JPS6333969B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はワイヤ電極を用いて被加工物を加工す
るワイヤカツト放電装置に関する。 従来、XY軸平面内において二次元平面運動を
行なえる加工テーブル上に被加工物を載置し、こ
の被加工物を貫通してワイヤ電極を設け、このワ
イヤ電極と被加工物との間に所定の電圧を印加し
て放電を行なわせるとともに、この加工部に絶縁
性の加工液を供給し、かつ加工テーブルをNCや
倣い機構からなる制御装置で制御しながら駆動し
て被加工物を加工するワイヤカツト放電加工装置
が知られている。 このようなワイヤカツト放電加工装置は、主に
プレス金型、アルミサツシの押出しダイス金型な
どのような貫通状の孔を有する金型加工に用いら
れており、前記制御装置により精度良く厚さ方向
全部に加工できるために、従来の加工方法に比較
して極めて高精度な金型を製作できるようになつ
た。また、ワイヤカツト放電加工装置を用いた金
型製作時間全体は、従来の機械切削あるいは通常
の放電加工を用いた場合と比較すると、製作工程
が単純なため、同等か若干速いと言える。しか
し、加工速度そのものについて言えば、現状のワ
イヤカツト加工速度は0.1ｇ／minであり、機械
切削に比較して遅いといわれている通常の放電加
工装置でも数ｇ／minの実用加工速度であること
を考えると、極めて加工速度が遅いという問題が
ある。同じ放電加工でありながらこのような加工
速度が遅い原因は、ワイヤ電極の断線というワイ
ヤカツト放電加工装置特有の問題があるためで、
加工エネルギー投入の限界はワイヤの断線の発生
限界により決められている。これに対し、通常の
放電加工の実用上の加工速度限界が、エネルギー
投入の限界というよりもむしろ加工精度や加工面
粗さによつて制限されるということが、ワイヤカ
ツト放電加工との相異点である。 ところで、ワイヤカツト放電加工でも加工精度
や面粗さは無視されている訳ではなく、一般に前
述のような最高速度（約0.1ｇ／min）でも10〜
15μRmax程度の細い加工面粗さが得られるので、
それ程問題となつていないだけである。一方、面
粗さを数μRmaxにまで仕上げる場合を考えてみ
ると、このような面粗さの条件での加工速度は、
数mg／minでしかなく最大加工速度の数十分の一
で実用的でないため、一旦最大加工速度で加工し
た後に加工条件を所望の面粗さになるように設定
して再度加工表面をなぞるように加工する方法が
あり、セカンドカツト加工と呼ばれている。とこ
ろが、前述のように最大加工速度での加工では、
10〜15μRmaxもの面粗さがあり、さらに最大加
工速度自体が極めて遅いため、切削長が数百mmも
あると、その加工時間自体が数時間〜数十時間に
もなり、この長時間中の温度の変化や被加工物の
変形などがあつて、形状精度としては10〜20μｍ
程度ずれた部分も出てくる。従来は、このような
被加工物の表面を数μRmax程度まで仕上げるに
は一気に加工条件を改めて、数mg／min程度の加
工速度でセカンドカツト加工を行なつていた。 第１図Ａ〜Ｅは従来のセカンドカツト加工によ
る加工面の変化を示したものである。この図にお
いて、図面寸法面１０に対し加工面１２はＡの粗
仕上げ直後においては大きな凹凸を有する面とな
つており、一回目のセカンドカツト加工を行なう
と凹凸の頂部が一部切除されてＢの状態となり、
二回目のセカンドカツト加工ではＣのようにさら
に頂部が切除され、同時にして数回のセカンドカ
ツト加工を行ないＤの状態でほぼ大きい山がなく
なり、さらにＥに示されるように最終的には加工
面１２が図面寸法面１０と一致するように加工さ
れる。ところが、この様な方法では一回のセカン
ドカツト加工によつて加工される取代は非常に少
なく、さらに放電が発生する所と発生しない所と
が生じ、放電が非常に不安定となる不都合があ
る。また、完全に表面を仕上げようとすると、何
回も試行錯誤を繰り返して仕上げ加工を行なう必
要があり、時間的に非常に能率が悪いという欠点
がある。 本発明の目的は、加工精度が良くかつ加工能率
の良いワイヤカツト放電加工装置を提供するにあ
る。 本発明は、被加工物と走行するワイヤ電極との
間に所定の電圧を印加して放電させ、この放電エ
ネルギーにより被加工物を切断するワイヤカツト
放電加工装置において、上記被加工物を切断後そ
の切断部をさらに複数回にわたつて放電加工する
セカンドカツトの際に上記ワイヤ電極と被加工物
との間に所定の電圧を印加する印加電圧変更可能
なセカンドカツト用電源と、電気条件と被加工物
の厚さと加工幅の関係を一組のデータ群として複
数組記憶させた記憶手段と、該記憶手段に記憶さ
せた複数組のデータ群の中から１回のセカツドカ
ツト加工ごとに順次加工幅の小さい１組のデータ
群を選択してこの選択されたデータ群に従つて電
気条件とワイヤ電極のオフセツト値とをそれぞれ
小さくなるよう変更させ、かつ上記電気条件の変
更に伴うワイヤ電極と被加工物間の放電発生電圧
の低下を防止するために上記セカンドカツト用電
源の電圧を高める動作をする制御手段とをそれぞ
れ具備した構成を特徴とするものである。 なお、本発明において「電気条件」とは「電
流」を含んでいるが「電圧」は含んでおらず、従
つて本発明で「電気条件の変更」という場合は
「電流の変更」を含んではいるが、「電圧の変更」
は含んでおらず、また本発明でいう「電気エネル
ギーの変更」とは、そのような「電気条件の変
更」を意味しているものであることをまず最初に
定義しておくことにする。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 第２図には本発明装置の一実施例の概略構成が
示されている。図において、加工テーブル２０は
上テーブル２２と下テーブル２４とを備え、上テ
ーブル２２はＸ軸駆動モータ２６によりＸ軸方向
すなわち矢印Ｐ方向に駆動可能にされ、下テーブ
ル２４はＹ軸駆動モータ２８によりＹ軸方向すな
わち矢印Ｑ方向に駆動可能にされている。この加
工テーブル２０の上テーブル２２上には被加工物
３０が載置され、この被加工物３０を貫通してワ
イヤ電極３２が設けられ、このワイヤ電極３２と
被加工物３０との間には絶縁性の加工液３４が介
在するようにされている。この加工液３４はタン
ク３６からポンプ３８により被加工物３０とワイ
ヤ電極３２との間隙にノズル４０により噴射され
てる。ワイヤ電極３２は、ワイヤ供給リール４２
により供給され、下部ワイヤガイド４４及び被加
工物３０中を通過して上部ワイヤガイド４６に達
し、電気エネルギー給電部４８を介してテンシヨ
ンローラを兼ねるワイヤ巻取りリール５０により
巻取られるようになつている。電気エネルギー給
電部４８には電気エネルギーを供給するための加
工電源５２の一端が接続され、この加工電源５２
の他端は被加工物３０に接続されている。また、
加工電源５２は、仕上げ加工であるセカンドカツ
ト用の電源となる電気回路５４を内蔵している。
この電気回路５４は後述する理由により印加電圧
を変更可能になつているとともに、コンピユータ
５６の制御手段５８に接続され、記憶手段６０か
らの信号によりセカンドカツト加工時に印加電圧
が制御されるようになつている。この制御手段５
８にはＸ軸駆動モータ２６及びＹ軸駆動モータ２
８も接続され、同じく記憶手段６０からの信号に
より駆動及び制御を行なわれるようになつてい
る。 なお、第２図中符号６２は被加工物３０に設け
られた加工開始穴を示し、符号６４は加工軌跡を
示している。 このような構成において、被加工物３０を加工
するには、ワイヤ供給リール４２から下部ワイヤ
ガイド４４を介して供給されるワイヤ電極３２を
被加工物３０の加工開始穴６２内に通し、さらに
上部ワイヤガイド４６及び電気エネルギー給電部
４８を介してワイヤ巻取りリール５０に巻取り所
定のテンシヨンを加えておく。この状態で、加工
電源５２から所定の電圧を被加工物３０及び電気
エネルギー供給部４８に供給するとともに、ポン
プ３８を駆動してタンク３６内の加工液３４をノ
ズル４０からワイヤ電極３２と被加工物３０との
間に供給する。次いで、コンピユータ５６の制御
手段５８によりＸ軸駆動モータ２６及びＹ軸駆動
モータ２８を駆動し、被加工物３０とワイヤ電極
３２とをXY軸平面内において二次元平面内相対
運動させ、所望の加工軌跡６４を得るものであ
る。 ところで、粗加工であるフアーストカツト加工
をされた後、第３図及び第４図に示されるような
被加工物３０のセカンドカツト加工時において、
電気エネルギーをＥ、被加工物３０とワイヤ電極
３２との相対加工速度をＦ、被加工物３０の厚さ
をｔ及び加工幅をεとするとこれらの間には次の
関係式が成り立つ。 Ｅ∝Ｋ×Ｆ×ｔ×ε ……(1) ∴ε∝Ｅ／ｋ×Ｆ×ｔ ……(2) ここで、ｋは被加工物３０の厚さｔをパラメー
タとする関係である。従つて、加工幅εは、加工
速度Ｆ、電気エネルギーＥ、被加工物３０の厚さ
ｔにより決定される。 下記の表−１は、前記(2)式において加工速度Ｆ
を一定とし、電気エネルギーＥ，Ｉ及び被加工物
３０の厚さｔ，Ｊをパラメータとした場合の加工
幅ε（Ｉ、Ｊ）を示したものである。 このような関連づけられたデータ群を加工速度
Ｆを変えた場合についても用意しておき、コンピ
ユータ５６の記憶手段６０に記憶させておく。フ
アーストカツト加工では、オフセツト量を_N 〓^J=1 ε（Ｉ、Ｊ）だけ余分にとり、加工を行なう。
すなわち、図面寸法１０より_N 〓^J=1 ε（Ｉ、Ｊ）だけ
小さめに加工するセカンドカツト加工により、図
面寸法１０に順次近づけてゆく訳である。 第５図Ａ〜Ｊには本発明による加工方法の過程
が示され、Ａは粗加工終了後の状態、Ｂは１回目
のセカンドカツト加工を行なつている状態、Ｃは
２回目のセカンドカツト加工を行なつている状
態、以下、Ｄ、Ｅ、Ｆの状態を経てＪの最終加工
状態に至り加工を終了するものである。すなわ
ち、第５図Ａにおいて、フアーストカツト加工で
ある粗加工が終了すると、被加工物３０の加工面
１２は図面寸法面１０に対して_N 〓^J=1 ε（Ｉ、Ｊ）の
距離だけ離れている。次いで、電気エネルギーＥ
(1)で被加工物

【表】 ３０の厚さｔ，Ｊに対する加工幅ε（１、Ｊ）を
コンピユータ５６により設定し、その加工幅分だ
け加工できるようなオフセツト量を決定し、その
条件の下で１回目のセカンドカツト加工を行な
う。この状態を示すのが第５図Ｂである。１回目
のセカンドカツト加工が終了すると、コンピユー
タ５６により電気エネルギーＥ(2)での加工幅ε
（２、Ｊ）を選択してその加工幅分だけの加工が
できるようにオフセツト量を決定してその条件で
の下で２回目のセカンドカツト加工を行なう。こ
の状態を示すのが第５図Ｃである。このようにし
てコンピユータ５６の記憶手段６０に記憶された
テーブルに従い加工幅ε（Ｎ、Ｊ）になるまでセ
カンドカツト加工を継続して加工を終了する。こ
の際、第５図Ｄ〜Ｆは図面の作成上３段階で示さ
れているが、実際には記憶手段６０に記憶された
テーブルに従つて数段階の加工を行なうものであ
る。また、ワイヤ電極３２は第５図中矢印方向に
相対的に移動しつつ加工を行なう。 上述のような本実施例によれば、２回以上行な
われるセカンドカツト加工の１工程を単位として
１回目のセカンドカツト加工の加工幅に比べ順次
加工幅を減らし、最終セカンドカツト加工で加工
幅をほぼ零の状態で加工するようにしたから、従
来のセカンドカツト加工法に比べ、加工速度が速
くしかも加工面の細かな精度の良い加工を行なう
ことができる。 なお、前記実施例において、粗加工を行なつた
結果残りの加工幅が_N 〓^J=1 ε（Ｉ、Ｊ）より多かつた
場合には電気エネルギーＥ(1)で何回か加工するこ
とにより所定の残り加工幅になるまで加工を行な
い以下、前記実施例と同様に電気エネルギーＥを
順次下げて加工を行なう。また、残りの加工幅が
_N 〓^J=1 ε（Ｉ、Ｊ）より少なかつた場合はその時の残
り加工幅に合うような電気エネルギーＥ，Ｉから
加工を開始し、以下電気エネルギーＥを順次下げ
て加工を継続する。このようにして、粗加工の結
果にかかわらず効率を損うことなしに加工をする
ことが可能である。 第６図にはワイヤカツト放電加工を行なう場合
の加工経路が示され、加工は加工開始穴６２から
ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇと加工される。この
際、粗加工を上記経路に従つて加工し、点ｇから
加工開始穴６２にもどる経過をとり、セカンドカ
ツト加工を同様にたどらせても良いが、粗加工で
ｇの地点まで加工が進んだとき、自動的にコンピ
ユータ５６により電気エネルギー、オフセツト量
を変更し、ｂの方向に継続してセカンドカツト加
工にうつるということも可能である。このように
加工開始穴６２にもどらない方法によると、ワイ
ヤ電極３２の無駄な動きである加工開始穴６２と
点ｇとの間の往復をなくすことができ、さらに加
工効率を向上させることができる。 次にセカンドカツト加工の際にその電源となる
電気回路５４の印加電圧がコンピユータ５６から
の指令信号によつて変更されるようにした理由に
ついて第７図の電源説明図をもとに説明する。 第７図において、５４は前述したセカンドカツ
ト用電源となる電気回路で、その印加電圧Ｅ１は
変更可能になつており、これ以外は従来から周知
の回路であり、Ｇはワイヤ電極３２と被加工物３
０が対向した極間間隙、Ｒ１は電源抵抗、Ｒ２は
極間抵抗、Ｅ２は極間電圧、Ｓはスイツチ手段で
ある。 以上の構成であるから、前述したようにセカン
ドカツト加工ごとに電気条件を小さくなるように
変更するということは、極間間隙Ｇに流れる電流
を小さくするということであり、これは電源抵抗
Ｒ１を大きくするということである。 ところがこのように抵抗Ｒ１を大きくすると必
然的に極間電圧Ｅ２は小さくなり、放電を発生さ
せるのに十分な電圧、言い換えるといわゆる無負
荷電圧が十分な値にならないことにより、放電が
安定して発生しなくなり、ひいては加工が不安定
となる。 そこで本発明ではこのような不具合を防止する
ためにセカンドカツト用電源となる電気回路５４
の印加電圧Ｅ１を大きくして放電発生電圧の低下
を防止しているのである。 なお、印加電圧Ｅ１を大きくしても極間間隙Ｇ
に流れる電流Ｉ（＝Ｅ／R₁＋R₂）はＲ１が極めて大 きいためその変化は実際は無視できる。 上述のように本発明によれば、セカンドカツト
加工の高速化、高精度化、自動化ができるという
効果があるとともに、セカンドカツト加工時にも
所定の放電発生電圧を維持させることができ、安
定して放電加工を行わせることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｅは従来のセカンドカツト加工によ
る図面寸法面と加工面との変化状態を示す説明
図、第２図は本発明に係るワイヤカツト放電加工
装置の一実施例を示す概略構成図、第３図及び第
４図はセカンドカツト加工時における被加工物と
ワイヤ電極との寸法及び速度関係を示す正面図及
び平面図、第５図Ａ〜Ｊは本発明によるセカンド
カツト加工過程を示す説明図、第６図は本発明に
おける加工経路を示す説明図、第７図は本発明の
電源の説明図である。各図中同一部材には同一符
号を付し、２０は加工テーブル、２６はＸ軸駆動
モータ、２８はＹ軸駆動モータ、３０は被加工
物、３２はワイヤ電極、４８は電気エネルギー給
電部、５２は加工電源、５４はセカンドカツト用
電源を構成する電気回路、５８は制御手段、６０
は記憶手段、Ｅは電気エネルギー、Ｆは加工速
度、ｔは被加工物の厚さ、εは加工幅である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工物と走行するワイヤ電極との間に所定
   の電圧を印加して放電させ、この放電エネルギー
   により被加工物を切断するワイヤカツト放電加工
   装置において、上記被加工物を切断後その切断部
   をさらに複数回にわたつて放電加工するセカンド
   カツトの際に上記ワイヤ電極と被加工物との間に
   所定の電圧を印加する印加電圧変更可能なセカン
   ドカツト用電源と、電気条件と被加工物の厚さと
   加工幅の関係を一組のデータ群として複数組記憶
   させた記憶手段と、該記憶手段に記憶させた複数
   組のデータ群の中から１回のセカツドカツト加工
   ごとに順次加工幅の小さい１組のデータ群を選択
   してこの選択されたデータ群に従つて電気条件と
   ワイヤ電極のオフセツト値とをそれぞれ小さくな
   るよう変更させ、かつ上記電気条件の変更に伴う
   ワイヤ電極と被加工物間の放電発生電圧の低下を
   防止するために上記セカンドカツト電源の電圧を
   高める動作をする制御手段とを具備してあるワイ
   ヤカツト放電加工装置。