JP5479421B2

JP5479421B2 - ワイヤ電極切断装置

Info

Publication number: JP5479421B2
Application number: JP2011189315A
Authority: JP
Inventors: 治弥栗原
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2031-08-31
Also published as: JP2013049122A

Description

本発明はワイヤ放電加工機のワイヤ電極切断装置に関し、特に、切断したワイヤ電極の自由端部が尖頭形状となり、ワイヤ電極の自動張設を迅速、確実に行えるようにしたワイヤ電極切断装置に関する。

特許文献１には、ワイヤ電極を受容して該ワイヤ電極を挟持、解放するスリットと、該スリット内でワイヤ電極を切断するワイヤ切断手段とを備えたワイヤ電極自動張設機構が記載されている。

特許文献２には、ワイヤ電極の走行経路沿いに離間させて配置された一対の通電子間でワイヤ電極に電流を流し、通電子間でワイヤ電極を加熱すると共にワイヤ電極に張力を与えてワイヤ電極を熱溶断するようにしたワイヤ放電加工機のワイヤ切断装置が開示されている。

特公平５−２１６９２号公報特許第４００８４３５号公報

特許文献１に記載のワイヤ電極自動張設機構では、ワイヤ切断装置によってワイヤ電極を切断したときのワイヤ電極の自由端部の形状については何ら考慮されていないために、ワイヤ切断装置により切断されたワイヤ電極の自由端が、図３Ｂのように潰れたりバリが形成されたりして、上部ワイヤガイド、下部ワイヤガイドのワイヤ通路又はワークに形成したワイヤ電極挿通孔に引掛り易く、上記ワイヤ通路やワークのワイヤ電極挿通孔に挿通することが難しいとの問題がある。

特許文献２に記載のワイヤ切断装置では、ワイヤ電極に電流を流してワイヤ電極自体の電気抵抗でワイヤ電極を加熱しているので、通電子間でワイヤ電極のどの位置で切断されるのか、或いはどのように切断されるかといった観点から切断が不確定となり、従ってワイヤ電極を良好に切断することができない。更に、通電子間でワイヤ電極全体が加熱されるので、通電子間で大きな電圧を印加するとワイヤ電極自体が溶融してしまう危険性があり、良好な切断を得るためには通電子間の電圧も高くすることができず、ワイヤ電極の切断工程に要する時間が長くなる。更に、通電子間でワイヤ電極全体が加熱されるので、切断されたワイヤ電極の先端部が熱応力のために不正に曲がってしまう危険性がある。

本発明はこうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、切断したワイヤ電極の先端が尖頭形状となり、かつ、癖を付けずに剛性を保ちながらワイヤ電極を切断し、その後のワイヤ電極の自動張設を迅速かつ確実に行えるようにすることを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、テンションローラ、上ワイヤガイド、下ワイヤガイド、巻取りローラの順に張設、走行されるワイヤ電極を切断するワイヤ放電加工機のワイヤ電極切断装置において、前記テンションローラと前記上ワイヤガイドとの間で前記ワイヤ電極を挟み非接触状態で対向配置され、互いの対向部が針状に形成された一対の切断電極と、前記切断電極間にワイヤ電極を切断するアーク放電を発生させる電圧発生手段と、前記切断電極と前記上ワイヤガイドとの間に設けられ、前記ワイヤ電極を挟持して排出するワイヤ排出装置と、前記電圧発生手段が前記切断電極間にアーク放電を発生させるとき、前記ワイヤ排出装置によって前記ワイヤ電極を挟持するとともに前記テンションローラを逆転させて、前記ワイヤ電極に張力を付与する制御手段とを具備するワイヤ電極切断装置が提供される。

本発明によれば、対向部が針状に形成された一対の切断電極がワイヤ電極を挟み非接触状態で対向配置されているので、アークが狭い空間内で安定し、低出力でもワイヤ電極を良好かつ短時間で切断可能となる。そして、定められた局所的な位置でワイヤ電極が切断される。また、ワイヤ電極に張力を付与した状態で切断することから、癖を付けずに剛性を保ちながら切断されたワイヤ電極の先端部が尖頭形状となり、その後のワイヤ電極の自動張設を迅速かつ確実に行えるようになる。

本発明の実施の形態によるワイヤ放電加工機の概略図である。ワイヤ電極切断装置の一部を拡大して示す略図である。本発明により切断されたワイヤ電極の先端部を拡大して示す略図である。従来技術により切断されたワイヤ電極の先端部を拡大して示す略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。図１は本発明の好ましい実施の形態によるワイヤ放電加工機の概略図であり、図２はワイヤ電極切断装置を拡大して示す略図であり、図３はワイヤ電極切断装置によって切断されたワイヤ電極の自由端部の拡大図である。

図１において、ワイヤ放電加工機１０は、該ワイヤ放電加工機１０の機体に取付けられワイヤ電極１２の供給源としてのワイヤボビン１４と、ワイヤ電極走行装置としての複数のプーリー１３、テンションローラー３０及び巻取りローラー２６を具備している。ワイヤ電極１２は、複数のプーリー１３によって規定されるワイヤ電極１２の走行経路沿いに、テンションローラー３０及び巻取りローラー２６によってワークＷを横断して牽引、走行せしめられる。

ワイヤ放電加工機１０は、更に、直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に該ワイヤ放電加工機１０の機体に取付けられワークＷを載置、固定するテーブル（図示せず）と、該テーブルの上側および下側に配設された給電子２２、２４とを具備しており、該給電子２２、２４によってワイヤ電極１２とワークＷとの間に所定の加工電圧を印加しつつ、前記テーブルをＸ軸方向及びＹ軸方向に送ることによって、ワークＷを所望形状に加工する。前記テーブル、テンションローラー３０及び巻取りローラー２６の各々の動作及び給電子２２、２４に印加する加工電圧は、制御装置２８によって制御される。使用済ワイヤ電極１２は、巻取りローラー２６からワイヤ電極回収装置（図示せず）へ回収される。

ワイヤ放電加工機１０は、更に、ワイヤ電極１２をワークＷに予め形成されているワイヤ電極挿通孔へ案内、挿通し、加工中は走行するワイヤ電極１２を保持するための上下ワイヤガイド１６、１８、ワイヤ電極１２の先端部分を上ワイヤガイド１６へ向けて駆動し該上ワイヤガイド１６内に挿通させる自動張設装置を形成するワイヤ搬送ジェットノズル２０、ワイヤ電極１２の走行経路沿いにワイヤ搬送ジェットノズル２０と上ワイヤガイド１６との間に配設されたワイヤ電極切断装置４０、該ワイヤ電極切断装置４０の上方に配設されたワイヤ先端検出器３２、ワイヤ電極切断装置４０の下側に配設されたワイヤ排出装置３４を具備している。本実施の形態では、ワイヤ電極切断装置４０は、ワイヤ電極１２をワークＷに挿通する前段に設けられる。

ワイヤ排出装置３４は、ワイヤ電極１２を挟持する一対のフィンガー３４ａと、該フィンガー３４ａを開閉するための流体シリンダ、例えば空圧シリンダのようなアクチュエータ（図示せず）を具備している。ワイヤ排出装置３４は、更に、図１において破線で示すように、フィンガー３４ａがワイヤ電極１２の走行経路内にありワイヤ電極１２を挟持可能な係合位置と、実線で示すフィンガー３４ａがワイヤ電極１２の走行経路外にある退避位置との間で該ワイヤ排出装置３４を進退動作させる流体シリンダ、例えば空圧シリンダのようなアクチュエータ（図示せず）を具備している。ワイヤ排出装置３４が退避位置にあるとき、ワイヤ排出装置３４はフィンガー３４ａを開いて、該フィンガー３４ａが挟持するワイヤ電極片をワイヤ電極片回収装置（図示せず）内に落下させこれを回収するようにできる。

制御装置２８は、ワークＷを載置、固定するテーブル（図示せず）を駆動するサーボモーター（図示せず）や、テンションローラー３０及び巻取りローラー２６を駆動する駆動モーター（図示せず）の制御ユニット（図示せず）に加えて、給電子１６、１８を介してワイヤ電極１２とワークＷと間に加工電圧を印加するための加工電源３６並びにワイヤ電極切断装置４０への高周波高電圧発生装置３８を含んでいる。ワイヤ電極１２を切断するアーク放電を発生させる電圧発生手段としての高周波高電圧発生装置３８は、例えば、１０ｋ〜３００ｋＨｚの周波数で３０００〜５０００Ｖの電圧をワイヤ電極切断装置４０に印加可能な電源とすることができる。

図２を参照すると、本実施の形態において、ワイヤ電極切断装置４０は一対の切断電極４２、４４を具備している。切断電極４２、４４の各々は、例えばタングステンやグラファイトから、例えば直径２〜３ｍｍで針状の先端４２ａ、４４ａを有した丸棒状に形成することができる。また、切断電極４２、４４は、走行するワイヤ電極１２を挟んで所定距離ｄを持って離間させて対向配置されている。距離ｄは、例えば２〜３ｍｍとすることができる。

未使用ワイヤボビン１４をワイヤ放電加工機１０に装着した後、ワイヤ電極１２が手操作によってワイヤボビン１４から引き出され、テンションローラー３０、ワイヤ搬送ジェットノズル２０に順次挿通され、ワイヤ搬送ジェットノズル２０から更に下方にワイヤ排出装置３４まで引出される。このとき、係合位置にあるワイヤ排出装置３４のフィンガー３４ａによってワイヤ電極１２の先端部分が挟持される。そして、テンションローラー３０を逆転させてワイヤ電極１２に張力が作用するようにする。張力は、例えばワイヤ電極径に応じて５０〜５００ｇとする。次いで、制御装置２８の高周波高電圧発生装置３８からワイヤ電極切断装置４０の切断電極４２、４４に所定周波数で高電圧が印加され、切断電極４２、４４の先端４２ａ、４４ａの間にアーク放電が発生し、ワイヤ電極１２の先端部分が溶断される。テンションローラー３０の逆転は停止され、ワイヤ排出装置３４が退避位置へ移動し、切断されたワイヤ電極１２の先端部分が前記ワイヤ電極片回収装置に回収される。

ワイヤ電極１２の先端部分がワイヤ電極切断装置４０によって切断された後に、テンションローラー３０を正転させるとともに、ワイヤ搬送ジェットノズル２０に搬送流体、例えば水が供給され、この搬送流体を該ワイヤ搬送ジェットノズル２０から噴出させることによって、ワイヤ電極１２が上ワイヤガイド１６へ向けて駆動される。ワイヤ電極１２は、巻取りローラー２６へ向けてワークＷのワイヤ電極挿通孔及び下ワイヤガイド１８に順次挿通され、その先端部分が巻取りローラー２６のニップに捉えられる。こうしてワイヤ電極１２は、巻取りローラー２６によってワイヤボビン１４から引出され、複数のプーリー１３によって規定される走行経路沿いに所定の張力が付与された状態で走行可能となる。

放電加工中にワイヤ電極１２が破断した場合、通常、破断位置は上下ワイヤガイド１６、１８の間にある。テンションローラー３０を逆転させてワイヤ先端検出器３２がワイヤ搬送ジェットノズル２０から下方に垂下するワイヤ電極１２の先端部分を検知したら、テンションローラー３０を所定量正転させる。該ワイヤ電極１２の先端部分がワイヤ排出装置３４のフィンガー３４ａによって挟持されると、テンションローラー３０を逆転させることによってワイヤ電極１２に張力が付与される。その状態でワイヤ電極切断装置４０の切断電極４２、４４の間に所定の切断電圧を印加することによって、切断電極４２、４４の針状の先端４２ａ、４４ａの間にアーク放電が発生し、ワイヤ電極１２の先端部分が切断される。切断されたワイヤ電極１２の先端部分は、ワイヤ排出装置３４によってワイヤ電極片回収装置へ排出される。

何らかの理由によりワイヤ先端検出器３２が、ワイヤ電極１２の先端部分を検知できない場合には、その旨ワイヤ放電加工機１０の表示装置（図示せず）に表示したり、警報音を発するようにできる。その場合には、ワイヤ放電加工機１０の操作者が手操作によって上述したようにワイヤ電極１２をワイヤ搬送ジェットノズル２０に挿通させ、ワイヤ排出装置３４のフィンガー３４ａによりワイヤ電極１２の先端部分を挟持させて、テンションローラー３０によってワイヤ電極１２に張力を付与した状態で、ワイヤ電極切断装置４０によりワイヤ電極１２の先端部分を切断するようにできる。

また、ワークＷの加工位置を変更するためにワイヤ電極１２を一旦切断する場合にも、ワイヤ排出装置３４のフィンガー３４ａによってワイヤ電極１２が挟持され、上述したようにワイヤ電極１２に張力が付与された状態でワイヤ切断装置４０によってワイヤ電極１２が切断される。切断されたワイヤ電極１２のワイヤボビン１４側の部分は、上述したようにワイヤ搬送ジェットノズル２０によって再び自動張設される。切断されたワイヤ電極１２の先端側（巻取りローラー２６側）の部分は、巻取りローラー２６によって前記ワイヤ電極回収装置に回収される。

本実施の形態によれば、ワイヤ電極切断装置４０の切断電極４２、４４は、針状の先端４２ａ、４４ａが対向配置されているので、アークが狭い空間内で安定し、低出力でもワイヤ電極１２を良好かつ短時間で切断可能となる。また、定められた局所的な位置で切断される。更に、ワイヤ電極１２に張力を付与した状態で切断することから、切断されたワイヤ電極の先端部は、図３Ａに示すように、癖が付かず、剛性を保ったまま尖頭形状となる。これによって、その後のワイヤ搬送ジェットノズル２０による上ワイヤガイド１６、ワークＷのワイヤ電極挿通孔、下ワイヤガイド１８へのワイヤ電極１２の挿通操作が確実になる。

１０ワイヤ放電加工機
１２ワイヤ電極
１６上ワイヤガイド
１８下ワイヤガイド
２０ワイヤ搬送ジェットノズル
２６巻取りローラー
２８制御装置
３０テンションローラー
３４ワイヤ排出装置
３６加工電源
３８高周波高電圧発生装置
４０ワイヤ電極切断装置
４２切断電極
４４切断電極

Claims

テンションローラ、上ワイヤガイド、下ワイヤガイド、巻取りローラの順に張設、走行されるワイヤ電極を切断するワイヤ放電加工機のワイヤ電極切断装置において、
前記テンションローラと前記上ワイヤガイドとの間で前記ワイヤ電極を挟み非接触状態で対向配置され、互いの対向部が針状に形成された一対の切断電極と、
前記切断電極間にワイヤ電極を切断するアーク放電を発生させる電圧発生手段と、
前記切断電極と前記上ワイヤガイドとの間に設けられ、前記ワイヤ電極を挟持して排出するワイヤ排出装置と、
前記電圧発生手段が前記切断電極間にアーク放電を発生させるとき、前記ワイヤ排出装置によって前記ワイヤ電極を挟持するとともに前記テンションローラを逆転させて、前記ワイヤ電極に張力を付与する制御手段と、
を具備することを特徴としたワイヤ電極切断装置。