JPH0335048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ワイヤ電極を使用したワイヤカツト放電加工装
置は、ワイヤ電極を一方のリールから他方のリー
ルに引張りながら巻き取り、この軸方向に更新移
動するワイヤ電極の軸にほぼ直角方向から被加工
体を対向させて放電加工間隙を形成させ、この間
隙に水、油等の加工液を供給するとともに、間歇
的な電圧パルスを繰返し供給して放電パルスを発
生させ、この放電を繰返すことにより被加工体を
加工するが、このときワイヤ電極もしくは被加工
体に前記直角方向の平面上において相対的に所定
輪郭形状等の加工送りを与えることによつて諸種
な形状の切断、抜き取り加工ができるものであ
る。使用するワイヤ電極は、線径が通常、0.05〜
0.5mmφ程度の細線が用いられ、これに軸方向の
張力を充分与えると共に軸方向に更新移動させな
がら被加工体との間に微小間隙で対向させるた
め、被加部分は狭いスリツト状で常に微小に維持
される。

一方この加工部分に供給される加工液は、通
常、加工部ワイヤ電極の側方に設けたノズルから
加工部分に向けて注ぎかけるようにして供給され
るものであるから、充分な液を間隙部分に供給す
ることができない恐れがあつた。そしてこの加工
液の作用は、放電の媒体であると同時に、加工部
分の冷却及び洗浄、そして加工屑の外部排除を行
うもので、これが間隙に充分供給され、かつ流通
しないと、間隙は加工液の分解ガス、蒸気及び空
気等のガス媒体で充満されるから、ガス中放電と
なつてアーク放電になり易く、また短絡したりし
て安定放電加工が行われず、加工電流も増大でき
ず、したがつて加工速度の増大、加工精度の向上
は期待できないことになる。

このため前記加工液噴出ノズルとして、例えば
特開昭50−54538号公報に記載されているような
ワイヤ電極を包囲して同軸状に加工液を噴射供給
する同軸加工液噴射ノズル方式のものや、例えば
実開昭54−167496号公報に記載されているような
前記同軸ノズルを高速度噴出の細いノズルとし
て、該ノズルと同軸に低速度噴出ノズルを設けた
周りの気体吸込防止のノズル方式のもの、或いは
また特開昭47−20797号公報に記載されているよ
うな加工液中に被加工体、従つて加工部を浸漬し
て、さらにノズル噴射を行なうもの等種々のもの
が提案されているが、未だ充分満足できるものが
ないのが実情である。

しかして、その原因につき思考するに、一般的
に被加工体の板厚が数10mm以下の比較的薄いもの
や適度の厚さの被加工体の場合には、加工電流の
設定（放電繰返し周波数）や加工精度維持上等に
問題が残るとしても加工速度等の加工性能は殆ん
ど問題なく高効率の加工が可能であるが、被加工
体の板厚が数10mm以上になると、種々の加工条件
設定に応じて種々の微妙に異なる加工状態が生
じ、前述の如き従来型式の加工液噴出ノズルでは
充分な対応ができず、加工性能、特に加工速度
が、例えば被加工体の板厚に或る割合でほぼ比例
するように上らず、又、加工精度面に於いても問
題があり、アーク放電等の異常放電により加工精
度が悪化し易いだけでなく、後述する第１図及び
第３図に示すように加工送り方向の加工面の輪郭
形状が円弧凸状になることにより特に角部や小さ
な曲率半径のコーナ部等の加工精度が出にくく、
また加工速度を向上させようとすると、ワイヤ電
極の断線事故が多くなる等の問題があつた。

本発明は、上述の問題点に鑑み、加工間隙に充
分な加工液を供給して高精度、高速度の加工を可
能とすると共に、特に加工面の輪郭形状が円弧凸
状となるのを防止して、精度の良い加工を行い得
るようにすることを目的として発明されたもので
あり、本発明のワイヤカツト放電加工用加工液噴
出ノズル装置は、ワイヤ電極の軸方向と直角方向
の平面上に開口する一軸方向に長尺状の噴出開口
部を有し、前記平面上に於ける該長尺状噴出開口
部の位置が移動可能に構成されるノズルと、ワイ
ヤ電極と被加工体間の相対的な加工送り進行方向
を検知する検知装置と、前記長尺状噴出開口部の
長尺方向が加工送り進行方向と常に略一致するよ
うに、且つワイヤ電極が前記長尺状噴出開口部の
加工送り進行方向の常に前縁側端部に位置するよ
うに前記検知装置の出力信号により前記長尺状噴
出開口部を移動制御する制御装置を備えてなるこ
とを特徴とするものである。以下図面に基づき具
体的に説明する。

第１図は、従来型のワイヤカツト放電加工装置
の機械部分の概略構成を示す正面説明図で、１は
ベツド、２はベツド１に載置されたＸ−Ｙクロス
スライダ、３及び４はクロススライダ２の各軸方
向移動スライダ２Ａ，２Ｂの各駆動モータ、５は
加工液受け、６はクロススライダ２に結合して設
けた被加工物７の支持加工テーブル、８はベツド
１上の一方の端部側に立てて設けられたカラム、
９及び１０は前記カラム８より水平方向に、かつ
その先端部が、前記加工テーブル６と対応位置す
るように、上下に離隔し、かつ平行に伸長して形
成された上部及び下部アーム、１１は上部アーム
９に対し上下に移動設置可能に設けた加工ヘツ
ド、１２及び１３は前記上部アーム９の加工ヘツ
ド１１と下部アーム１０とに鉛直方向に相対向す
るように設けたワイヤ電極ガイド、１４はワイヤ
電極１５の貯蔵ドラム、１６は同巻取りドラム、
１７はワイヤ電極１５を引出し走行させるキヤブ
スタンとピンチローラを備えた引き出し装置、１
８は前記ワイヤ電極１５の引き出しに対してブレ
ーキをかけて緊張張力を付与するブレーキドラム
とピンチローラとから成る張力付与装置、１９及
び２０は前記加工ヘツド１１と下部アーム１０に
設けたガイド１２及び１３よりも図示の如く被加
工体７側又は前記ガイド１２及び１３を夫々内包
するように、かつワイヤ電極１５と同軸状に貫通
させて上記加工ヘツド１１と下部アーム１０に設
けた同一又は異口径の加工液噴射ノズル、２１及
び２２は図示しない加工液供給装置から各ノズル
１９及び２０に同一又は夫々異なる所定の流量、
圧力の加工液を供給する加工液パイプ、矢印２３
はワイヤ電極１５に対する被加工体７の加工送り
方向、７Ａは前記加工送り方向２３に対応する被
加工体７の加工溝の一方の切断面、７Ｂは前記加
工送り方向２３の加工面の輪郭を示したものであ
る。

前記加工液噴射ノズル１９及び２０の各長尺状
噴出開口部１９Ａ及び２０Ａは第２図に正面図と
して示すように円形で、ワイヤ電極１５と同軸状
であり、加工液はワイヤ電極１５を同軸状に包皮
した状態でワイヤ電極１５の線にそつて被加工体
７との加工間隙及び該加工間隙の通常反対側にあ
る既に加工済の加工溝内に注入される。

なお、加工液噴射ノズル１９及び２０は一方又
は両方が設けられ、両方設けられる場合の各加工
液噴射圧は同一又は異なる（通常ノズル２０側が
高圧）場合等種々な場合がある。

しかして、ワイヤ電極１５に付与される張力、
放電加工電圧パルス条件に対応して設定される加
工送り速度等によつても変化するが、格別な目的
等により加工送り速度を加工速度より充分遅い値
等に設定していない以上被加工体７の板厚が数10
mmよりも厚くなつてくると、第１図及び第３図に
示したように、被加工体７の加工面又は加工間隙
面の断面輪郭線７Ｂは加工送りの向きに図示の如
く円弧凸状となつており、之に対するワイヤ電極
１５の部分も放電圧力等の加工間隙圧力により同
様に彎曲した状態で更新送り移動している。

そしてこのような加工部の状態により、ノズル
１９及び２０の各長尺状噴出開口部１９Ａ及び２
０Ａからワイヤ電極１５にそつて同軸状に噴出さ
れた加工液も前記の加工間隙の輪郭７Ｂの影響を
受けて加工液溝内で、矢印１９Ｂ，２０Ｂのよう
に加工間隙と反対側の既に加工済みの加工溝方向
を指向する噴流となり、このため図示の場合は被
加工体７の板厚の約1/2前後の部分、また通常は
上部ノズル１９と下部ノズル２０との各噴流が被
加工体７の加工間隙及び加工溝内で、衝突して平
衡する部分の前後に於て加工液の流れに滞りを生
ずることもあるが、キヤビテーシヨン作用を生
じ、加工液の供給、更新が充分でない、何れにし
ても前記のキヤビテーシヨン作用等が生ずる部分
の前後（ワイヤ電極１５の軸方向）部分に於ける
加工作用が円滑でなく阻害され、また気中放電等
の発生によるワイヤ電極の断線事故も生ずるよう
になる。又、加工送り方向の加工面の輪郭形状が
円弧凸状となることにより、特に角部や曲率半径
の小さい曲線部分の加工精度が悪化することにな
る。そして、このような現象の発生及び作用は前
述したような従来型の加工液噴射ノズルによつて
は防止できなかつた。

第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＥは、前記加工液噴
射ノズル１９及び２０の本発明に従う各長尺状噴
出開口部１９Ａ、及び２０Ａの異なる実施例を示
すもので、Ａ図は長尺状噴出開口部１９Ａ（２０
Ａ）をスリツト状又は長尺楕円状に構成した場
合、Ｂ図は噴出開口１９Ａ（２０Ａ）を、前記Ａ
図のものに於てワイヤ電極１５と被加工体７間の
相対的加工送り方向２３Ａに対して噴出開口の開
口面積をワイヤ電極１５廻りの同軸状円形噴射口
１９ａ（２０ａ）部分から漸減させて連続する絞
り部噴射口１９ｂ（２０ｂ）の廻りの同軸状円形
噴出口１９ａ（２０ａ）に連続させて狭いスリツ
ト状噴射口１９ｃ（２０ｃ）を有せしめて構成し
た場合、Ｄ図は前記同軸状円形噴射口１９ａ（２
０ａ）に一体に順次に開口径の小さくなるノズル
噴射口１９ｄ（２０ｄ）を前記の方向に並べて配
置した場合、及びＥ図は前記Ｄ図のノズル噴射口
１９ｄ（２０ｄ）が、前記同軸状円形噴射口１９
ａ（２０ａ）のノズルと別個に夫々独立したノズ
ルの噴射口１９ｅ（２０ｅ）として形成された場
合の構成を示したものである。

このような長尺状噴出開口部１９Ａ（２０Ａ）
を有する加工液噴射ノズル１９及び２０によれ
ば、その長尺状噴出開口部１９Ａ（２０Ａ）の長
尺方向の軸を加工送り方向２３Ａと一致せしめ、
かつワイヤ電極１５の貫通部を前記長尺方向の一
端部側に位置させると共に該一端部側を加工送り
の先端側に位置させること、即ち、ワイヤ電極１
５が前記長尺状噴出開口部１９Ａ（２０Ａ）の加
工送り進行方向の常に前縁側端部に位置するよう
にすることによりワイヤ電極１５廻りの噴射口１
９ａ（２０ａ）よりも絞られた狭い又は小径の噴
射口となつている噴射口１９ｂ（２０ｂ），１９Ｃ
（２０Ｃ），１９ｄ（２０ｄ），及び１９ｅ（２０ｅ）
は被加工体７の既加工済加工溝部分に相対向して
おり、上記全噴射口に対する加工液の供給源が同
一乃至は供給加工液を適宜分岐して各噴射口に供
給されているとすると、噴射口１９ａ（２０ａ）
に対して絞られた状態にある噴射口１９ｂ（２０
ｂ），１９Ｃ（２０Ｃ），１９ｄ（２０ｄ），１９ｅ
（２０ｅ）、特に噴射口１９ｄ（２０ｄ）及び１９
ｅ（２０ｅ）、に於ては噴射流速が高く、また噴射
口１９ｂ（２０ｂ），１９Ｃ（２０Ｃ）に於ても絞
り幅により前記加工済の加工溝への噴射流入を円
滑にエネルギを失うこと少なく強くすることがで
き、また前記Ａ，Ｂ及びＣ図の構成の場合にもワ
イヤ電極１５廻りの噴射口１９ａ（２０ａ）とそ
れ以外の部分の噴射口１９ｂ（２０ｂ），１９Ｃ
（２０Ｃ）とを適宜隔壁等を設けて噴射口１９ｂ
（２０ｂ），１９Ｃ（２０Ｃ）側の流速又は圧力を
大きく、また好ましくは適宜細くスリツト状等に
絞り構成することができ、そして何れにしても之
等噴射口１９ｂ（２０ｂ），１９Ｃ（２０Ｃ），１９
ｄ（２０ｄ），１９ｅ（２０ｅ）等からの加工液噴
射流１９Ｘ（２０Ｘ）が第５図に示すように既加
工済の加工溝７Ａにより多く、有効に噴射流入す
ると、ワイヤ電極１５廻りの加工液噴射流１９ａ
（２０ａ）が、既加工済の加工溝７Ａ側へ逃げに
くく、ワイヤ電極１５は加工面に押しつけられる
ような状態となつて、張力を付与された方向の直
線を保つか、直線状となる力を付与され、加工送
り方向の加工面の輪郭形状が円弧凸状となる現象
が解消あるいは低減して該加工面の輪郭形状が直
線状となり、この結果、特に角部や曲率半径の小
さい曲線部分の加工精度の悪化を防止することが
できる。

そして長尺状噴出開口部１９Ａ（２０Ａ）を備
えたノズルによるこのような作動は、ノズル１９
及び２０の何れか一方のみが設けられた場合、及
び両ノズル１９及び２０が設けられて両ノズルの
加工液噴射圧力が異なる場合、例えば下部ノズル
２０の噴射加工液が、加工間隙を含むワイヤ電極
１５廻り及び加工済加工溝７Ａに於て被加工体７
の上面近くまで吹き上げ、上部ノズル１９は上記
吹き上げが被加工体７上面に達するのを押さえる
程度の噴射を行なつている場合も実質上同様であ
つて、ガイド１２，１３間、特に被加工体７との
対向加工部に於けるワイヤ電極１５の直線性が向
上し、容易に加工精度を増し、ワイヤ電極１５の
断線事故も少なく押さえることができる。

第６図は、例えば、第４図Ｃの如き構成の加工
液噴射ノズル１９をワイヤ電極１５の加工部張設
軸の廻りに制御回動自在に設けることにより、長
尺状噴出開口部の移動を、ノズル１９自体を回転
させることによつて行うようにした本発明実施例
の部分の説明断面図で、下部ノズル２０は省略し
てある。図に於て２４はノズル１９をヘツド１１
にワイヤ電極１５軸の廻りに回動自在に取付保持
するホルダ、１２Ａは上部電極ガイドで、この場
合ダイスガイドであつて前記ノズル１９にダイス
案内孔軸芯をノズル１９の回動軸と一致させて取
付けてあるが、ガイド１２Ａはヘツド１１等の固
定部に設けても良い。１９Ｌはノズルの前述加工
液噴出口１９ａ，１９Ｃにつながる加工液溜ポケ
ツトで、加工液供給孔１９Ｍ及びフレキシブルパ
イプ２５を介し所定の加工液が所定の液圧及び流
量で供給される。１９Ｎはノズル１９外周に設け
られた回動用歯車部、２６は回転軸２７によりヘ
ツド１１に取りつけられ、前記歯車部１９Ｎにか
み合う平歯車、２８は前記軸２７に取りつけられ
たプーリ、２９は回動用サーボモータ、３０はそ
の回転軸に取り付けられたプーリ、３１はプーリ
３０を前記プーリ２８と結合するベルト、３２は
ロータリーエンコーダで、３２Ａはコード板、３
２Ｂはコード読み取りヘツド、３３は読み取り信
号を数値制御装置３４に帰還して回転作動を制御
するフイードバツク回路、３５は前記数値制御装
置３４から前記加工テーブルモータ３及び４に供
給される各軸（Ｘ，Ｙ）方向の所定輪郭形状の送
り指令信号出力を検出して加工送りの進行方向２
３（２３Ａ）を演算検知してノズル１９をモータ
２９により回動させて、ノズル１９の噴出開口形
状の長尺軸方向と、前記加工送りの進行方向２３
（２３Ａ）とを一致せしめる演算検知装置で、３
６はモータ２９のサーボ増幅器である。

第７図は長尺状噴出開口部を移動させる他の実
施例で、ワイヤ電極１５廻りのノズル噴射口１９
ａ（２０ａ）の廻りに各45度の角度で放散同形の
放射状に、前記第４図Ｄ又はＥの噴射口１９ｄ
（２０ｄ），又は１９ｅ（２０ｅ）を計８個、通常
一体に固定して設け、即ち前述第６図の実施例の
ようにノズル１９自体を回動させるものではな
く、上記８個設けたノズル１９_o-1，１９_o-2…
…，１９_o-8を各オン、オフ電磁バルブ３７_-1，
３７_-2……３７_-8により切換えて第６図のノズル
１９を回動させた場合と実質上同一の長尺状噴出
開口部の移動を行わせるように構成したものであ
る。３５Ａは前記演算検知装置３５の演算結果に
基づいてバルブ３７_-1，３７_-2，……３７_-8をオ
ン・オフ切換える切換制御装置、３７は噴射口１
９ａ（２０ａ）のノズルへの加工液供給を制御す
るバルブ、Ｐは加工液供給ポンプである。この第
７図の実施例によれば、長尺状噴出開口部の移動
は、角度45度ずつとなるが、必要ならば、ノズル
１９_oを１９_o-oの如く、さらに多数等分割して設
けて、前記角度を30度、22.5度或いはさらに15度
とすることができるだけでなく、全体をワイヤ電
極１５軸の廻りの360度以下の所定の角度範囲内
を、例えば360度を720、1080、或いはさらに2000
分割するように多数に分割した制御移動が可能に
構成して、より微細適応切換え制御を行なうよう
に構成することができる。

また、前述第６図の実施例では、ノズル１９の
回転制御を数値制御装置３４より出力する輪郭加
工送り制御信号を検出して行なうように構成する
場合について説明を加えたが、上記数値制御装置
３４に於ける記録テープ記録信号やMDI入力記
憶信号の読み出し信号によつて制御するように構
成するとか、モータ３及び４の入力信号やモータ
３及び４の作動結果の数値制御装置３４へのフイ
ードバツク信号X′，Y′等より検知して制御する
ように構成することもできる。

以上の如き本発明の実施に於て、ワイヤ電極１
５廻り、或いはさらに加工済加工溝部への加工液
噴射に周りの空気を気泡状等として巻き込み、混
入噴射する可能性がある場合には各ノズル噴射開
口の口径、形成、配置等を調整することによつて
その防止を計ることが好ましく、従つて必要なら
ば本発明の長尺状噴出開口部を大開口径の加工液
噴射ノズル開口内に形成位置させるとか、加工液
中に浸漬した加工に於て適用するとか、各種の変
更実施が可能である。

以上のように本発明の加工液噴出ノズルによれ
ば、加工間隙に充分な加工液が供給されるため、
ワイヤカツト放電加工の加工精度を向上させるだ
けでなく、加工速度も向上させ、ワイヤ電極の断
線事故も少なくなる等の秀れた効果が期待できる
ものであり、又、加工送り方向の加工面の輪郭形
状が円弧凸状となるのを防止することができるた
め、特に角部や曲線部分の加工精度を向上させ得
る秀れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来型ワイヤカツト放電加工機の機
械部分の概略構成を示す正面図、第２図は同加工
液噴射ノズルの正面図、第３図は加工部の加工送
り方向の側断面説明図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及
びＥは本発明加工液噴射ノズルの噴射開口の異な
る実施例の正面図、第５図は同加工液噴射ノズル
使用の際の加工部の加工送り方向側断面説明図、
第６図は本発明実施例の加工液噴射ノズルを備え
た装置の部分の拡大説明用断面構成図、第７図は
ノズル噴射開口及びノズル回転制御の他の実施例
説明図である。 １５はワイヤ電極、１９，２０は加工液噴射ノ
ズル、２３，２３Ａは加工送り方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の間隔を置いて配置したガイド間にワイ
   ヤ電極を軸方向に更新送り移動せしめつつ前記ワ
   イヤ電極の軸方向と直角方向から被加工体を微小
   間隙を介して相対向せしめ、該間隙にワイヤ電極
   と同軸状に配置した加工液噴出ノズルから加工液
   を噴出供給せしめつつ前記ワイヤ電極と被加工体
   間に間欠的な電圧パルスを印加して放電を繰り返
   し発生させると共に、前記ワイヤ電極と被加工体
   間に前記直角方向の平面上に於ける相対的な加工
   送りを与えて加工を行うワイヤカツト放電加工に
   於いて、前記ワイヤ電極の軸方向と直角方向の平
   面上に開口する一軸方向に長尺状の噴出開口部を
   有し、前記平面上に於ける該長尺状噴出開口部の
   位置が移動可能に構成されるノズルと、前記加工
   送りの進行方向を検知する検知装置と、前記長尺
   状噴出開口部の長尺方向が加工送り進行方向と常
   に略一致するように、且つワイヤ電極が前記長尺
   状噴出開口部の加工送り進行方向の常に前縁側端
   部に位置するように前記検知装置の出力信号によ
   り前記長尺状噴出開口部を移動制御する制御装置
   を備えてなることを特徴とするワイヤカツト放電
   加工用加工液噴出ノズル装置。 ２ 前記長尺状噴出開口部が、楕円ないしスリツ
   ト状の開口により形成され、長尺状噴出開口部の
   前記移動が、前記ノズル自体の回転運動により行
   われるものである特許請求の範囲第１項記載のワ
   イヤカツト放電加工用加工液噴出ノズル装置。 ３ 前記長尺状噴出開口部が、一軸方向に一体に
   並設される複数の円形開口により形成され、長尺
   状噴出開口部の前記移動が、前記ノズル自体の回
   転運動により行われるものである特許請求の範囲
   第１項記載のワイヤカツト放電加工用加工液噴出
   ノズル装置。 ４ 前記長尺状噴出開口部が、一軸方向に一体に
   並設される複数の円形開口により形成され、前記
   ノズルが、複数の該長尺状噴出開口部を、端部の
   円形開口を各長尺状噴出開口部共用として、放散
   同形放射状に配置してなるものであつて、長尺状
   噴出開口部の前記移動が、複数の長尺状噴出開口
   部に夫々接続して設けたオン、オフバルブの切り
   換えにより行われるものである特許請求の範囲第
   １項記載のワイヤカツト放電加工用加工液噴出ノ
   ズル装置。