JP2000158235A - ワイヤ放電加工機用数値制御装置 - Google Patents

ワイヤ放電加工機用数値制御装置

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JP2000158235A JP10331103A JP33110398A JP2000158235A JP 2000158235 A JP2000158235 A JP 2000158235A JP 10331103 A JP10331103 A JP 10331103A JP 33110398 A JP33110398 A JP 33110398A JP 2000158235 A JP2000158235 A JP 2000158235A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤ放電加工において、加工形状を直接計
測しなくても形状の精度が予測できるようにすること。 【解決手段】 加工時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、ワイヤ放電加
工装置用数値制御装置に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相対位置を推測する計算手
段を設けた。

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、前記の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。

Claims (5)

    【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】 一定の条件は、同時期の平均加工電圧が
    基準加工電圧付近である請求項4記載のワイヤ放電加工
    装置用数値制御装置
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