JPS6351811B2

JPS6351811B2 -

Info

Publication number: JPS6351811B2
Application number: JP18873882A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kishi; Maki Seki; Kunio Tanaka; Shinji Kawakado
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1982-10-27
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1988-10-17
Also published as: JPS5981023A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はワイヤカツトテーパ加工方法に係り、
特に２つの制御面においてそれぞれ同時２軸制御
し、全体として同時４軸制御を行なつてワイヤと
ワーク間の相対的移動を制御し、制御面に対して
傾斜して配設されたワークに上面形状と下面形状
の異なるテーパ加工を施すことができるワイヤカ
ツトテーパ加工方法に関する。

ワイヤカツト放電加工機は周知の如く、上ガイ
ドと下ガイドとの間にワイヤを張設しておき、該
ワイヤとワークとの間に放電を生じさせてワーク
を加工するものであり、ワークはテーブル上に固
定され、加工形状に沿つて数値制御装置からの指
令によりＸ、Ｙ方向に移動せしめられる。この場
合、テーブル（ワーク）に対してワイヤを垂直方
向に張設しておけば、ワーク上面と下面との加工
形状が同一となり、又上ガイドをＸ、Ｙ方向（Ｕ
軸、Ｖ軸という）に偏位可能な如く構成し、たと
えばワーク移動方向と直角方向に該上ガイドを偏
位してワイヤをワークに対して傾斜せしめればワ
ーク上面と下面との加工形状は同一とならず、ワ
イヤ加工面が傾斜する、いわゆるテーパ加工が行
われる。

第１図はかゝるテーパ加工の説明図であり、上
ガイドUGと下ガイドDGとの間にワイヤWRがワ
ークWKに対し所定角度傾斜して張設されてい
る。今、ワークWKの下面PLをプログラム形状
（ワークWKの上面QUをプログラム形状としても
よい）とし、又、テーパ角度α、上ガイドUGと
下ガイドDG間の距離Ｈ、下ガイドDGからワー
クWK下面までの距離ｈとすれば、ワーク下面
PLに対する下ガイドDGのオフセツト量d₁及び上
ガイドUGのオフセツト量d₂はそれぞれ、 d₁＝ｈ・tanα＋ｄ／２ ……(1) d₂＝Ｈ・tanα−ｈ・tanα−ｄ／２＝Ｈ・tanα−d₁ ……(2) で表わせる。尚、ｄは加工幅である。

従つて、ワークの移動に応じてオフセツト量
d₁，d₂が一定になるよう、ワイヤWRを張設する
上ガイドUGを移動制御すれば第２図に示すよう
にテーパ角αのテーパ加工を行なうことができ
る。尚、図中、点線及び一点鎖線はそれぞれ上ガ
イドUG、下ガイドDGの通路である。以上のよ
うにワイヤカツト放電加工指令としてはワーク下
面或いは上面でのプログラム通路と、該プログラ
ム通路上での送り速度、テーパ角α、前記距離
Ｈ，ｈ等を指令すれば指令通りの加工が行われ
る。

ところで、最近上面形状と下面形状が全く異な
る加工、たとえば上面形状が直線となり、下面形
状が円弧となるような部品が要求されてきてい
る。しかしながら、従来のテーパ加工方法では
かゝる部品形状の加工を行なうことができなかつ
た。そこで、本願出願人は本願と同日付で上面形
状と下面形状が全く異なるテーパ加工ができるテ
ーパ加工方法を提案している。ところで、かゝる
提案されたテーパ加工方法は、ワークをその上面
及び下面が第１及び第２制御面（たとえばXYプ
ログラム面及びUV下ガイド移動面）に対し平行
になるように配設した場合に適用できるものであ
つた。換言すれば上記提案されたテーパ加工方法
では、ワークを第１及び第２の制御面に対して傾
斜して配設した場合には適用できない。

さて、テーパ加工が可能なNCワイヤカツト放
電加工機においては、機構上テーパ角度の大きさ
に制限があり、ワークを水平に配設する限り最大
テーパ角以上のテーパ加工を行なうことができな
い。しかし、このようにテーパ角度に制限がある
にもかゝわらず部品によつては最大テーパ角以上
に大きいテーパ角を有するテーパ加工が要求され
る場合がある。かゝる場合ワーク（部品材料）を
制御面（XYプログラム面やUV下ガイド移動面）
に平行でなく傾けて取付けることによつて、制御
面に対する相対的なテーパ角は最大テーパ角の制
限内に納まり、ワークに最大テーパ角より大きい
テーパ加工を施すことができる。すなわち、機械
により定まる最大テーパ角以上のテーパ角を有す
るテーパ加工が要求される場合には、ワークを制
御面に対して傾斜させて取付けてテーパ加工をし
なければならない。しかし、従来の方法及び前記
提案されたテーパ加工方法では、ワークを傾斜さ
せたまゝ、部品上面形状と部品下面形状が異なる
テーパ加工を行なうことができなかつた。

以上から、本発明はワークを制御面に対して傾
斜させて取付けた場合であつても、部品の上面形
状と部品下面形状が異なるテーパ加工を行なうこ
とができるワイヤカツトテーパ加工方法を提供す
ることを目的とする。

以下、本発明を図面に従つて詳細に説明する。
尚、以下の説明においてプログラム面を第１制御
面或いはXYプログラム面といゝ、下ガイドが移
動する面を第２制御面或いはUV下ガイド移動面
というが、制御面の選定の仕方はこれに限らず、
(イ)下ガイド移動面を上ガイド移動面とすることも
できる。

第３図は制御面と部品面との関連説明図であ
り、WKは部品、USは部品上面、DSは部品下
面、WRはワイヤ、FCSはプログラム面である第
１制御面（XYプログラム面）、SCSは下ガイド
の移動面である第２制御面（UV下ガイド移動
面）であり、部品WKはその部品上面US並びに
部品下面DSがそれぞれXYプログラム面FCSと
UV下ガイド移動面SCSとにそれぞれ平行になる
ように配設されている。

第４図は部品上面形状及び下面形状がそれぞれ
円及び正方形の場合において、部品を第１、第２
制御面（XYプログラム面及びUV下ガイド移動
面）に対して傾けたときのワイヤ通路を説明する
説明図であり、Ａ図は部品を傾斜して配設した場
合の断面図、Ｃ図は第１、第２制御面におけるワ
イヤ通路説明図である。部品（ワーク）WKの上
面US及び下面DSは４図Ａに示すようにXYプロ
グラムFCSとUV下ガイド移動面SCSとβの傾斜
を持つて配設されている。この結果、XYプログ
ラム面FCSのワイヤ通路PRPは円にならずゆが
んだ形状になつており、又UV下ガイド移動面
SCSのワイヤ通路DGPも正方形でなくなりゆが
んだ形状になつている。尚、第５図に傾斜方向を
かえた場合の各制御面におけるワイヤ通路を示
す。

さて、本発明においては、ワークを第１、第２
の制御面に対して傾斜させて配設すると共に、ワ
ークと第１及び第２の制御面間の相対的位置関係
データ並びに部品の上面形状データと下面形状デ
ータとをそれぞれ入力し、しかる後部品上面と部
品下面の対応するポイントを結んだ直線が第１及
び第２制御面と交叉する点（投影点）の位置を求
め、ついで第１制御面と第２制御面における対応
する投影点をワイヤが同時にたどるように各投影
点の位置データを用いて同時４軸制御し、部品上
面と下面における形状の異なるテーパ加工であつ
て、テーパ角が機械により定まる最大テーパ角よ
り大きテーパ加工を行なつている。

第６図は本発明のテーパ加工方法を説明する説
明図である。図中、V₃はワークの厚さ、V₄は機
械座標系の各軸X_n、Y_n、Z_nを図示の如くとつた
場合（但しY_n軸は紙面に垂直）、X_n軸からXYプ
ログラム面FCS迄の距離、V₅はX_n軸からUV下
ガイド移動面SCS迄の距離、V₆はY_n軸を回転支
軸として回転した場合の回転角、V₇はX_n軸を回
転支軸として回転した場合の回転角である。又、
P₁は部品上面USにおけるワイヤ通路上のポイン
ト、P₂は部品下面DSにおけるワイヤ通路上のポ
イントであり、部品座標系X_p−Y_p−Z_p（但し、
Y_p軸は紙面に垂直）におけるこれら各ポイント
P₁，P₂の座標は既知であり、それぞれ対応して
いるものとする。更に、Q_i，R_iは部品上面と下面
における対応するポイントP₁，P₂を結ぶ直線
P₁P₂がXYプログラム面FCSと、UV下ガイド移
動面SCSとそれぞれ交叉するポイント（投影点）
である。

さて、V₃〜V₇並びにポイントP₁，P₂は既知で
ある。従つて、これらの値からXYプログラム面
FCS及び下ガイド移動面SCSにおける投影点Q_i，
R_iの座標（XM₁、YM₁、ZM₁）、（XM₂、YM₂、
ZM₂）が求まれば、これら対応する投影点Q_i，R_i
（ｉ＝１、２、…）を同時にたどるように、XY
プログラム面でＸ、Ｙ同時２軸制御し、又UV下
ガイド移動面でＵ、Ｖの同時２軸制御し、全体と
して同時４軸制御すれば所望の部品が得られる。

今、ポイントP₁，P₂の部品座標系における座
標をそれぞれ（x_p1、y_p1、０）、（x_p2、y_p2、−V₃）
とし、これらポイントP₁，P₂の座標を機械座標
系に変換したときの座標を（x_n1、y_n1、z_n1）、（x_n2、y_n2、z_n2）とする。尚、部品座標系（x_p、y_p、z_p）から機械
座標系（x_n、y_n、z_n）への変換式は次式のよう
になる。

x_n＝x_p・cosV₆−z_p・sinV₆ y_n＝y_p・cosV₇−（x_p・sinV₆ ＋z_p・cosV₆・sinV₇） z_n＝y_p・sinV₇＋（x_p・sinV₆ ＋z_p・cosV₆・cosV₇） (3) 但し、Y_n軸を中心としてV₆回転を最初に行な
い、ついでX_n軸を中心としてV₇回転をするもの
とする。

従つて、P₁（x_p1、y_p1、０）、P₂（x_p2、y_p2、−
V₃）は(3)式を用いて(4)、(5)式の如く機械座標系
に変換される。

x_n1＝x_p1・cosV₆ y_n1＝y_p1・cosV₇−x_p1・sinV₆ z_n1＝y_p1・sinV₇＋x_p1・sinV₆ (4) x_n2＝x_p2・cosV₆＋V₃・sinV₆ y_n2＝y_p2・cosV₇−（x_p2・sinV₆ −V₃・cosV₆・sinV₇） z_n2＝y_p2・sinV₇＋（x_p2・sinV₆ −V₃・cosV₆・cosV₇） (5) さて、ベクトルP₁Qi―→（＝Ｂ→）の単位ベクトル
ｉ，ｊ，ｋはＡ＝√（_n1−_n2）²＋（_n1−_n2）²＋
（_n1−_n2）²(6) とすると、ｉ＝（x_n1−x_n2）／Ａｊ＝（y_n1−y_n2）／Ａｋ＝（z_n1−z_n2）／Ａ (7) となる。又、ポイントQ_iのＺ軸座標ZM₁はV₄で
あるから、ｋ・｜Ｂ｜＝（V₄−z_n1）が成立し、ベクトルβの大きさは｜Ｂ｜＝（V₄−z_n1）・Ａ／（z_n1−z_n2）となる。故に投影点Q_iのＸ軸、Ｙ軸座標値XM₁、
YM₁、ZM₁はそれぞれ XM₁＝x_n1＋（V₄−z_n1）・（x_n1−x_n2）／（z_n1−z_n2） y_n1＋（V₄−z_n1）・（y_n1−y_n2）／（z_n1−z_n2） ZM₂＝V₄ (8) となり、投影点Q_iの座標が求まる。同様にUV下
ガイド移動面の投影点R_iの各軸座標値XM₂、
YM₂、ZM₂は XM₂＝x_n2＋（V₅−z_n2）・（x_n1−x_n2）／（z_n1−z_n2） YM₂＝y_n2＋（V₅−z_n2）・（y_n1−y_n2）／（z_n1−z_n2） ZM₂＝V₅ (9) となる。

ついで、Ｘ、Ｙプログラム面上の投影点座標
（X_i、Y_i）と、ベクトルＲ_iＱ_i―→の軸成分U_i、V_iを求
め、X_i、Y_i、U_i、V_iをNCデータとしてメモリに
記憶する。但し、X_i、Y_i、U_i、V_iは、 X_i＝XM₁ Y_i＝YM₁ U_i＝（XM₂−XM₁） V_i＝（YM₂−YM₁） (10) である。

そして、以後部品上面と下面における全対応点
に対し、(8)〜(10)式を用いて順次X_i、Y_i；U_i、V_i
（ｉ＝１、２、３…）を求め、メモリに記憶する。

全対応点におけるX_i、Y_i、U_i、V_iが求まれば、
これらをNCデータとしてNCテープを作成し該
NCテープを用いて（テープ運転）、或いはメモ
リより１ブロツクづつ読み出し（メモリ運転）、
同時４軸制御によりワイヤカツト放電加工機を制
御する。

次に部品上面及び下面の形状入力について説明
する。第７図は部品の一部平面図である。今、部
品上面形状PUPと部品下面形状PDPにおける線
素をそれぞれG₁，G₃，G₅，G₇；G₂，G₄，G₆，
G₈とし、又線素G₁とG₂，G₃とG₄，G₅とG₆，G₇
とG₈…が互いに対応するものとすると部品形状
定義プログラムは以下のようになる。但し、ポイ
ントS₁〜S₁₀、円弧C₁，C₂，C₃は既に定義済であ
るものとする。

G₁；S₁、S₂、１ G₂；S₆、S₇、１ G₃；C₁、CW、S₂、S₃、40 G₄；C₂、CW、S₇、S₈、40 G₅；S₃、S₄、１ G₆；S₈、S₉、１ G₇；C₃、CW、S₄、S₅、50 G₈；S₉、S₁₀、50 尚、上記プログラム中CWは時計方向の円弧で
あることを示し、又末尾の数値１、40、50は各線
素G_iの分割数である。分割数が２以上のときには
NCデータ作成処理に際し各分割点が求められ、
対応する分割点毎に(8)〜(9)式によりX_i、Y_i、U_i、
V_iが演算され、NCデータとして出力される。

第８図は本発明のブロツク図、第９図は処理の
流れ図である。

予め、ROM１０１にはNCデータ作成プログ
ラムが記憶されている。又、V₃〜V₇、部品上面
及び下面の形状データ（前述の部品形状定義文）
がテープ１０２からテープリーダ１０３に読取ら
れて、RAM１０４に記憶されている。処理部１
０５は、まずRAM１０４より、形状データを読
取り以下のステツプ(イ)、(ロ)により部品上面と下面
における対応点の座標を求めRAM１０６に順次
格納する。

(イ) 対応する２つの線素の分割数が２以上はどう
かを判定する。１であれば各線素の端点を対応
点座標としてRAM１０６に記憶し、次の線素
データを読み取る。

(ロ) 分割数が２以上であれば、各線素の分割点の
座標を求めて対応点座標とし、これをRAM１
０６に記憶し、次の線素データを読みとる。
尚、第１０図Ａに示すように分割数をＭ、２点
の座標をそれぞれ（x_a、y_a）、（x_b、y_b）とすれ
ば２点を結ぶ直線の分割点座標x_j、y_j（ｊ＝１、
２、…Ｍ）は x_j＝x_a＋ｊ／Ｍ（x_b−x_a） y_j＝y_a＋ｊ／Ｍ（y_b−y_a）となる。又、第１０図Ｂに示すように、θ₀を中
心角、ｒを円弧半径、Ｍを分割数、θ（＝θ₀／
Ｍ）を角度増分、中心C_pと円弧始点C_sを結ぶ
直線がＸ軸となる角度をとすれば分割点の座
標x_j、y_j（ｊ＝１、２、…Ｍ）は x₁＝x_a、y₁＝y_a x_j＝X_j-1・cosθ−y_j-1・sinθ y_j＝x_j-1・sinθ＋y_j-1・cosθ となる。

以上の処理により全対応点の算出と記憶が終了
すれば処理部１０５は各対応点を用いて(8)〜(9)式
を用いてX_i、Y_i、U_i、V_i（ｉ＝１、２、…）を求
め、これをNCデータとしてRAM１０６に記憶
する。以上により部品上面及び下面形状が異なる
NCデータがRAM１０６上に作成されたことに
なる。以後、NCデータをテープパンチ１０７に
よりテープ１０８に記録してNCテープを作成す
る。尚、RAM１０６よりNCデータを１ブロツ
クづつ直接読取つてNC装置２０１に入力し、テ
ーパ加工を行なうようにしてもよい。

以上、本発明によれば、部品の上面形状と下面
形状が異なつた場合にテーパ角が機械により定ま
る最大テーパ角度より大きくなつていても、ワー
クを制御面に対して傾斜させて取付けることによ
りワイヤとワーク間で同時４軸制御による相対移
動を制御してテーパ加工を可能にしており、かつ
部品上面と部品下面に設定されたワイヤ通路に沿
つて正確なテーパ加工を行なえるから、従来のワ
イヤカツト放電加工機の応用分野を拡張できるワ
イヤカツトテーパ加工方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のテーパ加工説明図、
第３図は制御面と部品面との関連説明図、第４図
及び第５図は部品上面形状が円であり部品下面形
状が正方形である場合において、XYプログラム
面及びUV移動面におけるワイヤの通路説明図、
第６図は本発明のテーパ加工方法説明図、第７図
は部品の一部平面図、第８図は本発明のブロツク
図、第９図はNCデータ作成処理の流れ図、第１
０図は分割点算出説明図である。 WR……ワイヤ、WK……部品、US……部品
上面、DS……部品下面、FCS……XYプログラム
面、SCS……UV下ガイド移動面。

Claims

【特許請求の範囲】

１２つの制御面でそれぞれ同時２軸制御し、全
体として同時４軸制御によりワイヤとワーク間の
相対移動を制御してワークに所定のテーパ加工を
施すワイヤカツトテーパ加工方法において、ワー
クを第１、第２の制御面に対して傾斜させて配設
するとともに、ワークと第１、第２の制御面との
間の相対位置関係データおよび部品の上面形状デ
ータと下面形状データを入力し、前記部品上面と
部品下面に設定されたワイヤ通路上の対応するポ
イントを接続する直線が前記第１及び第２の制御
面と交差する投影点の位置を演算し、これら第１
及び第２の制御面での投影点の位置に基づきワイ
ヤとワーク間で同時４軸制御による相対移動を制
御することを特徴とするワイヤカツトテーパ加工
方法。