JP3731224B2 - 研削砥石成形装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、研削砥石を成形する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、研削砥石を成形する装置及び方法に関するものであるが、ここでは、研削砥石の代表的なものとして、メタルボンド砥石を例として説明する。
図２７は従来のメタルボンド砥石成形装置を示す概略構成図である。
図２７において、６はメタルボンド砥石、３８はメタルボンド砥石６を取付ける回転軸、１０はメタルポンド砥石６を回転させる回転手段、１１は回転手段１０の回転数を制御する回転数制御手段、４６はメタルボンド砥石６を成形するための総形電極、４７は総形電極４６に固定されたシャンク、４８はシャンク４７をはめ込み、総形電極４６を固定する電極固定手段、４９は電極固定手段をメタルポンド砥石６に向かって駆動する駆動手段、１６は駆動手段を制御し、総形電極４６とメタルポンド砥石６の相対移動させる数値制御手段、８は総形電極４６とメタルポンド砥石６の間隙にパルス状の電圧を印加する加工電源、９は放電エネルギーを制御するエネルギー制御手段、５０は総形電極４６とメタルポンド砥石６の電圧を検出する電圧検出手段、５１は電圧検出手段５０で検出された電圧に応じてギャップを調整するギャップ調整手段、５２は総形電極４６とメタルポンド砥石６を入れ、加工液を溜める加工槽である。
【０００３】
図２８は従来の総形電極４６とメタルボンド砥石６の間隙に放電を生じさせ、メタルボンド砥石６を成形することを示す断面図で、黒い点状のものは放電加工で発生した加工屑であるスラッジ、ハッチング部は精度不良箇所である。
【０００４】
次にその動作について説明する。
メタルポンド砥石６は回転軸３８に取付けられ、回転手段１０により回転軸３８が回転し、回転軸３８に取付けられたメタルボンド砥石６が回転する。回転方向は一定、回転数は回転数制御手段１１により制御される。
総形電極４６はシャンク４６に固定され、そのシャンク４６を電極固定手段４８にはめるようにして取付ける。総形電極４６は数値制御手段１６により制御された駆動手段４９がメタルボンド砥石６の方向に駆動される。
【０００５】
加工槽５２に加工液を充満させ、総形電極４６とメタルボンド砥石６を加工液に漬けて、加工電源８から総形電極４６とメタルボンド砥石６にパルス状の電圧を印加しながら、総形電極４６をメタルボンド砥石６に数値制御手段１６により制御された駆動手段４９を用いて接近させることにより、放電を生じさせて成形する。加工電源８の各スイッチはエネルギー制御手段９により制御され、目的に応じた放電エネルギーを設定する。総形電極４６とメタルボンド砥石６の間隙での放電状態は電圧検出手段５０によって検出され、ギャップ制御手段５１によって総形電極４６とメタルボンド砥石６のギャップを一定にするよう、数値制御手段１６を制御し、安定した放電状態を保つ。
【０００６】
従来技術による放電での成形は総形電極４６の形状をメタルボンド砥石６に転写する方法であるため、総形電極４６の精度が即ちメタルボンド砥石６の精度であり、異なるメタルボンド砥石６を成形するには異なる総形電極４６が必要である。また同じ形状の成形を繰り返すとしても、総形電極４６は消耗するため、ある回数成形した後、新しい総形電極４６は必要となる。さらに図２８に示すように、総形電極４６の底の部分は放電加工屑であるスラッジが溜まりやすく、二次放電による精度不良が発生しやすい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電加工によるメタルボンド砥石成形装置では総形電極４６の形状をメタルボンド砥石６に転写するようにした装置であるため、総形電極４６の精度が即ちメタルボンド砥石６の精度であり、総形電極４６の底の部分は放電加工屑であるスラッジが溜まりやすく、二次放電による精度不良が発生しやすい。また異なるメタルボンド砥石６を成形するには異なる総形電極４６が必要であり、同じ形状の成形を繰り返すとしても、総形電極４６は消耗するため、ある回数成形した後、新しい総形電極４６が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、研削砥石の成形精度と効率を向上する成形装置及び方法の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る研削砥石成形方法は、ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、前記研削砥石を回転させながら、前記ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、前記ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、前記研削砥石を成形する研削砥石成形方法において、前記ワイヤ電極の径に応じて前記研削砥石の回転数を制御する。
【００１０】
また、一次加工として、前記研削砥石に直角あるいは平行に成形し、高次加工として、斜め部分あるいは円弧部分の成形をするとき、前記ワイヤ電極の径を前記加工段階に応じて変更する。
【００１１】
本発明に係る研削砥石成形装置は、ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、前記研削砥石を回転させながら、前記ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、前記ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、前記研削砥石を成形する研削砥石成形装置において、線径の異なるワイヤ電極を有する複数のワイヤ供給ボビンと、前記複数のワイヤ供給ボビンから前記研削砥石上に走行させるワイヤ電極を選択するワイヤ電極交換手段と、前記選択されたワイヤ電極の径に応じて前記研削砥石の回転数を演算制御する回転数制御手段とを具備したものである。
【００１２】
また、研削砥石の方向にほぼＶ型に開いた溝を有し、ワイヤ電極を案内するワイヤガイ ドを具備したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。図１において、１は電極としてのワイヤ線であるワイヤ電極、２はワイヤ電極１を案内する一方の上部ワイヤガイド、３はワイヤ電極１を案内するもう一方のワイヤガイド、４はワイヤ電極１に張力をかける張力印加手段、５はワイヤ電極１にかける張力を制御する張力制御手段、６は研削砥石たるメタルボンド砥石、７はワイヤ電極１とメタルボンド砥石６との間隙に加工液を供給する加工液供給ノズル、８はワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙にパルス状の電圧を印加する加工電源、９は加工電源の電圧、パルス幅、休止時間を切り換え、エネルギーを制御するエネルギー制御手段、１０はメタルボンド砥石６を回転させる回転手段、１１は回転手段１０の回転数を制御する回転数制御手段、１２はメタルボンド砥石６の回転方向を切換える回転方向変換手段、１３は回転手段１０を固定するテーブル定盤、１４はテーブル定盤１３をＸ軸方向に移動させるＸ軸モータ、１５はテーブル定盤１３をＹ軸方向に移動させるＹ軸モータ、１６はＸ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５を数値制御し、自在にテーブル定盤１３を移動させる数値制御手段、１７はテーブル定盤１３の移動速度を制御する速度制御手段、１８は一方のワイヤガイド２をＵ方向に移動させ、ワイヤ電極１を傾けるＵ軸モータ、１９は一方のワイヤガイド２をＶ方向に移動させ、ワイヤ電極１を傾けるＶ軸モータ、２０はＵ軸モータ１８、Ｖ軸モータ１９を制御するＵＶ軸制御手段、２１はワイヤ電極１とメタルボンド砥石６を自在に相対移動させるためのプログラムを入力するプログラム入力手段、２２はプログラム入力手段２１より入力されたプログラムを記憶するプログラム記憶手段、２３はエネルギー制御手段９、張力制御手段５、回転数制御手段１１、速度制御手段１７を制御し、高次加工を行う高次加工制御手段である。
【００１４】
図２は本発明の実施の形態１にかかる加工例の断面図であり、矢印が一次加工、高次加工それぞれの移動軌跡で、ハッチング部分が高次加工で除去する箇所である。
【００１５】
一次加工として回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１をメタルボンド砥石６に平行、直角に相対移動させ荒成形し、その後高次加工として斜め部分および円弧部分を仕上成形することを示す断面図で、ハッチング部は高次加工で成形した箇所を示す。矢印はそれぞれの成形での移動方向である。
【００１６】
図３は高次加工で放電エネルギーを段階的に弱くするとともに、ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６を相対的に自在な軌跡で移動させる速度を段階的に変更させながら、３段階の高次加工により、所望の形状に成形すること示す断面図で、矢印はそれぞれの成形での移動方向である。図４はそれぞれの段階での放電エネルギーと移動速度を示す表で、電圧、ピーク電流、オンタイム、休止はそれぞれ放電エネルギーを制御するスイッチである。
【００１７】
図５は高次加工での仕上成形箇所を一箇所ごとに分割し、高次加工することにより所望の形状に成形することを示す断面図で、矢印はそれぞれの成形での移動方向で、破線の形状はその軌跡を示す。
【００１８】
図６は高次加工での比較的鋭角な先端を成形する場合のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の相対的な移動軌跡を示す断面図で、図６（ア）が両側とも底側から先端に向けて移動した例で、図６（イ）が先端から底側に向けて移動した例である。矢印はそれぞれの成形での移動方向で、破線の形状はその軌跡を示す。
【００１９】
図７は成形の開始点と終了点のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の相対的な移動軌跡を示す断面図で、図７（ア）は開始点と終了点で円弧の軌跡を設けた例で、図７（イ）は開始点と終了点で直線の軌跡を設けた例である。矢印はそれぞれの成形での移動方向で、破線の形状はその軌跡を示す。
【００２０】
図８は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動させながら、 メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に放電を生じさせ成形したときの、回転方向ごとの砥石回転数と加工速度比の関係を示し、実線はワイヤ電極１の走行方向と同一方向に砥石を回転させたグラフで、破線はワイヤ電極１の走行方向と逆方向に砥石を回転させたグラフである。成形状態を示す図の斜線部分はすでに成形を完了した箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。加工速度比とは最大速度を１．０としたときの、各パラメータでの速度の比率である。
【００２１】
図９はワイヤ電極１を傾けながら、メタルボンド砥石６を成形することを示す図で、ハッチング部分が放電している部分である。
【００２２】
次にその動作について説明する。
電極としてのワイヤ線であるワイヤ電極１は一方の上部ワイヤガイド２、もう一方の下部ワイヤガイドによって案内され、張力制御手段５により制御された張力印加手段４により張力を印加されながら、常に一定の速度で走行している。
メタルボンド砥石６の回転は回転手段１０により回転し、回転数は回転数制御手段１１により制御され、回転方向は回転方向変換手段１２により変更される。
メタルボンド砥石６のワイヤ電極１に対する相対移動はテーブル定盤１３に固定された回転手段１０をＸ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５により駆動することにより行われる。相対移動する軌跡はプログラム入力手段２１から入力され、プログラム記憶手段２２に記憶されたプログラムテータに基づき、数値制御手段１６が演算し、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５を制御する。また相対移動の速度は速度制御手段１７からの出力により、数値制御手段１６が制御し、ワイヤ電極１はＵＶ軸制御手段２０がＵ軸モータ１８、Ｖ軸モータ１９を駆動して傾く。
ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙での放電は加工電源８からワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙にパルス状の電圧を印加し、加工液供給ノズル７から供給された加工液を介して生じさせ、加工電源８の各スイッチはエネルギー制御手段９により制御される。
高次加工制御手段２３は成形する所望の形状、その加工での除去量、面精度などに応じて、エネルギー制御手段９、張力制御手段５、回転数制御手段１１、速度制御手段１７を制御し、最適な高次加工を行う。
【００２３】
つまり、メタルボンド砥石６の成形は微小な径のワイヤ電極１を一定張力で走行させ、メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に加工電源８から電圧を印加し、加工液を介して放電を生じさせながら、回転手段１０が数値制御手段１６により制御され、固定しているテーブル定盤１３がワイヤ電極１に対して相対移動することにより行われるため、相対移動の軌跡はプログラムを作成することにより自在な形状を成形することができるとともに、そのプログラムを記憶させて再実行させることで何度でも同じ形状を成形することができる。また相対移動の軌跡は数値制御手段１６が演算し、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５を制御するため正確であり、電極が微小な径のワイヤ電極１であるため放電ギャップが狭く、均一であるため成形精度が向上する。
【００２４】
ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙に放電を生じさせ、成形するときの工程は大きく分けて、２つの工程に分かれる。１つはメタルボンド砥石６に対して平行、直角にワイヤ電極１を移動させて成形する一次加工で、もう１つは斜め部分や円弧部分を成形する高次加工である。
一次加工は荒加工と言われる工程でできるだけ短時間で多量の成形を行わなければならず、放電エネルギー、砥石回転数、ワイヤ張力などを最も加工速度の速い条件に設定して成形する。しかし一次加工では精度と速度は相反するとともに、加工量が多いため精度を改善するには速度を大幅に落とす必要があり、例えば誤差を３０％精度を改善するには、６０％速度を落とさなけれればならないというようにである。そのため一次加工では速度だけを重視した成形とした方が効率的であり、斜め部分や円弧部分は図２のハッチング部分に示すような後工程での成形代を残し、平行、直角にワイヤ電極１を移動させて成形するだけで十分である。 高次加工は仕上加工と言われる工程でできるだけ精度の高い成形を行わなければならず、放電エネルギー、砥石回転数、ワイヤ張力などを最も精度の高い条件に設定して成形する。このような高次加工では加工量が少ないため、速い速度で成形しても精度が悪くなることがなく、複数回の高次加工を行うことにより、さらに精度を向上することができる。またメタルボンド砥石６で精度が必要な箇所は全体のうちの一部であることが多く、精度が必要な箇所だけ高次加工することにより、成形時間を短縮することができるとともに、一次加工を他の成形方法で実施し、高次加工だけ本発明で実施し、効率化を計ることもできる。
【００２５】
複数回の高次加工は放電エネルギーを段階的に弱くするとともに、相対移動の速度を段階的に変更させながら成形する。電極が微小な径のワイヤ電極１であるため放電ギャップが比較的狭く、均一であるため成形精度が向上するが、さらに精度を向上させるには放電ギャップが狭くする必要がある。しかし放電ギャップを狭くするには放電エネルギーを小さくしなければならず、高次加工の初めの段階では効率的ではない。例えば３段階での高次加工では、図４に示すように、第一段階で比較的大きな放電エネルギーで成形代除去し、第二段階で中程度の放電エネルギーで所望形状に仕上げ、第三段階で放電ギャップの狭い、小さな放電エネルギーで斜め部の角度、小さな円弧など微細仕上を行う。また相対移動の速度を放電エネルギーの大きさに応じて最適化することにより、さらに高精度の成形を行える。
【００２６】
高次加工箇所を一箇所ごとに分割し、所望の形状に成形する。メタルボンド砥石６で精度が必要な箇所は全体のうちの一部であることが多く、精度が必要な箇所だけ高次加工することにより、成形時間を短縮することができる。一箇所ごとに独立した相対移動軌跡にし、図５に示す例では（ア）から（オ）の順で高次加工を行い、高次加工箇所間の移動は高速に移動する。また成形代、必要な精度に応じて高次加工の回数も変更することができ、図５に示す例では（ア）、（イ）、（ウ）は２回、（エ）、（オ）は３回というようにである。
【００２７】
先端の鋭角な成形形状の場合、鋭角な先端の両側とも底側から先端に向かう移動軌跡で成形する。逆に先端から成形が始まる移動軌跡では、放電が始まる先端でワイヤ電極１に振幅の大きな振動がおこりやすく、鋭角な先端では形状が丸くなりやすい。しかし先端側に抜けるような移動軌跡では集中放電、ワイヤ電極の振動とも少なく、鋭角な先端を成形することができる。（図６）
【００２８】
成形の開始点と終了点で円弧の軌跡を設ける。図７の（イ）のように開始点と終了点で直線の軌跡を設けた場合、開始点と終了点で放電の集中やワイヤ電極１に振幅の大きな振動がおこりやすく食い込みが生じる。しかし（ア）のように、開始点と終了点で円弧の軌跡を設け放電状態の変化を滑らかにすれば、放電の集中やワイヤ電極の振動を防止でき、食い込みのない形状に成形することができる。
【００２９】
ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙に放電を生じさせ、成形するときの加工速度はメタルボンド砥石６の回転数の影響があり、回転数が多いほど加工速度が速い。図８に示すように、ワイヤ電極１の径が０．２ｍｍで、メタルボンド砥石６の回転方向とワイヤ電極１の走行方向が同一の場合、メタルボンド砥石６の回転数が約１００ｒｐｍになるまで加工速度が速くなってゆくが、メタルボンド砥石６の回転方向とワイヤ電極１の走行方向が逆の場合、回転数が約７０ｒｐｍで最高になり、それ以上の回転速度ではワイヤ電極１が断線する。
つまりメタルボンド砥石６の回転方向とワイヤ電極１の走行方向を同一にすることにより、加工速度が速く、ワイヤ電極１の断線しない安定した成形を行える。
【００３０】
また、図９に示すように、ワイヤ電極１を傾けながら、メタルボンド砥石６を成形する。すなわち、ワイヤ電極１を傾けることで、広い幅で放電を生じるため、砥石の中心方向に移動するだけで、メタルボンド砥石６に幅の広い溝を成形することができる。またワイヤ電極１の傾く角度に応じて、所望の幅の溝を成形できる。
【００３１】
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
図１０において、２４は成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧を検出する電圧検出手段、２５は成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電流を検出する電流検出手段、２６は電圧検出手段２４と電流検出手段２５で検出された電圧、電流からテーブル定盤１３の移動速度を演算する速度演算手段、２７は成形中のワイヤ電極１のたわみを検出するたわみ量検出手段、２８はたわみ量検出手段２７で検出されたたわみ量から相対移動の補正軌跡を演算する補正軌跡演算手段である。
【００３２】
図１１は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を一定速度で相対移動させながら、成形したときの成形状態を示す図であり、斜線部分は成形中の箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。図１２は、図１１のように成形したとき、砥石外側の端面からの距離と成形中の平均加工電圧と平均加工電流のグラフを示す。
図１３は速度演算の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
図１４は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を一定速度で相対移動させながら、成形したときの成形状態を示す図であり、斜線部分は成形中の箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。図１５は、図１４のように成形したとき、砥石外周面からの中心方向への切込み量と成形中のワイヤ電極１のたわみ量のグラフを示す。
図１６はワイヤのたわみ量を補正しながら、ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６を相対移動させ、所望の形状に成形することを示す断面図で、（ア）は直線の成形でたわみの補正をしないの場合でたわみ量が外周ほど減り、外周に対して斜めになる。（イ）は直線の成形で補正量ｈだけ補正した場合で、斜線部が補正され外周に対して直角になる。（ウ）は円弧の成形の補正なしの場合でたわみ量が外周ほど減り、ワイヤ電極１に対して離れるように円弧がずれる。（エ）は補正量ｈだけ補正した場合で、斜線部が補正され、ずれのない円弧になる。図中の破線は移動軌跡で矢印の方向に成形する。
【００３４】
次に動作について説明する。
図１０において、電圧検出手段２４により成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧を、電流検出手段２５により成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６間の電流を検出し、検出された電圧、電流から速度演算手段２５により移動速度を演算しながら、速度制御手段１７、数値制御手段１６により、移動速度、移動軌跡を制御する。
【００３５】
メタルボンド砥石６を外側から中心に向かって一定移動速度で成形したとき、図１１、図１２に示すように、中心に向かうほど加工量が増えるため、ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧は減少してゆき、電流は増加してゆく。つまり一定移動速度で成形したとき、外側の入り口では電圧が高く、電流が少ないため、放電エネルギーに対する加工量が少なく非効率的で、奥に入って電圧が低くなり過ぎると放電エネルギーより加工量が多くなるため、短絡状態となり成形が進まない。そのためワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧、電流が一定になるよう、外側の入り口で移動速度を速くし、奥に入るほど速度を落とすように成形することで、安定した効率の高い成形が可能になるとともに、放電ギャップの変化も少なくなるので、成形精度も向上する。
【００３６】
検出された電圧、電流から速度演算手段２６により移動速度を演算する動作は図１３に示すフローチャートの通りで、速度演算手段２６に基準電圧と基準速度を入力する。電圧検出手段２４により検出された電圧はまず基準電圧と比較され、基準電圧より１０Ｖ以上低い場合、電流検出手段２５により電流を検出し、移動速度を抑制する。基準電圧−１０Ｖ以上の電圧の場合は基準電圧と検出された電圧の差に基づき速度を演算し、その速度が基準速度の２倍以下のとき、その演算された速度で成形する。もしその速度が基準速度の２倍以上の場合、電流を検出し、その電流に応じて速度を速くする。速度演算手段２５によってこのように演算された速度は速度制御手段１７に出力される。
【００３７】
たわみ量検出手段２７は成形中のワイヤ電極１のたわみ量を検出し、補正軌跡演算手段２８はたわみ量検出手段２７で検出されたたわみ量から相対移動のための補正軌跡を演算しながら、数値制御手段１６により移動軌跡を制御し、メタルボンド砥石を成形する。
【００３８】
メタルボンド砥石６を外側から中心に向かって成形したとき、中心に向かうほど加工量が増えるため、ワイヤ電極１にかかる放電反発力は大きくなり、図１４に示すように、ワイヤ電極１は放電が生じている側の逆方向にたわむ量は増加する。そのため、奥に成形が進むほど、移動軌跡に対して放電の生じている逆側に成形形状が傾く。このような傾きや円弧での終点のずれを補正は移動軌跡に対して放電の生じている側にたわみ量検出手段２７で検出されたたわみ量に応じて補正される。（図１６）
【００３９】
実施の形態３．
図１７は本発明の実施の形態３にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。２９は第一のワイヤ供給ボビン、３０は第二のワイヤ供給ボビン、３１は第一のワイヤ供給ボビン２９、第二のワイヤ供給ボビン３０を取り付ける手段、３２は第一のワイヤ供給ボビン２９と第二のワイヤ供給ボビン３０との間でワイヤ電極１を交換するワイヤ電極交換手段、３３は砥石の中心方向に開いたＶ溝でワイヤ電極を案内するＶ溝ワイヤガイド、３４はワイヤ電極１にかかる張力に応じて回転手段１０の回転数を自動設定する回転数演算手段である。
【００４０】
図１８は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動させながら、メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に放電を生じさせ成形したときの、ワイヤ電極１の径ごとの砥石回転数と加工速度比の関係を示し、実線はワイヤ電極１の径が０．２ｍｍのグラフで、点線はワイヤ電極１の径が０．１５ｍｍのグラフで、破線はワイヤ電極１の径が０．１ｍｍのグラフである。成形状態を示す図の斜線部分はすでに成形を完了した箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。加工速度比とは最大速度を１．０とした各パラメータでの速度の比率で、ワイヤ電極１の径が０．２ｍｍの示したものである。
【００４１】
図１９は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動させながら、メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に放電を生じさせ成形したときの、ワイヤ電極１の径ごとの砥石回転数と加工精度比の関係を示し、実線はワイヤ電極１の径が０．２ｍｍのグラフで、点線はワイヤ電極１の径が０．１５ｍｍのグラフで、破線はワイヤ電極１の径が０．１ｍｍのグラフである。成形状態を示す図の形状を成形した場合で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。加工精度比とは最良の精度を１．０として各パラメータでの精度の比率で、ワイヤ電極１の径が０．２ｍｍの示したものである。
図２０は一次加工と高次加工としてワイヤ電極１の径を変更し、成形することを示す断面図で、（ア）は一次加工、（イ）は高次加工である。斜線部はそれぞれ成形した箇所で、矢印はそれぞれの成形での移動方向である。
【００４２】
次に動作について説明する。
図１７において、第一のワイヤ電極の経路について、ワイヤ電極１は第１のワイヤ供給ボビン２９より供給され、ワイヤ張力印加手段４により張力を印加され、メタルボンド砥石６の前後に配置した砥石の中心方向に開いたＶ溝ワイヤガイド３３によって案内されている。第二のワイヤ電極への交換について、ワイヤ電極交換手段３２が第二のワイヤ電極供給ボビン３０よりワイヤ電極１を引き出し、先にのべた第一のワイヤ電極の経路と同じ経路にワイヤ電極を張架する。砥石の中心方向に開いたＶ溝ワイヤガイド３３はワイヤ電極１を交換して径が変わっても、同一のものでよく、メタルボンド砥石６の成形ではワイヤ電極１への放電反発力は、ワイヤ電極１をガイドに押しつけるように作用してもメタルボンド砥石６の中心方向には作用しないため、砥石の中心方向に開いたものでワイヤ電極を十分にガイドできる。ワイヤ電極１の径が変わると、ワイヤ電極１に印加される張力も変更され、張力制御手段５からの出力に応じて、メタルボンド砥石６の回転数を回転数演算手段３４で演算し、回転数制御手段１１で変更する。
【００４３】
ワイヤ電極径ごとのメタルボンド砥石６の回転数と加工速度の関係について、図１８に示すように、φ０．２のワイヤ電極１で１２０ｒｐｍの回転数まで速度は速くなりそれ以上では一定になり、φ０．１５のワイヤ電極１で１００ｒｐｍ、φ０．１のワイヤ電極１で６５ｒｐｍの回転数まで速度は速くなりそれ以上では一定になる。またワイヤ電極径ごとのメタルボンド砥石６の回転数と加工精度の関係について、図１９に示すように、φ０．２のワイヤ電極１で８０ｒｐｍから４５０ｒｐｍの間で精度がよく、φ０．１５のワイヤ電極１で８０ｒｐｍから２００ｒｐｍの間で精度がよく、φ０．１のワイヤ電極１で７０ｒｐｍから１００ｒｐｍの間で精度がよい。このように使用するワイヤ電極１の径によってメタルボンド砥石６の適性回転数は異なり、ワイヤ電極１の径を変更したとき、メタルボンド砥石６の回転数は変更することにより、より速度の速い、精度のよい成形を行える。
【００４４】
一次加工で径の太いワイヤ電極１を使用し、微細な形状を成形する高次加工で細い径のワイヤ電極１を使用する。これにより例えばφ０．１のワイヤ電極１を使用する必要のある微細な形状の成形時間も、一次加工をφ０．２のワイヤ電極１で成形し、時間を短縮することができ、また高次加工でも必要な箇所だけφ０．１のワイヤ電極１を使用することもで、さらに時間短縮を行える。（図２０）
【００４５】
実施の形態４．
図２１は本発明の実施の形態４にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
３５は研削加工時間、被加工物材質、研削加工内容など使用条件を入力する使用条件入力手段、３６は前記使用条件に応じて再成形加工での追い込み量を演算する追い込み量演算手段、３７はプログラム記憶手段２２にすでに記憶されている所望の形状を成形するためのプログラムを用い、前記追い込み量演算手段３６により演算された追い込み量だけ、再成形する再成形実行手段である。
【００４６】
図２２はすでに記憶されたプログラムを用い、再成形することを示す断面図で、破線は前記プログラムでの回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動の軌跡、ｄは追い込み量、斜線部は追い込み量ｄだけ追い込んだときの再成形した箇所である。
【００４７】
次に動作について説明する。
使用条件入力手段３５にメタルボンド砥石６で研削加工した時間、被加工物材質、研削加工内容など使用条件を入力し、追い込み量演算手段３６で砥石を再成形するのに必要な追い込み量を演算し、プログラム記憶手段２２に記憶された初めの成形のプログラムを使用し、再成形実行手段３７により追い込み量だけ補正されたプログラムにより数値制御手段１６を制御し、相対移動して再成形する。そのため再成形には新たなプログラムを作成する必要がなく、初めのプログラムを使用して、何度でも成形することができ、追い込み量も自動で求めることができる。例えば図２２のような形状では追い込み量ｄだけ追い込み、初めと同じプログラムで再成形することができる。
【００４８】
実施の形態５．
図２３は本発明の実施の形態５にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
３８は回転手段の回転軸、３９は回転手段の回転軸３８の温度を測定する温度測定手段、４０は室温を測定する室温測定手段、４１は回転軸３８の温度ごとの変位量を記憶する変位量記憶手段、４２は回転軸３８の温度変化によって生じる変位に対する補正量を演算する軸補正演算手段である。
【００４９】
図２４は回転軸３８の温度変化による位置ずれを示す図で、メタルボンド砥石６が長時間静止した状態での基準からの距離がｌ、メタルボンド砥石６が回転した状態での基準からの距離がｌ´、変位量はΔｌである。点線は回転後のメタルボンド砥石６の位置である。
【００５０】
次に動作について説明する。
回転手段１０の回転数を変更すると回転による発熱が異なり、回転軸３８の温度は変化する。回転軸３８の温度を温度測定手段３９によって測定し、室温測定手段４０によって室温を測定し、変位量記憶手段４１のデータに基づいて、回転軸３８の温度と室温の差から、軸補正演算手段４２により補正して、数値制御手段１６により相対移動を制御する。そのため成形前の砥石を回転させてのならし運転や砥石の回転数の変化も大きな幅で行えるようになった。
【００５１】
実施の形態６．
図２５は本発明の実施の形態６にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１、図１０と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
４３は放電エネルギー、ワイヤ張力、砥石回転数、基準速度、 基準電圧、補正量など成形パラメータを入力するパラメータ入力手段、４４は前記パラメータの組み合わせを成形条件とし、番号を付け記憶する成形条件記憶装置、４５は記憶した前記成形条件を設定する成形条件設定手段である。図２６はパラメータ入力手段４３の画面を示す図で、最も左側の列はススイッチであり、最も上側の行は成形条件の番号、スイッチと番号のマトリクスとなっている数値は各データである。
【００５２】
パラメータ入力手段４３に、ある番号で放電エネルギー、ワイヤ張力、砥石回転数、基準速度、基準電圧、補正量などを入力し、成形条件記憶手段４４に記憶させる。このようにして記憶された成形条件は成形条件設定手段４５から直接番号を呼び出してもよいし、プログラムにその番号を例えばＥ１００というようにコードとして組み込み、プログラムにより呼び出してもよい。成形のための条件設定は成形条件番号を設定するだけで済むことになる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、研削砥石を回転させながら、ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、研削砥石を成形する研削砥石成形装置において、研削砥石の回転数を制御する回転数制御手段と、ワイヤ電極と研削砥石の間隙に供給される放電エネルギーを制御するエネルギー制御手段と、ワイヤ電極あるいは研削砥石の移動速度を制御する速度制御手段と、回転数制御手段、エネルギー制御手段、及び速度制御手段を制御し、高次加工に対して適した研削砥石の回転数、放電エネルギーを設定するとともに、高次加工に際し高速成形を可能とするワイヤ電極あるいは研削砥石の移動速度の設定を行う高次加工制御手段とを具備したことにより、一次加工と高次加工を分けて成形するため、容易に高速、高精度な成形が行える効果がある。
【００５４】
また、ワイヤ電極と研削砥石の相対移動の軌跡を成形開始点の手前でその直前の対象加工表面に接近する移動軌跡からカーブするようにし、成形終了点の直後はその直前の加工移動軌跡からカーブするようにしたため、放電の集中やワイヤ電極の振動を防止でき、食い込みのない形状に成形できる効果がある。
【００５５】
また、ワイヤ電極を研削砥石の回転軸方向に傾けながら成形し、研削砥石の中心方向に移動するだけで、広い溝を成形することができるため成形時間を短縮できる効果がある。
【００５６】
また、ワイヤ電極と研削砥石の間隙の電圧、電流を検出し、ワイヤ電極と研削砥石の相対移動速度を検出された電圧、電流に応じて制御して所望の加工形状に成形するため、たとえば、外側の入り口で移動速度を速くし、奥に入るほど速度を落とすようにすると、安定した効率の高い成形が可能になるとともに、放電ギャップの変化も少なくなるので、成形精度も向上する効果がある。
【００５７】
また、ワイヤ電極の研削砥石上でのたわみ量を検出し、検出されたたわみ量に応じて生じる最終加工形状のずれを補正するためにワイヤ電極と研削砥石の相対移動軌跡を制御して加工するため、成形精度を向上できる効果がある。
【００５８】
ワイヤ電極と研削砥石の間隙の電圧を検出する電圧検出手段と、ワイヤ電極と研削砥石の間隙の電流を検出する電流検出手段と、検出された電圧、電流からワイヤ電極と研削砥石の相対移動速度を演算制御する速度制御手段とを具備したことにより、たとえば、外側の入り口で移動速度を速くし、奥に入るほど速度を落とすようにすると、安定した効率の高い成形が可能になるとともに、放電ギャップの変化も少なくなるので、成形精度も向上する効果がある。
【００５９】
また、ワイヤ電極の研削砥石上でのたわみ量を検出するたわみ量検出手段と、たわみ量検出手段で検出されたたわみ量に応じて生じる最終加工形状のずれを補正するためにワイヤ電極と研削砥石の相対移動軌跡を演算制御する補正軌跡制御手段とを具備したことにより、ワイヤのたわみを検出しながら移動軌跡を補正するため、容易に成形精度を向上させることができるとともに成形時間も短縮できる効果がある。
【００６０】
また、ワイヤ電極の径に応じて研削砥石の回転数を制御することにより、成形精度を向上させることができるとともに成形時間も短縮できる効果がある。
【００６１】
また、一次加工として、研削砥石に直角あるいは平行に成形し、高次加工として、斜め部分あるいは円弧部分の成形をするとき、ワイヤ電極の径を加工段階に応じて変更することにより、たとえば、一次加工で径の太いワイヤ電極を使用し、微細な形状を成形する高次加工で細い径のワイヤ電極を使用するようにすると、成形時間を短縮することができ、微細な形状の成形も可能になる効果がある。
【００６２】
また、線径の異なるワイヤ電極を有する複数のワイヤ供給ボビンと、複数のワイヤ供給ボビンから研削砥石上に走行させるワイヤ電極を選択するワイヤ電極交換手段と、選択されたワイヤ電極の径に応じて研削砥石の回転数を演算制御する回転数制御手段とを具備したことにより、ワイヤ電極の径が変わると研削砥石の回転数を最適値に変更するため、成形精度を向上し、成形時間を短縮できる効果がある。
【００６３】
また、ワイヤ電極交換手段でワイヤ電極を交換し、研削砥石の中心方向に開いたＶ溝ワイヤガイドで案内するため、径の異なるワイヤ電極の交換作業が自動化できる効果がある。
【００６４】
また、ワイヤ電極の張力を制御する張力制御手段を設けたことにより、張力制御手段が出力するワイヤ電極の張力により、ワイヤ電極の径の変更を認識し、研削砥石の回転数を演算制御するようにしたため、成形精度を向上し、成形時間を短縮できる効果がある。
【００６５】
また、使用して摩滅した研削砥石の再成形加工でのワイヤ電極と研削砥石の相対移動軌跡を、最初の成形加工での相対移動軌跡に対し所定量研削砥石の中心方向に追い込んで設定し、最初の成形軌跡を利用して再成形するため、容易に再成形できる効果がある。
【００６６】
また、使用して摩滅した研削砥石を再成形加工するとき、研削加工時間、研削砥石材質、研削加工内容など使用条件を入力する使用条件入力手段と、使用条件に応じて再成形加工での追い込み量を演算する追い込み量演算手段と、所望の加工形状を成形するためのプログラムを用い、追い込み量演算手段により演算された追い込み量だけ再成形する再成形実行手段を具備したことにより、研削加工での使用条件から追い込み量を演算し、初めの成形で用いたプログラムにより、追い込み量を含めた軌跡を自動演算するため、容易に再成形でき、確実に再成形精度が向上する効果がある。
【００６７】
また、回転手段の回転軸の温度を測定する温度測定手段と、室温を測定する室温測定手段と、回転軸の温度ごとの変位量を記憶する変位量記憶手段と、回転軸の温度変化によって生じる変位に応じてワイヤ電極と研削砥石の相対位置を演算補正する軸補正演算手段とを具備したことにより、回転軸の温度と室温の差から、回転軸方向の位置を補正するため、成形前の研削砥石を回転させてのならし運転が不要になり、研削砥石の回転数の変化も大きな幅で行える効果がある。
【００６８】
また、放電エネルギー、ワイヤ張力、砥石回転数、基準速度、基準電圧など成形パラメータを入力するパラメータ入力手段と、パラメータの組み合わせを成形条件とし、番号を付け記憶する成形条件記憶手段と、記憶した成形条件を設定する成形条件設定手段とを具備したことにより、成形条件のパラメータを組み合わせで記憶し、番号で成形条件を呼び出すため、容易に成形できるとともに、プログラムにその番号を組み込みことで自動化が可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形方法の一次加工と高次加工を示す説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形方法の複数回の高次加工を示す説明図である。
【図４】 図３の高次加工の成形条件を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において高次加工箇所を分割する成形方法を示す説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において鋭角な先端部の成形方法を示す説明図である。
【図７】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において開始点と終了点でカーブする移動軌跡を設けた成形方法の説明図である。
【図８】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において回転方向ごとの砥石回転数と加工速度の関係を示した特性図である。
【図９】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置においてワイヤ電極を傾けながら成形する成形方法の説明図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図１１】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置における成形状態を示す説明図である。
【図１２】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置において砥石外側からの奥行きと電圧、電流の関係を示す図である。
【図１３】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置において電圧と電流を検出し、速度を制御する成形方法を示すフローチャートである。
【図１４】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置における成形状態の他の例を示す説明図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置において砥石外側からの奥行きとワイヤ電極のたわみとの関係を示す特性図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置においてワイヤ電極のたわみを補正する成形方法を示す説明図である。
【図１７】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図１８】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置においてワイヤ電極径ごとの砥石回転数と加工速度比の関係を示した特性図である。
【図１９】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置においてワイヤ電極径ごとの砥石回転数と加工精度比の関係を示した特性図である。
【図２０】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置においてワイヤ電極径を変更する成形方法を示す説明図である。
【図２１】 本発明の実施の形態４による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２２】 本発明の実施の形態４による研削砥石成形装置においてその成形方法を示す説明図である。
【図２３】 本発明の実施の形態５による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２４】 本発明の実施の形態５による研削砥石成形装置において回転軸の温度変化による位置ずれを示す説明図である。
【図２５】 本発明の実施の形態６による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２６】 本発明の実施の形態６による研削砥石成形装置において成形条件を表示する画面を示す図である。
【図２７】 従来の研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２８】 従来技術の研削砥石成形方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ワイヤ電極、２ 上部ワイヤガイド、３ 下部ワイヤガイド
４ 張力印加手段、５ 張力手段、６ メタルボンド砥石
７ 加工液供給ノズル、８ 加工電源、９ エネルギー制御手段
１０ 回転手段、１１ 回転数制御手段、１２ 回転方向変換手段
１３ テーブル定盤、１４ Ｘ軸モータ、１５ Ｙ軸モータ
１６ 数値制御手段、１７ 速度制御手段、１８ Ｕ軸モータ
１９ Ｖ軸モータ、２０ ＵＶ軸制御手段、２１ プログラム入力手段
２２ プログラム記憶手段、２３ 高次加工制御手段、２４ 電圧検出手段
２５ 電流検出手段、２６ 速度演算手段、２７ たわみ検出手段
２８ 補正軌跡演算手段、２９ 第一のワイヤ供給ボビン
３０ 第二のワイヤ供給ボビン、３１ ワイヤ供給ボビン取り付手段
３２ ワイヤ電極交換手段、３３ Ｖ溝ワイヤガイド
３４ 回転数演算手段 ３５ 使用条件入力手段
３６ 追い込み量演算手段、３７ 再成形実行手段 ３８ 回転軸
３９ 温度測定手段、４０ 室温測定手段、４１ 変位量記憶手段
４２ 軸補正演算手段、４３ パラメータ入力手段
４４ 成形条件記憶手段、４５ 成形条件設定手段、４６ 総形電極
４７ シャンク、４８ 電極固定手段、４９ 駆動手段
５０ 電圧検出手段 ５１ ギャップ調整手段、５２ 加工槽
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、研削砥石を成形する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、研削砥石を成形する装置及び方法に関するものであるが、ここでは、研削砥石の代表的なものとして、メタルボンド砥石を例として説明する。
図２７は従来のメタルボンド砥石成形装置を示す概略構成図である。
図２７において、６はメタルボンド砥石、３８はメタルボンド砥石６を取付ける回転軸、１０はメタルポンド砥石６を回転させる回転手段、１１は回転手段１０の回転数を制御する回転数制御手段、４６はメタルボンド砥石６を成形するための総形電極、４７は総形電極４６に固定されたシャンク、４８はシャンク４７をはめ込み、総形電極４６を固定する電極固定手段、４９は電極固定手段をメタルポンド砥石６に向かって駆動する駆動手段、１６は駆動手段を制御し、総形電極４６とメタルポンド砥石６の相対移動させる数値制御手段、８は総形電極４６とメタルポンド砥石６の間隙にパルス状の電圧を印加する加工電源、９は放電エネルギーを制御するエネルギー制御手段、５０は総形電極４６とメタルポンド砥石６の電圧を検出する電圧検出手段、５１は電圧検出手段５０で検出された電圧に応じてギャップを調整するギャップ調整手段、５２は総形電極４６とメタルポンド砥石６を入れ、加工液を溜める加工槽である。
【０００３】
図２８は従来の総形電極４６とメタルボンド砥石６の間隙に放電を生じさせ、メタルボンド砥石６を成形することを示す断面図で、黒い点状のものは放電加工で発生した加工屑であるスラッジ、ハッチング部は精度不良箇所である。
【０００４】
次にその動作について説明する。
メタルポンド砥石６は回転軸３８に取付けられ、回転手段１０により回転軸３８が回転し、回転軸３８に取付けられたメタルボンド砥石６が回転する。回転方向は一定、回転数は回転数制御手段１１により制御される。
総形電極４６はシャンク４６に固定され、そのシャンク４６を電極固定手段４８にはめるようにして取付ける。総形電極４６は数値制御手段１６により制御された駆動手段４９がメタルボンド砥石６の方向に駆動される。
【０００５】
加工槽５２に加工液を充満させ、総形電極４６とメタルボンド砥石６を加工液に漬けて、加工電源８から総形電極４６とメタルボンド砥石６にパルス状の電圧を印加しながら、総形電極４６をメタルボンド砥石６に数値制御手段１６により制御された駆動手段４９を用いて接近させることにより、放電を生じさせて成形する。加工電源８の各スイッチはエネルギー制御手段９により制御され、目的に応じた放電エネルギーを設定する。総形電極４６とメタルボンド砥石６の間隙での放電状態は電圧検出手段５０によって検出され、ギャップ制御手段５１によって総形電極４６とメタルボンド砥石６のギャップを一定にするよう、数値制御手段１６を制御し、安定した放電状態を保つ。
【０００６】
従来技術による放電での成形は総形電極４６の形状をメタルボンド砥石６に転写する方法であるため、総形電極４６の精度が即ちメタルボンド砥石６の精度であり、異なるメタルボンド砥石６を成形するには異なる総形電極４６が必要である。また同じ形状の成形を繰り返すとしても、総形電極４６は消耗するため、ある回数成形した後、新しい総形電極４６は必要となる。さらに図２８に示すように、総形電極４６の底の部分は放電加工屑であるスラッジが溜まりやすく、二次放電による精度不良が発生しやすい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電加工によるメタルボンド砥石成形装置では総形電極４６の形状をメタルボンド砥石６に転写するようにした装置であるため、総形電極４６の精度が即ちメタルボンド砥石６の精度であり、総形電極４６の底の部分は放電加工屑であるスラッジが溜まりやすく、二次放電による精度不良が発生しやすい。また異なるメタルボンド砥石６を成形するには異なる総形電極４６が必要であり、同じ形状の成形を繰り返すとしても、総形電極４６は消耗するため、ある回数成形した後、新しい総形電極４６が必要となる。
【０００８】
そこで、本発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、研削砥石の成形精度と効率を向上する成形装置及び方法の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る研削砥石成形方法は、ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、前記研削砥石を回転させながら、前記ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、前記ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、前記研削砥石を成形する研削砥石成形方法において、前記ワイヤ電極の径に応じて前記研削砥石の回転数を制御する。
【００１０】
また、一次加工として、前記研削砥石に直角あるいは平行に成形し、高次加工として、斜め部分あるいは円弧部分の成形をするとき、前記ワイヤ電極の径を前記加工段階に応じて変更する。
【００１１】
本発明に係る研削砥石成形装置は、ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、前記研削砥石を回転させながら、前記ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、前記ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、前記研削砥石を成形する研削砥石成形装置において、線径の異なるワイヤ電極を有する複数のワイヤ供給ボビンと、前記複数のワイヤ供給ボビンから前記研削砥石上に走行させるワイヤ電極を選択するワイヤ電極交換手段と、前記選択されたワイヤ電極の径に応じて前記研削砥石の回転数を演算制御する回転数制御手段とを具備したものである。
【００１２】
また、研削砥石の方向にほぼＶ型に開いた溝を有し、ワイヤ電極を案内するワイヤガイ ドを具備したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。図１において、１は電極としてのワイヤ線であるワイヤ電極、２はワイヤ電極１を案内する一方の上部ワイヤガイド、３はワイヤ電極１を案内するもう一方のワイヤガイド、４はワイヤ電極１に張力をかける張力印加手段、５はワイヤ電極１にかける張力を制御する張力制御手段、６は研削砥石たるメタルボンド砥石、７はワイヤ電極１とメタルボンド砥石６との間隙に加工液を供給する加工液供給ノズル、８はワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙にパルス状の電圧を印加する加工電源、９は加工電源の電圧、パルス幅、休止時間を切り換え、エネルギーを制御するエネルギー制御手段、１０はメタルボンド砥石６を回転させる回転手段、１１は回転手段１０の回転数を制御する回転数制御手段、１２はメタルボンド砥石６の回転方向を切換える回転方向変換手段、１３は回転手段１０を固定するテーブル定盤、１４はテーブル定盤１３をＸ軸方向に移動させるＸ軸モータ、１５はテーブル定盤１３をＹ軸方向に移動させるＹ軸モータ、１６はＸ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５を数値制御し、自在にテーブル定盤１３を移動させる数値制御手段、１７はテーブル定盤１３の移動速度を制御する速度制御手段、１８は一方のワイヤガイド２をＵ方向に移動させ、ワイヤ電極１を傾けるＵ軸モータ、１９は一方のワイヤガイド２をＶ方向に移動させ、ワイヤ電極１を傾けるＶ軸モータ、２０はＵ軸モータ１８、Ｖ軸モータ１９を制御するＵＶ軸制御手段、２１はワイヤ電極１とメタルボンド砥石６を自在に相対移動させるためのプログラムを入力するプログラム入力手段、２２はプログラム入力手段２１より入力されたプログラムを記憶するプログラム記憶手段、２３はエネルギー制御手段９、張力制御手段５、回転数制御手段１１、速度制御手段１７を制御し、高次加工を行う高次加工制御手段である。
【００１４】
図２は本発明の実施の形態１にかかる加工例の断面図であり、矢印が一次加工、高次加工それぞれの移動軌跡で、ハッチング部分が高次加工で除去する箇所である。
【００１５】
一次加工として回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１をメタルボンド砥石６に平行、直角に相対移動させ荒成形し、その後高次加工として斜め部分および円弧部分を仕上成形することを示す断面図で、ハッチング部は高次加工で成形した箇所を示す。矢印はそれぞれの成形での移動方向である。
【００１６】
図３は高次加工で放電エネルギーを段階的に弱くするとともに、ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６を相対的に自在な軌跡で移動させる速度を段階的に変更させながら、３段階の高次加工により、所望の形状に成形すること示す断面図で、矢印はそれぞれの成形での移動方向である。図４はそれぞれの段階での放電エネルギーと移動速度を示す表で、電圧、ピーク電流、オンタイム、休止はそれぞれ放電エネルギーを制御するスイッチである。
【００１７】
図５は高次加工での仕上成形箇所を一箇所ごとに分割し、高次加工することにより所望の形状に成形することを示す断面図で、矢印はそれぞれの成形での移動方向で、破線の形状はその軌跡を示す。
【００１８】
図６は高次加工での比較的鋭角な先端を成形する場合のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の相対的な移動軌跡を示す断面図で、図６（ア）が両側とも底側から先端に向けて移動した例で、図６（イ）が先端から底側に向けて移動した例である。矢印はそれぞれの成形での移動方向で、破線の形状はその軌跡を示す。
【００１９】
図７は成形の開始点と終了点のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の相対的な移動軌跡を示す断面図で、図７（ア）は開始点と終了点で円弧の軌跡を設けた例で、図７（イ）は開始点と終了点で直線の軌跡を設けた例である。矢印はそれぞれの成形での移動方向で、破線の形状はその軌跡を示す。
【００２０】
図８は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動させながら、 メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に放電を生じさせ成形したときの、回転方向ごとの砥石回転数と加工速度比の関係を示し、実線はワイヤ電極１の走行方向と同一方向に砥石を回転させたグラフで、破線はワイヤ電極１の走行方向と逆方向に砥石を回転させたグラフである。成形状態を示す図の斜線部分はすでに成形を完了した箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。加工速度比とは最大速度を１．０としたときの、各パラメータでの速度の比率である。
【００２１】
図９はワイヤ電極１を傾けながら、メタルボンド砥石６を成形することを示す図で、ハッチング部分が放電している部分である。
【００２２】
次にその動作について説明する。
電極としてのワイヤ線であるワイヤ電極１は一方の上部ワイヤガイド２、もう一方の下部ワイヤガイドによって案内され、張力制御手段５により制御された張力印加手段４により張力を印加されながら、常に一定の速度で走行している。
メタルボンド砥石６の回転は回転手段１０により回転し、回転数は回転数制御手段１１により制御され、回転方向は回転方向変換手段１２により変更される。
メタルボンド砥石６のワイヤ電極１に対する相対移動はテーブル定盤１３に固定された回転手段１０をＸ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５により駆動することにより行われる。相対移動する軌跡はプログラム入力手段２１から入力され、プログラム記憶手段２２に記憶されたプログラムテータに基づき、数値制御手段１６が演算し、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５を制御する。また相対移動の速度は速度制御手段１７からの出力により、数値制御手段１６が制御し、ワイヤ電極１はＵＶ軸制御手段２０がＵ軸モータ１８、Ｖ軸モータ１９を駆動して傾く。
ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙での放電は加工電源８からワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙にパルス状の電圧を印加し、加工液供給ノズル７から供給された加工液を介して生じさせ、加工電源８の各スイッチはエネルギー制御手段９により制御される。
高次加工制御手段２３は成形する所望の形状、その加工での除去量、面精度などに応じて、エネルギー制御手段９、張力制御手段５、回転数制御手段１１、速度制御手段１７を制御し、最適な高次加工を行う。
【００２３】
つまり、メタルボンド砥石６の成形は微小な径のワイヤ電極１を一定張力で走行させ、メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に加工電源８から電圧を印加し、加工液を介して放電を生じさせながら、回転手段１０が数値制御手段１６により制御され、固定しているテーブル定盤１３がワイヤ電極１に対して相対移動することにより行われるため、相対移動の軌跡はプログラムを作成することにより自在な形状を成形することができるとともに、そのプログラムを記憶させて再実行させることで何度でも同じ形状を成形することができる。また相対移動の軌跡は数値制御手段１６が演算し、Ｘ軸モータ１４、Ｙ軸モータ１５を制御するため正確であり、電極が微小な径のワイヤ電極１であるため放電ギャップが狭く、均一であるため成形精度が向上する。
【００２４】
ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙に放電を生じさせ、成形するときの工程は大きく分けて、２つの工程に分かれる。１つはメタルボンド砥石６に対して平行、直角にワイヤ電極１を移動させて成形する一次加工で、もう１つは斜め部分や円弧部分を成形する高次加工である。
一次加工は荒加工と言われる工程でできるだけ短時間で多量の成形を行わなければならず、放電エネルギー、砥石回転数、ワイヤ張力などを最も加工速度の速い条件に設定して成形する。しかし一次加工では精度と速度は相反するとともに、加工量が多いため精度を改善するには速度を大幅に落とす必要があり、例えば誤差を３０％精度を改善するには、６０％速度を落とさなけれればならないというようにである。そのため一次加工では速度だけを重視した成形とした方が効率的であり、斜め部分や円弧部分は図２のハッチング部分に示すような後工程での成形代を残し、平行、直角にワイヤ電極１を移動させて成形するだけで十分である。 高次加工は仕上加工と言われる工程でできるだけ精度の高い成形を行わなければならず、放電エネルギー、砥石回転数、ワイヤ張力などを最も精度の高い条件に設定して成形する。このような高次加工では加工量が少ないため、速い速度で成形しても精度が悪くなることがなく、複数回の高次加工を行うことにより、さらに精度を向上することができる。またメタルボンド砥石６で精度が必要な箇所は全体のうちの一部であることが多く、精度が必要な箇所だけ高次加工することにより、成形時間を短縮することができるとともに、一次加工を他の成形方法で実施し、高次加工だけ本発明で実施し、効率化を計ることもできる。
【００２５】
複数回の高次加工は放電エネルギーを段階的に弱くするとともに、相対移動の速度を段階的に変更させながら成形する。電極が微小な径のワイヤ電極１であるため放電ギャップが比較的狭く、均一であるため成形精度が向上するが、さらに精度を向上させるには放電ギャップが狭くする必要がある。しかし放電ギャップを狭くするには放電エネルギーを小さくしなければならず、高次加工の初めの段階では効率的ではない。例えば３段階での高次加工では、図４に示すように、第一段階で比較的大きな放電エネルギーで成形代除去し、第二段階で中程度の放電エネルギーで所望形状に仕上げ、第三段階で放電ギャップの狭い、小さな放電エネルギーで斜め部の角度、小さな円弧など微細仕上を行う。また相対移動の速度を放電エネルギーの大きさに応じて最適化することにより、さらに高精度の成形を行える。
【００２６】
高次加工箇所を一箇所ごとに分割し、所望の形状に成形する。メタルボンド砥石６で精度が必要な箇所は全体のうちの一部であることが多く、精度が必要な箇所だけ高次加工することにより、成形時間を短縮することができる。一箇所ごとに独立した相対移動軌跡にし、図５に示す例では（ア）から（オ）の順で高次加工を行い、高次加工箇所間の移動は高速に移動する。また成形代、必要な精度に応じて高次加工の回数も変更することができ、図５に示す例では（ア）、（イ）、（ウ）は２回、（エ）、（オ）は３回というようにである。
【００２７】
先端の鋭角な成形形状の場合、鋭角な先端の両側とも底側から先端に向かう移動軌跡で成形する。逆に先端から成形が始まる移動軌跡では、放電が始まる先端でワイヤ電極１に振幅の大きな振動がおこりやすく、鋭角な先端では形状が丸くなりやすい。しかし先端側に抜けるような移動軌跡では集中放電、ワイヤ電極の振動とも少なく、鋭角な先端を成形することができる。（図６）
【００２８】
成形の開始点と終了点で円弧の軌跡を設ける。図７の（イ）のように開始点と終了点で直線の軌跡を設けた場合、開始点と終了点で放電の集中やワイヤ電極１に振幅の大きな振動がおこりやすく食い込みが生じる。しかし（ア）のように、開始点と終了点で円弧の軌跡を設け放電状態の変化を滑らかにすれば、放電の集中やワイヤ電極の振動を防止でき、食い込みのない形状に成形することができる。
【００２９】
ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙に放電を生じさせ、成形するときの加工速度はメタルボンド砥石６の回転数の影響があり、回転数が多いほど加工速度が速い。図８に示すように、ワイヤ電極１の径が０．２ｍｍで、メタルボンド砥石６の回転方向とワイヤ電極１の走行方向が同一の場合、メタルボンド砥石６の回転数が約１００ｒｐｍになるまで加工速度が速くなってゆくが、メタルボンド砥石６の回転方向とワイヤ電極１の走行方向が逆の場合、回転数が約７０ｒｐｍで最高になり、それ以上の回転速度ではワイヤ電極１が断線する。
つまりメタルボンド砥石６の回転方向とワイヤ電極１の走行方向を同一にすることにより、加工速度が速く、ワイヤ電極１の断線しない安定した成形を行える。
【００３０】
また、図９に示すように、ワイヤ電極１を傾けながら、メタルボンド砥石６を成形する。すなわち、ワイヤ電極１を傾けることで、広い幅で放電を生じるため、砥石の中心方向に移動するだけで、メタルボンド砥石６に幅の広い溝を成形することができる。またワイヤ電極１の傾く角度に応じて、所望の幅の溝を成形できる。
【００３１】
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
図１０において、２４は成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧を検出する電圧検出手段、２５は成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電流を検出する電流検出手段、２６は電圧検出手段２４と電流検出手段２５で検出された電圧、電流からテーブル定盤１３の移動速度を演算する速度演算手段、２７は成形中のワイヤ電極１のたわみを検出するたわみ量検出手段、２８はたわみ量検出手段２７で検出されたたわみ量から相対移動の補正軌跡を演算する補正軌跡演算手段である。
【００３２】
図１１は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を一定速度で相対移動させながら、成形したときの成形状態を示す図であり、斜線部分は成形中の箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。図１２は、図１１のように成形したとき、砥石外側の端面からの距離と成形中の平均加工電圧と平均加工電流のグラフを示す。
図１３は速度演算の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
図１４は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を一定速度で相対移動させながら、成形したときの成形状態を示す図であり、斜線部分は成形中の箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。図１５は、図１４のように成形したとき、砥石外周面からの中心方向への切込み量と成形中のワイヤ電極１のたわみ量のグラフを示す。
図１６はワイヤのたわみ量を補正しながら、ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６を相対移動させ、所望の形状に成形することを示す断面図で、（ア）は直線の成形でたわみの補正をしないの場合でたわみ量が外周ほど減り、外周に対して斜めになる。（イ）は直線の成形で補正量ｈだけ補正した場合で、斜線部が補正され外周に対して直角になる。（ウ）は円弧の成形の補正なしの場合でたわみ量が外周ほど減り、ワイヤ電極１に対して離れるように円弧がずれる。（エ）は補正量ｈだけ補正した場合で、斜線部が補正され、ずれのない円弧になる。図中の破線は移動軌跡で矢印の方向に成形する。
【００３４】
次に動作について説明する。
図１０において、電圧検出手段２４により成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧を、電流検出手段２５により成形中のワイヤ電極１とメタルボンド砥石６間の電流を検出し、検出された電圧、電流から速度演算手段２５により移動速度を演算しながら、速度制御手段１７、数値制御手段１６により、移動速度、移動軌跡を制御する。
【００３５】
メタルボンド砥石６を外側から中心に向かって一定移動速度で成形したとき、図１１、図１２に示すように、中心に向かうほど加工量が増えるため、ワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧は減少してゆき、電流は増加してゆく。つまり一定移動速度で成形したとき、外側の入り口では電圧が高く、電流が少ないため、放電エネルギーに対する加工量が少なく非効率的で、奥に入って電圧が低くなり過ぎると放電エネルギーより加工量が多くなるため、短絡状態となり成形が進まない。そのためワイヤ電極１とメタルボンド砥石６の間隙の電圧、電流が一定になるよう、外側の入り口で移動速度を速くし、奥に入るほど速度を落とすように成形することで、安定した効率の高い成形が可能になるとともに、放電ギャップの変化も少なくなるので、成形精度も向上する。
【００３６】
検出された電圧、電流から速度演算手段２６により移動速度を演算する動作は図１３に示すフローチャートの通りで、速度演算手段２６に基準電圧と基準速度を入力する。電圧検出手段２４により検出された電圧はまず基準電圧と比較され、基準電圧より１０Ｖ以上低い場合、電流検出手段２５により電流を検出し、移動速度を抑制する。基準電圧−１０Ｖ以上の電圧の場合は基準電圧と検出された電圧の差に基づき速度を演算し、その速度が基準速度の２倍以下のとき、その演算された速度で成形する。もしその速度が基準速度の２倍以上の場合、電流を検出し、その電流に応じて速度を速くする。速度演算手段２５によってこのように演算された速度は速度制御手段１７に出力される。
【００３７】
たわみ量検出手段２７は成形中のワイヤ電極１のたわみ量を検出し、補正軌跡演算手段２８はたわみ量検出手段２７で検出されたたわみ量から相対移動のための補正軌跡を演算しながら、数値制御手段１６により移動軌跡を制御し、メタルボンド砥石を成形する。
【００３８】
メタルボンド砥石６を外側から中心に向かって成形したとき、中心に向かうほど加工量が増えるため、ワイヤ電極１にかかる放電反発力は大きくなり、図１４に示すように、ワイヤ電極１は放電が生じている側の逆方向にたわむ量は増加する。そのため、奥に成形が進むほど、移動軌跡に対して放電の生じている逆側に成形形状が傾く。このような傾きや円弧での終点のずれを補正は移動軌跡に対して放電の生じている側にたわみ量検出手段２７で検出されたたわみ量に応じて補正される。（図１６）
【００３９】
実施の形態３．
図１７は本発明の実施の形態３にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。２９は第一のワイヤ供給ボビン、３０は第二のワイヤ供給ボビン、３１は第一のワイヤ供給ボビン２９、第二のワイヤ供給ボビン３０を取り付ける手段、３２は第一のワイヤ供給ボビン２９と第二のワイヤ供給ボビン３０との間でワイヤ電極１を交換するワイヤ電極交換手段、３３は砥石の中心方向に開いたＶ溝でワイヤ電極を案内するＶ溝ワイヤガイド、３４はワイヤ電極１にかかる張力に応じて回転手段１０の回転数を自動設定する回転数演算手段である。
【００４０】
図１８は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動させながら、メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に放電を生じさせ成形したときの、ワイヤ電極１の径ごとの砥石回転数と加工速度比の関係を示し、実線はワイヤ電極１の径が０．２ｍｍのグラフで、点線はワイヤ電極１の径が０．１５ｍｍのグラフで、破線はワイヤ電極１の径が０．１ｍｍのグラフである。成形状態を示す図の斜線部分はすでに成形を完了した箇所で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。加工速度比とは最大速度を１．０とした各パラメータでの速度の比率で、ワイヤ電極１の径が０．２ｍｍの示したものである。
【００４１】
図１９は回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動させながら、メタルボンド砥石６とワイヤ電極１の間隙に放電を生じさせ成形したときの、ワイヤ電極１の径ごとの砥石回転数と加工精度比の関係を示し、実線はワイヤ電極１の径が０．２ｍｍのグラフで、点線はワイヤ電極１の径が０．１５ｍｍのグラフで、破線はワイヤ電極１の径が０．１ｍｍのグラフである。成形状態を示す図の形状を成形した場合で、矢印の方向に相対移動させながら成形する。加工精度比とは最良の精度を１．０として各パラメータでの精度の比率で、ワイヤ電極１の径が０．２ｍｍの示したものである。
図２０は一次加工と高次加工としてワイヤ電極１の径を変更し、成形することを示す断面図で、（ア）は一次加工、（イ）は高次加工である。斜線部はそれぞれ成形した箇所で、矢印はそれぞれの成形での移動方向である。
【００４２】
次に動作について説明する。
図１７において、第一のワイヤ電極の経路について、ワイヤ電極１は第１のワイヤ供給ボビン２９より供給され、ワイヤ張力印加手段４により張力を印加され、メタルボンド砥石６の前後に配置した砥石の中心方向に開いたＶ溝ワイヤガイド３３によって案内されている。第二のワイヤ電極への交換について、ワイヤ電極交換手段３２が第二のワイヤ電極供給ボビン３０よりワイヤ電極１を引き出し、先にのべた第一のワイヤ電極の経路と同じ経路にワイヤ電極を張架する。砥石の中心方向に開いたＶ溝ワイヤガイド３３はワイヤ電極１を交換して径が変わっても、同一のものでよく、メタルボンド砥石６の成形ではワイヤ電極１への放電反発力は、ワイヤ電極１をガイドに押しつけるように作用してもメタルボンド砥石６の中心方向には作用しないため、砥石の中心方向に開いたものでワイヤ電極を十分にガイドできる。ワイヤ電極１の径が変わると、ワイヤ電極１に印加される張力も変更され、張力制御手段５からの出力に応じて、メタルボンド砥石６の回転数を回転数演算手段３４で演算し、回転数制御手段１１で変更する。
【００４３】
ワイヤ電極径ごとのメタルボンド砥石６の回転数と加工速度の関係について、図１８に示すように、φ０．２のワイヤ電極１で１２０ｒｐｍの回転数まで速度は速くなりそれ以上では一定になり、φ０．１５のワイヤ電極１で１００ｒｐｍ、φ０．１のワイヤ電極１で６５ｒｐｍの回転数まで速度は速くなりそれ以上では一定になる。またワイヤ電極径ごとのメタルボンド砥石６の回転数と加工精度の関係について、図１９に示すように、φ０．２のワイヤ電極１で８０ｒｐｍから４５０ｒｐｍの間で精度がよく、φ０．１５のワイヤ電極１で８０ｒｐｍから２００ｒｐｍの間で精度がよく、φ０．１のワイヤ電極１で７０ｒｐｍから１００ｒｐｍの間で精度がよい。このように使用するワイヤ電極１の径によってメタルボンド砥石６の適性回転数は異なり、ワイヤ電極１の径を変更したとき、メタルボンド砥石６の回転数は変更することにより、より速度の速い、精度のよい成形を行える。
【００４４】
一次加工で径の太いワイヤ電極１を使用し、微細な形状を成形する高次加工で細い径のワイヤ電極１を使用する。これにより例えばφ０．１のワイヤ電極１を使用する必要のある微細な形状の成形時間も、一次加工をφ０．２のワイヤ電極１で成形し、時間を短縮することができ、また高次加工でも必要な箇所だけφ０．１のワイヤ電極１を使用することもで、さらに時間短縮を行える。（図２０）
【００４５】
実施の形態４．
図２１は本発明の実施の形態４にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
３５は研削加工時間、被加工物材質、研削加工内容など使用条件を入力する使用条件入力手段、３６は前記使用条件に応じて再成形加工での追い込み量を演算する追い込み量演算手段、３７はプログラム記憶手段２２にすでに記憶されている所望の形状を成形するためのプログラムを用い、前記追い込み量演算手段３６により演算された追い込み量だけ、再成形する再成形実行手段である。
【００４６】
図２２はすでに記憶されたプログラムを用い、再成形することを示す断面図で、破線は前記プログラムでの回転しているメタルボンド砥石６とワイヤ電極１を相対移動の軌跡、ｄは追い込み量、斜線部は追い込み量ｄだけ追い込んだときの再成形した箇所である。
【００４７】
次に動作について説明する。
使用条件入力手段３５にメタルボンド砥石６で研削加工した時間、被加工物材質、研削加工内容など使用条件を入力し、追い込み量演算手段３６で砥石を再成形するのに必要な追い込み量を演算し、プログラム記憶手段２２に記憶された初めの成形のプログラムを使用し、再成形実行手段３７により追い込み量だけ補正されたプログラムにより数値制御手段１６を制御し、相対移動して再成形する。そのため再成形には新たなプログラムを作成する必要がなく、初めのプログラムを使用して、何度でも成形することができ、追い込み量も自動で求めることができる。例えば図２２のような形状では追い込み量ｄだけ追い込み、初めと同じプログラムで再成形することができる。
【００４８】
実施の形態５．
図２３は本発明の実施の形態５にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
３８は回転手段の回転軸、３９は回転手段の回転軸３８の温度を測定する温度測定手段、４０は室温を測定する室温測定手段、４１は回転軸３８の温度ごとの変位量を記憶する変位量記憶手段、４２は回転軸３８の温度変化によって生じる変位に対する補正量を演算する軸補正演算手段である。
【００４９】
図２４は回転軸３８の温度変化による位置ずれを示す図で、メタルボンド砥石６が長時間静止した状態での基準からの距離がｌ、メタルボンド砥石６が回転した状態での基準からの距離がｌ´、変位量はΔｌである。点線は回転後のメタルボンド砥石６の位置である。
【００５０】
次に動作について説明する。
回転手段１０の回転数を変更すると回転による発熱が異なり、回転軸３８の温度は変化する。回転軸３８の温度を温度測定手段３９によって測定し、室温測定手段４０によって室温を測定し、変位量記憶手段４１のデータに基づいて、回転軸３８の温度と室温の差から、軸補正演算手段４２により補正して、数値制御手段１６により相対移動を制御する。そのため成形前の砥石を回転させてのならし運転や砥石の回転数の変化も大きな幅で行えるようになった。
【００５１】
実施の形態６．
図２５は本発明の実施の形態６にかかる研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
なお、図１、図１０と同様の構成または相当部分からなるものについては同一符号及び同一記号を付して示す。
４３は放電エネルギー、ワイヤ張力、砥石回転数、基準速度、 基準電圧、補正量など成形パラメータを入力するパラメータ入力手段、４４は前記パラメータの組み合わせを成形条件とし、番号を付け記憶する成形条件記憶装置、４５は記憶した前記成形条件を設定する成形条件設定手段である。図２６はパラメータ入力手段４３の画面を示す図で、最も左側の列はススイッチであり、最も上側の行は成形条件の番号、スイッチと番号のマトリクスとなっている数値は各データである。
【００５２】
パラメータ入力手段４３に、ある番号で放電エネルギー、ワイヤ張力、砥石回転数、基準速度、基準電圧、補正量などを入力し、成形条件記憶手段４４に記憶させる。このようにして記憶された成形条件は成形条件設定手段４５から直接番号を呼び出してもよいし、プログラムにその番号を例えばＥ１００というようにコードとして組み込み、プログラムにより呼び出してもよい。成形のための条件設定は成形条件番号を設定するだけで済むことになる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、研削砥石を回転させながら、ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、研削砥石を成形する研削砥石成形装置において、研削砥石の回転数を制御する回転数制御手段と、ワイヤ電極と研削砥石の間隙に供給される放電エネルギーを制御するエネルギー制御手段と、ワイヤ電極あるいは研削砥石の移動速度を制御する速度制御手段と、回転数制御手段、エネルギー制御手段、及び速度制御手段を制御し、高次加工に対して適した研削砥石の回転数、放電エネルギーを設定するとともに、高次加工に際し高速成形を可能とするワイヤ電極あるいは研削砥石の移動速度の設定を行う高次加工制御手段とを具備したことにより、一次加工と高次加工を分けて成形するため、容易に高速、高精度な成形が行える効果がある。
【００５４】
また、ワイヤ電極と研削砥石の相対移動の軌跡を成形開始点の手前でその直前の対象加工表面に接近する移動軌跡からカーブするようにし、成形終了点の直後はその直前の加工移動軌跡からカーブするようにしたため、放電の集中やワイヤ電極の振動を防止でき、食い込みのない形状に成形できる効果がある。
【００５５】
また、ワイヤ電極を研削砥石の回転軸方向に傾けながら成形し、研削砥石の中心方向に移動するだけで、広い溝を成形することができるため成形時間を短縮できる効果がある。
【００５６】
また、ワイヤ電極と研削砥石の間隙の電圧、電流を検出し、ワイヤ電極と研削砥石の相対移動速度を検出された電圧、電流に応じて制御して所望の加工形状に成形するため、たとえば、外側の入り口で移動速度を速くし、奥に入るほど速度を落とすようにすると、安定した効率の高い成形が可能になるとともに、放電ギャップの変化も少なくなるので、成形精度も向上する効果がある。
【００５７】
また、ワイヤ電極の研削砥石上でのたわみ量を検出し、検出されたたわみ量に応じて生じる最終加工形状のずれを補正するためにワイヤ電極と研削砥石の相対移動軌跡を制御して加工するため、成形精度を向上できる効果がある。
【００５８】
ワイヤ電極と研削砥石の間隙の電圧を検出する電圧検出手段と、ワイヤ電極と研削砥石の間隙の電流を検出する電流検出手段と、検出された電圧、電流からワイヤ電極と研削砥石の相対移動速度を演算制御する速度制御手段とを具備したことにより、たとえば、外側の入り口で移動速度を速くし、奥に入るほど速度を落とすようにすると、安定した効率の高い成形が可能になるとともに、放電ギャップの変化も少なくなるので、成形精度も向上する効果がある。
【００５９】
また、ワイヤ電極の研削砥石上でのたわみ量を検出するたわみ量検出手段と、たわみ量検出手段で検出されたたわみ量に応じて生じる最終加工形状のずれを補正するためにワイヤ電極と研削砥石の相対移動軌跡を演算制御する補正軌跡制御手段とを具備したことにより、ワイヤのたわみを検出しながら移動軌跡を補正するため、容易に成形精度を向上させることができるとともに成形時間も短縮できる効果がある。
【００６０】
また、ワイヤ電極の径に応じて研削砥石の回転数を制御することにより、成形精度を向上させることができるとともに成形時間も短縮できる効果がある。
【００６１】
また、一次加工として、研削砥石に直角あるいは平行に成形し、高次加工として、斜め部分あるいは円弧部分の成形をするとき、ワイヤ電極の径を加工段階に応じて変更することにより、たとえば、一次加工で径の太いワイヤ電極を使用し、微細な形状を成形する高次加工で細い径のワイヤ電極を使用するようにすると、成形時間を短縮することができ、微細な形状の成形も可能になる効果がある。
【００６２】
また、線径の異なるワイヤ電極を有する複数のワイヤ供給ボビンと、複数のワイヤ供給ボビンから研削砥石上に走行させるワイヤ電極を選択するワイヤ電極交換手段と、選択されたワイヤ電極の径に応じて研削砥石の回転数を演算制御する回転数制御手段とを具備したことにより、ワイヤ電極の径が変わると研削砥石の回転数を最適値に変更するため、成形精度を向上し、成形時間を短縮できる効果がある。
【００６３】
また、ワイヤ電極交換手段でワイヤ電極を交換し、研削砥石の中心方向に開いたＶ溝ワイヤガイドで案内するため、径の異なるワイヤ電極の交換作業が自動化できる効果がある。
【００６４】
また、ワイヤ電極の張力を制御する張力制御手段を設けたことにより、張力制御手段が出力するワイヤ電極の張力により、ワイヤ電極の径の変更を認識し、研削砥石の回転数を演算制御するようにしたため、成形精度を向上し、成形時間を短縮できる効果がある。
【００６５】
また、使用して摩滅した研削砥石の再成形加工でのワイヤ電極と研削砥石の相対移動軌跡を、最初の成形加工での相対移動軌跡に対し所定量研削砥石の中心方向に追い込んで設定し、最初の成形軌跡を利用して再成形するため、容易に再成形できる効果がある。
【００６６】
また、使用して摩滅した研削砥石を再成形加工するとき、研削加工時間、研削砥石材質、研削加工内容など使用条件を入力する使用条件入力手段と、使用条件に応じて再成形加工での追い込み量を演算する追い込み量演算手段と、所望の加工形状を成形するためのプログラムを用い、追い込み量演算手段により演算された追い込み量だけ再成形する再成形実行手段を具備したことにより、研削加工での使用条件から追い込み量を演算し、初めの成形で用いたプログラムにより、追い込み量を含めた軌跡を自動演算するため、容易に再成形でき、確実に再成形精度が向上する効果がある。
【００６７】
また、回転手段の回転軸の温度を測定する温度測定手段と、室温を測定する室温測定手段と、回転軸の温度ごとの変位量を記憶する変位量記憶手段と、回転軸の温度変化によって生じる変位に応じてワイヤ電極と研削砥石の相対位置を演算補正する軸補正演算手段とを具備したことにより、回転軸の温度と室温の差から、回転軸方向の位置を補正するため、成形前の研削砥石を回転させてのならし運転が不要になり、研削砥石の回転数の変化も大きな幅で行える効果がある。
【００６８】
また、放電エネルギー、ワイヤ張力、砥石回転数、基準速度、基準電圧など成形パラメータを入力するパラメータ入力手段と、パラメータの組み合わせを成形条件とし、番号を付け記憶する成形条件記憶手段と、記憶した成形条件を設定する成形条件設定手段とを具備したことにより、成形条件のパラメータを組み合わせで記憶し、番号で成形条件を呼び出すため、容易に成形できるとともに、プログラムにその番号を組み込みことで自動化が可能になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形方法の一次加工と高次加工を示す説明図である。
【図３】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形方法の複数回の高次加工を示す説明図である。
【図４】 図３の高次加工の成形条件を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において高次加工箇所を分割する成形方法を示す説明図である。
【図６】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において鋭角な先端部の成形方法を示す説明図である。
【図７】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において開始点と終了点でカーブする移動軌跡を設けた成形方法の説明図である。
【図８】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置において回転方向ごとの砥石回転数と加工速度の関係を示した特性図である。
【図９】 本発明の実施の形態１による研削砥石成形装置においてワイヤ電極を傾けながら成形する成形方法の説明図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図１１】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置における成形状態を示す説明図である。
【図１２】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置において砥石外側からの奥行きと電圧、電流の関係を示す図である。
【図１３】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置において電圧と電流を検出し、速度を制御する成形方法を示すフローチャートである。
【図１４】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置における成形状態の他の例を示す説明図である。
【図１５】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置において砥石外側からの奥行きとワイヤ電極のたわみとの関係を示す特性図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２による研削砥石成形装置においてワイヤ電極のたわみを補正する成形方法を示す説明図である。
【図１７】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図１８】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置においてワイヤ電極径ごとの砥石回転数と加工速度比の関係を示した特性図である。
【図１９】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置においてワイヤ電極径ごとの砥石回転数と加工精度比の関係を示した特性図である。
【図２０】 本発明の実施の形態３による研削砥石成形装置においてワイヤ電極径を変更する成形方法を示す説明図である。
【図２１】 本発明の実施の形態４による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２２】 本発明の実施の形態４による研削砥石成形装置においてその成形方法を示す説明図である。
【図２３】 本発明の実施の形態５による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２４】 本発明の実施の形態５による研削砥石成形装置において回転軸の温度変化による位置ずれを示す説明図である。
【図２５】 本発明の実施の形態６による研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２６】 本発明の実施の形態６による研削砥石成形装置において成形条件を表示する画面を示す図である。
【図２７】 従来の研削砥石成形装置を示す概略構成図である。
【図２８】 従来技術の研削砥石成形方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ワイヤ電極、２ 上部ワイヤガイド、３ 下部ワイヤガイド
４ 張力印加手段、５ 張力手段、６ メタルボンド砥石
７ 加工液供給ノズル、８ 加工電源、９ エネルギー制御手段
１０ 回転手段、１１ 回転数制御手段、１２ 回転方向変換手段
１３ テーブル定盤、１４ Ｘ軸モータ、１５ Ｙ軸モータ
１６ 数値制御手段、１７ 速度制御手段、１８ Ｕ軸モータ
１９ Ｖ軸モータ、２０ ＵＶ軸制御手段、２１ プログラム入力手段
２２ プログラム記憶手段、２３ 高次加工制御手段、２４ 電圧検出手段
２５ 電流検出手段、２６ 速度演算手段、２７ たわみ検出手段
２８ 補正軌跡演算手段、２９ 第一のワイヤ供給ボビン
３０ 第二のワイヤ供給ボビン、３１ ワイヤ供給ボビン取り付手段
３２ ワイヤ電極交換手段、３３ Ｖ溝ワイヤガイド
３４ 回転数演算手段 ３５ 使用条件入力手段
３６ 追い込み量演算手段、３７ 再成形実行手段 ３８ 回転軸
３９ 温度測定手段、４０ 室温測定手段、４１ 変位量記憶手段
４２ 軸補正演算手段、４３ パラメータ入力手段
４４ 成形条件記憶手段、４５ 成形条件設定手段、４６ 総形電極
４７ シャンク、４８ 電極固定手段、４９ 駆動手段
５０ 電圧検出手段 ５１ ギャップ調整手段、５２ 加工槽
Claims (4)
- ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、前記研削砥石を回転させながら、前記ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、前記ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、前記研削砥石を成形する研削砥石成形方法において、前記ワイヤ電極の径に応じて前記研削砥石の回転数を制御することを特徴とする研削砥石成形方法。
- 一次加工として、前記研削砥石に直角あるいは平行に成形し、高次加工として、斜め部分あるいは円弧部分の成形をするとき、前記ワイヤ電極の径を前記加工段階に応じて変更することを特徴とする請求項１記載の研削砥石成形方法。
- ワイヤ電極を研削砥石上に走行させるとともに、前記研削砥石を回転させながら、前記ワイヤ電極と研削砥石を相対的に移動させ、前記ワイヤ電極と研削砥石の間隙に加工液を介して放電を生じさせ、前記研削砥石を成形する研削砥石成形装置において、線径の異なるワイヤ電極を有する複数のワイヤ供給ボビンと、前記複数のワイヤ供給ボビンから前記研削砥石上に走行させるワイヤ電極を選択するワイヤ電極交換手段と、前記選択されたワイヤ電極の径に応じて前記研削砥石の回転数を演算制御する回転数制御手段とを具備したことを特徴とする研削砥石成形装置。
- 研削砥石の方向にほぼＶ型に開いた溝を有し、ワイヤ電極を案内するワイヤガイドを具備したことを特徴とする請求項４に記載の研削砥石成形装置。
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