JP3946560B2 - 数値制御プログラム作成方法と数値制御放電加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物を加工する数値制御プログラムを作成する方法と数値制御プログラム作成機能を備えた数値制御放電加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製品の開発部門で新しい製品を開発する場合、設計者は製品の設計をまず３次元のＣＡＤ装置などを用いて立体的に製品形状を捉えて設計を行い、製品図面と製品を構成する部品図面を作成する。設計された製品情報はＣＡＤによる定義情報または製品図面の形で生産部門に送られる。
【０００３】
生産部門では、金型設計について知識と経験のある設計者が、金型設計用のＣＡＤ装置を用いて設計された部品を製作するための金型を設計する。このとき、製品の設計情報がＣＡＤの定義データとして送られてきた場合は、開発部門と互換性のあるＣＡＤ装置を用いて設計製品情報を利用して金型製作用図面を作り、金型製作部門に図面を送る。
【０００４】
金型製作部門では、金型図面に基づき各種工作機械を使って金型の機械加工をおこなう数値制御プログラムを作成する。最近では、この際、金型製作部門の担当者が、提供された図面を基に機械加工用の数値制御プログラムをＣＡＭ装置などのプログラミング装置を用いて作成するようになってきている。数値制御プログラムの作成に当って、製作部門の担当者は金型の加工に適した加工方法を考慮して、ミーリング加工で行う場合にはマシニングセンター用のＣＡＤ装置を用いて、また、ワイヤ放電加工装置や形彫放電加工装置を用いる場合には、それぞれに適したＣＡＤ装置を用いて機械加工用の数値制御プログラムを作成する。この作成された数値制御プログラムを基に工作機械の操作者が金型を機械加工していく。このように製品の設計から製品製作用の金型設計、そして金型製作用の機械加工用の数値制御プログラム作成という一連の流れにより製品の生産が行われる。
【０００５】
ところで、形彫放電加工装置を用いて放電加工を行う場合には、金型製作図面の他に放電加工を行う電極の設計が必要となる。放電加工の加工工程では、他の機械で金型の機械加工が既に行われた金型が被加工物として搬送されてくると同時に加工する工具となる電極も別工程で製作されたものが機械操作者のところに持ち込まれる。このような場合は、形彫放電加工装置の数値制御装置に用意されたプログラム作成装置を用いて、電極の減寸量、加工深さ、電極の形状と加工の方法の選択、加工位置、加工面粗さなど加工プラグラム作成に必要な各種入力を行なって作業者が加工プログラムを作成している。
【０００６】
また、電極形状を３次元で定義すると共に電極に関する情報を予め設定登録しておき、この電極設計情報と加工物設計情報に基づいて３次元化された表示モデルを作成し、それらのモデルを表示して電極と被加工物を視覚的にとらえて、プログラムを作成する形彫ＣＡＭ装置などがある。
【０００７】
上述のプログラム作成装置では、既に製作された電極に関する情報（電極材料、使用電極本数、電極の減寸量、用意された複数の電極形状を含む加工パターンから加工形態の選択など）及び被加工物に要求される情報（最終面粗さ、加工深さ、加工位置など）を電極図面や金型の製作図面を基に入力する。この種のプログラム作成装置における加工形態に関する入力は、複数の代表的な電極形状を含む加工パターンの中から選択するようになっており最適な加工のための情報が入力されているとは言えない。また、加工位置に関する情報などはやはり金型製作用の図面から読み取ってプログラム作成装置に入力する必要があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の作業の流れでは、製品部品のＣＡＤ装置による設計作業、製品部品図を基に部品製作用の金型を設計する作業と、そして形彫放電加工装置を使用する場合には電極の設計を行う作業、さらにこれらの情報を基に数値制御プログラムを作成するという作業を行なっている。このことは、それぞれの作業段階で製品部品を設計するときと同じデータを入力する作業を必要としていることを示している。しかしながら、製品の寸法や形状に関する情報や前段階での作業による入力データ（情報）は、同じ製品のものである以上、次の作業段階でも共有できるものがあるにも拘わらず、数値制御プログラムを作成する作業では再びプログラム作成に必要な情報を上述のごとく再入力しているのが現状である。
【０００９】
本発明の目的は、数値制御プログラムを作成する際に、電極や被加工物に関する情報の入力を極力無くして、実際の加工形状に適した加工条件が設定された数値制御プログラムを作成する方法及び数値制御プログラム作成機能を備えた数値制御放電加工装置を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的は、数値制御放電加工装置の前記プログラム作成機能により作成された数値制御プログラムを表示装置上でシミュレーションして容易にプログラムの確認を行うことができる数値制御放電加工装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の本発明の目的は、（１）設計された製品情報に基づいてＣＡＤ装置で設計した被加工物寸法と形状定義情報を含む加工物設計情報及び電極寸法と形状定義情報を含む電極設計情報を入力する手段と、上記入力された加工物設計情報から加工に必要な少なくとも加工位置と加工深さと放電加工前の加工部分の形状に関するデータを取り出す手段と、上記入力された電極設計情報から加工条件決定に必要となる少なくとも電極形状と電極減寸量に関するデータを取り出す手段と、上記電極が所定深さに達したときの上記電極形状を上記電極減寸量大きくした加工形状と上記放電加工前の加工部分の形状とを上記所定深さごとに比較して上記所定深さごとの加工面積を求める手段と、上記加工面積に適した加工条件を選択する手段と、上記選択された加工条件を用いて上記加工深さに関するデータに基づいて加工プログラムを生成する手段と、上記加工位置に関するデータに基づいて電極移動プログラムを作成し上記加工プログラムと合成する手段を含んでなる数値制御放電加工装置とすることにより達成される。
【００１２】
また、前述の本発明の目的は、（２）製品情報に基づいて金型設計ＣＡＤ装置で設計された金型に関する加工物設計情報と電極に関する電極設計情報を入力する手段と、上記入力された加工物設計情報と電極設計情報を解析して、加工に必要な少なくとも加工位置、放電加工前の加工部分の形状及び加工深さに関するデータ並びに少なくとも電極形状と電極減寸量に関するデータを取り出す設計データ解析手段と、上記設計データ解析手段の取り出した上記電極形状と上記電極減寸量に関するデータに基づき得られる上記電極が所定深さに達したときの加工形状と上記放電加工前の加工部分の形状とを上記所定深さごとに比較して上記所定深さごとの加工面積を求めるとともに上記所定深さごとに求めた上記加工面積に変化がある場合には上記加工深さ方向の位置と関連付けて上記加工面積を記憶装置に記憶させる手段と、上記加工深さ方向の位置に関連付けられて記憶させた上記加工面積に適した加工条件を選択するとともに上記電極形状に基づく上記電極の断面形状と上記被加工物の形状から揺動形状を選択する手段と、上記加工深さに関するデータと上記選択された加工条件と上記電極減寸量に関するデータと上記揺動形状とに基づいて加工プログラムを生成する手段と、上記加工位置に関するデータに基づいて電極移動プログラムを作成し上記加工プログラムと合成する手段を含んでなる数値制御放電加工装置とすることにより達成される。
【００１３】
また、前記の本発明の目的は、（３） 前記（１）及び（２）に記載の数値制御放電加工装置において、上記電極設計情報と加工物設計情報のデータを基に電極と被加工物の３次元表示モデルを作成し、電極と被加工物の現在位置情報を取り込んで上記電極と上記被加工物の位置関係を表示装置の画面上の電極と被加工物モデルの表示位置とリンクさせて、数値制御プログラムに基づいて上記電極と被加工物の３次元表示モデルを相対的に移動させてシミュレーションを行う表示制御装置を含んでなる数値制御放電加工装置とすることにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる数値制御プログラム作成法と数値制御プログラム作成装置を備えた数値制御放電加工装置の１実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本件発明の数値制御放電加工装置の数値制御電源装置を示す全体構成図、図２は、本件発明のソフトウエアを機能ブロックとして表現したブロック図、図３は、本件発明の数値制御プログラム作成処理を示すフローチャート、図４は、放電加工前の被加工物の形状と寸法及び下取り形状について説明する図、図５は電極と加工後の被加工物の形状と寸法データについて説明する図、図６は加工条件を決定するための加工面積を求める手法を説明する図である。
【００１６】
図１において、１００は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ部１００という）で、そのハードウエアは一般的な構成を有するハードウエアを利用するものである。ＰＣ部１００は、図示していないＣＰＵや主記憶（ＲＡＭ）、外部記憶装置１０３（例えば、ハードディスク）、キーボードやマウスなどの入力装置１０２、ＣＲＴなどの表示装置１０１及びそれらの各種インタフェース１０４などより構成されている。
【００１７】
図１では、説明の都合上複数のシステムソフトウエアをアプリケーションプログラム単位の機能ブロック図としてＰＣ部１００の内部を示している。システムソフトウエアの構成は、操作制御部１１０（操作制御ソフトウエア）、ＣＡＤ設計データ解析部１２０（形状定義データ解析ソフトウエア）及びプログラム作成部１３０（形状定義データ解析ソフトウエア上で動作するプログラム作成ソフトウエア）からなり、外部記憶装置１０３に記憶されているプログラム作成に必要となる加工ノウハウや加工条件のデータベースを利用して動作する。また、ＰＣ部１００のこれらのシステムソフトウエアやハードウエアのデバイスは、コンピュータハードウェアプラットフォームとして利用するオペレーティングシステムＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＮＴ、ＸＰ、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＬＩＮＵＸなどの上で動作する。
【００１８】
これらのソフトウエアは、外部記憶装置１０３に保管されており、ＰＣ部１００の起動時にＣＰＵによって実行されるオペレーティングシステムの制御下、実行時には主記憶（ＲＡＭ）に読み込まれ、ＣＰＵによってプロセスとして実行される。各々これらのソフトウエアは、ＰＣ部１００の外部記憶装置１０３と別のＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体を取り扱う外部記憶装置、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭドライバなどを設けて、記憶媒体を介してＰＣ部１００に供給するようにしてもよい。この場合、記憶媒体を介して供給されたソフトウエアは、直接、主記憶に読み込まれ実行されるか、もしくは、ハードディスクなどの他の外部記憶装置１０３に一旦格納された後に主記憶に読み込まれ実行される。
【００１９】
２００は、放電加工装置の運転制御を行う数値制御装置で、この実施の形態の数値制御装置２００は、ＰＣ部１００から送られてくる数値制御プログラムを解読する解読部２０１、解読された数値制御プログラムの内容に基づいてプログラムを実行する実行部２０２、実行部２０２から送られてくる各軸の位置指令をもとにＸ、Ｙ、Ｚ軸モータのドライバ２０５にモータ駆動指令を出力し各軸モーターの動きを制御するモーションコントローラ２０４、数値制御プログラムに指令された放電加工装置の電極交換装置（ＡＴＣ）や加工タンクを昇降する昇降機構の制御信号及び放電電源装置への放電加工条件の指令などを行う機械・電源部インターフェイス２０３などで構成されており、この数値制御装置２００は従来の装置構成と同じである。
【００２０】
なお、ＰＣ部１００と数値制御装置２００との間は、ＲＳ−２３２Ｃ（Recommended Standard 232C）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）のようなシリアル通信回線を通して接続され、ＰＣ部１００からは数値制御プログラムや、数値制御装置２００と加工機本体に対する設定信号が送られ、また、数値制御装置２００からは、図示しない各軸の位置読取装置から送られてくる現在位置情報や機械の動作状態に関する信号がＰＣ部１００に送られる。
【００２１】
放電電源装置３００は、実質的に放電加工回路を形成するものであり、商用交流を整流する整流器を含む１以上の直流電源装置、放電加工回路に挿入される複数の抵抗素子を配設した抵抗板、放電加工回路を切り替えるリレー回路、加工間隙に供給される放電電圧パルスをオンオフする複数のスイッチング素子を配設したプリント基板、その他の放電加工回路中の素子などで構成され、出力ケーブルを通して隣接された加工機本機に電力を供給し、加工機本機の工具電極と被加工物とに接続された極間線を通して加工間隙に放電エネルギが供給される。
【００２２】
次に、図２を参照しながら本発明の数値制御プログラム作成機能の構成を詳細に説明する。操作制御部１１０は、数値制御装置２００から送られてくる機械の動作状況を示す情報を受取り、逆に数値制御装置２００の運転に必要な情報を出力するなど、操作者が数値制御装置２００を運転するための機械装置とのインターフェイスとなる部分である。したがって、数値制御装置２００の設定入力や設定内容の表示をさせる機能を含んでいるとともに、この操作制御部１１０は、加工条件のデータベースの編集、加工条件の変更設定、数値制御プログラムの編集機能、数値制御装置２００との通信機能（各軸の現在位置、プログラムの転送、機械動作エラー情報など）などを制御する部分である。
【００２３】
本発明では、さらに操作制御部１１０は、数値制御装置２００から入手した現在位置情報や機械運転情報（電極番号、数値制御装置２００の状態（運転可能、実行中、一時停止ＨＡＬＴ、エラー確認待ち、加工中、など））をお互いに独立してオペレーティングシステム上で動作しているソフトウエアで利用可能になるように共有メモリ１５０の決められたエリアに周期的に書き込む機能も有している。
【００２４】
ＣＡＤ設計データ解析部１２０は本発明の特徴的構成であり、Ｂ−ＲＥＰ（Boundary representations）、ＣＳＧ（Constructive Solid Geometry）やＣＳＧモデリングとＢ―ＲＥＰモデリングを結合したハイブリッドモデリングなどのデータ表現形式を用いて形状定義したソリッドモデルの情報、及びそのモデルの２次元図面に付記される、例えば、表面仕上げあらさ、加工精度、加工位置を示すシンボル、加工の種類、テキスト注記、寸法測定、材質、その他のタイプの補足データなどを受取り、プログラム作成部１３０が必要とするデータを取出したり、種々のデータを演算処理して求める部分である。なお、上述のこれらの情報を電極については電極設計情報、被加工物については加工物設計情報ということとする。
【００２５】
ＣＡＤ設計データ解析部１２０は、表面積計算、断面積計算、体積計算、質量の計算、ソリッドモデルの表示などの種々の機能を有し、ここでは、本発明に関係するソフトウエアを機能ブロックとして示している。ＣＡＤ設計データ解析部１２０は、電極設計情報や加工物設計情報を受取ってプログラムに必要となるデータを取出す加工物データ解析部１２２と電極データ解析部１２１、被加工物の形状と電極形状で得られる加工形状から加工面積を求める加工面積演算手段１２３、電極と被加工物のソリッドモデルのグラフィック表示モデルを生成して、機械の現在位置情報を基にシミュレーション表示を制御する表示制御手段１２４、数値制御装置２００からの機械の現在位置情報などをＣＡＤ設計データ解析部１２０に取り込むためのルーチンプログラムなどが集められているＤＬＬ（ダイナミック・リンク・ライブラリ）１２５などから構成されている。
【００２６】
ＯＬＥ（Object Linking and Embedding）で作成された３ＤＮＣ．ＯＣＸ１４０は、操作制御部１１０が共有メモリ１５０に周期的に書き込む機械運転情報や現在位置情報をＣＡＤ設計データ解析部１２０のＤＬＬ１２５の要求により、必要とするデータを共有メモリ１５０から取得し、取得したデータを処理して組合せてＣＡＤ設計データ解析部１２０のＤＬＬ１２５に伝送する、いわば通信プログラムである。
【００２７】
これら操作制御部１１０、ＣＡＤ設計データ解析部１２０とプログラム作成部１３０、３ＤＮＣ．ＯＣＸ１４０は、それぞれオペレーティングシステムソフトウエアの上で独立して動作しており、ＰＣ部１００のハードウエアをそれぞれ共有して各種処理を行う。
【００２８】
次に図３を参照しながら本発明のプログラム作成処理の流れとプログラム作成機能の動作について説明する。ステップＳ１において、製品をＣＡＤ装置で設計したデータを基に電極の設計を行なった時の情報で、図５に示すような電極１の各部の寸法（Ｌ−ｒ，Ｗ−ｒ，Ｈ）を含むソリッドモデルの形状定義情報と付記された電極の材質、粗仕上げの種別、本数などの補足データを含む情報をフレキシブルディスクなどの記憶媒体に記憶させたものを読取らせるかまたはＬＡＮ接続回線を利用して取り込む。
【００２９】
ステップＳ２において、ステップＳ１同様に、ＣＡＤ装置で設計された製品形状を基に設計された金型に関する情報、たとえば、図４に示されるようなａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅなどの被加工物２の各部寸法、加工位置Ｍ１からＭ４、マシニングセンタなどで行なった被加工物２の下取り形状情報と寸法、また、図５に示される放電加工後の金型（被加工物２）の寸法と形状情報、そして、補足するデータとしての情報、例えば、被加工物材質、加工精度、加工面あらさの情報なども加工物設計情報として電極設計情報と同様に入力される。これらの情報が、ＣＡＤ設計データ解析部１２０のカーネルと同じカーネル上で動作するＣＡＤ装置からのデータであればそのまま使用できるが、カーネルの異なるＣＡＤ装置のデータの場合はデータを変換して用いる。
【００３０】
ステップＳ３では、電極設計情報を基に電極各部の寸法を分析することにより、ｘ方向がＷ−ｒ、ｙ方向がＬ−ｒ及びｚ方向がＨの大きさを有していること求める。そして、図５の放電加工後の金型における放電加工形状データの各部寸法（Ｗ、Ｌ、Ｄ）から電極寸法を引くことにより電極の減寸量ｒが求まる。この減寸量ｒ／２を基に放電加工の各加工段階における揺動幅の設定が行われる。電極の情報がパラメトリックス機能をもちいて表現された２つ以上の電極が存在する場合は減寸量ｒの値が小さい電極を仕上げ電極として認識することもできる。
【００３１】
ステップＳ４では、電極のＸとＹ方向の寸法（Ｗ−ｒ、Ｌ−ｒ）、電極減寸量ｒ、揺動の形状、その他、必要に応じて、電極材質、電極中心位置、電極寸法基準面からの寸法など、加工プログラムを作成する時に必要となる寸法を取り出して外部記憶装置１０３に記憶しておく。
【００３２】
ステップＳ５では、加工物データ解析部１２２が、被加工物の放電加工前の情報から下取り加工部分があれば下取りの形状寸法、例えば、図４では、Ｗｐ、Ｌｐ、ＤｐとコーナーＲの値などの下取り形状寸法、Ｍ１〜Ｍ４の座標位置で示される加工孔位置、加工個数、仕上げ面あらさ、加工精度、被加工物２の材質、また、最終金型の放電加工部分の形状データから加工深さＤなどの加工プログラム作成に必要となるデータを加工物設計情報から解析して収集する。
【００３３】
ステップＳ６では、プログラム作成に必要となる情報である加工位置、加工深さ、加工個数などのデータを取出して外部記憶装置１０３に記憶する。また、上述の電極形状データを基に電極の断面形状と被加工物の形状から揺動パターンも判断する。図５の例では角柱であるので四角の揺動パターンを選択する。フィレットで電極の２つの側面が接するエッジ部にコーナーＲ形状が付加されている場合は円揺動させるなど、電極断面形状や被加工部の形状により最も適した揺動形状パターンを選択して揺動形状情報として外部記憶装置１０３に記憶する。
【００３４】
つぎにステップ７では、加工面積演算手段１２３が、図６に示すように、下取り形状と電極が所定深さに達した時に得られる加工形状を比較してＺ軸方向に複数の位置Ｚｓ…Ｚｎ…Ｚｂで断面積を求める。図６の場合では上面から所定深さごとに、ハッチングで示される部分の断面積を求めていく。下取り形状の加工深さＤｐを越えた位置からは電極１の全面で被加工物２を加工するようになるので、断面積の変化がある場合には電極のＺ方向位置と関連付けて加工面積を外部記憶装置１０３に記憶しておく。
【００３５】
ステップＳ８では、プログラム作成部が、外部記憶装置１０３に記憶された加工面積から最適な加工電流値を求める。例えば、電極材質が銅で被加工物が鉄の場合、１００ｍｍ２当り１０Ａの電流値で計算して許容される最大加工電流値を求め、その電流値と一致する加工条件（放電時間、放電休止時間、加工極性、補助電源電圧、電極のジャンプ動作設定、サーボ電圧など）を選択する。また、選択した加工条件で加工を行なった後、要求される最終仕上げ面あらさに仕上げるために必要となる取代が電極の減寸量ｒよりも大きくなる場合は、電極減寸量で許容される最大加工電流を優先させて加工条件を選択する。図６の例では、加工開始時点と全面の加工を行う加工深さで加工条件を変更する。なお、加工条件の変更位置は、下取り形状の寸法からも判断することができる。また、このケースでの揺動形状は四角が選ばれる。
【００３６】
ステップＳ９では、プログラム作成部１３０が、Ｓ７とＳ８の処理により求められた結果を基に、従来と同じ手法で粗加工から仕上げ加工までの加工工程を決定し、各加工条件に対する揺動幅と加工深さを決定し、粗加工プログラムと仕上げ加工プログラムを作成する。 加工プログラム作成方法や加工条件の決定手法は、特開昭６２−１３０１３０号公報、特公平５−４９４１５号公報、特公平７−７５８１５号公報、特開昭６２−１９３２４号公報、特開昭６３−７２３１号公報、特開平２−１５３４７６号公報、特開平３−１３６７２５号公報、特開平６−１１４６３７号公報に開示された技術なども利用できる。
【００３７】
ステップＳ１０においては、プログラム作成部１３０が、ステップＳ６で抽出して外部記憶装置１０３に記憶した被加工物データを再び呼び出して被加工物２の基準面からの加工位置Ｍ１からＭ４の座標位置を求める。
【００３８】
ステップＳ１１では、プログラム作成部１３０が、ステップＳ１０で求めた加工座標位置情報を基に４つの電極の移動プログラムを作成する。
【００３９】
ステップＳ１２では、Ｓ９で作成した粗加工プログラムをＳ１１で作成した移動プログラムの加工位置に粗加工プログラムの呼び出しコードを挿入することにより一連の粗加工プログラムを作成する。また、Ｓ９で作成した仕上げ加工プログラムの呼び出しコードを粗加工プログラムと同様にＳ１１で作成した移動プログラムの加工位置に挿入し一連の仕上げ加工プログラムを作成する。プログラム作成部１３０は、この作成した数値制御プログラムを外部記憶装置１０３に出力してプログラム名を付して記憶させる。
【００４０】
ステップＳ１３では、プログラム作成部１３０が、作成した数値制御プログラムのシミュレーションを行うか否かのメッセージを表示する。
【００４１】
ステップＳ１４でＹｅｓが選択された場合、ＣＡＤ設計データ解析部１２０の表示制御手段１２４が、電極１と被加工物２の形状情報を基に３次元の電極１と被加工物２のモデルを生成して表示装置上に表示する。このとき機械装置側で予め電極１と被加工物２の位置決め動作を行なった後、表示装置上でマウス等の入力手段を用いて電極モデルを被加工物モデルの原点位置に移動して表示上でのモデルの位置関係を指定しておく。また、予め被加工物を固定する治具や、電極や被加工物の位置決めをするための基準球などのソリッドモデル部品を作成しておき、電極と被加工物と同時に機械装置側にある治具を表示させるようにすればシミュレーションで干渉チェックも行なえる。
【００４２】
操作制御部１１０は、ステップＳ１２で記憶させた数値制御プログラムを呼び出し、実行指令待ちとなり、実行は、数値制御装置２００側では実際に動作を伴わないドライラン機能をもちいて行なわれる。なお、実際に放電加工を実行する時はプログラム運転モードを選択するが、その場合は、以下の表示制御は実際の運転状況を示すことになる。
【００４３】
ステップＳ１５では、数値制御装置２００側から電極１と被加工物２の現在位置情報データを取り込みながら、機械側での実際の電極１と被加工物２の位置関係を表示装置の表示位置関係とリンクさせて機械側の座標位置に合わせて表示されているモデルを移動させる。機械側の現在位置データの受け渡しは、共有メモリ１５０を介して行う。操作制御部１１０とＣＡＤ設計データ解析部１２０の通信は３ＤＮＣ．ＯＣＸ１４０が担当し、ＯＣＸ１４０は、ＸＹＺの現在位置を取得するＡＰＩ（アプリケーション・プログラミング・インターフェイス）をＣＡＤ設計データ解析部１２０に提供している。操作制御部１１０は、数値制御装置２００側から送られてくる現在位置情報や機械運転情報などのデータを共有メモリの割当てられた箇所に周期的に書き込む。３ＤＮＣ.ＯＣＸは、ＣＡＤ設計データ解析部１２０のＤＬＬ（ダイナミック・リンク・ライブラリ）からの要求に基づいてデータを取得する。ＣＡＤ設計データ解析部１２０の表示制御部は、取得した現在位置情報と表示座標とをリンクさせて現在位置情報の変化に伴って電極１と被加工物２の相対位置表示を制御する。
【００４４】
ステップＳ１６でシミュレーションの結果がＯＫであれば、ステップＳ１７では、操作制御部１１０の入力装置１０２から外部記憶装置１０３に記憶している数値制御プログラムを正式のプログラムとして登録する。登録されたプログラムを実行する場合には、プログラムの運転モードに切替えて数値制御プログラムを数値制御装置２００に出力することで実行される。シミュレーション結果がＮＯであれば、記憶されている数値制御プログラムを削除する。なお、図１で、プログラム作成部１３０から操作制御部１１０を介すること無しに、プログラムコードを使用せずに、実行部がそのまま実行できる情報データとして数値制御プログラムを表現し、数値制御装置２００の実行部２０２に点線で示す経路で直接送るようにしてもよい。
【００４５】
以上、数値制御放電加工装置の形彫放電加工装置を例にとって説明したが、ワイヤ放電加工装置においても本発明の技術思想を利用することができる。ワイヤ放電加工装置の場合は、形彫放電加工装置のように３次元形状の電極を用いずワイヤ電極を用いることから、被加工物の情報のみから数値制御プログラムを作成できる。
【００４６】
即ち、ＣＡＤ装置を用いて金型に必要となる加工形状が定義されるため、この情報からワイヤ電極の輪郭加工プログラムが作成できる。また被加工物の断面形状を厚さ方向（Ｚ軸方向）に解析すれば、ストレート加工部と逃げ加工部のテーパ−角度も被加工物の加工孔形状から判断でき必要なプログラムを作成できる。また、被加工物をＸＹ方向に、つまり被加工物の側面方向から断面を所定距離ごとに取っていけば被加工物の板厚の変化も知ることができ板厚変化に応じた加工液噴流設定を含む適切な放電加工条件を設定することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、製品の設計情報を基にＣＡＤ装置で設計された被加工物（金型）と電極の設計情報を入力して、数値制御プログラムを作成するのに必要となる電極と被加工物のデータを設計情報から取出して、その情報を基に加工プログラムと移動プログラムを作成するので、各種加工形態に適したプログラム作成ができるとともにプログラム作成の際の入力項目を極めて少なくすることができ作業者の負担を軽減する。また、作成した数値制御プログラムを３次元の電極と被加工物のモデルとして表現してシミュレーションできるのでプログラムの確認も容易になりプログラムミスが防止できる。また、電極と治具などの干渉もチェックできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の数値制御放電加工装置の数値制御電源装置を示す全体構成図。
【図２】本件発明のソフトウエアを機能ブロックとして表現したブロック図。
【図３】本件発明の数値制御プログラム作成処理を示すフローチャート。
【図４】放電加工前の被加工物の形状と寸法及び下取り形状について説明する図。
【図５】電極と加工後の被加工物の形状と寸法データについて説明する図。
【図６】加工条件を決定するための加工面積を求める手法を説明する図。
【符号の説明】
１ 電極
２ 被加工物
１００ ＰＣ部
１０１ 表示装置
１０２ 入力装置
１０３ 外部記憶装置
１０４ インターフェース
１１０ 操作制御部
１２０ ＣＡＤ設計データ解析部
１２１ 電極データ解析部
１２２ 加工物データ解析部
１２３ 加工面積演算手段
１２４ 表示制御手段
１２５ ＤＬＬ
１３０ プログラム作成部
１４０ ３ＤＮＣ．ＣＯＸ
１５０ 共有メモリ
２００ 数値制御装置
２０１ 解読部
２０２ 実行部
２０５ モータドライバー
２０４ モーションコントローラ
３００ 放電電源装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物を加工する数値制御プログラムを作成する方法と数値制御プログラム作成機能を備えた数値制御放電加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製品の開発部門で新しい製品を開発する場合、設計者は製品の設計をまず３次元のＣＡＤ装置などを用いて立体的に製品形状を捉えて設計を行い、製品図面と製品を構成する部品図面を作成する。設計された製品情報はＣＡＤによる定義情報または製品図面の形で生産部門に送られる。
【０００３】
生産部門では、金型設計について知識と経験のある設計者が、金型設計用のＣＡＤ装置を用いて設計された部品を製作するための金型を設計する。このとき、製品の設計情報がＣＡＤの定義データとして送られてきた場合は、開発部門と互換性のあるＣＡＤ装置を用いて設計製品情報を利用して金型製作用図面を作り、金型製作部門に図面を送る。
【０００４】
金型製作部門では、金型図面に基づき各種工作機械を使って金型の機械加工をおこなう数値制御プログラムを作成する。最近では、この際、金型製作部門の担当者が、提供された図面を基に機械加工用の数値制御プログラムをＣＡＭ装置などのプログラミング装置を用いて作成するようになってきている。数値制御プログラムの作成に当って、製作部門の担当者は金型の加工に適した加工方法を考慮して、ミーリング加工で行う場合にはマシニングセンター用のＣＡＤ装置を用いて、また、ワイヤ放電加工装置や形彫放電加工装置を用いる場合には、それぞれに適したＣＡＤ装置を用いて機械加工用の数値制御プログラムを作成する。この作成された数値制御プログラムを基に工作機械の操作者が金型を機械加工していく。このように製品の設計から製品製作用の金型設計、そして金型製作用の機械加工用の数値制御プログラム作成という一連の流れにより製品の生産が行われる。
【０００５】
ところで、形彫放電加工装置を用いて放電加工を行う場合には、金型製作図面の他に放電加工を行う電極の設計が必要となる。放電加工の加工工程では、他の機械で金型の機械加工が既に行われた金型が被加工物として搬送されてくると同時に加工する工具となる電極も別工程で製作されたものが機械操作者のところに持ち込まれる。このような場合は、形彫放電加工装置の数値制御装置に用意されたプログラム作成装置を用いて、電極の減寸量、加工深さ、電極の形状と加工の方法の選択、加工位置、加工面粗さなど加工プラグラム作成に必要な各種入力を行なって作業者が加工プログラムを作成している。
【０００６】
また、電極形状を３次元で定義すると共に電極に関する情報を予め設定登録しておき、この電極設計情報と加工物設計情報に基づいて３次元化された表示モデルを作成し、それらのモデルを表示して電極と被加工物を視覚的にとらえて、プログラムを作成する形彫ＣＡＭ装置などがある。
【０００７】
上述のプログラム作成装置では、既に製作された電極に関する情報（電極材料、使用電極本数、電極の減寸量、用意された複数の電極形状を含む加工パターンから加工形態の選択など）及び被加工物に要求される情報（最終面粗さ、加工深さ、加工位置など）を電極図面や金型の製作図面を基に入力する。この種のプログラム作成装置における加工形態に関する入力は、複数の代表的な電極形状を含む加工パターンの中から選択するようになっており最適な加工のための情報が入力されているとは言えない。また、加工位置に関する情報などはやはり金型製作用の図面から読み取ってプログラム作成装置に入力する必要があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の作業の流れでは、製品部品のＣＡＤ装置による設計作業、製品部品図を基に部品製作用の金型を設計する作業と、そして形彫放電加工装置を使用する場合には電極の設計を行う作業、さらにこれらの情報を基に数値制御プログラムを作成するという作業を行なっている。このことは、それぞれの作業段階で製品部品を設計するときと同じデータを入力する作業を必要としていることを示している。しかしながら、製品の寸法や形状に関する情報や前段階での作業による入力データ（情報）は、同じ製品のものである以上、次の作業段階でも共有できるものがあるにも拘わらず、数値制御プログラムを作成する作業では再びプログラム作成に必要な情報を上述のごとく再入力しているのが現状である。
【０００９】
本発明の目的は、数値制御プログラムを作成する際に、電極や被加工物に関する情報の入力を極力無くして、実際の加工形状に適した加工条件が設定された数値制御プログラムを作成する方法及び数値制御プログラム作成機能を備えた数値制御放電加工装置を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的は、数値制御放電加工装置の前記プログラム作成機能により作成された数値制御プログラムを表示装置上でシミュレーションして容易にプログラムの確認を行うことができる数値制御放電加工装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の本発明の目的は、（１）設計された製品情報に基づいてＣＡＤ装置で設計した被加工物寸法と形状定義情報を含む加工物設計情報及び電極寸法と形状定義情報を含む電極設計情報を入力する手段と、上記入力された加工物設計情報から加工に必要な少なくとも加工位置と加工深さと放電加工前の加工部分の形状に関するデータを取り出す手段と、上記入力された電極設計情報から加工条件決定に必要となる少なくとも電極形状と電極減寸量に関するデータを取り出す手段と、上記電極が所定深さに達したときの上記電極形状を上記電極減寸量大きくした加工形状と上記放電加工前の加工部分の形状とを上記所定深さごとに比較して上記所定深さごとの加工面積を求める手段と、上記加工面積に適した加工条件を選択する手段と、上記選択された加工条件を用いて上記加工深さに関するデータに基づいて加工プログラムを生成する手段と、上記加工位置に関するデータに基づいて電極移動プログラムを作成し上記加工プログラムと合成する手段を含んでなる数値制御放電加工装置とすることにより達成される。
【００１２】
また、前述の本発明の目的は、（２）製品情報に基づいて金型設計ＣＡＤ装置で設計された金型に関する加工物設計情報と電極に関する電極設計情報を入力する手段と、上記入力された加工物設計情報と電極設計情報を解析して、加工に必要な少なくとも加工位置、放電加工前の加工部分の形状及び加工深さに関するデータ並びに少なくとも電極形状と電極減寸量に関するデータを取り出す設計データ解析手段と、上記設計データ解析手段の取り出した上記電極形状と上記電極減寸量に関するデータに基づき得られる上記電極が所定深さに達したときの加工形状と上記放電加工前の加工部分の形状とを上記所定深さごとに比較して上記所定深さごとの加工面積を求めるとともに上記所定深さごとに求めた上記加工面積に変化がある場合には上記加工深さ方向の位置と関連付けて上記加工面積を記憶装置に記憶させる手段と、上記加工深さ方向の位置に関連付けられて記憶させた上記加工面積に適した加工条件を選択するとともに上記電極形状に基づく上記電極の断面形状と上記被加工物の形状から揺動形状を選択する手段と、上記加工深さに関するデータと上記選択された加工条件と上記電極減寸量に関するデータと上記揺動形状とに基づいて加工プログラムを生成する手段と、上記加工位置に関するデータに基づいて電極移動プログラムを作成し上記加工プログラムと合成する手段を含んでなる数値制御放電加工装置とすることにより達成される。
【００１３】
また、前記の本発明の目的は、（３） 前記（１）及び（２）に記載の数値制御放電加工装置において、上記電極設計情報と加工物設計情報のデータを基に電極と被加工物の３次元表示モデルを作成し、電極と被加工物の現在位置情報を取り込んで上記電極と上記被加工物の位置関係を表示装置の画面上の電極と被加工物モデルの表示位置とリンクさせて、数値制御プログラムに基づいて上記電極と被加工物の３次元表示モデルを相対的に移動させてシミュレーションを行う表示制御装置を含んでなる数値制御放電加工装置とすることにより達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる数値制御プログラム作成法と数値制御プログラム作成装置を備えた数値制御放電加工装置の１実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本件発明の数値制御放電加工装置の数値制御電源装置を示す全体構成図、図２は、本件発明のソフトウエアを機能ブロックとして表現したブロック図、図３は、本件発明の数値制御プログラム作成処理を示すフローチャート、図４は、放電加工前の被加工物の形状と寸法及び下取り形状について説明する図、図５は電極と加工後の被加工物の形状と寸法データについて説明する図、図６は加工条件を決定するための加工面積を求める手法を説明する図である。
【００１６】
図１において、１００は、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ部１００という）で、そのハードウエアは一般的な構成を有するハードウエアを利用するものである。ＰＣ部１００は、図示していないＣＰＵや主記憶（ＲＡＭ）、外部記憶装置１０３（例えば、ハードディスク）、キーボードやマウスなどの入力装置１０２、ＣＲＴなどの表示装置１０１及びそれらの各種インタフェース１０４などより構成されている。
【００１７】
図１では、説明の都合上複数のシステムソフトウエアをアプリケーションプログラム単位の機能ブロック図としてＰＣ部１００の内部を示している。システムソフトウエアの構成は、操作制御部１１０（操作制御ソフトウエア）、ＣＡＤ設計データ解析部１２０（形状定義データ解析ソフトウエア）及びプログラム作成部１３０（形状定義データ解析ソフトウエア上で動作するプログラム作成ソフトウエア）からなり、外部記憶装置１０３に記憶されているプログラム作成に必要となる加工ノウハウや加工条件のデータベースを利用して動作する。また、ＰＣ部１００のこれらのシステムソフトウエアやハードウエアのデバイスは、コンピュータハードウェアプラットフォームとして利用するオペレーティングシステムＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ＮＴ、ＸＰ、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＬＩＮＵＸなどの上で動作する。
【００１８】
これらのソフトウエアは、外部記憶装置１０３に保管されており、ＰＣ部１００の起動時にＣＰＵによって実行されるオペレーティングシステムの制御下、実行時には主記憶（ＲＡＭ）に読み込まれ、ＣＰＵによってプロセスとして実行される。各々これらのソフトウエアは、ＰＣ部１００の外部記憶装置１０３と別のＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体を取り扱う外部記憶装置、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭドライバなどを設けて、記憶媒体を介してＰＣ部１００に供給するようにしてもよい。この場合、記憶媒体を介して供給されたソフトウエアは、直接、主記憶に読み込まれ実行されるか、もしくは、ハードディスクなどの他の外部記憶装置１０３に一旦格納された後に主記憶に読み込まれ実行される。
【００１９】
２００は、放電加工装置の運転制御を行う数値制御装置で、この実施の形態の数値制御装置２００は、ＰＣ部１００から送られてくる数値制御プログラムを解読する解読部２０１、解読された数値制御プログラムの内容に基づいてプログラムを実行する実行部２０２、実行部２０２から送られてくる各軸の位置指令をもとにＸ、Ｙ、Ｚ軸モータのドライバ２０５にモータ駆動指令を出力し各軸モーターの動きを制御するモーションコントローラ２０４、数値制御プログラムに指令された放電加工装置の電極交換装置（ＡＴＣ）や加工タンクを昇降する昇降機構の制御信号及び放電電源装置への放電加工条件の指令などを行う機械・電源部インターフェイス２０３などで構成されており、この数値制御装置２００は従来の装置構成と同じである。
【００２０】
なお、ＰＣ部１００と数値制御装置２００との間は、ＲＳ−２３２Ｃ（Recommended Standard 232C）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）のようなシリアル通信回線を通して接続され、ＰＣ部１００からは数値制御プログラムや、数値制御装置２００と加工機本体に対する設定信号が送られ、また、数値制御装置２００からは、図示しない各軸の位置読取装置から送られてくる現在位置情報や機械の動作状態に関する信号がＰＣ部１００に送られる。
【００２１】
放電電源装置３００は、実質的に放電加工回路を形成するものであり、商用交流を整流する整流器を含む１以上の直流電源装置、放電加工回路に挿入される複数の抵抗素子を配設した抵抗板、放電加工回路を切り替えるリレー回路、加工間隙に供給される放電電圧パルスをオンオフする複数のスイッチング素子を配設したプリント基板、その他の放電加工回路中の素子などで構成され、出力ケーブルを通して隣接された加工機本機に電力を供給し、加工機本機の工具電極と被加工物とに接続された極間線を通して加工間隙に放電エネルギが供給される。
【００２２】
次に、図２を参照しながら本発明の数値制御プログラム作成機能の構成を詳細に説明する。操作制御部１１０は、数値制御装置２００から送られてくる機械の動作状況を示す情報を受取り、逆に数値制御装置２００の運転に必要な情報を出力するなど、操作者が数値制御装置２００を運転するための機械装置とのインターフェイスとなる部分である。したがって、数値制御装置２００の設定入力や設定内容の表示をさせる機能を含んでいるとともに、この操作制御部１１０は、加工条件のデータベースの編集、加工条件の変更設定、数値制御プログラムの編集機能、数値制御装置２００との通信機能（各軸の現在位置、プログラムの転送、機械動作エラー情報など）などを制御する部分である。
【００２３】
本発明では、さらに操作制御部１１０は、数値制御装置２００から入手した現在位置情報や機械運転情報（電極番号、数値制御装置２００の状態（運転可能、実行中、一時停止ＨＡＬＴ、エラー確認待ち、加工中、など））をお互いに独立してオペレーティングシステム上で動作しているソフトウエアで利用可能になるように共有メモリ１５０の決められたエリアに周期的に書き込む機能も有している。
【００２４】
ＣＡＤ設計データ解析部１２０は本発明の特徴的構成であり、Ｂ−ＲＥＰ（Boundary representations）、ＣＳＧ（Constructive Solid Geometry）やＣＳＧモデリングとＢ―ＲＥＰモデリングを結合したハイブリッドモデリングなどのデータ表現形式を用いて形状定義したソリッドモデルの情報、及びそのモデルの２次元図面に付記される、例えば、表面仕上げあらさ、加工精度、加工位置を示すシンボル、加工の種類、テキスト注記、寸法測定、材質、その他のタイプの補足データなどを受取り、プログラム作成部１３０が必要とするデータを取出したり、種々のデータを演算処理して求める部分である。なお、上述のこれらの情報を電極については電極設計情報、被加工物については加工物設計情報ということとする。
【００２５】
ＣＡＤ設計データ解析部１２０は、表面積計算、断面積計算、体積計算、質量の計算、ソリッドモデルの表示などの種々の機能を有し、ここでは、本発明に関係するソフトウエアを機能ブロックとして示している。ＣＡＤ設計データ解析部１２０は、電極設計情報や加工物設計情報を受取ってプログラムに必要となるデータを取出す加工物データ解析部１２２と電極データ解析部１２１、被加工物の形状と電極形状で得られる加工形状から加工面積を求める加工面積演算手段１２３、電極と被加工物のソリッドモデルのグラフィック表示モデルを生成して、機械の現在位置情報を基にシミュレーション表示を制御する表示制御手段１２４、数値制御装置２００からの機械の現在位置情報などをＣＡＤ設計データ解析部１２０に取り込むためのルーチンプログラムなどが集められているＤＬＬ（ダイナミック・リンク・ライブラリ）１２５などから構成されている。
【００２６】
ＯＬＥ（Object Linking and Embedding）で作成された３ＤＮＣ．ＯＣＸ１４０は、操作制御部１１０が共有メモリ１５０に周期的に書き込む機械運転情報や現在位置情報をＣＡＤ設計データ解析部１２０のＤＬＬ１２５の要求により、必要とするデータを共有メモリ１５０から取得し、取得したデータを処理して組合せてＣＡＤ設計データ解析部１２０のＤＬＬ１２５に伝送する、いわば通信プログラムである。
【００２７】
これら操作制御部１１０、ＣＡＤ設計データ解析部１２０とプログラム作成部１３０、３ＤＮＣ．ＯＣＸ１４０は、それぞれオペレーティングシステムソフトウエアの上で独立して動作しており、ＰＣ部１００のハードウエアをそれぞれ共有して各種処理を行う。
【００２８】
次に図３を参照しながら本発明のプログラム作成処理の流れとプログラム作成機能の動作について説明する。ステップＳ１において、製品をＣＡＤ装置で設計したデータを基に電極の設計を行なった時の情報で、図５に示すような電極１の各部の寸法（Ｌ−ｒ，Ｗ−ｒ，Ｈ）を含むソリッドモデルの形状定義情報と付記された電極の材質、粗仕上げの種別、本数などの補足データを含む情報をフレキシブルディスクなどの記憶媒体に記憶させたものを読取らせるかまたはＬＡＮ接続回線を利用して取り込む。
【００２９】
ステップＳ２において、ステップＳ１同様に、ＣＡＤ装置で設計された製品形状を基に設計された金型に関する情報、たとえば、図４に示されるようなａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅなどの被加工物２の各部寸法、加工位置Ｍ１からＭ４、マシニングセンタなどで行なった被加工物２の下取り形状情報と寸法、また、図５に示される放電加工後の金型（被加工物２）の寸法と形状情報、そして、補足するデータとしての情報、例えば、被加工物材質、加工精度、加工面あらさの情報なども加工物設計情報として電極設計情報と同様に入力される。これらの情報が、ＣＡＤ設計データ解析部１２０のカーネルと同じカーネル上で動作するＣＡＤ装置からのデータであればそのまま使用できるが、カーネルの異なるＣＡＤ装置のデータの場合はデータを変換して用いる。
【００３０】
ステップＳ３では、電極設計情報を基に電極各部の寸法を分析することにより、ｘ方向がＷ−ｒ、ｙ方向がＬ−ｒ及びｚ方向がＨの大きさを有していること求める。そして、図５の放電加工後の金型における放電加工形状データの各部寸法（Ｗ、Ｌ、Ｄ）から電極寸法を引くことにより電極の減寸量ｒが求まる。この減寸量ｒ／２を基に放電加工の各加工段階における揺動幅の設定が行われる。電極の情報がパラメトリックス機能をもちいて表現された２つ以上の電極が存在する場合は減寸量ｒの値が小さい電極を仕上げ電極として認識することもできる。
【００３１】
ステップＳ４では、電極のＸとＹ方向の寸法（Ｗ−ｒ、Ｌ−ｒ）、電極減寸量ｒ、揺動の形状、その他、必要に応じて、電極材質、電極中心位置、電極寸法基準面からの寸法など、加工プログラムを作成する時に必要となる寸法を取り出して外部記憶装置１０３に記憶しておく。
【００３２】
ステップＳ５では、加工物データ解析部１２２が、被加工物の放電加工前の情報から下取り加工部分があれば下取りの形状寸法、例えば、図４では、Ｗｐ、Ｌｐ、ＤｐとコーナーＲの値などの下取り形状寸法、Ｍ１〜Ｍ４の座標位置で示される加工孔位置、加工個数、仕上げ面あらさ、加工精度、被加工物２の材質、また、最終金型の放電加工部分の形状データから加工深さＤなどの加工プログラム作成に必要となるデータを加工物設計情報から解析して収集する。
【００３３】
ステップＳ６では、プログラム作成に必要となる情報である加工位置、加工深さ、加工個数などのデータを取出して外部記憶装置１０３に記憶する。また、上述の電極形状データを基に電極の断面形状と被加工物の形状から揺動パターンも判断する。図５の例では角柱であるので四角の揺動パターンを選択する。フィレットで電極の２つの側面が接するエッジ部にコーナーＲ形状が付加されている場合は円揺動させるなど、電極断面形状や被加工部の形状により最も適した揺動形状パターンを選択して揺動形状情報として外部記憶装置１０３に記憶する。
【００３４】
つぎにステップ７では、加工面積演算手段１２３が、図６に示すように、下取り形状と電極が所定深さに達した時に得られる加工形状を比較してＺ軸方向に複数の位置Ｚｓ…Ｚｎ…Ｚｂで断面積を求める。図６の場合では上面から所定深さごとに、ハッチングで示される部分の断面積を求めていく。下取り形状の加工深さＤｐを越えた位置からは電極１の全面で被加工物２を加工するようになるので、断面積の変化がある場合には電極のＺ方向位置と関連付けて加工面積を外部記憶装置１０３に記憶しておく。
【００３５】
ステップＳ８では、プログラム作成部が、外部記憶装置１０３に記憶された加工面積から最適な加工電流値を求める。例えば、電極材質が銅で被加工物が鉄の場合、１００ｍｍ２当り１０Ａの電流値で計算して許容される最大加工電流値を求め、その電流値と一致する加工条件（放電時間、放電休止時間、加工極性、補助電源電圧、電極のジャンプ動作設定、サーボ電圧など）を選択する。また、選択した加工条件で加工を行なった後、要求される最終仕上げ面あらさに仕上げるために必要となる取代が電極の減寸量ｒよりも大きくなる場合は、電極減寸量で許容される最大加工電流を優先させて加工条件を選択する。図６の例では、加工開始時点と全面の加工を行う加工深さで加工条件を変更する。なお、加工条件の変更位置は、下取り形状の寸法からも判断することができる。また、このケースでの揺動形状は四角が選ばれる。
【００３６】
ステップＳ９では、プログラム作成部１３０が、Ｓ７とＳ８の処理により求められた結果を基に、従来と同じ手法で粗加工から仕上げ加工までの加工工程を決定し、各加工条件に対する揺動幅と加工深さを決定し、粗加工プログラムと仕上げ加工プログラムを作成する。 加工プログラム作成方法や加工条件の決定手法は、特開昭６２−１３０１３０号公報、特公平５−４９４１５号公報、特公平７−７５８１５号公報、特開昭６２−１９３２４号公報、特開昭６３−７２３１号公報、特開平２−１５３４７６号公報、特開平３−１３６７２５号公報、特開平６−１１４６３７号公報に開示された技術なども利用できる。
【００３７】
ステップＳ１０においては、プログラム作成部１３０が、ステップＳ６で抽出して外部記憶装置１０３に記憶した被加工物データを再び呼び出して被加工物２の基準面からの加工位置Ｍ１からＭ４の座標位置を求める。
【００３８】
ステップＳ１１では、プログラム作成部１３０が、ステップＳ１０で求めた加工座標位置情報を基に４つの電極の移動プログラムを作成する。
【００３９】
ステップＳ１２では、Ｓ９で作成した粗加工プログラムをＳ１１で作成した移動プログラムの加工位置に粗加工プログラムの呼び出しコードを挿入することにより一連の粗加工プログラムを作成する。また、Ｓ９で作成した仕上げ加工プログラムの呼び出しコードを粗加工プログラムと同様にＳ１１で作成した移動プログラムの加工位置に挿入し一連の仕上げ加工プログラムを作成する。プログラム作成部１３０は、この作成した数値制御プログラムを外部記憶装置１０３に出力してプログラム名を付して記憶させる。
【００４０】
ステップＳ１３では、プログラム作成部１３０が、作成した数値制御プログラムのシミュレーションを行うか否かのメッセージを表示する。
【００４１】
ステップＳ１４でＹｅｓが選択された場合、ＣＡＤ設計データ解析部１２０の表示制御手段１２４が、電極１と被加工物２の形状情報を基に３次元の電極１と被加工物２のモデルを生成して表示装置上に表示する。このとき機械装置側で予め電極１と被加工物２の位置決め動作を行なった後、表示装置上でマウス等の入力手段を用いて電極モデルを被加工物モデルの原点位置に移動して表示上でのモデルの位置関係を指定しておく。また、予め被加工物を固定する治具や、電極や被加工物の位置決めをするための基準球などのソリッドモデル部品を作成しておき、電極と被加工物と同時に機械装置側にある治具を表示させるようにすればシミュレーションで干渉チェックも行なえる。
【００４２】
操作制御部１１０は、ステップＳ１２で記憶させた数値制御プログラムを呼び出し、実行指令待ちとなり、実行は、数値制御装置２００側では実際に動作を伴わないドライラン機能をもちいて行なわれる。なお、実際に放電加工を実行する時はプログラム運転モードを選択するが、その場合は、以下の表示制御は実際の運転状況を示すことになる。
【００４３】
ステップＳ１５では、数値制御装置２００側から電極１と被加工物２の現在位置情報データを取り込みながら、機械側での実際の電極１と被加工物２の位置関係を表示装置の表示位置関係とリンクさせて機械側の座標位置に合わせて表示されているモデルを移動させる。機械側の現在位置データの受け渡しは、共有メモリ１５０を介して行う。操作制御部１１０とＣＡＤ設計データ解析部１２０の通信は３ＤＮＣ．ＯＣＸ１４０が担当し、ＯＣＸ１４０は、ＸＹＺの現在位置を取得するＡＰＩ（アプリケーション・プログラミング・インターフェイス）をＣＡＤ設計データ解析部１２０に提供している。操作制御部１１０は、数値制御装置２００側から送られてくる現在位置情報や機械運転情報などのデータを共有メモリの割当てられた箇所に周期的に書き込む。３ＤＮＣ.ＯＣＸは、ＣＡＤ設計データ解析部１２０のＤＬＬ（ダイナミック・リンク・ライブラリ）からの要求に基づいてデータを取得する。ＣＡＤ設計データ解析部１２０の表示制御部は、取得した現在位置情報と表示座標とをリンクさせて現在位置情報の変化に伴って電極１と被加工物２の相対位置表示を制御する。
【００４４】
ステップＳ１６でシミュレーションの結果がＯＫであれば、ステップＳ１７では、操作制御部１１０の入力装置１０２から外部記憶装置１０３に記憶している数値制御プログラムを正式のプログラムとして登録する。登録されたプログラムを実行する場合には、プログラムの運転モードに切替えて数値制御プログラムを数値制御装置２００に出力することで実行される。シミュレーション結果がＮＯであれば、記憶されている数値制御プログラムを削除する。なお、図１で、プログラム作成部１３０から操作制御部１１０を介すること無しに、プログラムコードを使用せずに、実行部がそのまま実行できる情報データとして数値制御プログラムを表現し、数値制御装置２００の実行部２０２に点線で示す経路で直接送るようにしてもよい。
【００４５】
以上、数値制御放電加工装置の形彫放電加工装置を例にとって説明したが、ワイヤ放電加工装置においても本発明の技術思想を利用することができる。ワイヤ放電加工装置の場合は、形彫放電加工装置のように３次元形状の電極を用いずワイヤ電極を用いることから、被加工物の情報のみから数値制御プログラムを作成できる。
【００４６】
即ち、ＣＡＤ装置を用いて金型に必要となる加工形状が定義されるため、この情報からワイヤ電極の輪郭加工プログラムが作成できる。また被加工物の断面形状を厚さ方向（Ｚ軸方向）に解析すれば、ストレート加工部と逃げ加工部のテーパ−角度も被加工物の加工孔形状から判断でき必要なプログラムを作成できる。また、被加工物をＸＹ方向に、つまり被加工物の側面方向から断面を所定距離ごとに取っていけば被加工物の板厚の変化も知ることができ板厚変化に応じた加工液噴流設定を含む適切な放電加工条件を設定することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、製品の設計情報を基にＣＡＤ装置で設計された被加工物（金型）と電極の設計情報を入力して、数値制御プログラムを作成するのに必要となる電極と被加工物のデータを設計情報から取出して、その情報を基に加工プログラムと移動プログラムを作成するので、各種加工形態に適したプログラム作成ができるとともにプログラム作成の際の入力項目を極めて少なくすることができ作業者の負担を軽減する。また、作成した数値制御プログラムを３次元の電極と被加工物のモデルとして表現してシミュレーションできるのでプログラムの確認も容易になりプログラムミスが防止できる。また、電極と治具などの干渉もチェックできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の数値制御放電加工装置の数値制御電源装置を示す全体構成図。
【図２】本件発明のソフトウエアを機能ブロックとして表現したブロック図。
【図３】本件発明の数値制御プログラム作成処理を示すフローチャート。
【図４】放電加工前の被加工物の形状と寸法及び下取り形状について説明する図。
【図５】電極と加工後の被加工物の形状と寸法データについて説明する図。
【図６】加工条件を決定するための加工面積を求める手法を説明する図。
【符号の説明】
１ 電極
２ 被加工物
１００ ＰＣ部
１０１ 表示装置
１０２ 入力装置
１０３ 外部記憶装置
１０４ インターフェース
１１０ 操作制御部
１２０ ＣＡＤ設計データ解析部
１２１ 電極データ解析部
１２２ 加工物データ解析部
１２３ 加工面積演算手段
１２４ 表示制御手段
１２５ ＤＬＬ
１３０ プログラム作成部
１４０ ３ＤＮＣ．ＣＯＸ
１５０ 共有メモリ
２００ 数値制御装置
２０１ 解読部
２０２ 実行部
２０５ モータドライバー
２０４ モーションコントローラ
３００ 放電電源装置
Claims (3)
- 設計された製品情報に基づいてＣＡＤ装置で設計した被加工物寸法と形状定義情報を含む加工物設計情報及び電極寸法と形状定義情報を含む電極設計情報を入力する手段と、上記入力された加工物設計情報から加工に必要な少なくとも加工位置と加工深さと放電加工前の加工部分の形状に関するデータを取り出す手段と、上記入力された電極設計情報から加工条件決定に必要となる少なくとも電極形状と電極減寸量に関するデータを取り出す手段と、上記電極が所定深さに達したときの上記電極形状を上記電極減寸量大きくした加工形状と上記放電加工前の加工部分の形状とを上記所定深さごとに比較して上記所定深さごとの加工面積を求める手段と、上記加工面積に適した加工条件を選択する手段と、上記選択された加工条件を用いて上記加工深さに関するデータに基づいて加工プログラムを生成する手段と、上記加工位置に関するデータに基づいて電極移動プログラムを作成し上記加工プログラムと合成する手段を含んでなる数値制御放電加工装置。
- 製品情報に基づいて金型設計ＣＡＤ装置で設計された金型に関する加工物設計情報と電極に関する電極設計情報を入力する手段と、上記入力された加工物設計情報と電極設計情報を解析して、加工に必要な少なくとも加工位置、放電加工前の加工部分の形状及び加工深さに関するデータ並びに少なくとも電極形状と電極減寸量に関するデータを取り出す設計データ解析手段と、上記設計データ解析手段の取り出した上記電極形状と上記電極減寸量に関するデータに基づき得られる上記電極が所定深さに達したときの加工形状と上記放電加工前の加工部分の形状とを上記所定深さごとに比較して上記所定深さごとの加工面積を求めるとともに上記所定深さごとに求めた上記加工面積に変化がある場合には上記加工深さ方向の位置と関連付けて上記加工面積を記憶装置に記憶させる手段と、上記加工深さ方向の位置に関連付けられて記憶させた上記加工面積に適した加工条件を選択するとともに上記電極形状に基づく上記電極の断面形状と上記被加工物の形状から揺動形状を選択する手段と、上記加工深さに関するデータと上記選択された加工条件と上記電極減寸量に関するデータと上記揺動形状とに基づいて加工プログラムを生成する手段と、上記加工位置に関するデータに基づいて電極移動プログラムを作成し上記加工プログラムと合成する手段を含んでなる数値制御放電加工装置。
- 請求項１及び２に記載の数値制御放電加工装置において、上記電極設計情報と加工物設計情報のデータを基に電極と被加工物の３次元表示モデルを作成し、電極と被加工物の現在位置情報を取り込んで上記電極と上記被加工物の位置関係を表示装置の画面上の電極と被加工物モデルの表示位置とリンクさせて、数値制御プログラムに基づいて上記電極と被加工物の３次元表示モデルを相対的に移動させてシミュレーションを行う表示制御装置を含んでなる数値制御放電加工装置。
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