(57)【要約】【課題】ワイヤ放電加工機を用いてパイプ形状のワークにその軸線方向に任意数のスリットを加工することが可能なワイヤ放電加工機によるスリット加工方法を提供すること。【解決手段】上，下ワイヤガイド１２，１４に張架されたワイヤ電極１０とワーク２を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機を用いて、ワイヤ電極１０の垂直位置における延伸方向とワーク２の中心軸の延伸方向とを同じにした状態でワーク２を設置するステップと、上，下ワイヤガイド１２，１４を移動させ、ワイヤ電極１０を傾けながら、ワーク２の内面から外面、または外面から内面に向けてスリット６の加工を行うステップと、を含み、貫通穴４を有するワーク２に対して任意数のスリット６を加工する加工方法。    【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上，下ワイヤガイドに張架されたワイヤ電極と貫通穴を有するパイプ状の被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機を用いて、貫通穴を有するパイプ状の被加工物に対してスリットを加工する加工方法であって、
前記ワイヤ電極の垂直位置における延伸方向と前記貫通穴の中心軸の延伸方向とを同じにした状態で被加工物を設置するステップと、
前記上，下ワイヤガイドを移動させ、前記ワイヤ電極を傾けながら、前記被加工物の内面から外面、または外面から内面に向けてスリットの加工を行うステップと、
を含むことを特徴とするワイヤ放電加工機を用いたスリットの加工方法。
【請求項２】
前記スリットの形状が所望の形状になった時に、前記上，下ワイヤガイドの移動を停止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機を用いたスリットの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コレットチャックを作製する場合など貫通穴を有するパイプ形状のワークに巾の狭いスリットを、ワイヤ放電加工機を用いて加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリルなどの工具の固定などに使用されるコレットチャックを作製する場合など、貫通穴を有するパイプ形状のワークに巾の狭いスリットを加工する手段として、ワイヤ放電加工機がよく用いられる。  
ワイヤ放電加工機を用いてスリットを加工する通常の加工方法としては、ＸＹ平面に平行な中心軸を持つ旋回軸に、ワークの軸線方向がＸＹ平面と平行となるようにしてワークを固定し、ＸＹの移動と旋回軸の回転角度を制御して、所望の角度に配置された複数のスリットを加工する。図６は従来の旋回軸を備えたワイヤ放電加工機を用いてスリットを加工する加工方法を説明する図である。図示されるワイヤ放電加工機は、テーブル１００にワーク把持治具１０４を固定した旋回軸１０２を取り付けた構成を有する。ワーク把持治具１０４は旋回軸１０２の軸方向と同じ向きにパイプ状のワーク２を固定する。そして、パイプ状のワーク２の軸方向と垂直方向に張架されたワイヤ電極１０によって、ワーク２に対して上面と下面の２本のスリット７が同時に加工される。次に、スリット７を配置する角度だけ旋回軸１０２を回転させて再度切り込みを行い、順次スリット７を加工していく。図７は従来技術によりスリットを加工したワークの一例を説明する図である。図示されるように、ワーク２には６本のスリットが加工されている。
【０００３】
特許文献１には、ＸＹ平面に平行な中心軸を持つ旋回軸に、ワークの軸線方向がＸＹ平面と平行となるようにしてワークを固定し、ＸＹの移動と旋回軸の回転角度を制御して、コレットチャックにスパイラル状のスリットを加工するワイヤ放電加工機が開示されている。また、特許文献２には、工作物をつかみ換えることなくワークを回転軸により回転させることができ、回転割出による２面以上の多面加工を行うことが可能なワイヤ放電加工機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５５４６３号公報
【特許文献２】実開平２−９７５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術で説明したスリットの加工方法では、通常のワイヤ放電加工機に対して旋回軸を追加して設ける必要があるため、コストアップとなるとともに構造が複雑になる問題がある。また、パイプ状の素材の上面と下面のスリットを同時に加工することから、作製できるスリットの本数は偶数本に限られてしまう問題がある（図７参照）。ユーザニーズによる加工品の要求上で、奇数本のスリットが必要な場合、従来のスリット加工方法では奇数本のスリット加工を行うことは不可能であった。
【０００６】
そこで本発明は、ワイヤ放電加工機を用いて貫通穴を有するパイプ状の被加工物にその軸線方向に任意数のスリットを加工することが可能なワイヤ放電加工機によるスリット加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の請求項１に係る発明は、上，下ワイヤガイドに張架されたワイヤ電極と貫通穴を有するパイプ状の被加工物を相対移動させて加工を行うワイヤ放電加工機を用いて、貫通穴を有するパイプ状の被加工物に対してスリットを加工する加工方法であって、前記ワイヤ電極の垂直位置における延伸方向と前記貫通穴の中心軸の延伸方向とを同じにした状態で被加工物を設置するステップと、前記上，下ワイヤガイドを移動させ、前記ワイヤ電極を傾けながら、前記被加工物の内面から外面、または外面から内面に向けてスリットの加工を行うステップと、を含むことを特徴とするワイヤ放電加工機を用いたスリットの加工方法である。  
請求項２に係る発明は、前記スリットの形状が所望の形状になった時に、前記上，下ワイヤガイドの移動を停止するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機を用いたスリットの加工方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、ワイヤ放電加工機を用いて貫通穴を有するパイプ状の被加工物にその軸線方向に任意数のスリットを加工することが可能なワイヤ放電加工機によるスリット加工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を実行するテーパ加工機能を有するワイヤ放電加工機の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明によりスリットを加工する前と加工した後のワークの一例を説明する図である。
【図３】加工プログラムを作成するために必要な諸元の一例を説明する図である。
【図４】本発明のワイヤ放電加工機によるスリット加工方法を説明する斜視図である。
【図５】本発明のワイヤ放電加工機によりスリット加工方法を説明するワークを横方向から見た図である。
【図６】従来の旋回軸を備えたワイヤ放電加工機を用いてスリットを加工する加工方法を説明する図である。
【図７】スリットを加工したワークの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
図１は本発明を実行するテーパ加工機能を有するワイヤ放電加工機の概略構成を説明する図である。符号１６は加工対象とされるワーク２を固定するワーク把持治具１８を取り付けるテーブルである。ワーク把持治具１８によるワーク２の固定については図４を用いて説明する。符号１０は、ワーク２に放電加工によってスリットを加工するために、ワイヤ電極送り出しリール（図示せず）から給電ローラ３４、上ガイドローラ２０、上ワイヤガイド１２を経てワーク２の加工箇所に供給されるワイヤ電極である。加工時には、ワイヤ電極１０は結線操作により上，下ワイヤガイド１２，１４間に張架され、ワーク２との間に放電を起こさせるための電圧が印加される。
【００１１】
ワイヤ電極１０はワーク２を経て更に、下ワイヤガイド１４、下ガイドローラ２２を経て、ワイヤ電極１０を所定の張力で引っ張る巻き取りリール（図示せず）に巻き取られる。ワイヤ電極１０には、信号線３８を介して数値制御装置４０によって制御される放電加工電源３６から給電ローラ３４を介して放電加工用の電気エネルギーが供給される。
【００１２】
通常、テーブル１６は水平方向（ＸＹ平面に平行な面上）に延在し、テーブル１６はＸＹ各軸のサーボモータ２４，２６により、Ｘ軸およびＹ軸を直交軸とするＸＹ平面に平行な面上で駆動可能となっている。また、上ワイヤガイド１２は、Ｕ，Ｖ各軸のサーボモータ３０，３２により、ＸＹ平面に平行な面上で駆動可能である。また、Ｚ軸サーボモータ２８により、ＸＹ平面に垂直な方向に駆動可能となっている。通常、Ｕ軸による移動方向とＸ軸による移動方向は平行、また、Ｖ軸による移動方向とＹ軸による移動方向は平行である。
【００１３】
ワーク２の加工箇所を変えるには、ワーク２とワイヤ電極１０の相対的な位置を変えればよく、数値制御装置４０から出力される各軸サーボモータへの指令（Ｘ軸指令、Ｙ軸指令、Ｕ軸指令、Ｖ軸指令、Ｚ軸指令）により行われる。その指令内容は、通常、加工プログラムで規定される。ＸＹ軸平面に対してワイヤ電極１０を傾斜させる場合にはＵ軸とＶ軸とを駆動することにより行うことができる。
【００１４】
図２は本発明によりスリットを加工する前と加工した後のワークの一例を説明する図である。図２（ａ）は、ドリルなどの工具の固定などに使用される高硬度のコレットチャック部品を作製するためのスリット加工前の中空円筒状のワークを示している。ワーク２はパイプ形状を有する、貫通穴４を有する内部が中空の内周面と外周面が軸対称の部材である。図２（ｂ）はワーク２の先端部分２ａに５本のスリットが加工されたコレットチャック部品を示している。  
図３は加工プログラムを作成するために必要な諸元の一例を説明する図である。図３において、φはワイヤ電極の直径、θは最大ワイヤ角度、Ｈはワーク下面高さ、Ｍはスリット本数（表１参照）、Ａはスリットの位相、Ｐはスリットの巾、Ｆはスリットの長さ、Ｊはワークの長さ、Ｒはスリット終了位置の半径、Ｑはワーク下端の穴の半径、Ｎは上ワイヤガイドの高さである。表１は上記各諸元の一例を示している。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
上記表１に示される各諸元データを用いて、下記の＜１＞〜＜３＞に従って加工プログラムを作成する（本来は機械の移動量に対して、放電条件に固有のオフセット量を加味する必要があるが、本例では説明を簡単にするために省略する）。  
＜１＞
始めに、ワーク２の貫通穴４の内面の、加工しない面を傷つけないでワイヤ電極１０を傾けられる最大角度を計算する。本例ではワーク下端の穴の淵とスリットの下端を結ぶ線の角度が上記の最大角度にあたる。  
図３では最大角度をＢとすると、  
ｔａｎ（Ｂ）  ＝  （Ｒ＋Ｑ）／（Ｊ−Ｆ）  （式１）  
であらわすことができる。実際にはワイヤ電極１０の太さがあるため、余裕を見て、内径Ｑの値を０．２程度小さめにする。具体的な値を（式１）に入れると、  
ｔａｎ（Ｂ）  ＝  （９＋（７−０．２））／（５３−２２）＝０．５０９７  
Ｂ  ＝  ２７．００７  （度）
となる。この値が最大ワイヤ角度（θ）よりも小さい場合は、実際の加工での最大テーパ角度はＢまでとする。Ｂ＞θの場合は実際の加工での最大テーパ角度はθとする。
【００１７】
＜２＞
ワイヤ位置がワーク２の中心軸位置にある状態から加工を始めるとして、１本目のスリット加工時の加工開始から加工終了までの上，下ワイヤガイド１２，１４の移動量を求める。  
上ワイヤガイドの移動量  ＝  （Ｎ−Ｈ）＊ｔａｎ（Ｂ）−Ｑ
＝  （７３−１０）＊０．５０９７−（７−０．２）
＝  ２５．３１１１  
下ワイヤガイドの移動量  ＝  Ｈ＊ｔａｎ（Ｂ）＋Ｑ
＝  １０＊０．５０９７＋（７−０．２）
＝  １１．８９７
【００１８】
＜３＞
上，下ワイヤガイド１２，１４の移動量が求まったら、その値を用いて加工プログラムを作成する。本例ではワーク穴にワイヤ電極１０を通した後、穴の中心にワイヤ電極１０を位置出しして、その点を加工開始点とする。上ワイヤガイド１２の下端をプログラム面とし、テーブル１６の上面をプログラム補助面とする。Ｘ軸に平行に１本のスリット６があるので、その加工プログラムをサブプログラムとし、メインプログラムでサブプログラムを７２度ずつ回転させながら５回呼び出す構成とする。
【００１９】
下記に前記条件で作成した加工プログラム例を示す。
１  Ｐ０００１（ＭＡＩＮ）        メインプログラム番号＝１  
２  Ｍ１５Ｐ１１                  上下異形状加工の指示
３  Ｇ９２Ｘ０Ｙ０                絶対座標原点の指示
４  Ｍ９８Ｐ２Ｑ０          回転角度０度にてサブプログラムの呼び出し
５  Ｍ９８Ｐ２Ｑ７２．      回転角度７２度にてサブプログラムの呼び出し
６  Ｍ９８Ｐ２Ｑ１４４．    回転角度１４４度にてサブプログラムの呼び出し
７  Ｍ９８Ｐ２Ｑ２１６．    回転角度２１６度にてサブプログラムの呼び出し
８  Ｍ９８Ｐ２Ｑ２８８．    回転角度２８８度にてサブプログラムの呼び出し
９  Ｍ３０                  プログラムエンド
１０  Ｐ０００２（ＳＵＢ）    サブプログラム番号＝２
１１  Ｇ９２Ｘ０Ｙ０Ｉ−７３．Ｊ７３．    絶対座標原点とプログラム面、プログラム補助面の指示
１２  Ｇ９１Ｇ００Ｙ０．３７５    （スリット巾−ワイヤ径）／２だけ移動
１３  Ｇ９１Ｇ０１Ｘ２５．３１１１Ｕ−３７．２０８１    プログラム面の移動指令とプログラム補助面の偏差ベクトルの指示
１４  Ｇ９１Ｇ０１Ｙ−０．７５    スリット巾−ワイヤ径だけ移動
１５  Ｇ９１Ｇ０１Ｘ−２５．３１１１Ｕ０  プログラム面の移動指令とプログラム補助面の偏差ベクトルの指示
１６  Ｇ９１Ｇ００Ｙ０．３７５    加工開始点に戻る
１７  Ｍ９９      サブプログラムエンド
上記サブプログラム例に示されるように、任意の巾のスリットを加工し、スリットの形状が所望の形状となった時に上，下のワイヤ電極を停止することができる。
【００２０】
図４は本発明のワイヤ放電加工機によるスリット加工方法を説明する斜視図である。図４では上記加工プログラムを用いて図２の形状のワーク２を実際に加工する例である。テーブル１６にワーク２を把持して固定するためのワーク把持治具１８を、ボルト５４，５５を用いて固定する。ワーク把持治具１８に設けられたＶ字形状部分にワーク２の後端部分２ｂを位置決めし、Ｖ字形状部分とワーク押さえ部材５０により挟み、ワーク押さえ部材５０をボルト５１，５２により固定する。そして、ワーク押さえ部材５０を螺合して貫通するボルト５３によりワーク２の後端部分２ｂの側面を押すことにより、ワーク２がワーク把持治具１８に固定される。ワーク２は、ワーク２の貫通穴４の軸の延長方向がＸＹの２軸方向に移動する平面に対して垂直に固定される。
【００２１】
先ずこの状態でワイヤ電極１０をワーク中心の穴に通す。ワイヤ放電加工機に標準的に備わる穴中心出しの機能を利用して、穴の中心にワイヤ電極を移動させる。  
そして、スリットを加工するには、まず、穴の中心を加工開始点とし、Ｘ軸，Ｕ軸を駆動し、上ワイヤガイド１２を＋Ｘ方向に、下ワイヤガイド１４を−Ｘ方向に移動させながらワークを加工する。上ワイヤガイド１２がＸ＝２５．３１１１、下ワイヤガイド１４がＸ＝−１１．８９７まで移動したところで加工を停止する。ワイヤ電極１０を加工開始位置に戻し、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｕ軸，Ｖ軸を駆動し、次のスリットを、前記スリットから７２度回転させた方向に向かって加工する。本例では７２度ずつ回転させた方向に順次切込み、５本のスリットを加工すれば加工完了になる。図５は本発明のワイヤ放電加工機によりスリット加工方法を説明するワークを横方向から見た図である。  
【００２２】
以上のように、貫通穴４を有するパイプ形状のワーク２に対してスリット加工を場合に、ワーク２の中心軸をＸＹ平面に垂直となる向きでワーク２を設置し、ワイヤ放電加工機に標準的に備わるテーパ加工方法を利用することで、コストのかかる旋回軸を用いることなくスリット加工を行うことが可能になる。なお、本発明のスリット加工方法は、ワーク２の内面（貫通穴４の周面）からワーク２の外面に向かって加工を行う場合と、ワーク２の外面からワーク２の内面（貫通穴４の周面）に向かって加工を行う場合を含む。
【符号の説明】
【００２３】
２  ワーク
２ａ  先端部分
２ｂ  後端部分
４  貫通穴
６  スリット  
７  スリット
１０  ワイヤ電極
１２  上ワイヤガイド
１４  下ワイヤガイド
１６  テーブル
１８  ワーク把持治具
２０  上ガイドローラ
２２  下ガイドローラ
２４  Ｘ軸サーボモータ
２６  Ｙ軸サーボモータ
２８  Ｚ軸サーボモータ
３０  Ｕ軸サーボモータ
３２  Ｖ軸サーボモータ
３４  給電ローラ
３６  放電加工電源
３８  信号線
４０  数値制御装置
５０  ワーク押さえ部材
５１  ボルト
５２  ボルト
５３  ボルト
５４  ボルト
５５  ボルト
１００  テーブル
１０２  旋回軸
１０４  ワーク把持治具
【図３】
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【図１】
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【図２】
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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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