JPWO2015125259A1

JPWO2015125259A1 - ワイヤ放電加工装置

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Publication number: JPWO2015125259A1
Application number: JP2014527423A
Authority: JP
Inventors: 大友　陽一; 陽一大友; 尚志柿花
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: JP5622981B1; WO2015125259A1; DE112014006130T5; CN106029275B; CN106029275A; DE112014006130B4

Abstract

極細のワイヤ電極を結線するときに、ワイヤ電極回収部のワイヤ回収ローラを濡らすことがなく、かつ、極細のワイヤ電極が吸引部に吸込まれてしまうことのないワイヤ放電加工装置を得るべく、本発明では、アスピレータに、ワイヤ電極を下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量の加工液を供給する液体ポンプと、パイプエンドから回収流量に見合う加工液を吸引する吸引器と、ワイヤ電極の結線作業時に、ワイヤ電極の先端がパイプエンドの前に到達したことを判断する判断部と、該判断部の判断に基づいて、液体ポンプの吐出流量及び吸引器の吸引流量を、ワイヤ電極を下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量及び吸引流量から、ワイヤ電極がパイプエンドの吸引部に吸込まれない回収流量及び吸引流量に下げる制御部と、を有するＮＣ装置と、を備える構成とした。

Description

本発明は、ワイヤ放電加工装置に関し、特に、ワイヤ電極の結線に関するものである。

一般に、ワイヤ放電加工装置においては、直径φ＝０．３ｍｍから０．１ｍｍのワイヤ電極が使用され、ワイヤ電極自動結線機構により、前回の放電加工後に切断されたワイヤ電極の先端が、上部ワイヤ電極ガイド部、被加工物の加工開始孔、下部ワイヤ電極ガイド部、下部ワイヤ電極送り部を通り、ワイヤ電極回収部へと自動的に送られ、次の放電加工のためのワイヤ電極の結線が行われる。

従来、下部ノズルを通過したワイヤ電極を、圧力流体によって案内ローラに沿って水平方向へ誘導するワイヤ電極案内部と、ワイヤ電極に付着した加工チップを除去する第一流体噴出部と、第１流体噴出部を通過したワイヤ電極に、その走行方向へ推力を与える第二流体噴出部と、第二流体噴出部からの噴流及びワイヤ電極を案内する案内パイプと、案内パイプを通過した噴流及びワイヤ電極から噴流を分離する流体回収部とを備えてなるワイヤ放電加工装置の圧力流体によるワイヤ電極の搬送装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−９２３２２号公報

ワイヤ電極の直径が、φ＝０．０５ｍｍ以下であり、アニールによる真直処理ができないような、腰の弱い極細のワイヤ電極を使用するとき、特許文献１に記載された従来のワイヤ放電加工装置では、極細のワイヤ電極の搬送力を高めるために、第二流体噴出部の噴出流量を大きくする（例えば、６l／min以上）必要があるが、噴出流量を大きくすると、ワイヤ電極回収部のワイヤ回収ローラ（ワイヤ巻上げ装置）が濡れ、ワイヤ電極がワイヤ回収ローラに絡まってしまい結線ができない、という問題がある。また、この問題を解決するために、流体回収部に搬送液を吸引回収する機構を設けているが、吸引部の吸引力を大きくすると、極細のワイヤ電極が吸引部に吸込まれてしまい結線ができない、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、極細のワイヤ電極を結線するときに、ワイヤ電極回収部のワイヤ回収ローラを濡らすことがなく、かつ、極細のワイヤ電極が吸引部に吸込まれてしまうことのないワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、放電加工中のワイヤ電極を位置決めする下部ダイスと、該下部ダイスの下方に配置され前記ワイヤ電極に接触して該ワイヤ電極に電流を供給する下部給電子と、を有する下部ワイヤ電極ガイド部と、ワイヤ電極を咥えて引っ張るワイヤ回収ローラと、ワイヤ電極と加工液とを分離するパイプエンドと、を有するワイヤ電極回収部と、前記下部ワイヤ電極ガイド部とワイヤ電極回収部との間に配置され、ワイヤ電極を前記ワイヤ電極回収部へ送る加工液を噴出するアスピレータと、ワイヤ電極を前記ワイヤ電極回収部へ案内する下部案内パイプと、を有する下部ワイヤ電極送り部と、前記アスピレータに、ワイヤ電極を前記下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量の加工液を供給する液体ポンプと、前記パイプエンドから前記回収流量に見合う加工液を吸引する吸引器と、ワイヤ電極の結線作業時に、ワイヤ電極の先端が前記パイプエンドの前に到達したことを判断する判断部と、該判断部の判断に基づいて、前記液体ポンプの吐出流量及び吸引器の吸引流量を、ワイヤ電極を前記下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量及び吸引流量から、ワイヤ電極が前記パイプエンドの吸引部に吸込まれない回収流量及び吸引流量に下げる制御部と、を有するＮＣ装置と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るワイヤ放電加工装置は、極細のワイヤ電極を結線するときに、ワイヤ電極回収部のワイヤ回収ローラを濡らすことがなく、かつ、極細のワイヤ電極が吸引部に吸込まれてしまうことがない、という効果を奏する。

図１は、本発明に係るワイヤ放電加工装置の実施の形態のワイヤ電極走行系を示す模式図である。図２は、実施の形態の上部ワイヤ電極ガイド部の縦断面図である。図３は、実施の形態の上部ワイヤ電極ガイド部の図２とは別位相の拡大縦断面図である。図４は、実施の形態の下部ワイヤ電極ガイド部及び下部ワイヤ電極送り部を示す断面図である。図５は、実施の形態の下部ワイヤ電極ガイド部及び下部ワイヤ電極送り部を示す図４と９０°位相が異なる断面図である。図６は、実施の形態のワイヤ電極回収部のパイプエンドを示す側面図である。図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図８は、実施の形態のワイヤ電極回収部のワイヤ電極送りタイムチャートである。

以下に、本発明にかかるワイヤ放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本発明に係るワイヤ放電加工装置の実施の形態のワイヤ電極走行系を示す模式図であり、図２は、実施の形態の上部ワイヤ電極ガイド部の縦断面図であり、図３は、実施の形態の上部ワイヤ電極ガイド部の図２とは別位相の拡大縦断面図であり、図４は、実施の形態の下部ワイヤ電極ガイド部及び下部ワイヤ電極送り部を示す断面図であり、図５は、実施の形態の下部ワイヤ電極ガイド部及び下部ワイヤ電極送り部を示す図４と９０°位相が異なる断面図であり、図６は、実施の形態のワイヤ電極回収部のパイプエンドを示す側面図であり、図７、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図８は、実施の形態のワイヤ電極回収部のワイヤ電極送りタイムチャートである。

図１に示すように、実施の形態のワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極保持部１０と、上部ワイヤ電極送り部３０と、上部ワイヤ電極ガイド部４０と、下部ワイヤ電極ガイド部６０と、下部ワイヤ電極送り部７０と、ワイヤ電極回収部８０と、ＮＣ装置９０と、を備えている。

ワイヤ電極保持部１０は、ワイヤ電極１を巻き付けたボビン１１と、ワイヤ電極１の送り方向を転換するプーリ１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、を有している。

上部ワイヤ電極送り部３０は、ワイヤ電極１を送り出す送りローラ２１と、ワイヤ電極１を送りローラ２１に巻付けるピンチローラ２２ａ，２２ｂと、ワイヤ電極１を下方の上部ワイヤ電極ガイド部４０へ案内する上部案内パイプ３１と、上部案内パイプ３１内にエアーを下向きに送る案内パイプヘッド３２と、を有している。

図１及び図２に示すように、上部ワイヤ電極ガイド部４０は、ワイヤ電極１に接触してワイヤ電極１に電流を供給する上部給電子４２と、上部給電子４２の上側に配置された上側ガイド４４ａ及び下側に配置された下側ガイド４４ｂからなりワイヤ電極１が上部給電子４２に接触するようにガイドする上部ガイド４４と、上側ガイド４４ａの上側に配置され、上部案内パイプ３１の下端部が差し込まれるワイヤトラック４９と、下側ガイド４４ｂの下側に配置され、ワイヤ電極１を下方へ送りその先端を被加工物５１の加工開始孔を通して下部ワイヤ電極ガイド部６０へ送るための加工液を噴出させるジェットノズル４５と、ジェットノズル４５の下側に配置され、放電加工中に被加工物５１へ加工液を吹きかける上部加工液ノズル４６と、上部加工液ノズル４６の噴出口に配置され、放電加工中のワイヤ電極１を位置決めする上部ダイス４３と、これらを保持する上部ガイドブロック４１と、を有している。

なお、図示はしないが、上部ワイヤ電極ガイド部４０の上側には、カッター、又は、電流によるジュール熱でワイヤ電極１を切断する切断ユニットが配置される。切断ユニットは、横方向に移動可能である。ワイヤ電極１を切断するときは、上部案内パイプ３１を上昇させて上部案内パイプ３１の下端部とワイヤトラック４９との間に間隙をつくり、その間隙に切断ユニットを移動させてワイヤ電極１を切断する。切断後、切断ユニットを横方向に移動させ、上部案内パイプ３１を下降させて下端部をワイヤトラック４９に差し込む。

図１及び図４に示すように、下部ワイヤ電極ガイド部６０は、上部ワイヤ電極ガイド部４０の下方に配置され、放電加工中に被加工物５１へ加工液を吹きかける下部加工液ノズル６６と、下部加工液ノズル６６内に配置され、放電加工中のワイヤ電極１を位置決めする下部ダイス６３と、下部ダイス６３の下方に配置され、ワイヤ電極１に接触してワイヤ電極１に電流を供給する下部給電子６２と、下部給電子６２の上側に配置された上側ガイド６４ｂ及び下側に配置された下側ガイド６４ａからなり、ワイヤ電極１が下部給電子６２に接触するようにガイドする下部ガイド６４と、これらを保持する下部ガイドブロック６１と、を有している。

図１及び図４に示すように、下部ワイヤ電極送り部７０は、ワイヤ電極１の送り方向を転換する下部ローラ７２と、ワイヤ電極１を下部ダイス６３から下部ガイド６４へ送るための負圧を発生させると共に、ワイヤ電極１をワイヤ電極回収部８０へ送る加工液を噴出するアスピレータ７３と、ワイヤ電極１をワイヤ電極回収部８０へ案内する下部案内パイプ７４と、これらを保持する下部ローラブロック７１と、を有している。

図１、図６及び図７に示すように、ワイヤ電極回収部８０は、ワイヤ電極１を咥えて引っ張るワイヤ回収ローラ８１ａ，８１ｂと、ワイヤ電極１と加工液とを分離するパイプエンド８２と、有している。

実施の形態のワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極走行系にワイヤ電極１を走行させながらワイヤ電極１と被加工物５１との間にパルス電圧を印加して放電を発生させ、被加工物５１と上部ワイヤ電極ガイド部４０及び下部ワイヤ電極ガイド部６０とを糸鋸状に相対移動させ、被加工物５１を所望の形状に加工する。

次に、図２、図３を参照して、ワイヤ放電加工装置１００のワイヤ電極結線方法について説明する。図３に示すように、上部ワイヤ電極ガイド部４０の上部ガイドブロック４１には、下側ガイド４４ｂの下側に通じる吸引通路４１ａが形成されている。吸引通路４１ａには、吸引器４８が接続されている。吸引器４８は、ワイヤ電極通路内のエアーを吸引する。

また、図２に示すように、上部ワイヤ電極ガイド部４０の上部ガイドブロク４１には、ジェットノズル４５に接続するノズル通路９８が設けられ、ノズル通路９８には、切替弁９７を介してジェットノズル４５から加工液を噴出させる液体ポンプ９６が接続されている。液体ポンプ９６は、加工液槽９９から加工液を吸引する。また、ノズル通路９８には、切替弁９７を介して上部ダイス４３の下側からワイヤ電極通路内のエアーを吸引する吸引器９５が接続されている。

上側ガイド４４ａと上部給電子４２の間には、両者の間の間隙を埋める部材としてのサブガイド４７ａが配置されている。下側ガイド４４ｂと上部ダイス４３との間には、両者の間の間隙を埋める部材としてのアダプター４７ｂが配置されている。間隙を埋める部材を配置したので、吸引器４８，９５によりワイヤ電極通路内のエアーを吸引するとき、通路の外部のエアーが吸引されて吸引効率が低下することはない。

吸引器４８，９５、液体ポンプ９６、切替弁９７、送りローラ２１を回転させる図示しないパルスモータ、案内パイプヘッド３２にエアーを送る図示しないエアポンプは、ワイヤ放電加工装置１００のＮＣ装置９０により制御される。

ＮＣ装置９０が、結線指令を発すると、制御部９２が、送りローラ２１を回転させる図示しないパルスモータ、案内パイプヘッド３２にエアーを送る図示しないエアポンプ及び吸引器４８を始動させる。結線開始時に上部案内パイプ３１の下部に位置するワイヤ電極１の先端部は、送りローラ２１に送られて（結線時の送り速度：５０００mm/min）上側ガイド４４ａに近づく。

このとき、案内パイプヘッド３２から供給されるエアー流量と吸引器４８が吸引するエアー流量をバランスさせているので、上部案内パイプ３１から吹出すエアーがパイプ出口（すなわち、上側ガイド４４ａ）で跳ね返ることはなく、上部案内パイプ３１内でエアーが対流してワイヤ電極１の送りを妨げることはなく、ワイヤ電極１の先端部は、上側ガイド４４ａを通過する。

ＮＣ装置９０の判断部９１は、送りローラ２１の回転量からワイヤ電極１の先端部の位置を判断し、ワイヤ電極１の先端部が上側ガイド４４ａを通過すると、制御部９２に指令し、吸引器４８の吸引を停止させ、吸引器９５による吸引を開始させ、上部ダイス４３の下側からワイヤ電極通路内のエアーを吸引する。このとき、送りローラ２１の回転を低速にするか停止させる。

吸引器９５による吸引の開始(始動)から一定時間経過後、吸引器９５による吸引を停止させ、切替弁９７を切替えて液体ポンプ９６をノズル通路９８に接続し、ノズル通路９８への加工液の供給を開始すると共に、送りローラ２１を回転させてワイヤ電極１を送り出す。液体ポンプ９６は、加工液槽９９から加工液を吸引する。ジェットノズル４５から噴出した加工液は、上部加工液ノズル４６から下方へ噴出し、ワイヤ電極１を吸引して下方へ送り、その先端部を、被加工物５１の加工開始孔を通して下部ワイヤ電極ガイド部６０へ送る。

ワイヤ電極１の先端部が下部ワイヤ電極ガイド部６０の下部給電子６２を通過すると、図示しないセンサーがこれを検知し、検知信号をＮＣ装置９０の判断部９１に送る。判断部９１は、ワイヤ電極１の先端部の位置を判断し、制御部９２に指令して、液体ポンプ９６によるジェットノズル４５への加工液の供給を停止させる。

次に、実施の形態のワイヤ放電加工装置１００の特徴的な構成について説明する。図１に示すように、ＮＣ装置９０は、ワイヤ電極１の結線作業時に、ワイヤ電極１の先端の到達位置を判断する判断部９１と、判断部９１が判断した到達位置に基づいて、液体ポンプ７６の吐出流量及び吸引器８６の吸引流量を制御する制御部９２と、を有している。

図１、図６〜図８に示すように、ＮＣ装置９０が結線指令を出すと、判断部９１が結線開始を判断し、制御部９２は、液体ポンプ７６を制御して極細のワイヤ電極１を下部案内パイプ７４内で搬送するに十分な回収流量（例えば、６l／min）を吐出させ、アスピレータ７３を通して下部案内パイプ７４内に送る。同時に、制御部９２は、吸引器８６を制御して回収流量に見合う吸引流量（例えば、回収流量６l／minからドレン管８５内を落下する落下流量１l／minを差引いた流量５l／min）を吸引させる。回収流量と吸引流量がバランスしているので、加工液がパイプエンド８２を通過してワイヤ回収ローラ８１ａ，８１ｂを濡らすことはない。

ワイヤ電極１の先端が、下部ワイヤ電極ガイド部６０の下部給電子６２に到達すると、図示しないセンサーがこれを検知し、検知信号をＮＣ装置９０の判断部９１に送る。ＮＣ装置９０は、送りローラ２１の回転検出部によりワイヤ電極１の先端がパイプエンド８２の前に到達するまでの距離を回転検出部の回転数と外径からカウントし、判断部９１が到達を判断すると、制御部９２は、液体ポンプ７６を制御して回収流量を３l／minに下げる。同時に、制御部９２は、吸引器８６を制御して吸引流量を、極細のワイヤ電極１が吸引部８２ａ（図７参照）に吸込まれない流量（例えば、回収流量３l／minからドレン管８５内を落下する落下流量１l／minを差引いた流量２l／min）まで下げる。この流量でも、回収流量と吸引流量がバランスしているので、加工液がパイプエンド８２を通過してワイヤ回収ローラ８１ａ，８１ｂを濡らすことはない。回収流量を４l／min以上にすると、パイプエンド８２の吸引部８２ａにワイヤ電極１が吸い寄せられ、経路外にはみ出すことがわかっている。そこで、マージンを見て、回収流量を３l／minと設定している。

ワイヤ電極１の先端がパイプエンド８２を通過してワイヤ回収ローラ８１ａ，８１ｂに咥えられると、ワイヤ回収ローラ８１ａ，８１ｂのワイヤ電極送り速度が送りローラ２１の送り速度より速いので、送りローラ２１が引っ張られて回転数が上がる。ＮＣ装置９０の判断部９１がこれを判断して、搬出完了指令を出してタイマーを起動し、一定の遊び時間経過後に、結線指令及び搬出完了指令を解除し、制御部９２は液体ポンプ７６及び吸引器８６を停止させる。

以上説明した、実施の形態のワイヤ放電加工装置１００によれば、極細のワイヤ電極１を結線するときに、ワイヤ電極回収部８０のワイヤ回収ローラ８１ａ，８１ｂを濡らすことはなく、かつ、極細のワイヤ電極１が吸引部８２ａに吸込まれてしまうことがない。

１ワイヤ電極、１０ワイヤ電極保持部、１１ボビン、１２ａ，１２ｂ，１２ｃプーリ、２１送りローラ、２２ａ，２２ｂピンチローラ、３０上部ワイヤ電極送り部、３１上部案内パイプ、３２案内パイプヘッド、４０上部ワイヤ電極ガイド部、４１上部ガイドブロック、４１ａ吸引通路、４２上部給電子、４３上部ダイス、４４上部ガイド、４４ａ上側ガイド、４４ｂ下側ガイド、４５ジェットノズル、４６上部加工液ノズル、４７ａサブガイド、４７ｂアダプター、４８吸引器、４９ワイヤトラック、５１被加工物、６０下部ワイヤ電極ガイド部、６１下部ガイドブロック、６２下部給電子、６３下部ダイス、６４下部ガイド、６４ａ下側ガイド、６４ｂ上側ガイド、７０下部ワイヤ電極送り部、７１下部ローラブロック、７２下部ローラ、７３アスピレータ、７４下部案内パイプ、７６液体ポンプ、８０ワイヤ電極回収部、８１ａ，８１ｂワイヤ回収ローラ、８２パイプエンド、８２ａ吸引部、８５ドレン管、８６吸引器、９０ＮＣ装置、９１判断部、９２制御部、９５吸引器、９６液体ポンプ、９７切替弁、９８ノズル通路、９９加工液槽、１００ワイヤ放電加工装置。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、放電加工中のワイヤ電極を位置決めする下部ダイスと、該下部ダイスの下方に配置され前記ワイヤ電極に接触して該ワイヤ電極に電流を供給する下部給電子と、を有する下部ワイヤ電極ガイド部と、ワイヤ電極を咥えて引っ張るワイヤ回収ローラと、ワイヤ電極と加工液とを分離するパイプエンドと、を有するワイヤ電極回収部と、前記下部ワイヤ電極ガイド部とワイヤ電極回収部との間に配置され、ワイヤ電極を前記ワイヤ電極回収部へ送る加工液を噴出するアスピレータと、ワイヤ電極を前記ワイヤ電極回収部へ案内する下部案内パイプと、を有する下部ワイヤ電極送り部と、前記アスピレータに、ワイヤ電極を前記下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量の加工液を供給する液体ポンプと、前記パイプエンドから前記回収流量に見合う吸引流量の加工液を吸引する吸引器と、ワイヤ電極の結線作業時に、ワイヤ電極の先端が前記パイプエンドの前に到達したことを判断する判断部と、該判断部の判断に基づいて、前記液体ポンプの吐出流量及び吸引器の吸引流量を、ワイヤ電極を前記下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量及び吸引流量から、ワイヤ電極が前記パイプエンドの吸引部に吸込まれない回収流量及び吸引流量に下げる制御部と、を有するＮＣ装置と、を備えることを特徴とする。

Claims

放電加工中のワイヤ電極を位置決めする下部ダイスと、該下部ダイスの下方に配置され前記ワイヤ電極に接触して該ワイヤ電極に電流を供給する下部給電子と、を有する下部ワイヤ電極ガイド部と、
ワイヤ電極を咥えて引っ張るワイヤ回収ローラと、ワイヤ電極と加工液とを分離するパイプエンドと、を有するワイヤ電極回収部と、
前記下部ワイヤ電極ガイド部とワイヤ電極回収部との間に配置され、ワイヤ電極を前記ワイヤ電極回収部へ送る加工液を噴出するアスピレータと、ワイヤ電極を前記ワイヤ電極回収部へ案内する下部案内パイプと、を有する下部ワイヤ電極送り部と、
前記アスピレータに、ワイヤ電極を前記下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量の加工液を供給する液体ポンプと、
前記パイプエンドから前記回収流量に見合う加工液を吸引する吸引器と、
ワイヤ電極の結線作業時に、ワイヤ電極の先端が前記パイプエンドの前に到達したことを判断する判断部と、該判断部の判断に基づいて、前記液体ポンプの吐出流量及び吸引器の吸引流量を、ワイヤ電極を前記下部案内パイプ内で搬送するに十分な回収流量及び吸引流量から、ワイヤ電極が前記パイプエンドの吸引部に吸込まれない回収流量及び吸引流量に下げる制御部と、を有するＮＣ装置と、
を備えることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
前記ワイヤ電極が前記パイプエンドの吸引部に吸込まれない流量は、２l／min以下であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。