JPS6322931B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤカツト放電加工装置に関する。

ワイヤカツト放電加工装置において、ワイヤ電
極は、通常二本のアームの各先端に設けられた電
極ガイド間に適度の張力を持たせて張架されてお
り、加工中はその一方から他の一方に常時供給、
回収されるようになつている。上記電極ガイド間
の距離は通常数10cmであり、その一定範囲が加工
部分を形成している。而して加工部分において
は、ワイヤ電極の軸方向（張架方向）に対して略
直角方向に被加工体の相対的加工送りが為される
ようになつている。而して、加工中、ワイヤ電極
は、必ずしも直線状ではなく、放電圧力により加
工面と反対方向に反撥されて弓状に湾曲せしめら
れる。このとき、望ましい直線状態からの偏差
は、加工条件により種々異なるが、場合によつて
は加工部分において数10μに達することがある。
かかる状態で加工をなせば、加工輪郭線が直線で
あるときにはそれ程問題はないとしても、コーナ
ー部や曲率の大きい曲線部分においては、所望の
加工形状を得ることが出来ず、加工精度の劣化を
余儀なくされる。またワイヤ電極が湾曲すること
によつて短絡等を生ずる機会も多くなり、電極の
切断事故が生じ易かつた。

本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、加工中における
ワイヤ電極の直線性を確保し、以つて加工精度を
向上させ、またワイヤ電極の切断事故の発生を最
少限におさえ、且つまた、ワイヤ電極の供給、回
収の際の摩擦抵抗の少い新規なワイヤカツト放電
加工装置を提供することにある。

而して、本発明を要旨とするところは、加工部
ガイド間のワイヤ電極に対してそのガイドの外側
から前記ガイド間のワイヤ電極の軸方向（張架方
向）に高周波振動を加え、その振動で電極の張力
を或る一定範囲内で終始変化させることにより、
放電圧力による電極の撓みや、電極自体の癖によ
る歪みを取除き、更には電極供給、回収の摩擦抵
抗を減少させることにある。そしてまた、放電圧
力による撓みをより有効に解消するためには、放
電が発生した時点において丁度電極の張力が増大
しているようにすることが望ましいから、上記高
周波振動の周期と、放電発生の周期とが同期する
ようにワイヤ電極振動装置駆動用電源の回路構成
を行う。また、電極にこのような高周波振動を付
与した場合には、微弱ではあつても作業員にとつ
て不快な金属音を発生したり、共鳴を生じたりす
ることがあるから、電極の直線性が特に要求され
るコーナー部等の加工の際には上記高周波振動を
強くし、その他の直線部分の加工の際にはそれを
弱めるよう、ワイヤ電極振動装置駆動用電源回路
の出力を加工輪郭線の形状或いは加工条件の変化
に応じて自動的に変更し得るような回路構成とす
ることもある。

以下、図面により本発明の詳細を説明する。

第１図及び第２図は本発明の原理説明図、第３
図及び第４図は本発明にかかるワイヤカツト放電
加工装置のワイヤ電極振動装置駆動用電源回路の
実施例を示す回路図、第５図は第３図及び第４図
で示す回路によつて得られるワイヤ電極振動装置
駆動用電流の特性を説明するためのタイムチヤー
ト、第６図はワイヤ電極振動装置駆動用電源回路
の他の実施例を示す回路図である。以下、第１図
及び第２図から順次説明する。

第１図は従来のワイヤカツト放電加工装置によ
る加工中の電極状態を示しており第２図は本発明
にかかるワイヤカツト放電加工装置の電極状態を
示すものであつて、それぞれの図中、１はワイヤ
カツト放電加工装置のカラム、２及び３はそれぞ
れ上部及び下部アーム、４はワイヤ電極、５は被
加工体、６は図示されていない作業テーブル上に
少くとも二軸方向に移動自在に取付けられている
載物台、７は被加工体５を載物台６に固定するク
ランプ、８及び９はワイヤ電極のガイドローラ、
１０及び１１は舟型ガイド等の電極ガイド、１２
は加工液供給ノズルであり、第２図中の１３はガ
イドローラ８に取付けられたワイヤ電極振動装置
即ち磁歪素子等で構成された高周波振動装置であ
る。

而して、従来のワイヤカツト放電加工装置にお
いては、ワイヤ電極４は、加工中、放電圧力によ
り第１図に示す如く湾曲せしめられ、このとき、
点線で示す直線状態からの偏差Δdの大きさは、
使用するワイヤ電極の材質、太さ、電極ガイド１
０及び１１間の間隔、ワイヤ電極に対する付与張
力、ワイヤ電極移動速度、放電エネルギ、被加工
体５の材質、板厚或いは加工送り速度等々により
異なるが、大きい場合には、前述の通り数10μに
達することがある。そして、このような偏差は、
ワイヤ電極にかけられている一定の張力（通常１
〜1.5Kg程度）のみによつては解消し得ないもの
であり、この張力を強めることによつて幾分は減
小させることが出来るとしても、かえつて断線の
可能性が増大するから、必ずしも適当ではない。

而して、本発明においては、第２図に示す如
く、加工部のガイド１０，１１の外側にあるガイ
ドローラ８に高周波振動装置１３を取付け、ガイ
ドローラ８に対して上下に高周波振動を与える。
然るときは、ガイド１０，１１間を移動するワイ
ヤ電極４には、その軸方向（張架方向）に高周波
振動が付与せしめられ、この振動に対して張力に
一定の範囲内の変動が加えられる。この張力の高
周波状の変動は、電極の上記偏差Δdを修正し直
線性を確保する上で卓効を奏するものであり、同
時に、ワイヤ電極自体が有していた癖による微小
な歪みも取り除かれ、更には電極送りの摩擦抵抗
も減少するものである。

高周波振動装置１３としては、水晶発振子、磁
歪素子、電歪素子等を用いるのが最も簡便である
が、高周波電流を力学的高周波振動に変換し得る
ものであれば任意の振動装置でよい。この振動装
置が発生する振動の振幅は、後述する通り、加工
の途中で種々変更させることがあるが、いずれに
しても数μないし数10μの範囲内であつて、この
値は数10cmの張架間隔を有するガイド１０，１１
間のワイヤ電極の0.2mmφCuワイヤを用いた場合
ワイヤ電極の許容伸率約10mmに比べて極く僅かな
ものである。従つて、ワイヤ電極はブレーキによ
つて加えられる一定の張力によつて、例えば９mm
の伸びがあつたとしてもワイヤ電極４は、この振
動によつて軸方向にその弾性限界の範囲内におい
て伸縮の振動を行なうのであり、この振動で電極
の張力が最も減小する時点においても、電極に弛
みが生じる訳ではなく、従つて電極がその軸と垂
直な方向、即ち第２図中で左右または前後方向に
振動を行なうものではない。また一方、振動によ
り張力が瞬間的に増大した時点においても、それ
は電極の弾性限界の範囲内であるから、電極が切
断される心配は全くない。又高周波振動装置１３
は加工部ガイド１０，１１の外側においてガイド
１０，１１間のワイヤ電極４に軸方向の振動を与
えるものであるから、ガイド間１０，１１間のワ
イヤ電極が軸と直角方向に振動することが防止さ
れ、ワイヤ電極４はガイド１０，１１間を常に直
線を保持したまま移動することができる。

而して、上記高周波振動の周波数の選定につい
て、以下に詳述する。

即ち、この周波数は、数ＫHzないし数10KHzの
範囲内で選択されるが、最も望ましくは、ワイヤ
電極と被加工体間で放電が行なわれてワイヤ電極
に放電圧力が加わる瞬間に丁度電極の張力が増加
し、然らざる時に張力が減少するよう、放電発生
の周期と電極の振動の周期とを同期させるように
することである。また、電極の材質、太さ、長さ
の関係でこのような周波数振動を行なわせること
が困難な場合には、放電発生周波数の整数分の一
又は整数倍の周波数をもつて振動させるようにす
るのが望ましい。而して、従来の経験によれば、
放電発生周波数が約20KHzであるときに加工速度
がピークに達することが判明している。従つて、
通常は放電発生周波数が約20KHzとなるよう放電
電源回路や加工送り速度が設定されているから、
本発明における高周波振動装置１３の振動周波数
も約20KHz又はその整数分の一若しくは整数倍と
することが推奨されるものである。

而して、ここでは、放電発生周期と電極に与え
る振動の周期とを完全に一致させる場合の実施例
につき、第３図、第４図及び第５図を用いて説明
を加える。

第３図及び第４図はワイヤ電極振動装置駆動用
電源回路のそれぞれ異る実施例を示す回路図であ
つて、両図中において、５ないし１１はそれぞれ
第２図で示すものと同一の構成要素であり、１３
は磁歪素子、１４はワイヤ電極供給ドラム、１５
はその回収ドラム、１６はキヤプスタン、１７は
ピンチローラ、１８及び１９はブレーキローラ、
２０及び２２はガイドローラ、２１は給電ロー
ラ、２３は放電用直流電源、２４はスイツチング
素子、２５はスイツチング素子２４を制御するた
めのパルスを発振するバイステーブルエレメン
ト、２６はコンデンサ、２７はシユミツトトリガ
回路、２８はローパスフイルタ、２９は増幅器、
３０は位相整合回路、であり、第３図中の３１は
挿入抵抗である。そして２７から３０までの構成
要素によつて本実施例におけるワイヤ電極振動装
置駆動用電源回路が構成されるものである。

而して、コンデンサ２６は、バイステーブルエ
レメント２５からのパルス指令で開閉するスイツ
チング素子２４を介して、直流電源２３により充
電され、コンデンサ両極間の電圧は、第５図イ図
で示す如く段階的に上昇する。そしてその電圧が
V₂又はそれ以上に達した時点で、ワイヤ電極４
と被加工体５の間で放電が行なわれる。以下、こ
のような充電と放電が繰返されることとなるが、
この放電発生の周波数は、前記のとおり、通常
20KHz程度となるよう回路設計がなされている。
而して放電発生時には、第３図において、挿入抵
抗３１中を放電電流が通過することとなり、抵抗
３１の両端に電位差を生じるから、これをシユミ
ツトトリガ回路２７で検知するようにし、同回路
は少しでも電位差が生じた時にはトリガするよう
にしておく。然るときは、シユミツトトリガ回路
２７からの出力として、第５図ロに示すようなパ
ルスが得られる。これをローパスフイルタ２８を
通じてニ図に示すような正弦波に変換し、更にこ
れを増幅器２９を用いて増幅する。こうして得ら
れた電流は、周波数的には放電発生周波数と完全
に一致したものとなつているが、シユミツトトリ
ガ回路２７、ローパスフイルタ２８、増幅器２９
を経る過程で位相のずれを生ずることがあるか
ら、これを位相整合回路３０を用いて、放電発生
の位相と同期させるようにする。このようにして
得られた電流がホ図で示すものであつて、これは
周波数、位相ともに放電発生の周期と一致してい
るから、かかる電流を磁歪素子１３のコイルに供
給すれば、放電発生周期と完全に一致した機械的
振動が得られるものであり、放電時にはワイヤ電
極４の張力を増大させ、然らざる時にはこれを減
少させるようにすることが出来る。

なお、第４図で示す実施例においては、コンデ
ンサ２６の充電電圧がV₁以上である時にシユミ
ツトトリガ回路２７がトリガされるように構成さ
れている。従つて、シユミツトトリガ回路２７か
ら得られる出力は第５図ハに示すようなものであ
るが、これを同様に、ローパスフイルタ２８、増
幅器２９、位相整合回路３０を用いてホで示すよ
うな電流に変換せしめるものである。

なお、振動周波数を、放電発生周波数の整数分
の一又は整数倍とする必要があるときには、シユ
ミツトトリガ回路２７とローパスフイルタ２８と
の間に、又はローパスフイルタ２８と増幅器２９
との間に、分周回路又は倍周回路を設けるように
する。

以上のような回路構成により、ワイヤ電極４の
軸方向に高周波振動を与えるようにすれば、放電
発生の周期と振動の周期とが、完全に又は数周期
おき毎に一致しているから、放電圧力による電極
の撓みを極めて効果的に取り除くことも出来るも
のである。

ところで、叙上の如く加工中のワイヤ電極が高
周波振動をなす時には、ワイヤ電極自体或いはそ
の他の附属機器が金属音を発生したり共鳴を起し
たりして作業者に不快感を与えたり、場合によつ
ては超音波障害を起すという新たな問題を生ずる
可能性がある。そこで、電極の撓みが加工精度に
対してそれ程影響を及ぼさない直線部分の加工の
時には上記振動の振幅をおさえ、コーナー部や曲
率半径の小さい部分の加工の時にのみ上記振動の
振幅を増大させるようにすることが推奨される。
而して、このような制御を行うためには、例えば
増幅器２９の増幅率を自動的に調節し得るように
すればよく、その一実施例を第６図を用いて説明
する。

第６図は、第３図で示す回路中の増幅器２９の
増幅率を制御しようとする実施例を示すものであ
り、従つて４ないし31までの構成要素は第３図で
示したものと同一のものである。而して、３２は
本ワイヤカツト放電加工装置の加工送りその他の
加工条件を制御する数値制御装置、３３はメモ
リ、３４は増幅器２９の増幅率制御装置、３５は
テープリーダ、３６及び３７はそれぞれワイヤ電
極のＸ軸方向及びＹ軸方向の現在位置を検出する
検出ヘツド、３８及び３９はＸ軸方向及びＹ軸方
向へ加工送りをなすためのパルスモータである。

数値制御装置３２は、テープに記録された所定
のプログラムに従い加工制御をなすものであり、
その入力としては、テープリーダ３５からの情
報、電極位置検出ヘツド３６及び３７からの情
報、放電発生周期を確認するためのシユミツトト
リガ回路２７からの情報その他があり、一方、出
力としての制御信号は、加工送り用パルスモータ
３８及び３９、バイステーブルエレメント２５そ
の他に送られて種々の加工条件を管理、制御して
いるものである。かかる数値制御装置は第３図及
び第４図で示す実施例においても当然設けられて
いるものであるが、図面の煩雑化を避けるために
第３図及び第４図では省略されていたものであ
る。而して、第６図に示す実施例においては、数
値制御装置３２は、上記の作用のほかに、例えば
５ビツトのレジスタで構成されたメモリ３３に対
して以下のような信号を送るように構成する。

即ち、ワイヤ電極の現在位置は検出ヘツド３６
及び３７によつて知られているから、この現に加
工を行なつている区間が直線補間区間であるとき
は、その区間の終端（即ち、コーナー部）までの
距離Ｌに応じて所定の信号をメモリ３３に送らせ
る。即ち例えば、Ｌ≧1.0mmであるときにはメモ
リ３３の１桁目だけを１とする信号を、１＞Ｌ≧
0.5mmであるときには１桁目及び２桁目だけを１
とする信号を、以下段階的にＬの長さに応じて３
桁、４桁目をも１とする信号を、そして、0.1＞
Ｌ≧0.0mmのときには全ての桁を１とする信号を
送るようにする。

また、現に加工している区間が曲線補間区間で
あるときにはその曲率半径ρに応じて所定の信
号、例えばρ≧10mmであるときにはメモリ３３の
１桁目だけを１とする信号、10＞ρ≧５mmである
ときには１桁目及び２桁目を１とする信号、以下
段階的に３桁、４桁をも１とする信号、そして、
１＞ρ＞０mmであるときには全ての桁を１とする
信号を送るようにする。

而して、増幅率制御装置３４は、メモリ３３に
記録された情報に応じて増幅器２９の増幅率を切
換えるようにする。即ちメモリ３３の１桁目だけ
が１であるときには増幅率を最小限にし、全ての
桁が１となつた時には増幅率を最大限にするよう
にしておく。然るときは、電極が直線区間を加工
していてしかもコーナー部から1.0mm以上隔つた
位置にある時、或いは曲線部分を加工していてそ
の曲率半径が10mm以上である時には、増幅器２９
の増幅率が最小限であり、高周波振動装置１３が
発生する振動の振幅も最小となるから、前記不快
音等を発生する心配はない。而して、電極がコー
ナー部や曲率半径の小さい部分にさしかかり、加
工精度上、電極の直線性が要求されるときには増
幅器２９の増幅率が最大限となつて、所望の加工
精度が得られるものである。勿論、増幅率切換の
構成は、上記の方式に限定されるものでなく、切
換えの範囲は種々の加工条件に従つて定めればよ
いものであり、又段階的に切換える代りにアナロ
グ的に変更するようにしてもよい。要するに、例
えば上記の如く構成することにより、加工輪郭線
の形状及び加工条件の変化に応じて高周波振動装
置の発生する振動の振幅を自動的に切換えること
が出来、換言すれば、加工上、電極の直線性が特
に必要とされる限られた期間中のみ振動を強くす
ればよいから、作業者及び機械装置に対する振動
による弊害が最小限にとどめられるものである。

本発明は叙上の如く構成されるから、本発明に
よるときは、得られる加工精度が高く、ワイヤ電
極送りの摩擦抵抗が少く、電極の切断事故が少
く、かつ高周波振動による実害が殆んど生じない
新規なワイヤカツト放電加工装置が提供されるも
のである。

なお、本発明の構成は叙上の実施例に限定され
るものでなく、例えばワイヤ電極振動装置として
は磁歪素子以外のものを用い得ることは前述の通
りであり、またその取付位置もガイドローラに限
られるものでなく、加工部ガイド間を直線に移動
するワイヤ電極に軸方向の振動を与える前記ガイ
ドの外側の位置であれば適宜の位置にしかも二個
以上設けてもよく、振動装置駆動用電源回路も、
別途設けた高周波発振装置の周波数を可変として
これを放電発生周波数に同期させるようにした
り、その他種々の構成を採用することが可能であ
つて、それらは本発明の目的の範囲内において適
宜選択され、また必要に応じて設計変更され得る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の原理説明図、第３
図及び第４図は本発明にかかるワイヤカツト放電
加工装置のワイヤ電極振動装置駆動用電源回路の
実施例を示す回路図、第５図は第３図及び第４図
で示す回路によつて得られるワイヤ電極振動装置
駆動用電流の特性を説明するためのタイムチヤー
ト、第６図はワイヤ電極振動装置駆動用電源回路
の他の実施例を示す回路図である。 ４……ワイヤ電極、５……被加工体、８，９，
２０，２２……ガイドローラ、１０，１１……電
極ガイド、１２……加工液供給ノズル、１３……
高周波振動装置、１８，１９……ブレーキロー
ラ、２１……給電ローラ、２３……直流電源、２
４……スイツチング素子、２５……バイステーブ
ルエレメント、２６……コンデンサ、２７……シ
ユミツトトリガ回路、２８……ローパスフイル
タ、２９……増幅器、３０……位相整合回路、３
１……挿入抵抗、３２……数値制御装置、３３…
…メモリ、３４……増幅率制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工部ガイド間を所要の張力と速度をもつて
   直線に移動するワイヤ電極と被加工体とを対向さ
   せた加工間隙にパルス放電を繰返して加工するワ
   イヤカツト放電加工装置に於て、前記加工部ガイ
   ドの外側に於て前記加工部ガイド間を直線に移動
   するワイヤ電極に軸方向の高周波振動を加え、且
   つ加工輪郭線上の位置信号に対応して高周波振動
   の振幅を変更するワイヤ電極振動装置を設けたこ
   とを特徴とするワイヤカツト放電加工装置。 ２ パルス放電の繰返周波数に近似した又は整数
   倍に逓降若しくは逓倍した高周波で振動するワイ
   ヤ電極振動装置を設けた特許請求の範囲第１項に
   記載のワイヤカツト放電加工装置。