JPS61260929A - ワイヤカツト放電加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ワイヤカット放電加工における荒加工、仕上
げ加工領域の総加工時間の短縮に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、ワイヤカット放電加工ではワイヤ電極として
銅、黄銅、タングステンが主流であった、また使用され
る加工を源としては、第５図、第６図に示されるいわゆ
る直流電源、交流電源であった。

まず第５図ｆａ）の直流電源の構成について説明する。

（８）は可変の直流電圧源であり、電源の発振方式とし
ては、極ｒｄ＋　（９１に直列に抵抗（１０）を介して
、スイッチング素子（１１）が接続されている。またα
２はスイッチング素子（１１）のデユーティを決足する
発振器であ机 次に第６図（ｂｌの交流電源について構成を説明する、
（１３は可変の直流電圧源であり、０４）は昇圧タイプ
のトランスである。スイッチング素子（１５）は、抵抗
αｅを介して１発振器αηの周波数により直流電圧をス
イッチングしている。また極間０秒には、並列に浮遊イ
ンダクタンス（１９を介して、コンデンサ■が接続され
ている。このコンデンサ（２υについては゛浮遊コンデ
ンサの場合もあり得る８ まず第５図の直流電源について動作を説明する、第５図
（ａ）のスイッチング素子Ｃｌ０）は、直流電圧源（８
）の直流電圧を限流用の抵抗ｎ（１１を介して、スイッ
チングしている。さらに上記スイッチングのデユーティ
−は発振器α２によって決定され、通常の場合、上記デ
ユーティ−は作業者により加工に応じて選択される、同
図（ｂ）にスイッチングされた極間（９）での電圧波形
を示す。（ｂ）で時間Ｔｏｎがスイッチング素子ｅｌｌ
）がＯＮ　の場合で、ＴｏｆｆがＯＦＦの場合である。

この例では、電圧ピーク値が、可変の直流電圧源（８）
によって＋Ｖボルトに調節されたものでる。

次に第６図の交流電源について動作を説明する、第６図
（ａ）のスイッチング素子（１９は、直流電圧ｓａｇｓ
の直流電圧を限流用の抵抗（ｌｅを介してスイッチング
している。さらにスイッチング周波数は１発振器（１７
１によりデユーティ５０％で決定されている。

トラーンス（１４）の−次側コイルでの上記のようなス
イッチングされた電圧は、一般に言うトランス結合によ
り二次側コイルに鋳起される。そして極間Ｕに接続され
た浮遊インダクタンス翰とコンデンサ■によって、いわ
ゆる直列共振回路をなしている。

ここで共振に対する同訓については、前述の発振器αη
の周波数を可変にすることにより、調節することができ
る。

この結果、極間ｕ沙に発生する電圧波形は、同図（ｂｌ
のようにほぼ正弦波形となる。電圧ピーク値は（ａ）の
可変な直流電圧源０３１と共振同調用の発振器師の周波
数によって調節され、＋Ｖボルトになっている。さらに
発振周波数は、このときの発振器０７１の周波数ｆにな
っている２ 〔発明が解決しようとした問題点〕 まず、仕上げ加工領域における問題点について以下に説
明する、 前述したような加工電源において、従来の黄銅ワイヤを
用いて加工した結果、第５図、第６図（ｃｌで各々観測
されたように、時々しか囚なる箇所で示されるように放
電が発生していなかった。ここで本発明者は種々の実験
を試み、第７図のような結果を得た。第７図（ａ）、　
（ｂｌは各々縦軸が放電周波数ｆ、加工速度Ｆで、横軸
が加工面粗さＳＲである、また、本結果でいう加工速度
Ｆとは、ワイヤカット放電加工で一般的に言われている
セカンドカット法での速度を意味している４　（ａｌ　
、　（ｂ）において麹は、直流電源の場合であり、勾は
交流電源の場合である。

まず（ａ）において、（２）が（２）より少しｆ−ｂ″
−高いのは。

第５図、第６図の（ｂ）　、　（ｃｌから、わ′かるよ
うに同じＴｏｎの場合、又流電源では、直流を源のＴｏ
ｆｆに相当する時間がなく、逆向きにＴｏｎ相当の電圧
印加時間が存在するため、その分、放電発生が生じやす
いからである。

また、（ａ）でＳＲに対してａｎ　、　ｗもｆが増加傾
向にあるのは、セカンドカット法で−ＳＲを変更する場
合、第５図、第６図の（ｂ）における電圧ピーク値を変
更するからである・９すなわちＳ妨（大の場合、通　　
　′常１両加工電源において電圧ピーク値十Ｖ、＋Ｖを
高く設定するため、極間での絶縁破壊が生じ易いからで
あり、Ｓ幼−小の場合、電圧ピーク値＋Ｖ。

土Ｖを低く設定するため、上記と逆になるためである。

次に（ｂ）では、通常ｆとＦは比例関係にあるため、こ
のような傾向を示すのは当然である。ただし、（ｂ）で
特に注目することは、Ｓ幼；小になるとＦが極端に減少
してしまうということである。このため、ＳＲがｌトな
る領域で特に加工時間が費されてしまい、セカンドカッ
ト法を用いた総加工時間が美大なものになっている。実
験によればＳＲ≦５μｍＲｍａｘの場合から、その傾向
が生じＳＲ≦２μｍＲｍａｘでは特に顕著である。さら
にＳＲ≦２μｍＲｍａＸでは、ｆが激減するため、加工
が不安定となり最悪時、短絡現象が多発した。このよう
に、仕上げ加工領域にて黄銅ワイヤを使用することは、
加工時間の点で臭大なものになってしまう。なお、従来
の銅、タングステンワイヤにおいても、本発明者の実験
によれば同様な結果が得られている。

次に荒加工領域における問題点について、以下に説明す
る。第８図（ａ）　、　（ｂ）は各々縦軸が荒加工（一
般のセカンドカット法におけるファーストカットを意味
する）の加工速度Ｆ、抗張力σｅを、横軸はワイヤ張力
Ｔ、ワイヤ電極訂料を表わしている。

一般に同図（ａｌのように、Ｔの増大と共にＦは増大す
ることが知られている。これは、Ｔの減少により、放電
反撥力によってワイヤ電極が振動し、オーバーカットを
生じるためと言われている。そして当然のことなからＴ
を増大できるということは、ワイヤ電極の抗張力が高い
ということである。

次に（ｂ）において、翰は従来の場合であり、（ハ）は
特公昭５７−５６４８でＩ゛つ亜鉛を被覆した場合であ
る。亜鉛の半径方向の被覆厚さは５〜１５μｍの場合で
あり、ワイヤ電極径は各々、銅、黄銅はφＱ、　２０、
タングステンはφ０．０５の場合である。

図かられかるように、ワイヤ電１ｇ１Ｌ防別に見ても、
亜鉛を被覆することにより、σｅ（ｋｇ／ｒｎ”　）が
減少していることがわかる。したがって荒加工において
は、特公昭５７−５６４８記載のワイヤ電極は、従来、
より（芯オと同じオ質）σｅが劣るため、加工速度が劣
ることがわかる、以上のように、従来ワイヤは荒加工で
特性がよく、仕上げ加工では、逆に前述したように加工
能力が低下する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、セカンドカット法を用いたワイヤカット放電
加工において、荒加工では従来ワイヤを用い、仕上げ加
工では特公昭５７−５６４８記載のワイヤを用いること
により、さらに前者では直流電源を、後者では又流電源
を用いて、総加工時間の短縮を図ったものである〜 〔実施例〕 本発明の効果を奏するに至った１種々の実験経過につい
て以下に説明する、まず仕上げ領域について以下に説明
する、 第１図は（ａ）　、　（ｂ３各々、縦軸は放電周波数ｆ
、加工速度ＦＣセカンドカット法における）、横軸は加
工面粗さＳＲを表わしている。また（］）は］特公昭５
７−５６４８記のワイヤ電極（以下特殊ワイヤ電極と記
す）の場合で、（２）は従来の黄銅ワイヤ電極の場合で
ある。なお、使用した加工電源は直流電源である（第５
図（ａｌ参照）６ （ａ）　、　（ｂ）かられかるように、ＳＲの大の領域
では若干ながらも（１）が上回っているのに対して、Ｓ
Ｒの小の領域では（１）　、　（２１はほとんど変わら
ない。これは、前述の従来例でも説明したように、電圧
ピーク値の高いＳＲの大なる領域では、放電が生じ易い
ため、（１）の特殊ワイヤ電極の特性により、（２）に
対して増加していると考えられる。また、　ＳＲの小な
る領域では、電圧ピーク値が低いため（１１と（２）の
差が生じないと考えられる。

次に第６図（ａ）で示される交流電源を使用し、特殊ワ
イヤ電極により加工した場合を説明する。

第２図は、（ａ）が第６図（Ｃ）と同一の極間電圧波形
であり、従来の黄銅ワイヤにより加工した場合で。

（ｂ）が特殊ワイヤにより加工した場合である、本実験
では、＃！Ｆ殊ワイヤとして亜鉛を１５μｍの厚さく半
径方向）被覆したもので、芯線は６５／３５黄銅である
。図中囚で示される箇所が放電発生である。

同図かられかるように、（ｂ）の場合は印加した電圧に
対して全て放電していることがわかった。すなわち、特
殊ワイヤ電極と交流電源との組み合わせにより、放電周
波数が最大となることである。

次に第６図（ａｔ　、　（ｔ）ｌは、第１図（ａ）、　
（ｂｌと軸名称は同一であり、（３）は特殊ワイヤ電極
の場合であり、（４）は従来の黄銅ワイヤ電極の場合で
ある、同図（ａ）でわかるようにＳＲが大、小どちらの
領域でもｆはあまり変化していないことがわかる。この
ことは第２図（ｂ）が観測されたことからも理解できる
。また（４）と比べても特にＳＲが小の領域ではるかに
違いがあることがわかる。したがって同図（ｂ）のよう
にＦの差としてもでてくるわけである、（ｂ）で（３）
について若干のＳＲ小に対して減少傾向があるが、これ
は、−発一発の放電エネルギーの大小による加工効工の
差と考えられる。

以上のように特殊ワイヤを極と交流電源とを組み合わせ
ることにより、放電周波数を向上させることができ、特
に加工面粗さが小なる領域で放電が多発してくれるため
従来のように加工速度の低下による加工時間の増大が解
消される、次に荒加工については、前述の第８図で説明
したように、特殊ワイヤ電極は抗張力の点で適していな
い。そこで本発明者は、セカンドカット法を用いた荒・
仕上げ加工の総加工時間を短縮するために、荒加工で従
来ワイヤ、仕上げ加工で特殊ワイヤと交流電源の組み合
せと言った複合加工により目的を達成したのである。

第４図に本発明方法と従来法との比較を示すことにする
。同図は縦軸が加工速度Ｆで横軸がセカンドカット法に
おける加工回数である。また（５）は黄銅ワイヤで直流
電源の場合、（６）は亜鉛被援黄銅ワイヤ（被覆厚さ：
半径方向で１５μｍ　）で直流電源の場合、（７）は本
発明の実施例の場合で、１５ｔＣｕｔが（５）と同じで
、２　ｎｄ〜５　ｔｈ　Ｃｕｔ　　が（６）と同じワイ
ヤ電極で又流電諒の場合である。図かられかるように、
荒・仕上げ加工共に（７）は最もＦが速いこと、すなわ
ち加工時間が短縮されることがわかる。

さらに、（５）は仕上げ加工で時間がかかり、（６）は
荒加工で時間がかかる。また（力は（５）と（６）の長
所を採用し、交流電源を仕上げ領域に適用し、さらに加
ニ一時間の短縮を図った。

本発明の実施例では、ワイヤ電極として荒加工で黄銅ワ
イヤ、仕上げ加工で亜鉛核種黄銅ワイヤを使用している
が、この他に、荒加工で銅、タングステンワイヤを用い
た場合でも、仕上げ加工で亜鉛核種された黄銅、鋼、タ
ングステンワイヤを用いても同様の効果を素することは
言うまでもない。重要なことは、荒加工で適したワイヤ
電極防。

仕上げ加工で適したワイヤ電極オを選足し、区別して使
用するところに本発明の意味がある。

また本実施例では、仕上げ加工において′亜鉛被覆黄銅
ワイヤと交流電源を組み合わせたが、第４図より上記ワ
イヤを直流電源で用いても、従来よりは加工時間が短縮
されることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように荒加工では抗張力の高いワイヤ電極を使用
して加工速度を増大させ、仕上げ加工では亜鉛複機した
ワイヤ電極と交流電源とを組み合わせて加工速度を増大
させると言った。ワイヤ電極、加工電源の組み合わせに
よる複合加工により、総加工時間を大幅に向上できると
いう格別の効果がある。

また、この実施効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に至る実験結果を示すグラフ。 第２図は本発明と従来例を比較した極間電圧成形を示す
グラフ、第６図は本発明の仕上げ領域での効果を示すグ
ラフ、第４図は本発明の総加工時間を示す従来との比較
例を示すグラフ、第５，６図は各々従来例を示す図、第
７．８図は従来の欠点を表わすグラフである。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 嬉１図 Ｓ。 Ｒ 第　２図 （ａ） （ｂ） 第３図 ５Ｒ １ｂ） Ｒ セ」カニＦ力・・Ｉ）シに一；ようかグー田椿矢　′第
５図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第７図 ５Ｒ （ｂ） Ｒ 第　８図 Ｔ（ｋｇ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤ電極と被加工物の対向する微少間隙に、加
   工液を媒体として加工電源により電圧を印加して、放電
   加工を行なうワイヤカット放電加工方法において、荒加
   工領域には銅、黄銅、タングステン等の従来ワイヤ電極
   を使用し、仕上げ加工領域には、亜鉛、カドミウムまた
   は、これらの金属のいずれかを少なくとも重量百分率で
   ５０％含む合金から成る金属層で芯が被覆されたワイヤ
   電極を使用することを特徴としたワイヤカット放電加工
   方法。
2. （２）芯が銅、黄銅、鉄合金またはタングステンのいず
   れかから成るワイヤ電極を使用することを特徴とした特
   許請求の範囲第１項記載のワイヤカット放電加工方法。
3. （３）荒加工領域では加工電源として、直流電源を使用
   し、仕上げ加工領域では交流電源を使用することを特徴
   とした特許請求の範囲第１項又は２項記載のワイヤカッ
   ト放電加工方法。