JP2001269822A - 放電加工方法 - Google Patents

放電加工方法

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JP2001269822A
JP2001269822A JP2000082561A JP2000082561A JP2001269822A JP 2001269822 A JP2001269822 A JP 2001269822A JP 2000082561 A JP2000082561 A JP 2000082561A JP 2000082561 A JP2000082561 A JP 2000082561A JP 2001269822 A JP2001269822 A JP 2001269822A
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machining
electric discharge
discharge machining
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Eiichi Yamada
栄一 山田
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】どのような条件でも工程間の段差なく放電加工
を行なうことができる放電加工方法を提供する。 【解決手段】機械加工面などの既加工面に対して放電加
工面が面一になるように放電加工するための放電加工方
法であって、放電加工しようとする加工部分3A,3B
の面積よりも2倍以上大きい面積を有する放電電極2を
使用して加工部分3A,3Bを除去加工し、除去加工の
進行過程での加工進行速度を計測し、加工進行速度の変
化に基づいて放電加工終了点を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工面などの
既加工面に対して放電加工面を面一に加工するための放
電加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、切削、研削などの機械加工を施し
た被加工物において、そのコーナー部分がカッターや砥
石により取りきれずに残り、電極により放電加工で除去
することが行われている。
【0003】この放電加工では、放電除去形状に対し同
一形状の電極を使うのが一番良いが電極製作コストがか
かるため、電極は単純な形状とする場合が多く除去形状
を上回る大きさとなる。そのため、機械加工面などの既
加工面に対して放電除去面積よりも大きくオーバーラッ
プさせた形状の電極が使われることとなり、放電が既加
工面に食い込んだり加工不足などにより工程間の段差が
生じる。
【0004】このため、放電加工面が既加工面に面一に
なる時に放電加工を完了させる必要がある。
【0005】しかし、電極の製作誤差や放電機械の熱変
位などで、加工中に誤差を生じ、結果として、既加工面
と放電加工面とに段差を生じるなどの不都合がある。こ
のため、上記既加工面と放電加工面との段差を人が測定
しながら、少しずつ放電加工を行う方式が取られている
が、作業に手間がかかり加工時間が長くなる欠点及び取
りすぎによる寸法不良の問題が発生していた。
【0006】
【発明の解決しようとする課題】そこで、本願出願人
は、既に特開平6−179122号公報に開示している
ように、上記加工の最終段階で、既加工面に放電電極を
アクセスしたときに、放電電極の放電面の面積が広くな
りそれと共に変わる電流値の変化から放電加工の終了点
を検出するようにした放電加工方法を提案している。
【0007】これにより自動での加工が実現され、作業
の短縮がなされるようになった。しかしながら、上記の
方法は、最新の技術における電極の大きさと加工状態に
応じた加工条件が加工進展と共に自動的に選択され効率
的な最適電流が流されるようになった場合であり、不適
切な電流条件を選択したり、加工形状が広く又深さがか
なり深い場合は、加工はできるが電流変化があまり見ら
れない場合も発生する。
【0008】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、どのような条件でも工
程間の段差なく放電加工を行なうことができる放電加工
方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる放電加工方法
は、機械加工面などの既加工面に対して放電加工面が面
一になるように放電加工するための放電加工方法であっ
て、放電加工しようとする加工部分の面積よりも2倍以
上大きい面積を有する放電電極を使用して前記加工部分
を除去加工し、該除去加工の進行過程での加工進行速度
を計測し、該加工進行速度の変化に基づいて放電加工終
了点を検出することを特徴としている。
【0010】また、この発明に係わる放電加工方法にお
いて、前記加工進行速度が、それまでの加工進行速度の
1/2以下になったときに放電加工を終了することを特
徴としている。
【0011】また、この発明に係わる放電加工方法にお
いて、予め指定された加工寸法と、前記加工進行速度の
変化のいずれか一方を優先させて前記放電加工終了点を
判断することを特徴としている。
【0012】また、この発明に係わる放電加工方法にお
いて、予め指定された加工寸法と、前記加工進行速度の
変化のどちらを優先させて加工終了点を判断するかを、
加工部単位、または電極単位、またはワーク単位で選択
できるようにしたことを特徴としている。
【0013】また、この発明に係わる放電加工方法にお
いて、前記加工進行速度の変化に基づく放電加工終了点
の検出を、予め指定された加工寸法の近傍で行なうこと
を特徴としている。
【0014】また、この発明に係わる放電加工方法にお
いて、電極のサイズ別に、放電面の全面が放電したとき
の加工進行速度をあらかじめ記憶させておき、前記加工
進行速度がその速度に達したときに加工を終了させるこ
とを特徴としている。
【0015】
【発明実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施形態に係わる放電
加工方法を実現するための放電加工機の制御系の全体構
成を示す図である。
【0017】図1において、符号11は自動制御装置で
あり、コンピューター数値制御機構12(以下、NC装
置と称す)と、電源制御装置13と、放電回路14と、
放電速度変化検出装置15とを備えて構成されている。
【0018】また、符号4は、被加工物3が取り付けら
れている加工テーブルであり、この加工テーブル4に対
応して、水平面上で互いに直交するX/Y方向に加工テ
ーブル4を移動させるX方向駆動装置5と、Y方向駆動
装置7が配置されている。また、加工テーブル4の動作
位置を検出するX軸方向位置検出装置6とY軸方向位置
検出装置8が配置されている。
【0019】符号1は、放電加工用電極2を下端部に着
脱自在に装着した加工ヘッドであり、図示していない
が、電極2はオートハンドにより他の電極と自動で交換
可能に構成されている。この加工ヘッド1は、Z方向駆
動装置9とこの動作位置を検出するZ軸方向位置検出装
置10により、加工テーブル4に対し垂直方向に移動さ
れる。
【0020】NC装置12からは、上記の駆動装置5,
7,9、を駆動させるための指令がだされるようになっ
ている。また、NC装置12には、上記の位置検出装置
6,8,10から所定の時間間隔で加工テーブル4およ
び加工ヘッド1の位置情報が入力され、メモリーにその
情報が書き込まれる。また、NC装置12は、あらかじ
め入力設定された情報(図面の狙い加工量、電気条件、
加工順など)をメモリーに書き込んで記憶したものと、
所要のプログラム(加工動作、送り量、加工方向、電気
条件など)に従ってX、Y、Zの駆動装置に駆動信号を
与える。また電源制御装置13から放電回路14を介し
て放電加工用電極2へ所用の放電電圧を印加するよう
に、電源制御装置13及び放電回路14に対して電圧出
力信号を与える。
【0021】符号16は、加工槽17内に蓄えられた放
電加工用の加工液である。
【0022】以下、本実施形態における具体的な加工方
法について説明する。
【0023】加工が開始されると、NC装置12は数秒
間毎に(ある一定時間毎に)Z軸方向位置検出装置10
により電極2の位置座標を読みとり、その位置を放電速
度変化検出装置15へ送る。放電速度変化検出装置15
では、図2に示すように複数回送られたZ位置から差を
求め、それに要した時間から電極2のZ軸方向の移動速
度(放電加工速度)を計算する。また、前回の速度値と
現時点の速度値の比率ΔS(現時点の速度値/前回の速
度値)を求められるようにして、求めた比率ΔSをNC
装置12へ戻す。これを放電加工終了まで行う。なお、
図2は放電加工速度を60秒間隔で算出した例を示して
いる。
【0024】以上の構成において、図3に示すコーナー
部の切削加工残りを放電加工していくとZ方向では加工
初期の速度で進行し、電極2の放電加工面が切削加工残
り面の面積より大きく設定されているので、切削仕上が
り面に放電が達すると全面に放電があたり加工速度は低
下する。図3の3X、3Y、3Zは切削による仕上がっ
た加工面であり3A、3B、3Cが放電加工により除去
する部分である。Z方向の加工において、具体的には仕
上げの加工速度としては0.05mm3/分の加工速度
を使用し、10mm角の電極でΦ6mmカッターによる
加工残りの面積2mm2を除去するため、放電加工速度
は0.025mm/分となる。3C点に達するまでは、
この放電加工速度には大きな変化はなく、ΔSは略1に
近い値で推移する。ところが、3C点に達すると、面積
が100mm2となるため、加工速度が0.0005m
m/分まで落ち、3C点に達する前後の放電加工速度値
の比率ΔS(3C点に達した後の速度値/3C点に達す
る前の速度値)は1/50となる。なお、使用カッター
のRの大きさによりその速度値の比率ΔSは変わり、加
工する電極サイズでも変化することになる。すなわち、
放電加工速度は、放電除去面積に略比例するため、放電
除去面積の2倍以上オーバーラップさせることで加工速
度は全面が当たることで1/2以下となるので、電極最
小サイズの設定は、コーナーカッターR残りの2倍のサ
イズとしておくことがよいことになる。
【0025】加工進行中の一定時間毎の速度値の比率Δ
Sは、放電速度変化検出装置15からNC装置12へ送
られており、NC装置12では、その変化を判断して加
工終了の停止命令をだす。具体的には、下記プログラム
を組み込んで終了の判断を行う。
【0026】速度値の比率ΔS=H500の補正項に置
き換えて IF H500≦0.5 (300、400) N300 M00 (終了) N400 JUMP A (元の加工プログラムに戻る) これを瞬時に判断させ加工を実行させるのである。即
ち、図3における3C点に達する前では、ΔSが略1に
近い値で0.5より大きいので、放電加工を続行し、3
C点に達するとΔSが例えば1/50のように小さくな
り、0.5より小さくなるので加工を終了する。
【0027】次にXY方向の加工残りを取る加工におい
ても同様に全面が当る時の変化で加工終了命令を出す。
【0028】図4は、本実施形態の速度変化の内容を示
すフローチャートである。
【0029】第1の形態Aは、速度値の比率を指定して
おきΔSの値がそれに達したときに終わらせる方法であ
る。なお、面を合わせる必要がない加工部もあるため速
度変化が指定に満たないときは従来の加工と同じように
加工深さ指令で終了させる。ところが、この場合、面合
わせをしたいのに切削仕上げ面が加工深さ指令値より深
く加工されていて、加工深さ指令値に達しても速度値に
変化がおきず、加工深さ指令の値で終了してしまうこと
が考えられる。このような場合は、第1の形態Bに示す
ように、深さ指令を無視して速度変化を優先加工とする
か、予め設定できるようにする方法も考えられる。優先
の方法としては、例えば加工命令 G01 C000 M70 Z+H200 のように電気的条件にコードを付しコードがあれば速度
変化を優先することができる。ここで、 C000 (電気条件No) M70 (速度変化優先コード) H200 (加工深さの指定値) である。
【0030】NC装置12のプログラムに IF M70=1(100、200) N100 IF H500≦0.5 (300、400)(速度変化優先へ) N200 JUMP A (指定値優先の加工へ) のように分岐させるプログラムを組み込むことで速度変
化を優先させることができる。
【0031】また、ワーク単位や電極単位でそのコード
を付し、加工速度変化を優先させる。
【0032】例えば、ワークAを全て速度変化を優先し
たい場合、 のように分岐コードH300の補正項に1、0の有無を
加工前に入力させることで可能となる。
【0033】これにより、全面に放電が当るまでを優先
させて加工することもできる。
【0034】次に、第1の形態Cでは、加工初期におい
ても加工が安定しないと加工速度の変化が発生するの
で、加工終了と読み違いを起こす可能性がある。そのた
め加工深さ指令値の近傍での速度変化点を拾うようにさ
せることで、ミスを無くし確実な面合わせ加工ができる
ようになる。
【0035】具体的には、Z深さ指定値(H200)が
10.000mmであれば、9.990mm以上での変
化検出指定をプログラムに組み込んでおくことで可能に
なる。
【0036】具体的には、下記プログラムで終了の判断
を行わせることができる。
【0037】 IF H500≦0.5 (1000、2000) N1000 IF H200−0.01≦H600 (1500、1600) N1500 M00 (終了) N1600 JUMP A(加工続行) ここで、H600は、電極加工位置の読み込み値であ
る。即ち、ΔSの値が0.5以下となった時点で、電極
位置が、9.90mm以上の位置まで達していれば、実
際に加工を終了させるべき位置まで加工が進んだと判断
し、加工を終了する。
【0038】なお、この例では、速度変化がおきてから
深さの近傍かを判断させたが、逆に深さ近傍まで速度変
化を判断させない方法でももちろんかまわない。
【0039】以上、説明したように加工進行が安定した
状態であれば速度は面積にほぼ比例して進行していく
が、不安定加工の場合、例えば放電のアークショートし
た場合は速度が低下し進行が止まり、面一の加工終了点
と同じ現象が表れる。しかし、加工電圧の異常値を伴う
停滞のため、アークとして判断できるので、面一の進行
停滞の安定加工とは区別がつけられるため問題ない。ま
た、アークした場合、そのまま加工させると加工不良を
起こすため、加工は停止させたいので、面一として終了
させてもかまわない。ただし未加工として残るのは従来
と同じである。
【0040】次に、本発明の他の実施形態について図5
を参照して説明する。
【0041】予め基本の加工速度データとしてCPU1
8に電極全面が当たり火花を飛ばす加工速度結果を加工
サイズに応じてメモリーしておき、その速度と一致した
ときに加工を終了させる。例えば、10mm角の電極を
使用してコーナーR残りを放電加工する場合に、10m
m角の電極加工データを選択して速度0.0007mm
/分を取り出し加工をスタートさせる。
【0042】加工が進行し、放電速度変化検出装置15
の速度計算値が上記の速度0.0007mm/分と同じ
速度に達したときに加工を終了させる。
【0043】このときにおいても、先の深さ指令値の近
傍及び優先方法を取り入れることでさらに確実な面合わ
せ加工ができる。
【0044】また、加工する材質や加工の電気的条件で
加工速度は変わるので、要素によってファイルを用意し
ておく必要がある。
【0045】さらに、速度は面積に略比例するので、こ
れを式化してPCに入れておいてもかまわない。また、
放電の効率を上げるため、効率のよい電気的条件を使
い、切削仕上がり面との段差を数10μm残すまで加工
して、仕上げの電気条件に切り替える段階加工を行う。
そのときの最終的電気条件の速度を基準とする。その最
終条件では、加工進行が遅いため、面一になってから数
分加工しても面積が大きいため進行は進まず、速度変化
がおきてから直に終了させずに数分の時間加工をおこな
ってから終了させても良い。これにより、面一より微少
量深く入れたいなどの微調整ができる。
【0046】以上説明したように、本実施形態による放
電加工方法では、機械加工面などの既加工面に対して放
電加工面が面一になるように放電進行過程での速度変化
を検出するようにし、さらに、加工狙い値の近傍での速
度変化を計測させることで、初期放電の速度変化や不安
定加工時の変化を無視でき、より正確かつ確実な終了時
点がわかる。また、加工する電極の全面が放電した時の
放電速度を基準としてあらかじめ記憶させることで、さ
らに精度よく終了点を明確にすることができるので、従
来の面一加工方法より安定した放電加工の自動化を提供
できる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
どのような条件でも工程間の段差はなく放電加工を行な
うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる放電加工方法を実
現するための放電加工機の制御系の全体構成を示す図で
ある。
【図2】加工速度変化検出装置の構成を示す図である。
【図3】放電面合わせ加工部を示す図である。
【図4】一実施形態の加工方法を示すフローチャートで
ある。
【図5】他の実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 加工ヘッド 2 放電電極 3 被加工物 3A 加工部 4 加工テーブル 5 X方向駆動装置 6 X軸方向位置検出装置 7 Y方向駆動装置 8 Y軸方向位置検出装置 9 Z方向駆動装置 10 Z軸方向位置検出装置 11 自動制御装置 12 NC装置 13 電源制御装置 14 放電回路 15 放電速度変化検出装置 16 加工液 17 加工槽 18 CPU

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械加工面などの既加工面に対して放電
    加工面が面一になるように放電加工するための放電加工
    方法であって、 放電加工しようとする加工部分の面積よりも2倍以上大
    きい面積を有する放電電極を使用して前記加工部分を除
    去加工し、該除去加工の進行過程での加工進行速度を計
    測し、該加工進行速度の変化に基づいて放電加工終了点
    を検出することを特徴とする放電加工方法。
  2. 【請求項2】 前記加工進行速度が、それまでの加工進
    行速度の1/2以下になったときに放電加工を終了する
    ことを特徴とする請求項1に記載の放電加工方法。
  3. 【請求項3】 予め指定された加工寸法と、前記加工進
    行速度の変化のいずれか一方を優先させて前記放電加工
    終了点を判断することを特徴とする請求項1に記載の放
    電加工方法。
  4. 【請求項4】 予め指定された加工寸法と、前記加工進
    行速度の変化のどちらを優先させて加工終了点を判断す
    るかを、加工部単位、または電極単位、またはワーク単
    位で選択できるようにしたことを特徴とする請求項3に
    記載の放電加工方法。
  5. 【請求項5】 前記加工進行速度の変化に基づく放電加
    工終了点の検出を、予め指定された加工寸法の近傍で行
    なうことを特徴とする請求項1に記載の放電加工方法。
  6. 【請求項6】 電極のサイズ別に、放電面の全面が放電
    したときの加工進行速度をあらかじめ記憶させておき、
    前記加工進行速度がその速度に達したときに加工を終了
    させることを特徴とする請求項1に記載の放電加工方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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