(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドが、その被加工物との対向側ワイヤ案内面に光触媒性の酸化金属の被膜を形成してなるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドが、その被加工物との対向側ワイヤ案内面にガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させた被膜を形成してなるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドの被加工物との対向側ワイヤ案内面を構成する支持部材が、光触媒性の酸化金属による焼結体で形成されるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
ワイヤ電極の走行経路上に配設され、前記ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドを備え、前記ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置において、
前記ワイヤガイドの被加工物との対向側ワイヤ案内面を構成する支持部材が、ガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させて形成されるものであることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙に電圧を印加しつつ加工を行うワイヤ放電加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３はワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図であり、図において、１はワイヤ電極、２はワイヤ電極１が送り出されるワイヤ供給ボビン、３は電磁ブレーキ３ａに直結されワイヤ電極１に所定の張力を与える張力制御ローラ、４ａ、４ｂ、４ｃはそれぞれワイヤ電極１の走行方向を変更させるプーリ、５は第１の上部ワイヤガイド、６は第２の上部ワイヤガイド、７は上部通電子、８は上部加工液噴出ノズル、９は第１の下部ワイヤガイド、１０は第２の下部ワイヤガイド、１１は下部通電子、１２は下部加工液噴出ノズル、１３は加工液を供給するためのポンプ、１４はワイヤ電極１と被加工物１５との間に上部通電子７及び下部通電子１１を介してパルス電圧を供給する加工用電源、１６はワイヤ電極１を巻き取るワイヤ巻き取りローラである。
【０００３】
次に、動作について説明する。上部加工液噴出ノズル８及び下部加工液噴出ノズル１２よりワイヤ電極１と同軸方向に加工液を噴出しつつ、ワイヤ電極１と被加工物１５との間に加工用電源１４よりパルス電圧を加えることにより、ワイヤ電極１と被加工物１５との対向した微小間隙で加工液を絶縁物として繰り返し放電が発生し、被加工物１５を除去加工することができる。ここで、対向する微小間隙を一定に保ち放電を継続的に行うためのワイヤ電極１と被加工物１５との相対移動は、図示しないＸ−Ｙクロステーブルを図示しない数値制御装置により制御する方法により行われる。
【０００４】
また、前記パルス電圧は、上部通電子７及び下部通電子１１を介してワイヤ電極１に通電される。このために、ワイヤ電極１は、第２の上部ワイヤガイド６及び第２の下部ワイヤガイド１０にて上部通電子７及び下部通電子１１に押圧され、これらの通電子を摺動しながら走行している。
【０００５】
図４は、従来のワイヤ放電加工装置のワイヤガイド（例えば、図３における第１の上部ワイヤガイド５及び第１の下部ワイヤガイド９に相当するもの）の構成を示す断面図であり、例えば特公昭５６−３１４８号公報に開示されている。図４において、１００はタイヤモンド、サファイヤ等の極めて硬度の高い材料よりなるダイスガイドであり、中心部はワイヤ電極１と接触しこれを支持するベアリング部１００ａを、また、中心部から端部へ徐々に径が拡大している部分はアプローチ部１００ｂを構成している。１０１はダイスガイド１００を内包し粉末金属を焼結した支持部材であり、１０１ａは支持部材１０１の案内面である。１０２は支持部材１０１を収納し固定するケースである。前記の通り、ワイヤ放電加工では被加工物を挟んで上下一対のワイヤガイドを配設し、数値制御装置により被加工物と上下一対のワイヤカイドを相対移動させると共に、ワイヤ電極と被加工物の間隙にパルス状の電気エネルギと加工液を供給し、繰り返し放電の発生により被加工物を局部的に侵食し、所定の輪郭形状を精度良く加工するものである。従って、ワイヤ電極の支持点における変位はできる限り小さく規制される必要があり、ダイスガイド１００のベアリング部１００ａのワイヤ電極１に対するクリアランスは通常２〜１０μｍ程度と極めて小さく設計される。
【０００６】
また、ワイヤ放電加工を開始するにあたっては、図３において、ワイヤ電極１を、ワイヤ供給ボビン２から前記ダイスガイド１００を含む所定のワイヤ電極経路において張架し、ワイヤ放電加工が可能な状態とする必要がある。この工程は、人手によるか、あるいはワイヤ自動供給装置により自動で行なわれる。これらの何れの場合においても、クリアランスが極めて小さいダイスガイド１００にワイヤ電極１を挿通するのは容易ではない。従って、ダイスガイド１００のベアリング部１００ａへワイヤ電極１の先端を滑らかに導入するため、アプローチ部１００ｂは円錐状の滑らかな曲線になっており、同様に支持部材１０１の案内面１０１ａもダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂに向かって徐々に径が小さくなる円錐状の形態となっている。またワイヤ電極１がワイヤガイド内を進行する際にその先端が引っ掛かることのないように、ダイスガイド１００及び支持部材１０１の案内面１０１ａは極めて滑らかな表面粗さ（例えば１〜２μｍ前後）に仕上げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のワイヤ放電加工装置は以上のように構成されており、ワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドに要求される、加工方向に対してワイヤの拘束条件が変化しないようにできる機能を実現するため、ダイスガイド１００を保持する支持部材１０１には、機械的強度が大きく、かつ加工性の良好なＷＣ−Ｃｏの金属粉末の焼結体が用いられている。この場合、長時間のワイヤ放電加工に伴い、図５に示すような支持部材１０１の侵食が進行する。この侵食に関してはいくつかの要因が推定されている。第１の要因は、スラッジと水が介在する局部電池の作用である。ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極１と被加工物１５の間隙に放電が発生し、ワイヤ電極１及び被加工物１５の一部が溶融、飛散、冷却のプロセスにより加工液中にスラッジとして混入していく。このスラッジは放電加工中は加工液中に浮遊しているが、ワイヤ放電加工が停止した際は、図６に示すように、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１の案内面１０１ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂからなる円錐状の窪みに滞留し、特にダイスガイド１００の近傍はスラッジが沈降し多量に存在するようになる。また、同様に加工液も表面張力により前記の窪みに長期間滞留する。このため前記ワイヤガイドのワイヤ案内面の近傍は局部電池の作用による侵食が進行しやすくなっている。第２の要因は、ワイヤ電極１と支持部材１０１が分極することに起因する侵食であり、支持部材が陽極溶出又は微少な放電の発生により侵食されると考えられる。
【０００８】
以上のような侵食が進行すると、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１の案内面１０１ａが侵食のため表面粗さが大きくなり、ワイヤ電極１の挿通の際にワイヤ電極ｌの先端に引っ掛かりを生じるようになる。さらに侵食が進行すると、ダイスガイド１００がわずかな外力で脱落する場合もある。このような状態では、人手によりワイヤ電極を挿通することが極めて困難になると共に、特に、ワイヤ自動供給装置によりワイヤ電極を挿通する際は、挿通が不能となり、以後のワイヤ放電加工が開始できずに自動運転が停止してしまうという重大な問題点がある。
【０００９】
このような問題点を改善する方策として、実開昭６３−１９３６２３号公報に開示されているように、支持部材１０１としてセラミックス材を採用するものが提案されている。また、特開平３−１３６７２４号公報では、図７に示すように、図４における支持部材１０１の案内面１０１ａの部分のみをセラミックスカラー１０３で構成したものが提案されている。しかし、このような構成によっても、ワイヤ放電加工が停止した際において、ワイヤガイドのワイヤ案内面近傍にスラッジが沈降し多量に存在する状態を回避することはできず、長時間に亘り加工を停止させた場合にはワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着し、加工再開時にワイヤ電極の挿通が困難となる。さらにスラッジの固着量が多い場合には、ワイヤの走行が不可能となり、加工不能状態となる。このような場合、ワイヤガイドのワイヤ案内面に固着したスラッジは水洗浄で簡単に除去できないため、ワイヤガイド本体をワイヤ放電加工装置から外して酸等により洗浄しなければならず、段取り作業に長時間を要すると共に被加工物の形状精度が低下するという重大な問題が生じる。
【００１０】
この発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ワイヤガイドのワイヤ案内面の加工スラッジによる侵食の防止並びに加工スラッジの固着による加工不能状態の防止を実現することができるワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドが、そのワイヤ案内面に光触媒性の酸化金属の被膜を形成してなるものである。
第２の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドが、そのワイヤ案内面にガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させた被膜を形成してなるものである。
第３の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材が、光触媒性の酸化金属による焼結体で形成されるものである。
第４の発明に係るワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の走行を案内するワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材が、ガラス系材料に光触媒性の酸化金属粒子を拡散させて形成されるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドを示す説明図であり、図において、１はワイヤ電極、１００はダイヤモンド等の硬質の材料からなるダイスガイド、１００ｂはダイスガイド１００のアプローチ部、１０１はダイスガイド１００を内包し粉末金属を焼結した支持部材、１０２はケース、１０３はセラミックスカラー、１０３ａはセラミックスカラー１０３の案内面、１０４はワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー１０３の案内面１０３ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂにコーティングされたＴｉＯ２被膜である。ケース１０２は例えば金属製であり、ダイスガイド１００、支持部材１０１及びセラミックスカラー１０３を収納し、ワイヤ放電加工装置本体から取り外し可能なようにユニットで構成されている。
【００１３】
また、前記のようなワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する、セラミックスカラー１０３の案内面１０３ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂのコーティング剤として用いるＴｉＯ２被膜１０４は、光触媒性の酸化金属であり非常に親水性が高いことが知られている。例えば、特開平９−２２６０５４号公報に、建物の外装建材として使用される結晶化ガラスにおいて、ＴｉＯ２等の光触媒性の酸化金属を結晶化ガラスにコーティングすることでその表面が親水化され、汚れの付着を防止する技術が開示されている。
【００１４】
次に動作について説明する。図３のワイヤ放電加工装置の構成において、上部加工液噴出ノズル８及び下部加工液噴出ノズル１２よりワイヤ電極１と同軸方向に加工液を噴出しつつ、ワイヤ電極１と被加工物１５との間に加工用電源１４によりパルス電圧を印加し加工を行う。第１の上部ワイヤガイド５及び第１の下部ワイヤガイド９には、上部加工液噴出ノズル８及び下部加工液噴出ノズル１２より噴出された加工液が流れる。ワイヤ電極１と被加工物１５との間に発生した放電光には紫外線が含まれており、この紫外線が図１のＴｉＯ２被膜１０４に作用し、ＴｉＯ２被膜１０４は光励起され、その表面は非常に親水性が高くなる。従って、ＴｉＯ２被膜１０４近傍に集まってきたスラッジがこのＴｉＯ２被膜表面に付着すること無く、加工液の流れにより効果的に排出される。また、ＴｉＯ２は紫外線吸収率が高いため、ワイヤ放電加工が停止した際においても、前記の高い親水性が一定時間保たれるため、ワイヤガイドのワイヤ案内面に形成されたＴｉＯ２被膜１０４の界面において加工液の表面張力が小さくなり、ワイヤガイドのワイヤ案内面近傍に加工液及びスラッジが多量に存在する状態を回避することができる。
【００１５】
以上のように、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー１０３の案内面１０３ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂにＴｉＯ２コーティングを施すことにより、加工停止時における加工液及びスラッジの滞留を抑制でき、かつ加工中にスラッジを自己洗浄することができる。従って、ワイヤガイドのワイヤ案内面の侵食を防止することができると共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着して加工不能になることを防止することができる。
【００１６】
以上においては、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー１０３の案内面１０３ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂに、ＴｉＯ２コーティングによる被膜を形成したが、ガラス系材料にＴｉＯ２の粒子を拡散させた被膜を形成させても良い。この場合は、ＴｉＯ２のみのコーティングの場合に比較して、ワイヤガイドのワイヤ案内面の表面粗さが極めて小さくなり、特にワイヤ自動供給装置を使用して自動運転する場合のワイヤ挿通時において、ワイヤ電極先端の引っ掛かりが無くなり、より信頼性が向上する。
【００１７】
また、以上においては、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー１０３の案内面１０３ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂにＴｉＯ２等のコーティングを施す場合を示したが、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成するセラミックスカラー１０３の案内面１０３ａのみにコーティングを施しても、セラミックスカラー１０３の案内面１０３ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂにコーティングを施す場合に準じた効果が得られる。
【００１８】
さらに、以上においては、光触媒性の酸化金属としてＴｉＯ２を用いる場合を示したが、ＺｎＯ、ＷＯ３等の他の光触媒性の酸化金属を用いてもよい。
【００１９】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係るワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドを示す説明図であり、実施の形態１の図１と同一符号は同一又は相当部分を示すものである。図２において、１０１ａは支持部材１０１の案内面、１０５はワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１の案内面１０１ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂに形成されたガラス系材料にＴｉＯ２の粒子を拡散させた被膜である。この例では、実施の形態１に示したようなセラミックスカラー１０３を用いずに、支持部材１０１の案内面１０１ａにコーティングを施している。
【００２０】
以上のように、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１の案内面１０１ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂに形成されたガラス系材料にＴｉＯ２の粒子を拡散させた被膜により、実施の形態１と同様に、加工停止時における加工液及びスラッジの滞留を抑制でき、かつ加工中にスラッジを自己洗浄することができる。従って、ワイヤガイドのワイヤ案内面の侵食を防止することができると共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着して加工不能になることを防止することができる。また、実施の形態１のワイヤ案内面に用いたセラミックスカラーが不要となり、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる。
【００２１】
以上においては、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１の案内面１０１ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂにコーティングを施す場合を説明したが、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１の案内面１０１ａのみにコーティングを施しても、支持部材１０１の案内面１０１ａ及びダイスガイド１００のアプローチ部１００ｂにコーティングを施す場合に準じた効果が得られる。
【００２２】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では、ワイヤガイドのワイヤ案内面をＴｉＯ２等によりコーティングする場合を示したが、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１自体をＴｉＯ２等の光触媒性の酸化金属による焼結体で構成しても同様の効果を奏する。また、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる。この場合の構成は、図４において、支持部材１０１を光触媒性の酸化金属による焼結体とした場合に相当する。
また、ワイヤガイドのワイヤ案内面を構成する支持部材１０１自体をガラス系材料にＴｉＯ２等の光触媒性の酸化金属粒子を拡散させて形成してもよい。この場合の構成は、図４において、支持部材１０１をガラス系材料にＴｉＯ２等の光触媒性の酸化金属粒子を拡散させたものとした場合に相当する。
【００２３】
【発明の効果】
第１の発明に係るワイヤ放電加工装置は、加工停止時のワイヤガイドのワイヤ案内面近傍における加工液及びスラッジの滞留を抑制でき、かつ加工中に加工液によりスラッジを自己洗浄することができる。従って、ワイヤガイドのワイヤ案内面の侵食を防止するとことができる共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面にスラッジが固着して加工不能になることを防止することができる効果がある。
【００２４】
第２の発明に係るワイヤ放電加工装置は、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、ワイヤガイドのワイヤ案内面の表面粗さが極めて小さくなり、特にワイヤ自動供給装置を使用して自動運転する場合のワイヤ挿通時において、ワイヤ電極先端の引っ掛かりが無くなり、より信頼性が向上するという効果がある。
【００２５】
第３の発明に係るワイヤ放電加工装置は、第１の発明と同様の効果を奏すると共に、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる効果がある。
【００２６】
第４の発明に係るワイヤ放電加工装置は、第２の発明と同様の効果を奏すると共に、構成が簡素化できるため、コスト低減を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態２のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【図３】  ワイヤ放電加工装置の構成を示す説明図である。
【図４】  従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【図５】  従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドにおける支持部材の侵食状況を示す説明図である。
【図６】  従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドにおけるスラッジ及び加工液の滞留状況を示す説明図である。
【図７】  従来のワイヤ放電加工装置に用いるワイヤガイドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ワイヤ電極、５  第１の上部ワイヤガイド、６  第２の上部ワイヤガイド、９  第１の下部ワイヤガイド、１０  第２の下部ワイヤガイド、１５  被加工物、１００  ダイスガイド、１００ａ  ダイスガイドのベアリング部、１００ｂダイスガイドのアプローチ部、１０１  支持部材、１０１ａ  支持部材の案内面、１０２  ケース、１０３  セラミックスカラー、１０３ａ  セラミックスカラーの案内面、１０４  ＴｉＯ２被膜、１０５  ガラス系材料にＴｉＯ２の粒子を拡散させた被膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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