JPH0790426B2 - ワイヤ放電加工機のワイヤ電極案内装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はワイヤ放電加工機のワイヤ電極案内装置に関す
る。

〔従来の技術〕 一般にワイヤ放電加工機は被加工物とワイヤ電極とを微
小間隙を介して対向させ、これら両者に通電して上記微
小間隙に放電を生起させるとともに被加工物とワイヤ電
極とを相対的に移動させて被加工物（ワーク）を放電の
エネルギーによって加工するものである。ワイヤ電極は
その収納リールから被加工物と対向する放電加工部を通
過してワイヤ電極巻き上げローラまたはワイヤ電極回収
箱に向け常時送られ、放電時の電極消耗による断線事故
の発生を予防する処置が採られている。また、従来より
ワイヤ放電加工機においては、放電加工部の上下にそれ
ぞれワイヤ電極を摺動保持するワイヤガイドを設け、こ
れらのワイヤガイドによりワイヤ電極を案内、位置決め
することにより常に被加工物とワイヤ電極との間の微小
間隙を介した対向配置を一定の状態に維持し、放電加工
精度を保つ構成が採られている。また、上記放電加工部
には放電部の絶縁回復や冷却、加工粉の除去等のため
に、絶縁性の高い純水等から成る加工液を供給し、加工
品質を向上させると共に熱によるワイヤ断線を防ぐこと
が行なわれている。

加工液の供給は、放電加工部の上下にそれぞれ密閉容器
状のハウジングを有するワイヤ電極案内装置を設け、こ
のワイヤ電極案内装置（以下ヘッドと呼ぶ）に設けたノ
ズルから高圧の加工液を加工部に噴射することで行な
う。通常、前記ワイヤガイドはワイヤ電極に電力を供給
する給電子と共に上記ヘッド内に収納され、加工液は一
旦ヘッド内部に供給されてヘッド内を走行するワイヤ電
極と上記給電子やワイヤガイド等を冷却した後上記ノズ
ルから放電加工部に噴射される。また、ワイヤ電極は前
記ワイヤガイドからこのノズルを通ってヘッド外に出て
いる。すなわちワイヤ電極は放電加工部の上下のヘッド
内に配置されたワイヤガイド間に上記ノズルを通して張
架された形になっている。このため上記ノズルから噴射
される加工液はワイヤ電極を包囲して被加工物へ向う噴
流を形成し、ワイヤ電極はヘッド内部だけでなく、ヘッ
ド外部を走行中も加工液によって冷却され、気中通電に
よる過熱、断線が防止される。前述のワイヤガイドはワ
イヤ電極と摺動し、ワイヤ電極の走路を規定して被加工
物に対する位置決めを行なうと共にワイヤ電極に適度な
張力を与える役割を持っている。

第３図はこのワイヤガイドの構造の一例を示したもので
あり、被加工物の上側に設けられるワイヤガイドを示し
ている。ワイヤガイド11はヘッド22のハウジングに固定
されたＶ溝ブロック12と当板14とから構成されており、
Ｖ溝ブロック12の当板14に当接する面にはワイヤ電極10
の走路を規定するＶ溝16が設けられている。実際には被
加工物を挟んで下側にも同一の形のワイヤガイド（図示
せず）が上下を逆にした形で設けられており、ワイヤ電
極10は図示したようにこれら両方のワイヤガイドのＶ溝
ブロック12のＶ溝16面に当板14により押圧され、これら
の面と摺動走行して一定の走路から逸脱しないようにさ
れている。また当板14の押圧力を調整してワイヤ電極10
とＶ溝ブロック12、当板14との摺動による摩擦力を変化
させることにより上下ワイヤガイド間のワイヤ電極10の
張力が適切な値に保たれている。ワイヤガイド11の上方
には給電子18が設けられておりワイヤ電極10はこの給電
子18と接触摺動することにより電力を供給されている。
また、20a,20bは表面にＶ溝を有する一対のＶブロック
であり、給電子18の上下でワイヤ電極10を給電子18に向
けて押圧し、ワイヤ電極10と給電子18との接触を確保し
ている。図において40から48までは、ワイヤ電極10の自
動結線の際に当板14及びＶブロック20a,20bをそれぞれ
Ｖ溝ブロック12及び給電子10から離間させ、ワイヤ電極
10の挿通を容易にするための機構である。前述のように
上記ワイヤガイド11と給電子18は図に鎖線で示したヘッ
ド22のハウジング内に収納されておりワイヤ電極10はヘ
ッドボディ22上面の入口孔からヘッド22内に入り、給電
子18、ワイヤガイド11を経てヘッド22下面に設けたノズ
ル24から被加工物の放電加工部に向けて走行する。ま
た、放電加工中は、ワイヤ電極10には上下のヘッドの給
電子を介して放電加工用の電流が流れている。このため
ヘッド22内でワイヤ電極10が通電による発熱から過熱し
て断線することのないように加工液を用いた以下のよう
な冷却方法がとられている。すなわち、ヘッド22内には
供給口26から加工液が供給されるようになっており、加
工液は図示しない加工液ポンプから配管若しくはフレキ
シブルホースを通りヘッド22上面の供給口26からヘッド
内に流入し、ヘッド22内部に充満すると共に、供給口26
からノズル24へ向う流れを形成し、ヘッド内部のワイヤ
電極10やワイヤ電極と摺動するワイヤガイド11、給電子
18、Ｖブロック20a,b等のヘッドボディ内の部材を冷却
した後ノズル24から被加工物へ向けて噴射され、被加工
物の加工部やヘッドボディ外のワイヤ電極10の部分を冷
却する。加工液は高圧でヘッドボディ内に供給され、ヘ
ッドボティ内部も8kg/cm²程度の圧力に保たれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようにヘッド内にワイヤガイドや給電子を設け、
加圧した加工液をヘッド内に供給することによりヘッド
内部のワイヤ電極を効率良く冷却することができる。

しかし、上記の冷却方法をとった場合でもヘッド内部で
のワイヤ電極の過熱による断線を完全になくすことはで
きず、特に小径のワイヤ電極を用いて大電流の放電加工
を行なう場合には断線が多く発生する傾向がある。

ワイヤ電極が断線した場合、作業を中断してワイヤ電極
を再結線する必要があり、最近のワイヤ放電加工機では
ワイヤ電極の断線を検知して自動的にワイヤ電極の再結
線を短時間で行なう機構が付加されてはいるが、ワイヤ
電極の断線による作業の中断とそれに伴うワイヤ電極の
再結線に要する時間は工程全体に影響を与えるためワイ
ヤ電極の断線を極力減らす必要がある。

前述の冷却方法をとった場合に、ヘッド内でワイヤ電極
が断線を生じる原因はいくつか考えられるが、出願人の
検討によれば、以下に述べる気泡の発生が大きな原因と
なっていることが判明している。

すなわち、放電加工中に前記ワイヤガイドのワイヤ電極
入口部分（以下「ワイヤガイド入口部」という）に気泡
が発生し、この気泡が第４図に示すようにワイヤガイド
入口部11aに付着して、ワイヤ電極10を取巻く空気塊25
を形成する場合がある。この気泡の生成する原因は完全
には判明していないがワイヤ電極表面に付着していた空
気がワイヤガイドとの摺動により剥離したもの、また高
温のワイヤ電極の周辺の加工液が気化したものと考えら
れる。

この部分ではワイヤ電極には放電加工用の電流が流れて
おり上記空気塊が生じるとワイヤ電極は、空気塊を通過
する際一時的に冷却用の加工液と接触を断たれるため気
中通電と同じ状態となる。

上記空気塊の大きさは小さいためワイヤ電極が通常の走
行速度範囲（50mm/secから250mm/sec程度）にある場合
は気中通電の状態になる時間は極めて短時間（1/10秒程
度）であるが、加工電流値とワイヤ電極の直径等の条件
によってはワイヤ電極の温度が急上昇することがあり、
例えば直径0.2mmの真ちゅう製ワイヤ電極に45Aの加工電
流（実効値）を通電していた場合1/100秒間程度の気中
通電で300℃以上までワイヤ電極が加熱されることが判
っている。上記温度ではワイヤ電極の引張強度は通常温
度の場合の1/2程度まで低下するため極めて断線が生じ
やすい状態になっていることがわかる。

特に最近の傾向として、加工精度を向上させるために小
径のワイヤ電極を用い、同時に加工速度を上昇させるた
め加工電流を大きく設定するようになっている。このた
め上記空気塊が形成された場合ワイヤ電極の断線が生じ
る率が高い。また、上記の問題はワイヤガイド入口部分
だけでなく、ワイヤ電極の通電された部分（上下給電子
の間のワイヤ電極部分）と摺動を行う部材、例えば前述
の給電子18やＶブロック20a等にも同様に生じる可能性
がある。

本発明は上記問題を解決するために、ヘッド内でのワイ
ヤ電極断線を防止するワイヤ電極案内装置を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明によれば、走行する
ワイヤ電極をワイヤガイドで挟持しつつ摺動させ案内支
持し、かつ加圧した加工液を供給して前記ワイヤ電極を
冷却するとともに前記加工液を被加工物の放電加工部へ
噴射するワイヤ放電加工機のワイヤ電極案内装置におい
て、前記ワイヤガイドと前記ワイヤ電極との摺動部近傍
に一端を開口させ、他端を前記ワイヤ電極案内装置外部
へ連通させた配管でなる気泡除去手段を設け、前記ワイ
ヤガイドと前記ワイヤ電極との摺動部に発生する気泡の
停留をなくすことを特徴とするワイヤ放電加工機のワイ
ヤ電極案内装置が提供される。

〔作用〕

ヘッド内部のワイヤガイドとワイヤ電極との摺動部に発
生する気泡を、ヘッド外へ排出するか、または加工液中
に拡散するかして除去し、ワイヤ電極の走路における気
泡の停留をなくしている。つまり常にワイヤ電極が加工
液に触れる状態を作り出し、ワイヤ電極の冷却が確実に
行われるようにしている。

〔実施例〕

第１図と第２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）図に本発明をワイヤ放
電加工機の上側ヘッドに適用した実施例を示す。第２
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）図は本発明の原理を示す略示図であ
る。第２（Ａ）図においてワイヤ電極10はヘッド22のハ
ウジングの外部からハウジング上面に設けたワイヤ電極
入口28を通じてヘッド22内に入りＶブロック20b、給電
子18、Ｖブロック20aと接触、摺動した後ワイヤガイド1
1を通過してハウジング下面に設けたノズル24から被加
工物の放電加工部に向けて走行する。ヘッド22のハウジ
ングには加工液供給口26から加圧した加工液が供給され
ておりハウジング内を満たした後ノズル24から被加工物
に噴射されている。本実施例ではヘッド22のハウジング
を貫通した配管25が設けられており、この配管25の一端
はワイヤガイド11のワイヤ電極入口部11aに近接して開
口しており、他の一端はヘッド外部の大気に開放してい
る。このため、配管25を通じてワイヤ電極入口部11a付
近の加工液の圧力とヘッド外部の圧力との差により入口
部11a付近の加工液が配管25を通じてヘッド外部へ流出
しており、入口部11aに発生した気泡は加工液と共にヘ
ッド外部へ排出され、入口部11a付近に空気塊が形成さ
れることはない。第１図は第２図（Ａ）の実施例の実際
の構成を説明するヘッドの分解図である。図においてヘ
ッド22はワイヤガイド11と、図にその一部が示されてい
る給電子18と、Ｖブロック（図に現われていない）とを
収容するヘッドボディ35と、ノズル24を備えたノズルベ
ース36とを備えており、ノズルベース36内のノズル24上
部には、ワイヤガイド11が配置されている。ワイヤガイ
ド11のＶ溝ブロック12はヘッドボディ35の下面37に固定
されており、ワイヤガイド11の当板14は図に現われてい
ない旋回機構（第３図40）に連結されている。またヘッ
ドボディ35とノズルベース30内部はヘッドボディ35の下
面37に設けた開口38により連通しており加工液は加工液
供給口26からヘッドボディ35内に供給され、開口38から
ノズルベース36内に流入してノズル24から被加工物に向
けて噴射される。本実施例では前記配管25はヘッドボデ
ィ35前面に設けた保守点検用の開口とノズルベース36の
前面とを覆うカバー27を貫通して取付けられ、ワイヤガ
イド11の入口部11aに開口している。ヘッド内部の加工
液圧力が8kg/cm²の場合、配管25の内径は1mm程度であ
り、配管25の支持のための特別な部材は不要である。

本実施例では配管25の一方の端部は大気に開放されてい
るが、この端部を適宜なポンプ入口部に連通させ、ヘッ
ド内部の加工液を吸引するようにすればヘッド内の加工
液圧力が低いような場合にも使用できる。また、第２
（Ｂ）図は本発明の別の実施例を示しており、第２図
（Ａ）と同様にヘッド22のハウジングを貫通した配管29
が設けられており、配管29の一端はワイヤガイド11のワ
イヤ電極入口部11aに開口している。しかし本実施例で
は配管29の他の一端はポンプ吐出部等のヘッド内部の加
工液より高い圧力を有する加工液供給源30に接続されて
おり、配管29からワイヤガイド11の入口部11aに向けて
加工液を噴射している。このためワイヤガイド11の入口
部11aに発生した気泡は配管29からの噴流により入口部1
1aから剥離して周囲の加工液中に拡散し、加工液と共に
ノズル24から排出されるため入口部11aには空気塊が生
長することがない。

また、第２（Ｃ）図は本発明のもう１つの実施例であ
り、この実施例ではヘッド22のハウジングを貫通した配
管31はワイヤガイド11のワイヤ電極出口部11bに開口し
ており、出口部11bからワイヤガイド11のワイヤ電極通
路11cを通してワイヤガイド入口部11aに生じた気泡を吸
引している。この場合もワイヤガイド入口部11aに発生
した気泡は入口部11a近傍の加工液と共にワイヤガイド1
1のワイヤ電極通路11cを通り配管31に吸引されるためワ
イヤガイド11の入口部11aに空気塊が生長することがな
い。なお、上記実施例では上側ヘッドについて説明した
が下側ヘッドについても同様に本発明を適用できること
は明らかである。更に上記実施例では配管25,29,31はワ
イヤガイド11とワイヤ電極10との摺動部に発生する気泡
の除去に使用する場合について説明したが同様な構成で
給電子18及びＶブロック20aのワイヤ電極11との摺動部
に発生する気泡を除去することもできる。

〔発明の効果〕

上述のように、ワイヤガイド等のワイヤ電極摺動部に発
生する気泡を除去するようにしたことにより空気塊が生
成せずワイヤ電極が気中通電の状態になることがないた
め、ワイヤ電極の冷却が十分行なえ、ワイヤ電極のヘッ
ド内での断線が生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すヘッドの分解図、第２
（Ａ）図から第２（Ｃ）図までは本発明の原理を示す略
示図、第３図はワイヤガイド、給電子等の詳細を示す略
示図、第４図はワイヤガイドに形成される空気塊を示す
略示図である。 10……ワイヤ電極、11……ワイヤガイド、11a……ワイ
ヤガイド入口部、18……給電子、20a,b……Ｖブロッ
ク、22……ワイヤ電極案内装置（ヘッド）、24……ノズ
ル、25,29,31……配管、27……カバー、35……ヘッドボ
ディ、36……ノズルベース。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行するワイヤ電極をワイヤガイドで挟持
   しつつ摺動させ案内支持し、かつ加圧した加工液を供給
   して前記ワイヤ電極を冷却するとともに前記加工液を被
   加工物の放電加工部へ噴射するワイヤ放電加工機のワイ
   ヤ電極案内装置において、 前記ワイヤガイドと前記ワイヤ電極との摺動部近傍に一
   端を開口させ、他端を前記ワイヤ電極案内装置外部へ連
   通させた配管でなる気泡除去手段を設け、前記ワイヤガ
   イドと前記ワイヤ電極との摺動部に発生する気泡の停留
   をなくすことを特徴とするワイヤ放電加工機のワイヤ電
   極案内装置。
2. 【請求項２】前記気泡除去手段はさらに、前記ワイヤ電
   極案内装置外部の前記配管へ接続され、前記ワイヤガイ
   ドと前記ワイヤ電極との摺動部に発生する気泡を加工液
   とともに吸引する吸引手段を備えた請求項１に記載のワ
   イヤ放電加工機のワイヤ電極案内装置。
3. 【請求項３】前記気泡除去手段は、前記ワイヤ電極案内
   装置外部の前記配管へ接続され、前記ワイヤ電極案内装
   置内部の加工液圧力より高圧の加工液を供給する加工液
   供給手段を備え、前記ワイヤガイドと前記ワイヤ電極と
   の摺動部に向けて加工液を噴射して前記摺動部に発生す
   る気泡を前記ワイヤ電極案内装置内部の加工液中に拡散
   させるように構成した請求項１に記載のワイヤ放電加工
   機のワイヤ電極案内装置。