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JP7015264B2 - ワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法 - Google Patents

ワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法 Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤ電極と加工対象物の間に発生させる放電によって加工対象物に対して放電加工を施すワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法に関する。
ワイヤ放電加工機において、所望形状を得るため、加工中に極間距離を一定にすることが必須となる。極間電圧と極間距離とは比例関係を有しているので、実際の加工時は、一定の極間距離を保つため、軸送り速度を制御することにより一定の極間電圧を維持しつつ、加工対象物を加工する。コーナ形状を加工する場合は、極間電圧と極間距離との比例係数が直線形状を加工する場合と異なるため、上記制御をそのまま適用すると直線形状を加工する場合に比べて形状精度が悪化してしまう。このような問題に対して、加工部位の形状の変化によらず加工精度を向上させるために、下記に示す特許文献１に記載されているように、コーナ形状を加工する場合において放電休止時間を変更して加工除去量を調整する方法などが提案されている。
特開２００３－１６５０３０号公報
しかしながら、上記従来技術のように、加工対象物の加工部位の形状の変化のみに着目して加工条件を変更する手法では、極間距離を一定に保ってコーナ形状を加工する場合における加工精度を向上させることはできなかった。
そこで、本発明は、加工対象物の加工部位の形状によらず高精度な加工が可能なワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工機であって、前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部と、前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算部と、前記電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定部と、前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御部と、を備え、前記軸送り速度決定部は、前記極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記極間電圧値が増減するように補正し、補正後の前記極間電圧値の平均値が前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する。
本発明の第２の態様は、加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工機であって、前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部と、前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算部と、前記電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定部と、前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御部と、を備え、前記軸送り速度決定部は、前記極間電圧値の平均値が目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記目標電圧が増減するように補正し、前記極間電圧値の平均値が補正後の前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する。
本発明の第３の態様は、加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工方法であって、前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算ステップと、前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定ステップと、前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御ステップと、を含み、前記軸送り速度決定ステップは、前記極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記極間電圧値が増減するように補正し、補正後の前記極間電圧値の平均値が前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する。
本発明の第４の態様は、加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工方法であって、前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算ステップと、前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定ステップと、前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御ステップと、を含み、前記軸送り速度決定ステップは、前記極間電圧値の平均値が目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記目標電圧が増減するように補正し、前記極間電圧値の平均値が補正後の前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する。
本発明によれば、加工対象物の加工部位の形状によらず高精度な加工ができる。
実施の形態におけるワイヤ放電加工機の概略構成図である。 実施の形態におけるワイヤ放電加工機の機能ブロック図である。 ワイヤ電極および加工対象物の関係をワイヤ電極の中心軸方向（Ｚ軸方向）に観た断面図である。 ワイヤ電極の中心軸から加工対象物までの距離と放電確率との関係を示した図である。 加工経路が直線の場合における対向面積を説明する断面図である。 加工経路が曲線の場合における対向面積を説明する断面図である。 加工経路が直線の場合の極間電圧の時間変化を示す図である。 加工経路が曲線の場合の極間電圧の時間変化を示す図である。 極間電圧値の平均値と極間距離との関係を示す図である。 内コーナ形状を加工する場合の目標電圧の補正を説明する図である。 対向面積に応じた補正による目標電圧の変化を説明する図である。 対向面積に応じて休止時間を変化させることを説明する図である。 実施の形態におけるワイヤ放電加工方法を説明するフローチャートである。 変形例１における内コーナ形状を加工する場合の極間電圧値の補正を説明する図である。 変形例２における対向面積の定義に使用する所定の距離を説明するための図である。 変形例２における対向面積を説明する断面図である。
本発明に係るワイヤ放電加工機およびワイヤ放電加工方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
［実施の形態］
図１は、実施の形態におけるワイヤ放電加工機１０の概略構成図である。ワイヤ放電加工機１０は、所定の加工プログラムで指定された経路に沿ってテーブル１２に搭載された加工対象物（図１では示さず）に対してワイヤ電極１４を相対移動させつつ、ワイヤ電極１４と加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、加工対象物を放電加工する。
ワイヤ放電加工機１０は、テーブル１２の上方側（＋Ｚ方向側）で、ワイヤ電極１４を支持する上ワイヤガイド１６と、テーブル１２の下方側（－Ｚ方向側）で、ワイヤ電極１４を支持する下ワイヤガイド１８と、上ワイヤガイド１６が設置される上ガイドブロック２０と、下ワイヤガイド１８が設置される下ガイドブロック２２と、を備える。ワイヤボビン２４から予め定められた速度で送り出し方向に供給されたワイヤ電極１４は、上ワイヤガイド１６および下ワイヤガイド１８を経由して、回収箱２６に収納される。さらに、ワイヤ放電加工機１０は、極間に電圧を供給する加工電源２８と、数値制御装置（ＣＮＣ）３０と、を有している。数値制御装置３０は、ＣＰＵなどのプロセッサとメモリとを有し、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、本実施の形態の数値制御装置３０として機能する。図１に示したＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は互いに直交しており、Ｚ方向の逆向きが重力方向である。
テーブル１２、加工対象物（図１では示さず）、上ワイヤガイド１６および上ガイドブロック２０、下ワイヤガイド１８および下ガイドブロック２２は加工液で満たされた加工槽３４に収容されており、この状態でワイヤ放電加工が実行される。加工槽３４はベッド３８の上に設置されている。
図２は、実施の形態におけるワイヤ放電加工機１０の機能ブロック図である。図２では、図１で示したワイヤ放電加工機１０の構成の一部を省いているが、ワイヤ放電加工機１０が備える構成要素であって図１では示さなかった駆動部４０および電圧検出部４２を示している。
駆動部４０は、加工対象物Ｗに対してワイヤ電極１４をＸ方向およびＹ方向に相対移動させるためにテーブル１２を駆動する。駆動部４０は、モータ（図示せず）、モータのエンコーダ（図示せず）、および駆動伝達機構（図示せず）を備える。モータは、テーブル１２をＸ方向およびＹ方向に動かすためにそれぞれ設けられている。駆動伝達機構は、Ｘ方向用およびＹ方向用のモータのそれぞれの回転運動をテーブル１２のＸ方向およびＹ方向の直線運動に変換するためのボールねじおよびテーブル１２に設置されたナットなどにより構成される。
なお、駆動部４０の代りに、上ガイドブロック２０および下ガイドブロック２２を駆動する駆動部が設けられていてもよいし、駆動部４０に加えて、上ガイドブロック２０および下ガイドブロック２２を駆動する駆動部が設けられていてもよい。電圧検出部４２は、ワイヤ電極１４と加工対象物Ｗとで形成される極間の極間電圧を検出する。
数値制御装置３０は、記憶装置（図示せず）に記憶されている加工プログラム４６と、移動制御部５０と、対向面積計算部５２と、軸送り速度決定部５４と、放電制御部５６と、を備える。
移動制御部５０は、加工対象物Ｗを搭載したテーブル１２を駆動する駆動部４０を制御して、加工プログラム４６で指定された経路（加工経路）に沿って、加工対象物Ｗに対してワイヤ電極１４を軸送り速度決定部５４が決定した軸送り速度で相対移動するように制御する。
対向面積計算部５２は、加工プログラム４６に基づいてワイヤ電極１４の中心軸から所定の距離以内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積を対向面積として計算する。対向面積計算部５２は、加工中に、常時監視している極間電圧および放電回数に基づいて、前回行われた仕上げ加工または荒加工による加工対象物Ｗの形状を算出する。さらに、対向面積計算部５２は、加工プログラム４６から取得したワイヤ電極１４の中心軸の現在位置に基づいて、今回行われている仕上げ加工による加工対象物Ｗの現在の形状を算出する。なお、以下では、前回行われた仕上げ加工または荒加工を前回の加工と呼び、今回行われている仕上げ加工を今回の加工と呼ぶ。そして、数値制御装置３０において予め決められた計算周期ごとに、当該計算周期のワイヤ電極１４の中心軸の位置において、算出された加工対象物Ｗの現在の形状に基づいて対向面積を計算する。以下では、対向面積の定義および対向面積に応じた制御の必要性について説明する。
図３は、ワイヤ電極１４および加工対象物Ｗの関係をワイヤ電極１４の中心軸Ｏ方向（Ｚ軸方向）から観た断面図である。ワイヤ放電加工において、放電加工を行う際に、ワイヤ電極１４および加工対象物Ｗは図３のような位置関係になっている。ワイヤ電極１４の中心軸Ｏは加工経路に沿って加工方向に相対移動する。
図４は、ワイヤ電極１４の中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離と放電確率との関係を示した図である。図４の横軸は、ワイヤ電極１４の中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離であり、縦軸は、極間に放電が発生する確率である放電確率である。中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離に依存して、放電確率は図４に示すように変化する。中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離は、ワイヤ電極１４のワイヤ半径に極間の距離（極間距離）を加えた値になっている。極間に放電が発生する中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離の最大距離を最大放電可能距離と呼ぶ。そして、本実施の形態では、ワイヤ電極１４の中心軸Ｏから最大放電可能距離以内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積を対向面積と定義する。
図５は、加工経路が直線の場合における対向面積を説明する断面図である。図５は、ワイヤ電極１４および加工対象物Ｗをワイヤ電極１４の中心軸Ｏ方向（Ｚ軸方向）から観た断面図であり、二点鎖線で今回の加工によって形成する所望の形状（直線形状）が示してある。ワイヤ電極１４の中心軸Ｏは、加工プログラム４６で指定された加工経路に沿って加工方向に直線的に移動する。上記定義による対向面積は、ワイヤ電極１４の中心軸Ｏから半径が最大放電可能距離の円内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積となる。対向面積の算出対象となる加工対象物Ｗの表面６０には、今回の加工による加工対象物Ｗの表面６０ａと前回の加工による加工対象物Ｗの表面６０ｂとが含まれる。
図６は、加工経路が曲線の場合における対向面積を説明する断面図である。図６は、ワイヤ電極１４および加工対象物Ｗをワイヤ電極１４の中心軸Ｏ方向（Ｚ軸方向）から観た断面図であり、二点鎖線で今回の加工によって形成する所望の形状（内コーナ形状）が示してある。ワイヤ電極１４の中心軸Ｏは、加工プログラム４６で指定された曲線の加工経路に沿って移動方向を変化させる。対向面積の算出対象となる加工対象物Ｗの表面６２には、今回の加工による加工対象物Ｗの表面６２ａと前回の加工による加工対象物Ｗの表面６２ｂとが含まれる。図５に示した加工対象物Ｗを直線形状に加工する場合の対向面積に比べて、図６に示した加工対象物Ｗを内コーナ形状に加工する場合の対向面積の方が大きくなっていることがわかる。
次に、対向面積の変化に応じた放電確率および極間電圧値の予め決められた時間内の平均値の変化について説明する。上記平均値を以下では、単に極間電圧値の平均値と呼ぶ。図７は、加工経路が直線の場合の極間電圧の時間変化を示す図である。図８は、加工経路が曲線の場合の極間電圧の時間変化を示す図である。図７は、図５のような直線形状を加工する場合に対応し、図８は、図６のような内コーナ形状を加工する場合に対応する。図７および図８の横軸は時間、縦軸は極間電圧である。図７および図８においては、極間に印加される電圧パルスの電圧値、電圧パルス間の休止時間、および軸送り速度は全て同じであり、軸送り速度は予め定めた一定値になるように制御されている。放電がない場合は、電圧パルスは矩形波形のままであるが、放電が発生した場合は、放電発生時に電圧値が降下した電圧波形となる。図７と図８とを比べればわかるように、上記同一条件のもとでは、放電の発生頻度は直線形状を加工する場合より対向面積が大きくなる内コーナ形状を加工する場合の方が高くなっている。その結果、軸送り速度を制御しない場合の極間電圧値の平均値は、直線形状を加工する場合より内コーナ形状を加工する場合の方が小さくなる。
また、図９は、極間電圧値の平均値と極間距離との関係を示す図である。図９の横軸は極間電圧値の平均値であり、縦軸は極間距離である。図９において、直線形状に沿った直線の加工経路の場合の極間電圧値の平均値と極間距離との比例関係を「直線形状」で示し、内コーナ形状に沿った曲線の加工経路の場合の極間電圧値の平均値と極間距離との比例関係を「内コーナ形状」で示し、外コーナ形状に沿った曲線の加工経路の場合の極間電圧値の平均値と極間距離との比例関係を「外コーナ形状」で示す。極間電圧値の平均値を一定にした場合、外コーナ形状、直線形状、内コーナ形状の順に極間距離が大きくなる傾向がある。
対向面積を考慮しないで、極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように軸送り速度を決定する制御が実行される従来のワイヤ放電加工機においては、軸送り速度を制御して極間電圧値の平均値が対向面積に依存しない目標電圧の値に追従するようなる。したがって、図７に示した直線形状の加工における極間電圧値の平均値が、軸送り速度を制御する場合の予め決められた目標電圧の値になっている場合は、図８に示した内コーナ形状の加工における極間電圧値の平均値も図７と同じ目標電圧の値になるように軸送り速度が制御されることになる。その結果、内コーナ形状の加工における極間距離は、図９に示したように直線形状の加工における極間距離より大きくなってしまい、極間距離を一定に保てなくなってしまう。
そこで、本実施の形態においては、加工対象物Ｗの加工部位の形状および加工経路が直線形状および直線から変化して対向面積が変化したときは、極間距離を一定に保てるように、極間電圧値の平均値に加えて対向面積にも依存した軸送り速度の制御を実行する。
図９において、目標電圧の予め決められた値の電圧がＶ０で、直線形状の加工における極間電圧値の平均値もＶ０で、直線形状の加工における極間距離がＤ０であったとする。このとき、従来技術のように対向面積を考慮せずに目標電圧を補正しなければ、内コーナ形状の加工における極間距離はＤ０より大きいＤ１となってしまう。その結果、極間距離を一定値Ｄ０に保つことができない。これに対して、本実施の形態においては、加工対象物Ｗの加工部位が直線形状から内コーナ形状に変化したときに、対向面積の変化量（増加量）に応じて目標電圧をＶ０からＶ１と値が小さくなるように補正する。その結果、内コーナ形状を加工する場合においても極間距離を一定値Ｄ０に保って加工精度を向上させることが可能となる。また、加工対象物Ｗの加工部位が直線形状から外コーナ形状に変化したときは、極間距離をＤ０に保つために対向面積の変化量（減少量）に応じて目標電圧をＶ０より大きくなるように補正する。これにより、加工対象物Ｗの加工部位の形状によらず高精度な仕上げ加工ができる。
軸送り速度決定部５４は、電圧検出部４２が検出した極間電圧値と、上記したように対向面積計算部５２が計算した対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する。軸送り速度決定部５４は、極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように軸送り速度を決定する。さらに、本実施の形態の軸送り速度決定部５４は、計算された対向面積の値の変化量に応じて目標電圧が増減するように補正する。
具体的には、軸送り速度決定部５４は、加工対象物Ｗの加工部位が直線形状から内コーナ形状または外コーナ形状に変化して、加工経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、対向面積の値の変化量に応じて、目標電圧を予め決められた値から増減するように補正する。例えば、内コーナ形状を加工するために加工経路が曲線になって対向面積が増大した場合は、対向面積が増大するほど目標電圧を予め決められた値から減少するように補正し、外コーナ形状を加工するために加工経路が曲線になって対向面積が減少した場合は、対向面積が減少するほど目標電圧を予め決められた値から増大するように補正する。
図１０は、内コーナ形状を加工する場合の目標電圧の補正を説明する図である。図１０の横軸は時間、縦軸は極間電圧である。図１１は、対向面積に応じた補正による目標電圧の変化を説明する図である。図１１の上側に時間変化に対応する対向面積の変化が示され、下側に時間変化に対応する補正による目標電圧の値の変化が示されている。
内コーナ形状を加工する場合のように直線形状の加工での値に比べて対向面積の値が大きくなったら、図１０および図１１に示すように、対向面積の値が大きくなるほど目標電圧を予め決められた値より小さくなるように補正する。特に、図１０では、補正後の目標電圧Ｖ１が図８の平均値になるように予め決められた値Ｖ０の目標電圧を補正している。そして、軸送り速度決定部５４は、極間電圧値の平均値が補正後の目標電圧になるように軸送り速度を決定する。その結果、内コーナ形状の加工において直線形状の加工より放電の発生頻度が高い状態が維持されて、対向面積に応じた適切な軸送り速度を決定することが可能になる。なお、図１１に示すように、加工対象物Ｗの加工部位が内コーナ形状から直線形状に戻ったら、目標電圧を予め決められた値に戻す。
放電制御部５６は、加工電源２８を制御して、予め定められた休止時間を挟んで極間に電圧を印加する。加工部位が直線形状から内コーナ形状に変化して、図６および図８に示したように対向面積および放電の発生頻度が増加すると、放電により生じた放電反発力は増加する。その結果、ワイヤ電極１４の加工経路からの位置ずれが発生する可能性が高まる。そこで、放電制御部５６は、対向面積の変化に応じて休止時間を変化させる。具体的には、対向面積が大きくなるほど休止時間を大きくする。これにより、放電反発力を受ける頻度を低減して、ワイヤ電極１４の位置ずれを防止することができる。逆に、加工部位が直線形状から外コーナ形状に変化して、対向面積および放電の発生頻度が減少すると、放電により生じた放電反発力は減少する。この場合は、対向面積が小さくなるほど休止時間を小さくすればよい。
図１２は、対向面積に応じて休止時間を変化させることを説明する図である。図１２の上側に時間変化に対応する対向面積の変化が示され、下側に時間変化に対応する休止時間の変化が示されている。すなわち、加工対象物Ｗの加工部位が直線形状から内コーナ形状に変化して対向面積が大きくなったら、放電制御部５６は休止時間を直線形状の加工での値より大きくし、加工対象物Ｗの加工部位が内コーナ形状から直線形状に戻ったら、休止時間を元の値に戻す。
図１３は、実施の形態におけるワイヤ放電加工方法を説明するフローチャートである。図１３のフローチャートは仕上げ加工中に実行される。
まず、対向面積計算部５２が、予め決められた計算周期ごとに、当該計算周期のワイヤ電極１４の中心軸Ｏの位置において、加工プログラム４６に基づいてワイヤ電極１４の中心軸Ｏから最大放電可能距離以内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積を対向面積として計算する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の次に、軸送り速度決定部５４は、電圧検出部４２が検出した極間電圧値と、ステップＳ１で求められた対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する（ステップＳ２）。具体的には、加工対象物Ｗの加工部位の形状が変化して、加工経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、軸送り速度決定部５４は、対向面積の値の変化量に応じて目標電圧を予め決められた値から増減するように補正する。そして、軸送り速度決定部５４は、極間電圧値の平均値が補正後の目標電圧になるように軸送り速度を決定する。
なお、ステップＳ２における軸送り速度の決定に使用する平均値の計算対象となる極間電圧値には、ステップＳ１で対向面積計算部５２が対向面積を計算したときに使用した中心軸Ｏの位置にワイヤ電極１４が位置していたときに電圧検出部４２によって検出された極間電圧値が含まれていることが望ましいが、この条件は必ずしも満たされなくてもよい。
ステップＳ２の次に、移動制御部５０は駆動部４０にテーブル１２を駆動させて、加工プログラム４６で指定され経路に沿って加工対象物Ｗに対してワイヤ電極１４をステップＳ２で決定された軸送り速度で相対移動するように制御する（ステップＳ３）。
ステップＳ３の後、移動制御部５０は、加工プログラム４６に基づいて仕上げ加工が終了したか否かを判断し（ステップＳ４）、仕上げ加工が終了するまでステップＳ１～Ｓ３が繰り返される。仕上げ加工が終了したと判断されたら（ステップＳ４：ＹＥＳ）、終了である。
以上説明したように、ワイヤ放電加工機１０によれば、軸送り速度の決定において、対向面積の変化に応じた補正を目標電圧に行う。これにより、加工対象物Ｗの加工部位の形状が、直線形状、内コーナ形状、外コーナ形状と変化しても、極間距離を一定に保つことが可能になる。また、直線から円弧、円弧から直線といった加工経路が徐々に変化する加工部位、さらには、段差を有する加工部位においても、対向面積の変化を計算して加工条件の補正を行うことによって極間距離を一定に保つことが可能になる。その結果、加工対象物Ｗの加工部位の形状によらず高精度な加工ができる。なお、上記実施の形態では、仕上げ加工を例に説明したが、荒加工においても同様な効果が得られることはいうまでもない。
なお、対向面積の変化に応じて補正する加工条件に、加工経路に対する中心軸Ｏのオフセット、加工液の噴流の量などをさらに含めてもかまわない。
［変形例］
上記実施の形態は、以下のように変形してもよい。
（変形例１）
図１４は、変形例１における内コーナ形状を加工する場合の極間電圧値の補正を説明する図である。上記実施の形態の軸送り速度決定部５４は、計算された対向面積の値の変化量に応じて目標電圧が増減するように補正したが、対向面積の値の変化量に応じて極間電圧値が増減するように補正しても同様な効果が得られる。変形例１の軸送り速度決定部５４も極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように軸送り速度を決定するが、目標電圧Ｖ０は補正せずに予め決められた値に固定されている。
そして、軸送り速度決定部５４は、加工対象物Ｗの加工部位が直線形状から内コーナ形状または外コーナ形状に変化して、加工経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、対向面積の値の変化量に応じて、電圧検出部４２が検出した極間電圧値が増減するように補正する。すなわち、内コーナ形状を加工するために直線形状の加工での値に比べて対向面積の値が大きくなったら、図１４に示すように、対向面積の値が大きくなるほど、極間電圧値が検出された値より大きくなるように補正する。図１４では、補正後の極間電圧値の平均値がＶ０になるように極間電圧値を補正している。そして、軸送り速度決定部５４は、補正後の極間電圧値の平均値が目標電圧Ｖ０になるように軸送り速度を決定する。その結果、内コーナ形状の加工において直線形状の加工より放電の発生頻度が高い状態が維持されて、対向面積に応じた適切な軸送り速度を決定することが可能になる。逆に、外コーナ形状を加工するために直線形状の加工での値に比べて対向面積の値が小さくなったら、対向面積の値が小さくなるほど、極間電圧値が検出された値より小さくなるように補正する。
（変形例２）
図１５は、変形例２における対向面積の定義に使用する所定の距離ｄを説明するための図である。図１６は、変形例２における対向面積を説明する断面図である。上記実施の形態の対向面積計算部５２は、ワイヤ電極１４の中心軸Ｏから最大放電可能距離以内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積を対向面積と定義したが、対向面積はこれに限定されない。図１５には、図４と同じワイヤ電極１４の中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離と放電確率との関係が示されている。そして、放電確率にはそれ未満の値になると放電による除去効率が大きく落ちる閾値が存在する。そこで、変形例２においては、対向面積の定義に使用する所定の距離ｄを、放電確率が閾値以上になる中心軸Ｏから加工対象物Ｗまでの距離の範囲に限定する。具体的には、対向面積計算部５２が、中心軸Ｏから所定の距離ｄ以内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積を対向面積として計算する際に使用する所定の距離ｄを、図１５のｄ１以上且つｄ２以下の距離に限定する。このようにして定めた所定の距離ｄを用いて定義された対応面積が図１６に示されている。これにより、加工対象物Ｗの加工部位の形状によらない高精度な加工を効率的に実現することが可能となる。
なお、対向面積計算部５２が、中心軸Ｏから所定の距離以内に含まれる加工対象物Ｗの表面の面積を対向面積として計算する際に使用する所定の距離は、上記実施の形態および変形例２に限定されず任意に設定してもかまわない。
（変形例３）
上記実施の形態および変形例１および２は、矛盾の生じない範囲で任意に組み合わされてもよい。
［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態から把握しうる発明について、以下に記載する。
（第１の発明）
ワイヤ放電加工機（１０）は、加工プログラム（４６）で指定された経路に沿って加工対象物（Ｗ）に対してワイヤ電極（１４）を相対移動させつつ、ワイヤ電極（１４）と加工対象物（Ｗ）とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、加工対象物（Ｗ）を放電加工する。ワイヤ放電加工機（１０）は、極間の極間電圧を検出する電圧検出部（４２）と、ワイヤ電極（１４）の中心軸（Ｏ）から所定の距離以内に含まれる加工対象物（Ｗ）の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算部（５２）と、電圧検出部（４２）が検出した極間電圧値と、対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定部（５４）と、加工対象物（Ｗ）に対してワイヤ電極（１４）が軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御部（５０）と、を備える。
これにより、加工対象物（Ｗ）の加工部位の形状によらず高精度な加工が可能となる。
軸送り速度決定部（５４）は、極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように軸送り速度を決定するものであって、経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて極間電圧値が増減するように補正し、補正後の極間電圧値の平均値が目標電圧になるように軸送り速度を決定してもよい。これにより、対向面積に応じた適切な軸送り速度を決定することが可能になる。
軸送り速度決定部（５４）は、極間電圧値の平均値が目標電圧になるように軸送り速度を決定するものであって、経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて目標電圧が増減するように補正し、極間電圧値の平均値が補正後の目標電圧になるように軸送り速度を決定してもよい。これにより、対向面積に応じた適切な軸送り速度を決定することが可能になる。
ワイヤ放電加工機（１０）は、休止時間を挟んで極間に電圧を印加する放電制御部（５６）を備えてもよい。放電制御部（５６）は、対向面積の変化に応じて休止時間を変化させてもよい。これにより、放電反発力を受ける頻度を低減して、ワイヤ電極（１４）の位置ずれを防止することができる。
所定の距離は、極間に放電が発生する最大距離でもよい。
所定の距離は、極間に放電が発生する確率が閾値以上となる距離でもよい。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工部位の形状によらない高精度な加工を効率的に実現することが可能となる。
対向面積計算部（５２）は、加工プログラム（４６）に基づいて対向面積を計算してもよい。
（第２の発明）
ワイヤ放電加工方法は、加工プログラム（４６）で指定された経路に沿って加工対象物（Ｗ）に対してワイヤ電極（１４）を相対移動させつつ、ワイヤ電極（１４）と加工対象物（Ｗ）とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、加工対象物（Ｗ）を放電加工する。ワイヤ放電加工方法は、ワイヤ電極（１４）の中心軸（Ｏ）から所定の距離以内に含まれる加工対象物（Ｗ）の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算ステップ（Ｓ１）と、極間の極間電圧を検出する電圧検出部（４２）が検出した極間電圧値と、対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定ステップ（Ｓ２）と、加工対象物（Ｗ）に対してワイヤ電極（１４）が軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御ステップ（Ｓ３）と、を含む。
これにより、加工対象物（Ｗ）の加工部位の形状によらず高精度な加工が可能となる。
軸送り速度決定ステップ（Ｓ２）は、極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように軸送り速度を決定するものであって、経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて極間電圧値が増減するように補正し、補正後の極間電圧値の平均値が目標電圧になるように軸送り速度を決定してもよい。これにより、対向面積に応じた適切な軸送り速度を決定することが可能になる。
軸送り速度決定ステップ（Ｓ２）は、極間電圧値の平均値が目標電圧になるように軸送り速度を決定するものであって、経路が直線である場合に計算された値に比べて対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて目標電圧が増減するように補正し、極間電圧値の平均値が補正後の目標電圧になるように軸送り速度を決定してもよい。これにより、対向面積に応じた適切な軸送り速度を決定することが可能になる。
ワイヤ放電加工方法は、休止時間を挟んで極間に電圧を印加する放電制御ステップを含んでもよい。放電制御ステップは、対向面積の変化に応じて休止時間を変化させてもよい。これにより、放電反発力を受ける頻度を低減して、ワイヤ電極（１４）の位置ずれを防止することができる。
所定の距離は、極間に放電が発生する最大距離でもよい。
所定の距離は、極間に放電が発生する確率が閾値以上となる距離でもよい。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工部位の形状によらない高精度な加工を効率的に実現することが可能となる。
対向面積計算ステップ（Ｓ１）は、加工プログラム（４６）に基づいて対向面積を計算してもよい。
１０…ワイヤ放電加工機 １２…テーブル
１４…ワイヤ電極 １６…上ワイヤガイド
１８…下ワイヤガイド ２０…上ガイドブロック
２２…下ガイドブロック ２４…ワイヤボビン
２６…回収箱 ２８…加工電源
３０…数値制御装置 ３４…加工槽
３８…ベッド ４０…駆動部
４２…電圧検出部 ４６…加工プログラム
５０…移動制御部 ５２…対向面積計算部
５４…軸送り速度決定部 ５６…放電制御部
６０、６０ａ、６０ｂ、６２、６２ａ、６２ｂ…表面
Ｏ…中心軸 Ｗ…加工対象物

Claims (12)

  1. 加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工機であって、
    前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部と、
    前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算部と、
    前記電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定部と、
    前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御部と、
    を備え、
    前記軸送り速度決定部は、前記極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記極間電圧値が増減するように補正し、補正後の前記極間電圧値の平均値が前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する、ワイヤ放電加工機。
  2. 加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工機であって、
    前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部と、
    前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算部と、
    前記電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定部と、
    前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御部と、
    を備え、
    前記軸送り速度決定部は、前記極間電圧値の平均値が目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記目標電圧が増減するように補正し、前記極間電圧値の平均値が補正後の前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する、ワイヤ放電加工機。
  3. 請求項１または２に記載のワイヤ放電加工機であって、
    休止時間を挟んで前記極間に電圧を印加する放電制御部を備え、
    前記放電制御部は、前記対向面積の変化に応じて前記休止時間を変化させる、ワイヤ放電加工機。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工機であって、
    前記所定の距離は、前記極間に放電が発生する最大距離である、ワイヤ放電加工機。
  5. 請求項１～３のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工機であって、
    前記所定の距離は、前記極間に放電が発生する確率が閾値以上となる距離である、ワイヤ放電加工機。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工機であって、
    前記対向面積計算部は、前記加工プログラムに基づいて前記対向面積を計算する、ワイヤ放電加工機。
  7. 加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工方法であって、
    前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算ステップと、
    前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに 基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定ステップと、
    前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御ステップと、
    を含み、
    前記軸送り速度決定ステップは、前記極間電圧値の平均値が予め決められた値の目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記極間電圧値が増減するように補正し、補正後の前記極間電圧値の平均値が前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する、ワイヤ放電加工方法。
  8. 加工プログラムで指定された経路に沿って加工対象物に対してワイヤ電極を相対移動させつつ、前記ワイヤ電極と前記加工対象物とで形成される極間に電圧を印加して放電をさせることで、前記加工対象物を放電加工するワイヤ放電加工方法であって、
    前記ワイヤ電極の中心軸から、前記極間に放電が発生しうる距離である所定の距離以内に含まれる前記加工対象物の表面の面積を対向面積として計算する対向面積計算ステップと、
    前記極間の極間電圧を検出する電圧検出部が検出した極間電圧値と、前記対向面積とに基づいて軸送り速度を決定する軸送り速度決定ステップと、
    前記加工対象物に対して前記ワイヤ電極が前記軸送り速度で相対移動するように制御する移動制御ステップと、
    を含み、
    前記軸送り速度決定ステップは、前記極間電圧値の平均値が目標電圧になるように前記軸送り速度を決定するものであって、前記経路が直線である場合に計算された値に比べて前記対向面積の値が変化した場合に、変化量に応じて前記目標電圧が増減するように補正し、前記極間電圧値の平均値が補正後の前記目標電圧になるように前記軸送り速度を決定する、ワイヤ放電加工方法。
  9. 請求項７または８に記載のワイヤ放電加工方法であって、
    休止時間を挟んで前記極間に電圧を印加する放電制御ステップを含み、
    前記放電制御ステップは、前記対向面積の変化に応じて前記休止時間を変化させる、ワイヤ放電加工方法。
  10. 請求項７～９のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工方法であって、
    前記所定の距離は、前記極間に放電が発生する最大距離である、ワイヤ放電加工方法。
  11. 請求項７～９のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工方法であって、
    前記所定の距離は、前記極間に放電が発生する確率が閾値以上となる距離である、ワイヤ放電加工方法。
  12. 請求項７～１１のいずれか１項に記載のワイヤ放電加工方法であって、
    前記対向面積計算ステップは、前記加工プログラムに基づいて前記対向面積を計算する、ワイヤ放電加工方法。
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