JP2704685B2

JP2704685B2 - ワイヤカット放電加工機における加工方法

Info

Publication number: JP2704685B2
Application number: JP3178766A
Authority: JP
Inventors: 靖雄荒川
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JPH054121A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中心点を有しこの点
を中心とした回転角度と径方向の距離によって定まる形
状をワイヤカットにより加工する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワイヤカット放電加工機（以下、
単に放電加工機というこ）では、Ｚ軸方向に張架された
ワイヤに対しワークをＸ・Ｙ方向に移動してカット加工
を行っている。Ｘ・Ｙ方向の移動はテーブルの移動（Ｘ
軸、Ｙ軸）としてプログラムされ、放電加工機の数値制
御装置（ＮＣ装置））に入力される。この場合、加工図
形の曲線区間は細かな２点間隔（ブロック）に分割され
て各２点間を通常、直線あるいは円弧補間で接続するの
で、曲線が微妙なときには多数のブロックに対応する加
工プログラムを作成する必要がある。また、ワークのカ
ット面に傾斜を付けるテーパーカット時にはテーブル面
と直交する垂直線に対するワイヤの傾斜角度（テーパー
角度）を上ノズル側のいわゆるＵ・Ｖ軸を駆動して行う
が、求芯的な傾斜面（例えば、円錐面）を作成する場合
には傾斜角度が同じであっても、方向が変化するために
常時Ｕ・Ｖ軸を駆動しなければならない。

【０００３】さらに、中心点を有し、この点を中心とし
た回転角度と径方向の距離によって定まる形状を作成す
る場合、ギアのように点対称図形の繰り返しによるとき
はＮＣ装置が備えた回転と繰り返し機能を利用して比較
的簡単に加工プログラムを作成することができるが、不
規則な花形のように点対称でないときには一種の回転図
形であるにもかかわらず、加工プログラムが非常に込み
入ってしまい、作成に手間を要する。

【０００４】さらに、Ｕ・Ｖ軸を用いてカット面に傾斜
を付けるとき、テーパーの角度は、ワイヤの硬度やＵ・
Ｖ軸のストロークおよび加工液の供給事情から±３０°
程度が限度とされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ワイヤカ
ット放電加工によって、中心点を有しこの点を中心とし
た回転角度と径方向の距離によって定まる形状を比較的
簡単に作成できるプログラムで加工でき、また、この形
状のテーパーカットを比較的簡単に、かつ、比較的大き
なテーパー角度まで行える加工方法の提供を課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】２点間に張架されたワイ
ヤに対しワークを一つの回転軸を中心に回転させ、ワー
クの回転速度およびその回転軸とワイヤとの距離を制御
する。また、同時に２点間に張架されたワイヤに対して
ワークの回転軸を傾斜させる。さらに、あわせて２点間
に張架されたワイヤをワークの回転軸に対して傾斜させ
ることもある。

【０００７】

【作用】ワークを回転させ、その回転速度およびその回
転軸とワイヤとの距離を制御する構成は、加工形状を平
面的な極座標として作成することを可能とする。ワーク
の回転軸を傾斜させる構成は、ワイヤの走行抵抗を増大
させることなく、テーパー加工を行うことを可能とす
る。

【０００８】

【実施例】図２は、本発明の方法を実施する放電加工機
１の要部を示し、テーブル２上にワーク回転ユニット３
が取り付けられ、図においてワーク４が水平に取り付け
られている。また、ワーク４の上面側に上ノズル５がＵ
・Ｖ軸駆動装置６に取り付けられて配置され、下面側に
は下ノズル７が下アーム８に対し上下位置調整可能に配
置されている。符号９はワイヤ、符号１０はＸ軸サーボ
モーターである。

【０００９】なお、この放電加工機１は、他の構成も含
め、Ｘ軸、Ｙ軸に沿って駆動されるテーブル２上にワー
ク回転ユニット３が取り付けられている以外は、従来の
ものと格別に異なる所はない。ただし、この実施例にお
いてテーブル２の移動はＸ軸方向のみを用いる。

【００１０】ワーク回転ユニット３は、図３のように基
板１１、Ｙ方向板１２、Ｘ方向板１３および回転軸１４
を備え、基板１１の水平なＸ軸方向の第２支持軸１５に
Ｙ方向板１２が回動自在に軸支され、Ｙ方向板１２の水
平に設けたＹ軸方向の第１支持軸１６にＸ方向板１３が
回動自在に軸支され、全体がボルト１７でテーブル２の
上面に固定されている。

【００１１】上記の回転軸１４は基部がＺ軸方向の軸受
け１８によって、Ｘ方向板１３の上面に垂直に軸支され
ており、先端部がフランジ１９とねじ部２０を備えてワ
ーク４の装着部２１とされると共に中央部にウォームギ
ア用のピニオン２２が固定されている。符号２３はワー
ク回動用のサーボモーターでＸ方向板１３の上面にステ
ーを介して水平に固定され、その出力軸に固定されたウ
ォームギア２４が上記のピニオン２２と噛合している。

【００１２】Ｘ方向板１３の一端部とＹ方向板１２との
間には第１支軸１６を中心にＸ方向板１３をＸ軸方向で
傾斜させる第１の傾斜調整機構２５が構成されている。
第１の傾斜調整機構２５は、Ｘ方向板１３の一端部にＹ
軸方向の小軸２６によって取り付けられたボールナット
２７、上端にピニオン２８が固定されたボールねじ２
９、上記のピニオン２８に螺合するウォームギア３０お
よびこれを駆動する第１傾斜サーボモーター３１を備
え、ボールナット２７にボールねじ２９を螺合してその
下端をＹ方向板１２の上面に回動軸支し、また、ウォー
ムギア３０と上記のサーボモーター３１をステーを介し
てＹ方向板１２の上面に固定し、ウォームギア３０を上
記のピニオン２８に噛合してある。したがって、第１傾
斜サーボモーター３１が駆動されるとピニオン２８を介
してボールねじ２９が回動し、ボールナット２７が上下
に移動してＸ方向板１９が第１支軸１６を中心にＸ軸方
向に傾斜する。

【００１３】Ｙ方向板１２の一端部と基板１１との間に
も、上記と同様な構造の第２傾斜調整機構３２が構成さ
れ、第２支軸１５を中心にＹ方向板１２をＹ軸方向に傾
斜させるようになっている。図３においてそのボールね
じ３３の位置のみを示し、他の構成の図示を省略する。
このボールねじ３３は第２傾斜サーボモーター３４（図
１）で駆動される。したがって、上記と同様に第２傾斜
サーボモーター３４が駆動されるとＹ方向板１２がＹ軸
方向に傾斜される。

【００１４】符号３５は水密カバーで、回転軸１４が突
出する部分は蛇腹構造３５とされ、回転軸１４が傾斜す
るのを許容している。

【００１５】上記実施例の構成を模式化すると図１のよ
うになり、サーボモーター２３、３１，３４は放電加工
機１が備えたＮＣ装置で制御される。ＮＣ装置によるそ
の他の制御対象は従来と同じである。この放電加工機１
によるワイヤカットの加工方法は、サーボモーター２３
で回転軸１４の装着部２１に取り付けられたワーク４を
回転させながら、テーブル２をＸ軸方向へ移動すること
により実施される。これにより、図４のように中心点を
有しこの点を中心とした回転角度と径方向の距離によっ
て定まる形状が加工される。そして、このためにＮＣ装
置に入力する加工プログラムは、サーボモーター２３に
よるワーク４の回転角度ωとＸ軸サーボモーター１０に
よるＸ方向移動量χを位置データとした平面極座標で作
成すれば良く、簡単であると共に、１ブロックにおける
２点間の補間曲線が滑らかに形成される。ワーク４の回
転およびＸ軸方向への移動はいずれも連続的あるいは間
欠的に行われる。また、ワーク４の回転速度ωは回転軸
１４とワイヤ９間の距離の関数としてこれに応じて変化
させ、放電加工位置におけるワイヤ９に対するワーク４
の速度を常に一定に維持することが好ましい。

【００１６】カット面をテーパー面とするときは、第１
傾斜サーボモーター３１を駆動してワーク４の回転軸１
４をＸ軸方向へ傾斜させ、回転軸１４とワイヤ９とが交
わる関係の非平行状態とする。これによって、Ｚ軸方向
へ張架されたワイヤ９とワーク４との接触角度θ（回転
軸１４の傾斜角度）は変更され、カット面に希望の傾斜
を付与することができる。これにより、円錐台形状ばか
りでなく、これを基礎とした、図４のようなギア形状の
カット面に求芯的な傾斜面を付加したベベルギアあるい
はベベルギア形状を加工することができる。このとき、
上記角度θを固定してワーク４を回転させるとカット面
は同じ角度の傾斜面で構成されるが、途中で角度θを変
更するとカット面の傾斜を部分的に変更することができ
る。

【００１７】なお、角度θは加工プログラムにデータと
して設定し、ワーク４の回転軸１４が傾斜したことによ
って、回転軸１４の実質長さをＬとすると実際の加工位
置が±Ｌ・ｃｏｓθだけＸ軸方向へ変位する量を補正す
る処理が必要である。また、回転軸１４とワイヤ９とが
非平行状態となることで、ワイヤ９に対するワーク４の
速度がワーク４の厚み方向で異なることになるので、速
度が大きい側に加工速度をあわせる必要がある。

【００１８】これは、上記した補正の点を除き、上ノズ
ル５のＵ軸をＵ・Ｖ駆動装置６によって前後に移動して
あるいは移動しながら加工をするのと同じであるが、双
方を組み合わせることでテーパー角度を大きくすること
ができ、３０°以上のテーパー角度が可能となる。さら
に、ワーク４の回転とその回転軸１４の傾斜およびＸ軸
方向への移動に加え、Ｕ・Ｖ駆動装置６によってワイヤ
９をＶ軸方向に傾斜させて行うカット加工も可能であ
る。

【００１９】第２傾斜サーボモーター３４を駆動してワ
ーク４の回転軸１４をＹ軸方向に傾斜させ、回転軸１４
とワイヤ９とが角度γだけ捩じれた関係の非平行状態と
し、この状態を維持してワーク４の回転と、Ｘ軸方向へ
の移動を組み合わせて加工すると、図６のようなヘリカ
ルギアあるいはヘリカルギア形状を得る加工（ヘリカル
加工と称する）ができる。加工途中に角度γを変更する
と各ギア歯に相当する部分が湾曲した形状となる。この
場合、やはり回転軸１４の実質長さをＬとした時に実際
の加工位置が±Ｌ・ｃｏｓγだけＹ軸方向へ変位するの
で、これを補正する処理が必要である。これは、上ノズ
ル５のＶ軸をＵ・Ｖ駆動装置６によって左右に移動して
あるいは移動しながら加工をするのと同様であるが、双
方を組み合わせることで上記ギア歯に相当する部分の傾
斜角度を大きくすることができる。

【００２０】以上は、実施例であり、ワーク４の回転軸
１４をＸ軸方向、Ｙ軸方向に傾斜させる手段は図示のも
のに限らない。また、本発明方法により加工される形状
は点対称のものばかりでなく、中心点を有しこの点を中
心とした回転角度と径方向の距離によって定まる形状の
全般である。

【００２１】さらに、テーブル２をＹ軸方向にも移動す
ると、図４においてワーク４の回転軸１４に対し、ワイ
ヤ９をＹ軸方向へシフトさせた状態で前後移動させるこ
とができ、図４における歯形形状の半径方向に対する角
度が異なった加工形状を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】中心点を有しこの点を中心とした回転角
度と径方向の距離によって定まる形状の加工プログラム
の作成が簡単になる。必要とする曲面が滑らかに形成さ
れる。ワークの回転軸を傾斜させたり、２点間に張架し
たワイヤをワークの回転軸に対して傾斜させることによ
って、すなわち、ワークの回転軸をワイヤと非平行な状
態とできる構成にすると、テーパー加工におけるテーパ
ー角度やヘリカルギア形状におけるギア歯相当部分の傾
斜角度を大きくすることができる。また、２点間に張架
したワイヤの角度は垂直な通常のままとしてテーパー加
工を行えるので、従来のようにテーパー加工のためにワ
イヤを傾斜させる結果、ワイヤの走行抵抗が増大してワ
イヤ切断が生じ易くなる事態を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工方法を模式化して示す図。

【図２】要部を一部破断して概略的に示す正面図。

【図３】ワーク回転ユニットの正面図（一部破断）。

【図４】加工の状態を示す平面図。

【図５】テーパー加工の状態を示す正面図。

【図６】ヘリカル加工の状態を示す正面図。

【符号の説明】

２テーブル３ワーク回
転ユニット４ワーク６Ｕ・Ｖ駆
動装置９ワイヤ１０Ｘ軸サー
ボモーター２３ワーク回動用サーボモーター２５第１の
傾斜調整機構３１第１傾斜サーボモーター３２第２の
傾斜調整機構３４第２傾斜サーボモーター

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２点間に張架されたワイヤに対しワーク
を一つの回転軸を中心に回転させ、その回転速度、上記
回転軸とワイヤとの距離および２点間に張架されたワイ
ヤに対するワーク回転軸の傾斜を制御することにより、
中心点を有しこの点を中心とした回転角度と径方向の距
離および回転軸の傾斜角度によって定まる形状の加工を
行う、ワイヤカット放電加工機における加工方法。
【請求項２】ワークの回転軸に対し２点間に張架され
たワイヤの傾斜角度を調整できることを特徴とした請求
項１に記載の加工方法。
【請求項３】加工中にワークの回転軸の傾斜と２点間
に張架されたワイヤの傾斜角度の双方を変更する制御が
行われることを特徴とした請求請２に記載の加工方法。