(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記放電ワイヤを切削して前記放電ワイヤの断面形状に直線部分を形成することにより、前記放電ワイヤと前記被加工物との間に放電が生じる位置において前記第1の切削面の反対側に第2の切削面を前記放電ワイヤに形成する第2の切削面形成手段を更に備える、
請求項3に記載のワイヤ放電加工装置。
【背景技術】
【0002】
今日、立体的形状を有する製作物の加工精度などを検査するために、例えば三次元測定機などの形状測定手段が用いられる。このような三次元測定機は、プローブを立体的形状に沿って移動させることにより、形状測定を行う。プローブは、長さ2mm、断面直径が20μm程度の微小な片持ち梁部材により構成される。
【0003】
上述のような片持ち梁部材を製作するには、例えばワイヤ放電加工が用いられる。ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極に電圧を印加して、ワイヤ電極と被加工物との間に放電を生じさせる。被加工物は、放電で生じる熱により加工される。ワイヤ電極の断面形状が円であり、かつ加工軌跡がL字を描く場合には、加工後の角部にはワイヤ電極の半径に相当する隅肉が残存してしまう。小径のワイヤ電極を用いることで隅肉を小さくすることはできる。しかし、引っ張り強度などの制限を考慮すると、ワイヤ電極の小径化には限界が有り、隅肉を除去しきることはできない。
【0004】
このような隅肉を除去する手法が既に提案されている。一例として、四角形や三角形の断面を有するワイヤ電極を用いるワイヤカット放電加工機が提案されている(特許文献1)。これによれば、四角形や三角形の断面を有するワイヤ電極は、隅肉の原因となる円弧部分がないので、隅肉の発生を防止できるとしている。
【0005】
別の例として、放電位置の直前にてワイヤ電極をロールミル機構で押圧し、ワイヤ電極をベルト状の形状とするワイヤ放電加工装置が提案されている(特許文献2)。これによれば、ワイヤ電極をベルト状の形状とすることで、角部に近接する円弧を減らすことで、隅肉の発生を低減できるとしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところが、発明者らは、上述の手法には以下に示す問題点が有ることを見出した。上述のワイヤカット放電加工機では、四角形や三角形の断面を有するワイヤ電極を用いるため、ワイヤ電極の交換作業が必要となり、加工作業時間が延伸してしまう。また、四角形や三角形の断面を有するワイヤ電極は、断面形状がより単純な円形の断面を有するワイヤ電極とくらべて高コストであり、加工コストの増大を招く。
【0008】
さらに、上述のワイヤ放電加工装置では、放電位置の直前にてワイヤ電極をロールミル機構で押圧する厚さには限界が有る。この限界は、一般に厚さの1/2程度である。このため、厚さの1/2の部分に残る円弧を起因とする隅肉が残存してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第1の態様であるワイヤ放電加工装置は、被加工物との間で生じる放電により被加工物を切削する、第1の方向に走行する放電ワイヤと、前記第1の方向と交差する第2の方向に前記被加工物を移動させる駆動機構と、前記放電ワイヤを切削して前記放電ワイヤの断面形状の一部に直線部分を形成することにより、前記放電ワイヤと前記被加工物との間に放電が生じる位置において第1の切削面を前記放電ワイヤに形成する第1の切削面形成手段と、を備えるものである。
【0010】
本発明の第2の態様であるワイヤ放電加工装置は、上記のワイヤ放電加工装置であって、前記第1の切削面を前記第2の方向へ向けて固定する第1の切削面固定手段を更に備えるものである。
【0011】
本発明の第3の態様であるワイヤ放電加工装置は、上記のワイヤ放電加工装置であって、前記第1の切削面が形成された前記放電ワイヤを、前記第1の切削面が形成されていない位置で支持する第1のワイヤガイド手段を更に備えるものである。
【0012】
本発明の第4の態様であるワイヤ放電加工装置は、上記のワイヤ放電加工装置であって、前記放電ワイヤは円形断面を有し、前記放電ワイヤは円形断面を有し、前記第1の切削面形成手段により切削された前記放電ワイヤの断面形状は半円形であるものである。
【0013】
本発明の第5の態様であるワイヤ放電加工装置は、上記のワイヤ放電加工装置であって、前記放電ワイヤを切削して前記放電ワイヤの断面形状に直線部分を形成することにより、前記放電ワイヤと前記被加工物との間に放電が生じる位置において前記第1の切削面の反対側に第2の切削面を前記放電ワイヤに形成する第2の切削面形成手段を更に備えるものである。
【0014】
本発明の第6の態様であるワイヤ放電加工装置は、上記のワイヤ放電加工装置であって、前記第1の切削面と前記第2の切削面とは、択一的に前記放電ワイヤに形成されるものである。
【0015】
本発明の第7の態様であるワイヤ放電加工方法は、被加工物との間で生じる放電により被加工物を切削する放電ワイヤを第1の方向に走行させ、前記第1の方向と交差する第2の方向に前記被加工物を移動させ、前記放電ワイヤを切削して前記放電ワイヤの断面形状の一部に直線部分を形成することにより、前記放電ワイヤと前記被加工物との間に放電が生じる位置において第1の切削面を前記放電ワイヤに形成するものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、容易に隅肉の発生を抑制することができるワイヤ放電加工装置及びワイヤ放電加工方法を提供することができる。
【0017】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100の構成を模式的に示す図である。
【
図2】実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100のドレッサ9近傍の拡大図である。
【
図3A】ドレッサ9による切削加工後の放電ワイヤ5の断面図である。
【
図3B】ドレッサ9による切削加工後の放電ワイヤ5の断面図である。
【
図3C】ドレッサ9による切削加工後の放電ワイヤ5の断面図である。
【
図4】実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100でのプローブ30の加工態様を示す上面図である。
【
図5】実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100でプローブ30を加工した場合に生じる角部13の拡大図である。
【
図6】実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200の構成を模式的に示す図である。
【
図7】実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200でのプローブ30の加工態様を示す上面図である。
【
図8】実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200でプローブ30を加工した場合に生じる角部18の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【0020】
実施の形態1
まず、実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100について説明する。
図1は、実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100の構成を模式的に示す図である。ワイヤ放電加工装置100は、制御装置1、チャック駆動部2、ワイヤ駆動部3、チャック4、放電ワイヤ5、ガイドローラ6及び7、加工電源8、ドレッサ9、ワイヤガイド10及び11、回り止めワイヤガイド12を有する。
【0021】
制御装置1は、チャック駆動部2及びワイヤ駆動部3の動作を制御する。チャック駆動部2は、x軸を中心軸としてチャック4を回転させ、かつ、x軸方向及びy軸方向に移動させる。チャック4の先端には、放電加工の対象物であるプローブ30が固定される。つまり、チャック駆動部2及びチャック4は、プローブ30を移動させるための駆動機構20を構成する。
【0022】
ガイドローラ6及び7は、ワイヤガイド手段であり、チャック4の上下にz軸方向に並んで配置され、それぞれy軸方向の中心軸周りに回転可能に構成される。放電ワイヤ5は、ガイドローラ6及び7で支持される。また、ワイヤガイド10及び11は、ガイドローラ6及び7よりもチャック4に近い位置で、チャック4の上下にz軸方向に並んで配置される。なお、ワイヤガイド10及び11は、放電ワイヤ5を介して、チャック4と対向する位置に配置される。ワイヤガイド10及び11は、プローブ30に対する放電ワイヤ5の位置を決定する。
【0023】
ワイヤ駆動部3が放電ワイヤ5を駆動することにより、放電ワイヤ5はz軸方向に走行する。加工電源8は、放電ワイヤ5とプローブ30との間に電圧を印加する。これにより、放電ワイヤ5とプローブ30との間に放電が生じる。
【0024】
ドレッサ9は、切削面形成手段であり、放電ワイヤ5を介して、ワイヤガイド10及び11と対向する位置に設けられる。
図2は、実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100のドレッサ9近傍の拡大図である。ドレッサ9は、放電ワイヤ5と接触し、接触面を機械的に切削して放電ワイヤ5の一部に切削面5aを形成する。切削面5aは、x軸のマイナス方向を向く面として放電ワイヤ5に形成される。なお、ワイヤガイド10及び11は、放電ワイヤ5の切削面5aと反対側である放電ワイヤ5の円弧状の外周に接する。そのため、ドレッサ9による切削後も放電ワイヤ5のx軸方向の位置は変化しない。
【0025】
ドレッサ9は、放電ワイヤ5が円形断面を有する場合は、切削量を変化させることにより切削後の断面形状を制御することが可能である。
図3A〜3Cは、ドレッサ9による切削加工後の放電ワイヤ5の断面図である。例えば、
図3Aに示すように、切削量を抑えることにより、放電ワイヤ5の断面形状を、円形断面CS0の1/2よりも大きな面積を有するD字形状断面CS1とすることができる。この場合、切削面がなす直線部の長さL1は、円形断面CS0の直径L0よりも短くなる。
【0026】
また例えば、
図3Bに示すように、
図3Aの例よりも切削量を増やすことにより、放電ワイヤ5の断面形状を、円形断面CS0の1/2の面積を有する半円形状断面CS2とすることができる。この場合、切削面がなす直線部の長さL2は、円形断面CS0の直径L0と等しくなる。
【0027】
さらに例えば、
図3Cに示すように、
図3Bの例よりも切削量を増やすことにより、放電ワイヤ5の断面形状を、円形断面CS0の1/2よりも小さな面積を有するD字形状断面CS3とすることができる。この場合、切削面がなす直線部の長さL3は、円形断面CS0の直径L0よりも短くなる。
【0028】
回り止めワイヤガイド12は、切削面固定手段であり、y軸方向を軸とする円柱状部材であり、側面が放電ワイヤ5の切削面5aと接触することで放電ワイヤ5が回転することを防止する。これにより、放電位置において、放電ワイヤ5の切削面5aがx軸のマイナス方向を向くこととなる。
【0029】
図4は、実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100でのプローブ30の加工態様を示す上面図である。
図4では、
図1に示すz軸のプラス側からマイナス側へ向けてプローブ30を俯瞰している。プローブ30は、放電加工されることにより、ステム32が形成される。プローブ30をx軸のプラス方向へ向けて移動させて加工を進めると、プローブ30の台座31とステム32とが連結する位置に角部13が生じる。
【0030】
図5は、実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100でプローブ30を加工した場合に生じる角部13の拡大図である。ワイヤ放電加工装置100では、放電ワイヤ5にはx軸のマイナス方向を向いた切削面5aが存在するので、角部13における台座31の表面と切削面5aとが対向することとなる。そのため、切削面と放電ワイヤ5の外周5bとが連結される連結点5cにより、角部13の頂点14を形成することとなる。連結点5cにおける切削面5aと放電ワイヤ5の外周5bとは急峻な角度で連結される。そのため、台座31とステム32とが成す角度をほぼ90°とすることができ、隅肉の発生を抑制することができる。なお、
図5では、放電ワイヤ5がドレッサ9で切削されなかった場合に生じる隅肉の輪郭を線15で表示している。
【0031】
これに対し、ステム32の角部13と対向する位置の角部16では、
図4に示すように、放電ワイヤ5の外周5bの形状を反映した隅肉17が残存している。
【0032】
以上のように、ワイヤ放電加工装置100では、放電ワイヤ5に加工方向(x軸方向)に対して垂直な切削面5aを設けることで、被加工物の切削面5aに対向する面と加工方向と平行な面とがなす角部に隅肉が発生することを防止できる。
【0033】
また、ワイヤ放電加工装置100では、ドレッサ9を用いて放電ワイヤ5に切削面5aを形成するので、放電ワイヤ5自体は円形断面を有する一般的な放電ワイヤを用いることができる。従って、ドレッサ9を追加するだけの簡易な構成で、被加工物の角部の隅肉の発生を抑制できる。
【0034】
さらに、ワイヤ放電加工装置100では、一般的な放電ワイヤを切削するだけなので、放電ワイヤを三角形や四角形などの断面形状を有する特殊なものと交換する必要はない。よって、隅肉の発生を抑制しつつ短時間でワイヤ放電加工を行うことが可能である。
【0035】
実施の形態2
次に、実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200について説明する。
図6は、実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200の構成を模式的に示す図である。ワイヤ放電加工装置200は、ワイヤ放電加工装置100の変形例である。ワイヤ放電加工装置200は、ワイヤ放電加工装置100のドレッサ9、ワイヤガイド10及び11、回り止めワイヤガイド12を、それぞれドレッサ41、ワイヤガイド42及び43、回り止めワイヤガイド44に置換した構成を有する。
【0036】
ワイヤガイド42及び43は、ワイヤガイド手段であり、ガイドローラ6及び7よりもチャック4に近い位置で、チャック4の上下にz軸方向に並んで配置され、プローブ30に対する放電ワイヤ5の位置を決定する。なお、ワイヤガイド42及び43は、放電ワイヤ5よりもチャック4側に配置される。すなわち、ワイヤガイド42及び43は、ワイヤ放電加工装置100のワイヤガイド10及び11に対して放電ワイヤ5を挟んで反対側の位置に配置される。
【0037】
ドレッサ41は、切削面形成手段であり、放電ワイヤ5を介して、ワイヤガイド42及び43と対向する位置に設けられる。つまり、ドレッサ41は、ワイヤ放電加工装置100のドレッサ9に対して放電ワイヤ5を挟んで反対側の位置に配置される。ドレッサ41は、放電ワイヤ5と接触し、接触面を機械的に切削して放電ワイヤ5の一部に切削面5dを形成する。切削面5dは、x軸のプラス方向を向いた面として放電ワイヤ5に形成される。ワイヤガイド42及び43は、放電ワイヤ5の切削面5dと反対側である放電ワイヤ5の円弧状の外周に接するので、ドレッサ41による切削後も放電ワイヤ5のx軸方向の位置は変化しない。
【0038】
回り止めワイヤガイド44は、切削面固定手段であり、y軸方向を軸とする円柱状部材であり、側面が放電ワイヤ5の切削面5dと接触することで放電ワイヤ5が回転することを防止する。これにより、放電位置において、放電ワイヤ5の切削面5dがx軸のプラス方向を向くこととなる。ワイヤ放電加工装置200のその他の構成は、ワイヤ放電加工装置100と同様であるので説明を省略する。
【0039】
図7は、実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200でのプローブ30の加工態様を示す上面図である。
図7では、
図6に示すz軸のプラス側からマイナス側へ向けてプローブ30を俯瞰している。プローブ30は、放電加工されることにより、ステム32が形成される。プローブ30をx軸のマイナス方向へ向けて移動させて加工を進めると、プローブ30の台座31に対して反対側の未加工部33とステム32とが連結する位置に角部18が生じる。
【0040】
図8は、実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置200でプローブ30を加工した場合に生じる角部18の拡大図である。ワイヤ放電加工装置100では、放電ワイヤ5にはx軸のプラス方向を向いた切削面5dが存在するので、角部18における未加工部33の表面と切削面5dとが対向することとなる。そのため、切削面と放電ワイヤ5の外周5eとが連結される連結点5fにより、角部18の頂点19を形成することとなる。連結点5fにおける切削面5aと放電ワイヤ5の外周5eとは急峻な角度で連結される。そのため、未加工部33とステム32とが成す角度をほぼ90°とすることができ、隅肉の発生を抑制することができる。
【0041】
以上のように、ワイヤ放電加工装置200では、放電ワイヤ5に加工方向(x軸方向)に対して垂直な切削面5dを設けることで、被加工物の切削面5dに対向する面と加工方向と平行な面とがなす角部に隅肉が発生することを防止できる。また、ワイヤ放電加工装置200で形成される切削面5dは、ワイヤ放電加工装置100で形成される切削面5aと反対側に形成されるので、
図5の角部16に生じる隅肉17の発生を抑制できる。
【0042】
また、ワイヤ放電加工装置200では、ワイヤ放電加工装置100と同様に、ドレッサ41を用いて放電ワイヤ5に切削面5dを形成するので、放電ワイヤ5自体は円形断面を有する一般的な放電ワイヤを用いることができる。従って、ドレッサ41を追加するだけの簡易な構成で、被加工物の角部の隅肉の発生を抑制できる。
【0043】
さらに、ワイヤ放電加工装置200では、ワイヤ放電加工装置100と同様に、一般的な放電ワイヤを切削するだけなので、放電ワイヤを三角形や四角形などの断面形状を有する特殊なものと交換する必要はない。よって、隅肉の発生を抑制しつつ短時間でワイヤ放電加工を行うことが可能である。
【0044】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ワイヤ放電加工装置に、上述のワイヤ放電加工装置100のドレッサ9、ワイヤガイド10及び11、回り止めワイヤガイド12だけでなく、ワイヤ放電加工装置200のドレッサ41、ワイヤガイド42及び43、回り止めワイヤガイド44を組み合わせて設けることも可能である。これにより、加工作業の進捗に応じて、x軸のマイナス方向を向く切削面5aとx軸のプラス方向を向く切削面5dとを交互に形成し、
図4に示す角部13及び
図7に示す角部18の両方において隅肉の発生を防止することができる。
【0045】
上述の実施の形態では、ドレッサ9及び41が放電ワイヤ5を機械的に切削する場合について説明したが、これは例示に過ぎない。ドレッサは、例えば放電加工などの他の加工方法により、切削面を形成することもできる。
【0046】
上述の実施の形態では、ワイヤ放電加工装置について説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ワイヤ放電加工後に被加工物の表面をワイヤで切削するワイヤ切削加工においても、同様に切削面を形成することにより、隅肉の発生が抑制された角部における研磨を行うことができる。
【0047】
上述の実施の形態では、プローブ30を加工する場合について説明したが、これは例示に過ぎない。上述のワイヤ放電加工装置は、ワイヤ放電加工が可能な、板状部材などの他の形状を有する任意の形状及び材質の被加工物に適用することができる。
【0048】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【0049】
(付記1)被加工物との間で生じる放電により被加工物を切削する、第1の方向に走行する放電ワイヤと、前記第1の方向と交差する第2の方向に前記被加工物を移動させる駆動機構と、前記放電ワイヤを切削して前記放電ワイヤの断面形状の一部に直線部分を形成することにより、前記放電ワイヤと前記被加工物との間に放電が生じる位置において第1の切削面を前記放電ワイヤに形成する第1の切削面形成手段と、を備える、ワイヤ放電加工装置。
【0050】
(付記2)前記放電ワイヤは円形断面を有し、前記第1の切削面形成手段により切削された前記放電ワイヤの断面形状は半円形である、付記1に記載のワイヤ放電加工装置。
【0051】
(付記3)前記第1の切削面形成手段により切削された前記放電ワイヤの断面に形成された前記直線部分は、前記円形断面の直径よりも短く、前記第1の切削面形成手段により切削された前記放電ワイヤの断面積は、前記円形断面の面積の1/2よりも小さい又は大きい、付記2に記載のワイヤ放電加工装置。