JPWO2020213112A1 - Wire electric discharge machine - Google Patents
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Abstract
ワイヤ放電加工装置(1)が、円柱状のインゴット(30a,30b)を同一平面内に並列に並べて保持する被加工物保持具(50)と、インゴット(30a,30b)のそれぞれに対向するよう直線状に配置されるとともに、インゴット(30a,30b)と対向する位置で、インゴット(30a,30b)にワイヤ放電加工を行うワイヤ電極(12)と、ワイヤ電極(12)に沿った位置で且つインゴット(30a,30b)を挟んで対向する位置に配置され、ワイヤ電極(12)に沿ってインゴット(30a,30b)に加工液(70)を噴射する一対の加工液供給ホース(20a,20b)と、を備え、インゴット(30a,30b)は、直径が同じ大きさであり、被加工物保持具(50)は、2つのインゴット(30a,30b)の円柱軸(35a,35b)の間隔が、直径をDとした場合に1.2D以上かつ2D以下となるよう、インゴット(30a,30b)を保持する。The wire electric discharge machine (1) faces each of the workpiece holder (50) and the ingot (30a, 30b) that hold the cylindrical ingots (30a, 30b) side by side in the same plane. A wire electrode (12) that is linearly arranged and faces the ingot (30a, 30b) and performs wire electric discharge machining on the ingot (30a, 30b), and a position along the wire electrode (12). A pair of machining fluid supply hoses (20a, 20b) that are arranged at opposite positions across the ingot (30a, 30b) and inject the machining fluid (70) onto the ingot (30a, 30b) along the wire electrode (12). The ingots (30a, 30b) have the same diameter, and the workpiece holder (50) has the distance between the cylindrical shafts (35a, 35b) of the two ingots (30a, 30b). The ingot (30a, 30b) is held so that the diameter is 1.2D or more and 2D or less when the diameter is D.
Description
本発明は、1本のワイヤで複数のインゴットを同時にワイヤ放電加工するワイヤ放電加工装置に関する。 The present invention relates to a wire electric discharge machine that simultaneously performs wire electric discharge machining of a plurality of ingots with one wire.
ワイヤ放電加工装置の1つに、被加工物であるインゴットを2つ並列に並べ、1本のワイヤで2つのインゴットを同時にワイヤ放電加工する装置がある。特許文献1に記載のワイヤ放電加工装置は、1本のワイヤ電極を4つのガイドローラ間に巻回させて並列させることで複数のワイヤ切断部分を形成し、それぞれのワイヤ切断部分に個別に給電している。このワイヤ放電加工装置は、各ワイヤ切断部分に加工液を供給しながら、各ワイヤ切断部分とインゴットとの間で同時に放電させることにより、2つのインゴットを同時に切断するとともに、各インゴットを一度に複数枚に切断している。
One of the wire electric discharge machines is a device in which two ingots to be machined are arranged in parallel and two ingots are simultaneously wire electric discharged with one wire. The wire electric discharge machine described in
しかしながら、上記特許文献1の技術では、2つのインゴットの中心間の間隔が狭すぎる場合には、一方のインゴットに供給された加工液と、他方のインゴットに供給された加工液とが衝突して、各インゴットの加工溝内部で加工液の滞留が生じ、切削屑の除去が阻害される場合があった。また、2つのインゴットの中心間の間隔が広すぎる場合には、加工中のワイヤ振動が大きくなり、切断加工の精度が低下する場合があった。
However, in the technique of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、並列に配置された複数のインゴットを1本のワイヤで同時にワイヤ放電加工する場合であっても、隣接するインゴットに供給された加工液同士が衝突することを抑制しつつ、精度の良い切断加工ができるワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and even when a plurality of ingots arranged in parallel are subjected to wire electric discharge machining with one wire at the same time, the machining fluids supplied to the adjacent ingots are used with each other. It is an object of the present invention to obtain a wire electric discharge machine capable of performing cutting with high accuracy while suppressing collision with each other.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のワイヤ放電加工装置は、円柱状の第1の被加工物および円柱状の第2の被加工物を同一平面内に並列に並べて保持する保持部と、第1の被加工物および第2の被加工物のそれぞれに対向するよう直線状に配置されるとともに、第1の被加工物および第2の被加工物と対向する位置で、第1の被加工物および第2の被加工物にワイヤ放電加工を行うワイヤ電極と、を備えている。また、本発明のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極に沿った位置で且つ第1の被加工物および第2の被加工物を挟んで対向する位置に配置され、ワイヤ電極に沿って第1の被加工物および第2の被加工物に加工液を噴射する一対の加工液供給部を備えており、第1の被加工物および第2の被加工物は、直径が同じ大きさであり、保持部は、第1の被加工物の円柱軸と第2の被加工物の円柱軸との間の間隔が、直径をDとした場合に1.2D以上かつ2D以下となるよう、第1の被加工物および第2の被加工物を保持する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the wire electric discharge machine of the present invention arranges a columnar first workpiece and a columnar second workpiece in parallel in the same plane. The holding portion to be held is linearly arranged so as to face each of the first workpiece and the second workpiece, and the positions facing the first workpiece and the second workpiece. The first workpiece and the second workpiece are provided with a wire electrode for performing wire electric discharge machining. Further, the wire electric discharge machine of the present invention is arranged at a position along the wire electrode and at a position facing the first workpiece and the second workpiece across the wire electrode, and the first one is arranged along the wire electrode. It is provided with a pair of machining fluid supply units that inject a machining fluid onto the workpiece and the second workpiece, and the first workpiece and the second workpiece have the same diameter. The first holding portion is provided so that the distance between the cylindrical shaft of the first workpiece and the cylindrical shaft of the second workpiece is 1.2D or more and 2D or less when the diameter is D. Holds the work piece and the second work piece.
本発明にかかるワイヤ放電加工装置は、並列に配置された複数のインゴットを1本のワイヤで同時にワイヤ放電加工する場合であっても、隣接するインゴットに供給された加工液同士が衝突することを抑制しつつ、精度の良い切断加工ができるという効果を奏する。 The wire electric discharge machining apparatus according to the present invention prevents the machining fluids supplied to the adjacent ingots from colliding with each other even when a plurality of ingots arranged in parallel are wire electric discharged simultaneously with one wire. It has the effect of being able to perform accurate cutting while suppressing it.
以下に、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置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。 The wire electric discharge machine according to the embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
実施の形態.
図1は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置の構成を示す図である。図1において、紙面内の横方向がX方向であり、紙面内の上方向がZ方向であり、紙面に対する手前方向がY方向である。Z方向は、鉛直方向と反対の方向であり、XY平面は、水平面である。図2は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置が加工するインゴットの配置位置を説明するための図である。図2では、インゴット30a,30bをY方向から見た場合のインゴット30a,30bの断面図を示している。Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wire electric discharge machine according to an embodiment. In FIG. 1, the horizontal direction in the paper surface is the X direction, the upward direction in the paper surface is the Z direction, and the front direction with respect to the paper surface is the Y direction. The Z direction is the direction opposite to the vertical direction, and the XY plane is a horizontal plane. FIG. 2 is a diagram for explaining an arrangement position of an ingot machined by the wire electric discharge machine according to the embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
ワイヤ放電加工装置1は、1本のワイヤで複数のインゴットを同時にワイヤ放電加工する装置である。本実施の形態では、ワイヤ放電加工装置1が、1本のワイヤで2つのインゴット30a,30bを同時にワイヤ放電加工する場合について説明する。
The wire
ワイヤ放電加工装置1は、円柱状のインゴット30a,30bの直径をDとした場合に、2つのインゴット30a,30bのワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdが0.2D以上かつ1D以下の間隔となるようインゴット30a,30bを配置した状態で切断加工する。接線Taは、インゴット30aのワイヤ電極12に垂直な接線のうち、インゴット30bに近い側の鉛直方向の接線であり、接線Tbは、インゴット30bのワイヤ電極12に垂直な接線のうち、インゴット30aに近い側の鉛直方向の接線である。すなわち、インゴット30a,30bの間の最短の距離Xd(X方向の距離)が0.2D以上かつ1D以下の間隔となっている。換言すると、ワイヤ放電加工装置1は、インゴット30a,30bが有する円の中心のうちY座標が同じ中心の間隔が、1.2D以上かつ2D以下の間隔である。この場合のインゴット30aの円と、インゴット30bの円とは、同一のXZ平面内の円である。すなわち、インゴット30aの円柱軸35aとインゴット30bの円柱軸35bとの間の間隔が1.2D以上かつ2D以下となっている。円柱軸35aは、円柱状のインゴット30aの上面の中心および底面の中心を通る軸であり、円柱軸35bは、円柱状のインゴット30bの上面の中心および底面の中心を通る軸である。すなわち、円柱軸35aは、インゴット30aの母線に平行な軸(インゴット30aの高さ方向に延びる軸)であり、円柱軸35bは、インゴット30bの母線に平行な軸(インゴット30bの高さ方向に延びる軸)である。これにより、後述するように、インゴット30a,30bの両側から供給される加工液70の噴流71a,71bの衝突を抑制し、インゴット30a,30bの加工溝内部で加工液70の滞流が発生することを防止しつつ、切断加工の精度を維持する。
In the wire
ワイヤ放電加工装置1は、繰出し用ボビン11、ワイヤ電極12、巻掛ガイドローラ13a,13b,13c,13d、巻取り用ボビン14、位置決めガイドローラ15a,15b、給電子17a,17b、ノズル19a,19b、加工液供給ホース20a,20b、加工ステージ40、被加工物保持具50、および加工槽60を備えている。
The wire
ワイヤ放電加工装置1では、加工槽60内の加工ステージ40上にインゴット30a,30bを保持する被加工物保持具50が配置され、加工槽60内に加工液70が満たされる。ワイヤ放電加工装置1の例は、マルチワイヤ放電加工装置である。
In the wire electric
繰出し用ボビン11、ワイヤ電極12、巻掛ガイドローラ13a,13b,13c,13d、巻取り用ボビン14、および位置決めガイドローラ15a,15bは、Y方向に延びる円柱状の部材で構成されている。繰出し用ボビン11は、ワイヤ電極12を繰出し、巻掛ガイドローラ13a〜13dは、ワイヤ電極12が巻き付けられ、巻取り用ボビン14は、ワイヤ電極12を巻取る。位置決めガイドローラ15a,15bは、ワイヤ電極12の位置決めを行う。
The
本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置1では、繰出し用ボビン11から繰り出された1本のワイヤ電極12が、順次、複数の巻掛ガイドローラ13a,13d,13c,13b間を、複数回、微小な間隔を隔てて巻回されている。換言すると、巻掛ガイドローラ13a〜13dのそれぞれには、1本のワイヤ電極12が順次巻き掛けられ、ワイヤ電極12が、ワイヤ電極12の軸線方向(X方向)に平行に並ぶよう配置されている。ワイヤ電極12のうち、インゴット30a,30bを切断する部分(インゴット30a,30bに対向する部分)がワイヤ切断部である。
In the wire electric
すなわち、ワイヤ電極12は、複数のワイヤ切断部を形成する。複数のワイヤ切断部は、互いに離間して並列に設けられ、かつ、インゴット30a,30bにそれぞれ対向する。このワイヤ電極12が巻回されて形成されたワイヤ切断部の間隔が、インゴット30a,30bの加工幅、すなわち切断される加工物(インゴット30a,30bから切断された薄板)の厚さとなる。このように、ワイヤ電極12は、インゴット30a,30bのそれぞれに対向するよう直線状に配置されるとともに、インゴット30a,30bと対向する位置で、インゴット30a,30bにワイヤ放電加工を行う。
That is, the
ワイヤ放電加工装置1は、加工液70が満たされた加工槽60の中に、ワイヤ電極12、巻掛ガイドローラ13c,13d、巻取り用ボビン14、位置決めガイドローラ15a,15b、給電子17a,17b、ノズル19a,19b、加工液供給ホース20a,20b、加工ステージ40、被加工物保持具50、インゴット30a,30bを浸漬した状態で、ワイヤ切断部を予め定める間隔だけ離間させてインゴット30a,30bに対向させて配置し、ワイヤ切断部とインゴット30a,30bとの間に電圧を印加する。そして、ワイヤ放電加工装置1は、インゴット30a,30bをワイヤ切断部に対して切断方向への加工送りを行うことによって、インゴット30a,30bをワイヤ切断部によって放電切断する。すなわち、ワイヤ放電加工装置1は、ワイヤ電極12と、被加工物保持具50によって保持されているインゴット30a,30bとを相対的に加工送りさせる駆動機構(図示せず)を有している。これによって、インゴット30a,30bが、それぞれ同時に複数枚の薄板に加工される。
In the wire electric
被加工物であるインゴット30a,30bは、直径が同じ大きさの柱状であり、本実施の形態では円柱状である。インゴット30a,30bは、Y方向が軸方向となるよう、加工槽60内の被加工物保持具50によって並列に並べて保持される。インゴット30a,30bは、複数の薄板にスライスされる素材である。インゴット30a,30bは、たとえば、スパッタリングターゲットとなるタングステン、モリブデンなどの金属であってもよいし、各種構造部材として使われる多結晶シリコンカーバイドなどのセラミックスであってもよい。また、インゴット30a,30bは、半導体デバイスウエハとなる単結晶シリコンであってもよいし、単結晶シリコンカーバイド、ガリウムナイトライドなどの半導体素材であってもよいし、太陽電池ウエハとなる、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどの太陽電池素材であってもよい。
The
図1では、1本のワイヤ電極12を複数の巻掛ガイドローラ13a,13b,13c,13dに巻回した場合について示しているが、この場合に限定されない。すなわち、1本のワイヤ電極12を折り返すことによって、複数のワイヤ切断部を形成可能であれば、その具体的な構成については特に限定されない。なお、ワイヤ切断部は、インゴット30a,30bに1箇所ずつであってもよい。
FIG. 1 shows a case where one
本実施の形態においては、複数の巻掛ガイドローラ13a,13b,13c,13dは、円柱状をなしており、それぞれ、各軸線が延びる方向(X方向)に対して垂直なY方向に向かって互いに平行となるよう離間して配置されている。本実施の形態では、4つの巻掛ガイドローラ13a〜13dが配置されているが、巻掛ガイドローラ13a〜13dの個数は、2個、3個、または5個以上でもよい。以下の説明では、4つの巻掛ガイドローラ13a〜13dを区別する場合には、それぞれ「第1の巻掛ガイドローラ13a」、「第2の巻掛ガイドローラ13b」、「第3の巻掛ガイドローラ13c」、「第4の巻掛ガイドローラ13d」という。
In the present embodiment, the plurality of winding
第1の巻掛ガイドローラ13aおよび第2の巻掛ガイドローラ13bは、第3の巻掛ガイドローラ13cおよび第4の巻掛ガイドローラ13dよりも高い位置に設けられる。また、第3の巻掛ガイドローラ13cおよび第4の巻掛ガイドローラ13dは、インゴット30a,30bの位置よりも高く、第1の巻掛ガイドローラ13aおよび第2の巻掛ガイドローラ13bよりも低い位置に並んで設けられる。
The first winding
繰出し用ボビン11から出されたワイヤ電極12は、第1から第4の巻掛ガイドローラ13a〜13d間において予め定める回数を巻回された後に、巻取り用ボビン14に巻き取られる。
The
図1に示すように、ワイヤ電極12は、第3の巻掛ガイドローラ13cと第4の巻掛ガイドローラ13dとの間のワイヤ部Rがワイヤ切断部として、インゴット30a,30bと対向することが可能に配置されている。ワイヤ放電加工装置1ではワイヤ切断部に対して、微小間隔を隔ててインゴット30a,30bを対向させ、放電加工を行う。
As shown in FIG. 1, in the
ワイヤ切断部と第3の巻掛ガイドローラ13cとの間、およびワイヤ切断部と第4の巻掛ガイドローラ13dとの間には、ワイヤ電極12の振動を抑制するための複数の位置決めガイドローラ15a,15bがそれぞれ配置されている。以下の説明では、2つの位置決めガイドローラ15a,15bを区別する場合には、それぞれ、「第1の位置決めガイドローラ15a」、「第2の位置決めガイドローラ15b」という。
A plurality of positioning guide rollers for suppressing vibration of the
第1の位置決めガイドローラ15aは、ワイヤ切断部と第3の巻掛ガイドローラ13cとの間に設けられる。第1の位置決めガイドローラ15aは、第1の位置決めガイドローラ15aの軸方向が、第3の巻掛ガイドローラ13cの軸方向に平行になるように、第3の巻掛ガイドローラ13cから離間して配置されている。
The first
第2の位置決めガイドローラ15bは、ワイヤ切断部と第4の巻掛ガイドローラ13dとの間に設けられる。第2の位置決めガイドローラ15bは、第2の位置決めガイドローラ15bの軸方向が、第4の巻掛ガイドローラ13dの軸方向に平行になるように、第4の巻掛ガイドローラ13dから離間して配置されている。
The second
このように、ワイヤ電極12は、繰出し用ボビン11、巻掛ガイドローラ13a、巻掛ガイドローラ13d、給電子17b、位置決めガイドローラ15b、位置決めガイドローラ15a、給電子17a、巻掛ガイドローラ13c、巻掛ガイドローラ13b、巻取り用ボビン14の順に接触するよう、巻掛ガイドローラ13a〜13dに巻回されている。
As described above, the
給電子17aは、第3の巻掛ガイドローラ13cと第1の位置決めガイドローラ15aとの間に配置され、給電子17bは、第4の巻掛ガイドローラ13dと第2の位置決めガイドローラ15bとの間に配置されている。
The
ワイヤ電極12のうち、第3の巻掛ガイドローラ13cと第1の位置決めガイドローラ15aとの間の部分、および、第4の巻掛ガイドローラ13dと第2の位置決めガイドローラ15bとの間の部分は、放電加工を行うための加工用電圧が印加されて電流が供給される給電ワイヤ部となっている。
Of the
ワイヤ電極12の給電ワイヤ部には、図示しない加工用電源から給電子17a,17bを介して、放電加工を行うためのパルス状の加工用電圧(高周波パルス電力)が印加されて、電流が供給される。これによって、ワイヤ切断部とインゴット30a,30bとの間に加工用電圧が印加される。
A pulsed processing voltage (high frequency pulse power) for performing electric discharge machining is applied to the power feeding wire portion of the
給電子17a,17bは、ワイヤ電極12で構成されるワイヤ切断部の本数分が設けられる。複数の給電子17a,17bは、それぞれ絶縁され、インゴット30a,30bの両側に整列配置されて、給電子ユニットを構成する。
The
第3の巻掛ガイドローラ13cと第1の位置決めガイドローラ15aとの間に配置される給電子が給電子17aであり、Y方向に並ぶ給電子17aで構成される給電子群が第1の給電子ユニットである。また、第4の巻掛ガイドローラ13dと第2の位置決めガイドローラ15bとの間に配置される給電子が給電子17bであり、Y方向に並ぶ給電子17bで構成される給電子群が第2の給電子ユニットである。
The power supply electron arranged between the third winding
ワイヤ放電加工装置1は、各給電子17a,17bによって、各ワイヤ切断部に独立して電圧を印加できる構成となっている。並列するワイヤ切断部に対して、独立に電圧を印加できる複数の加工用電源ユニットは、ワイヤ放電加工装置1の図示しない制御装置に接続される。加工用電源ユニットは、制御装置の指示に従って、対応する給電子17a,17bを介して、対応するワイヤ切断部に電圧を印加する。本実施の形態のワイヤ放電加工装置1における電圧の印加極性は、従来のワイヤ放電加工装置と同様に、必要に応じて適宜反転可能となっている。
The wire
ワイヤ電極12のうち、第1の位置決めガイドローラ15aと第2の位置決めガイドローラ15bとの間のワイヤ部Rの一部が、ワイヤ切断部となる。一対のノズル19a,19bは、直線状のワイヤ部Rに沿ってインゴット30a,30bに加工液70を噴射する加工液供給部である。ノズル19aは、第1の位置決めガイドローラ15aとインゴット30aとの間に配置され、ノズル19bは、第2の位置決めガイドローラ15bとインゴット30bとの間に配置されている。
Of the
また、ノズル19aには、加工液供給ホース20aが接続され、ノズル19bには、加工液供給ホース20bが接続されている。ノズル19aは、ワイヤ部Rに沿ってインゴット30aに加工液70を噴射することによってインゴット30aの加工屑を除去し、ノズル19bは、ワイヤ部Rに沿ってインゴット30bに加工液70を噴射することによってインゴット30bの加工屑を除去する。ノズル19a,19bは、ワイヤ電極12と接触して短絡しないように、電気的な絶縁材料で作製されるか、アルマイト処理などの電気的絶縁処理が施される。
Further, a machining
加工液供給ホース20a,20bからノズル19a,19bの内部に流入する加工液70は、ワイヤ部Rの位置でノズル19a,19bの外部に噴出される。ノズル19a,19bから加工液70が噴出される方向には、ワイヤ放電加工された加工溝があり、加工液70は加工溝内部に侵入する。加工溝内部に供給された加工液70は、加工溝内部の加工屑を除去しながら、インゴット30a,30bの間の空間に放出される。
The
インゴット30a,30bは、軸方向がY方向となるよう被加工物保持具50によって保持される。すなわち、保持部である被加工物保持具50は、インゴット30a,30bを同一平面内に並列に並べて保持する。このとき、被加工物保持具50は、インゴット30a,30bの直径を直径Dとした場合に、2つのインゴット30a,30bのワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdが0.2D以上かつ1D以下となる間隔をインゴット30a,30b間に設けてインゴット30a,30bを固定する。
The
また、インゴット30a,30bは、図示しない位置制御装置によって、第1から第4の巻掛ガイドローラ13a〜13d間に巻回されたワイヤ電極12と微小間隙を隔てるように位置が制御されている。この制御によって、適正な放電ギャップ長が維持される。
Further, the positions of the
図3は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置が加工するインゴットの加工溝を説明するための図である。図4は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置のノズルから噴射される加工液の流れを説明するための図である。図3において、紙面内の横方向がX方向であり、紙面内の下方向がY方向であり、紙面に対する手前方向がZ方向である。紙面の奥方向は、鉛直方向であり、XY平面は、水平面である。放電加工により、インゴット30a,30bに、図3に示すようなワイヤ部Rの直径Dよりも数μm〜数十μm程度幅が広い加工溝Cが形成される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a machined groove of an ingot machined by the wire electric discharge machine according to the embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of the machining fluid injected from the nozzle of the wire electric discharge machining apparatus according to the embodiment. In FIG. 3, the horizontal direction in the paper surface is the X direction, the downward direction in the paper surface is the Y direction, and the front direction with respect to the paper surface is the Z direction. The depth direction of the paper surface is the vertical direction, and the XY plane is the horizontal plane. By electric discharge machining, machining grooves C having a width of several μm to several tens of μm wider than the diameter D of the wire portion R as shown in FIG. 3 are formed in the
このような構成によれば、図4に示す通り、インゴット30a,30bの両側に設置されたノズル19a,19bから同時に加工液70の噴流71a,71bが噴射され、噴流71a,71bが、加工溝Cの内部を直線状のワイヤ部Rに沿って通過し、加工溝Cの内部からワイヤ部Rに沿って噴出される。ここで、加工液70の噴流71a,71b同士が、ノズル19a,19bと同軸上にある衝突点Pで衝突すると、衝突点P付近にて、噴流71a,71bが衝突点Pの周囲に拡散されるような流れが形成される。この場合において、2つのインゴット30a,30bが、ワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離XdがXd≧0.2Dとなるよう離されて固定されているので、衝突点P付近で発生する、加工液70の滞留に伴う加工溝Cの内部を流れる加工液70の噴流71a,71bの流速の低下を抑制することができる。これにより、加工溝Cの内部での加工液70の噴流71a,71bの滞留が抑制できる。したがって、インゴット30a,30bの加工溝Cに向けて噴射された加工液70の噴流71a,71bの勢いが加工溝Cの内部で維持されるので、噴射された加工液70の噴流71a,71bは、加工溝Cの内部の加工屑を十分な流速を維持した状態で除去することができる。また、2つのインゴット30a,30bのワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離XdがXd≦1Dで固定されているので、加工中のワイヤ振動の振幅増大を抑制し、切断加工の精度を保つことができる。
According to such a configuration, as shown in FIG. 4,
つぎに、2つのインゴット30a,30bのワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdとして、0.2D以上かつ1D以下の間隔を設けた理由について説明する。切断後の板厚が板厚3mmであり且つ直径50mmのインゴット3次元モデルと、切断後の板厚が板厚3mmであり且つ直径100mmのインゴット3次元モデルとを作成し、2つのインゴット3次元モデルを用いて、インゴットの設置間隔による加工溝内部の加工液流れの変化を数値解析によって調べた。
Next, the reason why the distance Xd between the tangents Ta and Tb perpendicular to the
図5は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置におけるインゴットの配置位置の数値解析モデルを説明するための図である。図5では、インゴット30a,30bをY方向から見た場合のインゴットモデルを示している。以下では、インゴットモデルの配置位置を解析する数値解析モデルの概要およびインゴット30a,30bの配置位置の境界条件について説明する。
FIG. 5 is a diagram for explaining a numerical analysis model of the arrangement position of the ingot in the wire electric discharge machining apparatus according to the embodiment. FIG. 5 shows an ingot model when the
第1のインゴットモデルは、前述の板厚3mm、直径50mmのインゴット3Dモデルであり、第2のインゴットモデルは、前述の板厚3mm、直径100mmのインゴット3Dモデルである。 The first ingot model is the above-mentioned ingot 3D model having a plate thickness of 3 mm and a diameter of 50 mm, and the second ingot model is the above-mentioned ingot 3D model having a plate thickness of 3 mm and a diameter of 100 mm.
加工液70は水とし、乱流モデルには標準k‐εモデルを使用した。ノズル19a,19bから噴出される加工液70の流量は直径50mmのインゴットでは10L/min、直径100mmのインゴットでは20L/minとした。解析では加工溝幅を0.15mmとし、切断加工が8割進んだ状況を模擬するため、第1のインゴットモデル(インゴット30a,30bが直径50mmである場合のインゴット3Dモデル)では、加工溝深さFを40mmとし、第2のインゴットモデル(インゴット30a,30bが直径100mmである場合のインゴット3Dモデル)では、加工溝深さFを80mmとした。これらの、第1のインゴットモデルおよび第2のインゴットモデルによって、インゴット30a,30bの設置間隔であるワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdを変化させたときの加工溝内部の加工液流れの変化を検証した。
The
なお、図5では、加工液70の流速を測定する位置を位置90で示している。以下の説明では、直径50mmである場合のインゴット30a,30bを、第1のインゴット組といい、直径100mmである場合のインゴット30a,30bを、第2のインゴット組という場合がある。
In FIG. 5, the position where the flow velocity of the
図6は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置に対する数値解析の解析結果を説明するための図である。図5では、ワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdをインゴット30a,30bの直径Dで正規化した値Zを横軸とし、加工溝出口付近(位置90)の流速を縦軸とし、値Zと流速との関係がプロットされている。図6において、丸形状の印41が、第1のインゴット組の値Zと流速との関係を示し、四角形状の印42が、第2のインゴット組の値Zと流速との関係を示している。また、図6では、第1のインゴット組の流速の最大値を最大値51で示し、第2のインゴット組の流速の最大値を最大値52で示している。また、図6では、第1のインゴット組の流速の最大値の70%の値を値61で示し、第2のインゴット組の流速の最大値の70%の値を値62で示している。
FIG. 6 is a diagram for explaining the analysis result of the numerical analysis for the wire electric discharge machine according to the embodiment. In FIG. 5, the horizontal axis is the value Z obtained by normalizing the distance Xd between the tangents Ta and Tb perpendicular to the
図6に示すように、インゴットの直径Dの大きさに因らず、ワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdが広がる程、加工溝出口付近(位置90)での流速が大きくなることが分かる。ここで、ワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdを直径Dで正規化した値Zが5分の1以上のとき、加工溝出口付近での流速が最大流速の70%以上の大きさとなることが分かる。したがって、ワイヤ放電加工装置1は、2つのインゴット30a,30bのワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdを0.2D以上にしてワイヤ放電加工を行う。
As shown in FIG. 6, regardless of the size of the diameter D of the ingot, the greater the distance Xd between the tangents Ta and Tb perpendicular to the
ここで、インゴットの放電加工時には、ワイヤ部Rには静電引力qが働くことが知られている。また、この静電引力qを起因としてワイヤ部Rに振動が発生する。この静電引力qによるワイヤ部Rの振動が切断加工の精度に影響を与える。よって、このワイヤ部Rの振動を小さくすることが重要となる。ワイヤ部Rの振幅δは、外力が作用する弦として近似することで、ワイヤ部R上の最大変位は、以下の式(1)で概算できることが知られている。 Here, it is known that an electrostatic attraction q acts on the wire portion R during electric discharge machining of the ingot. Further, vibration is generated in the wire portion R due to this electrostatic attraction q. The vibration of the wire portion R due to the electrostatic attraction q affects the accuracy of the cutting process. Therefore, it is important to reduce the vibration of the wire portion R. It is known that the maximum displacement on the wire portion R can be estimated by the following equation (1) by approximating the amplitude δ of the wire portion R as a string on which an external force acts.
δ=(qh2)/8T・・・(1)δ = (qh 2 ) / 8T ... (1)
式(1)におけるTはワイヤ部Rの張力であり、hはワイヤ部Rの長さであり、qはワイヤ部Rにかかる静電引力である。例えば、インゴットの直径D=100mm、張力T=10N、静電引力q=0.01N/mの条件下でインゴットが放電加工された場合、ワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdを0〜3Dまで変化させたときの振幅δは式(1)より図7のようになる。図7は、実施の形態にかかるワイヤ放電加工装置に対して理論式を用いてワイヤ電極12の振幅を計算した場合の計算結果を示す図である。インゴットのワイヤ放電加工における振幅δは、20μm以下に抑える必要があるので、図7より、ワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdは1D以下に抑える必要があることが分かる。
In the formula (1), T is the tension of the wire portion R, h is the length of the wire portion R, and q is the electrostatic attraction force applied to the wire portion R. For example, when the ingot is EDM under the conditions of the ingot diameter D = 100 mm, tension T = 10 N, and electrostatic attraction q = 0.01 N / m, the distance Xd between the tangents Ta and Tb perpendicular to the
なお、本実施の形態では、ワイヤ放電加工装置1がマルチワイヤ放電加工装置である場合について説明したが、ワイヤ放電加工装置1は、1本のワイヤ電極12でインゴット30a,30bに1箇所ずつの加工を行うワイヤ放電加工装置であってもよい。
In the present embodiment, the case where the wire
このように、本実施の形態では、インゴット30a,30bの直径Dに対してワイヤ電極12に垂直な接線Ta,Tb間の距離Xdとして0.2D以上かつ1D以下の間隔をあけて切断加工するので、インゴット30a,30bの両側から供給される加工液70の衝突を抑制できる。すなわち、並列に配置されたインゴット30a,30bを1本のワイヤ電極12で同時にワイヤ放電加工する場合であっても、隣接するインゴット30a,30bに供給された加工液70同士が衝突することを抑制できる。そして、加工液70同士が衝突することを抑制できるので、加工屑を加工溝内部で滞留させることなく除去することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the cutting process is performed at intervals of 0.2 D or more and 1 D or less as the distance Xd between the tangents Ta and Tb perpendicular to the
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1 ワイヤ放電加工装置、11 繰出し用ボビン、12 ワイヤ電極、13a〜13d 巻掛ガイドローラ、14 巻取り用ボビン、15a,15b 位置決めガイドローラ、17a,17b 給電子、19a,19b ノズル、20a,20b 加工液供給ホース、30a,30b インゴット、35a,35b 円柱軸、40 加工ステージ、50 被加工物保持具、60 加工槽、70 加工液、71a,71b 噴流、C 加工溝、F 加工溝深さ、P 衝突点、R ワイヤ部、Xd 距離。 1 Wire EDM, 11 Feeding Bobbin, 12 Wire Electrode, 13a to 13d Winding Guide Roller, 14 Winding Bobbin, 15a, 15b Positioning Guide Roller, 17a, 17b Power Supply, 19a, 19b Nozzle, 20a, 20b Machining Liquid Supply Hose, 30a, 30b Ingot, 35a, 35b Cylindrical Shaft, 40 Machining Stage, 50 Machining Tool Holder, 60 Machining Tank, 70 Machining Liquid, 71a, 71b Jet Flow, C Machining Groove, F Machining Groove Depth, P collision point, R wire part, Xd distance.
Claims (2)
前記第1の被加工物および前記第2の被加工物のそれぞれに対向するよう直線状に配置されるとともに、前記第1の被加工物および前記第2の被加工物と対向する位置で、前記第1の被加工物および前記第2の被加工物にワイヤ放電加工を行うワイヤ電極と、
前記ワイヤ電極に沿った位置で且つ前記第1の被加工物および前記第2の被加工物を挟んで対向する位置に配置され、前記ワイヤ電極に沿って前記第1の被加工物および前記第2の被加工物に加工液を噴射する一対の加工液供給部と、
を備え、
前記第1の被加工物および前記第2の被加工物は、直径が同じ大きさであり、
前記保持部は、前記第1の被加工物の円柱軸と前記第2の被加工物の円柱軸との間の間隔が、前記直径をDとした場合に1.2D以上かつ2D以下となるよう、前記第1の被加工物および前記第2の被加工物を保持する、
ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。A holding unit that holds the columnar first workpiece and the columnar second workpiece side by side in the same plane.
It is arranged linearly so as to face each of the first workpiece and the second workpiece, and at a position facing the first workpiece and the second workpiece. A wire electrode for performing wire electric discharge machining on the first workpiece and the second workpiece,
It is arranged along the wire electrode and at a position facing the first workpiece and the second workpiece so as to sandwich the second workpiece, and the first workpiece and the first workpiece are arranged along the wire electrode. A pair of machining fluid supply units that inject the machining fluid onto the work piece of 2 and
With
The first work piece and the second work piece have the same diameter and have the same size.
In the holding portion, the distance between the cylindrical shaft of the first workpiece and the cylindrical shaft of the second workpiece is 1.2D or more and 2D or less when the diameter is D. To hold the first work piece and the second work piece.
A wire electric discharge machine characterized by this.
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。The wire cutting portion of the wire electrode at which the wire electric discharge machining is performed is a plurality of locations with respect to the first workpiece and the second workpiece, respectively, and the wire electrode is a portion. Perform multi-wire electric discharge machining,
The wire electric discharge machining apparatus according to claim 1.
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