ワイヤカット放電加工の加工精度向上電気加工研究室
知能機械コース
1055055

橋本

高志

[
第 1 章

目次

]

緒論--------------------------------------------------------------------------------------------------3

1.1

ワイヤカット放電加工機について-------------------------------------------------------------------3

1.2

研究の目的-------------------------------------------------------------------------------------------------4

1.3

本論文の構成----------------------------------------------------------------------------------------------4

第 2 章 コーナー加工精度の向上----------------------------------------------------------------------5
2.1

緒言------------------------------------------------------------------------------------------------------5

2.2

研究目的----------------------------------------------------------------------------------------------------5

2.3

ダレの原因-------------------------------------------------------------------------------------------------6
2.3.1

放電圧力によるダレの発生-----------------------------------------------------------------6

2.3.2 ワイヤの加工進行方向への遅れ-----------------------------------------------------------6
2.3.3 単位時間あたりの加工面積の差-----------------------------------------------------------72.1

ダレ寸法の測定-------------------------------------------------------------------------------------------8

2.2

研究で使用された機械、材料-------------------------------------------------------------------------8

2.3

ダレに対しての従来加工技術についての調査実験--------------------------------------------10
2.6.1

通常加工で発生するダレ------------------------------------------------------------------10

2.6.2

ロの字型加工法の調査実験---------------------------------------------------------------10

2.6.3

セカンドカット加工法の調査実験------------------------------------------------------12

2.6.4

ドゥエル加工法の調査実験---------------------------------------------------------------14

2.7 新加工法の提案------------------------------------------------------------------------------------------16
2.7.1

コーナー加工のシュミレーションソフト---------------------------------------------16

2.7.2

新加工法の検討------------------------------------------------------------------------------17

2.7.3

オーバーシュート加工法の実験---------------------------------------------------------20

2.7.4 オーバーシュート加工法による 60°〜140°の加工------------------------------22
2.7.5

オーバーシュート加工の連続精度------------------------------------------------------29

2.7.6 オーバーシュート加工後のコーナーにおける垂直方向のダレ寸法の変化----------------------------------------------------------------31
2.8 結言---------------------------------------------------------------------------------------------------------32

1

第 3 章テーパカットの加工精度の向上-------------------------------------------------------33

3.1

緒言--------------------------------------------------------------------------------------------------------33

3.2

テーパカット加工--------------------------------------------------------------------------------------33

3.3

研究目的--------------------------------------------------------------------------------------------------34

3.4

実験機器及び加工条件--------------------------------------------------------------------------------34

3.5

諸元出し--------------------------------------------------------------------------------------------------36
3.5.1

Z 軸諸元--------------------------------------------------------------------------------------36

3.5.2

諸元出し方法---------------------------------------------------------------------------------37

3.6 テーパ角度の測定方法---------------------------------------------------------------------------------38
3.6.1

テーパ加工面の角度測定方法------------------------------------------------------------38

3.6.2

ワイヤの傾き角度の測定方法------------------------------------------------------------39

3.7 テーパカット加工実験---------------------------------------------------------------------------------40
3.7.1

テーパ加工後のワーク加工面の傾き角度の調査実験------------------------------40

3.7.2 ワイヤテンションの変化に対するテーパ誤差と加工状態の変化-----------------------------------------------------------------------------43
3.7.3

加工後の角度誤差を補正値として加工を行う実験------------------------48

3.7.4

諸元出し段階における測定誤差がダイス間距離に及ぼす影響------------------52

3.7.5 諸元出しにおけるテーパ角度変化に対するダイス間距離の変化とばらつき-----------------------------------------------------------------------------65
3.7.6

テーパ諸元出し角度に対する上下ダイス間距離の変化---------------------------69

3.7.7 諸元出し角度に対する上下ダイス間距離の変化とワイヤの傾き角度誤差----------------------------------------------------------------------72

3.8

3.7.8

ワイヤの強さによるテーパ角度への影響についての検討------------------------74

3.7.9

ワイヤの傾き角度を求めた状態で諸元出しを行わせる実験---------------------77

諸元出しについての検討---------------------------------------------------------------------------79
3.8.1

諸元出し方法を用いたワイヤの傾き角度の測定方法の検討---------------------79

3.8.2

新しい垂直度計形状とワイヤの傾き角度測定方法の提案------------------------83

3.9 結言--------------------------------------------------------------------------------------------------------85

第4章

結論-------------------------------------------------------------------------------------------86

参考文献----------------------------------------------------------------------------------------------------------87

2

第１章

緒論

1.1 ワイヤカット放電加工機について
ワイヤカット放電加工機は、黄銅、銅、タングステン、モリブデンなどの細いワイヤを巻き取りながら、これを電極として 2 次元輪郭形状を数値制御により送りをかけ、糸鋸式に輪郭をくりぬいて加工する放電加工機である。図 1.1.に加工機全体の簡単な原理図を示す。
一般に放電加工機は銅やグラファイトなどの比較的加工しやすい導電性材料を工具電極とし、鋼、超硬合金などの被加工物材料との間に 60〜300V 程度のインパルス電圧を印加しながら、間欠的火花放電を行わせ、その際に発生する異常消耗現象を利用した加工法である。電極と被加工物の対向する極間間隙長は非常に狭く、5〜50μm であり、その間隙にはケロシン（灯油）や水などの絶縁液（加工液）を介在させる。
ワイヤカット放電加工機もメカニズムとしては上記のとおりであるが、電極としてワイヤを用いる点が異なっている。
ワイヤカット放電加工機の主な役割としては、一般の抜き型はもとより、極薄板（0.05mmのステンレス鋼板）の精密抜き型、順送り型などの製造にいたるまで、活用されている。
被加工物を積載しているクロステーブルは、一般に NC 制御サーボモーター駆動により、X,Y 軸方向に送りが与えられ、2 次元形状の加工が行われる。

図 1.1 ワイヤ放電加工機の原理図

3

1.2

研究の目的

ワイヤカット放電加工機の加工精度においては、コーナー加工精度、位置決め精度、ピッチ間寸法精度、加工面寸法精度等があげられる。ワイヤカット放電加工に限らず、最近のもの造りの現場に要求される加工精度は高等の一途をたどっている。携帯電話に代表される移動対通信機器のめまぐるしいモデルチェンジと、そのたびに小型化や軽量化が一段と進んでいる現状が、高精度競争に拍車をかけている。
本研究では、コーナー加工精度、とテーパ加工精度について、加工精度に影響を与える因子に着目しながら、加工状態の解析や、誤差の発生割合を数式を用いて検討するなどし、
ワイヤカット放電加工機の加工精度を向上することを目的として研究をおこなった。

1.3

本論文の構成第 1 章「緒論」では、ワイヤカット放電加工機の原理、本研究の目的、本論文の構成について述べた。
第 2 章「コーナー加工精度の向上」では、ワイヤカット放電加工機の通常加工で、コーナーを加工した場合、先端部分の輪郭形状が崩れてしまう。この問題に対して、調査実験
や、問題改善のための従来加工法等の調査を行った。
また、コーナー先端部で加工プログラムの軌道修正を行い、ワイヤのたわみを補正させる、新しい加工方法について検討し、従来加工法との比較を行った。
第 3 章「テーパカット加工精度の向上」では、ワイヤのテーパ角度が大きくなるに従い、テーパ誤差も大きくなってしまう問題について調査を行った。誤差の発生原因の追究や、諸元出し段階における測定誤差に対して、数式や解析ソフトを用い、誤差の発生割合などを調査し、改善策について検討を行った。

4

第2章

コーナー加工精度の向上

2.1 緒言ワイヤカット放電加工機の通常加工でコーナー部分を加工した場合、輪郭精度がくずれ易
く、時計部品や、微細形状を加工する際には、コーナー部における加工現象に留意する必要があり、改善策が求められている。
コーナー部分の輪郭形状が崩れてしまう原因としては、ワイヤのたわみ、放電圧力、加工面積の差などが知られている。この輪郭形状の崩れ（ ダレ ）を改善するための従来加工技術としては、セカンドカット加工法、ロの字型加工法、やドゥエル加工法などがある
が、一般的には、セカンドカット加工が使用されている。
本章では、ダレの調査、及び従来加工法の調査実験を行ったうえで、今回提案された、新加工方法にたいして、従来加工法との比較などを行った結果を述べる。

2.2 研究目的
ワイヤカット放電加工機でコーナー形状を加工した場合、図 2.1 のように先端部分が丸みを帯びて加工される。この輪郭の崩れは ダレ と呼ばれ、これの寸法が大きいほどコーナー部の加工精度は低くなり、高精度加工を得意とする
ワイヤカット放電加工機において、残された改善すべき重要な課題であるといえる。
この問題の改善策としては、セカンド
カット加工法が一般的に用いられてい図 2.1 コーナーにおけるダレるが、筆者が行った調査実験においては、
通常加工に比べ、加工面は非常にシャー
プなエッジが得られるが、コーナー両側に長く緩やかなダレの発生が見られた。
よって、本研究の目的は、ダレに対する従来加工法の調査と、ダレの発生を抑える効果の高い新しい加工方法の開発である。

5

2.3 ダレの原因
ダレの原因には、放電圧力によるものや、ワイヤの加工進行方向への遅れ（ワイヤのたわみ）、微小円弧における単位時間あたりの加工面積の差、などによって発生することが知られている。各ダレの原因は以下のとおりである。
（図 2.2〜図 2.6「ワイヤカット放電加工技術」より）

2.3.1

放電圧力によるダレの発生

コーナーにおける加工面積の変化について図 2.2、図 2.3 に示す。
まず図 2.2 の直線加工での単位時間における加工面積 S１と、図 2.3 に示したコーナー部での加工面積 S２は直線部の加工面積 S１より少なくなり、その分だけ薄い板を加工すると同様に加工溝幅が広くなる。また、図 2.3 の S３の部分は放電しないために、ワイヤが放電圧力の反力によって S３側の方向へ押され、結局コーナー部の形状がダレる形状に加工されることになる。

図 2.2 直線部分の加工

2.3.2

図 2.3 コーナー部分の加工

ワイヤの加工進行方向への遅れ

ワイヤの加工進行方向への遅れもダレの原因である。図 2.4 のようにワイヤガイドは正規の軌跡を描いていても、実際に加工しているワイヤの位置は放電の反発力によりたわみを生じ、張力が弱い場合は特に遅れとなり、自動車の前輪と後輪の関係のようにワイヤはインコーナーを通り、図 2.5 のようにコーナー形状のダレを大きく助長することになる。

6

図 2.5 ワイヤの遅れによるダレ

図 2.4 ワイヤの遅れ

2.3.3

単位時間あたりの加工面積の差

微小円弧の場合には、図 2.6 に示すように、直線部分と円弧ではワイヤの進行方向に対する左右の加工面積に差が生じるた
め、結果としてコーナー加工精度の悪化を招いている。直線部分では、単位時間における放電時間が同一のため、左右の加工面積は同一となり、放電間隙Ｇ１と G２は、同一になるが、円弧部においては、内側コーナー部の放電間隙ｇ１の方が、外側コー
図 2.6 単位面積あたりの加工面積の差

ナー部の放電間隙ｇ２より大きくなるため、
やはりコーナー形状に変化を生じさせることになる。

ワイヤの左右の加工面積が等しいとすれば、ｌ１×ｇ１＝ｌ２×ｇ２ となる。
円弧なので、

ｌ２＞ｌ１

ゆえに、

ｇ２＜ｇ１

となる。

7

2.4

ダレ寸法の測定

ダレ寸法には、図 2.7 に示した
ように l1・l2 があり、ワイヤの加工進行方向の順に、コーナー先
端より手前に生じたダレを l1、
コーナー先端より後に生じたダレを l2 とし、区別している。

図 2.7 ダレ寸法の設定

2.5

研究に使用された機械・材料

・ワイヤカット放電加工機
・ワイヤ

沖電線

・加工材料

三菱

DIAX

OB−20P φ0.2ｍｍ

SX10 （図 2.8）

黄銅ワイヤ

S50C 板圧 10mm・NC プログラム作成ソフト
三菱

MS20

・加工データ収集ソフト
三菱

VF モニター

図 2.8 ワイヤ放電加工機の外観写真

8

・加工条件E パック No379

加工条件表（表 2.1）
表 2.1 加工条件表
E パック番号379

V0（ノッチ）電圧切替え

12IP（ノッチ）加工セッティング

７

OFF（ノッチ）休止時間

1

SA（ノッチ）安定回路Ａ

3

SB（ノッチ）安定回路Ｂ

10（9〜11）

WS（ノッチ）ワイヤ速度

12WT（ノッチ）ワイヤ張力

8PT（ノッチ）プリテンション

14

LQ（ノッチ）加工液流量2

LR（ノッチ）加工液比抵抗9VG（V）平均加工電圧

43（41〜45）

SC（ノッチ）安定回路Ｃ

1

FS（ノッチ）ＦＳ電源

1

AE（ノッチ）電源モード

21

SE（ノッチ）安定回路Ｅ

1

FA（ｍｍ／分）設定加工速度

7.2

FC（ｍｍ／分）実加工速度

6.3〜8.1

オフセット（μｍ）オフセット量131（128〜134）

面粗さ（μｍRmax）加工面粗さ

16〜18

MITUTOYO

・測定顕微鏡
測定倍率（図 2.9）（×100）
0.001mm

最小表示値
倍率精度

TF−510F±0.1%

図 2.9 測定顕微鏡の外観写真

9

2.6 ダレに対しての従来加工技術についての調査実験
2.6.1

通常の加工で発生するダレ

まず、通常の加工で 90°コーナーに発生したダレの写真と、その平均寸法を図2.10 に示す。
写真のダレは、S50C 板厚 10ｍｍを定速送り（6mm／min）で加工した 90°コー
ナーである。
90°コーナーのダレ平均
l1

0.032

l2

0.130
単位（mm）

図 2.10 90°コーナーに発生するダレ

2.6.2 ロの字型加工方法の調査実験（1）実験目的
ダレ問題の改善策の 1 つであるロの字型加工法を使用する。この加工方法では、ワイヤ側面の放電による圧力が平均化され、ダレの発生に効果があるとされており、コーナー先
端部分は直接加工されず、ロの字を描いて直線的に加工されるようになっている。
よって、この加工方法を使用した場合のダレへの影響を調査する。
（2）加工形状と加工方法
図 2.11 のように 90°コーナ
ーを 4 ヶ所つけた加工形状に、コーナー先端でロの字型に送りをかける。送り量に関しては、
約 0.6mm であるため、板厚によって最適な送り量は変化すると考えられる。よって、送り量

図 2.11 ロの字型加工方法

を 0.2mm〜1.0ｍｍまで 0.1ｍ
ｍ刻みで加工を行い、10mm の板厚での最適な送り量を求める。
加工は、①②③④の順に、時計回りに加工を行うが、ダレの測定は加工進行順に、コーナーに対して手前に発生したダレを l1、後に出来たダレを l2 として測定する。

10

（3）加工条件
E パック No379
加工速度

131μｍ

オフセット量6ｍｍ／min

送り量 0.2ｍｍ〜1.0ｍｍ（0.1mm 刻み）（4）加工結果
送り量は 0.2mm 以下ではワイヤ径補正のオフセットにより、ロの字を描くことができなかった。また、0.7ｍｍ以上では、 ロの字 部分が残って切り落ちてしまい、ワイヤと接触して加工がスムーズに行うことができなかった。切り落ちた部分が下部、または上部ガイドを傷つけてしまうことも考えられることから、ロの字型加工の加工可能範囲は送り量 0.3
ｍｍ〜0.6mm の間だと分かった。
送り量 0.3ｍｍ〜0.6mm 範囲でのダレの変化をグラフに表した。（図 2.12）
送り量変化に対するダレ寸法の変化

ダレ寸法 [mm]

0.15
0.1
l1
l2

0.05
0

通常

0.3

0.4

0.5

0.6

送り量 [mm]
図 2.12ロの字型加工法の加工結果（5）考察
送り量を小さくするに従ってダレが小さくなっていることから、板厚によって最適な送り量が違ってくることが分かる。
通常の加工と比べても l1・l2 ともに効果が見られた。0.3ｍｍより小さく送る場合、ワイヤ径補正のオフセットにより、 ロの字部分が描けなかったことに対して、ワイヤ径補正を切り替えることも行ってみたが、コーナーを上手く加工できなかった。
ロの字型加工における特徴としては、コーナー先端部分を直接加工せずに、直線的に加工を行うことと、放電による圧力を平均化することであるが、コーナーを直線的に加工するということ自体には、大きな効果が無いことが推測される。なぜならば、その送り量が長いほどコーナー先端に対しては、安定した状態で加工ができるはずであるが、実際には、送り量が小さいほどダレが小さくなっていたからである。よって、ダレを小さくすることができたのは、放電圧力を平均化することができたからだと考えられる。しかし、最もダレを小さく加工できた送り量、0.3ｍｍの場合においても効果は薄いといえる。

11

2.6.3 セカンドカット加工方法の調査実験（1）実験目的
ダレを押さえる加工法として、一般的に使用されているセカンドカット加工を行い、ダレに対する効果を調査する。
（2）加工形状・加工方法
図 2.13 のような、90°コーナーを 4 ヶ所つけた形状をセカンドカット（４TH

CUT）加

工する。
加工条件は、１ST（ E379）2ND（ E1065）
3RD（ E1066）４TH（E1068）を用いた。
図 2.13 加工形状
（4）実験結果
加工後のコーナー先端を図 2.14 に表した。
加工面に関しては通常加工に比べ、非常にシャープなエッジが得られているものの、コーナー部では、両辺が先端部分に向かってわずかに傾いた形状に加工されていることが分かった。寸法の測定に関しては、図 2.14 に示したとおり、順方向加工でのコーナーの進行方
向順に、l1・l2、逆方向の加工進行方向順に l1’・l2’というように区別し、測定を行った。
結果を表 2.2 に示す。

図 2.14 セカンドカット加工法で加工されたコーナー

12表 2.2 セカンドカット加工法の加工結果
コーナー1

コーナー2

コーナー3

コーナー4

l1

0.004

0.008

0.016

0.005

l1’

0.006

0.007

0.007

0.005

l2

0.587

0.290

0.332

0.273

l2’

0.056

0.193

0.345

0.301
（単位

ｍｍ）

（5）考察
ダレは順方向（ファーストカット）で加工されたときに、加工進行方向順に、l1・l2 ができるが、逆方向（セカンドカット）ではワイ
ヤ進行方向が反対になるため、コーナーダ
レも逆向きに発生し、コーナー先端の両側にそれぞれ、l1・l2、l1’・l2’ができたと考えられる。図 2.15 のように、1ｓｔカット
で生じたダレの影響を受け、2ｎｄカット
ではコーナー通過前、通過後に長いダレ形状が加工され、同じく 3ｒｄ・4ｔｈカットにおいても、ダレ形状は目立たなくなる
ものの、結果としてコーナー先端に向かって両辺が傾いた形状に加工されたと思わ

図 2.15 セカンドカット加工法で加工され

れる。

るコーナー

13

2.6.4 ドゥエル加工法の調査実験（1）実験目的
コーナー先端部分において、G04（ドゥエル）機能を用い、加工テーブルの送りをいった
ん停止させることで、ワイヤの遅れを取り戻すことができる。よって、コーナー先端において停止時間を変化させて加工を行った場合のダレ寸法の変化を見る。
（2）実験方法
コーナー先端でドゥエル機能を用いて、テーブルの送りを一旦停止させて加工を行う。コ
ーナー先端部分においても電気条件は一定のまま、停止時間は、0.2 秒から 5 秒の間で変化させて加工を行う。
（3）実験条件
E パック No379

オフセット量 131 加工速度 6ｍｍ／min

G04X＿.5.〜1.（1 秒ごと）G04X0.8〜0.2（0.2 秒ごと）
（4）実験結果
各停止時間ごとに 4 回加工を行い、ダレ寸法を測定した平均値を表 2.3 に示した。
表 2.3 ドゥエル加工後のダレ寸法の平均
停止時間

0.2 秒

0.4 秒

0.6 秒

0.8 秒

l1

0.031

0.032

0.031

0.023

l2

0.110

0.111

0.081

0.081

停止時間

1. 秒

2. 秒

3. 秒

4. 秒

5. 秒

l1

0.032

0.037

0.036

0.035

0.038

l2

0.100

0.125

0.134

0.132

0.132
（単位ｍｍ）

表 2.3 をグラフ（図 2.16）に表した。

5

4

3

2

1

0.8

0.6

0.4

l1
l2

0.2

0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0

通常

ダレ寸法
[mm]

停止時間に対するダレ寸法の変化

停止時間 [秒]図 2.16 ドゥエルの停止時間に対するダレの変化

14

（5）考察
ダレの平均、グラフ（図 2.16）から見て、l1・l2 ともに最もダレを小さくすることが出来たのは、停止時間 0.8 秒の場合であった。（l1＝0.023mm、l2＝0.081mm）
ドゥエルを使用し、NC の送りを止めた時間によってダレが変化していることが分かるが、
l2 ダレに関しては、0.6 秒・0.8 秒のあたりで最も小さくなる値を取り、これより時間を長く、または短くするに従ってダレは大きくなっている。しかし、3 秒以上 NC の送りを止め
た加工においては、大きな変化は見られず、同じような値となった。これはドゥエルを使用している間に放電されて削り取られるワイヤ周辺のワークの量が、NC の送りが止められているため、3 秒以上ではほとんど変化がなかったと考えられる。
逆に停止時間 0.8 秒以下の場合では、停止時間が短くなるにつれてダレ寸法を押さえる効
果が小さくなっている理由として、次のように考えた。
図 2.17 の A、ワイヤとワークを真横から見た断面図（矢印は加工進行方向）

加工中、進行方向にワイヤの遅れ（たわみ）が起こっている状態であり、ワークの表面も垂直ではなく、ワイヤと同じ形状に膨らんでいる。
図 2.17 の B、ワイヤとワークを真横から見た断面図。 上（下）部ガイドがコーナ
ー先端部分の座標に到達したが、ワークの加工表面はワイヤの遅れの影響をうけ、加工進行方向に対して反対側に膨らんだま
まドゥエルによって NC の送りが止まる。
図 2.17 の C、ワイヤとワークを真上から見た図。ここで、加工進行方向にたわんだ状態で加工されていたため、ワーク板の中心付近は膨らんだ状態であり、①のような形状に見える。このときワイヤとワーク間の距離 a、ｂの距離を考えた場合、a＜b となる。
図 2.17 の D、ワイヤとワークを真上から図 2.17 停止時間が 0.8 秒以下の場合見た図。ワイヤが加工進行方向を変え、コーナー部を加工し始めたさい、②の部分に最も放電が集中することから、ワイヤは放電反力をうけて、③の矢印方向にたわむ。
以上のことから、停止時間が短くなるにつれ、図 2.17 の C の①の部分が多く残された状態で加工するため、ダレ寸法が長く発生したのではないかと思われる。

15

2.7 新加工法の提案
これまでの実験において、ダレ改善のための従来加工法について調査を行ってきた結果、どの加工方法においても効果は見られたが、今回、コーナー先端部分
において加工軌道の修正を行わせる新しい加工方法を提案し、検討を行った。その加工方法は、コーナー先端部分で、ワイヤのたわみを補正させるために、図2.18 のような軌道をもたせて加工を行わせるもので

図 2.18 加工軌道の修正方法ある。今回ワイヤのたわみについての調査は、行っていないが、通常加工で発生する l1 ダレの寸法を見かけ上のワイヤのたわみ量と想定し、送り量 L1 として与える。送り量、L2 に関しても l2 ダレの寸法を与える。
2.7.1 コーナー加工シミュレーションソフト
今回提案された加工方法を検討するにあたり、コーナー加工シミュレーションソフトを用いて検討を行った。このソフトプログラムは、C 言語で作成したもので、ワイヤ径、放電
ギャップ、ワイヤのたわみ量、放電力による影響度を入力し、ワイヤの加工軌道を座標値で指令することができる。図 2.19 にシミュレーションソフトの全体画面を示した。

図 2.19 シミュレーションソフトの全体画面

16

2.7.2 新加工方法の検討
実際の加工において、コーナー部分がどのような状態で加工されているのか、観察することが難しいため、シミュレーションソフトを用いて、検討を行った。
まず、通常加工のシミュレーションを行う。
ソフト画面での設定値は、ワイヤ径 100μm

放電ギャップ 20μm と設定し、比較のた

め、ワイヤのたわみの無い場合と、ワイヤのたわみ量を 100μm と設定して、コーナー部
分のシミュレーションを行った。ワイヤのたわみの無い場合の結果を図 2.20 に、ワイヤのたわみが 100μm の場合を図 2.21 にそれぞれの結果を表した。
結果、図 2.20 のようにワイヤのたわみが無い場合においてはコーナー部分にダレ形状の発生は無く、たわみがある場合に関しては、通常加工と同じようにコーナー先端にダレ形状の発生が見られた。

図 2.20 ワイヤのたわみの無い場合のシミュレーション結果

図 2.21 ワイヤのたわみを 100μm の場合のシミュレーション結果

17

次に、新しく提案した加工軌道を修正してコーナー加工を行う方法のシミュレーションを行った。設定値は、ワイヤ半径 100μm、放電ギャップ 20μm、ワイヤのたわみ 100μmとし、送り量は L1＝100μm、L2＝100μm としてコーナーをシミュレーションさせた。
結果を図 2.22 に示す。

図 2.22 コーナー先端で加工軌道の修正を行った場合のシミュレーション結果（L1=100μm

L2=100μm ワイヤのたわみ=100μm）

図 2.22 を見て分かるとおり、コーナー先端で加工軌道を修正させて加工した場合、先端部分にわずかな取り残しが見られるものの、通常加工時のシミュレーション結果に比べて、輪郭形状の崩れが非常に少ないことが分かる。

次に、実際の加工状態を想定して放電反力による影響度を高めた状態で、L1=100μm、
L2 =100μm、ワイヤのたわみ=100μm、のコーナー加工シミュレーションを行った。
結果を図 2.23 に示す。

18

図 2.23 コーナー先端で加工軌道の修正を行った場合に、放電力による影響度を想定してシミュレーションした結果（L1=100μm

L2=100μm ワイヤのたわみ=100μm）

シミュレーション結果は、図 2.23 のように、コーナー通過後に取り残しが見られる。これは、放電力による影響度を想定してシミュレーションしているため、コーナー直前までの直線加工段階では、ワイヤの動きに大きな変化は見られないが、コーナー部分においては左右の加工面積に差が生じることからハンチングを起こし、コーナー通過後の加工面に長い取り残しが見られた。しかしながら、通常加工のダレ形状の大きさから比べると、輪郭形状の崩れは、小さくコーナー先端部分において、ワイヤのたわみを軌道修正によって補正させる加工方法が、ダレの発生を抑えることに効果があることが推測される。
今回、シミュレーションソフトによって検討を行った加工を軌道修正させる方法は、コーナー先端部分をオーバーシュートして加工を行うことから、以下では、オーバーシュー
ト加工法と呼ぶこととする。

19

2.7.3 オーバーシュート加工方法の実験（1）実験目的
コーナー加工シミュレーションにおいて、コーナー先端部分で加工軌道を修正させてワイヤのたわみを補正させるオーバーシュート加工法について検討を行った結果、ダレ形状の少ないコーナーが得られるという結果を得た。そこでオーバーシュート加工法を、実際の加工にあてはめて加工を行い、ダレへの効果を検討する。
（2）実験方法
今回は、ワイヤのたわみについて調査を行っていな
いが、通常加工で発生する l1 ダレの寸法を、見かけ上のワイヤのたわみ量を想定し、図 2.24 のように送り量、L1 として与える。通常加工で発生する l2 ダレの寸法についても送り量を L2 として与えてコーナー
加工を行う。90°コーナーにおけるダレの平均は加工速度（定速送り）6mm/min の場合 l1＝0.032mm、
l2＝0.130mm であるため、送り量は、L1=0.032mm、

図 2.24 コーナー先端の加工形状

L2=0.130mm で加工を行う。
（4）実験条件
E パック No379

オフセット量 131μm 加工速度

オーバーシュート量6mm／min 定速送り

L1=0.032mm、L2=0.130mm（5）結果
表 2.4 ダレ寸法の平均を送り量として加工した結果
コーナー1

コーナー2

コーナー3

コーナー4

l1

‐0.006‐0.005‐0.004‐0.007

l2

0.062

0.070

0.061

0.031
単位（mm）

通常加工の平均ダレ l1・l2 を送り量として加工を行った
結果、加工後のコーナーは、図 2.25 のように、取り残した形状に加工されていた。しかしながら、送り量を調整し、最適な送り量を求めることで、ダレの少ないコーナーが得られるのではないだろうか。

図 2.25

よって、測定結果の平均値を最初の送り量から引き、
L10.022mm、L2=0.056mm で加工を行った。

20

加工されたコーナー形状

表 2.5 送り量を調整して加工した結果。
コーナー1

コーナー2

コーナー3

コーナー4

平均

L1

0.016

0.000

0.021

0.017

0.014

L2

0.025

0.000

0.036

0.037

0.025
単位（mm）

写真は同じ加工速度 6ｍｍ／min.で加工を行ったコーナーである。図 2.26 は、オーバーシュート加工法で加工したコーナーであり、図 2.27 は通常の加工を行なったコーナーである。
オーバーシュート加工法で加工した場合、l1・l2 ダレともにダレ寸法はかなり小さくなっている。写真（図 2.26）はコーナー2 のもので、測定した限り、ダレ寸法が見られなかったのでデータの数値は 0.000 とした。他のコーナーにおいても良い結果を出すことが出来たため、オーバーシュート加工法を使用することにより、ファーストカットでダレ発生が非常に少ないコーナー加工を行うことができるのではないかと考えられる。

図 2.26 オーバーシュート加工法

図 2.27 通常の加工

21

2.7.4 オーバーシュート加工方法による、60°〜140°の加工（1）実験目的90°コーナーの加工において、オーバーシュート加工方法のダレに対する効果が見られたが、90°以外のコーナーに置いても効果は十分にあると考えられる。よって、60°〜140°のコーナーにおいてのオーバーシュートさせる加工軌道の修正方法と、最適送り量を求めることを目的とする。
（2）実験方法
まず、60°〜140°のコーナーをつけた形状を加工し、それぞれの平均 l1・l2 ダレを求める。次に、各コーナーのダレ平均を L1・L2 の送り量として加工を行い、ダレを計測する。
コーナー先端の尖り具合や、ダレ形状を測定し、次の加工の送り量を調整していく作業を繰り返すことによって、各コーナーに対しての最適な送り量を求める。
オーバーシュート加工方法の先端部分の送り形状は 90°コーナーに関しては比較的簡単に、その形状がイメージできるが、90°以外のコーナーにおける NC の送り形状を、60°、
140°コーナーについて検討した結果、図 2.28 のような送り形状となった。
図 2.28 について、加工は矢印の方向に進み、送りに関しては、①の線が、L1 であり、②の線は L2 となる。図の点は、NC 送り加工で必要なコーナー先端の座標であり、計算によってその座標を求めることも出来るが、NC プログラム作成ソフトである三菱・MS20 を使用することにより、簡単に座標を求めることが出来る。

図 2.28 NC の送り形状

MS20 によるオーバーシュート加工方法のコーナー先端座標、プログラムの作成方法は、図2.29 によって説明する。

22

図 2.29

MS20 を使用したオーバーシュート加工方法の NC プログラム作成法

図 2.29 のプログラム作成方法の説明
ⅰ

コーナーの付いた部分。ワイヤの進行方向は矢印の方向で現している。

ⅱ②の点が先端部分の点。①の点と②の点で【２点線】を使い２点を通る直線を作る。

ⅲ

コーナー先端の②の点を指定し、【円】を使い、円を２つ描く。このとき、円の半径は各コーナーの送り量［L1・L2］を代入して作成する。③の円は半径 L1、④の円は半径 L2。
ⅳ

始めに【２点線】で描いた直線と、③の円［半径 L1 の円］の交点に点を作る（⑤の点）。

④の円［半径 L2 の円］はコーナーを通過した線との交点で点を作る（⑥の点）。点は交わる線、又は円どうしを選択すれば交点に点を作ることが出来る。
ⅴ⑤と⑥の点を除いてコーナー部分に作られた線と円を全て削除する。

ⅵ

残った点を【２点線分】で繋ぐ。

23

（各コーナーのダレ）
まず、60°〜140°の平均的なダレを求めるために、各コーナーをそれぞれ 8 回加工し、その平均を求め、表 2.6 に示した。

図 2.30 は、表 2.6 をグラフに表したものである。

表 2.6 各コーナーのダレ平均
60°

70°

80°

90°

100°

110°

120°

130°

140°

l1

0.031

0.031

0.031

0.031

0.028

0.023

0.020

0.019

0.018

l2

0.174

0.160

0.144

0.130

0.098

0.089

0.057

0.043

0.032

単位（mm）

0.200

ダレ寸法 [mm]

0.150
0.100
0.050

°

°

°

°

°

10
0

11
0

12
0

13
0

14
0

90
°

80
°

70
°

60
°

0.000

コーナー角度 [度]ｌ1ｌ2

図 2.30 各コーナーのダレ平均
各コーナーのダレ平均 l1･l2 を基に、これを送り量としてオーバーシュート加工法を行なうが、発生したダレ寸法の平均によって、次の加工の送り量を調整する。送り量は、l1 側を
L1、l2 側を L2 として表す。NC 送り加工は各コーナーの送り量に対して 4 回加工を行い、計測の結果その 4 ヶ所のダレ l1・l2 の平均が、それぞれ 0.010mm 未満になった時の L1・
L2 をそのコーナーの最適な送り量とした。
（3）加工条件

E パック No379
加工速度

オフセット量131μｍ

6ｍｍ／min（4）加工結果
最適な送り量を求めるため、繰り返し加工を行った結果、各コーナーにおける送り量 L1・L2 は、以下の表 2.7、グラフ（図 2.31）のようになった。

24

表 2.7 各コーナーにおける最適な送り量
60°

70°

80°

90°

100°

110°

120°

130°

140°

L1

0.050

0.046

0.041

0.036

0.034

0.032

0.031

0.027

0.020

L2

0.091

0.086

0.087

0.097

0.079

0.068

0.061

0.036

0.025

単位（mm）

最適送り量 [mm]

0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140°
L1
L2
コーナー角度 [度]図 2.31 各コーナーにおける最適な送り量

最適な送り量について、L1 はコーナー角度が大きくなるに従って少なくなり、L2 ダレに関しても全体的に L1 と同じような傾向にあるといえる。
最適送り量 L1 が、コーナー角度が小さくなるに従って大きくなったが、これは図 2.32のように先端が加工されるためだと考えられ、コーナー角度が小さくなれば、先端の座標からワイヤの中心までが長くなり、これと同時に L2 も長くなることが説明できる。

図 2.32 ワイヤ中心からワーク先端までの距離25以下の写真は、通常の加工（加工速度 6ｍｍ／min）とオーバーシュート加工方法（加工速度 6mm／min）で加工されたコーナーを比較したものである。

通常の加工

オーバーシュート加工方法

60°

60°

70°

70°

80°

80°

90°

90°

26

通常の加工オーバーシュート加工方法

100°

100°

110°

110°

120°

120°

130°

130°

27

通常の加工オーバーシュート加工方法

140°

140°

（5）考察
写真を見比べてもはっきりと分かるように、オーバーシュート加工方法で加工されたコーナーは輪郭形状の崩れが少なく、通常のファーストカットとほとんど同じ時間で加工を行うことができるため、セカンドカット加工と比較すると大幅な時間短縮が可能となる。
ダレの原因は、ワイヤの遅れ、放電圧力、加工面積の差、等の要因があげられるが、このなかで最も大きな原因と考えられるワイヤのたわみに注目し、これをうまく補正させたことで、効果を得ることができたと考えられる。しかしながら、ワイヤのたわみ自体に注目すると、ドゥエル加工法においても、同じような結果を得ることができそうに思われるが、やはり、たわみ以外の原因によってダレ形状を抑える効果が下がってしまうのであろう。
これに対し、オーバーシュート加工法によって、ダレ形状の発生が抑えられているということは、ワイヤのたわみだけでなく、その他の原因をクリアする加工軌道をとっていると考えられる。

28

2.7.5 オーバーシュート加工法の連続精度（1）実験目的ダレを抑える効果の見られたオーバーシュート加工法であるが、60°〜140°コーナーの加工を 10 回ずつ加工し、連続加工精度について調査する。
（2）実験方法
60°〜140°までのコーナーをオーバーシュート加工法で、10 回ずつ加工し、ダレ寸法の発生割合を求める。
（3）実験条件
E パック No379

オフセット量 131μm 加工速度

6mm／min 定速送りコーナー部分はオーバーシュート加工法で加工（4）結果
表 2.8 は、60°〜140°コーナーを 10 回ずつオーバーシュート加工法で加工した後、ダレ寸法を測定し、コーナーごとの平均値で表し、図 2.33 に結果をグラフに表した。
表 2.8 オーバーシュート加工法を 10 回行った場合のダレ寸法平均
コーナー角度

60°

70°

80°

90°

100°

l1

0.00580.00310.00590.00360.0056l2

0.00570.00220.00560.00710.0084

コーナー角度

110°

120°

130°

140°

単位

l1

0.00420.00080.002

0.0061[mm]

l2

0.00820.00470.00660.0057

各コーナーにおけるダレ寸法変化

ダレ寸法 [mm]

0.01
0.008
0.006
0.004
0.002
0
60°

70°

80°

90° 100° 110°
コーナー角度

120°

130°

140°

l1

図 2.33 オーバーシュート加工法を 10 回行った場合のダレ寸法平均29l2

（5）考察ダレ寸法の測定を行った結果、オーバーシュート加工後のコーナーに発生したダレ形状
は、非常に小さく、測定倍率 100 倍において、ダレ形状が見られないコーナーも見られた。
また、ダレ形状とは逆に、コーナー先端を取りこぼした形状も見られた。
10 回加工を行ったダレ寸法の平均値においては、ダレ寸法 l1、l2 ともに 10μm 以下に収めることができたが、加工されたコーナーの中には、l2 ダレで 20μm 程度残っているものも見られた。
オーバーシュート加工法は、通常加工に比べ、輪郭形状の崩れを非常に小さく加工することができたが、1ｓｔカットの段階においては、コーナー部分での加工溝幅の変化や、ワイヤの振動などが影響し、ばらつきが生じたと考えられる。
以下に、従来加工法との比較を行った。
図 2.34 は、オーバーシュート加工法のダレに対する効果を、ロの字型加工法とドゥエ
ル加工法の比較を行った。

法
オ

ー

バ

ロ

ドゥ

ー
シ
ュ

エ

ー

ト加

ル
加

工

工

法
工
の
字
型

加

加
常
通

法

0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
工

ダレ寸法[mm]

90°コーナーにおけるダレ寸法の比較

l1l2

図 2.34 従来加工法との比較

図 2.34 は、90°コーナーにおいて、各加工方法とも、最もダレを小さくすることができた
場合の加工条件で加工を行った結果で比較を行っているが、この図から、オーバーシュー
ト加工法が、ダレの発生を抑える効果が従来加工法に比べて高いことが分かる。

30

2.7.6 オーバーシュート加工後のコーナーにおける垂直方向のダレ寸法変化（1）実験目的
従来加工法に比べ、オーバーシュート加工法
はダレの発生を抑える効果が高いことが分かったが、ダレ寸法の測定を図 2.35 のように上面、中面、下面でダレ寸法がどのように変化す
るか通常加工と比較を行う。

図 2.35 垂直方向のダレの変化（2）実験方法
5mm 厚のワークを 2 枚重ね、90°コーナー
を通常加工とオーバーシュート加工法で加工する。加工後、コーナー部分の測定を行うが、図 2.36 のとおり上面、中面、下面に加工されたコーナーのダレ形状の測定を行う。

図 2.36 測定面（3）実験条件
E パック No379

オフセット量 131μm 加工速度

6mm／min 定速送り

4 箇所のコーナー加工をそれぞれ通常加工とオーバーシュート加工法で加工を行い、ダレ寸法を測定。
（4）実験結果
表 2.9 に通常加工とオーバーシュート加工のダレ寸法の測定結果の平均を表した。
表 2.9 通常加工とオーバーシュート加工の平均ダレ寸法

オーバーシュート加工の場合

通常加工の場合
上面

中面

下面

上面

中面

下面

l1

0.032

0.039

0.026

0.008

0.010

0.008

l2

0.132

0.227

0.132

0.011

0.014

0.010
単位[mm]

31

（5）考察ワークの上面から中面、下面へと垂直方向に位置を変えて測定を行ったことで、ダレ形状に変化があることが分かった。これは、ワイヤのたわみが、中心部分で最も大きくなっていると考えられることから、中面では上面より長いダレが発生していると考えられる。
通常加工が、上面、中面、下面でダレ寸法の測定値に大きな差があるのに対し、オーバーシュート加工法では、その差が非常に小さいことが分かった。
この結果から、オーバーシュート加工法では、加工軌道の修正により、コーナー先端部分でのワイヤのたわみを通常加工に比べて小さい状態で加工することができているのではないかと考えられる

2.8

結言

コーナー部分のダレ形状の発生において従来加工法の調査を行った結果、今回使用した加工条件においてもダレ寸法を小さくできる効果が見られた。ダレの発生原因については、
前述のとおりワイヤのたわみ、放電反力、加工面積の差であるが、今回提案したオーバー
シュート加工法は、ワイヤのたわみに注目しコーナー先端部分で加工軌道の修正を行い、発生原因であるワイヤのたわみを補正させる加工方法である。
コーナー加工シミュレーションソフトによって、オーバーシュート加工法の検討を行った結果、通常加工に比べて、コーナー先端の輪郭形状の崩れを小さく押さえることができることが分かった。
オーバーシュート加工法の加工実験を行った結果、コーナー先端に発生するダレ形状
を小さく抑えることが可能となり、従来加工法と比較した結果ダレに対する効果が非常に高いことが分かった。このことから、ワイヤのたわみ量を補正させるオーバーシュート加工法によって、ダレ形状の発生を大幅に抑えることができたということは、荒加工の段階におけるダレ寸法の発生原因は、ワイヤのたわみが最も大きな原因でることが推測される。
また、ダレ形状の変化を加工断面の上面、中面、下面で測定した結果、通常加工は、中面で l2 ダレの寸法が長く発生していたのに対し、オーバーシュート加工法で加工されたコー
ナーは、ワーク上面、中面、下面のダレ寸法の差が小さいことがわかった。

32

第3章

テーパカット加工精度

3.1 緒言ワイヤ放電加工機は、テーパカット機能により部品加工が可能となっているが、ワイヤのテーパ角が大きくなればなるほど、テーパ誤差が大きくなることが問題とされている。
従来のプレス抜き型の逃げ面加工等においては、約 3°程度のテーパ角度であるが、部品加工においてはその必要性に応じて、広角テーパが要求されることとなる。本章においては、
テーパカット加工誤差の発生原因について調査実験を行い、数式や解析ソフトを用いての誤差の発生割合等について述べる。

3.2 テーパカット加工
通常の加工において、ワイヤはテーブル面または、工作物面に対して垂直を保った状態で行われる。
これに対し、テーパ加工は、ワイヤを所定の角度に傾けて加工を行う。
テーパ加工を適用する用途としては、プレス抜型の裏逃げ加工や、パンチとダイの同時加工。プ
ラスチックモールド型における抜き勾配面の加工や、形彫放電加工用電極面の加工。部品加工においてはタービンブレードの翼面加工や、総形バイ
トの刃先における逃げ面の加工等、幅広く応用されている。
加工機のテーパ加工装置の全体図については図

図 3.1 テーパ加工装置の構成

3.1 に表したとおり、下部ガイド位置を固定して、上部のガイド位置を X 軸（もしくは Y 軸）に平行移動させることで、目的とするワイヤの傾き角を得ることができる。
また、NC 制御装置に、テーパ加工時の Z
軸諸元の設定、テーパ加工時の傾きの方向の指示とコーナーR の処理、の情報を入力することによりテーパ加工が実現できる。
その応用として、上下任意形状加工があり、ワイヤ放電加工による部品加工が可能となっている。テーパカット加工例を図 3.2

図 3.2 テーパカット加工例

に示す。

33

3.3 研究目的
ワイヤカット放電加工機はテーパカット機能の搭載によって部品加工が可能となり、その必要に応じた高精度テーパ加工技術の重要性がよりいっそう高まっている。
これに対し、広角テーパ加工においては、ワイヤを支持するダイヤモンドダイスと、ワイヤとの接触等の要因によりワイヤが振動し、加工面に筋が発生することや、ダイヤモン
ドダイスのワイヤ支持位置の変化、ワイヤ自体の強さによって目標テーパよりプラステー
パに傾いてしまうことなどから、テーパ加工精度の悪化が問題視されている。
本研究においては、テーパ加工誤差の発生原因の追究と、Z 軸諸元出し段階での上下ダイ
ス間距離に及ぼす誤差の要因に対して、数式や、解析ソフトを用いることにより誤差の発生割合を求め、改善策を検討するなど、テーパカット加工の高精度化を目的とした研究を行った。

3.4 実験機器及び加工条件（実験機器）
ワイヤカット放電加工機

三菱

図 3.3（測定刃の高さ

垂直度計

DIAX

SX10

（第 2 章図 2.8 参照）

下部 5mm 上部 55mm）

機械に付属の垂直度計を用い、加工テーブル面にこれを固定し、NC 制御装置の標準機能である垂直測定プログラムで、上下測定刃（図 3.2 の赤丸部分）にワイヤを接触させ、自動計測・調整を行わせることができる。また、上下ダイス間距離を求める諸元出しにおいてもこの垂直度計を用いる。
ワイヤ電極
加工材料

沖電線 OB20Pφ0.2mm 黄銅製ワイヤ
SKD-11

測定顕微鏡
ブロックゲージ

板圧 10mm

MITUTOYO 製

TF−510F（第 2 章

MITUTOYO 製有限要素法解析ソフト

ANSYS5.7

図 3.3 垂直度計34

図 2.9 参照）

（加工条件）
テーパ加工を行うにあたり、加工条件を以下の表 3.1 に示したように設定した。

表 3.1 加工条件表
テーパ加工

テーパ[5 度]テーパ[10 度]

テーパ[15 度]

1〜20 度

1〜6 度

7〜12 度

13〜20 度

E パック

200

201

202

203

V0

12

12

12

12

IP

6(‑1)

7

5(‑2)

5(‑2)

OFF

1

1

1

1

SA

3

3

3

2(‑1)

SB

12(+2)

12(+2)

13(+3)

13(+3)

WS

12

12

12

12

WT

7(‑1)

7(‑1)

6(‑2)

5(‑3)

PT

14

14

14

14

LQ

2

2

2

2

LR

9

9

9

9

VG

49(+7)

48(+5)

48(+5)

53(+10)

SC

1

1

1

1

FS

1

1

1

1

AE

21

21

21

21

SE

1

1

1

1

FA

6

6

5

3.6

使用テーパ範囲35

3.5 諸元出し
3.5.1

Z 軸諸元

テーパ加工時の Z 軸諸元の設定
テーパカットを行うにあたり、図 3.4 に示すとおり、Z 軸の各諸元値を求めておく必要がある。Z 軸諸元値については、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5 があり、加工に先立ってあらかじめ求
めておき、制御装置に基礎データとして入力しておく必要がある。以下に、各諸元値とその意味を説明する。
Z1：プログラム寸法高さ
テーブル面からの高さでプログラムの高さを指定。テーパ加工時のワイヤの回転中心高さを与える。
Z2：速度指令高さ
定速送り加工時、指令送り速度を与える高さを指定する。
Z3：上部ガイドスパン
テーブル面から上部ガイドまでの距離。Z 軸の上昇下降に同期して変化する。
Z4：下部ガイドスパン
テーブル面から下部ガイドまでの距離。
Z5：任意形状指定高さ
上下任意形状加工を行うときの任意形状の高さを指定。通常のテーパ加工の際には、Z1 と Z5 の間で指定されたテーパ角度の計算が行われる。

図 3.4 Z 軸諸元値の説明図（参考文献「ワイヤ放電加工」より）

36

3.5.2

諸元出し方法テーパ諸元値を加工機に与えることにより、テーパカット加工を行うことができる。以下にテーパ諸元出しを行う手順を述べる。
まず、仮の値として、θ＝1°、g＝80mm を設定して上部ダイスの移動量 e を計算する。
例）

e＝80×tan1°＝1.4

ワイヤが垂直で垂直度計の測定端に接触している状態で U 軸を e の値だけ移動し、ワイヤが離れるので、垂直度計の下の測定端に接触するまで、X 軸をマイナス方向に移動させ、その距離 c を求める。図 3.5（a）
次に、ワイヤが垂直度計から十分離れるように X 軸をプラス方向に移動させ、U 軸を上で求めた e の値だけマイナス方向に移動し、ワイヤの傾きを逆の方向にする。この状態から、X 軸を再度マイナス方向にワイヤが上の測定端に接触するまで移動させ、このときの X
軸の移動量 d を求める。図 3.5（b）
以上の操作で求めた値の間には、次の関係式が成り立ち、これから f（すなわち Z4）と、g−f（すなわち Z3）とを次式から求めることができる。
f=bc‐ad／（d−c）
g=e（a+f）／c（a）
図 3.5 諸元出し操作方法（ｂ）（参考文献「ワイヤ放電加工」より）

37

ここで、a：テーブル面から垂直度計の下の測定端までの距離
b：テーブル面から垂直度計の上の測定端までの距離
今回使用した垂直時計については、a＝5、b＝55mm であり、これらの値を上式に代入することで Z4 および Z3 を算出することができる。
今回使用した、ワイヤ放電加工機においても、この諸元だしを自動設定するソフトプロ
グラムが組み込まれており、ワイヤの垂直度調整後、垂直度計の測定端近傍にワイヤを近づけて、このプログラムをスタートすれば、自動計算し Z3、Z4 の読み込みを行う。

3.6

テーパ角度の測定方法

3.6.1

テーパ加工面の角度測定方法

測定顕微鏡を用いてテーパ角度の測定を行う方法について説明する。図 3.6 のようにテーパ加工面に対して、測定位置（1）に位置をあわせ、そこから測定位置（2）までの X 軸とY 軸移動量から、tan‐１を用い、θ＝tan‐１（X 軸移動量／Y 軸移動量）でテーパ角度を求める。

図 3.6 テーパ加工面の角度測定方法

38

3.6.2ワイヤの傾き角度の測定方法

図 3.7 のように、ブロックゲージと測定刃を用いて、ワイヤの傾き角度を求める。
まず、測定刃をテーブル上に固定し、測定刃の端面の位置決めを行い、その座標を読み取る。（a）この状態から、測定刃の高さをブロックゲージを用いて変化させ、初めと同じ様に端面位置決めを行う。（b）
その結果、端面位置決め座標値の差と、ブロックゲージの高さから、ワイヤの傾きが求まる。
ワイヤの傾き角度θ＝tan‐1（位置決め座標差／ブロックゲージ高さ）

図 3.7 ワイヤの傾き測定方法

39

3.7

テーパカット加工実験

3.7.1

テーパ加工後の角度の調査実験（1）実験目的
テーパ加工の調査実験として、加工後のテーパ面の角度調査を行う。テーパ角度に対す
る加工誤差の変化を求めることを目的とした。
（2）実験方法
自動諸元出しを行い、（諸元出し角度 5 度）その諸元値を用いて 1〜20 度までのテーパ加工を行い、テーパ角度の測定を行う。加工後のテーパ角の測定は、測定顕微鏡を用い、方法
は、前記の図 3.6 に現した通り、X 軸、Y 軸の移動量から求める。加工後のテーパ面の測定
は、Y 軸を 3mm 移動させた場合の X 軸方向の移動量を求め、θ＝tan-1（X 軸方向の移動
量／3mm）でテーパ角度を求める。
（3）実験条件
Z 軸諸元出しは、自動諸元出し操作にて行った。諸元出し角度
諸元値の値

Z3=18.457mm ⊿Z3=7.937mm

5.001 度

Z4=7.939mm

加工条件
テーパ加工は、加工条件一定で E200、加工速度（最適送り）オフセット量 133μm で加工を行った。
（4）実験結果
表 3.2 に 1〜5 度、10 度 15 度 20 度の測定結果を示す。表 3.3 は、テーパ角度に対する角度
誤差をまとめて表し、図 3.8 はこれをグラフに表したものである。
表 3.2 測定結果と角度誤差

NC での設定角度（度） 1

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ( m m ) 0.052

0.053

0.052

0.052

（ 度 ） 0.993027

1.012120.993027

0.993027

設定角度との差（度） -0.00697

0.01212-0.00697-0.00697

測定角度平均（ 度 ） 0.997801

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度

-0.0022

NC での設定角度（度） 2

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

0.106

0.105

0.105

（ 度 ） 1.985459

2.023609

2.004534

2.004534

設定角度との差（度） -0.01454

0.023609

0.004534

0.004534

測定角度平均（ 度 ） 2.004534

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 0.104

40

0.004534

NC での設定角度（度） 3

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

0.158

0.157

0.158

（ 度 ） 3.014792

3.014792

2.995746

3.014792

設定角度との差（度） 0.014792

0.014792-0.00425

0.014792

測定角度平均（ 度 ） 3.010031

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 0.158

0.010031

NC での設定角度（度） 4

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

0.213

0.21

0.209

（ 度 ） 4.004173

4.061185

4.004173

3.985167設定角度との差（度） 0.004173

0.061185

0.004173-0.01483

測定角度平均（ 度 ） 4.013675

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 0.21

0.013675

NC での設定角度（度） 5

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

0.265

0.262

0.264

（ 度 ） 5.029074

5.048025

4.9911685.029074

設定角度との差（度） 0.029074

0.048025-0.00883

0.029074

測定角度平均（ 度 ） 5.024335

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 0.264

0.024335

NC での設定角度（度） 10

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

0.534

0.532

0.534

（ 度 ） 10.05591

10.09294

10.05591

10.09294

設定角度との差（度） 0.055911

0.09294

0.055911

0.09294

測定角度平均（ 度 ） 10.07443

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 0.532

0.074426

NC での設定角度（度） 15

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

0.811

0.809

0.81

（ 度 ） 15.10958

15.12737

15.09177

15.10958

設定角度との差（度） 0.109575

0.127375

0.091773

0.109575

測定角度平均（ 度 ） 15.10957

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 0.81

0.109574

NC での設定角度（度） 20

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

1.097

1.1

1.1

（ 度 ） 20.10263

20.08578

20.1363

20.1363設定角度との差（度） 0.102626

0.085782

0.136303

0.136303

測定角度平均（ 度 ） 20.11525

設定角度との差平均（度）

測 定 角 度( m m ) 1.098

41

0.115254

表 3.3 テーパ角度変化に対する角度誤差

NC での設定角度（度）

誤差平均（度） NC での設定角度（度） 誤差平均（度）1-0.002199411

50.024334936

20.004533921

100.074425648

30.010030801

150.109574376

40.013674566

20

0.115253543

テーパ加工面とNCの設定角度との差[度]

テーパ角度変化に対する角度誤差変化

0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
-0.02

0

5

10

15

20

NCの設定角度 [度]図 3.8 テーパ角度の変化に対する角度誤差変化（5）考察
加工条件一定のままで、1〜20 度までのテーパカットを行ったが、テーパ角度が大きくなるにしたがって、角度誤差も大きくなることが分かる。1 度テーパに関しては、-0.002 度とわずかにマイナステーパとなったが、角度誤差としては非常に小さい。20 度テーパに関しては 0.115 度と大きな誤差が発生している。この原因は、ワイヤを大きく傾けた場合に、ダイヤモンドダイスでのワイヤ支点が変化したことで、見かけ上のダイス間距離が変化し、誤差を大きくしてしまっていると考えることができる。今回は、加工条件一定で 1〜20 度
テーパの加工を行ってみたが、テーパ角度が大きくなるにつれて加工電圧の変動が激しくなり、短絡現象も見られた。これは、ワイヤを支えるダイヤモンドダイスと、ワイヤ間の摩擦が大きくなり、ワイヤが振動した結果、加工不安定となり短絡現象をおこしたものと考えられる。

42

3.7.2 ワイヤテンションの変化に対するテーパ誤差と加工状態の変化（1）実験目的
角度誤差の調査実験の段階では、2〜20 度テーパまでを加工条件をすべて一定で加工を行っていたが、テーパ角度が大きくなった場合、加工が不安定になる傾向が見られた。この原因としては、テーパ角度が大きい場合のダイヤモンドダイスとワイヤの摩擦が大きくなっていることが考えられる。ワイヤのテンションを変化させて加工を行った場合の加工の安定性について検討を行う。
（2）実験方法
加工条件を一定とし、ワイヤテンションのみを変化させて 20 度テーパの加工を行う。加工後、テーパ面の角度測定を行い、ワイヤテンションの変化に対する角度誤差の変化を求める。また、加工中の電圧の変化を比較するため、テーパ加工途中でワイヤテンションを変化させ、VF モニターを使用し、加工中の加工電圧の変化を測定する。
（3）実験条件
Z 軸の諸元値だしは、自動諸元出しで求めた。諸元出し角度 5.000 度
各諸元値は、Z3=18.457mm ⊿Z3=7.937mm

Z4=7.939mm

Z5=10.384mm

加工条件は E200 を用い、ワイヤテンションは設定ノッチで 5〜8 のノッチまで変化さて加工を行う。
（4）実験結果
以下に、各ワイヤテンションに対する角度測定結果と角度誤差を表に示した。
表 3.4（ワイヤテンション設定値

5）

NC の設定角度（度）

20

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

（mm）

1.113

1.112

1.113

1.113

測定角度

（度）

20.3548520.33806

20.35485

20.35485

設定角度との差（度）

0.354854

0.338064

0.354854

0.354854

測定角度平均（度）

20.35066

設定角度との差平均（度）430.350656

表 3.5（ワイヤテンション設定値

6）

NC の設定角度（度）

20

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

（mm）

1.106

1.105

1.107

1.107

測定角度

（度）

20.23725

20.22043

20.25406

20.25406

設定角度との差（度）

0.237249

0.220434

0.254061

0.254061

測定角度平均（度）

20.24145

設定角度との差平均（度）0.241451

表 3.6（ワイヤテンション設定値

7）

NC の設定角度（度）

20

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

（mm）

1.098

1.098

1.1

1.1

測定角度

（度）

20.10263

20.10263

20.1363

20.1363設定角度との差（度）

0.102626

0.102626

0.136303

0.136303

測定角度平均（度）

20.11946

設定角度との差平均（度）0.119465

表 3.7（ワイヤテンション設定値

8）

NC の設定角度（度）

20

角度測定の Y 軸方向の移動量は、3mm

X 軸測定長さ

（mm）

1.098

1.097

1.098

1.097

測定角度

（度）

20.10263

20.08578

20.10263

20.08578

設定角度との差（度）

0.102626

0.085782

0.102626

0.085782

測定角度平均（度）

20.0942設定角度との差平均（度）0.094204

図 3.9 にワイヤテンションの変化に対するテーパ誤差の変化をグラフに表した。

ワイヤテンションの変化に対するテーパ誤差の変化
設定テーパ角度との差
(度）

0.4

0.351

0.3

0.241

0.2
0.119

0.094

0.1
0
5

6
7
ワイヤテンション設定ノッチ

図 3.9 ワイヤテンションと角度誤差の変化

44（20°テーパ）

8ワイヤテンションを変化に対する加工電圧変化
ワイヤテンションを変化させた場合の加工電圧、加工速度の変化と短絡の有無を VF モニ
ターによって測定した。測定結果を図 3.10 と図 3.11 に表した。図 3.10 はテーパカット面
でワイヤテンションを順に変化をさせた場合の加工電圧の変化を 3 次元で表し、図 3.11 は、
この電圧の変化を 2 次元のグラフに表したものである。

図 3.10 ワイヤテンション変化に対する加工電圧の変化（3 次元）

図 3.11 ワイヤテンション変化に対する加工電圧の変化（2 次元）

45

以下にワイヤテンションの変化に対する加工電圧、加工速度を表 3.8 に表した。
表 3.8 ワイヤテンションの変化に対する加工電圧、加工速度の変化
最小加工
WT=5
WT=6
WT=7
WT=8

平均加工

最小加工速度

最大加工速度

平均加工速度

電圧（V） 電圧（V） 電圧（V）（mm/min）（mm/min）（mm/min）

1.93
1.67
0.10
0.01

4.86
3.11
4.89
5.46

2.29
2.28
2.23
1.82

47.47
47.03
11.86
0.58

最大加工
57.87
60.36
70.91
75.31

52.87
53.01
53.68
55.26

ワイヤテンションの変化に対する 20 度テーパ加工面の写真
以下に、各ワイヤテンションで加工を行った場合のテーパカット面の写真を図 3.12〜図3.15 に表した。

図 3.12 ワイヤテンション設定値

図 3.13 ワイヤテンション設定値

5 ノッチ

6 ノッチ

図 3.14 ワイヤテンション設定値

図 3.15 ワイヤテンション設定値

7 ノッチ

8 ノッチ

46

（5）考察図 3.9 を見て分かる様に、ワイヤテンションが強いほど角度誤差が小さくなることが分かるが、加工の安定性を加工電圧の変化で見た場合、ワイヤテンションが強くなるにつれ、電圧の変化が激しく、図 3.11 からも短絡現象の発生箇所が見られた。また、各ワイヤテン
ションで加工されたワーク表面の写真においては、テンションが強くなるにつれて表面に縦筋の発生が見られた。
ワイヤテンション設定値 8 ノッチで加工されたワーク表面（図 3.15）
は、目で見てもはっきりと分かる程の筋が残されていた。
この筋の発生は、短絡現象によって残されたものであることが考えられるが、短絡現象
は、ワイヤの振動が原因であると思われる。ワイヤテンション設定値 8 ノッチで 20 度テー
パにワイヤを傾け、ワイヤを送ってみたところ振動していることが分かった。これに関しては、ワイヤを支えているダイヤモンドダイスとワイヤが、テーパ角度が大きくなったことで、摩擦が大きくなったからだと考えられる。ワイヤテンション設定値 5 ノッチで加工を行った場合には、加工電圧の変動も小さく縦筋の発生も見られなかったことから、ワイヤの振動も小さいということが考えられる。
よって今後のテーパ加工においては、テーパ角度に応じて、前記、加工条件の表 3.1 のとおりに加工条件を設定し、加工を行うこととした。

47

3.7.3 加工後の角度誤差を補正値として加工を行う実験（1）実験目的
テーパ角度が大きくなるにつれて NC の設定テーパ角度と加工後のテーパ面の角度の差が大きくなる傾向が見られたが、その角度差を求め、次の NC 設定角度に補正角度として与え、繰り返し加工を行う方法でテーパ誤差を小さく抑えることを目的とした。
（2）実験方法
NC の設定角度 12 度、14 度、16 度、18 度、20 度でそれぞれテーパ加工を行う。加工後、測定顕微鏡を用いてワークのテーパ角度を測定し、NC の設定テーパ角度と加工後のテーパ角度の差を求める。測定時の Y 軸の移動量は 5mm とし、10 回測定を行った結果からワークのテーパ角度を求め、NC の設定角度との角度の差を求める。
求められた角度の差は、補正角度として NC の設定テーパ角度に与え、補正加工を行う。
設定テーパ角度を補正する加工は各テーパとも 2 回まで行った。
（3）実験条件
Z 軸諸元出しは、自動諸元出し機能を用いて自動入力を行った。諸元出し角度 4.998 度
Z3=18.556mm⊿Z3=7.911mm

Z4=7.934mm

加工条件
12 度は E202
加工速度

14 度 16 度 18 度 20 度は E203 を使用して加工を行った。

最適送り

オフセット量 133μm

加工形状は、図 3.16 のような、片側にテーパ面を持たせた形状を加工した。
加工後のテーパ角度の測定について、測定顕微鏡の Y 軸移動量は、5mm で測定を行い、10 回測定を行った平均からテーパ角度の割り出しを行った。

図 3.16 加工形状

48

（4）加工結果
表 3.9 12 度テーパ

目標テーパ角度

12 度

補正なし

補正１回目

補正 2 回目

U 軸移動量

（mm）

5.631

5.567

5.517

テーパ入力角度（度）

12.00011.86811.764

平均測定結果（X 軸移動量） （mm）

1.07481.0603

1.0622テーパ角度結果（度）

12.1317

11.9728

11.9936

テーパ誤差

（度）

0.1317‑0.0272‑0.0064

入力角から見たテーパ誤差 （度）0.13170.10450.2298目的テーパからの角度の差 （度）0.1317‑0.0272‑0.0064

補正１回目

補正 2 回目

表 3.10 14 度テーパ

目標テーパ角度

14 度

補正なし

U 軸移動量

（mm）

6.605

6.522

6.423

テーパ入力角度（度）

14.00013.832

13.630

平均測定結果（X 軸移動量） （mm）

1.2622

1.24981.2463テーパ角度結果（度）

14.1677

14.0341

13.9967

テーパ誤差

（度）

0.16770.0341‑0.0033

入力角から見たテーパ誤差 （度）0.16770.20180.3663

目的テーパからの角度の差 （度）0.16770.0341‑0.0033

補正１回目

補正 2 回目

表

目標テーパ角度

3.11

16 度

16 度テーパ

補正なし

U 軸移動量

（mm）

7.569

7.456

7.319

テーパ入力角度（度）

16.00015.72015.446

平均測定結果（X 軸移動量） （mm）

1.4602

1.4332

1.4335テーパ角度結果（度）

16.2799

15.994415.9976

テーパ誤差

（度）

0.2799‑0.0056‑0.0024入力角から見たテーパ誤差 （度）0.27990.27430.5518目的テーパからの角度の差 （度）0.2799‑0.0056‑0.002449

表 3.12 18 度テーパ

目標テーパ角度

18 度

補正なし

補正１回目

補正 2 回目

U 軸移動量

（mm）

8.607

8.463

8.370

テーパ入力角度（度）

18.00017.71717.534

平均測定結果（X 軸移動量） （mm）

1.65191.615

1.6204テーパ角度結果（度）

18.282517.9005

17.9565

テーパ誤差

（度）

0.2825‑0.0995‑0.0435入力角から見たテーパ誤差 （度）0.28250.18300.4220

目的テーパからの角度の差 （度）0.2825‑0.0995‑0.0435

補正１回目

補正 2 回目

表

目標テーパ角度

3.13

20 度

20 度テーパ

補正なし

U 軸移動量

（mm）

9.642

9.470

9.483

テーパ入力角度（度）

20.00019.67219.368

平均測定結果（X 軸移動量） （mm）

1.8523

1.81751.8212テーパ角度結果（度）

20.3277

19.9762

20.0136

テーパ誤差

（度）

0.3277‑0.0238

0.0136入力角から見たテーパ誤差 （度）0.32770.30390.6452

目的テーパからの角度の差 （度）0.3277‑0.0238

0.0136

目的テーパ角度からの、加工テーパ面の角度の差を表 3.13 にまとめ、これをグラフに表したものを図 3.17 に示した。
表 3.14 目的テーパ角度からのテーパ誤差

測定角度（度）

通常加工

補正 1 回目

補正 2 回目

目的テーパからの目的テーパからの目的テーパからの

角度の差

角度の差

角度の差

（度）

（度）

（度）

12

0.1317-0.0272-0.0064140.16770.0341-0.0033

16

0.2799-0.0056-0.002418

0.2825-0.0995-0.043520

0.3277-0.0238

0.013650

目的テーパ角度からのテーパ誤差の変化
0.40
0.30
テーパ誤差（度)

0.20
0.10
0.00
12

14

16

18

20

-0.10
-0.20
テーパ角度（度）

テーパ誤差

補正1回目

補正2回目

図 3.17 目的テーパ角度からのテーパ誤差の変化（5）考察
図 3.17 を見て分かる様に、補正を行うごとに角度誤差を小さく抑えることができた。このような加工結果から求められたテーパ誤差を、次の加工の補正角度として与え、テーパ誤差を小さく抑える方法に関しては、テストカットを行う必要があることや、実際のワイヤの傾きを測定せず NC で計算され、設定されたワイヤの傾きが正しいとして加工を行っているため、実際のワイヤの傾きが何度に傾けられていたのかが分からず、加工後のテーパ誤差がワイヤの傾き自体の設定誤差なのか、それとも加工誤差が大きいのか判断ができな
い状態である。このため、テーパ加工の精度を向上させるためには、ワイヤの傾きを測定し、求められた角度と、加工後のワークのテーパ角度との差を求め、加工誤差を正確に求めることが必要である。

51

3.7.4

諸元出し段階における測定誤差のダイス間距離に及ぼす影響（1）実験目的
諸元出し段階において、測定誤差がダイス間距離にどのように影響を及ぼすか、理論式を用いて検討する。
（2）実験方法
ダイス間距離を求める際に必要な数値に対して、それぞれ誤差を与えて、理論式を計算する。誤差を与える数値としては図 3.18 のように、測定刃の高さ（a、b）、端面位置決めで求まる座標測定値（c、d）、U 軸移動量（e）、これらについて、それぞれ誤差としてΔ

a、Δb、Δc、Δd、Δe、を与えて計算し、最終的にダイス間距離（g）にかかわってくる
誤差（Δg）の割合を求める。諸元出しを行った角度の変化については、2 度と 14 度で諸元出しを行った場合について、誤差が及ぼす影響について検討する。

図 3.18 数式において誤差を与えた値（3）実験条件
誤差の与える範囲は、0〜0.5％の範囲として計算結果に誤差を与えた。
・垂直度計の測定刃の高さ

a=5mm、b=55mm

・2 度の場合、U 軸移動量 3.041mm 上下ダイス間距離87.091mm・14 度の場合、U 軸移動量 21.454mm 上下ダイス間距離86.049mm

これらの数値を計算式に与えて、最終的な誤差Δg の割り出しを行った。

52

（4）実験結果
１．ｃ、ｄについて誤差がある場合

f =bc − ad
…①
d −c

g=

e(a + f )…②cｃの誤差をΔｃ、ｄの誤差をΔｄとおくと
ｃ→ｃ＋Δｃ、ｄ→ｄ＋Δｄとなる。
これを①と②に代入する。

b(c + ∆c) − a (d + ∆d )(d + ∆d ) − (c + ∆c)e( a + f )g=(c + ∆c)f =ｆをｇに代入すると

b(c + ∆c) − a (d + ∆d ) e a +
(d + ∆d ) − (c + ∆c) g=(c + ∆c)e[a{( d + ∆d ) − (c + ∆c)} + b(c + ∆c) − a (d + ∆d )]=(c + ∆c){(d + ∆d ) − (c + ∆c)}e(b − a )=(d − c) + ∆(d − c)e(b − a )  ∆(d − c) =1 +
d −c 
d −c −1 ∆(d − c )  をテーラ展開すると次式のようになる。
1 +d −c −1

 ∆(d − c) 1 +d −c ＋… ≈ 1 −−1∆ (d − c)  ∆ ( d − c)   ∆ ( d − c) n −1  ∆ ( d − c ) 
= 1−
+

 + … (− 1) 
 −
d −c
 d −c  d −c   d −c 2

∆ ( d − c)
d −c

よってｇは

g=

e(b − a)  ∆(d − c) 1 −
d −c 
d −c 

したがってΔｇは

53

3

n −1

∆g =

e(b − a)(∆d − ∆c)(d − c) 2

実際に 2 度と 14 度テーパの時、緒元だしするダイス間距離の誤差(Δg)を計算で求めた式で
求める。

∆g =

e(b − a)(∆d − ∆c)…③(d − c) 2③の式を使って 2 度と 14 度の誤差の影響を調べる。
2 度の場合a=5

b = 55c = 0.464
d = 2.210
e = 3.041
3.041(55 − 5)e(b − a)(∆d − ∆c)∆g ==∆(d − c ) = 49.880∆(d − c ) …④2
(d − c)(2.210 − 0.464)2④の式に誤差を代入してみる。
c,d の誤差（Δc、Δd）に 0〜0.5％与えた時ダイス間距離（g）の誤差(Δg)を求める
表 3.15Δc、Δd に 0〜0.5％与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Δｃ

(mm)

0.00000

0.000460.000930.001390.00186

0.00232Δd(mm)

0.00000

0.002210.004420.006630.00884

0.01105Δg(m m )

0.00000

0.087090.17418

0.26127

0.348360.43545Δg/g(%)

0.00000

0.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

角度(度)

1.99996

1.99796

1.99597

1.99398

1.991991.99001

角度誤差(度)

0.00000

0.00200

0.00399

0.00598

0.007960.00994

角度誤差/角度0.00000

0.09992

0.199840.29976

0.39968

0.49959

14 度の場合

a=5

b = 55c = 3.218
d = 15.694
e = 21.454
21.454(55 − 5)e(b − a)(∆d − ∆c)∆g ==∆(d − c ) = 6.903∆(d − c ) …⑤2
(d − c)(15.694 − 3.218)2⑤の式に誤差を代入してみる。

54

c,d の誤差（Δc、Δd）に 0〜0.5％与えた時ダイス間距離（g）の誤差(Δg)を求める
表 3.16 Δc、Δd に 0〜0.5％与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Δｃ

(mm)

0.00000

0.00323

0.006460.00968

0.01291

0.01614Δd(mm)

0.00000

0.01569

0.031390.04708

0.06278

0.07847Δg(mm)

0.00000

0.08605

0.172100.258150.344200.43024Δg/g(%)

0.00000

0.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

角度(度)

13.99957

13.98613

13.97272

13.95933

13.94597

13.93264

角度誤差

(度)

0.00000

0.013440.026850.04023

0.05359

0.06693

角度誤差/角度0.00000

0.096070.192140.288220.38430

0.48038

角度誤差と角度の 割合（%）

2度と14度テ‐パのｃ、ｄについての誤差の割合
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
0.0

0.1

0.2
0.3
誤差(%）

2度テ‐パの誤差割合

0.4

0.5

14度テ‐パの誤差割合

図 3.19 2 度と 14 度のテーパの c、d についての誤差の割合
図 3.19 は、2 度と 14 度のテーパ角度において、c と d にそれぞれ誤差を持たし、その誤差を 0〜0.5％の範囲で変化させたときの計算結果を、角度誤差と角度の割合で表したものである。求められたΔg は、
2 度の場合Δg=49.880Δ（d‐c）
14 度の場合Δg=6.903Δ（d‐c）である。
このことから分かる様に、例えば d と c にそれぞれ誤差をもっており、その差 d‐c が 1μであった場合、2 度の場合は 49.880μm の誤差となり、14 度の場合は、6.903μm の誤差がΔg に加わってくることが考えられ、両条件の差は 42.977μm となる。よって、諸元出しの角度が大きいほど測定誤差を小さく抑えることができるということが分かる。

55

２．a,b に誤差がある場合についてf =bc − ad
…⑥
d −c

g=

e( a + f )…⑦c

a とｂの誤差をΔa とΔｂとおくと

a → a + ∆ab → b + ∆b となる。

これを⑥,⑦の式に代入する。

(b + ∆b)c − (a + ∆a)dd −ce{(a + ∆a) + f }
g=
c
f =

ｆをｇに代入する (b + ∆b)c − (a + ∆a)d e (a + ∆a ) + 

d −c


g= 
c
e{(a + ∆a)(d − c) + (b + ∆b)c − (a + ∆a)d }=c( d − c)e{(b + ∆b) − (a + ∆a )}=d −ce(b − a) e(∆b − ∆a)
=
+
d −c
d −c
したがってΔｇは∆g =e(∆b − ∆a)d −c

実際に 2 度と 14 度テーパの時、緒元だしするダイス間距離の誤差(Δg)を計算で求めた式で
求める。

∆g =

e(∆b − ∆a)…⑧d −c⑧の式を使って 2 度と 14 度の誤差の影響を調べる
2 度の場合a=5∆g =b = 55c = 0.464

d = 2.210

e = 3.041e∆(b − a)3.041=∆(b − a ) = 1.742∆(b − a ) …⑨d −c
2.210 − 0.46456

⑨の式に誤差を代入する。
a,b の誤差（Δa、Δb）に 0 から 0.5％与えた時ダイス間距離（g）の誤差(Δg)を求める
表 3.17 Δa、Δb に 0〜0.5％与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Δa

(m m )

0.00000

0.00500

0.01000

0.01500

0.02000

0.02500

Δb(m m )

0.00000

0.05500

0.11000

0.16500

0.22000

0.27500

Δg(m m )

0.00000

0.087090.17418

0.26127

0.348360.43545Δg/g(%)

0.00000

0.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

角度(度)

1.99996

1.99796

1.99597

1.99398

1.991991.99001

角度誤差(度)

0.00000

0.00200

0.00399

0.00598

0.007960.00994

角度誤差/角度0.00000

0.09992

0.199840.29976

0.39968

0.49959

14 度の場合a=5∆g =b = 55c = 3.228

d = 15.694

e = 21.454e∆(b − a)21.454=∆(b − a ) = 1.721∆(b − a ) …⑩
d −c
15.694 − 3.228⑩の式に誤差を代入する。
a,b の誤差（Δa、Δb）に 0 から 0.01％与えた時ダイス間距離（g）の誤差(Δg)を求める
表 3.18 Δa、Δb に 0〜0.5％与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Δa

(mm)

0.00000

0.00500

0.01000

0.01500

0.02000

0.02500Δb(mm)

0.00000

0.05500

0.11000

0.16500

0.22000

0.27500

Δg(mm)

0.00000

0.08605

0.172100.258150.344200.43024Δg/g(%)

0.00000

0.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

角度(度 )13.99957

13.98613

13.97272

13.95933

13.94597

13.93264

角 度 誤差(度 )0.00000

0.013440.026850.04023

0.05359

0.06693

角度誤差/角度0.00000

0.096070.192140.288220.38430

0.4803857

角度誤差と角度の割
合（%）

2度と14度テ‐パのa,bについての誤差の割合
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
0.0

0.1

0.2
0.3
誤差(%））

2度テ‐パの誤差割合

0.4

0.5

14度テ‐パの誤差割合

図 3.20 2 度と 14 度のテーパの a、b についての誤差の割合

図 3.20 は、2 度と 14 度のテーパ角度において、a とｂにそれぞれ誤差を持たし、その誤差を 0〜0.5％の範囲で変化させたときの計算結果を、角度誤差と角度の割合で表したものである。
求められたΔg は、
2 度の場合Δg=1.742Δ（ｂ‐ａ）
14 度の場合Δg=1.721Δ（ｂ‐ａ）である。
このことから分かる様に、例えば a とｂにそれぞれ誤差をもっており、その差ｂ‐a が 1
μであった場合、2 度の場合は 1.742μm の誤差となり、14 度の場合は、1.721μm の誤差がΔg に加わってくることが考えられ、両条件の差は 0.021μm となり、差は小さいものの、
約 1.7μm の誤差がダイス間距離の加わることとなる。

58

３．U 軸のバックラッシュによる誤差について

f =bc − ad
…⑪
d −c

g=

e( a + f )…⑫c

バックラッシュによる誤差をΔu とおくとＵ軸移動量はe → e + ∆u となる⑪と⑫の式に代入する。

bc − add −c(e + ∆u )(a + f )
g=
c
f =

ｆをｇに代入する(e + ∆u ) a + bc − ad g=d −c 

c(e + ∆u ){a(d − c) + bc − ad }g=c(d − c)(e + ∆u )(bc − ac)g=c(d − c)(e + ∆u )(b − c)g=d −ce(b − c) ∆u (b − c)
g=
+
d −c
d −c
したがってｇの誤差Δｇは∆g =∆u (b − a )d −c

実際に 2 度と 14 度テーパの時、緒元だしするダイス間距離の誤差(Δg)を計算で求めた式で
求める。

∆g =

∆u (b − a )…⑬d −c⑬の式を使って 2 度と 14 度で誤差の影響を調べる。
2 度の場合a=5∆g =b = 55c = 0.464

d = 2.210

e = 3.041

55 − 5∆u (b − a)=∆u = 28.637∆u …⑭
2.210 − 0.464
d −c

59

⑭の式に誤差を代入する。
U 軸移動の際発生するバックラッシュ(Δu)を 0 から 0.005mm まで与えた時のダイス間距離の誤差(Δg)を求める
表 3.19 Δｕに 0〜0.005mm 与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(mm)

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

∆ｇ

(mm)

0.00000

0.028640.057270.08591

0.11455

0.14318∆ｇ/g(%)

0.00000

0.03288

0.06576

0.098640.13153

0.16441角度（度）

1.99996

1.99996

1.99996

1.99996

1.99996

1.99996

角 度誤 差(度 )0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

角度誤差/角度0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

14 度の場合a=5∆g =b = 55c = 3.228

d = 15.694

e = 21.454∆u (b − a)55 − 5=∆u = 4.011∆u …⑮
d −c
15.694 − 3.228⑮の式に誤差を代入する。
U 軸移動の際発生するバックラッシュ(Δu)を 0〜0.005mm まで与えた時のダイス間距離の誤差(Δg)を求める
表 3.20 Δｕに 0〜0.005ｍｍ与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(mm)

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

∆ｇ

(mm)

0.00000

0.00401

0.008020.01203

0.016040.02005∆ｇ/g(%)

0.00000

0.00466

0.00932

0.01398

0.01864

0.02331

角度（度） 13.99957 13.99957 13.99957 13.99957 13.99957 13.99957

角度誤差

(度)

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

角度誤差/角度0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

0.00000

表 2.18 と表 2.19 は、2 度と 14 度のテーパ角度において、ΔU に誤差を持たし、その誤差を 0〜0.005mm の範囲で変化させたときの計算結果を、表したものである。
求められたΔg は、
2 度の場合Δg=28.637ΔU
14 度の場合Δg=4.011ΔUである。

U 軸移動量の誤差について計算した結果においても、諸元出し角度 14 度の方が、ダイス間距離に影響する誤差は小さくなることが分かった。
角度誤差については、U 軸移動量の誤差と同じ割合でΔg の値も変化するため、計算上での誤差は発生しない。

60

４．すべての誤差（Δa、Δｂ、Δｃ、Δｄ、Δｕ）についてf =bc − add −cg=e( a + f )
…⑰
c

…⑯

c,d,a,b,e に誤差を与えると以下のようになる。

c → c + ∆cd → d + ∆da → a + ∆ab → b + ∆be → e + ∆u

これらの誤差を⑯と⑰の式に代入する。

(b + ∆b )(c + ∆c ) = (a + ∆a )(d + ∆d )(d + ∆d ) − (c + ∆c )(e + ∆u ){(a + ∆a ) + f }g=(c + ∆c )f =f を g に代入する(e + ∆u )(a + ∆a ) + (b + ∆b )(c + ∆c ) − (a + ∆a )(d + ∆d )
(d + ∆d ) − (c + ∆c )g=(c + ∆c )(e + ∆u )[(a + ∆a ){(d + ∆d ) − (c + ∆c )} + (b + ∆b )(c + ∆c ) − (a + ∆a )(d + ∆d )]=(c + ∆c ){(d + ∆d ) − (c + ∆c )}(e + ∆u ){(b + ∆b )(c + ∆c ) − (a + ∆a )(c + ∆c )}=(c + ∆c ){(d + ∆d ) − (c + ∆c )}(e + ∆u )[(b + ∆b ) − (a + ∆a )]=(d + ∆d ) − (c + ∆c )(e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}=(d − c ) + ∆(d − c )(e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}(d − c )=∆(d − c )
1+
d −c

=

(e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )} 1 + ∆(d − c ) −1
d −c





d −c  ∆(d − c )  をテーラ展開する
1 +d −c −161

 ∆(d − c) 1 +d −c ＋… ≈ 1 −−1∆ (d − c)  ∆ (d − c)   ∆ (d − c) n −1  ∆ ( d − c ) = 1−+ + … (− 1) 

 −
d −c
 d −c  d −c   d −c 
2

3

n −1

∆ (d − c)d −c

よって g の値はg=(e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − c )} 1 − ∆(d − c) 



d −c
d −c 
(e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − c )} − (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )=d −c(d − c )2(e + ∆u )(b − a ) + (e + ∆u )∆(b − c ) − (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )
d −c
d −c
(d − c )2e(b − a ) ∆u (b − a ) (e + ∆u )∆(b − c ) (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )
−
+
+
=
d −c
d −c
d −c
(d − c )2=

したがって g の誤差Δg は∆g =∆u (b − a ) (e + ∆u )∆(b − c ) (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )
+
−
d −c
d −c
(d − c )2

実際に 2 度と 14 度テーパの時、緒元だしするダイス間距離の誤差(Δg)を計算で求めた式で
求める。

∆g =

∆u (b − a ) (e + ∆u )∆(b − c ) (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )
+
−
…⑱
d −c
d −c
(d − c )2⑱の式を使って 2 度と 14 度で誤差の影響を調べる。
2 度の場合a=5

b = 55c = 0.464
d = 2.210
e = 3.041∆u (b − a ) (e + ∆u )∆(b − c ) (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )
∆g =
+
−
d −c
d −c
(d − c )2=(3.041 + ∆u )∆(b − a ) − (3.041 + ∆u ){(55 − 5) + ∆(b − a )}∆(d − c )55 − 5∆u +2.210 − 0.464
2.210 − 0.464(2.210 − 0.464)2= 28.637 ∆u + 11.742∆(b − a ) + 0.573∆u∆(b − a ) − 49.880∆ (d − c ) − 16.401∆u∆ (d − c )− 0.998∆ (b − a )∆ (d − c ) − 0.328∆u∆ (b − a )∆ (d − c ) …⑲62

⑲の式に誤差それぞれに 0〜0.5％与えたときのΔg の値を求めた
表 3.21 ΔaΔｂΔｃΔｄΔｕに 0〜0.5%与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Δg

(mm)

0.00000

0.81998

1.63979

2.45941

3.27884

4.09808Δg/g(%)

0.00000

0.94153

1.88285

2.82395

3.76485

4.70551（度） 1.99996

1.98197

1.96431

1.94699

1.92998

1.91328

角度(度)

0.00000

0.01799

0.035640.05297

0.06997

0.08667

角度誤差/角度0.00000

0.90761

1.814432.720443.625654.53005

角度誤差

14 度の場合

a=5
∆g =
=

b = 55c = 3.228

d = 15.694

e = 21.454∆u (b − a ) (e + ∆u )∆(b − c ) (e + ∆u ){(b − a ) + ∆(b − a )}∆(d − c )
+
−
d −c
d −c
(d − c )2(21.454 + ∆u )∆(b − a ) − (21.454 + ∆u ){(55 − 5) + ∆(b − a )}∆(d − c )55 − 5∆u +15.694 − 3.228
15.694 − 3.228(15.694 − 3.228)2= 4.011∆u + 1.721∆(b − a ) + 0.08∆u∆(b − a ) − 6.903∆(d − c ) − 0.322∆u∆(d − c )− 0.138∆ (b − a )∆ (d − c ) − 0.006∆u∆ (b − a )∆ (d − c ) …⑳⑳の式に誤差を代入する。
誤差それぞれに 0 から 0.5％与えたときのΔg の値を求めた
表 3.22 ΔaΔｂΔｃΔｄΔｕに 0〜0.5%与えた時のダイス間距離（g）の誤差(Δg)の変化

誤差

(%)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Δg

(mm)

0.00000

0.01600

0.03183

0.04749

0.06297

0.07828Δg/g(%)

0.00000

0.01860

0.03699

0.055190.07318

0.09098

角度（度） 13.99957 13.99769 13.99585 13.99403 13.99224 13.99048(度)

0.00000

0.00187

0.00372

0.00554

0.00733

0.00909

角度誤差/角度0.00000

0.01339

0.02658

0.03958

0.05238

0.06499

角度誤差

63

7

0.07

6

0.06

5

0.05

4

0.04

3

0.03

2

0.02

1

0.01

0

0.00
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

14度テーパの誤差割合（%）

2度テーパの誤差割合 (%)

2度､14度テ-パの全ての誤差についての誤差の割合

0.6

誤差 (%)
2度テ-パ時の誤差比

14度テ-パ時の誤差比

図 3.21 すべての誤差を与えた場合の誤差の割合
図 3.21 を見ても分かる様に、2 度で諸元出しを行うよりも、
14 度で諸元出しを行う方が、はるかに誤差を小さく抑えることができることが計算結果から分かった。
例として、0.1％の誤差を与えた場合、2 度と 14 度で、ダイス間距離 g の値に影響する誤差を比較してみると、2 度の場合、0.812mm に対し、14 度の場合、0.016mm となり、0.796mmの差が見られる。

（5）考察
諸元出し段階において、諸元出し角度 2 度と 14 度の場合においての、誤差の発生割合を計算式を用いて、割り出しを行った。考えられるすべての要因において、諸元出し角度 14度で諸元出しを行わせた方が、ダイス間距離に影響する誤差を小さく押さえることができるという結果を得た。
諸元出し方法において、計算式で割り出される誤差の大きさは、大まかに言うとｃとｄの差によって決まる。これは、誤差を計算式で求めた場合、分母に全て（ｄ‐ｃ）を持っていることから、分母が大きくなればなるほど、発生する誤差（分子）の割合を小さくすることができるのである。よって、今回の数式を用いた誤差の発生割合の調査において、諸元出し角度は大きいほど、誤差の割合を小さくすることができるという結果を得た。

64

3.7.5

諸元出しにおけるテーパ角度変化に対するダイス間距離の変化とばらつき（1）実験目的
諸元出し段階の測定誤差に関して、計算式を用いてダイス間距離に及ぼす影響を検討した結果、諸元出し角度の大きい場合の方が、測定誤差を小さく抑えることができるという結果を得た。よって、今回の実験では諸元出しを 2 度と 14 度で行わせ、求められるダイス
間距離のばらつきについて比較調査をする。
（2）実験方法
ワイヤのテーパ角度を大きく設定した場合（14 度）と、小さく設定した場合（2 度）において諸元出しを 5 回ずつ行い、求められたダイス間距離のばらつきを求める。
テーパ角度 2 度で自動諸元出しを行い、求められたダイス間距離を用いて、2 度テーパに傾ける U 軸移動量の割り出しを行う。
その後の諸元出しについては、求められた U 軸移動量を用い、手動操作で諸元出しを行い、テーブルの移動量、c、d を求め、ダイス間距離の割り出しを行う。14 度においても同じ操作手順で実験を行った。
（3）実験条件
テーブルからジェットノズルまでの距離はブロックゲージとすきまゲージを用いて70.1mm に設定。
2 度テーパで自動諸元出しを行った結果、求めたれた上下ダイス間距離87.089mm （諸元出し角度 1.994 度）
14 度テーパで自動諸元出しを行った結果、求められた上下ダイス間距離86.046mm（諸元出し角度 14.006 度）（4）実験結果
2 度で諸元出しを行った場合の結果を以下に示す。
初めに自動諸元出しを行った結果

ダイス間距離は、87.089mm

ダイス間距離から求められる、U 軸移動量＝87.089×tan2°＝3.041mm
表 3.23 諸元出し角度 2 度

測定結果

1 回目

2 回目

3 回目

4 回目

5 回目

ｃ（測定値）

（mm）

0.464

0.461

5.000

0.465

0.461

ｄ（測定値）

（mm）

2.211

2.215

55.000

2.216

2.211

8.280

8.141

8.288

8.278

8.171

テーブルから下部ダイスまで
の距離ｆ

（mm）

ダイス間距離ｇ（mm）

87.04186.69487.09186.84286.892

諸元出し角度

（度）

2.001

2.009

2.000

2.006

2.005

65

次に、14 度で諸元出しを行った場合の結果を以下に示す。
初めに自動諸元出しを行った結果

ダイス間距離は、86.046mm

ダイス間距離から求められる、U 軸移動量＝87.089×tan 14°＝21.454mm
表 3.24 諸元出し角度 14 度
1 回目

2 回目

測定結果
3 回目

4 回目

5 回目

ｃ[測定値]

（mm）

3.228

3.228

3.226

3.227

0.461

ｄ[測定値]（mm）

15.69415.69415.69415.694

2.211

7.947

7.947

7.937

7.942

7.944

テーブルから下部ダイスまで
の距離ｆ

（mm）

ダイス間距離ｇ（mm）

86.04986.04986.03586.04286.056

諸元出し角度（度）

14.00014.00014.00214.00113.998

図 3.22 に、2 度と 14 度で諸元出しを行った場合のダイス間距離のばらつきをグラフに表した。

2度と14度でのダイス間距離の誤差の変化

ダイス間距離 (mm)

88.0
87.5
87.0
86.5
86.0
85.5
85.0
0

1

2

3

4

測定回数
図 3.22 2 度と 14 度で諸元出しを行った場合のダイス間距離

66

5

6

諸元出し角度2度
諸元出し角度14度

図 3.23 は、諸元出し角度 2 度と 14 度でのダイス間距離のばらつきを測定結果の平均値から求めたものを表した。

2度と14度でのダイス間距離の測定結果の変化（平均値から）
平均値から見たばらつき(mm)

0.3
0.2
0.1
0.0
1

2

3

4

5

-0.1
-0.2
-0.3

諸元出し角度2度
諸元出し角度14度

測定回数
図 3.23 2 度と 14 度でのダイス間距離の測定結果の変化

図 3.24 は、諸元出し角度 2 度と 14 度でのテーブルから下部ダイスまでの距離を測定結果の平均値から求めたものを表した。

2度と14度でのテーブルから下部ダイスまでの測定距離の変化（平均値から）

平均値から見たばらつき (mm)

0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02 0

1

2

3

4

5

-0.04
-0.06
-0.08
-0.10
測定回数

諸元出し角度2度
諸元出し角度14度

図 3.24 2 度と 14 度でのテーブルから下部ダイスまでの測定距離の変化

67

6

（5）考察諸元出し角度が大きいほど、測定誤差を小さくおさえることができるという結果を、計算式によって得たが、実際に諸元出しを 2 度と 14 度で行ってみたところ、諸元出し角度が14 度の場合は、2 度の場合にくらべ、ダイス間距離、テーブルから下部ダイスまでの距離
ともにばらつきが非常に小さいことが分かった。しかしながら、測定値ｃ、ｄの値を見てみると、諸元出し角度 14 度の場合に比べて、諸元出し角度 2 度で行った場合においては、
この値にばらつきが見られることから、この値のばらつきが、ダイス間距離の値に直接影響を及ぼしたと思われる。これに関しては、図 3.25 のように、測定刃とワイヤの接触面が、2 度の場合と 14 度の場合では、わずかに 14 度の方が狭い接触面積で位置決めを行う
ことができていたのに対し、2 度の場合は接触面積が広いために測定位置にばらつきが生じたと思われる。
また、図 3.22 の結果より、2 度に比べて 14 度で諸元出しを行った場合のダイス間距離の方が、0.866mm
短く求められていることが分かるが、この原因については、ワイヤの強さが原因として考えられる。
今回、テーブルから上部ジェットノズルまでの高さ
は 70.1mm に設定し、その後 Z 軸は移動させずに実験をいっているため、真のダイス間距離は変化していな

図 3.25 端面位置決めの接触面

いはずである。しかしながら、諸元出し角度の違いによって、ダイス間距離が変化する原因については、図 3.26 のようにワイヤの強さによって諸元出し角度が大きい場合ほど、見かけ上のダイス間距離が短く求められてしまうと考えられる。

図 3.26 諸元出し角度による見かけ上のダイス間距離の変化
683.7.6

諸元出し角度に対する上下ダイス間距離の変化（1）実験目的
テーパ諸元出し角度が大きくなるにしたがって、上下ダイス間距離は短く、見かけ上のダイス間距離が求められることが、前項の実験結果から考えられた。今回の実験においては、諸元出し角度を 2〜20 度（2 度きざみ）で自動諸元出しを行い、諸元出し角度の変化に対する上下ダイス間距離の変化を求めることを目的とし、調査を行った。
（2）実験方法
ブロックゲージとすきまゲージを用い、テーブル面から上部ジェットノズルまでの高さを 70.1mm に設定する。諸元出し角度 2 度〜20 度（2 度きざみ）で自動諸元出しを行い、上下ダイス間距離を求め、諸元出し角度に対するダイス間距離の変化を求める。
実験時、Z 軸は変化させず、諸元出し角度のみを変化させて自動諸元出しを行う。
（3）実験条件
テーブル面から上部ジェットノズルまでの距離は 70.1mm に設定。
Z 軸は移動させず、与えるテーパ角度のみを変化させて諸元出し作業を行う。
諸元出し角度は 2 度〜20 度（2 度きざみ）で自動諸元出しを行う。

69

（4）実験結果
表 3.25 は、与えたテーパ角度ごとに、求められたダイス間距離と、テーブルから下部ダイスまでの距離。求められたダイス間距離と U 軸移動量から求められた諸元出しを行った際のワイヤの傾きをまとめた。
表 3.25 ダイス間距離 g 下部ダイスまでの距離 f 諸元出し時のワイヤの傾き与えたテーパ角度

テーブルから下部ダ上下ダイス間距離

諸元出し角度（度）イスまでの距離（mm）

（mm）

2度

8.217

86.888

1.998

4度

8.014

86.291

4.004

6度

7.970

86.176

6.008

8度

7.954

86.135

7.998

10 度

7.944

86.08010.003

12 度

7.945

86.041

12.002

14 度

7.957

86.05314.006

16 度

7.931

86.01016.001

18 度

7.927

85.98917.995

20 度

7.928

85.96720.014

図 3.27 は、ワイヤの傾き角度に対する上下ダイス間距離の変化を表した。
諸元出し角度に対するダイス間距離の変化

ダイス間距離 (mm)

87

86.5

86

85.5
0

2

4

6

8

10

12

14

16

諸元出し角度 [度]図 3.27 ワイヤの傾き角度に対する上下ダイス間距離の変化

70

18

20

22

次に、ワイヤの傾き角度に対するテーブルから下部ダイスまでの距離の変化を図 3.28 に表した。

テーブルから下部ダイスまでの距離 (mm)

諸元出し角度に対するテーブルから下部ダイスまでの距離の変化
8.3
8.2
8.1
8
7.9
7.8
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

諸元出し角度 [度]図 3.28 ワイヤの傾き角度に対するテーブルから下部ダイスまでの距離の変化（5）考察
諸元出し角度の変化によって、ダイス間距離が変化することが分かったが、角度が大き
くなればなるほど、ダイス間距離、テーブルから下部ダイスまでの距離ともに短くなっていることが図 3.27、図 3.28 から分かる。この原因については、前項の実験の考察で述べたように、ワイヤの強さによる影響を受けていると考えられる。
図 3.29 のようにワイヤは、ダイスを出てす
ぐに目標のテーパ角度には傾かず、ダイス直
前では、ほとんど垂直に近い状態から徐々に
目標のテーパ各度に傾いていき直線状態となる。よって、テーパ各度が大きいほど、この長さが長くなることから結果としてダイス間距離が短く求められてしまうと考えられる。
図 3.29 ダイス付近のワイヤの状態

71

3.7.7

諸元出し角度に対する上下ダイス間距離の変化とワイヤの傾き角度誤差（1）実験目的
諸元出しの段階において、テーパ角度が大きくなるに連れて上下ダイス間距離が短く求められてしまうことがこれまでの実験で明らかとなったが、見かけ上のダイス間距離の変化が、ワイヤの傾き角度に対してどの様な影響を及ぼすのか、調査を行う。
（2）実験方法
まず、テーブルから上部ジェットノズルまでの高さをブロックゲージとすきまゲージを用い、70.1mm に設定する。
諸元出し角度は、5、10、15、20 度で諸元出しを行い、その後、与えた角度ごとに求められた上下ダイス間距離を用いて U 軸移動量を求め 5、10、15、20 度にワイヤを傾け、ワイヤ自体の傾き角度の測定を行う。測定方法は、前記 3.6.2 図 3.7 のとおり、ブロックゲー
ジと測定刃を用いて測定を行った。
（3）実験条件
テーブルから 70.1mm の高さに上部ジェットノズルを設定し、その後は、同じダイス間距離で諸元出しを行わせるため、Z 軸を移動させずに実験を行う。
（4）実験結果
以下に諸元出しを行った結果を示す.
テーブルから下部ダイスまでの距離をｆ、上下ダイス間距離をｇとして表す。
・5 度（5.000 度）で諸元出しを行った結果

f=8.173mm g=86.684mm

・10 度（9.996 度）で諸元出しを行った結果

f=7.950mm

・15 度（15.004 度）で諸元出しを行った結果

f=7.962mm g=86.106mm

・20 度（20.005 度）で諸元出しを行った結果

f=7.951mm g=86.054mm

g=86.148mm

諸元出しで与えたテーパ角度に対するテーパ角度誤差の測定結果を示した。
表 3.26 に、
表 3.26 諸元出しで与えたテーパ角度に対するテーパ角度誤差の変化

ワイヤの傾き角度[諸元出し角度]

（度）

[5 度]

[10 度][15 度][20 度]

測定テーパ

5度

0.0136‑0.0007‑0.0017‑0.0036

10 度

0.07450.01920.01830.011815 度

0.1297

0.03670.02680.020120 度

0.15350.05940.04690.0340

角度

誤差72

表 3.26 の結果をグラフに表したものを図 3.30 に表した。

諸元出し角度に対する角度誤差の変化
ワイヤの傾き角度誤
差 （度）

0.200
0.160
0.120
0.080
0.040
0.000
5

10

15

20

測定テーパ角度 (度）

諸元出し角度5度
諸元出し角度15度

諸元出し角度10度
諸元出し角度20度

図 3.30 諸元出し角度に対するテーパ角度の変化（5）考察
図 3.30 を見て分かるように、諸元出し角度を大きくするに従って、全体の傾き角度誤差は小さくなっていることが分かるが、ワイヤの傾き角度が大きくなるにつれて傾き角度誤差も大きくなっていることが分かる。これは、図 3.31 のように、ワイヤの傾き角度が大きくなればなるほど、ワイヤの強さの影響を受け、実際のワイヤの傾きが理想のワイ
ヤの傾きより大きく傾いてしまうことが考えられる。
20 度テーパで諸元出しを行った場合は、ワイヤの強さの影響を受け、ダイス間距離が

図 3.31 ワイヤの傾きの差短く求められていることから、U 軸移動量が少ないために、全体的に傾き角度誤差が小さくなったと考えられる。
しかしながら、ここで問題となるのは、20 度近辺（20.005 度）で諸元出しを行ったにもかかわらず、諸元出し後に 20 度テーパにワイヤを傾けた場合、0.034 度の傾き角度誤差が見られ、前項 3.7.4 において諸元出しにおける誤差の発生割合を計算式により求めたが、この時、誤差の要因として考えられたもの以外にも誤差の発生原因があると思われる。

73

3.7.8 ワイヤの強さによるテーパ角度への影響についての検討
(1)

実験目的
これまでの実験の結果、ワイヤの強さにより、ワイヤの傾きが大きくなるにつれて角度誤差も大きくなるという傾向が見られた。今回は、ワイヤの強さによる角度誤差とダイス直後の、ワイヤの強さを受けている部分のワイヤの状態を ANSYS5.7 を用いて解析
する。

(2)

実験方法

今回は、Φ0.2mm、長さ160mm のワイヤを想定し、実際に諸元出し角度 5 度、10 度、

15 度、20 度で諸元出しを行った結果、得られた U 軸移動量とダイス間距離を用いて、これらを与え、ワイヤの傾き角度誤差の傾向について、ANSYS(3)

5.7 による解析を行った。

実験条件

実際に諸元出しを行った結果を以下に示す。
5 度で諸元出しを行った結果

上下ダイス間距離 26.536mm

U 軸移動量 2.298mm

10 度で諸元出しを行った結果

上下ダイス間距離 26.057mm

U 軸移動量 4.560mm

15 度で諸元出しを行った結果

上下ダイス間距離 25.904mm

U 軸移動量 6.906mm

20 度で諸元出しを行った結果

上下ダイス間距離 26.070mm

U 軸移動量 9.479mm

φ0.2mm の黄銅ワイヤ
ヤング率：1×105（N/mm2）

ポアソン比：0.35

断面積：0.03141592654(mm2)断面二次モーメント：4.908738521×10-6(mm4)

ワイヤテンション：8（N）
Nodes 数

16000 個図 3.32 のように各諸元出し角度で実際に諸元出しを行った結果から、求められたダイス間距離を用いて、ワイヤの傾き角度を（5 度、10 度、15 度、20 度)に傾けたときのワイヤの状態を、ANSYS5.7を用いて解析を行った。

図 3.32 シミュレーションを行なったワイヤの概要

74

（4）実験結果

図 3.33 ダイス間距離でのワイヤの傾きの変化

図 3.33 はダイス間距離の間での、ワイヤの傾きの変化を見たグラフである。

図 3.34 実際にテーブルにワークを置いたときに出る角度誤差
図 3.34 は図 3.33 のデータを元に、板厚 10mm のワークを加工する場合を想定し、加工範囲内でのワイヤの強さがどれだけワイヤの傾きに影響するかを、グラフに表したもので
ある。

75

(5)

考察

図 3.33 の結果を見て分かるように、ワイヤは強さの影響を受けてダイスから離れるに従い、徐々に変形量は小さくなり、直線に近づいて行くことが分かる。
ワイヤがほぼ直線となる部分は、ダイス間距離における中央付近であり、ワイヤの傾き
角度 5 度の場合においては、ワイヤの強さの影響が小さくワイヤの変形量も小さかった。
その他の傾き角度において、その傾き角度に対しワイヤが直線状態となる範囲としては、
傾き角度 10 度では下部ダイスから 11.04mm〜23.28mm の約 12mm の範囲、傾き角度 15度では下部ダイスから 12.31mm〜21.76mm の約 10mm の範囲、傾き角度 20 度では、13.79mm〜20.62mm の約 7mm の範囲であった。これより、ワイヤの傾き角度が大きくな
ればなるほど、ワイヤが強さの影響を受けて直線状態に近づく範囲が小さくなることが分かる。
図 3.34 は、横軸にテーブルからの高さを取り、板圧 10mm までのワークを加工する場合を想定し、ワイヤの傾き角度誤差を縦軸に表したものである。これより、板厚 1mm のワー
クを加工する場合と、板厚 10mm のワークを加工する場合とでは、5 度テーパでは約 0.5
度、10 度テーパでは、約 1 度、15 度テーパでは、約 1.5 度、20 度テーパでは約 2.5 度の角
度誤差の傾向が見られる。つまり加工する目的のテーパ角度が広角になればなるほど、角度誤差も大きくなるという解析結果を得た。
ANSYS5.7 の解析結果においても、ワイヤを傾ける角度が大きくなればなるほど、ワイヤの強さの影響が大きくなり、前項 3.7.7 図 3.31 のように NC の設定角度に対して実際のワイヤの傾きは大きくなるということが分かった。

76

3.7.9 ワイヤの傾き角度に対する加工誤差（1）実験目的
従来のテーパ加工においては、NC の設定角度により、ワイヤに傾きを与えて加工を行っており、加工後にワークのテーパ加工面の角度を測定し、比較したとしても、これは NC
設定角度と加工結果との比較であり、実際のワイヤの傾き角度が分からないために加工誤差を求めたことにはならない。よって、本実験においては加工誤差を求めるため、ワイヤの傾きを求めた後で加工を行い、加工誤差を求めることを目的とし、実験を行った。
（2）実験方法
まず、Z 軸を板厚 10mm のワークを加工できる状態に位置決めを行う。今回の実験でZ 軸の位置決め後のダイス間距離は、26.728mm であった。
次に、上下ダイス間距離から目標のテーパ
角度に傾けるために U 軸移動量を求め、ワイヤを傾けるが、その後ワイヤの傾き角度を測定し、U 軸移動量を調整してワイヤの傾き
角度を目標テーパに近づける。ワイヤの傾き

図 3.35 ワイヤを傾けたままワークに角度の測定方法は、前記 3.6.2 の図 3.7 のと切り込む加工おりに行い、測定刃の高さを変えるブロック
ゲージには、5mm のものを使用した。測定は 10 回行い平均値からワイヤの傾きを求めた。
ワイヤの傾き角度を測定後図 3.35 のように、ワイヤを傾けたままワークに切り込む加工を行い、加工後のワークのテーパ加工面の角度を測定し、ワイヤの傾き角度に対する加工誤差を求めた。ワークのテーパ面の測定は、前記 3.6.1 図 3.6 のとおりに行い、測定顕微鏡の Y 軸方向の移動量は 5mm とし、測定は 10 回行い平均値からテーパ面の角度を求めた。
(3)実験結果
ワイヤの傾き角度と加工誤差の結果を表 3.27 に表す。
表 3.27 ワイヤの傾き角度と加工誤差
ワイヤの傾き角度
測定結果(度)

加工後のテーパ面の角度
測定結果

(度）

加工誤差

(度)

10.00011.99314.00015.99818.00320.00810.00411.96014.00315.96117.91319.9930.004-0.0330.003-0.037-0.090-0.01477

表 3.27 の結果をグラフに表したものを図 3.36 に表す

ワイヤの傾き角度とワークのテーパ角度の加工誤差
0.02
加工誤差 (度)

0.00
-0.02

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

-0.04
-0.06
-0.08
-0.10
テーパ角度 (度)図 3.36 ワイヤの傾き角度とワークのテーパ角度の加工誤差(4)考察
図 3.36 の結果から、ワイヤの傾き角度とワークのテーパ角度の加工誤差は 18 度を除けば、0.004 度から-0.04 度の範囲で多少のばらつきは見られるものの、加工誤差の値は小さいと言える。ワイヤの傾き角度 18 度に関しては突発的に誤差が大きく出てしまったものと考えられるが、全体的に見てみると加工誤差はマイナスにででてしまうものの加工誤差は小さく、加工誤差よりもワイヤの傾き角度誤差を小さく押さえることの方が重要であるといえる。
今回の実験より、ワイヤの傾き角度を正確に傾ける方法を見つけ出すことができれば、テーパ加工精度の向上は十分に考えられることが分かった。

78

3.8

諸元出しについての検討

諸元出し方法については、3.5.2 諸元出し方法で説明した。これまでの実験の結果から、ワイヤを正確に傾けることと、ワイヤの傾き角度を正確に測定することが重要であると考えられたが、ワイヤの傾きを求める方法を検討中に、諸元出し方法の重要な問題点が浮かび上がってきた。よって本節では、諸元出し方法の問題点と、ワイヤの傾き設定方法について検討した。
3.8.1 諸元出し方法を用いたワイヤの傾き角度の測定方法の検討
従来の諸元出し手順を用いてワイヤの傾き角度を求める方法について検討した。図 3.37 は、諸元出し時に必要な値と測定値を分かりやすく、図で表したものである。
従来の諸元出し方法では、諸元出し
後に求められた上下ダイス間距離と、諸元出し中に移動した U 軸移動量を用いて諸元出し角度の割り出しを行っていたが、ワイヤの強さによって、諸元出し角度が変わると上下ダイス間距離も変化してしまうことや、変形したワ

図 3.37 諸元出し方法

イヤの部分を含めた状態で諸元出しを行っていることから、諸元出し時のワ
イヤの傾き角度の割り出しが、正確に行うことができないのではと考え、諸元出し段階で求められる値、ｄ、ｃに注目し図 3.38 の灰色で表された三角形を用いて、ワイヤの傾き角度を求める方法を提案した。この測定方法においては、ワイヤの強さの影響を受けてない箇所でワイヤの傾き角度を求める
ため、ワイヤの傾き角度が正確に求め

図 3.38 ワイヤの傾き測定方法

ることができるのではないかと考えたのである。ワイヤの傾き角度を求めるための式を以下に示す。
−1

d −c

b−a

ワイヤの傾き角度θ= tan 

この方法を用いて、ワイヤの傾き角度を求めることができるのではないかと思われる。

79しかしながら、諸元出し方法や、提案されたワイヤの傾き角度測定方法においても、図3.39 のように、緑色で表された三角形 D と赤色で表された三角形 C とが相似であることが条件となるが、ワイヤが径を持たない線であると考えた場合、ワイヤの左右の傾き角度が等しければ三角形 D、C は相似であることがいえる。

図 3.39 ワイヤを線として考えた場合の三角形 D、C
図 3.39 においては、ワイヤを線として考えた場合であるが、図 3.40 は、実際のワイヤのように径を与え、同じように三角形の相似を考えてみた。その結果、青丸で囲まれた部分を見て分かるように三角形 C がわずかに小さく、二つの三角形が相似でないことが分かる。

図 3.40 ワイヤ径を与えて考えた三角形 D、C80

図 3.40 において三角形 D と三角形 Cを重ね合わせた結果、三角形 C がわず
かに小さく、二つの三角形は相似とならないことが分かった。これは図 3.41に示す、青い矢印部分の長さは同じであるのに対して、ワイヤの幅を示す黒い矢印部分は、図 3.42 に現したように、
垂直状態のワイヤ幅と、傾いた場合のワイヤ幅に差が生じることが原因である。
また、ワイヤ幅の差を K と表した場
合、今回使用したワイヤの直径が0.2mm であるため、K は以下の式で表
図 3.４1 ワイヤの幅の差

される。

 1

− 1
K = 0.2
 cos θ

図 3.42 ワイヤ幅の差（K）

81

諸元出し段階において、垂直状態でのワイヤ幅とワイヤを傾けた場合のワイヤ幅とに差が生じることが分かったが、ワイヤの傾きが大きくなればなるほどワイヤ幅の差 K も大きくなることが分かる。よって、諸元出し角度の変化に対するワイヤ幅の差の変化を図 3.43に表し、そのワイヤ幅の差から生じる角度誤差を求めたものを図 3.44 に表した。

ワイヤ幅の差 K (mm)

ワイヤ幅の差の変化

0.070
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000
0

10

20
30
諸元出し角度 （度）40

図 3.43 ワイヤ幅の差の変化

角度誤差 (度)

傾き角度誤差

0.080
0.070
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000

0

10

20

30

40

諸元出し角度 (度)図 3.44 ワイヤ幅の変化から生じる角度誤差
図 3.43 より、諸元出し角度が小さい場合は、ワイヤ幅の差も小さいが、ワイヤの傾きが40 度の場合においては 0.06108mm と非常に大きな値となることが分かった。また、角度誤差においても同じく 40 度の場合には 0.06999 度の角度誤差となってしまうことが明らかとなった。従来の諸元出し方法においては諸元出し角度が大きくなればなるほど、求められる角度自体に誤差を含むことになるため、結果として従来の諸元出し方法のまま広角テーパでの諸元出しを行うことはできないことが分かる。また、始めに提案された従来の諸82

元出し操作を用いたワイヤの傾きを求める方法においても、同じく求められる角度に誤差を含むことから、ワイヤの傾き角度の測定に適用することはできないことが分かる。
また、このような誤差を発生させないためには、やはりワイヤを左右に傾けず一方向のみに傾けた状態で傾き角度を測定しなければならないことが分かる。
3.8.2 新しい垂直度計形状とワイヤの傾き角度測定方法の提案
従来の諸元出し方法においては、求められる諸元出し角度に誤差を含み、広角テーパ加工を行う際には適用できないことが分かった。
ワイヤの傾き角度の測定に関して、ワイヤ幅の差を補正することで、従来の諸元出し方法を用いることも考えられるが、やはりワイヤの傾き方向を左右のいずれかに限定して、傾きの測定を行わせる方がより正確に測定することができると思われる。
しかしながら、従来の垂直度計では、ワイヤを一方向に傾けた状態だけで傾きを測定することができないため、今回新しい垂直度計の形状を提案した。
新しい垂直度計の形状を図 3.45 に示す。従来の垂直度計は上下の測定刃の長さが同じであったが、提案した垂直度計は上下の測定刃の長さが違っており、下側の測定刃が、上側よりも長くなっている。測定刃の長さが違っているが、通常通りワイヤの垂直出しを行う
こともできる。

図 3.45 提案した垂直度計の形状

83

また、提案した垂直度計を用いれば、ワイヤを一方向のみに傾けた状態で、ワイヤの傾き測定を行うことができる。傾き測定方法を図 3.46 に示す。
まず、垂直度計を従来の垂直だし時と同じように加工テーブル上にセットし、ワイヤに傾きを与え、初めに上部測定刃に対して端面位置決めを行いその時の X 軸座標をゼロとする。次に、下部測定刃のみにワイヤが接触できる範囲内まで Y 軸方向にワイヤの位置をずらす。続いて下部測定刃で端面位置決めを行うことによって、X 軸座標の移動量を求める。
上下の測定刃間隔は、従来と同じく 50mm とした場合、ワイヤの傾き角度は、次の式によって求めることができる。
−1

 X軸の移動量 

50



ワイヤの傾き角度 θ= tan 

図 3.46 提案した垂直度計を用いたワイヤの傾き角度測定方法

ワイヤの傾き角度の測定方法について説明したが、傾き角度を求めた後、U 軸移動量を調整し再度傾き角度の測定を行う自動プログラムを加工機の NC に設定すれば、目標テーパ角度に近づくまで、繰り返し測定を行わせることも可能と思われる。
また、ワイヤの傾き角度が求まれば、その時の U 軸移動量から上下ダイス間距離を求めることも可能である。
今回、提案した垂直度計とワイヤの傾き角度測定方法を用いれば、ワイヤの傾き角度を正確に求めることができ、更に広角テーパにおいてもこの方式を適用することは可能であるため、テーパカット加工精度を向上させることは十分に期待できる。

84

3.9

結言

テーパカットについて加工実験の他、解析ソフトや数式等を用いてテーパカット加工の誤差について研究を行ってきた。ワイヤの傾き角度自体に影響を及ぼす要因は、ワイヤの強さであることが結果として言え、前記図 3.31 に表されたように NC で計算された理想のワイヤの傾きよりも実際のワイヤの傾きはワイヤの強さによって傾きが大きくなることが分かった。また、諸元出し段階における測定誤差が、ダイス間距離に及ぼす影響を計算式で求めた結果、諸元出し角度を 2 度と 14 度で設定し比較した場合、14 度の場合の方が、2度の場合に比べ、発生する誤差の割合を小さく抑えることができるという結果を得た。この結果を調査するため、実際の諸元出しを 2 度と 14 度で行ったが、計算結果と同じく、諸元出し角度 14 度で行った場合の方が、求められたダイス間距離のばらつきは小さいことが分かった。しかしながら、このばらつきの差の原因は、測定刃とワイヤの接触面が、2 度の場合と 14 度の場合では、わずかに 14 度の方が狭い接触面積で位置決めを行うことができていたのに対し、2 度の場合は接触面積が広いために測定位置にばらつきが生じたとためだと思われた。
従来、テーパ加工の加工誤差については、ワイヤの傾き角度が NC の計算によって、設定していたために、実際ワイヤが何度に傾いた状態で加工を行っていたのかが分からず、NC の設定テーパ角度と加工後のワークのテーパ角度との差を誤差としていた。今回の研究においては、ワイヤの傾き角度を測定後、ワイヤをそのまま傾けた状態でワークに切り込
む加工を行い、加工誤差の調査を行った。その結果 20 度テーパまでにおいては、加工誤差はばらつくものの、誤差は小さいことが分かった。このことから、ワイヤの傾き角度を正確に測定し、ワイヤを傾ける方法を検討する必要性が見えてきた。よってワイヤの傾き角度測定方法を検討し、諸元出し方法を用いた角度測定方法を提案したが、調査の段階で従来諸元出し方法自体に誤差の発生原因があることが明らかとなった。その誤差の発生原因
は、垂直状態のワイヤ幅と、傾けた状態のワイヤ幅の差であり、諸元出し角度が大きくなるに従って発生する誤差も大きくなるという結果となった。従来のような 5 度程度のテー
パカット加工においては、発生する誤差は非常に小さいものであったため従来の諸元出し方法においても問題は無いが、広角テーパでの諸元出しは、発生する誤差が大きくなるた
め、従来方法は適用できないことが分かった。
以上のことから、垂直度計の測定刃形状の改良点と、これを用いたワイヤの傾き角度測定方法を提案した。実際にその垂直度計を試作し、測定を行う調査を行っていないが、ワイヤの傾き角度を求める方法としては、操作が容易であり正確にワイヤの傾き角度の測定を行うことができる。さらに NC 側に測定プログラムを設定すれば、自動で繰り返し測定を行い、目標テーパ角度にワイヤを傾けることも可能であると思われる。
今回の研究における、従来諸元出し方法の問題点の発見と、垂直度計を用いたワイヤの傾き角度測定方法の提案は、テーパ加工精度の向上につながる成果であり、今後のテーパ加工精度の向上は期待できると思われる。

85

第4章

結論

本研究は、ワイヤカット放電加工機における加工精度向のうち、コーナー加工精度とテーパ加工精度について研究を行い、従来加工法の調査や、原因追究のための調査実験などを行ったのち、計算式を用いた誤差の割り出しや、解析ソフトを用いて加工状態をシミュ
レーションするなど、さまざまな視点から調査を行い結果として、以下に示す結論を得た。
第 2 章コーナー加工精度の向上
・セカンドカット加工後のコーナー先端部分は、加工面のエッジは、シャープに加工されているが、コーナー先端の両辺が、先端に向かってわずかに傾いた形状に加工される。
・ドゥエル加工法においては、今回の加工条件の場合、停止時間 0.8 秒付近でダレを小さくすることができる。
・オーバーシュート加工法は、通常加工で発生するダレ寸法をもとに、最適送り量を求めることで、ダレ寸法の小さいコーナー加工を行うことができる。
・コーナーダレの寸法は、角度が小さくなればなるほど l1、l2 ダレ共に長く発生する。
・最もダレ形状に影響を及ぼす要因は、ワイヤのたわみである。
・オーバーシュート加工法で加工を行ったコーナーは、通常加工に比べて、ワーク断面の上面、中面、下面でのダレ寸法の差が小さい。
第3章

テーパカット加工の加工精度向上

・ダイス間距離を一定として、ワイヤの傾きを設定した場合ワイヤの傾き角度誤差は、傾き角度が大きくなるにつれて角度誤差も大きくなるという結果を得た。
・計算式から求められた結果においては、諸元出し角度が大きいほどダイス間距離に影響を及ぼす誤差の割合を抑えることができることがわかった。
・諸元出し角度が大きくなるとワイヤの強さの影響も大きくなり、見かけ上のダイス間距
離が短く求まってしまう。
・諸元出し角度と同じ傾きにワイヤを傾け、その傾き測定を行った結果、諸元出し角度が大きいほど傾き誤差の発生は小さいものの、プラス方向にわずかな角度誤差が生じる。
・現在の諸元出し方法では、測定時にワイヤを垂直状態から左右にワイヤを傾けて測定を行うことから、ワイヤの状態によってワイヤ幅の差だけ誤差が生じることから、広角テー
パでの諸元出しを行うことはできない。
・新しく提案した垂直度計とワイヤの傾き角度測定方法を用いることによって、ワイヤの傾き角度の測定は容易にかつ正確に求めることが可能と思われる。
以上、本研究はコーナー加工精度とテーパカット加工精度において、加工精度に影響を及ぼす誤差の要因を明らかにしながら、その改善策を提案し、その改善策を適用することでそれぞれの加工精度が向上することを示したものである。

86

参考文献
小原治樹

大住剛

今井渉

山岸亮法

「電気加工学会全国大会・論文
ワイヤ放電加工の小円弧凹コーナーR の加工精度改善方法の検討」 （1999）
W.J.Hsue; Y.S.Liao
International Symposium for ElectorMachining「A CONTROL STRATEGY FOR FINISH‑CUT OF WIRE‑EDM
BASED ON A MATERIAL REMOVAL MODEL」 (1995)
斎藤長男

小林和彦

仙北谷英次

「ワイヤカット放電加工技術」
三菱電機（株）／（1971）

斎藤長男「放電加工のしくみと 100％活用法」
眞鍋明（1979）

葉石雄一郎「ワイヤカット放電加工」（1997）

真柄卓司「ワイヤ放電仕上げ加工における加工精度向上に関する研究」（1993）87