(57)【要約】【課題】従前に比してはるかに大きな広角テーパ加工においてもワイヤの振動などが発生せず、良好な加工面が得られるワイヤカット放電加工用のワイヤガイドを提供する。【解決手段】ワイヤガイド１１は上側ダイス１３と下側ダイス２１とで構成される。上側ダイスは貫通孔１４の内周面１５が孔の中心に向かって凸になっている円弧で形成され、内径が最小となる最小径部１６を含んで軸方向所定の範囲が接点部となっている。下側ダイス２１の貫通孔２２は上側ダイスの貫通孔と同心となっており、上側の第１内周部２４と下側の第２内周部２５とで構成される。第１内周部の内周面は断面円弧になっており、最小径部２６を含んで軸方向所定の範囲が接点部２７となっている。第２内周部の内周面は半径２ｍｍ以上の円弧に形成され、接点部の下側端部に滑らかに繋がっている。第２内周部の下端部での接線とワイヤガイドの中心線との挟む角度は４５度以上である。第２内周部を形成する円弧を延長した仮想円弧に、上側ダイスの接線部の一部が接する。【選択図】  図２
2006055922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ放電加工機におけるワイヤをガイドするワイヤガイドにおいて、該ワイヤガイドは、軸方向に積層された複数のダイスからなり、前記複数のダイスはそれぞれ同一軸心上の貫通孔を備え、前記貫通孔の最小径は、被加工物に一番近く配置される最近位ダイスの貫通孔が一番大きく、一番遠い最遠位ダイスの貫通孔が一番小さく、隣合うダイスにおいては、被加工物から遠い遠位側のダイスの貫通孔の径が被加工物に近い近位側のダイスの貫通孔の径より大きくないことを特徴とする、ワイヤガイド。
【請求項２】
請求項１記載のワイヤガイドにおいて、前記最近位ダイスの前記貫通孔は、径の一番小さい最小径部を含んだ該最近位ダイスの軸方向所定の範囲の接点部と、該接点部の被加工物に近い側の端部において前記接点部に滑らかに連接し、被加工物に向かって漸次拡径する半径２ｍｍ以上の円弧からなる連接部とを含んでいることを特徴とする、ワイヤガイド。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤガイドにおいて、前記最近位ダイスを除いた各ダイスの貫通孔はそれぞれ、径の一番小さい最小径部を含んだ該ダイスの軸方向所定の範囲の接点部を備え、前記各接点部は少なくともその一部において、前記最近位ダイスの前記連接部から同一半径で延長された仮想円弧に内接していることを特徴とする、ワイヤガイド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載のワイヤガイドにおいて、前記最近位ダイスはダイヤモンドコンパクトで形成され、他のダイスは単結晶ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする、ワイヤガイド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工機に使用するワイヤをガイドするためのワイヤガイドに関する。さらに詳細に言えば、広角テーパ加工を行う際にもワイヤが滑らかにダイスの貫通孔内をその周方向に沿って移動でき、ワイヤに振動等が発生し難いワイヤガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤカット放電加工においては、ワイヤをガイドするためのワイヤガイドが使用される。ワイヤガイドの素材としては、高い耐摩耗性を有することとその絶縁性からダイヤモンドが優れている。ワイヤガイドとして使用されるダイヤモンドとしては、単結晶ダイヤモンドのほか、ダイヤモンドの燒結体であるコンパクト、或いはＣＶＤ法による多結晶ダイヤモンド等がある。
【０００３】
ワイヤカット放電加工では被加工物の加工面がテーパ状に形成されるテーパ加工も行われるが、このテーパ加工を行う際に、被加工物を挟んで配置される上下のワイヤガイドの平面位置がずれるため、ワイヤがガイド部分で急激に曲げられるため、ワイヤのガイド孔内での移動が円滑にされず振動が生じたりしてワイヤが切断したり、被加工面に筋が入ったりすることがある。
【０００４】
特開２０００−５２１５３には、これらの問題がガイド孔の曲率面上でのワイヤの摺接状態の不定期の変化に起因するとの知見に基づき、ワイヤとの間に所定のクリアランスを有するダイス孔の内周壁に、断面円弧状の曲率面からなる接点部が設けられ、かつ、そのクリアランスの範囲内でワイヤに許容される最大傾斜角がワイヤ放電加工機における最大斜行角に略一致するワイヤガイドが開示されている。
【０００５】
ところで、近年になってワイヤカット放電加工においては広角テーパ加工が行われるようになり、４５度或いはそれ以上の傾斜角での加工も行われるようになっている。前記の特開２０００−５２１５３号記載のワイヤガイドでは、その明細書にも記載の通り、最大テーパ加工角は２０度乃至３０度であり、それ以上大きなテーパ加工角には対応できない。
【０００６】
ワイヤカット放電加工を行う際には、ワイヤ保持の位置制御を精度良く行う必要があり、ワイヤガイドのガイド孔の径は通常、使用するワイヤの線径プラス最大０．０１０ｍｍ程度にするのが一般的である。そして現状の技術では、ワイヤに振動が生じないで加工面に筋が発生しないなど、良好な加工を行えるのは、線径０．１ｍｍのワイヤを使用した場合には１０度位、線径０．２から０．３ｍｍのワイヤを使用した場合で３０度位の加工テーパ角度が限度である。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−５２１５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば４５度といった従前に比してはるかに大きな広角テーパ加工においてもワイヤの振動などが発生せず、良好な加工面が得られるワイヤカット放電加工用のワイヤガイドを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明のワイヤガイドは、上下に積層され、それぞれ同一軸心上の貫通孔を備えた複数のダイスで構成されている。その複数のダイスの貫通孔の径は、被加工物に一番近く配置される最近位ダイスの貫通孔が一番大きく、一番遠い最遠位ダイスの貫通孔が一番小さく、さらに、隣合うダイスにおいては、被加工物から遠い遠位側のダイスの貫通孔の径が被加工物に近い近位側のダイスの貫通孔の径より大きくない。
【００１０】
このようにワイヤガイドを積層した複数のダイスで構成したので、従来のようなワイヤの急激な曲げを生じることなく、しかもワイヤとダイスとの接触長さが短く、ワイヤの摩擦抵抗が小さく、ワイヤがダイスの孔内を周方向に滑らかに移動できる。従って、従前に比してはるかにテーパ角度の大きい広角テーパ加工においても振動が発生し難く、加工面に筋などが入る等の不都合が防止される。
【００１１】
ある実施の形態では、その最近位ダイスの貫通孔は、径の一番小さい最小径部を含んだ軸方向所定の範囲の接点部と、該接点部の被加工物に近い側の端部において前記接点部に滑らかに連接し、被加工物に向かって漸次拡径する半径２ｍｍ以上の円弧からなる連接部とを含んでいる。この構成により、広角テーパ加工の際にもよりワイヤの曲げをより緩和することができ、安定的な作業が行える。
【００１２】
さらに他の実施の形態では、最近位ダイスを除いた各ダイスの貫通孔はそれぞれ、径の一番小さい最小径部を含んだ軸方向所定の範囲の接点部を備え、これら各接点部は少なくともその一部において、最近位ダイスの連接部から同一半径で延長された仮想円弧に内接している。テーパ加工においてはテーパ角度を機械側でＸＹ平面上の変位に換算してNC制御するのが通常であるが、このような構成を採用してダイスの貫通孔の接点部が同一の円弧に接するようにしておけば、テーパの角度が変わってもワイヤが曲がる中心点が常に一定になるので、変位の計算が容易である。
【００１３】
さらに他の実施の形態では、最近位ダイスはダイヤモンドコンパクトで形成され、他のダイスは単結晶ダイヤモンドで形成される。最近位ダイスは他のダイスに比して厚いものとなり、厚く且つ径の大きいダイヤモンドを必要とするが、単結晶ダイヤモンドは厚み１．５ｍｍ以上のものは高価なため、コスト高になってしまうが、ダイヤモンドコンパクトを使用すればその問題は解決される。なお本願でいうダイヤモンドコンパクトとは、粒状のダイヤモンドをＮｉ、Ｃｏ、Ｓｉ等のバインダーを用いて、或いはバインダーレスで超高圧で燒結したものをいう。このうちワイヤガイドに用いるものは、非導電性のものが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のワイヤガイドは積層した複数のダイスで構成したので、広角のテーパ加工においてもワイヤの曲がりが緩和され、しかもワイヤとダイスとの接触長さが短く、ワイヤの摩擦抵抗が小さく、ワイヤがダイスの孔内を周方向に滑らかに移動できる。従って従来よりさらに加工の際に振動等が発生し難くなり、従来よりはるかに大きいテーパ角での広角テーパ加工を行っても加工面に筋などが発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本願発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１はワイヤ放電加工機でのテーパ加工の状態を示す要部の図であり、被加工物１にテーパになった加工面を加工する状態を示している。図示のように被加工物１を挟んで上下にワイヤガイド１１、１２が配置され、ワイヤ２をガイドする。ワイヤガイド１１、１２は公知の如く適宜なホルダー（図示せず）を介して加工機に取り付けられ、ＮＣ制御されて移動するようになっている。これは必須ではないが、本実施の形態では上下のワイヤガイド１１１２は同じ物を上下反対向きにセットして使用している。以下、上側のダイス１１のみ説明する。
【００１６】
図２は図１に示した上側のワイヤガイド１１縦断面図である。本実施の形態ではワイヤガイド１１は２つのダイスからなっており、符号１３は被加工物１から一番遠い最遠位ダイスとなる上側ダイスである。上側ダイス１３は単結晶ダイヤモンドで作られた内側のダイス本体１３ａとそれを支持する外側の金属燒結体２０とで構成されている。ダイス本体１３ａは超硬質物質で作られ、好ましくは単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンドコンパクト、多結晶ダイヤモンドであり、この実施の形態では前述のとおり単結晶ダイヤモンドで作られている。ダイス本体１３ａは中心に貫通孔１４を備えたリング状になっている。孔１４の内周面１５の形状は、縦断面内で孔１４の中心側へ凸となった短い半径の円弧になっている。そして高さ方向所定の位置で最も径が小さい最小径部１６となっており、上下に向かって孔１４の径が漸次大きくなっている。最小径部１６を含んでダイス本体１３ａの軸方向上下所定の範囲は接点部１７であり、孔１４に挿通されるワイヤ（図示せず）がその傾き角度によって位置を変えて接触する部分であるが、この場合は通常ワイヤは上側ダイス１３の上側から真直ぐに孔１４に入るので、主に接点部１７の最小径部１６及びそれより下側の部分で接触することとなる。
【００１７】
ダイス本体１３ａの上下面は平らになっており、図示のように、これもリング状に成形される金属燒結体２０に外周側部分及び底面部の外周側の一部分において固定され保持されている。上面は略金属燒結体２０と面一である。この取付けは、金属燒結体２０を燒結する際にダイス本体１３ａをセットして燒結することにより行われる。なお、ダイス本体１３ａの保持構造はこれに限定されるものではない。
【００１８】
符号２１は被加工物１に一番近い最近位ダイスとなる下側ダイスであり、この下側ダイス２１はダイヤモンドコンパクトにより構成される。下側ダイス２１は上側ダイス１３の貫通孔１４と同心となる貫通孔２２を備えている。そして下側ダイス２１は上側ダイス１３と共通の枠２８の中に固定されている。孔２２の内周面２３はダイス２１の軸方向で大略二つに分けられる。すなわち軸方向上側の比較的に小さい半径の円弧で構成される第１内周部２４とそれに比してかなり大きな半径の円弧で構成される第２内周部２５とで構成される。
【００１９】
第１内周部２４において一番内径が小さくなっている最小径部２６を挟んで軸方向所定の範囲は、この下側ダイス２１の貫通孔２２のうちで、上側ダイス１３側から延びているワイヤが最初に接触する部分である接点部２７であり、少なくとも最小径部２６から第１内周部２４の下端の部分までを含んでいる。しかしワイヤは接点部２７全体に必ずしも接触するとは限らず、その曲がり具合でその接触状態は変化する。第２内周部２５はこの接点部２７に繋がる連接部となっており、その円弧は第１内周部の下端に滑らかに、すなわちこの位置で第１内周部２４の円弧が第２内周部２５の円弧に接するようにして繋がっている。
【００２０】
そしてさらに本実施の形態では、第２内周部２５を形成する円弧をそのまま伸ばした仮想円弧に、前述の上側ダイス１３の接点部１７がその一部において接している。この構成は必須ではないが、この構成を採用するとテーパの角度が変わってもワイヤが曲がる中心点が常に一定になり、テーパ加工においてはテーパ角度を機械側でＸＹ平面上の変位に換算してNC制御する際の変位の計算が容易になるという利点がある。なお、下側ダイス２１の最小径部２６の内径は上側ダイス１３の最小径部１６の内径より大きくなっている。
【００２１】
本実施の形態では、下側ダイス２１の第２内周部２２の円弧は半径が２ｍｍ以上に設定される。そして、その円弧は下側ダイス２１の下端面まで延びているが、この位置でこの円弧に引いた接線３１がワイヤガイド１１の中心軸線３２と挟む角度αは４５度以上にするのが望しい。また、下側ダイス２１の最小径部２６の内径は、使用するワイヤの径プラス０．００５乃至０．０１０ｍｍとするのが望ましく、例えば直径０．２ｍｍのワイヤを使用する場合には直径０．２０５乃至０．２１０ｍｍ、直径０．２５ｍｍのワイヤを使用するのであれば直径    ０．２５５乃至０．２６０ｍｍとするのが望ましい。
【００２２】
上記の下側ダイス２１においてその第２内周部２５は同一半径の円弧で形成されているが、異なる大きさの半径の複数の円弧を繋いで形成してもよい。ただし、その場合にいずれの円弧部分もその曲率半径は２ｍｍ以上とする。また各円弧部の接続部は滑らかになるようにする。また、上記の上側ダイス１３、下側ダイス２１のそれぞれの接点部１７、２７では、その最小径部１６、２６が軸方向で一点となり、その軸方向両側とも円弧になっているが、最小径部が軸方向僅かの長さの範囲に渡って形成されていてもよい。
【００２３】
ワイヤガイド１１の材質は特に限定されないが、下側ダイスについてはダイヤモンドコンパクトが、上側ダイスについては単結晶ダイヤモンドを使用するのが望ましい。また、単一の素材で構成するのではなく、例えば下側ダイスについては複数枚のダイヤモンドコンパクトを重ねて構成してもよい。但し、孔の内周面が段差が無く滑らかに繋がるようにする必要がある。
【００２４】
図３は第２の実施の形態に係るワイヤガイド４１の縦断面図である。この実施の形態ではワイヤガイド４１は３個のダイス、すなわち被加工物１から一番遠い最遠位ダイスとなる上側ダイス４２と、被加工物1に一番近い最近位ダイスとなる下側ダイス４４と、それらの中間に位置する中間ダイス４３で構成されている。そして上側ダイス４２は、各部の具体的な諸寸法は異なってもよいが、その基本構成は第１の実施の形態の上側ダイス１３と同じである。
【００２５】
また中間ダイス４３も基本構成は上側ダイス４２と同じで良く、異なる点は、第１の実施の形態で説明した最小径部の内径寸法が、上側ダイス４２の方が中間ダイス４３のそれと同じ或いはそれより小さくなっていることである。また、下側ダイス４４は基本的には第１の実施の形態での下側ダイス２１と同じであるが、その厚みが薄くなっている。それは、中間ダイス４３を使用することにより、下側ダイス４４の厚みが薄くても下端面における接線角度（第1の実施の態様で説明した角度α）を４５度以上に確保できるためである。下側ダイス４４の最小径部の内径は中間ダイス４３の最小径部の内径より大きくなっている。そして3つのダイス４２、４３、４４は同じ枠５８の中に固定されている。この第２の実施の形態の構成については、前述した第１の実施の形態の説明から理解されるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００２６】
２種類のダイスを組合せ、第１の実施の形態に対応する二段タイプのワイヤガイドを作成した。上側ダイスは厚み１ｍｍの単結晶ダイヤモンドを用い、孔径すなわち最小径部の内径を直径０．２０５ｍｍ（＋０．００２乃至０ｍｍ）とした。下側ダイスは厚み２．５ｍｍの非導電性のダイヤモンドコンパクトを使用し、最小径部の内径を０．５ｍｍとし、第２内周部の円弧の半径を４ｍｍとし、角度αは約４８度とした。
【実施例２】
【００２７】
３個のダイスを組合せ、第２の実施の形態に対応する三段タイプのワイヤガイドを作成した。上側ダイスは厚み１ｍｍの単結晶ダイヤモンドを用い、孔径すなわち最小径部の内径を直径０．２０５ｍｍ（＋０．００２乃至０ｍｍ）とした。中間ダイスの同様に厚み１ｍｍの単結晶ダイヤモンドを用い、最小径部の内径を直径０．５ｍｍとした。下側ダイスは厚み１．５ｍｍの非導電性のダイヤモンドコンパクトを使用し、最小径部の内径を１．０ｍｍとし、第２内周部の円弧の半径を４ｍｍとし、角度αは約４８度とした。
【００２８】
上記いずれの実施例でも、直径０．２ｍｍのワイヤをワイヤ電極として放電加工を行ったが、いずれにおいてもテーパ角度４５でも安定して加工ができ、振動の発生も無く、加工面への筋の発生も見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ワイヤ放電加工機でのテーパ加工の状態を示す要部の図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にワイヤガイドの縦断面図である。
【図３】第２の実施の形態のワイヤガイドの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：被加工物    ２：ワイヤ    １１：ワイヤガイド
１２：ワイヤガイド  １３：上側ダイス    １４：貫通孔
１５：内周面    １６：最小径部    １７：接点部    ２０：金属燒結体
２１：下側ダイス    ２２：貫通孔    ２３：内周面    ２４：第１内周部
２５：第２内周部    ２６：最小径部    ２７：接点部
【図１】
2006055922.tif 000003
【図２】
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【図３】
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