WO1989003742A1 - Large taper machining method using wire electric discharge machine - Google Patents

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WO1989003742A1
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Haruki Obara
Hidenori Takashima
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Fanuc Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING 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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/08—Wire electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING 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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/06—Control of the travel curve of the relative movement between electrode and workpiece

Definitions

  • the present invention relates to a taper machining method using a wire electric discharge machine.
  • the wire electric discharge machine drives the table on which the work is fixed in two directions, the X axis and the Y axis, and rotates at least one of the upper wire guide and the wire guide in one axis. It is provided so that it can be driven around the axis or in two directions, the U axis and the V axis.
  • the upper and lower wire guides are positioned so as to be aligned with each other, and the wire electrodes are positioned between the two wire guides.
  • the table is driven in the X-axis and Y-axis directions while being extended vertically.
  • taper processing for example, the upper wire guide is driven in the U-axis and V-axis directions, and the wire electrode is inclined with respect to the work between the upper and lower wire guides. Drives the table.
  • the outlet of the upper wire guide and the entrance U of the lower wire guide are expanded in an arc shape, and the radius of the arc is formed. Due to the above restrictions, it is set to ⁇ 0 mm or less.
  • the wire electrode When bent in a ⁇ shape, the wire electrode undergoes elastic deformation and plastic deformation. In such a case, the wire electrode passing through the support portion and the circular arc portion of the upper wire guide should be stretched linearly at the upper and lower wire guide portions, but the wire electrode is connected to the upper wire guide.
  • the wire electrode has a predetermined taper angle between the upper and lower wire guides due to the large stress of the elastic component of the wire electrode when transitioning from the arc state at the wire support section and the arc section to the linear state at a position downstream from the section. It is not possible to form a linear part with Moreover, the degree of non-linearity of this wire electrode changes as the wire travels.
  • the wire electrode vibrates during the electric discharge machining, and the machining is not stabilized, so that the accuracy of the tapered shape is deteriorated or the machining surface roughness is deteriorated. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide a processing method capable of stably and highly accurately processing a large taper having a taper angle of 20 degrees or more and improving the processing surface roughness.
  • the present invention provides a method for producing a large taper having a taper angle of not less than 20 degrees and a tensile strength of 46 degrees.
  • the present invention tensile strength to perform a large taper machining using 4 6 kg / mm 2 or less of soft wire Ya electrode
  • the wire electrode is easily bent at the wire support portion of the wire guide, and the linearity of the wire electrode is maintained between the upper and lower wire guides. Can be processed.
  • the soft wire electrode is easily plastically deformed linearly easily thereafter.
  • FIG. 1 is a schematic view of a wire electric discharge machine for performing a large taper machining method according to one embodiment of the present invention.
  • a wire electric discharge machine includes a column 1 erected, an upper arm 2 and a lower arm 3 extending horizontally from one side of the column.
  • a wire supply bobbin 4 is provided at the upper part of the column ⁇ , and a brake device 6 and a guide roller 7 are provided at the upper arm 2.
  • an upper wire guide 8 is attached to the U axis and V
  • a UV axis unit 9 for driving in the mounting direction is provided, and the UV axis unit 9 is driven by a U axis drive unit 0 and a V axis drive unit 11.
  • a lower wire guide 12 is fixed to the end of the lower arm 3, and the wire electrode 5 is cooperated with each other in the lower arm 3 by a belt transfer device.
  • a guide member 14 and a guide roller 15 for guiding to 3 are provided, and the upper and lower belt transport sections 13a and 13b hold the wire electrode 5 therebetween.
  • a belt transport device # 3 for transporting the wafers is provided.
  • a wire drive roller 16 and a pinch roller 17 that presses against the roller 16 are provided at the outlet of the belt transfer device 13, and the wire drive roller 16 is provided. Below the pinch roller ⁇ 7, a wire collection box 18 is provided below the pinch roller ⁇ 7.
  • a table 21 for fixing the wire 20 is provided between the upper and lower wire guides 8 and 2, and the table 21 is provided with an X-axis drive unit 22 and a 2-axis drive unit 2 According to 3, the actuators are driven in the X-axis and Y-axis directions that are orthogonal to each other.
  • Reference numerals M M and M2 denote motors for driving the belt transfer device ⁇ 3 and the wire drive port 16.
  • Reference numeral 100 denotes a control device, such as a numerical control device, connected in a control relationship with the elements 10, 11, 22, 23,! VM and M 2.
  • the wire electrode 5 is connected to the wire feeding bobbin 4 by the play distance of the playing device 6 and the pinch opening. After passing through the guide wire, the wire reaches the guide member 4 and the guide roller 15 via the guide roller 7, the upper wire guide 8 and the lower wire guide 12. Further, the wire electrode 5 is transported by a belt transport device 13 driven by a motor, and is driven by a wire driving roller 16 and a pinch roller driven by a motor M2. It passes through the space between 17 and is collected in the wire collection box 18. During the wire electrode transfer, tension is applied to the wire electrode 5 by the wire drive of the belt transfer device 13 and the wire drive roller 6 and the braking action by the brake device 6.
  • the motors M 1 and M 2 are driven to move the wire 5 along the wire transport path, and the X and Y axes are used.
  • the electric discharge machining is performed by applying a voltage between the wire electrode 5 and the work 20 while driving the driving units 22 and 23 to move the table 21.
  • the U-axis and V-axis drive units 10 and ⁇ ⁇ are further driven, and the upper wire guide 8 is turned into the lower wire guide 1 by the UV axis unit 9.
  • the wire electrode 5 of the upper and lower wire guides 8 and 12P is tilted by moving it with respect to 2.
  • the wire electrode 5 When performing normal electric discharge machining and electric discharge machining including only taper machining with a taper angle of less than 20 °, the wire electrode 5 has a hard electrode wire with a tensile strength of, for example, about 50 kg / mm 2.
  • tensile strength 46 kg Use a soft electrode wire for electric discharge machining of / mm 2 or less, preferably a yellow wire.
  • the lower limit of tensile strength of the solid electrode wire is 37 kg / mm for reasons of manufacturing the electrode wire.
  • the composition of the soft electrode wire is, for example, Cu is 639 to 67%,
  • Pb is 0.07% or less
  • Fe is 0.05% or less
  • the balance is Zn.
  • the elongation, which is one of the mechanical properties of the soft electrode wire, is more than 15% for those with a tensile strength of 42 to 46 kg / fflm ".
  • the wire electrode 5 is largely bent by the support portions of the upper and lower wire guides 8 and 12 for supporting the wire electrode 5 and the arc portions upstream or downstream thereof (both not shown).
  • the soft wire electrode 5 with a tensile strength of 46 kgZipm 2 or less is easy to bend, and easily plastically deforms even if it receives a sudden stress in the support portion and the arc portion of each of the wire guides 8 and 12, and then easily. It returns to a straight line due to plastic deformation. That is, when the workpiece 20 disposed between the upper and lower wire guides 8 and 12 is subjected to a large taper machining, the linearity of the wire electrode 5 between the two wire guides 8 and 2.
  • the comparative experiments taper angle according to the tapered 3 0 ° Wai Ya diameter 0.2 5 tensile strength in mm is 4 2 kg / mm 2 ⁇ 4 6 kg / rnm and the same wire ya diameter and soft wire electrode having ⁇ where tensile strength was performed using a 5 0 Wa I catcher electrodes kg / mm 2, when of wire and electrode tensile strength 5 0 kg / mm 2, working voltage
  • wire electrodes with a tensile strength of 46 kg / mm 2 or less only a machining voltage change of about 2 V occurred, and electric discharge machining was stable.

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Description

明 細 書
ワイ ヤ放電加工機に よる大テーパ加工方法
技 術 分 野
本発明は、 ワイ ヤ放電加工機によるテーパ加工方法に 関する。
背 景 技 術
ワイ ヤ放電加工機は、 ワ ー クを固定 したテーブルを X 軸， Y軸の 2軸方向に駆動する と共に 、 上部ワ イ ヤガイ ドおよびワイ ヤガイ ドの少な く と も一方を 、 1 軸の回転 軸の回り にも し く は U軸， V軸の 2軸方向に駆動するよ う に設け られている。 そ して 、 テーパ加工以外の通常の 加工においては、 上部および下部ワ イ ヤガイ ドを互いに 整合するよ う に位置決め して ワ イ ヤ電極を両ワ イ ヤガイ ド間でワ ー ク に対 して垂直に延在 させた状態.で、 テープ ルを X軸および Y軸方向に駆動する。 一方、 テ ーパ加工 では、 例えば上部ワ イ ヤガイ ドを U軸および V軸方向に 駆動 して ワ イ ヤ電極を上部および下部ワ イ ヤガイ ド間で ワ ーク に対 して傾斜させ た状態で、 テ ーブルを駆動する。
なお、 ワ イ ヤ電極と両ワ イ ヤガイ ド との干渉を回避す ベ く 、 上部ワ イ ヤガイ ドの出口及び下部ワ イ ヤガイ ドの 入 Uは円弧状に拡径され、 この円弧半径は構成上の制約 から Ί 0 mm以下 にさ れている。
従来は、 通常の加工およびテ ーパ加ェの双方において 同一のワ イ ヤ電極を使用 し 、 しかも 、 所要の加工速度を 得 る 等 の 理 由 か ら 抗張力 （ 引 張 り 強度 ） が 約 5 0
o 5 kg / mm2 のワイヤ電極を使用 している。
しかしながら、 この種のワイ ヤ電極を用いた場合、 上 部おょぴ下部ワイヤガイ ド間でワイヤ電極が斜めに延在 するテーパ加工時、 ワイ ヤ電極が各ワイ ヤガイ ドのワイ ャ支持部及び円 ®部で屈曲したとき、 特に、 テーパ角度 が 2 0度以上の大テーパ加工時にワイヤ電極が大きく円
¾状に屈曲 したとき、 ワイヤ電極に弾性変形と塑性変形 とが生じる。 斯かる場合、 上部ワイヤガイ ドの支持部及 び円弧部を通過したワイ ヤ電極が上部および下部ワイヤ ガイ ド部閤で直線状に張られるべきにもかかわらず、 ヮ ィャ電極が上部ワイヤガイ ドのワイヤ支持部及び円弧部 での円弧状態から当該部位より下流位置での直線状態に 移行するときワイ ヤ電極の弾性成分の応力が大きいため ヮィャ電極は上部および下部ワイ ヤガイ ド間で所定テー パ角度をもっ た直線部を形成できなくなる。 しかも、 こ のワイヤ電極の非直線性の程度はワイ ヤが走行すると変
_化するので、 放電加工中、 ワイヤ電極が振動 し加工が安 定せず、 テーパ形状の精度が悪く な つ たり 、 加工面粗さ が悪 <なる。 発 明 の 開 示
0
そこで、 本発明は、 テーパ角度が 2 0度以上の大テー パ加工を安定にかつ高精度で行える と共に加工面粗さを 向上できる加工方法を提供するこ とを目的とする。
上述の目的を達成するため、 本発明は、 2 0度以上の テ ー パ角度の大テ ー パ加 工 に お い て 、 抗張力 が 4 6 WO 89/03742 ~ 5 " ■ ' PCT/JP88/00991
kg / m m 2 以下の軟かい放電加工用電極線を用いる u このよ う に、 本発明は、 抗張力が 4 6 kg / m m 2 以下の 軟かいワイ ヤ電極を用いて大テーパ加工を行う よう に し たので、 ワ イ ヤガイ ドのワ イ ヤ支持部でワイ ヤ電極が容 易に屈曲 して上部および下部ワイ ヤガイ ド間でのワ イ ヤ 電極の直線性が保持され、 高精度のテ ーパ加工が行える。 また 、 ワ イ ヤガイ ドのワイ ヤ支持部でワ イ ヤ電極が大テ ーパ加工のため大きく 屈曲されても、 軟かいワイ ヤ電極 はその後容易に直線状に塑性変形するため、 ワイ ヤガイ
1 0 ド部を通過 し て放電加工部に来た ワイ ヤ電極自体に はく
ね り等がな く 、 その直線性が保持され、 従っ て 、 加工電 圧， 電流が安定 して放電加工が安定 し 、 ワイ ヤ電極の断 線等が生 じない。 また、 ワ イ ヤ電極の直線性が保持され ているから 、 加工面の面粗さも向上 し、 加工面の平滑度 を増すこ とができる 。
図 面 の 簡 単 な 説 明 図は、 本発明の一実施例による大テーパ加工方法を実 施するワ イ ヤ放電加工機の概略図である。 発明を実施するための最良の形態
添付図面において 、 ワ イ ヤ放電加工機は立設 したコ ラ ム 1 , 該コ ラムの一側方から水平方向に延びる上アーム 2 および下アーム 3 を備える。 コラム Ί の上部に はワ イ ャ供給ボ ビン 4 が配設さ れ、 上ア ー ム 2 にはブ レー 装 置 6 およびガイ ド ロ ーラ 7 が設け られている。 そ して 、
Figure imgf000005_0001
上 ァ― ム 2 の先端に は上部ワ イ ヤガイ ド 8 を U軸及び V 載方向に駆動するための U V軸ユニッ ト 9が設け られ、 該 U V軸ュニッ 卜 9 は U軸駆動部 Ί 0および V軸駆動部 1 1 で駆動されるよう になっ ている。 また、 下アーム 3 の先端には下部ワイヤガイ ド 1 2が固着され、 下アーム 3内には互いに協働してワイヤ電極 5をベル 卜搬送装置
3へガイ ドするためのガイ ド部材 1 4およびガイ ド口 ーラ 1 5が配設される と共に、 上下の 2つのベル 卜搬送 部 1 3 a , 1 3 bでワ イ ヤ電極 5 を挾持して搬送するた めのベル 卜搬送装置 Ί 3が設けられている。 また、 ベル 卜搬送装置 1 3の出口 にはワイヤ駆動 ロ ーラ 1 6 と該ロ ーラ 1 6に圧接するピンチ ロ ーラ 1 7が配設され、 該ヮ ィャ駆動ロ ーラ 1 6 と ピンチロ ーラ Ί 7の下方にはワイ ャ回収箱 1 8が設けられている。
上部， 下部ワイヤガイ ド 8 , 2間にはワ ー 2 0を 固定するためのテ—ブル 2 1 が設け られ、 該テ - ブル 2 Ί は X軸駆動部 2 2ぉょぴ丫軸駆動部 2 3 にょ っ て、 互 いに直交する X軸， Y軸方向に駆動されるよう になっ て いる。
なお、 符号 M Ί , M 2はベル 卜搬送装置 Ί 3 ， ワイヤ 駆動口 一ラ 1 6を駆動するためのモー タである。 また、 符号 1 0 0 は、 要素 1 0， 1 1 , 2 2 , 2 3 , !VM およ び M 2 と制御関係に接続された制御装置例えば数値制御 装置を示す。
上述の構成において、 ワ イヤ電極 5 はワイ ヤ供給ボビ ン 4からプレー 装置 6のプレーキロ 一ラ及ぴピンチ口 一ラ藺を通り 、 次いで、 ガイ ドロ ーラ 7 , 上部ワ イ ヤガ イ ド 8および下部ワ イヤガイ ド 1 2を介してガイ ド部材 4とガイ ドロ ーラ 1 5間に至る。 さ らに、 ワイ ヤ電極 5は、 モータ によ り駆動されるベル 卜搬送装置 1 3 に よ り搬送され、 モータ M 2によ り駆動されるワイヤ駆 動ロ ーラ 1 6と ピンチロ ーラ 1 7間を通過してワ イ ヤ回 収箱 1 8に回収される。 このワイ ヤ電極搬送中、 ベル 卜 搬送装置 1 3及びワイ ヤ駆動ロ ーラ Ί 6のワイ ヤ駆動と ブレーキ装置 6に よるブレーキ作用でワイ ヤ電極 5に張 力が与えられる。
テーパ加工以外の通常の放電加工を行う ときは、 上述 のよう にモータ M 1 , M 2を駆動 して ワイ ヤ 5を上記ヮ ィャ搬送経路に沿 っ て走行させると共に 、 X軸， Y軸駆 動部 2 2， 23を駆動 してテーブル 2 1 を移動させつつ、 ワ イ ヤ電極 5とワ ーク 20間に電圧を印加 し放電加工を 行う 。 そ して 、 テーパ加工をする ときは、 さ ら に U軸， V軸駆動部 1 0 , Ί Ί を駆動 し、 U V軸ユニ ッ ト 9によ り上部ワイ ヤガイ ド 8を下部ワイ ヤガイ ド 1 2に対して 移動させ 、 上部 . 下部ワイヤガイ ド 8 , 1 2 P のワイヤ 電極 5に傾きを与える。
そして 、 通常の放電加工およびテーパ角度が 20° 未 満のテーパ加工のみを含む放電加工を行う ときは、 ワイ ャ電棰 5に抗張力が例えば約 50 kg/ mm2 の硬い放電加 ェ用電極線を用い、 一方、 20度以上の亍―パ角度の大 テーパ加工を含む放電加工を行う ときは、 抗張力 4 6 kg /mm2 以下の軟かい放電加工用電極線好ま しくは黄鋦ヮ ィャを使用する。 なお、 この软質電極線の抗張力の下限 値は、 電極線の製造上の理由から 3 7 kg/ mmム である。 又、 軟質電極線の組成は例えば C uが 639 〜 6 7 % ,
P bが 0. 07 %以下， F eが 0. 05 %以下および残 部が Z nである。 そして、 軟質電極線の力学的特性の一 つである伸びは、 抗張力が 4 2〜 46 kg/fflm" のものに あっては 1 5 %以上である。
さて、 大テーパ加工時、 ワイヤ電棰 5を支持する上部， 下部ワイヤガイ ド 8 , 1 2の支持部及びその上流または 下流の円弧部 （共に図示略） でワイヤ電極 5は大きく屈 曲することとなるが、 抗張力 46 kgZipm2 以下の軟かい ワイヤ電極 5は曲りやすく 、 各ワイヤガイ ド 8 , 1 2の 支持部及び円弧部で急激な応力を受けても容易に塑性変 形し、 その後、 容易に塑性変形して直線状に戻る。 即ち、 上部， 下部ワイヤガイ ド 8 , 1 2間に配設されたワーク 20の大テーパ加工時に両ワイヤガイ ド 8 , 2.間での ワイヤ電極 5の直線性が担保され、 精度の髙ぃテーパ形 状にワークを加工できる。 また、 上部ワイヤガイ ド 8の 支持部及び円弧部での屈曲によるワイヤ電極 5の弾性変 形量が小さいため、 その後放電加工部へ供給されたワイ ャ電槿 5自体にくねり等の曲りは生じておらず、 その直 線性が保持される。 そのため、 ワイヤ電極 5とワーク 20間のギャ ップ間距離は均等となり、 放電加工は安定 し、 かつ、 加工面粗さも向上する。 厚さ 2 5 mmのワ ー クについての、 テーパ角度が 3 0度 のテーパ加工に係る比較実験を、 ワイ ヤ直径 0 . 2 5 mm で抗張力が 4 2 kg/mm2 〜 4 6 kg/rnm^ の軟かいワイヤ 電極と同一ワイ ヤ直径でかつ抗張力が 5 0 kg/ mm2 のヮ ィ ャ電極とを用いて行っ た ところ、 抗張力 5 0 kg/ mm2 のワイ ヤ電極の場合、 加工電圧に 6 V以上の変化が生じ たが、 抗張力 4 6 kg/mm2 以下のワイ ヤ電極では 2 V程 度の加工電圧変化が発生するに過ぎず、 放電加工が安定 していた。
ま た、 テーパ加工面の面粗さ においても、 抗張力 4 6 kg/mm2 のワイヤ電極の場合は、 最大面粗さで山 と谷間 の距離が 6 m程度で、 抗張力 5 0 kg/ 2 ワイヤ電極 での加工 と比べ、 約 3 7 %程度の面粗さの改善が図られ た 。

Claims

請 求 の 箱 囲
抗張力が 4 6 kg/ mm2 以下の軟かい放電加工用電 極線を用いて、 2 0度以上のテーパ角度の大テーパ 加工を行う ことを特徴とするワイヤ放電加工機によ る大テーパ加工方法。
上記放電加工用電極線は黄銅ワイヤである請求の 範囲第 1 項記載のワイ ヤ放電加工機による大テーパ 加工方法。
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