JPH0314575B2 - - Google Patents

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JPH0314575B2
JPH0314575B2 JP56106691A JP10669181A JPH0314575B2 JP H0314575 B2 JPH0314575 B2 JP H0314575B2 JP 56106691 A JP56106691 A JP 56106691A JP 10669181 A JP10669181 A JP 10669181A JP H0314575 B2 JPH0314575 B2 JP H0314575B2
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JP
Japan
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machining
wire electrode
fluid
water
cooling
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JP56106691A
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JPS5810429A (ja
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Kyoshi Inoe
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Inoue Japax Research Inc
Original Assignee
Inoue Japax Research Inc
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Publication date
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Priority to US06/395,633 priority patent/US4520252A/en
Priority to IT8248772A priority patent/IT1189310B/it
Priority to DE19823225410 priority patent/DE3225410A1/de
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Priority to FR8211943A priority patent/FR2509214B1/fr
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Publication of JPH0314575B2 publication Critical patent/JPH0314575B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING 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
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/08Wire electrodes
    • B23H7/10Supporting, winding or electrical connection of wire-electrode
    • B23H7/101Supply of working media

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工液として水を用いるワイヤカツ
ト放電加工方法に関する。
ワイヤカツト放電加工は、周知の通り、電極と
して0.2mmφ程度の非常に細い例えば銅線や黄銅
線を用い、被加工体と微小な間〓を介して対向又
は貫通させた該ワイヤ電極に加工中常時軸方向の
更新送りを与え、又、前記間〓に加工液を噴射供
給により介在せしめつつワイヤ電極と被加工体間
に加工電圧パルスを印加すると共に、数値制御等
により被加工体をワイヤ電極の軸方向と略直角方
向に相対的に移動させることにより被電加工を行
なわせて所望の複雑な輪郭線のカツト加工を行な
うものである。
このワイヤカツト放電加工に於ては、加工の進
行に伴ない加工液の温度が上昇し、加工液として
水(純水)を使用する場合、比抵抗及び冷却能力
が減少する。この結果、オーバーカツト寸法、即
ちワイヤ電極と被加工体間の間〓寸法が変化して
加工精度が悪化し、又、冷却能力が低下するとこ
ろからワイヤ電極の断線やアーク及び水蒸気中で
の放電等の異常放電を防止するためにより抵負荷
の加工を余儀なくされ、加工能率の低下を来たす
ことになる。このため従来から、加工液の温度上
昇を抑えて一定温度に保ちながら加工を行なうの
が普通である。
即ち、従来に於ける水加工液の冷却は、室温等
の常温、又は機械が設置されている恒温室の温度
に冷却保持するもので、加工の全期間中、加工液
の温度上昇を防止することに照準が置かれてい
た。
本発明者は、研究の結果、従来のように水加工
液の温度を常温程度の一定温度に保持するだけで
なく、積極的に水加工液を冷却して8℃以下、好
ましくは4℃下に保持することによりワイヤカツ
ト放電加工の加工速度を大幅に向上させ得ること
を発見し、既に提案した(特開昭52−89891号公
報参照)。そして、その後更に加工速度を改善す
べく研究の結果、水加工液だけでなく、更新送り
されて加工部に送込まれるワイヤ電極も冷却して
4℃以下の温度に保持することにより、更に加工
速度を向上させ得ることが分つた。
本発明は、叙上の点に基づき、水加工液を冷却
する従来技術よりも更に加工速度を向上させるこ
とを目的として発明されたものであり、加工液を
冷却する手段とワイヤ電極を冷却する手段とを
夫々設け、前記加工液冷却手段により4℃以下に
保持した水加工液を加工部に噴射供給すると共に
前記ワイヤ電極冷却手段により4℃以下に保持し
たワイヤ電極を加工部に送込むことを特徴とする
ものである。
以下、図面に基づいて本発明を説明する。
第1図は、被加工体とワイヤ電極が対向する加
工部に噴射供給される水加工液を4℃以下の温度
に保持するようにしたワイヤカツト放電加工装置
の一例を示すものであつて、図中、1は一方の電
極となるワイヤ、2,2はワイヤ電極1に通電す
る通電ローラ、3はワイヤ電極1が貫通する被加
工体、4,4は上下一対の位置決めガイドロー
ラ、5は加工液の回収パン、6はパン5からの加
工液を回収する沈澱槽、7は該沈澱層6から加工
液を汲上げ濾過装置8を介して清浄加工液貯槽9
に送給するポンプ、10は貯槽9の加工液の比抵
抗を一定に保つため貯槽9内の加工液を汲上げて
イオン交換樹脂塔11を通し循環させるポンプ、
12はポンプ10を供給加工液の比抵抗検出信号
によりオン・オフ制御する制御装置、13は貯槽
9の加工液を常温、又は室温等に冷却保持するた
めの従来慣用の冷却装置、14は貯槽9の加工液
を所定の低温に冷却する精密冷却槽16へ濾過装
置15を介して補給するポンプ、17は冷却コイ
ル、18は比較的小容量の精密冷却槽16内の加
工液温度を検出して4℃以下の所定温度に精密に
冷却保持するための前記冷却コイル17の冷却制
御装置、19は被加工体3の上下に一対設けられ
る加工液噴射ノズル20,20に流量制御弁2
1,21を介して加工液を供給するポンプであ
る。
この装置例に於て、精密冷却槽16内に設けら
れる冷却コイル17は、例えばアンモニアやフレ
オンガス、液体窒素等を作業物質とする通常の冷
凍機構の蒸発部を加工液中に浸漬して配置しやす
い形にまとめたもので良いが、液温を上下幅約1
℃以内に精密制御することが望ましい。
このワイヤカツト放電加工装置によれば、加工
部に於て温度上昇した加工液は従来通常の濾過再
生及び比抵抗制御の加工液再循環供給制御装置6
乃至15によつて処理されて精密冷却槽16に還
流し、該冷却槽16内の加工液が冷却コイル17
によつて所定の低温に冷却され、所定の低温度の
状態でノズル20,20から加工間〓に噴射供給
される。
実験例 1 被加工体としてS55C(JIS規格)材、厚さ25mm
のものを用い、ワイヤ電極として0.2mmφの黄銅
線を用い、加工液として比抵抗が常温で3×104
Ωcmの水を用いた。加工間〓の電圧を一定に制御
するサーボ送りによつて加工送りしたとき、加工
速度は、水加工液の温度が20℃(室温)のとき2
mm/min、同じく10℃のとき2.6mm/minとなり、
水加工液の温度を4℃にしたとき3.1mm/minに
達し、室温時に比べて加工速度が約50%向上し
た。
第2図は、第1図と同じく水加工液を4℃以下
の温度に保持するようにした装置の別の例を示す
ものであり、第1図と同一符号は同一構成部材を
示す。この装置に於ては、水加工液の循環流路
中、被加工体3への噴射直前の位置に中空筒状の
冷却筒22を設け、加工液はこの冷却筒22内を
貫流する際に冷却されて加工間〓に噴射供給され
る。冷却筒22は、例えばサーモエレメント23
によつて冷却される。サーモエレメントはペルチ
エ効果を利用した、言わば電子冷却装置である。
即ち、異種の金属又は半導体の接触点を通つて電
流が流れるとき、接触面でジユール熱以外に、電
流の向きによつて可逆的な熱の発生又は吸収が起
るペルチエ効果を用し、その吸熱部23Aを冷却
筒22の外周部に接触配置して内部を流れる水加
工液の熱を吸収して冷却する。加工液の噴射供給
量に対して冷却筒22の冷却能力が充分でないと
きは、冷却槽16に第1図と同様に冷却手段が設
けられ、冷却槽16で冷却した水加工液を冷却筒
22によつて精密に温度制御して、所定温度の水
加工液が加工間〓に噴射供給されるようする。サ
ーモエレメントの高温側を例えば槽9又は16内
の加工液で冷却するようにして、装置の小形化を
図つても良い。
実験例 2 被加工体としてSK材、厚さ50mmのものを用い、
ワイヤ電極として0.2mmφの黄銅線を3m/minの
更新送り速度で移動させ、加工液として比抵抗が
常温で3×104Ωcmの水を用いて、この加工液を
5/minの流量で噴射供給しながら加工した。
加工間〓の電圧を一定に制御するサーボ送りによ
つて加工送りしたとき、加工速度は、水加工液の
温度が10℃のとき約0.8mm/minで、1℃のとき
約1.3mm/minに達した。
このように、水加工液を積極的に冷却して低温
にすることにより加工速度が向上するが、これ
は、加工液による冷却作用が高められ加工部の温
度上昇が抑えられることにより、アークや気中放
電等の異常放電の発生数が低下し、加工に寄与す
る良好な火花放電の発生率が増大するためと考え
られる。しかし、加工速度と水加工液の温度との
関係は、実験の結果によれば、前記特開昭52−
89891号公報にも記載されているように、水加工
液の温度を常温から下げていくと4℃付近までは
急激に加工速度が増大するが、略4℃を境にして
加工速度の上昇が頭打ちになり、それ以上温度を
下げてもそれ程加工速度が増大しなくなる。又、
比抵抗の異なる水加工液を用いても略同様の結果
となる。そこで、本発明は、加工速度が略飽和状
態となつて上限に近い高速加工が可能となる4℃
以下に水加工液を冷却することとする。
しかして、本発明は、水加工液を冷却するだけ
でなく、加工部に送込まれるワイヤ電極も積極的
に冷却することを特徴とするものであり、次に本
発明の実験例を説明する。
第3図は、加工部に噴射供給される加工液を4
℃以下の温度に保持すると共に、更新送りされて
加工部に送込まれるワイヤ電極も冷却して4℃以
下の温度に保持するようにした本発明の方法を実
施する装置例を示すものである。この実験例に於
ては、第1図の装置に加えて、加工部に送込まれ
ていくワイヤ電極1自体をサーモエレメント23
を用いて冷却しており、ワイヤ電極1はサーモエ
レメント23の収熱部23Aに接触してこれに熱
を与え自からは冷却されながら走行移動する。
この本発明の実施例によれば、従来の加工液だ
けを冷却する方法よりも更に加工速度が向上し、
次のような実験結果が得られた。
実験例 3 被加工体、ワイヤ電極、水加工液等は実験例1
と同じものを用いた。加工間〓の電圧を一定に制
御するサーボ送りによつて加工送りしたとき、水
加工液とワイヤ電極の温度が10℃のとき加工速度
2.9mm/minとなり、4℃にしたとき加工速度3.3
mm/minが計測され、水加工液だけ冷却する場合
に比べて更に10%程度加工速度が向上した。
このように、ワイヤ電極電極も冷却することに
より加工速度が向上する現象は、次ように説明さ
れる。
即ち、ワイヤ電極としては、0.3mmφ/min〜
0.03mm/φ或いは0.01mmφのワイヤが用いられる
が、0.1mmφ未満の極細のワイヤ電極が使用され
るのはタングンテン線等による特殊な加工の場合
であり、通常は0.2mmφ程度の銅系のワイヤ電極
が最も常用されており、他方、ワイヤ電極と被加
工体との間の加工間〓は通常数10μm程度と非常
に狭いため、ワイヤ電極の比熱は水に比べて小さ
いものの、加工間〓に介在する少量の水加工液に
対するワイヤ電極の有する熱量の影響は無視でき
ず、しかもワイヤ電極は通常毎秒数mの速さで更
新送りされているわけであるから、水加工液を4
℃以下としても常温状態のワイヤ電極を加工部に
送込むと、加工間〓に介在する水加工液がワイヤ
電極によつて加熱されて温度上昇し、その温度上
昇分だけ加工速度の向上が阻害されることにな
り、これに対し、ワイヤ電極を冷却して加工間〓
に介在する水加工液に加熱作用を及ぼさないよう
にすれば、ワイヤ電極の有する熱量によるこのよ
うな悪影響がなくなり、加工速度が向上するもの
と考えられる。そこで、本発明では、加工間〓に
介在する水加工液に加熱作用を及ぼさないように
ワイヤ電極も4℃以下に冷却して加工部に送込む
こととする。
又、0.1mmφ未満の極細のタングステン線によ
る特殊な加工は別にして、銅系のワイヤ電極によ
る通常の加工では、使用されるワイヤ電極の径や
更新送り速さにそれ程大きな違いはないから、ワ
イヤ電極の径や更新送り速さの相違による加工速
度向上への影響は取立てて言う程ではないが、強
いていえばワイヤ電極の径が太く更新送り速さが
速い加工条件での加工の方が、常温状態のワイヤ
電極による加工部への単位時間当りの供給熱量が
増大して低温水加工液に対する加熱作用が大きく
なるから、換言すれば、ワイヤ電極を4℃以下に
冷却することによる加工間〓介在水加工液の常温
ワイヤ電極による温度上昇を防止する作用が顕著
になるから、本発明による加工速度向上効果が大
きくなる。又、極細のタングステン線を使用する
場合は、タングステンの比熱が銅の1/3程度で
あつて径も細いことから、常温で加工部に送込ん
でも加工間〓介在水加工液に対する加熱作用が少
ないため、通常の銅径のワイヤ電極を使用する場
合よりも加工速度向上効果は小さい。
又、ワイヤ電極は、冷却しても水のように凍結
して相転換する問題がなく比熱も小さくて冷却し
易いから、0℃以下の低温に冷却するようにして
も良い。例えば、前記実施例に於て、吸熱部23
Aに水を供給して凍結させ、この凍結水にワイヤ
電極1を接触走行させて冷却するように構成する
と、吸熱部23Aに於ける摩擦抵抗が低減される
と共に冷却も充分に行われて好適である。
尚、水加工液の凍結を防止すると共に、水加工
液の循環路に配置される各機器をより低温での稼
働を可能とすれば、例えば水加工液を−10℃程度
としてのワイヤカツト放電加工も可能であるが、
上述したように4℃程度以下では温度を下げても
加工速度の増大がそれ程でもないため、費用対効
果上未だ有用といえる状態には達していない。
以上述べたように、本発明によれば、水加工液
とワイヤ電極を電子冷却、或いは通常の作業ガス
の蒸発冷却等の適宜の手段によつて冷却して4℃
以下の温度に保持することにより、水加工液を室
温程度の常温に保持するだけで積極的に冷却しな
い場合に比べて加工速度を略60%向上させること
ができ、又、水加工液だけを4℃以下に冷却する
場合よりも約10%加工速度を向上させることがで
きる。
又、本発明によれば、水加工液が所定の低温度
に保持されることにより比抵抗が所定値に保たれ
るため、一定のオーバーカツト寸法で加工を行な
うことができ、精度の良い加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は加工部に噴射供給される加工
液を4℃以下の温度に保持するようにしたワイヤ
カツト放電加工装置の説明図、第3図は加工部に
噴射供給される加工液だけでなく加工部に送込ま
れるワイヤ電極も4℃以下の温度に保持して加工
を行なう本発明の方法を実施するワイヤカツト放
電加工装置の説明図である。 1……ワイヤ電極、3……被加工体、9……清
浄加工液貯槽、16……精密冷却槽、19……ポ
ンプ、20……加工液噴射ノズル、22……冷却
筒、23……サーモエレメント。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被加工体と相対向する加工部にワイヤ電極を
    送込むと共に該加工部に加工液として水を噴射供
    給しながら前記ワイヤ電極と被加工体間に加工電
    圧パルスを印加して放電加工を行なうワイヤカツ
    ト放電加工方法に於て、加工液を冷却する手段と
    ワイヤ電極を冷却する手段とを夫々設け、前記加
    工液冷却手段により4℃以下に保持した水加工液
    を加工部に噴射供給すると共に、前記ワイヤ電極
    冷却手段により4℃以下に保持したワイヤ電極を
    加工部に送込むことを特徴とするワイヤカツト放
    電加工方法。
JP10669181A 1981-07-07 1981-07-07 ワイヤカツト放電加工方法 Granted JPS5810429A (ja)

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GB08219634A GB2103138B (en) 1981-07-07 1982-07-07 Travelling-wire electric discharge machining method and apparatus with a cooled machining fluid
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