WO2015132987A1 - ワイヤ放電加工方法及びワイヤ放電加工装置 - Google Patents
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- 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
- B23H7/04—Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor
Definitions
- the present invention relates to a wire electric discharge machining method and a wire electric discharge machining apparatus, and more particularly to a wire electric discharge machining method and the like for cutting a workpiece in the wire electric discharge machining apparatus.
- the wire electric discharge machining apparatus is for machining workpieces such as cemented carbide and hardened steel using wire electrodes.
- An upper head is attached above the workpiece, and a lower head is attached below the workpiece so as to face the upper head.
- the wire electrode is fed out from the source bobbin and discarded through the guide member via the upper head and the lower head.
- the wire electrical discharge machining device generates electrical discharge phenomenon between the wire electrode and the workpiece, and realizes machining such as workpiece cutting.
- a portion cut out from the workpiece hereinafter referred to as a “cutout” hits the lower head and damages the apparatus.
- a part of the first cut (first cut) is not processed, but the cutout is separated from the workpiece by other means, and electric discharge machining after the second cut or all cutouts are processed with wire electrodes.
- a processing method (breaking processing) for discharging as scraps has been performed.
- the applicant holds the work piece on the work piece by performing the electric discharge machining on the whole work shape of the work piece and melting the part of the wire electrode in at least one place of the work shape.
- core stitch registered trademark
- Patent Document 1 the technique described in Patent Document 1 is processing up to a state where a cutout is held. For this reason, the machining is temporarily stopped, and the operator manually drops and removes the cutout, and then finishes. The process was not continuous and could not be unmanned.
- an object of the present invention is to provide a wire electrical discharge machining method and the like suitable for shortening the time from roughing to finishing and making it unmanned as much as possible.
- a first aspect of the present invention is a wire electric discharge machining method for cutting a workpiece in a wire electric discharge machining apparatus, wherein the wire electric discharge machining apparatus is positioned above the workpiece via a wire electrode.
- a head portion and a lower head portion positioned at a lower portion of the workpiece via the wire electrode, and a cutout of the workpiece is melted at a part of the processing shape by melting a part of the wire electrode
- the uncut machining step for holding the workpiece by the generated welded portion
- the moving step for changing the relative positional relationship between the upper head portion and / or the lower head portion and the workpiece, and the workpiece from the workpiece It includes a separation step of separating the cutout.
- a second aspect of the present invention is the wire electric discharge machining method according to the first aspect, wherein in the separation step, the upper head part and / or the lower head part are ejected from the workpiece by jetting a liquid. The cutout is separated.
- a third aspect of the present invention is the wire electric discharge machining method according to the first or second aspect, wherein in the separation step, the wire electrode is supplied, and the cutout is detected by detecting the contact of the wire electrode. It is determined whether or not is removed.
- a fourth aspect of the present invention is the wire electric discharge machining method according to the first aspect, wherein the wire electric discharge machining apparatus moves together with the upper head part and / or the lower head part and has a cylinder function. In the separation step, the separation part separates the cutout by a cylinder stroke.
- a wire electric discharge machining method according to the fourth aspect, wherein in the separation step, when the cylinder stroke does not penetrate the workpiece, the cylinder stroke is again performed. Is to do.
- a sixth aspect of the present invention is the wire electric discharge machining method according to any one of the first to fifth aspects, and includes a finishing step of performing a finishing process after separating the cutout.
- a seventh aspect of the present invention is the wire electric discharge machining method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the wire electric discharge machining apparatus collects the cutout separated on the upper side of the workpiece. And a separating unit that separates the cutout from the lower side to the upper side of the workpiece, and the collecting unit collects the separated cutout.
- An eighth aspect of the present invention is the wire electric discharge machining method according to any one of the first to sixth aspects, wherein in the separation step, the separation unit drops the cutout from the upper side of the workpiece. To separate.
- a wire electric discharge machining apparatus for cutting a workpiece, wherein an upper head portion positioned above the workpiece via a wire electrode and the wire electrode passes through the wire head.
- a lower head portion located at a lower part of the workpiece, and a control unit for controlling the positions of the upper head portion, the lower head portion, and the workpiece;
- the workpiece is held by the welded portion formed by melting a part of the wire electrode in at least one place, and the control unit is configured to position the upper head portion and / or the lower head portion relative to the workpiece. After changing the relationship, the cutout is separated from the workpiece.
- recovery part of the 7th viewpoint collect
- the present invention is provided as a program for realizing the wire electric discharge machining method according to the first to seventh aspects by a computer in the wire electric discharge machining apparatus, and a computer-readable recording medium for regularly recording the program. You may catch it.
- a cut-out object held by a holding unit using a core stitch is automatically separated by a separation unit, so that roughing to finishing are automatically performed by a machine.
- This also makes it possible to significantly reduce the processing time for the cutting process. This is expected to be effective especially when there are many small cutouts.
- the separation part separates the cutout, so that the head is not damaged.
- the cutout can be separated by jetting the liquid.
- a liquid is used for processing, and separation can be performed using such a liquid.
- the liquid may be used for a cutting process or the like. In this case, it can be realized by the functions of the upper head unit and the lower head unit, and there is no need to add a new device.
- confirmation of the removal of the cutout is performed by, for example, performing wire electrode supply operation by automatic connection (AWF) and detecting contact of the wire (for example, whether the wire electrode can be connected).
- AMF automatic connection
- detecting contact of the wire for example, whether the wire electrode can be connected.
- the separation part can be realized with a simple structure such as a cylinder function.
- the fifth aspect it is possible to reliably separate the cutout by judging whether or not the cutout is separated by the cylinder stroke length.
- the separation unit reduces the influence of gravity or the like by applying force or the like to the cutout from the side opposite to the gravity from the lower side of the workpiece. , Can be separated stably. And a collection
- the separation unit can separate the cutout from the upper side of the workpiece, thereby dropping the cutout and separating it.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a specific device example of an upper head portion 65, a cylinder portion 71, and a fixing portion 73 in FIG.
- FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of a wire electric discharge machining apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the biggest bottleneck in this processing method is the processing of unnecessary cutouts (cores) that occur during roughing. If it is cut off at the time of processing, an unnecessary cutout material falls to the lower head portion, which causes a problem in wire recovery of the lower head portion. Since unnecessary cutouts are small, in many cases, a method of machining the entire core and discharging it as electric discharge machining waste (breaking process) has been employed. However, in such processing, it is impossible to realize the shortening of the processing in the cut-out processing, which is the greatest feature of the wire electric discharge processing. For this reason, processing time per week may be required.
- the wire electrical discharge machining apparatus 1 includes a source bobbin 3, an upper head part 5 (an example of an “upper head part” in the claims), a lower head part 7 (an example of a “lower head part” in the claims), A guide member 9, a separation unit 11 (an example of a “separation unit” in the claims of the present application), a recovery unit 15, a control unit 17, and a storage unit 19 are provided.
- the separation unit 11 may be realized by, for example, a special device, or may be realized by a function of the upper head unit 5, the lower head unit 7, and the like. Therefore, in FIG. 1, it represents with the broken line.
- the wire electric discharge machining apparatus 1 uses a wire electrode to cut out a workpiece 21 (for example, cemented carbide or hardened steel, which is an example of “workpiece” in the claims).
- the cutout 23 (generally also referred to as “core”) is produced by a cutout process. This cut-out process is realized by the core / stitch technique described in Patent Document 1, and the cut-out object 23 is held by the work piece 21 by the welded portion 25 in at least one place of the work shape of the work piece 21.
- the welding part 25 is implement
- the processing cycle is for performing a normal cutting process.
- the welding cycle is for welding a part of the workpiece 21 and the cutout 23 by the welding portion 25 while cutting the workpiece 21.
- the welding cycle can be realized, for example, by shifting from machining discharge to arc discharge.
- the transition from machining discharge to arc discharge is, for example, lowering the power peak flowing from the high voltage load to the wire electrode (for example, about 1/4 times) compared to the current in the machining cycle, and This can be realized by lowering the voltage applied between the electrodes (for example, about 1/4 times) and lengthening the current pulse flowing through the wire electrode (for example, about twice).
- the control unit 17 controls the operation of the wire electric discharge machine 1 according to the program stored in the storage unit 19.
- the upper head part 5 is attached above the workpiece 21.
- the lower head portion 7 is attached below the workpiece 21 so as to face the upper head portion 5.
- the wire electrode is sent out from the source bobbin 3 and discarded via the upper head portion 5 and the lower head portion 7 through the guide member 9.
- the separation unit 11 separates the cutout 23 from the workpiece 21.
- a liquid is used in a wire electric discharge machining apparatus.
- the upper head portion 5 and the lower head portion 7 are necessarily provided with a device for jetting the liquid at a high pressure. Using this high-pressure liquid jet, the core held by the welding process is separated. For example, if the jet of the upper head part 5 is used, the core can be separated vertically downward. Further, if the jet of the lower head portion 7 is used, the core can be separated vertically upward. Then, the confirmation of the cutout removal may be realized, for example, by performing a wire electrode supply operation by AWF and using wire contact detection (for example, whether the wire electrode can be connected).
- the separation unit 11 may use, for example, a hit using a cylinder mechanism. First, the case where a high-pressure jet is used will be described. Next, a case where separation is performed using a cylinder mechanism will be described.
- the collection unit 15 is for collecting the separated cutout 23.
- the separated core is divided into a case where collection is necessary and a case where the core is left as it is until the entire processing is completed.
- the collection unit 15 collects at least cores that need to be collected.
- the collecting unit 15 is provided on the upper head unit 5 side when collecting the cores separated vertically upward. In this case, it can be discharged outside the apparatus by vacuum or the like.
- the collecting unit 15 is provided on the lower head unit 7 side when collecting the cores separated vertically downward.
- a net-like basket or the like may be provided on the lower head portion 7 side.
- a small core that is not large enough to fill the gap between the head and the processing tank may be left because it does not interfere with the movement of the head.
- small cores that are cut off may be discharged by a water stream.
- a wiper can be provided on the lower head portion 7 so that a small core cut off to the discharge hole can be scraped off.
- FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the wire electric discharge machining apparatus 1 of FIG.
- the wire electric discharge machine 1 performs a cutting process using a core stitch (step ST1).
- the unnecessary cutout 23 is held by the welding portion 25 by welding, and roughing is continuously performed using automatic connection (AWF).
- the control unit 17 moves the upper head unit 5 and / or the lower head unit 7 (step ST2).
- the positional relationship between the upper head portion 5 and the lower head portion 7 is shifted using the upper head driving UV axis. In general, it can be shifted up to ⁇ 60mm.
- control unit 17 causes the separation unit 11 to separate the cutout 23 adhering to the workpiece 51 by a high-pressure jet (step ST3).
- the recovery unit 15 recovers the separated cutout 23.
- step ST4 After cutting off all unnecessary cutouts 23, finishing is continuously performed (step ST4). Thereby, the core processing time is shortened, the machining time can be shortened as a whole, the amount of wire electrode used can be reduced, and the amount of power used for machining can be reduced.
- FIG. 3 is a block diagram showing an outline of an example of a specific configuration of the wire electric discharge machining apparatus of FIG.
- the wire electrical discharge machining device 31 includes a source bobbin 33, an upper head part 35 (an example of an “upper head part” in the claims), a lower head part 37 (an example of the “lower head part” in the claims), A guide member 39, a cylinder part 41 (an example of a “separation part” in the claims of the present application), a fixing part 43, a recovery part 45, a control part 47, and a storage part 49 are provided.
- the source bobbin 33, the upper head part 35, the lower head part 37, and the guide member 39 in FIG. 3 are the same as the source bobbin 3, the upper head part 5, the lower head part 7, and the guide member 9 in FIG.
- the workpiece 51 and the cutout 53 are welded by the welded portion 55 by core stitching.
- the control unit 47 controls the operation of the wire electric discharge machine 31 according to the program stored in the storage unit 49.
- the cylinder part 41 is located below the workpiece 51 and separates the cutout 53 from the workpiece 51 by a cylinder stroke that raises the cylinder. Then, the cylinder is lowered and returned to the initial position.
- the cylinder part 41 is fixed to the lower head part 37 by a fixing part 43. Therefore, the cylinder part 41 moves as the lower head part 37 moves. That is, the control unit 47 executes a command for moving the lower head unit 37 and performs control to move the lower head unit 37, so that the cylinder unit 41 also moves. Therefore, it is not necessary to prepare a separate command for moving the cylinder part 41.
- a command for raising the cylinder of the cylinder part 41 and a command for lowering the cylinder of the cylinder part 41 are newly added.
- the collection unit 45 is for collecting the separated cutout 53 above the workpiece 51.
- the collection unit 45 may be fixed to the upper head unit 35.
- the collection unit 45 is, for example, a suction port of a vacuum device installed outside the processing tank.
- the wire electric discharge machine 31 performs a cutting process using a core stitch (step ST1).
- the unnecessary cutout 53 is held by the welding portion 55 by welding, and roughing is continuously performed using automatic connection (AWF).
- the control unit 47 moves the upper head unit 35 and the lower head unit 37 (step ST2). At this time, the cylinder part 41 also moves.
- the control part 47 positions the cylinder part 41 below the cutout 53. Since the control unit 47 knows the position of the lower head unit 7 at the end of machining and the relative positional relationship between the lower head unit 37 and the cylinder unit 41 is determined, the control unit 47 is The position of the cylinder part 41 can be grasped. Then, the lower head portion 37 is moved and positioned below the cutout 53. It is desirable that the cutout 53 is separated in the vertically upward direction as much as possible. Therefore, the cylinder of the cylinder part 41 is moved so as to be below the center of gravity of the cutout 53, for example.
- the control unit 47 may change the relative positional relationship between the upper head unit 35 and / or the lower head unit 37 and the workpiece 51. For example, the workpiece 51 may be moved so that the cylinder portion 41 is below the center of gravity of the cutout 53.
- control unit 47 raises the cylinder of the cylinder unit 41 to separate the attached cutout 53 vertically upward (step ST3).
- the upper head part 35 is moving, and the recovery part 45 recovers the cutout 53, so that the cutout 53 does not directly hit the upper head part 37.
- step ST3 it is important to determine whether or not the cutout 53 is in the workpiece 51. Therefore, the control part 47 measures the length (stroke length) which the cylinder raised. If the cylinder rises above the upper surface of the workpiece, it is assumed that the cutout 53 is separated from the workpiece 51, the cylinder is lowered, and the process proceeds to step ST4. Separation processing is performed. If the cylinder does not rise to the upper surface of the workpiece 51 (ie, if the cylinder does not penetrate the workpiece 51), the cylinder 53 is lowered assuming that the cutout 53 remains in the workpiece 51, Again, separation processing is performed on the same cutout 53.
- step ST3 it is determined whether or not the unnecessary cutout 53 remains on the workpiece 51 using the stroke length, and if it remains, retry is performed.
- the presence / absence of the cutout 53 may be determined by, for example, wire electrode contact detection or AWF, in addition to the stroke length.
- step ST4 After cutting off all unnecessary cutouts 53, finishing is continuously performed (step ST4). Thereby, the core processing time is shortened, the machining time can be shortened as a whole, the amount of wire electrode used can be reduced, and the amount of power used for machining can be reduced.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of the lower head portion 37, the cylinder portion 41, and the fixing portion 43 in FIG. (A) is before the stroke, and (b) is after the stroke.
- the cylinder part 41 to the lower head part 37, although a command is added for the vertical movement of the cylinder, it is possible to realize the core processing without adding a special command for the movement. It becomes.
- FIG. 5 is a block diagram showing an outline of the configuration of a wire electric discharge machining apparatus according to another embodiment of the present invention. As another embodiment, a case where the positions of the cylinder part 41 and the collection part 45 in FIG. 2 are exchanged will be described.
- the wire electrical discharge machining apparatus 61 includes a source bobbin 63, an upper head portion 65 (an example of an “upper head portion” in the claims of the present application), a lower head portion 67 (an example of the “lower head portion” of the claims of the present application), A guide member 69, a cylinder part 71 (an example of a “separation part” in the claims of the present application), a fixing part 73, a recovery part 75, a control part 77, and a storage part 79 are provided.
- the source bobbin 63, the upper head part 65, the lower head part 67, and the guide member 69 in FIG. 5 are the same as the source bobbin 3, the upper head part 5, the lower head part 7, and the guide member 9 in FIG.
- the workpiece 81 and the cutout 83 are welded by the welded portion 85 by core stitching.
- the cylinder part 71 is located above the workpiece 81, and lowers the cylinder to separate the cutout 83 from the workpiece 81. Although the cutout 83 falls, the lower head portion 67 moves and does not damage the lower head portion 67. If the cutout 83 is a small core that is not large enough to fill the gap between the lower head portion 67 and the processing tank, even if the cutout 83 falls, the cutout 83 does not interfere with the movement of the lower head portion 67.
- the fixing part 73 fixes the cylinder part 71 to the upper head part 65.
- the control unit 77 moves the cylinder unit 71 by moving the upper head unit 65 and moves the cylinder up and down in accordance with the program stored in the storage unit 79 and separates the cutout 83 from the workpiece 81.
- the operation of the wire electric discharge machining apparatus 61 of FIG. 5 is the same as the flowchart of FIG.
- the collection unit 75 collects the separated cutout 83.
- the collecting unit 75 may be realized by attaching a basket-like accessory to the lower side of the cutout 83 when at least the cylinder unit 71 performs a cylinder stroke. Thereby, it can prevent that the cut-out thing 83 cut off is poured by a water flow.
- a wiper may be provided on the lower head portion 67 so as to scrape the cutout 83 cut off to the discharge hole.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the upper head portion 65, the cylinder portion 71, and the fixing portion 73 in FIG. (A) is a bird's-eye view, (b) is before the stroke, and (c) is after the stroke.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the upper head portion 65, the cylinder portion 71, and the fixing portion 73 in FIG. (A) is a bird's-eye view, (b) is before the stroke, and (c) is after the stroke.
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Abstract
本発明は、荒加工から仕上げ加工までの時間を短縮することに適したワイヤ放電加工方法を提供することを目的とする。本発明では、ワイヤ放電加工装置（１）は、ワイヤ電極を用いて、工作物（２１）の切り抜き加工を行い、このとき、工作物（２１）の加工形状の少なくとも一箇所において、ワイヤ電極の一部を溶融して生じる溶着部（２５）によって切り抜き物（２３）を工作物（２１）に保持させ、制御部（１７）は、上ヘッド部（５）及び／又は下ヘッド部（７）を移動させ、ワイヤ放電加工装置（１）は、切り抜き物（２３）を工作物（２１）から分離し、回収部（１５）は、分離した切り抜き物（２３）を回収する構成とした。
Description
本発明は、ワイヤ放電加工方法及びワイヤ放電加工装置に関し、特に、ワイヤ放電加工装置において工作物の切り抜きを行うワイヤ放電加工方法等に関する。
ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極を使用して、超硬合金や焼入鋼等の工作物の加工を行うものである。工作物の上方には上ヘッドが取り付けられ、工作物の下方には、上ヘッドに対向して下ヘッドが取り付けられている。ワイヤ電極は、ソースボビンから送り出され、上ヘッド及び下ヘッドを経由してガイド部材を経て廃棄される。
ワイヤ放電加工装置では、ワイヤ電極と工作物の間に放電現象を発生させ、工作物の切り抜き加工等の加工を実現する。このとき、工作物の加工形状を一度に切り落としてしまうと、工作物から切り抜かれた部分（以下、「切り抜き物」という。）が下ヘッドに当たり、装置を傷めてしまうこととなる。そのため、一般には、１回目（ファーストカット）の加工では一部分を加工せず、他の手段により切り抜き物を工作物から分離し、セカンドカット以後の放電加工や、切り抜き物をすべてワイヤ電極で加工してしまい切り屑として排出する加工方法（崩し加工）を行うことが行われていた。
出願人は、工作物の加工形状全体に対して放電加工を行いつつ、加工形状の少なくとも一箇所においてワイヤ電極の一部を溶融して生じさせた溶着部によって切り抜き物を工作物に保持させることを提案した（特許文献１参照。以下、「コア・ステッチ」（登録商標）という。）。これにより、一回の放電加工で切り抜き物を工作物から容易に切り離しできる状態に加工でき、工数を削減することができ、さらに、崩し加工のプログラムが不要となる。
しかしながら、特許文献１に記載された手法は、切り抜き物を保持している状態までの加工である。そのため、加工を一時停止して切り抜き物を作業者が手動で落下さて取り除いた後、仕上げ加工を行っていた。工程に連続性がなく無人化できていなかった。
ゆえに、本発明は、荒加工から仕上げ加工までの時間を短縮し、可能な限り無人化することに適したワイヤ放電加工方法等を提供することを目的とする。
本願発明の第１の観点は、ワイヤ放電加工装置において工作物の切り抜きを行うワイヤ放電加工方法であって、前記ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極が経由して前記工作物の上部に位置する上ヘッド部と、前記ワイヤ電極が経由して前記工作物の下部に位置する下ヘッド部を備え、前記工作物の切り抜き物を、加工形状の少なくとも一箇所において前記ワイヤ電極の一部を溶融して生じる溶着部によって前記工作物に保持させる切り残し加工ステップと、前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部と前記加工物との相対的な位置関係を変更する移動ステップと、前記工作物から前記切り抜き物を分離する分離ステップを含むものである。
本願発明の第２の観点は、第１の観点のワイヤ放電加工方法であって、前記分離ステップにおいて、前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部は、液体を噴流することによって前記工作物から前記切り抜き物を分離するものである。
本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点のワイヤ放電加工方法であって、前記分離ステップにおいて、前記前記ワイヤ電極の供給処理を行い、前記ワイヤ電極の接触検知によって前記切り抜き物が除去されたか否かを判定するものである。
本願発明の第４の観点は、第１の観点のワイヤ放電加工方法であって、前記ワイヤ放電加工装置は、前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部と共に移動し、シリンダー機能を有する分離部を備え、前記分離ステップにおいて、前記分離部は、シリンダーストロークによって前記切り抜き物を分離させるものである。
本願発明の第５の観点は、第４の観点のワイヤ放電加工方法であって、前記分離ステップにおいて、前記分離部は、シリンダーストロークが前記工作物を貫通しなかった場合には、再度シリンダーストロークを行うものである。
本願発明の第６の観点は、第１から第５のいずれかの観点のワイヤ放電加工方法であって、前記切り抜き物の分離後に仕上げ加工を行う仕上げステップを含むものである。
本願発明の第７の観点は、第１から第６のいずれかの観点記載のワイヤ放電加工方法であって、前記ワイヤ放電加工装置は、前記工作物の上側で分離された前記切り抜き物を回収する回収部を備え、前記分離ステップにおいて、前記分離部が、前記工作物の下側から上側へ前記切り抜き物を分離させ、前記回収部が、分離された前記切り抜き物を回収するものである。
本願発明の第８の観点は、第１から第６のいずれかの観点のワイヤ放電加工方法であって、前記分離ステップにおいて、前記分離部は、前記工作物の上側から前記切り抜き物を落下させて分離するものである。
本願発明の第９の観点は、工作物の切り抜きを行うワイヤ放電加工装置であって、ワイヤ電極が経由して前記工作物の上部に位置する上ヘッド部と、前記ワイヤ電極が経由して前記工作物の下部に位置する下ヘッド部と、前記上ヘッド部、前記下ヘッド部及び前記加工物の位置を制御する制御部を備え、前記工作物の切り抜き物を、前記工作物の加工形状の少なくとも一箇所において前記ワイヤ電極の一部を溶融して生じた溶着部によって前記工作物に保持させ、前記制御部が前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部と前記工作物の相対的な位置関係を変更した後に、前記工作物から前記切り抜き物を分離するものである。
なお、第７の観点の回収部は、例えば、バキューム装置の吸い込み口が付いているように、シリンダーを用いて突いたり押し出したりすることにより分離したものを、上側で回収するものである。
また、本願発明を、ワイヤ放電加工装置におけるコンピュータにより、第１～第７の観点のワイヤ放電加工方法を実現するためのプログラム、及び、このプログラムを定常的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体として捉えてもよい。
本願発明の各観点によれば、コア・ステッチを使用して保持部により保持された切り抜き物を、分離部により自動的に分離することにより、荒加工から仕上げ加工までを機械により自動的に行うことも可能となり、切り抜き加工による加工時間を大幅に短縮することが可能になる。これは、特に小さな切り抜き物が多く存在する場合に有効であることが期待される。さらに、上ヘッドと下ヘッドを移動させた後に、分離部が切り抜き物を分離させることからヘッドを傷つけない。
さらに、第２の観点によれば、液体を噴流して切り抜き物を分離することができる。ワイヤ加工装置では、加工のために液体を用いており、このような液体を利用して分離までをすることができる。このように、第２の観点において、液体は、切り抜き加工等のために用いられるものであってもよい。この場合、上ヘッド部や下ヘッド部が備える機能によって実現することができ、新たな装置を追加する必要はない。
さらに、第３の観点によれば、切り抜き物除去の確認を、例えば、自動結線（ＡＷＦ）によるワイヤ電極供給動作を行い、ワイヤの接触検知（例えば、ワイヤ電極が結線できるかどうかなど）を用いて実現することが可能になる。これは、上ヘッド部や下ヘッド部が備える機能によって実現することができ、新たな装置を追加する必要はない。
さらに、第４の観点によれば、分離部を、シリンダー機能のような単純な構造で実現することが可能になる。
さらに、第５の観点によれば、シリンダーストローク長によって切り抜き物が分離したか否かを判断して、切り抜き物を確実に分離させることが可能になる。
さらに、第６の観点によれば、荒加工から仕上げ加工までを機械により自動的に行うことも可能となり、切り抜き加工による加工時間を大幅に短縮することが可能になる。
さらに、第７の観点によれば、分離部が、工作物の下側から、重力とは反対側から切り抜き物に対して力等を加えて分離させることにより、重力等の影響を小さくして、安定して分離させることができる。そして、回収部が、工作物の上側で回収することにより、上ヘッドや工作物などを傷つけることがなくなる。
さらに、第８の観点によれば、分離部が、工作物の上側から切り抜き物を分離させることにより、切り抜き物を落下させて分離させることができる。なお、落下物を回収する回収部を設け、切り抜き物を水流によって流すことなく、確実に回収してもよい。
以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
図１は、本願発明の実施例に係るワイヤ放電加工装置の構成の概要を示すブロック図である。
本実施例では、板厚10.0mm以下の超硬素材に、直径又は長辺が5.0mm以下の形状の穴を複数（例えば、３列３行の９個以上の個数）連続して開ける場合を想定する（薄板小形穴の多数個加工）。このような加工においては、先ず素材に下穴を開け、コア・ステッチを用いて荒加工後仕上げ加工まで行い、形状寸法、相互の位置、加工面の面粗さ等の要求精度を満たすようにする。
この加工方法において最大のネックとなるのは、荒加工時に発生する不要な切り抜き物（中子）の処理である。加工時に切り落としてしまっては、不要な切り抜き物が下ヘッド部へ落下し、下ヘッド部のワイヤ回収に支障が生じてしまう。不要な切り抜き物が小さいため、多くの場合に、中子全体を加工して放電加工屑として排出する方法（崩し加工）が採用されてきた。しかしながら、このような加工では、ワイヤ放電加工の最大の特徴である、切り抜き加工における加工の短縮を実現することができない。このため、週単位の加工時間がかかる場合もあった。
ワイヤ放電加工装置１は、ソースボビン３と、上ヘッド部５（本願請求項の「上ヘッド部」の一例）と、下ヘッド部７（本願請求項の「下ヘッド部」の一例）と、ガイド部材９と、分離部１１（本願請求項の「分離部」の一例）と、回収部１５と、制御部１７と、記憶部１９を備える。なお、分離部１１は、例えば、特別な装置によって実現してもよく、上ヘッド部５や下ヘッド部７などが有する機能によって実現してもよい。そのため、図１では、破線にて表現している。
ワイヤ放電加工装置１は、ワイヤ電極を使用して、工作物２１（例えば、超硬合金や焼入鋼など。本願請求項の「工作物」の一例である。）の切り抜き加工をする。切り抜き物２３（一般に、「中子」とも呼ばれる。）は、切り抜き加工により生じたものである。この切り抜き加工は、特許文献１記載のコア・ステッチ技術により実現されており、切り抜き物２３は、工作物２１の加工形状の少なくとも一箇所において溶着部２５により工作物２１に保持されている。溶着部２５は、ワイヤ電極と工作物２１との間に印加する電気加工条件を加工サイクルから溶着サイクルに変更し、ワイヤ電極の一部を溶融することにより実現される。
ここで、加工サイクルは、通常の切り抜き加工を行うためのものである。溶着サイクルは、工作物２１を切断しながら同時に工作物２１と切り抜き物２３の一部分を溶着部２５により溶着させるためのものである。溶着サイクルは、例えば、加工放電からアーク放電に移行させることによって実現することができる。加工放電からアーク放電の移行は、例えば、加工サイクルにおける電流に比較して、高電圧負荷からワイヤ電極に流す電力ピークを低くし（例えば１／４倍程度）、ワイヤ電極と加工物２１との極間に印加する電圧を低くし（例えば１／４倍程度）、さらに、ワイヤ電極に流す電流のパルスを長くする（例えば２倍程度）ことによって、実現することが可能である。
制御部１７は、記憶部１９に記憶されたプログラムに従い、ワイヤ放電加工装置１の動作を制御する。
上ヘッド部５は、工作物２１の上方に取り付けられたものである。下ヘッド部７は、上ヘッド部５に対向して、工作物２１の下方に取り付けられたものである。ワイヤ電極は、ソースボビン３から送り出され、上ヘッド部５及び下ヘッド部７を経由してガイド部材９を経て廃棄される。
分離部１１は、切り抜き物２３を工作物２１から分離させる。例えば、ワイヤ放電加工装置では、液体を使用している。上ヘッド部５や下ヘッド部７には、この液体を高圧で噴流させる装置が必須で付いている。この高圧の液体噴流を利用して、溶着加工により保持された中子を分離する。例えば、上ヘッド部５の噴流を用いれば中子を垂直下方向に分離できる。また、下ヘッド部７の噴流を用いれば中子を垂直上方向に分離できる。そして、切り抜き物除去の確認を、例えば、ＡＷＦによるワイヤ電極供給動作を行い、ワイヤの接触検知（例えば、ワイヤ電極が結線できるかどうかなど）を用いて実現してもよい。これは、上ヘッド部や下ヘッド部が備える機能によって実現することができる。また、分離部１１は、例えば、シリンダー機構を利用した打撃を利用してもよい。まず、高圧噴流を利用する場合について説明する。続いて、シリンダー機構を利用して分離する場合について説明する。
回収部１５は、分離した切り抜き物２３を回収するためのものである。分離した中子は、大きさによって、収集が必要な場合と、そのまま全加工が終了するまで放置する場合に分けられる。回収部１５は、少なくとも収集が必要な中子を収集する。回収部１５は、垂直上方向に分離された中子を集める場合は、上ヘッド部５側に設けられる。この場合は、バキュームなどによって機外へ排出することも可能となる。回収部１５は、垂直下方向に分離された中子を集める場合は、下ヘッド部７側に設けられる。例えば、網状のカゴなどを下ヘッド部７側に設ければよい。ヘッドと加工槽との隙間を埋める程の大きさもない小さな中子は、ヘッドの動きに干渉しないので放置してもよい。また、切り落とされた小さな中子の排出は、水流によって流されることもある。また、例えば下ヘッド部７にワイパーを設け、排出穴まで切り落とされた小さな中子をかき出す動作をすることもできる。
図２は、図１のワイヤ放電加工装置１の動作の一例を示すフロー図である。
まず、ワイヤ放電加工装置１は、コア・ステッチを用いた切り抜き加工を行う（ステップＳＴ１）。不要となる切り抜き物２３を溶着加工により溶着部２５によって保持し、自動結線（ＡＷＦ）を使い、荒加工を連続して行う。
連続して荒加工を行った後、制御部１７は、上ヘッド部５及び／又は下ヘッド部７を移動する（ステップＳＴ２）。例えば、高圧噴流を利用する場合には、上ヘッド駆動用のＵ－Ｖ軸を使い上ヘッド部５と下ヘッド部７の位置関係をずらす。一般に、最大±60mmずらすことができる。
続いて、制御部１７は、分離部１１に対して、高圧噴流により、工作物５１に付着している切り抜き物２３を分離させる（ステップＳＴ３）。回収部１５は、分離された切り抜き物２３を回収する。
不要な切り抜き物２３をすべて切り離した後、連続して仕上げ加工を行う（ステップＳＴ４）。これにより、中子処理時間が短縮されることとなり、全体として加工時間を短縮することができ、ワイヤ電極使用量を削減したり、加工に使用する電力量を削減したりすることができる。
図３は、図１のワイヤ放電加工装置の具体的な構成の一例の概要を示すブロック図である。ワイヤ放電加工装置３１は、ソースボビン３３と、上ヘッド部３５（本願請求項の「上ヘッド部」の一例）と、下ヘッド部３７（本願請求項の「下ヘッド部」の一例）と、ガイド部材３９と、シリンダー部４１（本願請求項の「分離部」の一例）と、固定部４３と、回収部４５と、制御部４７と、記憶部４９を備える。
図３のソースボビン３３、上ヘッド部３５、下ヘッド部３７及びガイド部材３９は、それぞれ、図１のソースボビン３、上ヘッド部５、下ヘッド部７及びガイド部材９と同様である。工作物５１と切り抜き物５３は、コア・ステッチにより、溶着部５５により溶着されている。
制御部４７は、記憶部４９に記憶されたプログラムに従い、ワイヤ放電加工装置３１の動作を制御する。
シリンダー部４１は、工作物５１の下方に位置し、シリンダーを上昇させるシリンダーストロークにより、切り抜き物５３を工作物５１から分離させる。その後、シリンダーを下降させ、最初の位置に戻す。シリンダー部４１は、固定部４３により、下ヘッド部３７に固定されている。そのため、シリンダー部４１は、下ヘッド部３７の移動に伴って移動する。すなわち、制御部４７が、下ヘッド部３７を移動するための命令を実行し、下ヘッド部３７を移動させる制御を行うことにより、シリンダー部４１も移動する。そのため、シリンダー部４１を移動させる命令を別に用意する必要はない。本実施例では、シリンダー部４１のシリンダーを上昇させるための命令、及び、シリンダー部４１のシリンダーを下降させるための命令は、新たに追加するものとする。
回収部４５は、工作物５１の上方で、分離した切り抜き物５３を回収するためのものである。回収部４５は、上ヘッド部３５に固定してもよい。回収部４５は、例えば、加工槽外部に設置されたバキューム装置の吸引口である。このように構成することにより、シリンダー部４１によって分離され、工作物の上側に押し出された不要な切り抜き物５３は、回収部４５に吸引され、加工槽の外へと排出される。そのため、加工槽内部に不要な切り抜き物５３が溜まることがないので、切り抜き物５３の量によって加工機の動きが制限されることが無く、長時間の自動運転が可能となる。
続いて、図２を参照して、図３のワイヤ放電加工装置３１の動作の一例について説明する。
まず、ワイヤ放電加工装置３１は、コア・ステッチを用いた切り抜き加工を行う（ステップＳＴ１）。不要となる切り抜き物５３を溶着加工により溶着部５５によって保持し、自動結線（ＡＷＦ）を使い、荒加工を連続して行う。
連続して荒加工を行った後、制御部４７は、上ヘッド部３５及び下ヘッド部３７を移動する（ステップＳＴ２）。このとき、シリンダー部４１も共に移動する。制御部４７は、シリンダー部４１を切り抜き物５３の下方に位置させる。制御部４７は、加工終了時の下ヘッド部７の位置を把握しており、下ヘッド部３７とシリンダー部４１の相対的な位置関係は定まっていることから、制御部４７は、加工終了時のシリンダー部４１の位置を把握することができる。そして、下ヘッド部３７を移動させ、切り抜き物５３の下方に位置させる。切り抜き物５３は、可能な限り、垂直上方向に分離させることが望ましい。そのため、シリンダー部４１のシリンダーが、例えば切り抜き物５３の重心の下となるように移動させる。なお、制御部４７は、上ヘッド部３５及び／又は下ヘッド部３７と加工物５１との相対的な位置関係を変更すればよい。例えば、加工物５１を移動させて、シリンダー部４１を切り抜き物５３の重心の下となるようにしてもよい。
続いて、制御部４７は、シリンダー部４１のシリンダーを上昇させて、付着している切り抜き物５３を垂直上方向に分離させる（ステップＳＴ３）。このとき、上ヘッド部３５は移動しており、回収部４５が切り抜き物５３を回収するため、切り抜き物５３が上ヘッド部３７に直接当たらない。
ステップＳＴ３において、切り抜き物５３が工作物５１にあるか否かの判断が重要となる。そのため、制御部４７は、シリンダーが上昇した長さ（ストローク長）を計測する。そして、シリンダーの上昇が工作物の上面よりも上に至った場合には、切り抜き物５３が工作物５１から分離したとして、シリンダーを下降させ、ステップＳＴ４の処理に進んだり、他の切り抜き物の分離処理を行ったりする。シリンダーの上昇が工作物５１の上面まで至らなかった場合（すなわち、シリンダーが工作物５１を貫通しなかった場合）には、切り抜き物５３が工作物５１に残っているとして、シリンダーを下降させ、改めて、同じ切り抜き物５３に対して分離処理を行う。このように、ステップＳＴ３では、ストローク長を用いて不要な切り抜き物５３が工作物５１に残っているか否かの判断をし、残っている場合には、再トライする。なお、切り抜き物５３の有無は、ストローク長によるもの以外にも、例えば、ワイヤ電極接触検知によって判断してもよく、ＡＷＦによって判断してもよい。
不要な切り抜き物５３をすべて切り離した後、連続して仕上げ加工を行う（ステップＳＴ４）。これにより、中子処理時間が短縮されることとなり、全体として加工時間を短縮することができ、ワイヤ電極使用量を削減したり、加工に使用する電力量を削減したりすることができる。
図４は、図２の下ヘッド部３７、シリンダー部４１及び固定部４３の具体的な装置例を示す図である。（ａ）はストローク前であり、（ｂ）はストローク後である。このように、下ヘッド部３７にシリンダー部４１を付属させることにより、シリンダーの上下動について命令を追加するものの、移動に関しては特別な命令を追加することなく、中子処理を実現することが可能となる。
図５は、本願発明の他の実施例に係るワイヤ放電加工装置の構成の概要を示すブロック図である。他の実施例として、図２のシリンダー部４１と回収部４５の位置を入れ替えた場合を説明する。
ワイヤ放電加工装置６１は、ソースボビン６３と、上ヘッド部６５（本願請求項の「上ヘッド部」の一例）と、下ヘッド部６７（本願請求項の「下ヘッド部」の一例）と、ガイド部材６９と、シリンダー部７１（本願請求項の「分離部」の一例）と、固定部７３と、回収部７５と、制御部７７と、記憶部７９を備える。
図５のソースボビン６３、上ヘッド部６５、下ヘッド部６７及びガイド部材６９は、それぞれ、図１のソースボビン３、上ヘッド部５、下ヘッド部７及びガイド部材９と同様である。工作物８１と切り抜き物８３は、コア・ステッチにより、溶着部８５により溶着されている。
シリンダー部７１は、工作物８１の上方に位置し、シリンダーを下降させて切り抜き物８３を工作物８１から分離させる。切り抜き物８３は落下するが、下ヘッド部６７は移動しており、下ヘッド部６７を傷つけない。また、切り抜き物８３が下ヘッド部６７と加工槽との隙間を埋めるほどの大きさもない小さな中子の場合は、切り抜き物８３が落下しても、下ヘッド部６７の動きに干渉しない。
固定部７３は、シリンダー部７１を上ヘッド部６５に固定する。制御部７７は、記憶部７９のプログラムに従い、上ヘッド部６５を移動させることによりシリンダー部７１を移動させ、シリンダーを上下動させることにより、切り抜き物８３を工作物８１から分離する。図５のワイヤ放電加工装置６１の動作は、図２のフロー図と同様である。
回収部７５は、分離された切り抜き物８３を回収する。回収部７５は、例えば、少なくともシリンダー部７１がシリンダーストロークを行う際に、切り抜き物８３の下側にカゴ状の付属品を付けて実現してもよい。これにより、切り落とされた切り抜き物８３が、水流によって流されることを防ぐことができる。また、下ヘッド部６７にワイパーを設け、排出穴まで切り落とされた切り抜き物８３をかき出す動作をするようにしてもよい。
図６は、図５の上ヘッド部６５、シリンダー部７１及び固定部７３の具体的な装置例を示す図である。（ａ）は鳥瞰図であり、（ｂ）はストローク前であり、（ｃ）はストローク後である。このように、上ヘッド部６５にシリンダー部７１を付属させることにより、移動に関して特別な命令を追加することなく、中子処理を実現することが可能となる。
１，３１，６１ ワイヤ放電加工装置、３，３３，６３ ソースボビン、５，３５，５５ 上ヘッド部、７，３７，６７ 下ヘッド部、９，３９，６９ ガイド部材、１１ 分離部、１５，４５，７５ 回収部、１７，４７，７７ 制御部、１９，４９，７９ 記憶部、２１，５１，８１ 工作物、２３，５３，８３ 切り抜き物、２５，５５，８５ 溶着部、４１，７１ シリンダー部、４３，７３ 固定部、
Claims (9)
- ワイヤ放電加工装置において工作物の切り抜きを行うワイヤ放電加工方法であって、
前記ワイヤ放電加工装置は、
ワイヤ電極が経由して前記工作物の上部に位置する上ヘッド部と、
前記ワイヤ電極が経由して前記工作物の下部に位置する下ヘッド部を備え、
前記工作物の切り抜き物を、加工形状の少なくとも一箇所において前記ワイヤ電極の一部を溶融して生じる溶着部によって前記工作物に保持させる切り残し加工ステップと、
前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部と前記加工物との相対的な位置関係を変更する移動ステップと、
前記ワイヤ放電加工装置が前記工作物から前記切り抜き物を分離する分離ステップを含むワイヤ放電加工方法。 - 前記分離ステップにおいて、前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部は、液体を噴流することによって前記工作物から前記切り抜き物を分離する、請求項１記載のワイヤ放電加工方法。
- 前記分離ステップにおいて、前記前記ワイヤ電極の供給処理を行い、前記ワイヤ電極の接触検知によって前記切り抜き物が除去されたか否かを判定する、請求項１又は２に記載のワイヤ放電加工方法。
- 前記ワイヤ放電加工装置は、前記上ヘッド部又は前記下ヘッド部に隣接して配置されてシリンダー機能を有する分離部を備え、
前記分離ステップにおいて、前記分離部は、シリンダーストロークによって前記切り抜き物を分離させる、請求項１記載のワイヤ放電加工方法。 - 前記分離ステップにおいて、前記分離部は、シリンダーストロークが前記工作物を貫通しなかった場合には、再度シリンダーストロークを行う、請求項４記載のワイヤ放電加工方法。
- 前記切り抜き物の分離後に仕上げ加工を行う仕上げステップを含む請求項１から５のいずれかに記載のワイヤ放電加工方法。
- 前記ワイヤ放電加工装置は、前記工作物の上側で分離された前記切り抜き物を回収する回収部を備え、
前記分離ステップにおいて、前記分離部が、前記工作物の下側から上側へ前記切り抜き物を分離させ、前記回収部が、分離された前記切り抜き物を回収する、請求項１から６のいずれかに記載のワイヤ放電加工方法。 - 前記分離ステップにおいて、前記分離部は、前記工作物の上側から前記切り抜き物を落下させて分離する、請求項１から６のいずれかに記載のワイヤ放電加工方法。
- 工作物の切り抜きを行うワイヤ放電加工装置であって、
ワイヤ電極が経由して前記工作物の上部に位置する上ヘッド部と、
前記ワイヤ電極が経由して前記工作物の下部に位置する下ヘッド部と、
前記上ヘッド部、前記下ヘッド部及び前記加工物の位置を制御する制御部を備え、
前記工作物の切り抜き物を、前記工作物の加工形状の少なくとも一箇所において前記ワイヤ電極の一部を溶融して生じた溶着部によって前記工作物に保持させ、前記制御部が前記上ヘッド部及び／又は前記下ヘッド部と前記工作物の相対的な位置関係を変更した後に、前記工作物から前記切り抜き物を分離するワイヤ放電加工装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2015542085 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14884455 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14884455 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |