JP2004106142A

JP2004106142A - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP2004106142A
Application number: JP2002274939A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Otomo; 大友　陽一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】放電加工により発生したスラッジがワーク上面に堆積するのを防止するとともに、スラッジの絶対量を削減することで堆積自体が起こらないようにすること。
【解決手段】ワイヤ電極をワーク２に対して微小間隙をおいて対向させ、このワイヤ電極とワーク２との双方の間にパルス電圧を印加して、加工液を介してアーク放電を発生させながら非接触加工を行うワイヤ放電加工装置であって、上方より下方のワークに向かって加工液を噴出する上部加工液噴出ノズル４と、下方より上方のワークに向かって加工液を噴出する下部加工液噴出ノズル５と、ワーク上面に沿って加工液を噴射するよう配置する加工液噴射ノズル１３とを設け、更に加工液を吸引する吸引ダクト２０を設けたこと。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、放電加工により生じたスラッジを除去し、ワークの電食を防止するワイヤ放電加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＩＣリードフレーム金型などの加工分野においては、最近一層細かい面粗さや微細な加工形状が要求されている。このため、この金型などの加工に用いられるワイヤ放電加工装置では、緻密な加工要求に応じてワイヤ径も例えばφ０．０３ｍｍという極細線を用いた加工が一般的となってきている。このような放電加工においては、ワイヤ径が細いことに起因して加工条件に厳密さが要求されるため、加工時間がいままで以上に増える傾向にある。そのため水を加工液とするワイヤ放電加工装置においては、加工時間が長くなることにより、放電加工により発生してワーク上面に堆積するスラッジがワーク表面を腐食させることが問題となってきており、この結果金型の寿命を短くさせてしまうことが問題になっている。ここでスラッジは、放電加工により除去されるワーク素材の加工粉のことであり、特に超硬素材の加工の場合、ワーク表面から、超硬素材のバインダとなるコバルトが流出することによって加工変質層を生じて表面の硬度を低下させ、金型寿命を縮めることとなる。このようなことから、加工中の腐食対策は非常に重要である。
【０００３】
図６は、特許文献１に示された従来のワイヤ放電加工装置を示す構成図である。図６において、加工液を貯留する加工槽１が存在しこの中で放電加工が行われる。加工槽１内には、ワーク２、ワーク２を固定する定盤３、ワーク２の上面に向かって加工液を噴出する上部加工液噴出ノズル４、ワーク２の下面に向かって加工液を噴出する下部加工液噴出ノズル５、定盤３に延設された固定具１２、固定具１２により所定の角度で固定されワーク２の上面全体に斜め方向から加工液を噴出する加工液噴射ノズル１３を有する。また、加工槽１の外部には、加工液を貯留するタンク６、加工液を供給するポンプ７を有する。更に管路としては、タンク６とポンプ７をつなぐ管路８、ポンプ７の出口側に接続した管路９、加工槽１内に加工液を供給する管路１０、加工槽１内の加工液をタンク６に戻す管路１１、加工液噴射ノズル１３に加工液を供給する管路１４がある。
【０００４】
従来のワイヤ放電加工装置は以上のように構成されており、加工液中で図示しないワイヤ電極とワーク２との間にパルス電圧を印加して放電加工を行っている。即ち上部加工液噴出ノズル４と下部加工液噴出ノズル５との間に張設された図示しないワイヤ電極をワーク２に対して微小間隙を有する対向状態にして移動させつつ、その隙間にパルス電圧を繰り返し印加するとともに、同時に上部加工液噴出ノズル４及び下部加工液噴出ノズル５の両ノズルから加工液をワーク２の加工部に噴出して、図示しないワイヤ電極とワーク２との間で放電をさせ、そのときの放電エネルギを利用してワーク２の加工を行っている。また、このとき、加工槽１には管路１０を通じて加工液が順次供給される一方、加工槽１内の加工液は管路１１を通じて再びタンク６に戻されるが、この場合加工槽１の液面はワーク２の上面よりも高く設定されている。そしてこの加工液の導電率も、加工中のワイヤ電極と加工槽１との間の加工電圧の影響によるワーク２の表面の電食を防止するため高く設定されている。
【０００５】
放電加工中に発生したスラッジは上部加工液噴出ノズル４及び下部加工液噴出ノズル５の両ノズルから噴出される加工液によって、図示しないワイヤ電極とワーク２との隙間から排除される。そしてこの排除されたスラッジは、加工液中を漂い、ワーク２上面に堆積しようとするが、上部加工液噴出ノズル４とワーク２との間は、通常、０．１ｍｍ以上離れた距離に設定されており、この上部加工液噴出ノズル４の周囲には加工液が噴出されるために、この加工部にはスラッジが堆積しにくく、加工部から離れた加工液の流れの比較的緩慢なワーク２の上面に堆積しようとする。しかし、加工部から離れた加工液の流れの比較的緩慢なワーク２の上面の部分も、今度は加工液噴射ノズル１３からワーク２の上面に向けて、加工液を加工中常時噴出し、スラッジをワーク２の上面から除去することにより、ワーク２の上面にスラッジが堆積するのを防止している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−５７６２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のワイヤ放電加工装置では、加工中に発生してワークの上面に堆積しようとするスラッジを一時的に除去することは出来るが、除去されたスラッジは加工槽１内を漂い、再びワーク２の上面に堆積しようとするので、加工液の流量や噴出圧力によってはワーク２の上面に堆積するスラッジを完全に除去することは不可能でワーク２の上面にわずかに残ることがあり、ワーク２の腐食を引き起こすことがあった。
【０００８】
また加工終了後暫くワーク２を放置すると、加工液の噴出を停止することによりスラッジがワーク２の上面に再び堆積し、腐食を発生させることが顕著であった。
【０００９】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、放電加工により発生したスラッジがワーク上面に堆積するのを防止するとともに、スラッジの絶対量を削減することで堆積自体が起こらないようにして、ワークの腐食が起きないワイヤ放電加工装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかるワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極をワークに対して微小間隙をおいて対向させ、このワイヤ電極とワークとの双方の間にパルス電圧を印加して、加工液を介してアーク放電を発生させながら非接触加工を行うワイヤ放電加工装置であって、上方より下方のワークに向かって加工液を噴出する上部加工液噴出ノズルと、下方より上方のワークに向かって加工液を噴出する下部加工液噴出ノズルと、ワーク上面に沿って加工液を噴射するよう配置する加工液噴射ノズルとを設け、更に加工液を吸引する吸引ダクトを設けたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、放電加工により発生したスラッジがワーク上面に堆積するのを防止するとともに、吸引によりスラッジの絶対量を削減することで堆積自体が起こらないようにして、ワークの腐食が起きないワイヤ放電加工装置を得ることができる。
【００１２】
つぎの発明にかかるワイヤ放電加工装置は、上記の発明において、吸引ダクトは、加工液噴射ノズルから噴出される加工液を吸引するよう加工液噴射ノズルと対抗して配置したことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、吸引ダクトで、加工液噴出ノズルから噴出される加工液を吸引するよう配置しているので、効率的に放電加工によるスラッジを除去することができる。
【００１４】
つぎの発明にかかるワイヤ放電加工装置は、上記の発明において、加工液噴出ノズルの噴出口を直線状に複数個配置して横長に形成するとともに、この加工液噴出ノズルに対応して吸引ダクトの形状を横長に形成し、前記加工液噴出ノズルから噴出される加工液の全領域を前記吸引ダクトが吸引可能なように構成することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、加工液噴出ノズルより噴出される加工液を吸引ダクトで吸引可能に構成しており、効率的に放電加工によるスラッジを除去することができる。
【００１６】
つぎの発明にかかるワイヤ放電加工装置は、上記の発明において、前記下部加工液噴出ノズルに吸引手段を切替え可能に接続したことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、下部加工液噴出ノズルをも含めて効率的に放電加工によるスラッジを除去することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図１〜５を参照して、この発明にかかる好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１であるワイヤ放電加工装置の構成を示している。図１において、加工槽１、ワーク２、定盤３、上部加工液噴出ノズル４、下部加工液噴出ノズル５、タンク６、ポンプ７、管路８、９、１０、１１、１４、固定具１２、加工液噴射ノズル１３は、それぞれ図６に示す従来例の構成部分と同一である。
【００２０】
そして、更に図１においては、吸引ダクト２０、この吸引ダクト２０に接続された管路２１、吸引手段２２を有する。すなわち、加工槽１内に吸引ダクト２０を配置し、この吸引ダクト２０から加工槽１の外部に備えられるタンク６まで管路２１を配管し、管路２１の途中に吸引手段２２を設けたものである。したがって、吸引ダクト２０からスラッジを含んだ加工液が吸引され、タンク６に戻される。このようにこの実施の形態１のワイヤ放電加工装置は上述のように従来のワイヤ放電加工装置に吸引ダクト２０等を追加しスラッジの絶対量を削減したものである。
【００２１】
なお、加工液中での放電加工の動作に関しては、図示しないワイヤ電極とワーク２との間にパルス電圧を印加して放電加工を行うという加工動作自体は変りがなく図６および図１の構成共同一である。以下に相違点を中心に説明する。
【００２２】
図１に示すように構成されたワイヤ放電加工装置では、放電加工により発生したスラッジは上部加工液噴出ノズル４及び下部加工液噴出ノズル５の両ノズルから噴出される加工液によって、図示しないワイヤ電極とワーク２との隙間から排除される。隙間より排除されたスラッジは加工液噴射ノズル１３によってワーク２の上面全体に向けて噴射されるこの加工液により、さらにワーク２の上面より吹き飛ばされる。このとき加工液噴射ノズル１３の向きは加工液をワーク２の上面に沿って流すよう、ワーク２の上面とほぼ平行に配置するのが望ましい。この場合、スムーズにスラッジを排除することが重要なので、さらにワーク２の高さや大きさによって加工液噴射ノズル１３を適宜調整してワーク２の上面に並行して加工液がながれるようにするのが好ましい。加工液噴射ノズル１３の向きをワーク２の上面とほぼ平行に配置することは、加工液がワーク上面に流れる面積を大きくし、吸引ダクトに入りやすく、加工液の流速が落ちないという効果をもたらす。なお、加工液噴射ノズル１３を固定具１２で固定するのでなく、上部ワイヤガイドの上下方向（Ｚ方向）の移動に伴って移動するように加工液噴射ノズル１３をワーク２のＺ軸装置と連動して移動可能に構成すれば手動のわずらわしさもなくなり自動調整が可能となる。
【００２３】
そして吹き飛ばされたスラッジは、一旦加工液中に飛散するがその大半は、吸引手段２２により発生する負圧の効果で、ワーク２の端で吹き飛ばされたスラッジのすぐ下流にある吸引ダクト２０により加工液とともに吸引されて、このスラッジを含んだ加工液は管路２１を通ってタンク６に戻され、スラッジは図示しないフィルタをかけて排除される。
【００２４】
この場合、吸引手段２２としては吸引ポンプを用いても構わないし、また吸引する方向に、その外径がテーパ上に小さくなる中空ノズルを２つ同じ方向に間隔をあけて重ね合わせ、その重ね合わされた間隔から別の加工液を下流に向かって注入することにより、吸引口側に負圧を発生させるというような、吸引装置を用いてもよい。
【００２５】
この実施の形態１では吸引ダクト２０により吸引したスラッジと加工液は管路２１を通ってタンク６へ戻すようにしているが、その戻し回路をタンク６を経由することなくタンク６とは別に設けても構わない。即ち、吸引ダクト２０、管路２１、吸引手段２２及び図示しないフィルタを一連の構成とし、吸引手段２２、図示しないフィルタを一つのユニットとして設け、フィルタを通してスラッジを排除したあとの加工液を再び加工槽１へ戻すように構成してもよい。この場合、タンク６とは別に上記一連の構成をフィルタリングユニットとして製品化が可能となる。
【００２６】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、加工液噴射ノズル１３、吸引ダクト２０の形状や構造を特定するものではない。しかしながら、加工液噴射ノズル１３は効果的にスラッジをワーク２の上面に沿って吹き飛ばすようにするのが好ましく、また吸引ダクト２０は吹き飛ばされたスラッジを効率よく捕捉するのが好ましい。このような点を踏まえて、図２、図３、図４はこの発明の実施の形態２であるワイヤ放電加工装置の加工液噴射ノズル１３及び吸引ダクト２０を特定している。
【００２７】
図２において、加工液噴射ノズル１３は、パイプ２３、パイプ２３に設けられた噴出口２４、管路１４より接続する管路接続口２５からなる。簡略平面と斜視にて示す図３において、吸引ダクト２０は、吸引ダクト本体２６、吸引ダクト本体２６の内部に設けられた仕切り板２７、管路２１に接続される管路接続口２８からなる。図４において、加工液噴射ノズル１３は、加工液噴射流が集まるように若干内側（噴出口２４側）に曲げて形成されたパイプ２９からなる。
【００２８】
このように構成されたワイヤ放電加工装置の加工液噴射ノズル１３においては、図２において、管路１４より供給される加工液が、管路接続口２５よりパイプ２３内に注入され、例えば０．２ＭＰａなど一定の圧力設定をすることにより、噴出口２４より勢いよく噴出される。噴出口２４はパイプ２３に直線上に配置されることにより、ワーク２の上面を効率よく噴射してスラッジを吹き飛ばすことができる。
【００２９】
ワーク２の一端より他端の方向、例えば−Ｘ方向に加工液を噴出する場合には、それと直行するＹ方向をもってパイプ２３の長さを十分長く設定しておけば、ワーク２の全加工領域、全てのワークサイズに適用することができる。
【００３０】
また図３において、吸引ダクト本体２６の形状を横長に形成することによって、ワーク２の上面に噴出された加工液はスラッジとともに、効率よく吸引ダクト２０により吸引される。また吸引ダクト２０の内部は図３に示すように、仕切り板２７により流れ方向を規制するように仕切られているため、加工液の流れが整流されて効率よい吸引が可能となる。吸引された加工液は管路接続口２８より、管路２１を通してタンク６に戻される。この場合、吸引される加工液の流量は２０〜３０Ｌ／ｍｉｎなど上下の加工液噴出ノズル４，５の流量に比較して大きいので、管路１０より加工槽１へ供給する加工液の流量を増やす等の工夫が必要となる。
【００３１】
また図４において、パイプ２９の中央を若干内側に折り曲げたいわゆるくの字状に曲げられた形に形成されることによって噴出口２４により噴出される加工液は、噴出口２４から遠ざかっても拡散を抑制することができ、吸引ダクト２０に回収されやすくなる。これにより効率的なスラッジの吸引が可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３であるワイヤ放電加工装置を示すもので、図５において、実施の形態１に示したワイヤ放電加工装置と相違する部分を説明する。
【００３３】
図５において、上部加工液噴出ノズル４と下部加工液噴出ノズル５とをつなぐ管路と、吸引ダクト２０と吸引手段２２とをつなぐ管路とを、管路３２にて連通し管路３２を開閉する遮断手段３０を設けている。また、下部加工液噴出ノズル５への管路を開閉する遮断手段３１を設けている。
【００３４】
このように構成されたワイヤ放電加工装置においては、遮断手段３１を閉鎖するとともに遮断手段３０を開放することにより、管路９より供給される加工液が上部加工液噴出ノズル４からは加工液が噴出されるが、下部加工液噴出ノズル５からは、吸引手段２２により発生する負圧の効果で、管路３２を通して加工液が吸引されタンク６に戻される。この動作により、放電加工により発生したスラッジは上部加工液噴出ノズル４より加工液を噴射して、下部加工液噴出ノズル５より加工液を吸引することにより、図示しないワイヤ電極とワーク２との隙間から、加工液の中に漂う、もしくは吹き飛ばされることなく、その大半が直接排除されることが可能となる。
【００３５】
またこのとき下部加工液噴出ノズル５により吸引されなかったスラッジも、実施の形態１にて説明したように、加工液噴射ノズル１３により吹き飛ばされて、吸引ダクト２０により加工液とともに吸引される。
【００３６】
またこの実施の形態３の場合には下部加工液噴出ノズル５の口径を、例えば、φ８ｍｍなど大きくすることでその効果はさらに高まる。
【００３７】
またこの構成において、遮断手段３１を開放するとともに遮断手段３０を閉鎖することにより、容易に実施の形態１と同様のワイヤ放電加工装置を得ることができるため、加工する内容に応じて切り換えて用いることができる。また例えば、加工段階にて荒加工ではスラッジの排出状態により加工速度が決まるので、遮断手段３１を開放するとともに遮断手段３０を閉鎖するのがよく、仕上げ加工ではスラッジの量が少なくなるので遮断手段３１を閉鎖するとともに遮断手段３０を開放するのがよく効果的な吸引が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ワイヤ電極をワークに対して微小間隙をおいて対向させ、このワイヤ電極とワークとの双方の間にパルス電圧を印加して、加工液を介してアーク放電を発生させながら非接触加工を行うワイヤ放電加工装置であって、上方より下方のワークに向かって加工液を噴出する上部加工液噴出ノズルと、下方より上方のワークに向かって加工液を噴出する下部加工液噴出ノズルと、ワーク上面に沿って加工液を噴射するよう配置する加工液噴出ノズルとを設け、更に加工液を吸引する吸引ダクトを設けたことにより、放電加工により発生したスラッジがワーク上面に堆積するのを防止するとともに、スラッジの絶対量を削減することで堆積自体が起こらないようにして、ワークの腐食が起きないワイヤ放電加工装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１であるワイヤ放電加工機の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２であって加工液噴射ノズルの一例の斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態２である吸引ダクトの内部構成と斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２であって加工液噴射ノズルの他の例の斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３であるワイヤ放電加工機の構成図である
。
【図６】従来のワイヤ放電加工機の構成図である。
【符号の説明】
１　加工槽、２　ワーク、３　定盤、４　上部加工液噴出ノズル、５　下部加工液噴出ノズル、６　タンク、７　ポンプ、８、９、１０、１１、１４　管路、１２　固定具、１３　加工液噴射ノズル、２０　吸引ダクト、２１、３２　管路、２２　吸引手段、２３、２９　パイプ、２４　噴出口、２５、２８　管路接続口、２６　吸引ダクト本体、２７　仕切り板、３０、３１　遮断手段。

Claims

ワイヤ電極をワークに対して微小間隙をおいて対向させ、このワイヤ電極とワークとの双方の間にパルス電圧を印加して、加工液を介してアーク放電を発生させながら非接触加工を行うワイヤ放電加工装置であって、
上方より下方のワークに向かって加工液を噴出する上部加工液噴出ノズルと、下方より上方のワークに向かって加工液を噴出する下部加工液噴出ノズルと、
ワーク上面に沿って加工液を噴射するよう配置する加工液噴射ノズルとを設け、
更に加工液を吸引する吸引ダクトを設けた、
ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
吸引ダクトは、加工液噴射ノズルから噴出される加工液を吸引するよう加工液噴射ノズルと対抗して配置した、
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
加工液噴出ノズルの噴出口を直線状に複数個配置して横長に形成するとともに、この加工液噴出ノズルに対応して吸引ダクトの形状を横長に形成し、前記加工液噴出ノズルから噴出される加工液の全領域を前記吸引ダクトが吸引可能なように構成する、
ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤ放電加工装置。
前記下部加工液噴出ノズルに吸引手段を切替え可能に接続した、
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のワイヤ放電加工装置。