(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤカット放電加工装置において、ワイヤ電極と被加工物とのあいだの加工領域に、加工液を供給するためのノズルであって、
加工液を噴出させるための噴出口として、
主噴出口と、
該主噴出口の周囲に該主噴出口と同心円上に配置される、該主噴出口の最小径よりも最小径の小さい複数の補助噴出口とを備え、
前記補助噴出口の形状が、加工液の噴出方向に向かって広がる末広がりの円錐台形状である加工液供給ノズル。 
【請求項２】
前記補助噴出口の中心軸が、前記主噴出口の中心軸に対して傾けられており、加工液の噴出方向の側で、前記補助噴出口の中心軸と前記主噴出口の中心軸とが交わるように構成されている請求項１記載の加工液供給ノズル。
【請求項３】
前記補助噴出口が、前記主噴出口と同心の複数の円上に配置されている請求項１または２記載の加工液供給ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤカット放電加工装置において、ワイヤ電極と被加工物間のすき間の加工領域に加工液を噴出、供給するための加工液供給ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に従来の加工液供給ノズルを示す。図９（ａ）は断面を表わし、図９（ｂ）は図９（ａ）の矢視Ｐ−Ｐを表わす。加工液供給ノズルは、ワイヤ電極１と被加工物６のあいだの加工領域１０１へ加工液を噴出させることを目的として設けられている。ワイヤ電極１を保持するワイヤガイド３の周囲をノズル２が取り囲み、ノズル２の先端部に加工液を噴出させるための噴出口４が設けられている。
【０００３】
また、図１０に示す別の従来の加工液供給ノズルでは、噴出口４を有するノズル２の周囲に環状に開口した補助噴出口２０１を有する補助ノズル２０２を配置した二重環状ノズルによって、加工液を加工領域へと噴出させている。
【０００４】
さらに、図１１に示す加工液供給ノズルが、特開昭６１−１０３７２７号公報明細書に開示されている。図１１（ａ）およびそのＺ部を拡大した図１１（ｂ）に示すように、ノズル２の先端部には矩形断面の環状溝３０１が設けられている。
【０００５】
この加工液供給ノズルを使用して放電加工を行なうとき、噴出口４から噴出した加工液は、被加工物６にぶつかり、ノズル２の先端面と被加工物６とのあいだのすき間９を通り外側に向かって放射状に広がって流出しようとする。
【０００６】
このとき、すき間９の寸法を小さくしておくと、加工液は矢印Ｗに示すように溝３０１内に流入し、渦流れ３０２を形成する。渦流れ３０２の跳ね返りによってすき間９での流路抵抗が大きくなるため、外に向かって流出する加工液（図中の矢印Ｕ）の量が減少し、加工溝１２に流入する加工液（図中の矢印Ｖ）の量が増加する。したがって、ワイヤ電極周辺への加工液の供給が高速かつ確実なものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示した従来の加工液供給ノズルにおいては、高圧の加工液がノズル２先端の噴出口４から均等に噴出しようとする。したがって、すでに加工が行なわれ被加工物６に加工溝１２が形成されている場合には、噴出した加工液は矢印１０２で示すように、抵抗の少ない加工溝１２の方向に流れ、加工領域１０１での加工液流速が低下してしまう。加工液流速の低下は、加工液によるワイヤ電極冷却効果やスラッジ排出効果を著しく低下させ、ワイヤ電極の断線につながるため、加工速度を上げることができない原因となっている。
【０００８】
加工領域１０１に加工液を高速かつ確実に供給するためには、図１０に示した加工液供給ノズルのように、ノズル先端面と被加工物６とのあいだのすき間９の圧力を高め、圧力の矢印２０３方向の成分を大きくすることで、加工領域から離れようとする流れ２０４を抑えて流れ２０５とし、高速な加工液の流れをワイヤ電極１から遠ざけないようにする必要がある。
【０００９】
しかし、図１０に示した加工液供給ノズルでは、補助噴出口２０１までの加工液流路と噴出口４までの加工液流路とが異なるため、両噴出口の出口の圧力に差が生じ、矢印２０６に示すように加工液が補助噴出口２０１に逆流するといった問題があった。また、外側に位置する補助噴出口２０１の断面積が大きいため、とくにノズル先端と被加工物６とが離れた場合に多量の加工液が必要になるという問題や、ノズルを二重にしたために構成が複雑かつ大型化し、加工できる形状や寸法に制約が生じたり、補助噴出口用に加圧用の別ポンプを設ける必要があるなどといった問題点がある。
【００１０】
図１１に示した加工液供給ノズルでは、溝３０１に形成された渦流れ３０２のために、すき間９の圧力が周期的に変動する。この圧力変動によってノズル２が上下方向に振動し、加工仕上げ精度が低下したり、装置全体の故障につながるといった問題点があった。
【００１１】
本発明は、以上の問題点を解決するものであり、ノズルの構成を複雑にすることなく、ワイヤ電極と被加工物とのあいだの加工領域に確実かつ高速に加工液を供給することができ、ワイヤ電極の断線を防ぎ、加工速度の高速化を達成することのできる加工液供給ノズルを提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主噴出口の周囲に、主噴出口と同心円上に、主噴出口よりも径の小さい補助噴出口を、複数配置することを特徴とする。
【００１３】
補助噴出口は単純な円形の貫通孔のほか、末広がりの円錐形としてもよい。
【００１４】
補助噴出口の方向を、主噴出口の方向に対し傾けるようにしてもよい。
【００１５】
補助噴出口を、主噴出口と同心の複数の円上に配置して、多重構成の補助噴出口としてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の加工液供給ノズルを、添付の図面を使用して説明する。
【００１７】
実施の形態１
図１に本発明の加工液供給ノズルの、一実施の形態を示す。図１（ａ）は本実施の形態の断面を表わし、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢視Ｑ−Ｑを表わしている。
【００１８】
図１において、１はワイヤ電極、２はノズル、３はワイヤ電極を保持するワイヤガイドである。
【００１９】
加工液はノズル２内に矢印７で示すように流入し、圧力回復部５にて圧力を回復する。圧力回復部５にある加工液は、被加工物６とノズル２先端面とのあいだのすき間９に向かって流出する。
【００２０】
本実施の形態では、加工液流出のための噴出口として、主噴出口４のほかに補助噴出口８を設けた。補助噴出口８は複数設けられ、主噴出口４の同心円上に等間隔に、主噴出口４を取り囲むように配置されている。
【００２１】
補助噴出口８によって、すき間９内の加工液はワイヤ電極１の中心から補助噴出口８近傍までの広い範囲にわたって高圧となり、放射状に広がりながらノズルの外端１０の方向および加工溝１２内へと流出する。加工溝１２内に流出した流れは、矢印１３で示すようにワイヤ電極１から離れていく。
【００２２】
図２に、すき間９における圧力の分布を、ワイヤ電極１を中心とした半径方向について示す。横軸は、ワイヤ電極１からの距離を、縦軸はすき間９における圧力を表わしている。補助噴出口８は、ワイヤ電極１とノズル２の外端１０のあいだに位置している。
【００２３】
図２において曲線Ａは、補助噴出口８がない場合の圧力分布を表わしている。一方、補助噴出口８を設けた場合の圧力分布は、曲線Ｂで表わされている。補助噴出口８を設けた場合、補助噴出口８が圧力回復部５と連通しているため、ワイヤ電極１の位置からノズル２の外端１０までのすべての位置で、補助噴出口８がない場合よりも圧力が高くなる。
【００２４】
たとえば、図２からすき間９の圧力がＩとなる位置を読みとると、補助噴出口８がない場合にはワイヤ電極１に近い位置Ｃ、補助噴出口８がある場合にはノズル２の外端１０に近い位置Ｄである。
【００２５】
図３に加工溝１２における加工液の流れを詳細に示す。位置Ｃにおいて、補助噴出口８がない場合に、加工液をワイヤ電極１に沿って流そうとする力は力Ｅであるとする。補助噴出口８を設けた場合には、前述のとおりすき間９の圧力が高くなるので、加工液をワイヤ電極１に沿って流そうとする力Ｇは力Ｅよりも大きくなる。この力の増加によって、加工液の流れは図中の矢印Ｈから矢印Ｊのように変化し、ワイヤ電極１から加工液の流れが離れようとする現象を抑制する。
【００２６】
つまり、補助噴出口８を設けることによってすき間９の圧力が高くなり、高圧となったすき間９から加工溝１２内に加工液が噴出されるため、噴出された加工液が抵抗の少ない矢印１３（図１参照）の方向に流出しようとする現象が抑制されるとともに、ワイヤ電極１周辺の加工領域の加工液流速が向上する。
【００２７】
図１０に示した従来の加工液供給ノズルにおいては、矢印２０６に示した加工液の補助噴出口２０１への逆流や、すき間９が大きくなった場合の加工液流量の増大といった問題点があった。しかし、本実施の形態によれば、加工液が圧力回復部５から、すぐに主噴出口４および補助噴出口８を通って流出し、途中に抵抗となる流路が存在しないため、すき間９の圧力の変化が即座に圧力回復部５にフィードバックされ、補助噴出口８への逆流や、すき間９での圧力変動は発生しない。
【００２８】
図４に、達成可能な加工速度を、主噴出口４と補助噴出口８の面積比の関数として表わす。
【００２９】
補助噴出口８の断面積をＳ０、個数をｎ個、主噴出口４の断面積をＳとおき、補助噴出口８の全断面積と主噴出口４の断面積との比ｅ＝（ｎ×Ｓ０）／Ｓを横軸とし、縦軸は加工速度とする。加工速度は、０．２＜ｅ＜１．０の範囲で向上する。ただし、加工があらゆる方向へ行なわれることを考慮して、ワイヤ電極１を中心として隣接する２つの補助噴出口８の位置する角度θはθ≦１２０°、補助噴出口８の個数ｎはｎ≧３でなければならない。
【００３０】
本実施の形態によれば、ワイヤ電極１と被加工物６とのあいだの加工領域に、高速かつ充分な量の加工液を供給することができるため、ワイヤ電極１の冷却効果や加工領域のスラッジ排出効果が改善され、ワイヤ電極１の断線を防ぎ、加工の速度を向上させることが可能になる。
【００３１】
また、図５に示すように、ワイヤ電極１の加工領域とは反対側の領域１４における圧力も大きくなっているため、ワイヤ電極１のたわみＫおよび加工中の振動Ｌが抑制され、加工精度も向上する。
【００３２】
実施の形態２
図６に本発明の加工液供給ノズルの、他の実施の形態を示す。図６（ａ）は本実施の形態の断面を表わし、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢視Ｒ−Ｒを表わしている。
【００３３】
本実施の形態では、前述の実施の形態１において、補助噴出口８を径がすき間９側に向かって大きくなる円錐台形状としたことを特徴とする。
【００３４】
補助噴出口８の形状を末広がりとすることによって、補助噴出口８での圧力損失が低減されるため、すき間９における圧力分布は図２の曲線Ｍに示すように、実施の形態１よりもさらに高くなる。
【００３５】
ワイヤ電極１と被加工物６とのあいだの加工領域に、高速かつ充分な量の加工液を供給することができるため、ワイヤ電極１の冷却効果や加工領域のスラッジ排出効果がさらに改善され、ワイヤ電極１の断線を防ぎ、加工の速度を向上させることが可能になる。
【００３６】
また、図５に示したように、ワイヤ電極１のたわみＫおよび加工中の振動Ｌが抑制され、加工精度も向上する。
【００３７】
実施の形態３
図７に本発明の加工液供給ノズルの、別の実施の形態を示す。図７（ａ）は本実施の形態の断面を表わし、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢視Ｓ−Ｓを表わしている。
【００３８】
前述の実施の形態１および２においては、補助噴出口８の中心軸はワイヤ電極１に平行であるが、本実施の形態では、補助噴出口８の中心軸をワイヤ電極１に対して傾けたことを特徴とする。傾きの方向は、各補助噴出口８からの加工液の流れがワイヤ電極１に向かうようにする。
【００３９】
ワイヤ電極１に対し垂直な方向の、加工液のエネルギー成分１６が増すため、図５に示したワイヤ電極１のたわみＫおよび加工中の振動Ｌがさらに抑制され、加工精度が向上する。
【００４０】
実施の形態４
図８に本発明の加工液供給ノズルの、さらに別の実施の形態を示す。図８（ａ）は本実施の形態の断面を表わし、図８（ｂ）は図８（ａ）の矢視Ｔ−Ｔを表わしている。
【００４１】
前述の実施の形態１、２および３においては、複数の補助噴出口８が主噴出口４と同心の１つの円上に配置されていた。本実施の形態では、複数の補助噴出口８を二つのグループに構成し、各グループをそれぞれ主噴出口４と同心でかつ径の異なる円上に配置したことを特徴とする。
【００４２】
補助噴出口８を二重に配置することで、すき間９内でのノズル２の外端１０に向かう放射状の流れが均等化されるとともに、周方向の圧力分布が一様となるため、あらゆる加工形状の被加工物６に対し、確実かつ高速に加工液を供給することができる。
【００４３】
なお、補助噴出口８を三重あるいはそれ以上に配置しても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の加工液供給ノズルによれば、ワイヤ電極周辺の加工領域における加工液の流速を増すことができ、ワイヤ電極冷却効果が向上する。また、加工領域への加工液の供給が増加するため、スラッジの排出が良好になる。これらの効果によって、ワイヤ電極の断線が生じにくくなるので、加工速度を向上させることが可能となる。
【００４５】
また、ワイヤ電極のたわみおよび加工中の振動が抑制され、加工精度が向上するといった効果もある。
【００４６】
さらに本発明の加工液供給ノズルは、ワイヤ電極に対して対称形であるため、直線加工を行なう場合はもちろん、曲がり部の加工を行なう場合においても前述の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の加工液供給ノズルの、一実施の形態を示した図である。
【図２】  ノズル先端面と被加工物とのあいだのすき間における圧力の分布を、ワイヤ電極を中心とした半径方向について示した図である。
【図３】  加工液の流れの詳細を示した図である。
【図４】  本発明の加工液供給ノズルによる加工速度向上効果を、主噴出口と補助噴出口の面積の比の関数として表わした図である。
【図５】  本発明の加工液供給ノズルによる、ワイヤ電極のたわみおよび加工中の振動の抑制効果を説明する図である。
【図６】  本発明の加工液供給ノズルの、他の実施の形態を示した図である。
【図７】  本発明の加工液供給ノズルの、別の実施の形態を示した図である。
【図８】  本発明の加工液供給ノズルの、さらに別の実施の形態を示した図である。
【図９】  従来の加工液供給ノズルを示した図である。
【図１０】  従来の加工液供給ノズルを示した図である。
【図１１】  従来の加工液供給ノズルを示した図である。
【符号の説明】
１  ワイヤ電極、２  ノズル、３  ワイヤガイド、４  噴出口（主噴出口）、５  圧力回復部、６  被加工物、８  補助噴出口、９  ノズル先端面と被加工物とのあいだのすき間、２０１  補助噴出口、２０２  補助ノズル、３０１  環状溝。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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