WO2002064299A1 - Procede et appareil d'usinage par action d'une decharge electrique a l'aide d'un fil-electrode - Google Patents

Procede et appareil d'usinage par action d'une decharge electrique a l'aide d'un fil-electrode Download PDF

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machining
workpiece
fluid
supply means
electric discharge
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PCT/JP2001/001034
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Munenori Kimura
Akihiro Goto
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • B23H7/36—Supply or regeneration of working media

Definitions

  • the present invention relates to an improvement in a wire electric discharge machining method and apparatus for supplying machining power between a wire electrode and a workpiece and processing the workpiece using discharge energy.
  • EDM has established a solid position as a machining technology for dies and the like, and has been widely used in the dies and machining fields of the automobile industry, the home appliance industry, the semiconductor industry, and the like.
  • Fig. 7 is an explanatory view of the mechanism of electric discharge machining, where 1 is an electrode, 2 is a workpiece, 3 is an arc column, 4 is a machining fluid, and 5 is machining waste generated by electric discharge machining. . While the following cycles (a) to (e) (corresponding to ⁇ a) to (e) in FIG. 7 are repeated, the removal processing by the discharge of the workpiece 2 proceeds.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a machining process of wire electric discharge machining.
  • 1 a is a wire electrode
  • 2 is a workpiece
  • 4 a is, for example, a working fluid such as water
  • 6 is an initial
  • Fig. 8 (a) shows the first cut for roughing
  • Fig. 8 (b) shows the second cut for rough finishing after roughing
  • Fig. 8 (c) shows the final finishing.
  • the appearance of the third cut, which is processing, is shown.
  • the first example of the processing shown in FIG. 8A shows a processing in which the wire electrode la is passed through the initial hole 6 and the workpiece 2 is penetrated.
  • a first cut since the surface roughness and precision are finished in later processing, not so severe surface roughness and precision are required, and the processing speed is particularly increased to improve productivity. Which is important.
  • wire electric discharge machining in order to increase the machining speed, a machining fluid 4a is ejected between the wire electrode 1a and the workpiece 2 in order to efficiently discharge machining chips from the gap between the electrodes. Is performed.
  • the processing liquid 4a is stored in a processing tank (not shown) and the workpiece 2 is immersed.
  • a method is used.
  • a working fluid supply means for supplying a working fluid between the electrode of the wire electrode 1 a and the workpiece 2 is used.
  • the second cut (FIG. 8 (b)) and the third cut (FIG. 8 (c)) after the first cut (FIG. 8 (a)) are processed. Is also performed in the working fluid 4a.
  • wire electrical discharge machining is performed in the air without intervening machining fluid between the wire electrode and the workpiece.
  • Technology related to machining is disclosed (Tokyo University of Agriculture and Technology Adachi et al., "High Accuracy of Second Cut by Aerial Discharge Machining", Die Technology, Vol. 14, No. 7, 1991, 15 4 pages, Nikkan Kogyo Shimbun).
  • This technology discloses that the straightness of a cut surface of a workpiece can be improved by wire electric discharge machining in the atmosphere, and from the viewpoint of higher precision compared to wire electric discharge machining in a normal machining fluid.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain a wire electric discharge machining method and apparatus suitable for high precision and high quality wire electric discharge machining.
  • the wire electric discharge machining method according to the present invention is a wire electric discharge machining method for machining the workpiece by generating an electric discharge between a wire electrode and a workpiece. Processing is performed while cooling the workpiece.
  • the wire electric discharge machining method according to the present invention is a wire electric discharge machining method for machining the workpiece by generating an electric discharge between a wire electrode and a workpiece. In this process, at least two of the three processes of machining in the air and machining in the air are combined, and in the machining process in the mist or in the air, the machining is performed while cooling the workpiece. is there.
  • a processing power supply unit supplies discharge energy between a wire electrode and a pole of a workpiece, and a positioning unit relatively moves the wire electrode and the workpiece, thereby providing a power source.
  • a wire electric discharge machine for machining the workpiece in the inside or in the mist comprising a cooling fluid supply means for supplying a cooling fluid for cooling the workpiece.
  • the electric discharge machining apparatus supplies electric discharge energy between a wire electrode and a workpiece by a machining power supply unit, and relatively moves the wire electrode and the workpiece by a positioning unit to process the workpiece.
  • a mist supply means for supplying a mist between the electrodes, and a gas supply between the electrodes. At least two working fluid in the gas supply means
  • a cooling fluid supply unit for supplying a cooling fluid for cooling the workpiece.
  • the electric discharge energy is supplied between the wire electrode and the workpiece by the machining power supply means, and the wire electrode and the workpiece are relatively moved by the positioning means.
  • a wire electric discharge machine for processing the workpiece a liquid supply means for supplying a machining liquid between the poles, a mist supply means for supplying a mist between the poles, and a gas for supplying a gas between the poles
  • Processing fluid supply means for supplying at least two processing fluids in the supply means, cooling fluid supply means for supplying a cooling fluid for cooling the workpiece, productivity and accuracy required for the workpiece.
  • the supply of the processing liquid between the electrodes by the processing liquid supply means, the supply of the mist between the electrodes by the mist supply means, and the supply of the gas by the gas supply means Switching of the supply of the gas between the electrodes, and supply of the cooling fluid when the mist is supplied to the gap by the mist supply means or when the gas is supplied to the gap by the gas supply means.
  • the machining fluid supply means supplies the machining fluid between the gaps along the wire electrode
  • the cooling fluid supply means includes the machining fluid supply means.
  • the cooling fluid is ejected from the outside of the cooling fluid toward the workpiece.
  • a wire electric discharge machining apparatus includes a fluid supply means integrally formed by combining the machining fluid supply means and the cooling fluid supply means.
  • the machining fluid supply means supplies a machining fluid in a machining fluid tank between the gaps with a pump
  • the gas supply means pressurizes a gas such as air by a compressor and supplies the gas to the gap
  • the mist supply means comprises a processing liquid supplied by the processing liquid supply means and a gas supply means. The mist is generated by mixing with the supplied gas and supplied to the gap.
  • the cooling fluid supply means pressurizes a machining fluid in the machining fluid tank with a pump to supply the machining fluid to the gap.
  • a wire electric discharge machining apparatus includes a cooling unit that cools a gas pressurized by the compressor.
  • the cooling means is configured by using a heat exchanger provided in the heating liquid tank.
  • the wire electric discharge machining method and apparatus according to the present invention are configured as described above, in the wire electric discharge machining in the air or mist, the workpiece can be effectively cooled, and the workpiece can be cooled. Therefore, it is possible to perform wire electric discharge machining suitable for higher precision and higher quality. Appropriately meet the required specifications by combining machining in machining fluid, machining in mist, and machining in air according to the productivity and required accuracy of the workpiece. This has the effect that it can be performed.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a wire electric discharge machining method according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a wire electric discharge machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 shows a fluid of the wire electric discharge machine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a supply unit.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a method of supplying fluid to fluid supply means of the wire electric discharge machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of supplying fluid to fluid supply means of a wire electric discharge machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of supplying fluid to fluid supply means of a wire electric discharge machine according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory view of a mechanism of electric discharge machining.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a machining process of wire electric discharge machining.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a wire electric discharge machining method according to Embodiment 1 of the present invention, in which la is a wire electrode, 2 is a workpiece, and 4a is a machining fluid such as water. , 6 is an initial hole, 7 is a mist such as water, and 8 is a gas such as air.
  • FIG. 1 (a) shows a first cut which is rough machining
  • FIG. 1 (b) shows a cut after rough machining
  • Fig. 1 (c) shows the third cut, which is the final finishing process.
  • the first cut, second cut, and third cut are for convenience only, and wire electric discharge machining does not necessarily end in three machining operations. In the case of processing with a low required accuracy for the workpiece, the cutting may be completed with only the first cut or only the first cut and the second cut. In some cases, processing is performed.
  • the first cut shown in (a) of Fig. 1 passes the wire electrode 1a through the initial hole 6, and It is a process that cuts through. Since the first cut finishes the surface roughness and accuracy in the subsequent processing, not so severe surface roughness and accuracy are required, and it is important to increase the processing speed especially for improving productivity.
  • a machining fluid is supplied between the wire electrode 1a and the workpiece 2 by machining fluid supply means, and machining is performed with the machining fluid 4a interposed between the electrodes.
  • the machining fluid supply means at least one of a means for storing the machining fluid 4a in the machining tank and immersing the workpiece 2 and a means for ejecting the machining fluid 4a between the electrodes is provided. Used.
  • machining is performed by supplying machining fluid between the gaps by machining fluid supply means even after the first cut, but there is a problem such as vibration of the wire electrode as shown in the background art. Not suitable for high precision machining.
  • the present invention improves the accuracy and surface roughness of a workpiece by performing the finishing without interposing a working fluid between the poles in the finishing.
  • the mist 7 In the second cut, which is the semi-finishing processing shown in Fig. 1 (b), in order to suppress the vibration of the wire electrode 1a and improve the processing shape accuracy, instead of processing in the processing fluid 4a, the mist 7 The processing is performed at The processing speed in the mist 7 is not so inferior to the processing in the processing liquid 4a, and the processing accuracy is improved because the vibration of the wire electrode 1a due to the electrostatic force is suppressed.
  • the processing in the mist 7 can be performed, for example, by ejecting a mist between the wire electrode 1 a and the pole of the workpiece 2 by mist supply means (not shown).
  • the vibration of the wire electrode la can be further suppressed by using the discharge in the gas 8.
  • the processing in the gas 8 is performed in the air or by a gas supply means (not shown) between the wire electrode 1a and the electrode of the workpiece 2. This can be done by ejecting a minute amount of gas.
  • the reason why high accuracy can be obtained by electric discharge machining in the mist 7 and the gas 8 as described above is as follows.
  • the electrostatic force acting between the poles is proportional to the dielectric constant between the poles.
  • the intervening interposition is the mist 7 or the gas 8 as compared with the case where the intervening interposition is the machining fluid 4a, the electrostatic force becomes several tenths (for example, the dielectric constant).
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a wire electric discharge machine according to Embodiment 1 of the present invention, in which 1 a is a wire electrode, 2 is a workpiece, 4 a is a machining fluid such as water, 7 is a mist, 8 is a gas, 9 is a surface plate for fixing the workpiece 2, 1 is a wire pobin, 12 is a fluid supply means, 13 is a cabstan roller, 14 is a pinch roller, and 15 is a workpiece An X table for driving the workpiece 2 in the horizontal direction (X direction), 16 is a Y table for driving the workpiece 2 in the horizontal direction (Y direction), and 17 is an X table 15 An X-axis support amplifier for controlling a drive motor (not shown) for driving, 18 is a Y-axis support amplifier for controlling a drive module (not shown) for driving the Y table 16, and 19 is control means.
  • 1 a is a wire electrode
  • 2 is a workpiece
  • 4 a is a machining fluid such
  • the wire electrode 1a is pinched and pulled by the capstan roller 13 and the pinch roller 14 so that the wire electrode 1a does not travel.
  • processing is performed from a processing power supply means (not shown) between the electrode of the wire electrode 1a and the work piece 2. Power is supplied and the wire electrode 1a is processed by the positioning means such as the X table and the Y table.
  • the workpiece 2 is processed while the workpiece 2 is relatively moved.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing the configuration of the fluid supply means 12 of the wire electric discharge machine according to Embodiment 1 of the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. FIG. 3B is a sectional view taken along line AA of FIG. 3A.
  • 1 a is a wire electrode
  • 2 is a workpiece
  • 4 a is a working fluid such as water
  • 7 is a mist
  • 8 is a gas
  • 12 is a fluid supply means
  • 12 a is a fluid supply means.
  • 12 is a groove for ejecting the machining fluid 4a, which is a cooling fluid, concentrically outside the hole through which the wire electrode 1a passes, to the workpiece 2, and 20 and 21 are force brushes. .
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a method of supplying a fluid to the fluid supply means 12.
  • reference numeral 4a denotes a working fluid such as water
  • 22 denotes a working fluid tank
  • 23 denotes a pressurized gas.
  • 24 is a temperature control device for controlling the temperature of the machining fluid 4 a in the machining fluid tank 22, 25 to 27 Is a valve
  • 28 is a pump for supplying the working fluid 4a whose temperature is controlled by the temperature controller 24.
  • machining fluid 4 a When wire 8 or mist 7 is supplied between the wire electrode 1 a and the electrode of the workpiece 2 to perform wire electric discharge machining in the air or mist, the machining fluid 4 a is applied from the force bra 21.
  • a machining fluid 4a which is a cooling fluid, is ejected from the groove 12a of the fluid supply means 12 concentrically to the wire electrode 1a near the gap.
  • the ejection of the cooling fluid is not limited to the concentric shape of the wire electrode la, but is ejected to the workpiece 2 from outside the gas 8 or the mist 7 supplied between the electrodes as the machining fluid. Anything should do.
  • mist 8 or the mist 7 When performing wire electric discharge machining in such air or mist, gas If the mist 8 or the mist 7 is supplied to the gap at a high pressure by the compressor 23, the cooling fluid is supplied to the gap between the gaps without supplying the machining fluid 4a between the gaps. The workpiece can be cooled, and the heat distortion of the workpiece due to the processing heat can be effectively reduced.
  • the valves 25, 26 and 27 are all opened, and the machining is performed by the pressurized gas 8 from the compressor 23 and the machining fluid 4a.
  • a mist 7 as a fluid is generated and sent to a cab 20, and a working fluid 4 a as a cooling fluid is sent to a force blaster 21.
  • Such switching of the opening and closing of the valves 25 to 27 is performed by the control means 19 c .
  • the fluid supply means 12 functions as a machining liquid supply means, a mist supply means, and a gas supply means ( Processing fluid supply means) and a cooling fluid supply means for cooling a workpiece.
  • the machining fluid 4a, mist 7 or gas 8 is selectively supplied between the wire electrode 1a and the work piece 2 according to the required machining speed, machining accuracy, etc.
  • the workpiece 2 can be effectively cooled in the wire discharge in air or mist. Therefore, it is possible to cope with applications requiring higher precision and extremely smooth surface roughness by suppressing the thermal strain of the workpiece.
  • the fluid supply means 12 has a function as a processing fluid supply means and a function as a cooling fluid supply means has been described above.
  • the processing fluid supply means and the cooling fluid supply means can be separately provided separately.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of supplying fluid to fluid supply means 12 of a wire electric discharge machine according to a second embodiment of the present invention.
  • the structure of the wire electric discharge machine is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the configuration of the fluid supply means 12 of the wire electric discharge machine is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
  • the same reference numerals as in FIG. 4 of the first embodiment denote the same or corresponding parts
  • 29 denotes a cooler.
  • operations such as switching between opening and closing of the valves 25 to 27 are the same as in the first embodiment.
  • a cooler 29 is arranged between the compressor 23 and the valve 25, so that when discharging gas by supplying gas between the wire electrode and the workpiece, cooling is required. Gas cooled by the vessel is supplied to the gap. In the case of processing by supplying a mist between the poles, mist is generated by using a pressurized gas cooled by a cooler. Therefore, compared to the case where a conventional gas whose temperature is not controlled is used, the cooling efficiency of the processed portion of the workpiece can be improved in the case where the gas or mist is injected into the gap for processing.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a fluid supply method to the fluid supply means 12 of the wire electric discharge machine according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the configuration and operation of the wire electric discharge machine are the same as those of Embodiments 1 and 2.
  • Same as 2. 6 the same reference numerals as those in FIG. 4 of Embodiment 1 and FIG. 5 of Embodiment 2 denote the same or corresponding parts, and reference numeral 30 denotes a heat exchanger.
  • a heat exchanger 30 is added between the compressor 23 and the valve 25 in FIG. 4 of the first embodiment, and this heat exchanger 30 is connected to the machining fluid tank 2. It is installed in 2. Since the working fluid 4a in the working fluid tank 22 is controlled to a room temperature or lower by the temperature control device 2, the air 8 pressurized by the compressor 23 Cooled by the temperature controlled working fluid 4a. Therefore, there is the same effect of improving the cooling efficiency of the workpiece to be processed as in the second embodiment. Further, since the function of the cooler 29 in FIG. 5 of the second embodiment can be realized with a simpler configuration, there is also an effect that the cost can be reduced. Industrial applicability
  • the wire electric discharge machining method and apparatus according to the present invention are particularly suitable for being used for high precision and high quality electric discharge machining.

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Description

明 細 書 ワイヤ放電加工方法及び装置 技術分野
この発明は、 ワイヤ電極と被加工物の極間に加工電力を供給し、 放電 エネルギにより前記被加工物を加工する、 ワイヤ放電加工方法及び装置 の改良に関するものである。 背景技術
放電加工は金型等の加工技術として確固たる地位を築いており、 自動 車産業、 家電産業、 半導体産業等の金型加工の分野において多用されて きた。
第 7図は、 放電加工のメカニズムの説明図であり、 図において、 1は 電極、 2は被加工物、 3はアーク柱、 4は加工液、 5は放電加工により 生成された加工屑である。 以下の （a) 乃至 （e) のサイクル （第 7図 の <a) 乃至 （e) に対応） を繰返しながら被加工物 2の放電による除 去加工が進行する。 即ち、 （a) 放電の発生によるアーク柱 3の形成、 (b) 放電の熱エネルギによる局部的溶融及び加工液 4の気化、 （c) 加工液 4の気化爆発力の発生、 （d) 溶融部 （加工屑 5) の飛散、 （e) 加工液による冷却、 凝固、 極間の絶縁回復、 である。 '
この発明は、 放電加工の中でも、 くり貫き加工、 切断加工等に使用さ れるワイヤ放電加工に関するものである。 ワイヤ放電加工は、 特に高精 度化への要求が強まっており、 例えば、 半導体業界等で使用される高精 度金型の加工では、 1〜 2 im程度の高い加工精度が要求されるように なってさている。 第 8図は、 ワイヤ放電加工の加工プロセスの例を示す説明図であり、 図において、 1 aはワイヤ電極、 2は被加工物、 4 aは例えば水である 加工液、 6はィニシ、ャルホールであり、 第 8図の （a ) は荒加工である ファーストカットを、 第 8図の （b ) は荒加工後の中仕上げ加工である セカンドカットを、 第 8図の （c ) は最終仕上げ加工であるサードカツ 卜の様子を示している。
第 8図の （a ) のファースト ットの加工例は、 イニシャルホール 6 にワイヤ電極 l aを通し、 被加工物 2をくり貫く加工を示している。 こ のようなファース卜カツ卜の場合、 後の加工で面粗さ及び精度を仕上げ るため、 それほど厳しい面粗さ及び精度は要求されず、 生産性向上のた めに特に加工速度を上げるこどが重要である。ワイヤ放電加工において、 加工速度を上げるためには、 ワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間からの 加工屑の排出を効率的に行うため、 加工液 4 aを前記極間に噴出するこ とが行われる。また、前記極間への加工液 4 aのかかりのむらを無くし、 ワイヤ電極 1 aの断線を防止するために、 図示しない加工槽の中に加工 液 4 aを溜めて被加工物 2を浸漬する方法が用いられる。 このよゔに、 ワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に加工液を供給する加工液供給手段 が用いられる。
以上のような従来のワイヤ放電加工では、 ファーストカット （第 8図 の （a ) ) 後のセカンドカツト （第 8図の （b ) ) 及びサードカツ卜 （第 8図の （c ) ) 等の加工も、 加工液 4 a中で行われる。
ワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に電圧が印加されると、 プラス極 性とマイナス極性は互いに引き合う力が働くため、 この静電力により剛 性の小さいワイヤ電極 1 aは被加工物 2側に引っ張られることになる。 これが、 ワイヤ電極 1 aの振動の原因となり、 このような振動により高 精度加工が困難になるという問題点があった。 また、 放電エネルギにより加工液の気化爆発力が発生した状態 （例え ば、 第 7図の （c ) ) では、 ワイヤ電極 1 aには、 加工液の気化爆発力 により被加工物 2と反対方向に大きな力が作用し、 振動が発生する。 こ のような振動により、 被加工物 2の形状に凹凸が生じ、 精度の悪化につ ながるという問題点があった
さらに、 ワイヤ放電加工の利用分野である半導体業界等において、 例 えば、 I Cリードスレームの金型等の加工においては、 形状精度が 1 X m、 面粗さが 1 m R m a X以下というような被加工物に対して極めて 高精度かつ非常に滑らかな面粗さが求められる用途が増加しており、 特 にこのような用途では、 前記のようなワイヤ電極の振動等に起因する問 題点が顕著であった。
このような液中ワイヤ放電加工の問題点を解決するための方策として、 ワイヤ電極と被加工物の極間に加工液を介在させずに大気中でワイヤ放 電加工を行う、 気中ワイヤ放電加工に関する技術が開示されている （東 京農工大学安達他、 「気中放電加工によるセカンドカットの高精度化」、 型技術、 第 1 4巻、 第 7号、 1 9 9 9年、 1 5 4頁、 日刊工業新聞社） 。 この技術では、 大気中におけるワイヤ放電加工により被加工物切断面の 真直精度を向上することができることが開示されており、 通常の加工液 中でのワイヤ放電加工と比較すると高精度化の観点での意義は大きいが， このような気中でワイヤ放電加工を行う場合、 あるいはミスト中でワイ ャ放電加工を行う場合においては、 加工液による冷却効果 （例えば第 7 図の （e ) ) を利用することができないため、 ワイヤ電極と被加工物の 極間の冷却が十分に行えず、 放電による発熱により被加工物に熱ひずみ が生じた状態で加工が進行するため、 前記のような被加工物に対して極 めて高精度かつ非常に滑らかな面粗さが求められる用途等には対応でき ないという問題点があつた。 発明の開示
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、 ワイヤ放電加工の高精度化及び高品位化に適したワイヤ放電加工方法及 び装置を得ることを目的とする。
この発明に係るワイヤ放電加工方法は、 ワイヤ電極と被加工物の極間 に放電を発生させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工方法におい て、 ミスト中又は気中における加工工程において、 前記被加工物を冷却 しながら加工を行う,ものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工方法は、 ワイヤ電極と被加工物 の極間に放電を発生させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工方法 において、 加工液中での加工、 ミスト中での加工及び気中での加工の 3 つの加工の中の少なくとも 2つの加工を組み合わせて加工を行い、 ミス 卜中又は気中における加工工程において、 前記被加工物を冷却しながら 加工を行うものである。
この発明に係るワイヤ放竃加工装置は、 加工電力供給手段によりワイ ャ電極と被加工物の極間に放電エネルギを供給し、 位置決め手段により 前記ワイヤ電極及び被加工物を相対移動させて、 気中又はミスト中にて 前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、 前記被加工物を 冷却する冷却用流体を供給する冷却用流体供給手段を備えたものである また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 加工電力供給手段によ りワイヤ電極と被加工物の極間に放電エネルギを供給し、 位置決め手段 により前記ワイヤ電極及び被加工物を相対移動させて、 前記被加工物を 加工するワイヤ放電加工装置において、 前記極間に加工液を供給する加 ェ液供給手段、 前記極間にミストを供給するミスト供給手段及び前記極 間に気体を供給する気体供給手段の中の少なくとも 2つの加工用流体を 供給する加工用流体供給手段と、 前記被加工物を冷却する冷却用流体を 供給する冷却用流体供給手段とを備えたものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 加工電力供給手段によ りワイヤ電極と被加工物の極間に放電エネルギを供給し、 位置決め手段 により前記ワイヤ電極及び被加工物を相対移動させて、 前記被加工物を 加工するワイヤ放電加工装置において、 前記極間に加工液を供給する加 ェ液供給手段、 前記極間にミストを供給するミスト供給手段及び前記極 間に気体を供給する気体供給手段の中の少なくとも 2つの加工用流体を 供給する加工用流体供給手段と、 前記被加工物を冷却する冷却用流体を 供給する冷却用流体供給手段と、 生産性及び被加工物に対する要求精度 等に応じて、前記加工液供給手段による前記極間への前記加工液の供給、 前記ミスト供給手段による前記極間への前記ミストの供給及び前記気体 供給手段による前記極間への前記気体の供給の切り換え、 並びに前記ミ スト供給手段による前記極間への前記ミストの供給時又は前記気体供給 手段による前記極間への前記気体の供給時に前記冷却用流体供給手段に よる前記被加工物への前記冷却用流体の供給を制御する制御手段とを備 えたものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 前記加工用流体供給手 段は前記ワイヤ電極に沿って前記加工用流体を前記極間に供給するもの であり、 前記冷却用流体供給手段は前記加工用流体の外側から前記被加 ェ物に向かって前記冷却用流体を噴出するものである
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 前記加工用流体供給手 段及び前記冷却用流体供給手段を組み合わせて一体に形成された流体供 給手段を備えたものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 前記加工液供給手段は 加工液タンク内の加工液をポンプにて前記極間に供給するものであり、 前記気体供給手段は空気等の気体をコンプレッサにて加圧して前記極間 に供給するものであり、 前記ミスト供給手段は前記加工液供給手段によ り供給される加工液と前記気体供給手段によって供給される気体とを混 合してミス卜を生成して前記極間に供給するものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 前記冷却用流体供給手 段が前記加工液タンク内の加工液をポンプにて加圧して前記極間に供給 するものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 前記コンプレッサにて 加圧された気体を冷却する冷却手段を備えたものである。
また、 この発明に係るワイヤ放電加工装置は、 前記冷却手段が前記加 ェ液タンク内に配設された熱交換器を用いて構成されるものである。
この発明に係るワイヤ放電加工方法及び装置は以上のように構成され ているため、 気中又はミスト中におけるワイヤ放電加工において、 被加 ェ物の冷却を効果的に行うことができ、 被加工物の熱ひずみを抑制する ことができるため、 高精度化及び高品位化に適したワイヤ放電加工を行 うことができるという効果を奏する。 また、 生産性及び被加工物に対す る要求精度等に応じて、 加工液中での加工、 ミスト中での加工及び気中 での加工を組み合わせて行うことにより要求仕様に適切に対応すること ができるという効果を奏する。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工方法の一例 を示す説明図である。
第 2図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工装置を示す 構成図である。
第 3図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段の構成を示す説明図である。
第 4図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段への流体供給方法の説明図である。
第 5図は、 この発明の実施の形態 2 ,に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段への流体供給方法の説明図である。
第 6図は、 この発明の実施の形態 3に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段への流体供給方法の説明図である。
第 7図は、 放電加工のメカニズムの説明図である。
第 8図は、 ワイヤ放電加工の加工プロセスの例を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 .
第 1図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工方法の一例 を示す説明図であり、 図において、 l aはワイヤ電極、 2は被加工物、 4 aは例えば水である加工液、 6はイニシャルホール、 7は水等のミス ト、 8は空気等の気体であり、 第 1図の （a ) は荒加工であるファース トカットを、 第 1図の （b ) は荒加工後の中仕上げ加工であるセカンド カットを、 第 1図の （c ) は最終仕上げ加工であるサードカットを示し ている。 ファース卜カット、 セカンドカット及びサードカットは便宜上 のものであり、 必ずしもワイヤ放電加工が 3回の加工で終了するもので はない。被加工物への要求精度が低い加工では、ファーストカツトのみ、 あるいは、 ファーストカツ卜とセカンドカツトのみで終了する場合もあ り、 被加工物への要求精度が高い加工では、 7回、 8回と加工を行う場 合もある。
次に、 加工方法の概略について説明する。 第 1図の （a ) のファース トカットは、 イニシャルホール 6にワイヤ電極 1 aを通し、 被加工物 2 をくり貫く加工である。 ファース卜カツ卜では、 後の加工で面粗さ及び 精度を仕上げるため、 それほど厳しい面粗さ及び精度は要求されず、 生 産性向上のために特に加工速度を上げることが重要であり、 背景技術の 第 8図と同様にワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に加工液を供給する 加工液供給手段により、加工液 4 aを前記極間に介在させて加工を行う。 この加工液供給手段としては、 加工槽の中に加工液 4 aを溜めて被加工 物 2を浸漬する手段及び前記極間に加工液 4 aを噴出する手段の中の少 なくともどちらかが用いられる。
通常のワイヤ放電加工では、 ファーストカット後も、 加工液供給手段 により前記極間に加工液を供給して加工が進められるが、 背景技術に示 したようにワイヤ電極の振動等の問題があるため、 高精度加工には適さ ない。
この発明は、 仕上げ加工において、 前記極間に加工液を介在させずに 加工を行い、 被加工物の精度及び面粗さを改善するものである。
第 1図の （b ) の中仕上げ加工であるセカンドカットでは、 ワイヤ電 極 1 aの振動を抑えて加工形状精度を改善するために、 加工液 4 a中で の加工ではなく、 ミスト 7中での加工を行うものである。 ミスト 7中で の加工速度は加工液 4 a中での加工と比べてそれほど遜色はなく、 静電 力によるワイヤ電極 1 aの振動が抑制されるため加工精度が向上する。 ミスト 7中での加工は、 例えば図示しないミスト供給手段によりワイヤ 電極 1 aと被加工物 2の極間にミストを噴出することにより行うことが できる。
また、 第 1図の （c ) の最終仕上げ加工であるサードカットの場合に は、 気体 8中での放電を使用することにより、 さらにワイヤ電極 l aの 振動を抑制することができる。 気体 8中での加工は、 大気中又は図示し ない気体供給手段によりワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に所定の成 分の気体を噴出することにより行うことができる。
以上のようなミス卜 7中及び気体 8中の放電加工により高い精度が得 られる理由は、 以下の通りである。 ワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間 に電圧が印加されたときに前記極間に作用する静電力は前記極間の誘電 率に比例するため、 同じ極間距離として計算すると、 前記極間の介在物 が加工液 4 aである場合に比べて、 前記極間の介在物がミスト 7又は気 体 8である場合は、 前記静電力が数十分の一となる （例えば、 誘電率は 真空中が最も小さく、 水中では真空中の約 8 0倍である） 。 また、 放電 による気化爆発力は前記極間に介在する液体により生ずるため、 前記極 間にミスト 7又は気体 8しか存在しない場合には、 ワイヤ電極 l aは気 化爆発力の影響をほとんど受けない。 ， 従って、 ミスト 7中又は気体 8中の放電により高精度なワイヤ放電加 ェを行うことができ、生産性及び被加工物に対する要求精度等に応じて、 加工液中での加工、 ミスト中での加工及び気中での加工を組み合わせて 行うことにより要求仕様に適切に対応することができる。
第 2図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工装置を示す 構成図であり、 図において、 1 aはワイヤ電極、 2は被加工物、 4 aは 例えば水である加工液、 7はミスト、 8は気体、 9は被加工物 2を固定 する定盤、 1 1.はワイヤポビン、 1 2は流体供給手段、 1 3はキヤブス タンローラ、 1 4はピンチローラ、 1 5は被加工物 2の水平方向 （X方 向） の駆動を行うための Xテーブル、 1 6は被加工物 2の水平方向 （Y 方向） の駆動を行うための Yテーブル、 1 7は Xテーブル 1 5を駆動す る図示しない駆動モータを制御する X軸サ一ポアンプ、 1 8は Yテープ ル 1 6を駆動する図示しない駆動モ一夕を制御する Y軸サーポアンプ、 1 9は制御手段である。 キヤプスタンローラ 1 3及びピンチローラ 1 4 によりワイヤ電極 1 aを挟持して牽引し、 ワイヤ電極 1 aを走行させな がら、 ワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に図示しない加工電力供給手 段から加工.電力を供給し、 位置決め手段である Xテーブル及び Yテ一ブ ル等によりワイヤ電極 1 aと被加工物 2とを相対移動させながら被加工 物 2の加工を行う。
第 3図は、 この発明の実施の形態 1に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段 1 2の構成を示す説明図であり、 第 3図の （a ) は縦断面図、 第 3図の （b ) は第 3図の （a ) の A— A断面図である。 第 3図におい て、 1 aはワイヤ電極、 2は被加工物、 4 aは例えば水である加工液、 7はミスト、 8は気体、 1 2は流体供給手段、 1 2 aは流体供給手段 1 2にワイヤ電極 1 aの通る穴の外側に同心円状に形成された冷却用流体 である加工液 4 aを被加工物 2に噴出するための溝、 2 0及び 2 1は力 ブラである。
第 4図は、 流体供給手段 1 2への流体供給方法の説明図であり、 図に おいて、 4 aは例えば水である加工液、 2 2は加工液タンク、 2 3はカロ 圧気体をワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に供給するためのコンプレ ッサ、 2 4は加工液タンク 2 2内の加工液 4 aの温度を制御する温度制 御装置、 2 5乃至 2 7はバルブ、 2 8は温度制御装置 2 4により温度制 御された加工液 4 aを供給するポンプである。 ワイヤ電極 1 aと被加工 物 2の極間に気体 8又はミス卜 7を供給して気中又はミスト中にてワイ ャ放電加工を行う場合には、 力ブラ 2 1から加工液 4 aを流体供給手段 1 2に供給することにより、 流体供給手段 1 2の溝 1 2 aから、 冷却用 流体である加工液 4 aを前記極間の近傍にワイヤ電極 1 aの同心円状に 噴出する。 このような冷却用流体の噴出は、 ワイヤ電極 l aの同心円状 に限定されるものではなく、 加工用流体として前記極間に供給される気 体 8又はミスト 7の外側から被加工物 2に噴出するものであればよい。
このような気中又はミス卜中にてワイヤ放電加工を行う場合に、 気体 8又はミスト 7をコンプレッサ 2 3により高圧にして前記極間に供給す れば、 前記極間に加工液 4 aが進入することなく、 前記極間の近傍に冷 却加工液を供給して被加工物を冷却することができ、 加工熱による被加 ェ物の熱ひずみを効果的に低減することができる。
次に、 実加工時の動作について説明する。 ワイヤ電極 l aと被加工物 2の極間に加工液 4 aを供給し加工する場合には、 バルブ 2 5を閉、 ノ ルブ 2 6を開、 バルブ 2 7を閉とし、 力ブラ 2 0に加工用流体である加 ェ液 4 aを送る。 また、 前記極間に気体 8を供給し加工する場合には、 バルブ 2 5を開、 バルブ 2 6を閉、 バルブ 2 7を開とし、 力ブラ 2 0に 加工用流体である加圧気体 8を、 力ブラ 2 1に冷却用流体である加工液 4 aを送る。 さらに、 前記極間にミスト 7を供給し加工する場合には、 バルブ 2 5、 2 6及び 2 7をすベて開とし、 コンプレッサ 2 3からの加 圧気体 8と加工液 4 aにより加工用流体であるミスト 7を生成してカブ ラ 2 0に送り、 力ブラ 2 1に冷却用流体である加工液 4 aを送る。 この ようなバルブ 2 5乃至 2 7の開閉の切り換えは制御手段 1 9により行う c 以上のように、 流体供給手段 1 2は、 加工液供給手段、 ミスト供給手 段及び気体供給手段としての機能 （加工用流体供給手段） 並びに被加工 物を冷却する冷却用流体供給手段としでの機能を有するものである。 以上のような構成により、 必要とされる加工速度、 加工精度等に応じ て、 ワイヤ電極 1 aと被加工物 2の極間に、 加工液 4 a、 ミスト 7又は 気体 8が選択的に供給されると共に、 気中又はミスト中のワイヤ放電加 ェにおいては、 被加工物 2を効果的に冷却することができる。 従って、 被加工物の熱ひずみの抑制により、 より高精度かつ非常に滑らかな面粗 さが求められる用途等にも対応することができる。
以上においては、 流体供給手段 1 2が、 加工用流体供給手段としての 機能及び冷却用流体供給手段としての機能を有する場合について説明し たが、 加工用流体供給手段及び冷却用流体供給手段を分離して別々に設 けることもできる。
実施の形態 2 .
第 5図は、 この発明の実施の形態 2に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段 1 2への流体供給方法の説明図であり、 ワイヤ放電加工装置の 構成は実施の形態 1の第 2図と同様であり、 ワイヤ放電加工装置の流体 供給手段 1 2の構成は実施の形態 1の第 3図と同様である。 第 5図にお いて、 実施の形態 1の第 4図と同一符号は同一又は相当部分を示してお り、 2 9は冷却器である。 また、 バルブ 2 5乃至 2 7の開閉の切り換え 等の動作は実施の形態 1と同様である。
第 5図において、 コンプレッサ 2 3とバルブ 2 5の間に冷却器 2 9を 配置したことにより、 ワイヤ電極と被加工物の極間に気体を供給して放 電加工を行う場合には、 冷却器で冷却された気体が前記極間に供給され る。 また、 前記極間にミス卜を供給して加工する場合には、 冷却器で冷 却された加圧気体を使ってミストが生成される。 従って、 従来の温度制 御されていない気体を使用した場合に比べ、 気体又はミストを前記極間 に噴射して加工する場合において、 被加工物加工部の冷却効率を向上さ せることができる。
実施の形態 3 .
第 6図は、 この発明の実施の形態 3に係るワイヤ放電加工装置の流体 供給手段 1 2への流体供給方法の説明図であり、 ワイヤ放電加工装置の 構成及び動作等は実施の形態 1及び 2と同様である。 第 6図において、 実施の形態 1の第 4図及び実施の形態 2の第 5図と同一符号は同一又は 相当部分を示しており、 3 0は熱交換器である。
第 6図は、 実施の形態 1の第 4図におけるコンプレッサ 2 3とバルブ 2 5の間に熱交換器 3 0を追加し、 この熱交換器 3 0を加工液タンク 2 2内に設置したものである。 加工液タンク 2 2内の加工液 4 aは温度制 御装置 2 によって、 室温又はそれ以下の温度に制御されているので、 コンプレッサ 2 3で加圧された空気 8が、 加工槽 2 2内の温度制御され た加工液 4 aによって冷却される。 従って、 実施の形態 2と同様の被加 ェ物加工部の冷却効率向上効果がある。 さらに、 実施の形態 2の第 5図 の冷却器 2 9の機能をより簡単な構成で実現できるため、 コス卜低減を 図ることができるという効果もある。 産業上の利用可能性
以上のように、 この発明に係るワイヤ放電加工方法及び装置は、 特に 高精度かつ高品位な放電加工作業に用いられるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ワイヤ電極と被加工物の極間に放電を発生させて前記被加工物を 加工するワイヤ放電加工方法において、
ミス卜中又は気中における加工工程において、 前記被加工物を冷却し ながら加工を行うことを特徴とするワイヤ放電加工方法。
2 . ワイヤ電極と被加工物の極間に放電を発生させて前記被加工物を 加工するワイヤ放電加工方法において、：
加工液中での加工、 ミスト中での加工及び気中での加工の 3つの加工 の中の少なくとも 2つの加工を組み合わせて加工を行い、 ミスト中又は 気中における加工工程において、 前記被加工物を冷却しながら加工を行 うことを特徴とするワイヤ放電加工方法。
3 . 加工電力供給手段によりワイヤ電極と被加工物の極間に放電エネ ルギを供給し、 位置決め手段により前記ワイヤ電極及び被加工物を相対 移動させて、 気中又はミスト中にて前記被加工物を加工するワイヤ放電 加工装置において、' .
前記被加工物を冷却する冷却用流体を供給する冷却用流体供給手段を 備えたことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
4 . 加工電力供給手段によりワイヤ電極と被加工物の極間に放電エネ ルギを供給し、 位置決め手段により前記ワイヤ電極及び被加工物を相対 移動させて、 前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、 前記極間に加工液を供給する加工液供給手段、 前記極間にミストを供 給するミスト供給手段及び前記極間に気体を供給する気体供給手段の中 の少なくとも 2つの加工用流体を供給する加工用流体供給手段と、 前記被加工物を冷却する冷却用流体を供給する冷却用流体供給手段と を備えたことを特徴とするワイヤ放 M加工装置。
5 . 加工電力供給手段によりワイヤ電極と被加工物の極間に放電エネ ルギを供給し、 位置決め手段により前記ワイヤ電極及び被加工物を相対 移動させて、 前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、 前記極間に加工液を供給する加工液供給手段、 前記極間にミストを供 給するミスト供給手段及び前記極間に気体を供給する気体供給手段の中 の少な^:とも 2つの加工用流体を供給する加工用流体供給手段と、 前記被加工物を冷却する冷却用流体を供給する冷却用流体供給手段と、 生産性及び被加工物に対する要求精度等に応じて、 前記加工液供給手 段による前記極間への前記加工液の供給、 前記ミス卜供給手段による前 記極間への前記ミストの供給及び前記気体供給手段による前記極間への 前記気体の供給の切り換え、 並びに前記ミスト供給手段による前記極間 への前記ミス卜の供給時スは前記気体供給手段による前記極間への前記 気体の供給時に前記冷却用流体供給手段による前記被加工物への前記冷 却用流体の供給を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするワイヤ 放電加工装置。
6 . 請求の範囲 4又は 5において、 前記加工用流体供給手段は前記ヮ ィャ電極に沿って前記加工用流体を前記極間に供給するものであり、 前 記冷却用流体供給手段は前記加工用流体の外側から前記被加工物に向か つて前記冷却用流体を噴出するものであることを特徴とするワイヤ放電 加工装置。
7 . 請求の範囲 6において、 前記加工用流体供給手段及び前記冷却用 流体供給手段を組み合わせて一体に形成された流体供給手段を備えたこ とを特徴とするワイヤ放電加工装置。
8 . 請求の範囲 4又は 5において、 前記加工液供給手段は加工液タン ク内の加工液をポンプにて前記極間に供給するものであり、 前記気体供 給手段は空気等の気体をコンプレッサにて加圧して前記極間に供給する ものであり、 前記ミスト供給手段は前記加工液供給手段により供給され る加工液と前記気体供給手段によって供給される気体とを混合してミス 卜を生成して前記極間に供給するものであることを特徴とするワイヤ放 電加工装置。
9 . 請求の範囲 8において、 前記冷却用流体供給手段が前記加工液夕 ンク内の加工液をポンプにて加圧して前記極間に供給するものであるこ とを特徴とするワイヤ放電加工装置。
1 0 . 請求の範囲 8において、 前記コンプレッサにて加圧された気体 を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
1 1 . 請求の範囲 1 0において、 前記冷却手段が前記加工液タンク内 に配設された熱交換器を用いて構成されるものであることを特徴とする ワイヤ放電加工装置。
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