JP3496542B2 - ワイヤ放電加工機用数値制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤ放電加工
機の数値制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤ放電加工装置とは、被加工物に対
してワイヤ電極を所定間隔おいて配置し、これら被加工
物及びワイヤ電極を加工液を浸した加工槽の中に浸透
し、この状態で被加工物とワイヤ電極との間に電圧を印
加する。

【０００３】そしてワイヤ電極と被加工物を接近させ、
ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量が所定量になると
ワイヤ電極と被加工物との間に放電が発生する。これに
より、この放電エネルギーによって被加工物は加工され
る。

【０００４】このときワイヤ放電加工では常に最適な放
電状態を保つために、そのワイヤ電極と被加工物とのギ
ャップ量を最適に保つことが必要となる。しかしながら
被加工物は加工され、ギャップ量は常に変化する上に電
極間には加工屑が発生するため直接そのギャップ量を計
測することは困難である。

【０００５】一方ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極と被
加工物とのギャップ量と、その加工電圧を平滑化した平
均加工電圧との間にはほぼ線形な関係が成り立ってお
り、平均加工電圧を一定に保つことはギャップ量を一定
に保つこととほぼ等価である。よって加工速度またはワ
イヤ電極位置を操作することにより平均加工電圧を一定
に保つことが必要となるので、その時のギャップ量によ
りワイヤ電極の加工速度は決定されることになる。

【０００６】逆に、加工速度によってギャップ量、つま
りワイヤ電極と被加工物の相対距離がわかることにな
る。

【０００７】このようなワイヤ放電加工では、１度目の
加工では加工液および電気的な条件が強いためワイヤ電
極の振動や変形が激しく、形状の精度を上げることが困
難であることや、加工面が荒くなるため、オフセット量
をつけて１度目の加工面をなぞるようにしてワイヤ電極
をはわせると同時に、比較的弱い電気条件で放電を発生
させ、形状精度や加工面の面荒さを向上させる仕上加工
法は一般的な手法として用いられている。

【０００８】具体的に図２を用いて説明を行う。パンチ
形状を加工する場合、１度目の加工ではあらかじめ目的
のプログラム軌跡に対して、ワイヤ径＋放電ギャップか
らさらに２回目以降のとり代を見込んでオフセット量を
設定して加工を行う。続いて２度目の加工では図３のよ
うにある所定の距離だけ被加工物側にオフセットさせ、
同一方向または逆方向に同一の形状プログラムにより加
工を行う。これにより２度目の加工後は一回り小さくな
る。このときはワイヤ電極３０１の変形などは比較的小
さいため、形状精度は向上する。

【０００９】また、さらに形状精度や加工面の向上を要
求するときには３回、４回と加工回数を増やしていくこ
とが必要である。

【００１０】しかしながら、加工を行ううちにワイヤ電
極を支持するワイヤガイドが、加工中に発生する加工熱
により微少ながら伸張した場合や、図４のように被加工
物の加工形状を支持している部分４０１で曲がってしま
った場合、被加工物のすべての加工面においてワイヤ電
極４０２を等間隔によせることが不可能となってしま
う。

【００１１】このような場合、２度目の放電が均等に発
生しないため加工面にむらがおきたり、形状精度が悪く
なるが、具体的にどの程度かたよったのか、回転したの
かを知るには、加工者の経験によるしかなく、形状の精
度も切り落として実際に計測するしかなかった。

【００１２】また、この種の従来の技術として特開昭６
１−１２１８２１号公報に開示されたものがある。これ
は放電加工装置において、加工中の加工速度と基準とし
た加工速度を比較して自動的に加工条件を切り替えるこ
とによる加工効率の向上を目的としたものである。

【００１３】しかしながら、これは具体的に電極と被加
工物の相対的な位置関係、または偏りを示すものではな
く、加工終了後に形状の精度がおもわしくなくても、ど
のようにしてなぜ悪かったのかなどを知る手段を持つも
のではない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな従来の技術の欠点を補うものであり、加工終了後に
その加工の良否を判断する材料を計算する工作機械用数
値制御装置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明のワイヤ放電
加工装置用数値制御装置は、加工時の被加工物とワイヤ
電極との放電間隙に応じて加工速度を自動制御するワイ
ヤ放電加工装置において、１度加工を行ったワイヤ放電
加工のパスに対してオフセットを付加して順方向または
逆方向に比較的弱い電気条件で放電を発生させながら加
工する仕上加工時の加工速度から、前記被加工物の前記
ワイヤ電極に対する実際の相対位置を推測し、加工形状
の偏りを計算する計算手段を有するものである。

【００１６】第２の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、前記の実際の相対位置を水平方向のある軸、
X軸とそれに直交する水平方向の別の軸、Y軸方向とする
ものである。

【００１７】第３の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、前記の実際の相対位置を水平方向の回転とす
るものである。

【００１８】第４の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、仕上げ加工速度を一定の条件を満たしたもの
とするものである。

【００１９】 第５の発明のワイヤ放電加工装置用数値
制御装置は、基準加工電圧を中心にして一定の幅内にあ
る平均加工電圧による加工時の加工速度を、仕上加工時
の加工速度とするものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施例１．この発明の一実施例を
図１を用いて説明する。図１はワイヤ放電加工装置全体
を示す構成図である。被加工物１０１は加工槽１０２の
中で加工液１０３に浸漬されており、この被加工物１０
１には所定間隔をおいてワイヤ電極１０４が配置されて
いる。なお、このワイヤ電極１０４は上部ワイヤガイド
１０５と下部ワイヤガイド１０６によって支持されてい
る。これら被加工物１０１とワイヤ電極１０４との間に
は発振器１０７を介して直流電源１０８が接続されて放
電回路を形成している。

【００２１】一方、放電回路には電圧検出装置１０９が
直流電源１０８に対して並列接続されており、この電圧
検出装置の検出した電圧を情報としてデジタル化するＡ
／Ｄ（アナログ／デジタル）変換装置１１０が電圧検出
装置１０９には取り付けられている。上部または下部ワ
イヤガイド１０５、１０６にはワイヤ電極１０４の現在
位置と速度を検出する検出装置１１１が取り付けられて
いる。また、これらＡ／Ｄ変換装置１１０、現在位置・
速度検出装置１１１にはそれぞれタイマ装置１１２が取
り付けられており、信号の取り込みタイミングを制御
し、ＣＰＵ１１３から命令されたサンプリングタイムご
とにそれぞれの情報をサンプリングしたものをデジタル
変換してバス１１４を介しメモリ１１５に保存される。
またメモリ１１５には上記のようなタイマ装置１１２で
の両検出装置１１０、１１１に対する信号採取タイミン
グプログラムが記憶されている。このようにして両検出
装置１１０、１１１とタイマ装置１１２とＣＰＵ１１３
とメモリ１１５により信号採取手段が構成されている。

【００２２】ＣＰＵ１１３にはバス１１４を介して、計
算結果表示装置１１７、メモリ１１５、キーボード１１
７が接続されている。メモリ１１５には採取した情報を
もとに偏りや回転を計算する計算プログラムおよび、加
工速度と偏りや回転を関連付けるデータベースが記憶さ
れており、これを使用してＣＰＵ１１３により計算を行
い、計算結果表示装置により計算結果が表示される。キ
ーボード１１７からは加工の命令などがキー入力され
る。

【００２３】次に図５に示すフローチャートにより、図
１２のような四角形状を切り出した場合の前後左右方向
の偏りの計算方法の一連の流れを説明する。この時、偏
りとは図１１に示すように被加工物が本来の位置から偏
った場合を現す。

【００２４】まず、加工開始（ステップ５０１）と同時
にメモリ１１５に加工情報としてワイヤ電極の位置情
報、速度情報、平均電圧情報が一定サンプリングごとに
図６のように貯えられる（ステップ５０２）。加工終了
（ステップ５０３）と同時に情報検出も終了し、次に加
工プログラムまたは手入力などにより右回りか左回りか
という加工方向（ステップ５０４）及び、ワイヤ電極の
径や材質（ステップ５０５）、被加工物の板厚・材質
（ステップ５０６）及び基準加工電圧（ステップ５０
７）などを選択する。

【００２５】次に偏りの計算（ステップ７０１）を開始
する。図７に示すようにまず、行ごとのデータが情報と
して有効であるかを平均加工電圧から判別する（ステッ
プ７０２、ステップ７０３）。ワイヤ放電加工において
は平均加工電圧を一定に保っていることが必要であり、
前提条件となっているので基準加工電圧を中心にして一
定の幅を超えていた平均加工電圧のデータは情報として
使用しないこととする。

【００２６】次に、データが加工形状の上下左右のどち
ら側のものであるかによって、４種類に分類する（ステ
ップ７０４〜ステップ７１０）。図において例えば、１
つ前のデータと比較して、Ｘ軸方向には動いていないが
Ｙ軸のプラス方向には動いている場合には、グループａ
と判断する。同じようにしてグループｂ，ｃ，ｄに分類
する。

【００２７】分類が終了したら、分類ごとのデータの平
均値を式Ｓ(x)を用いて算出する（ステップ７１２）。
一方、加工速度と相対位置の間には、電気加工条件・ワ
イヤ電極などが同一であった場合には図８のような曲線
に乗った関係を持ち、板厚が変化した場合、この曲線の
傾きはそのままでＹ切片が上下する。よって式T(x)を用
いてそれぞれのグループについて相対位置を算出して
（ステップ７１３）、図のＡＡ−ＢＢとＣＣ−ＤＤ及び
加工方向から図９の表をもとに加工形状の上下左右方向
の偏り量Ｅ，Ｆとその偏った方向を算出する（ステップ
７１４）。

【００２８】次に回転計算を開始する（ステップ１００
１）。この場合、回転とは図１２に示すように被加工物
が本来の位置から回転した場合を表す。基準加工電圧入
力および、情報が有効であるかどうかの判断までは実施
例１と同様である（ステップ１００２〜ステップ１００
３）。次にそれぞれの有効であると判断されたデータに
ついて図８のグラフから式T(x)を使用して加工速度を相
対位置に変換する（ステップ１００４、ステップ１００
５）。この時、加工形状の偏りが回転だけであった場
合、図１３のように相対位置は推測される。この傾いた
相対位置の大まかな傾きＷをそれぞれの部分ａ，ｂ，
ｃ，ｄについて算出し（ステップ１００６）、これらの
傾きの平均をとった（ステップ１００７）あとarctan
(W)を計算することにより（ステップ１００８）、回転
角Δθが算出される。

【００２９】以上のようにして偏り量を算出する。この
とき相対位置の算出方法として式を使用したが加工速度
と相対位置と被加工物の板厚をデータテーブルに細かく
分けたデータを保管し、それを使用してもよい。また、
偏った方向の算出方法としては加工ＮＣプログラムと加
工データのＸ、Ｙ軸との関係から加工方向を推測しても
よい。さらに、今回は四角形状について説明したため縦
方向か横方向のデータしか存在しなかったが、ななめ方
向でもどちらの方向により近い傾きを持つかにより分類
可能であるので、分類したうえで計算に入れてもよい。
また偏りおよび回転を変換する情報としては、ワイヤ電
極と被加工物の相対的な位置関係を用いたが、同様に偏
り量を推測できる情報として、被加工物の取り量やワイ
ヤ電極の寄せ量などに変換してもよい。また、実施例で
はパンチ形状を取り上げたが、ダイ形状でも偏りや回転
がわかるのは言うまでもない。さらに、加工間隙を制御
する操作量として加工電圧を使用したが、加工電流や無
負荷時間の長さ等を使用したものでも偏り量・回転を計
算できる。また、偏りを被加工物の偏りとしたが、ワイ
ヤ電極の本来のパスからの偏りとしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】第１の発明のワイヤ放電加工装置用数値
制御装置は、加工時の被加工物とワイヤ電極との放電間
隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装置
において、１度加工を行ったワイヤ放電加工のパスに対
してオフセットを付加して順方向または逆方向に比較的
弱い電気条件で放電を発生させながら加工する仕上加工
時の加工速度から、被加工物のワイヤ電極に対する実際
の相対位置を推測する計算手段を設けたので、加工形状
の精度を実際に図らなくても予測することが可能にな
る。

【００３１】第２の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、前記の実際の相対位置を水平方向のある軸、
X軸とそれに直交する水平方向の別の軸、Y軸方向とした
ので、加工形状の精度を実際に図らなくても予測するこ
とが可能になる。

【００３２】第３の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、前記における実際の相対位置を水平の回転方
向としたので、加工形状の精度を実際に図らなくても予
測することが可能になる。

【００３３】第４の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、前記における仕上加工時の加工速度を一定の
条件を満たしたものとしたので、加工形状の精度を実際
に図らなくても予測することが可能になる。

【００３４】第５の発明のワイヤ放電加工装置用数値制
御装置は、前記における一定の条件を同時期の平均加工
電圧が基準加工電圧付近であることとしたので加工形状
の精度を実際に図らなくても予測することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の構成を示す図である。

【図２】 ワイヤ放電加工装置で1度目の加工を行って
いる図である。

【図３】 ワイヤ放電加工装置で2度目の加工を行って
いる図である。

【図４】 加工形状が偏ったときの図である。

【図５】 この発明の偏りを計算する全体的なフローチ
ャートを示す図である。

【図６】 メモリに保存される加工状態のデータを示す
図である。

【図７】 偏りを計算する詳細なフローチャートを示す
図である。

【図８】 加工速度と相対位置の関係を示す図である。

【図９】 加工方向と引き算の符号によりどちらの方向
に偏っているかを対応づける図である。

【図１０】 この発明のひねりを計算する詳細なフロー
チャートを示す図である。

【図１１】 四角形状を切って偏りが生じた場合のイメ
ージを表す図である。

【図１２】 四角形状を切ってひねりが生じた場合のイ
メージを示す図である。

【図１３】 従来の放電加工装置において加工速度に応
じて電気条件をきりかえる装置の構成図である。

【符号の説明】

１０１ 被加工物、１０２ 加工槽、１０３ 加工液、
１０４ ワイヤ電極、上部ワイヤガイド、１０６ 下部
ワイヤガイド、１０７ 発振器、直流電源、１０９ 加
工電圧検出回路、１１０ アナログデジタル変換器、１
１１ 現在位置・速度検出装置、１１２ タイマ装置、
１１３ ＣＰＵ、１１４ バス、１１５ メモリ １１６ 計算結果表示装置、１１７ キーボード、２１
０ 被加工物 ３０１ ワイヤ電極、４０１ 被加工物における支持
点、４０２ ワイヤ電極、１３０１ 電極支持装置、１
３０２ 加工用電極、１３０３ 被加工物、１３０４
電極位置検出装置、１３０５ 時計、１３０６ 時刻記
憶装置、１３０７ 加工速度演算装置、１３０８ 加工
速度比較装置、１３０９ 加工条件切換装置、１３１０
発振器、１３１１ 加工速度計測装置、１３１２ 加
工速度基準設定装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−214425（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−262438（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−212621（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−9262（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−142021（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 7/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工時の被加工物とワイヤ電極との放電
   間隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装
   置において、 １度加工を行ったワイヤ放電加工のパスに対してオフセ
   ットを付加して順方向または逆方向に比較的弱い電気条
   件で放電を発生させながら加工する仕上加工時の加工速
   度から、前記被加工物の前記ワイヤ電極に対する実際の
   相対位置を推測し、加工形状の偏りを計算する計算手段
   を有することを特徴とするワイヤ放電加工装置用数値制
   御装置。
2. 【請求項２】 実際の相対位置とは水平方向にある軸、
   Ｘ軸とそれに直交する水平方向の別の軸、Ｙ軸方向に関
   するものである請求項１記載のワイヤ放電加工装置用数
   値制御装置。
3. 【請求項３】 実際の相対位置とは水平の回転方向に関
   するものである請求項１記載のワイヤ放電加工装置用数
   値制御装置。
4. 【請求項４】 仕上加工時の加工速度は、一定の条件を
   満たしたものである請求項１から３のいずれかに記載の
   ワイヤ放電加工装置用数値制御装置。
5. 【請求項５】 基準加工電圧を中心にして一定の幅内に
   ある平均加工電圧による加工時の加工速度を、仕上加工
   時の加工速度とする請求項４記載のワイヤ放電加工装置
   用数値制御装置。