１０６より上部ワ
イヤガイド３４の導入孔９７に導入され、前記のように
給電ダイス９９および上部ダイヤモンドダイスガイド２
７を経由して垂直に下方の下部ワイヤガイド３６に送給
される。引続き下部ワイヤガイド３６の通孔１０７より
下部ホルダー３９内の回収孔１０８と、これに連接され
た絶縁材料のパイプ１０９を通り回収用ローラ１１０に
よりベッド１０内の回収孔１１１へと案内される。なお
、１１２は加工部に加工液を加圧供給するポンプで、配
管１１３を通じてキャップ９８に通液される。キャップ
９８内では通液孔１１４が給電ダイス９９の冷却用と加
工部の冷却および加工屑排出用に分岐されている。１１
６は加工電源で、そのパルス状の電圧が各フィーダを通
してワイヤ電極１と被加工物２へ供給される。

次に、動作について説明する。第７図、第８図はテーパ
加工を行う場合の動作説明図で、ワイヤ電極１の傾斜角
度θ　、θ　は以下のように与えｖ られる。

まず、Ｕ軸方向の傾斜について説明する。Ｕ軸つまりＵ
軸移動部材６４が、ワイヤ電極１の軸線が第１図のよう
に垂直状態にある原点からＵ軸方向へＵ１１Ｉ！１移動
した場合、上部ホルダー６７と一緒に上部ワイヤガイド
３４がＵ軸方向へ移動するが、それに伴い上部リンク９
０．９１をも水平に引張る。したがって、上部リンク９
０．９１に連結された垂直リンク８２はピン８１を回転
中心としてθυ度傾斜させられることになる。この場合
、上部リンク９０はガイド９２により上下動できないよ
うに案内されているため、その水平移動に伴い垂直リン
ク８２が伸長しつつ旋回する。これによりピン８６．８
７．８９．８８の各点で構成される平行四辺形は菱形に
変形し、上部ワイヤガイド３４と垂直リンク８２は同一
傾斜となる。また、下方のピン８Ｂ、８４．．８１．４
０の各点も平行四辺形を構成するため、垂直リンク８２
に下部水平リンク８５を介して連結された下部ワイヤガ
イド３６もピン４０の周りに同一角度旋回するので、垂
直リンク８２と同一傾斜角θＵで傾くことになる。とこ
ろで、ワイヤ電極１の軸線とピン８６゜８８．８３．４
０を通る線３３とは同一間隔ｇ。

であるため、上部ワイヤガイド３４および下部ワイヤガ
イド３６は傾斜角度θＵに関係なくワイヤ電極１の軸線
に正対することになり、ワイヤ電極１に対するダイヤモ
ンドダイスガイド２７．２’８の相対的な接触角度は変
化しないことになる。また、Ｕ軸移動部材６４の移動に
より上部ホルダー６７の高さが変化しないため、被加工
物２と上部ワイヤガイド３４のキャップ９８間の間隔は
一定に保たれ、加工部の液圧保持に効果を発揮する。

次に、Ｖ軸方向の傾斜について説明する。■軸方向への
移動は下部アーム３５をモータ４７により駆動歯車４８
、歯車４６を介して所要角度回転させることにより行う
。第８図に示すように、下部アーム３５がワイヤ電極１
の垂直状態の原点より０９度回転すると、下部アーム３
５上のポスト５１も一緒に旋回するため全体にθＶ度傾
斜することにより与えられる。ところで、■軸方向への
下部アーム３５を中心とした旋回はＸ軸周りの回転つま
りＡ軸となり、第９図に示すようにＡ軸の回転により最
初Ｚ１にあった上部のダイヤモンドダイスガイドの支点
は２２点へ移動する。しかし、これでは前述のように被
加工物２に対して一定の高さ位置を保って移動する際に
不都合となる。

そこで、モータ５５により上部アーム５２を２３点へ移
動させる。つまりＺ軸方向の移動は旋回角度θＶにより
次式に示す関係で上部アーム５２の移動を常に制御する
のが好ましい。

すなわち、Ｚ　の距離分、θＶに応じて出方向に位置決
め制御してやればよい。これによりＵ軸と同様に、Ｖ軸
方向の移動に際しても上部アーム５２を一定の高さに保
つことができる。下部ワイヤガイド３６のピン４０を中
心とした旋回、あるいは下部アーム３５の回転によりキ
ャップ９８の高さは変化するわけであるがその回転半径
は小さく上部に比べればこれを無視することができる。

また、上方のワイヤ電極１の案内用バイブ１０３゜１０
４はＵ軸の移動および下部アーム３５の回転、それに伴
う上部アーム５２の移動に際しても旋回および摺動しな
がら滑らかに追従することができ、ワイヤ電極１を円滑
に案内する。

以上により、ワイヤ電極１の傾斜は上部アーム５２に装
着されたＵ軸移動部材６４の移動と下部アーム３５の回
転と、さらには上部アーム５２の移動とにより、任意の
角度に位置決め制御することができる。また、テーパ加
工は傾斜角度が一定でのみ行われるものではなく、Ｘ、
Ｙ軸の移動に伴い、同時３軸あるいは同時４軸で制御さ
れるのが一般的であり、本発明装置はかかる目的に完全
に対応することができる。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、次のような効果を得るこ
とができる。

■　上部、下部のワイヤガイドはテーパ角度に関係なく
常にワイヤ電極の軸線方向に正対して傾動するのでワイ
ヤ電極に曲げ応力等の無理な力がかかることがなく、ワ
イヤ電極の塑性変形をもたらさない。

■　したがって、高テンション下でもワイヤ切れを発生
させることがない。

■　また、上部、下部のダイヤモンドダイスガイドに対
するワイヤ電極の接触圧を減少できるので、ダイヤモン
ドダイスガイドの寿命を伸ばすことができる。

■　さらに、ワイヤ電極の塑性変形が極めて少ないため
加工面に立てスジ等の傷が付かず、加工面の・精度の向
上に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の部分断面を示す側面図で、ス
トレート加工の場合を示す。第２図は第１図のＡ−Ａ線
矢視図、第３図は第１図のＢ−Ｂ線矢視図、第４図は上
部ワイヤガイドの縦断面図、第５図は第４図のＣ−Ｃ線
における断面図、第６図は上部ワイヤガイドの詳細図、
第７図はテーパ加工の場合を示す動作説明図、第８図は
第７図のＤ−Ｄ線矢視図、第９図は上部アームの動作説
明図、第１０図は従来例の概略を示す側面図である。 １・・・ワイヤ電極 ２・・・被加工物 １２・・・コラム ３４・・・上部ワイヤガイド ３５・・・下部アーム ３６・・・下部ワイヤガイド ５１・・・ポスト ５２・・・上部アーム ６４・・・Ｕ軸移動部材 ８０・・・平行リンク機構 ８２・・・垂直リンク ８５・・・下部水平リンク ９０・・・上部水平リンク ９１・・・上部水平リンク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加工物に対しワイヤ電極を微小間隙を介して対向させ
   て放電エネルギにより被加工物を切断加工する放電加工
   装置において、前記ワイヤ電極の上部および下部のワイ
   ヤガイドと、該下部ワイヤガイドを垂直軸に対し傾動自
   在に枢支しかつコラムに水平軸の周りに回転可能に支承
   された下部アームと、該下部アーム上に立設されたポス
   トと、該ポストに水平に装着された上部アームと、前記
   上部ワイヤガイドを垂直軸に対し傾動自在に枢支しかつ
   前記上部アームに水平方向に移動可能に装着された移動
   部材と、前記上部および下部のワイヤガイドに連結され
   た平行リンク機構とを備え、前記平行リンク機構の垂直
   リンクが伸縮自在に構成されかつその基端が前記下部ア
   ームに枢支されており、上部水平リンクが水平方向に案
   内されるように構成されていることを特徴とするワイヤ
   放電加工装置のテーパ加工装置。