JP2009061517A

JP2009061517A - 放電加工機

Info

Publication number: JP2009061517A
Application number: JP2007229406A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Awakura; 雄一粟倉; Hiroyuki Wada; 広之和田; Yasuo Sudo; 泰雄須藤; Takahito Nishibayashi; 丈仁西林
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】ジャンプパターンに応じて加工電極の位置を補正し、加工精度の向上が図られた放電加工機を提供する。
【解決手段】放電加工機の制御装置１１は、ジャンプ動作の所定の動作条件に対応させて設定した変位量を記憶する記憶部２５と、ジャンプ動作の動作条件及び記憶部２５に記憶されたデータに基づいて加工電極とワークとの相対移動量を補正する補正部２９とを有する。補正部２９は、求めた補正量の情報を軸移動指令部２１に送ることにより、送り軸移動指令部２１が作成する移動指令を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、広くは放電加工機に関し、特には送り軸の熱変位を自動的に補正する機能を備えた放電加工機に関する。

放電加工機では、加工液中で加工電極を被加工物すなわちワークに近接させ、電極とワークとの間に電圧を印加してパルス放電を発生させてワークを加工する。ここで電極とワークとの間の距離はワークの加工精度に関して非常に重要であるが、電極を駆動するボールねじ等の送り軸の熱変形により、加工が進むにつれて上記距離の設定値と実測値がかなり大きく乖離することがある。

この熱変形を補正するために、加工電極とワークとの間の距離を測定し、その測定データに基づいて電極の位置を調節する技術は公知である。例えば、特許文献１には、電極を測定用プローブに交換し、加工槽内に配置された基準球に当接したときの測定用プローブの座標から距離測定を行う技術が開示されている。

特開昭６１−２８８９３５号

放電加工においては通常、加工電極を移動させるボールねじ等の送り軸と、ボールねじに係合するナット等との摩擦により、ボールねじが発熱して主に加工電極の送り方向に伸びが生じる。放電加工では、加工電極とワークとの間の距離は極めて重要な要素であるため、この伸びを相殺するための位置補正が必要となる。

上述の位置補正は特許文献１に開示された技術を含め種々提案されているが、その他にも温度制御された冷却液によりボールねじ等の駆動手段を強制的に冷却する方法や、熱による寸法変化が実質無視できるガラススケールを用いて加工電極とワークとの相対位置を求める方法等も考えられている。しかし、いずれも装置全体がコスト高になるという問題があった。また、加工中に変位量を測定して補正する方法では、放電加工全体としての加工時間が長くなり生産性が低下するという問題もあった。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、熱変位を自動補正し、加工精度の向上が図られるとともに加工時間の短縮を可能にした放電加工機を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するため、本発明によれば、加工電極とワークとの間隙に電圧を印加して放電させ前記ワークを加工し、ジャンプ動作を行う放電加工機において、前記ジャンプ動作の所定の動作条件に対応させて設定した変位量又は補正量を記憶する記憶部と、前記ジャンプ動作の動作条件と前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、前記加工電極と前記ワークとの相対移動量を補正する補正部と、を具備する放電加工機が提供される。

また、本発明によれば、前記所定の動作条件は、前記ジャンプ動作のジャンプ加速度、ジャンプ速度、ジャンプ周期及びジャンプ量の少なくとも１つである放電加工機が提供される。
ここで本発明における加工電極とワークとの相対移動量とは、加工プログラムで指令された加工電極とワークとの相対移動の始点から終点までの距離のことである。

本発明に係る放電加工機は、ジャンプ制御に使用される動作条件毎に予め取得されている熱変位等のデータに基づいて自動的に加工電極の位置補正を行うことができるので、加工精度の向上が図られる。また実際の放電加工時において位置検出センサ等の測定手段を使用して逐次位置補正を行う必要がないため、放電加工の加工時間を大幅に短縮することができる。

また、具体的なジャンプ動作の動作条件として、加工電極の変位量について再現性の高いジャンプ加速度、ジャンプ速度、ジャンプ周期及びジャンプ量の少なくとも１つを利用することにより、より高精度の位置補正を行うことができる。

図１は、本発明に係る放電加工機の制御装置の構成例を示すブロック図である。制御装置１１は、ワークの加工条件等を含む加工プログラム１３と、加工プログラム１３を読み取ってその内容を解釈する読取解釈部１５と、読取解釈部１５の読取解釈内容に基づいて放電加工機の加工電極１７を図示しないワークに対して接離させる送り軸１９に対する移動指令を作成する送り軸移動指令部２１とを有する。作成された移動指令は概略図示した送り軸のモータ２３に送られる。

また、制御装置１１は、ジャンプ動作の所定の動作条件に対応させて設定した変位量又は補正量を記憶する記憶部２５と、読取解釈部１５から受け取った放電加工時のジャンプ動作の動作条件に応じた変位量又は補正量を記憶部２５から取り出し、読取解釈部１５から受け取った加工電極とワークとの相対移動量を補正して送り軸移動指令部２１へ送出する補正部２９とを有する。記憶部２５に記憶されるデータは、加工電極とワークとの相対位置の変位量又はこの変位量を相殺する補正量をジャンプ動作の所定の動作条件毎に実験して求めたものであり、テーブル又は関数の形で記憶される。補正部２９は、放電加工時のジャンプ動作の動作条件に見合った補正された加工電極とワークとの相対移動量を送り軸移動指令部２１に送出するので、加工電極によりワークの所望の位置まで加工することができる。なお、放電加工機の他の構成については従来のものと同様でよいので、詳細な説明は省略する。

次に、図２を参照して、上述の制御装置１１の作用について説明する。図２は、本発明に基づいて補正を行った場合の電極のＺ軸方向（主軸の軸線方向）の変位量の時間変化（実線グラフ）を、補正を行わない場合（破線グラフ）と比較して示すグラフである。なお、図示例では２つのパターン（パターンＡ及びＢ）のジャンプ動作を行い、ジャンプ動作の動作条件は以下の通りである。また、以下に示すように、２つのパターンのジャンプ動作の動作条件はジャンプ加速度のみ異なっており、他は共通である。
ジャンプ速度：６ｍ／分
ジャンプ周期：０．３秒
ジャンプ量：１０ｍｍ
ジャンプ加速度：パターンＡ０．３Ｇ
パターンＢ０．１Ｇ

図２の破線グラフ３１は、補正を行わない場合の電極の変位量の変化を示す。この場合、ジャンプパターンＡの放電加工では、電極がＺ軸方向に−８μｍ（下方を負とする）まで変位する。また、ジャンプパターンＢの放電加工では、電極がＺ軸方向に−３μｍまで変位する。これらの変位は主として電極をＺ軸方向に移動させるボールねじ等の送り軸に発生する摩擦熱等による伸びによるものであるが、上述のようにパターンＡとＢとでは加速度に差があるので、加速度が高いパターンＡの方が生じる摩擦熱が大きく、結果として変位量の絶対値も大きくなっている。

また、グラフ３１からわかるように、この変位量は条件が同じであれば同様の変化を呈し、すなわち、再現性があると考えられる。従って、各条件での変位量のデータを予め測定し、上述の記憶部２５に記憶させておくことにより、次回の放電加工の電極の位置補正を行うことができる。すなわち、グラフ３１に示すような補正をしない場合の実測データを補正量として電極の位置補正を行うことにより、実線グラフ３３に示すように、各ジャンプパターンでの電極の変位量をゼロにかなり近づけることができる。記憶部２５は、データとして変位量を相殺する補正量を記憶することもできる。

また、破線グラフ３１の傾斜部分３５に示すように、あるジャンプパターンで放電加工を開始した場合、変位量は直ちに一定値とはならず、徐々に（図示例では約３０分かけて）変化する。これは電極を駆動するボールねじ等の送り軸が摩擦熱等により徐々に加熱されて熱膨張するためであるが、このような変化はジャンプパターンが同じであれば非常に高い再現性があることが確認された。これは、ボールねじ等の伸びに対しては各ジャンプパターンの条件であるジャンプ加速度、ジャンプ速度、ジャンプ周期及びジャンプ量（特に加速度及び周期）が大きく影響し、他の要因の影響は非常に小さいことによる。従って本発明では、このような傾斜部分の勾配も予めデータとして記憶部２５に記憶させておくことができる。これにより、傾斜部分３５に対応する実線グラフ３３の部分３７においても、変位量をほぼゼロにすることができ、加工開始から終了（図示例では６０〜３２０分迄）まで安定した加工を行うことができる。

なお、上述の実施の形態ではＺ軸方向についての補正について説明したが、熱による変位はＺ軸方向だけでなくＸ、Ｙ軸方向にも若干生じる場合がある。従って、同様の考え方により、Ｘ、Ｙ軸方向について補正を行うことも可能である。

本発明に係る放電加工機の機能ブロック図である。本発明に係る放電加工機による放電加工時における、電極のＺ軸方向変位の時間変化を示すグラフである。

符号の説明

１１制御装置
１３加工プログラム
１５読取解釈部
１７加工電極
１９送り軸
２１送り軸移動指令部
２３モータ
２５記憶部
２９補正部

Claims

加工電極とワークとの間隙に電圧を印加して放電させ前記ワークを加工し、ジャンプ動作を行う放電加工機において、
前記ジャンプ動作の所定の動作条件に対応させて設定した変位量又は補正量を記憶する記憶部と、
前記ジャンプ動作の動作条件と前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、前記加工電極と前記ワークとの相対移動量を補正する補正部と、
を具備することを特徴とした放電加工機。
前記所定の動作条件は、前記ジャンプ動作のジャンプ加速度、ジャンプ速度、ジャンプ周期及びジャンプ量の少なくとも１つである請求項１に記載の放電加工機。