CN1452530A - 放电加工方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种放电加工装置，具有存放已存储多个加工条件数据的数据库的加工条件存储手段(13)，其中还具有：读入工具电极(9)的形状数据或被加工件W的加工形状数据的输入输出手段(14)；提取所述形状数据的多个截面，将这些截面划分成网格，赋予各划分要素实心或空心网格数据，并且从这些网格数据提取加工形状特征的形状运算手段(15)；以及使所述加工形状特征与加工条件存储手段(13)的加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件的加工条件设定手段(12)。加工形状复杂时也能设定合适的加工条件，因而能进行高效率的加工。

Description

放电加工方法和装置
技术领域
本发明涉及能利用工具电极或被加工件的CAD等图形数据设定加工条件的放电加工方法和装置的改良。
背景技术
在放电加工中，根据工具电极形状和加工时的放电能量决定设定的加工条件和摆动条件等。例如，粗加工采用大能量加工条件，精加工采用小能量条件，依据被加工件的目标加工形状选定形成与工具电极形状相似的形状之类的摆动条件。
粗加工用的加工条件根据所希望的被加工件形状、加工深度、加工用的工具电极根数和作为工具电极与最终形状的负公差量的缩小范围加以决定，精加工用的加工条件则根据被加工件的最终加工形状的目标精度、表面粗糙度和工具电极的消耗程度加以决定。至于摆动条件，在被加工件最终加工形状重视方形时，控制工具电极与被加工件的相对移动，使其成为四边形或多边形的摆动，而在最终形状具有圆时，控制工具电极与被加工件的相对移动，使其形成随圆或球状摆动。
在加工初期的加工面积小，用粗加工条件进行加工则工具电极消耗大的情况下，用小能量的加工条件开始加工，再逐渐变到原来的粗加工条件，进行称为切削控制的控制。而且，还进行放电休止时间和跳跃运动之类的自适应控制等。
这样，在放电加工中设定的加工条件非常多，而且这些加工条件很大程度上由工具电极形状和作为目的的加工内容支配。因此，加工条件的设定需要熟练的技能。
为了解决这种课题，日本国特开平2-218517号公报揭示一种放电加工方法和装置，操作者输入使用的工具电极与被加工件的材质、粗加工时的最大加工面积和最终精加工面的粗糙度，利用基于该输入信息的计算求多级摆动加工中最佳的电气条件和摆动量。
日本国特开平3-178731号公报还揭示一种放电加工装置，使用加工槽内设置的工具电极形状传感器或NC程序的工具电极形状信息，自动选择置换成实际放电加工状态时的最佳加工条件，同时进行加工。
日本国特开平2-218517号公报揭示的放电加工方法和装置在加工内容输入中，不能使放电加工装置识别工具电极和被加工件的加工形状的3维信息，因而加工形状复杂时，存在需要识别加工面积用的功能并且需要产生适应该加工面积的加工条件的问题。
日本国特开平3-178731号公报揭示的放电加工装置将工具电极的CAD等的图形数据用于产生加工条件，但未有效利用图形数据原来的形状数据，只是用CAD/CAM中生成的3维形状工具电极的每单位高度的表面积信息。而且，对复杂形状工具电极加工中的控制和加工条件产生方法等未作任何揭示。
发明内容
本发明是为解决上述课题而完成的，其目的是实现即使加工形状复杂时也能高效加工的放电加工方法和装置。
本发明的放电加工方法，使工具电极或被加工件的形状信息与加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件进行加工，其中包含读出所述工具电极的形状数据或所述被加工件的加工形状数据的第1工序、从所述形状数据提取所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征的第2工序，以及使所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征与所述加工条件数据库的加工条件数据对应，选择加工条件进行加工的第3工序。
又，本发明的放电加工方法，使工具电极或被加工件的形状信息与加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件进行加工，其中包含读出所述工具电极的形状数据或所述被加工件的加工形状数据的第1工序、提取所述形状数据的多个截面的第2工序、将所述截面划分成网络并且赋予实心或空心网格数据的第3工序、从所述网格数据提取所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征的第4工序，以及使所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征与所述加工条件数据库的加工条件数据对应，选择加工条件进行加工的第5工序。
又，本发明的放电加工方法，在由所述网络数据得到的所述工具电极形状特征信息或所述被加工件加工形状特征信息中，将组成比例最高的信息作为所述工具电极的形状特征或所述被加工件的形状特征识别。
本发明的放电加工装置，具有加工条件存储手段，存放已存储多个加工条件数据的加工条件数据库，其中还具有：读入工具电极的形状数据或被加工件的加工形状数据的输入手段；提取所述形状数据的多个截面，将这些截面划分成网格，赋予各划分要素实心或空心网格数据，并且从这些网格数据提取所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征的形状运算手段；使所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征与所述加工条件存储手段的加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件的加工条件设定手段。
又，本发明的放电加工装置，在由所述网络数据得到的所述工具电极形状特征信息或所述被加工件的加工形状特征信息中，将组成比例最高的信息作为所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征识别。
本发明如以上说明那样构成，因而能提取加工形状的特征，利用较详细的形状信息设定合适的加工条件，因此，本发明具有这样的效果，也就是即使在加工形状复杂时也能进行高效率的加工。
附图说明
图1是本发明实施形态的放电加工装置的组成图。
图2是利用加工条件设定手段设定加工条件的过程的流程图。
图3是工具电极形状和被加工件加工形状的例子的立体图。
图4是工具电极横截面的提取的说明图。
图5是网格划分说明图。
图6表示将工具电极形状划分成网格的横截面的网格数据的例子。
图7是从横截面分量和纵截面分量的各划分要素网格数据提取加工形状特征的例子的说明图。
具体实施形态
图1是本发明实施形态的放电加工装置的组成图。该图中，1、2和3是电动机，4是由电动机1在Z轴方向驱动的主轴，5是由电动机2在X轴方向驱动的工作台，6是由电动机3在Y轴方向驱动的工作台，7是设置在工作台5、6上的加工槽，8是加工液，9是装在主轴4上的工具电极，10是加工用的电源装置，11是数控装置，12是加工条件设定手段，13是加工条件存储手段，14是输入输出手段，15是形状运算手段，16是登记手段，17是记录手段，W是被加工件。由加工用的电源装置10在工具电极9与被加工件W的电极间提供加工电力，一面利用由数控装置11驱动控制的电动机1、2和3使工具电极9与被加工件W相对移动，一面对被加工件W进行放电加工。
加工条件存储手段13预先存储加工条件数据库。操作者输入被加工件与工具电极的材料、缩小范围、加工精度和加工时间等中的至少一项，作为从登记手段16指定加工的项目。
输入输出手段14可通过记录媒体或通信电缆等从外部运算装置取入NC程序等，并且将加工所需时间和借助加工条件存储手段13运算所得的加工条件等记录于记录手段17，同时可通过记录媒体或通信电缆将其输出到外部运算装置等。
形状运算手段15取入从输入手段14输入的工具电极9或被加工件W的加工形状CAD等的图形数据，并且提取加工形状的特征形状要素。作为图形数据，能处理CAD数据的标准数据格式(即IGES)等格式。
图2示出由加工条件设定手段12设定加工条件的过程。首先，在输入输出手段14选择工具电极9的形状数据或被加工件W的加工形状数据，并读入图形数据(S1)。对工具电极9，加工成例如凸型，而这时被加工件W被加工成凹型。即，利用与工具电极9的孔状部分进行放电加工，在被加工件W形成柱状，工具电极9和被加工件W的加工形状，其形状信息不同。放电加工中，与机床切削粗加工用的NC数据等不同，加工形状的形状数据存在的情况少。工具电极根据制品形状考虑分模线、起模斜度和负公差量进行设计，并将其作为形状数据处理，因而许多情况下存在工具电极9的形状数据。被加工件W和工具电极9的形状数据多的情况下，借助使Z轴的信息反相，可以共用信息。负公差量小到例如1mm以下，负公差量更小的形状要素几乎不支配加工，因而即使从工具电极形状数据产生被加工件的形状数据也没有问题。
下面，作为一个例子，工具电极9的形状如图3(a)所示，被加工件W的加工形状如图3(b)所示，并且在下面对S1中读入的图形数据是工具电极9的图形数据的情况进行说明。如图4所示，在工具电极9中，在加工进行方向的Z轴方向上以规定的划分宽度提取与Z0～Zk所对应的k+1个横截面(S2)。该横截面的计算最好按各要求的尺寸精度进行，但是如果划分数量多则运算延迟，因而也可按每一工具电极负公差量或各1mm左右进行。
接着，按小网格划分S2中求得的各加工方向的横截面形状。关于网格划分宽度，最好分别是要求尺寸精度，但划分数量多时运算延迟，因而可以是工具电极的各负公差量或分别为1mm左右。例如，如图5(a)和(b)所示，在X轴方向划分成i+1单元，并且Y轴方向划分成j+1单元，分割所得的网格形状内包含图形数据位置坐标时，如图5(c)所示，将图形数据的位置坐标(XD、YD、ZD)更改为网格数据的位置坐标(XM、YM、ZM)，并赋予例如“1”的信息，以表示是实心。空心的情况是所划分网格形状内不含图形数据的位置坐标的情况，这时，赋予例如“0”的信息以表示是空心。这样，就能得到(Xn、Ym、Zl)(0≤n≤i，0≤m≤j，0≤l≤k，n、m、l为整数)的各划分要素的网格数据(S3)。
图形数据为表面模型时，如果进行作为有关CDA/CAM的公知技术的模型数据的变换，将其作为实心模型数据处理，则能够对各划分要素提供网格数据(例如“1”或“0”)。图6表示这样将图3(a)中工具电极9的形状划分为网格的横截面的网格数据的例子。
接着，用S3中提供的各划分要素的网格数据提取加工形状的特征。从S3中提取的(Xn、Ym、Zl)(0≤n≤i，0≤m≤j，0≤l≤k，n、m、l为整数)的各划分要素的网格数据能够得到横截面分量和纵横截面分量，如图7所示。
凹部的情况是：横截面分量(XY平面)的网格形状内存在至少一个以上网格数据“0”，并且网格数据“1”包围相邻且连续的网格数据“0”的四周。凸部的情况是：横截面分量(XY平面)的网格形状内存在至少一个以上网格数据“1”，并且网格数据“0”包围相邻且连续的网格数据“1”的四周。
检测凹部时，可知Z0～Zk的全部k+1个横截面(XY平面)中，所有网格数据为“0”处都是“孔状”(图7(a))，如果Z0～Zk的k+1个横截面(XY平面)中至少一个的网格数据为“1”，则为“袋形”(图7(b))。
在对整个形状提取凹部形状，计算其个数，并且存在一个以上凹部时，工具电极的形状信息中添加“有凹部”的信息。存在多个凹部时，给凹部形状分配号码，使各凹部形状具有“袋形”或“孔形”等形状特征和大小的信息(例如网格数)。这时，按照凹部形状的大小分配顺序。
又，检测到凸部时，可以提取图7(c)那样的棱状、图7(d)那样的面积变化形状等工具电极形状特征。
与凹部形状时相同，对整个形状提取凸部形状，计算其个数，并且在存在一个以上凸部时，在工具电极的形状信息中添加“有凸部”的信息。存在多个凸部时，给凸部形状分配号码，分别使各凸部形状具有“棱状”或“面积变化形状”等形状特征和大小的信息(例如网格数)。这时，根据凸部形状的大小分配顺序。
工具电极形状通常用上述那样的种种形状要素构成，但所述形状的特征组合复杂时，根据网格数据的形状特征信息考虑其频率(与分配给所述形状的形状特征对应的号码数)和大小(例如按照频率×大小)，将组成比率最高的信息识别为该工具电极形状的特征(S4)。
上述S2～S4可由加工条件设定手段12中的形状运算手段15进行。
根据由S4提取的工具电极(即加工形状)的特征性形状要素、加工面积和加工深度等，从加工条件存储手段13的加工条件数据库提取与这些条件对应的加工条件，并设定加工条件(S5)。符合特征性形状要素的加工条件可预先通过实验决定，并存储到加工条件存储手段13的数据库。
这样提取特征性加工形状，选择适合该特征性加工形状的加工条件，从而在复杂加工形状的情况下也能设定合适的加工条件，因此可进行高效率的加工。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的放电加工方法和装置适合用于放电加工作业。

Claims (5)

1.一种放电加工方法，使工具电极或被加工件的形状信息与加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件进行加工，其特征在于，包含
读出所述工具电极的形状数据或所述被加工件的加工形状数据的第1工序、
从所述形状数据提取所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征的第2工序，以及
使所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征与所述加工条件数据库的加工条件数据对应，选择加工条件进行加工的第3工序。
2.一种放电加工方法，使工具电极或被加工件的形状信息与加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件进行加工，其特征在于，包含
读出所述工具电极的形状数据或所述被加工件的加工形状数据的第1工序、
提取所述形状数据的多个截面的第2工序、
将所述截面划分成网络并且赋予实心或空心网格数据的第3工序、
从所述网格数据提取所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征的第4工序，以及
使所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征与所述加工条件数据库的加工条件数据对应，选择加工条件进行加工的第5工序。
3.如权利要求2所述的放电加工方法，其特征在于，在由所述网络数据得到的所述工具电极形状特征信息或所述被加工件加工形状特征信息中，将组成比例最高的信息作为所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征识别。
4.一种放电加工装置，具有加工条件存储手段，存放已存储多个加工条件数据的加工条件数据库，其特征在于，具有
读入工具电极的形状数据或被加工件的加工形状数据的输入手段；
提取所述形状数据的多个截面，将这些截面划分成网格，赋予各划分要素实心或空心网格数据，并且从这些网格数据提取所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征的形状运算手段；
使所述工具电极的形状特征或所述被加工件的加工形状特征与所述加工条件存储手段的加工条件数据库的加工条件数据对应，以选择加工条件的加工条件设定手段。
5.如权利要求4所述的放电加工装置，其特征在于，在由所述网络数据得到的所述工具电极的形状特征信息或所述被加工件的加工形状特征信息中，将组成比例最高的信息作为所述工具电极的形状特征或所述被加工件的形状特征识别。
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