JPS5877407A - 加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 開示技術は放電加工を行った後に同一位置で焼入れ加工
を行う技術分野に属する。

而して、この出願の発明は金型等の製作用ワークに対し
て型彫若しくは穿孔放電加工、又は、ワイヤカット放電
加工等の本加工を行った後、更に。

焼入れ加工を行い該ワーク加工金型の主として内周、又
は外周縁部の表層面を硬化させる様にした加工方法と、
該加工方法に直接使用する装置に関する発明であシ、ワ
ークセット装置にセットされた上記ワークを本加工治具
によシ、該本加工治具とワークセット装置間の、必要に
応じサーボ制御が可能なＮＣ制御移動機構による相対的
な加工移動により所定本加工を行い１次いで、該ワーク
をセットしたままの状態で該本加工治具動作を切換装置
によシ該本加工治具に同心的に設けられた。

又は１本加工治具と同心的に交互にセット及び退避の交
替自在に設けられた放電焼入れ装置に交替作動切換して
該放電焼入れ装置のプラズマ電極と冷却材とにより引き
続いて上記ワーク加工金型の内周又は外周ニップの表面
層を前記ＮＣ制御移動機構により制御移動させながらプ
ラズマジェットによシ選択的に放電焼入れする様にした
加工方法と該加工方法に直接使用する装置に係る発明で
ある０　　゛ 周知の如く、各種工業製品に於いて、例えば、プレス用
金型等はフライス等の機械加工成形後に？フチ。グイ相
互の夫々の全体、又は少くとも夫々の係合エッヂを焼入
れして保合摩耗さらには損傷を防止する様にされている
。

しかしながら、ワークに対する穿孔、型彫等の加工後に
焼入等熱処理をすると歪を生じて修正再加工等を必要と
することが少くないため、その様な歪等の発生が少ない
１例えば、所望エツジ部に対する選択的かつ局部的熱処
理をすること等が要請されていた。

又、放電加工等の電気加工等によれば、所定の焼入れ処
理済ワークに対して穿孔、型彫等の加ニー　が可能なた
め好都合であるが、ニップ部周辺が電気加工作用によシ
焼戻しされている場合があり。

このためニップ部に対する選択的かつ局部的焼入等の熱
処理を行なうことを手軽に可能とすることが要請されて
いる。

そして、当該加工々程は、放電加工、フライス加工等に
よりワークを加工成形し、その後１次工程にて焼入等の
熱処理１例えば加工面ニップの焼入れを行うという少な
くとも２段工程が必要である。

而して、一般に該焼入れ加工は、上記ワークを加工成形
の後に、例えば、放電加工装置のワークセット装置から
取り外し５次工程のニップ等部分制御焼入れ装置に再び
セットし、所定の部分制御焼入れ加工を行う様にされて
いる。

従って、当然のことながら加工装置から部分制御焼入れ
装置へ移転Ｑて再セットする際に、ワークの位置決め再
現性が悪く、所定のニップ部を。

或いはニップ部を所定幅のみ選択的に部分制御焼入れす
ることが出来ない等という欠点があった。

そのため、エツジ部等の部分焼入れに高価な自動制御手
段等を導入したとしても１例えばワークセットに熟練を
要し、焼入れ作業中に於いても常に煩瑣な加工管理が必
要であるという難点があシ。

作業効率が悪く、加工精度も低いという不具合さかあっ
た。

更にＪ自動制御された高価な加工装置と焼入れ装置との
２機種を設置しなければならず、多くの空間が占有され
ると共に、設備投資による製品のコストアップを招来す
るという不利点があった。

この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく成形加工
、焼入れ加工を２種別工程にて行うに伴う種々の問題点
に鑑み、１つの成形加工装置に。

焼入れ装置、特に成形加工装置との共通部分を除く焼入
れ治具装置を前記成形加工治具装置と交互にセット及び
退避の交替自在に具備併設させて、上述問題点を解決し
、該加工装置にワークをセットしたままの状態で焼入れ
加工が引き続き行なわれる様にした優れた加工方法、及
び、該加工方法に直接使用する加工装置を提供せんとす
るものである。

上述目的に沿うこの出願の発明の構成は、加工装置のワ
ークセット装置にワークをセットし１本加工装置に装着
された本加工治具を稼動させ、予めゾログラミン゛グさ
れたプログラムによるＮＣ（数値）制御によりサーボ移
動機構の駆動を行い。

該ワークセット装置と該本加工治具とを相対移動させて
所定に成形加工を行い、そして、該成形加工終了後に切
換装置をして上記本加工治具から該本加工治具に同心的
に、又は、同心的に交替可能に設けられた焼入れ装置に
交替作動切換させ、上記ワークセット装置に上記ワーク
をセットしたままの状態で上記サーが移動機構を上記プ
ログラムにより相対的に再駆動させて該ワークの加工済
キャピテイ、又は孔等の内周又は外周縁部を上記焼入れ
装置のグラズマ電極で引き続き焼入れする様にしたこと
を要旨とするものである。

次にこの出願の発明の実施例を図面に基づいて説明すれ
ば以下の通シである。

１はこの出願の発明の要旨を成す加工装置であり１図示
態様に於いてはプレス成形用金型ダイの数値制御ワイヤ
カット放電加工と、その後にワイヤカット放電加工によ
り切抜き等加工した加工輪郭周端縁部分の焼入れ加工を
行うものである。

而して、＃加工装置１はペースに設置されたペースフレ
ーム２にワークセット装置３が載置されていると共に前
記ペースフレーム２からスタンド４が立設されておシ、
該スタンド４には本加工装置５％焼入れ装置６が併設さ
れ、更に、該両装置５．６の下方に設けられた排液受漏
斗７が樋８に有して該スタンド４から延設されている。

そして、第２図に示す様に上記ワークセット装置３はＸ
軸モータ９に連係されたＸ軸変位テーブル１０とｓ　Ｙ
軸モータ１１に連係されたＹ軸変位テーブル１２とが係
合され、相対直交スライド可能にされて、上記ペースフ
レーム２に固設されたペッド１３上に設置されておシ、
又該両モータ９゜１１はＮＣユニット１４に接続されて
デジタル式のサーが移動機構１４′を形成している。

更に該Ｙ軸変位テーブル１２に固定されたテーブル１５
の上面に金型ダイのワーク１６がチャン゛り１７をして
挾持固定されている。

一方、前記本加工装置５は、Ｚ軸方向に相対向する上下
のアーム２０．２１を有するコの字状枠体１９が、ｚ軸
方向摺動ベアリング１８を介して前記スタンド４に保持
されておシ、該枠体１９の２軸方向の位置がモータ２３
により調整設定される様になっている。

２７．２８は上記アーム２０，２１の先端部に前記２軸
方向に相対向して配置された一対の位置決め用ダイスガ
イドで、本加工治具としてのワイヤ電極３８を案内位置
決めして、その間に於て本加工のワイヤカット放電加工
部を形成する。ワイヤ電極３８は、枠体１９内又はスタ
ンド４に設けられた貯蔵ドラム２５から繰り出され、緊
張用ブレーキローラ３１にょ夛繰９出しを制動した状態
で、引き出し用キャプスタンとビンｆｏ−２３２により
前記ガイド２７．２８間を緊張移動させ。

他方の巻取ドラム２６により巻取る様になっている０ ２４．３０は案内ローラ、２９は上記本加工としてのワ
イヤカット放電加工電源の一方の端子にワイヤ電極を接
続する通電ローラで、前記電源は直流電源４０と％晴直
流電源４ｏの電圧をオン。

オフ時限制御装置２２によりオン、オフ制御される電子
スイッチング素子３６、或いは、更に必要に応じ図示し
ない充放電間隙コンデンサを備え、他方の端子が前記ワ
ーク１６に接続されている０６は本第１〜３図の実施例
の場合、後述の如く焼入れ熱処理用のプラズマ放電ノズ
ルを兼用しているが１本加工としてのワイヤカット放電
加工に於ては、加工液１通常所定比抵抗の純水に近い水
を噴射する加工液噴射ノズルで必要ならば、ワーク１６
の下１１ｊｓＫも設けられる。

ワーク１６の加工下孔１６′に挿通セットしたワイヤ電
極３８を所定の速度で、好ましくは大きなぶれを生ぜし
めない様にして巻き取り移動させると共に、ノズル６か
ら加工液を前記下孔１６′加工部へ噴射させた状態とし
、更に制御装置２２を作動させてワーク１６とワイヤ電
極３８間に間歇的な電圧パルス印加した状態で、ＮＣ装
置１４への所定セットプログラムによりモータ９，１１
を作動させてワーク１６をワイヤ電極３８軸と直角な水
平面方向に所定の定速で、又は、ワイヤ電極３８とワー
ク１６間の電圧を所定の一定値に保つサーが制御により
送りを与えると、ワーク１６は糸鋸による切断加工の態
様で加工され、従って、プログラムによプワーク１６を
所定輪郭形状の加工送夛を与える様に制御すれば、上記
所定輪郭形状の切り抜き、又は切り出し加工が行なわれ
る０そして、その輪郭形状の切断側面は、ワイヤカット
放電加工の放電加工条件、主として加工電圧ｉＪ？ルス
条件によって決まる加工面粗さとなる。

尚、３３はワイヤカット放電加工５と後述焼入れ熱処理
加工６の切換制御装置で１例えば、加工電源電圧・やル
スの停止等の外にＮＣ制御装置１４の作動切換等も行な
う前記加工液噴射ノズルを兼用する焼入れ装置６は、ス
タンド４から突設されたエルボブロック４１により１回
動又は移動して。

ワイヤ電極３８の加工部軸心に同軸に介設、及び。

所定側部への退避の制御動作自在に設けられるが。

上記の如く加工液噴射ノズルを兼用している場合には１
図示の如く装置６に同心にワイヤ電極３８を貫通七ット
させる〇 即ち、全く同心の場合には第３図に示す様に陰極等の中
心電極棒４２の軸方向の孔をワイヤ電極３８が貫通して
おシ、該陰極棒４２が同軸に絶縁性ケーシング４３に挿
設されて設けられ、該ケーシング４３にはプラズマ放電
形成ガス導入ポート４４と、先端にプラズマ放電噴射孔
を形成するリング状陽極ノズル４５が設けられている〇
尚、該陰極棒４２．該陽極ノズル４５は、上記切換制御
装置３３によって切換えられたプラズマ及び加工液制御
装置３４によって制御されるプラズマ電源制御装置３５
を介して抵抗４６、及び。

ワイヤカット放電加工電源２２，３９．及び、４０が兼
用することある電源４７に接続されて両者間にプラズマ
放電を形成又は停止させることが出来る。５０．５１は
陽極ノズル４５の周囲に、同軸状、かつり・ング状にプ
ラズマ冷却用、焼入れ用に。

そしてワイヤカット放電加工の際には加工液噴射用とし
て水ノズルを形成するノズルジャケット。

４９は陽極ノズル４５との間に設けられた噴射液整流板
で、上記ノズルジャケラ）５０．５１の２つのポートに
は、夫々プラズマ及び加工液制御装置３４によって制御
される電磁バルブ５２，５３゜送給ポンプ５４，５５を
介装してタンク５６．５７に臨まされており、該タンク
５６．５７の少くとも一方１例えば、タンク５６にはワ
イヤカット放電加工用の液５８が、又、他方のタンク５
７には焼入れ用の冷却液又はタンク５６と同一の水５９
がそれぞれ貯溜されている。

一方、上記ポート４４に接続された通路６０が。

プラズマ、及び、加工液制御装置３４によって制御され
る電磁バルブ６１を挿入して液化チッソボンベ６２．液
化アルゴンボンベ６３　ト逆止弁６４゜６５を介して並
列接続されている。

尚、該アルゴンボンベ６３と該逆止弁６５との間には固
定又は調整可能な絞り弁６６が介装されて該両ざンベ６
２，６３の流量比が２：１等適宜の比率となる様に調整
されている。

更に、上記電磁バルブ５２，５３，６１が上記制御装置
３４と接続されていて、所定のプログラム等目的に応じ
た開閉切換制御可能に設けられている。

６７は前記ワーク１４のワイヤカット放電加工切断面で
あって、加工条件に応じた微小凹凸梨地面であＬ６７ａ
は、その輪郭加工面の上周縁ニップで、金型のニップと
なる部分である。

上述構成に於いて、加工装置１の本加工装置５を稼動さ
せてワーク１６の成形加工を行う場合は。

まず、制御装置３３．３４によりワイヤ電極３８に電圧
パルスを供給し％プラズマ電極４２．４５への通電を停
止し、電磁バルブ５３．６１を閉じ。

電磁バルブ５２を開き、キャプスタ、及び、ピンチロー
２３２を駆動してワイーヤ電極３８の加工部更新供給を
所定の緊張状態で開始維持させると同時に、予めプログ
ラミングされているＮＣユニット１４をしてＸ軸モータ
９．Ｙ軸モータ１１を所定駆動させてＸ軸変位テーブル
１０．Ｙ軸変位テーブル１２をＸ−Ｙ動作させる。

すると、上記ワイヤ電極３８との間で加工液介在の下に
間歇的な放電が発生し、前述の如くワイヤカット放電加
工が進行し上記ワーク１６を加工し所定の輪郭形状切抜
き又は切９出しによる金型ダイを成形する。

而して、上述工程、或いは、更にセカンドカット等のワ
イヤカット放電加工に於ける仕上ワイヤカット放電加工
を行うことにより該ワーク１６の金型成形加工が終了す
ると１手動、プログラム等の設定切換により上記切換制
御装置３３を介して上記キャプスタン３２を停止させて
ワイヤ電極３８の巻取り更新送りを停止し、電源４０、
及び、スイッチング素子３９による・セルフ通電を遮断
し。

更に制御装置３４により上記電磁バルブ５２を閉じ、更
には、上記電磁バルブ５３．６１を開くと共に電源制御
装置３５により電源４７を通電可能状態にして焼入れ装
置６への作動切換を行う０そして、本加工治具としての
ワイヤ電極３８は。

タングステン等の耐熱材が使用されることもあるが１通
常は銅、又は、銅−亜鉛合金等で、耐熱性もなくかつ邪
魔であるから、ガイド２７の出口付近で切断され、その
切断端部が、少くとも他方のガイド２８先端部位に来る
位迄巻き取られる。

又、焼入れ装置゛６が加工液ノズルを兼用していない場
合は、この段階でワイヤ電極３８軸部位より側方等に退
避していた装置６を制御装置３３の制御指令によルエル
がブロック４１を回動させて装置６を図示状態位置にセ
ットせしめる。

そして、上述切換が終了した後スタートボタンを押し前
記加工装置１を再び稼動させると焼入れ装置６が作動し
て、上記ワーク１６に本加工としてのワイヤカット放電
加工により加工成形された加工孔、又は、切出し体の内
周又は外周縁の上面ニップ６７に対して放電プラズマ噴
射による加熱と冷却水噴射による冷却焼入れが、上記ニ
ップ６７の本加工輪郭に沿って順次に進行して行なわれ
る。

即チ、ケーシング４３内には液化チッソがンベ６２、液
化アルゴンざンベ６３のチッソガス、アルゴンガスが通
路６０を通りポート４４から固定絞°夛弁によル例えば
２：１の流量比率で噴出供給されると同時に上記電源４
７が通電されて陰極棒４２、陽極ノズル４５間で放電ア
ークが形成され上記チッソガス、アルゴンガスが加熱イ
オン化されて該陽極ノズル４５からプラズマ放電アーク
が噴出して上記周縁上面ニップ６７を加熱させた後上記
冷却水５９の噴射に曝されることにより急激に温度低下
させて焼入れ加工を行なう。

勿論この間、前記Ｘ、Ｙ変位テーブル１０．１２は上述
焼入れ動作に際し前述本成形加工と同一のグロダラムに
、所定微小寸法のオフセット補正を加わえたものとして
、或いは、更に焼入れ加工速度を装置６の能力等に応じ
て補正セットしてＮＣユニット１４によりＸ、Ｙ軸モー
タ９，１１が所定作動して相対スライドし、上記ワーク
１６の本加工としてのワイヤカット放電加工時の加工輪
郭軌跡の追跡走査を上記陽極ノズル４５に対して正確に
復元させる。

焼入れ装置６による焼入れ能力としては種々な程度が考
えられるが１例えば、５ＫＩＩ等の金型材で、内外周縁
ニップより幅約１〜２ｔｔａｎ前後で。

深さ約０．５′″〜１ｍ前後程度が必要と考えられるが
、この程度の焼入れ処理には、上記ワイヤカット放電加
工の加工用電源１例えば通常電圧約１００〜３００ｖ前
後、電流約１０Ａ前後のｔ９ルス又はｔ４ルス化前直流
電源をそのｔま使用することが出来る０　　“ 即ち１例えば、電源を２００Ｖ、ＩＯＡとす′ると、上
記の幅及び深さのニップ部を加熱焼入れするのには、加
熱効率が約３０−程度として。も、焼入れ加工速度、即
ちノズル４５とワーク１６間の相対的な輪郭形状走査移
動速度を約１５０　ｗ／ｍｉ　ｎ程度とし得る加熱能力
があることになり、これはワイヤカット放電加工の加工
速度、約０．５〜６０ｍ／ｍｉｎを充分カバーし得るも
のであることが判る０ もつとも、電源容量が、不足するならば、予め付設すれ
ば良く格別のことではない。

しかしながら、約２００Ｖ前後という放電加工の電源で
電極４２及び４５間に放電を発生させて両者間に戸うズ
マアークを発生させることは無理であるから、即ち、電
、極４２として１例えば、約１．６〜２−一のトリウム
人シタングステン電極や、希土類金属元素人シ銅電極等
の活性電極を用い。

電極４５に耐熱電極を用いて両者間の一番近い間隙長が
約１．５閣としても１両電極間にプラズマアークの発生
のための放電発生には、少くとも約２訝又はそれ以上の
高電圧を必要とするからである。

第４図に示す態様は、かかる場合の対応策の一実施例電
源を示したもので、６８は放電加工用又は、ワイ°ヤカ
ット放電加工用直流電源又はパルス電源で、６９は放電
加工用電源としての出力端子であって、電源６８が直流
電源の場合には端子６９の出力側に・ぐルス化回路が設
けられる。なお、電源６８は電流容量を２０Ａ（平均）
程度に増設したものであっても良い。

７０は電極４２，４５への出力と前記電源６８との間に
設けられた高電圧のプラズマ放電発生電源で、電源６８
との間には、リアクタンスフィルタ及び整流器等の高電
圧サージ防止回路７１が設けられる。

７２は高電圧電源７０との間に設けられたプラズマスタ
ート制御スイッチ、７３は上記電源７０と電源６８との
間に必要に応じて設けられる安全スイッチで、前記スイ
ッチ７２の閉成後短い遅延時間を置いて閉成される。

７４は電源６８、高圧電源７０．及びスイッチ７２．７
３のコントローラである。図示実施例の場合高圧電源７
０として、高圧直流電源７０ａと該電源７０ａによって
充電される放電用コンデンサ７０ｂとから成る高圧放電
々源を用いた場合であるが、高圧高周波電源を用いて、
高周波放電によシプラズマを発生させる様にしても良い
。

図示回路の場合、スイッチ７２．７３を開放しておいて
、コンデンサ７０ｂをコントローラ７４の指令によ〕直
流高圧電源７０ａによって所定電圧に充電した後充電を
停止、スイッチ７２を閉じ。

電極４２．４５間でコンデンサ７０ｂ放電が生じた所で
、コントローラ７４によシスイッチ７４を閉じプラズマ
アークを発生噴射させる。

３６は、電極４２．４５間でコンデンサ７０ｂの高電圧
放電が発生した時プラズマアークが発生し易い様に電極
４２．４５間を流れるチッソ及びアルゴン混合ガスを加
熱するヒータで、この場合。

トーチ４３内に設けられてお９，３７は前記ヒータ３６
の加熱用電源で、制御装置３４によ＃）、プラズマアー
クの少くとも発生スタート時のみ所定の加熱が行なわれ
る機制御されている。

尚、この出願の発明の実施態様は上記図示実施例、及び
１本文中記載の変更例に限るものでないことは勿論であ
シ１例えば、型彫型の放電加工機により倣い又はＮＣ制
御により３次元形状の型彫加工をした場合にも、焼入れ
加工時にはキャビティ周囲の輪郭倣い又はＮＣ制御とす
ることにより実施可能なものであり、又プラズマアーク
に代えて、レーザによる加熱とすることも出来る。

上述。の如く、この出願の発明によれば、ワークの加工
方法及び装置に於いて、基本的に同一加工装置により該
加工装置にワークが一度所定にフランジされたままの状
態で本加工の成形加工から後加工の焼入れ加工までを一
連動作で成すことが出来、その上、制御プログラムも同
一のものが使用されるため、上記ワークの取シ外し再セ
ット、交換プログラムの必要がなく１作業効率が向上し
。

しかも、焼入れ加工に対する該、ワークの加工位置再現
性が良く精度が著るしく向上し、何ら熟練を要しないと
いう優れた効果が奏される。

又、１つの上記加工装置で成形加工と焼入れ加工とが成
されるので設備費が低減され、占有空間が縮小され、そ
のため、製品にかかるコストを大巾に下げることが出来
るという効果も奏される。

更に、成形加工から焼入れ加工までが切換装置によシー
違約に成されるので作業の引き継ぎがスムースに行うこ
とが出来るというメリットがある。

加えて、焼入れ装置が本加工治具に同心的に設けること
が出来る様に構成されていることにより、成形加工後の
加工面を正確に焼入れ加工することが出来るという利点
もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明のｌ寒３施例な示すものであシ、
第ｉ■は実施例の概略説明図、第２図は第１図の部分拡
大説明図、第３図は第２図のＡ部詳細説明図、第４図は
電源回路の説明図である。 １６・・・ワーク、　　　３・・・ワークセット装置。 ３８・・・本加工治具、４５・・・プラズマ噴射ノズル
。 ５・・・本加工装置。 ６・・・加工液噴射ノズル兼焼入れ装置。 １・・・加工装置、　　　３３．３４・・・切換装置出
願人　　株式会社 井上ツヤパックス研究所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークに対し本加工を行った後焼入れ加工を行う
   様にした加工方法において、ワークセット装置にセット
   した状態で本加工治具によシ所定本加工を行い、その後
   肢ワークセット装置にワークをセットした状態のままで
   該本加工治具に同心させた局部加熱手段により上記ワー
   クの本加工の加工輪郭周縁部に対して選択的に加熱焼入
   れを行う様にしたことを特徴とする加工方法。
2. （２）ワークに対する本加工装置と焼入れ装置とが設け
   られている加工装置において、ワークセット装置が数値
   制御による移動機構に連係され、而して上記ワークに対
   設した本加工治具に同心的に切換配置可能に上記焼入れ
   装置が切換装置を介して設けられていることを特徴とす
   る加工装置。