JP2010240761A - ワイヤカット放電加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】段差位置手前でワイヤ電極が不規則に振動し断線が誘発される。
【解決手段】放電加工を行なう前に所定の設定圧力の加工液噴流を上下加工液噴流ノズルから被加工物の表面に向けて供給しながら空運転を行ない、適時上下加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力を検出して相対移動軌跡上の上の相対位置と関連付けて記憶させておく。放電加工中は、段差部位において記憶されている負荷圧力に基づいて負荷圧力の変化に合わせて放電エネルギが漸増または漸減するように板厚と加工液噴流の供給状態に適応する加工条件に段階的に変更設定する。また、負荷圧力の変化に合わせて設定圧力を漸増または漸減するように板厚と加工液噴流の供給状態とに適応する設定圧力に変更設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、板厚が変わる段差部位を有する被加工物をワイヤカット放電加工するときに、段差部位で加工条件を板厚に適応する加工条件に変更設定して加工するワイヤカット放電加工装置に関する。

被加工物を挟んで設けられる一対のワイヤガイド間に所定の張力が付与された状態で張架されたワイヤ電極と被加工物とで形成される加工間隙に間歇的に電圧パルスを印加して連続的に放電を発生させながらワイヤ電極と被加工物とを相対移動させて被加工物を任意の加工形状に切断加工するワイヤカット放電加工装置が知られている。

放電加工中は、ワークスタンドに水平に設置された被加工物の上面と下面にそれぞれ対向して設けられる上下加工液噴流ノズルから加工媒体である加工液が張架されているワイヤ電極の中心軸線と同軸に加工間隙に噴射供給される。また、放電加工に供されて消耗し表面が荒れている使用済のワイヤ電極を巻き取って排出しながら常に未使用の新しいワイヤ電極が加工部位に送り出されるように、ワイヤ電極が所定の送出し速度で更新送りされている。

ファーストカットと称される被加工物を大まかに切断加工する荒加工工程では、ワイヤ電極が被加工物に形成される加工溝に挟まれている状態であるため、頻繁に短絡してワイヤ電極が断線したり加工が進行しなくなることがないように、加工間隙を一定に維持しながらワイヤ電極を加工送りする方法で加工が行なわれる。加工間隙の極間電圧に依存して加工間隙の距離を一定に維持するサーボ方式でワイヤ電極を被加工物に対して相対移動させる場合は、ワイヤ電極の送り速度（相対移動速度）が加工進行方向における加工状態の影響を受ける。

そのため、同一の加工条件で板厚が変わる段差部位を有する被加工物を加工すると、段差部位で加工体積（加工除去量）の増減によって単位時間当たりに加工する距離で示される距離加工速度（ｍｍ／ｍｉｎ）が変動してワイヤ電極の送り速度が変化する。送り速度が遅くなるほど放電ギャップが拡大するから、段差部位で加工溝幅が変わってしまい、加工面に縦筋状の形状損失部位が形成される。このような形状損失部位が加工面に残されていると、磨き工程でも取り除くことができないため、結果的に要求される加工形状精度を得ることができなくなる。

段差部位で変わる板厚の差が小さい場合は、加工溝幅の差が小さいので、荒加工工程の後に行なわれる仕上げ加工工程中の形状出しの加工工程で加工溝幅の差を修正して形状損失部位をなくすことができるが、加工回数が不必要に多くなって加工時間が余計にかかる。そして、段差部位における板厚の変化が大きい場合は、形状出しの加工工程で修正しきれないほどに加工溝幅の差が生じる。また、単位移動距離当たりに除去するべき加工体積が急に変化することによって、サーボ制御が追従できなくなったり、予期しない放電ギャップの変動にともない加工が不安定になったりして、しばしばワイヤ電極の断線が発生する。

段差部位で発生する加工溝幅の差を低減し、または段差部位におけるワイヤ電極の断線の発生を抑止するために、段差部位で変わる板厚に適応する加工条件に変更設定するようにされている。同一の電気的加工条件において送り速度が一定であると加工溝幅が変わらないことから、送り速度が一定であるように単位時間当たりの加工体積を変えることができる加工条件のパラメータを変更設定するようにされる。

しかしながら、単位時間当たりの加工体積を変えることができる加工条件のパラメータを変更設定すると放電ギャップが変わってしまうので、結果的に加工溝幅が変わってしまい、所期の加工溝幅が得られなくなってしまう。そこで、特許文献１に開示されるワイヤカット放電加工装置のように、検出される平均加工電流を送り速度と加工溝幅の積で除算し所定の係数を乗算して板厚を計算することによって、板厚に直接適応する加工条件に変更設定して加工溝幅の差を低減するようにされている。

ところで、加工液噴流は、加工間隙から絶縁度が低下した加工媒体である加工液を確実に流し出して新しい加工液を供給し、加工間隙から加工屑を効果的に除去し、放電による発熱で高温になるワイヤ電極と被加工物を速やかに冷却するために噴射供給されている。そのため、加工液噴流ノズルの開口が僅かな隙間を隔てて被加工物の表面に位置するように加工液噴流ノズルを可能な限り被加工物の表面に近接させて加工液が飛散せずに加工間隙に確実に流通するように加工液噴流が供給される。このとき、加工液噴流は、０．５ＭＰａ〜３ＭＰａ（５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３０ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度の設定圧力で上下加工液噴射ノズルから噴射供給される。

段差部位を有する被加工物を加工する場合は、加工液噴流ノズルと被加工物とが干渉しないようにするために上下加工液噴流ノズル間の距離を被加工物全体における上面と下面との間の最大距離に合わせることが要求される。そのため、加工液噴流ノズルが被加工物から段差で生じる板厚の差と同程度離れる加工部位が存在する。

ワイヤ電極は、放電反力と更新送りの影響で安定した振幅で振動している。ファーストカットのときは、ワイヤ電極が放電加工によって形成されていく加工溝に挟まれている状態であるため、ワイヤ電極の振動が抑えられている。しかしながら、ポンプが出力する元圧として数値制御装置に与えられる加工液噴流の設定圧力は、上下加工液噴流ノズルが被加工物の上面と下面にそれぞれ近接している場合を想定して決められているので、加工液噴流ノズルが被加工物から遠く離れている加工部位では、加工液噴流ノズルから吐出した後の加工液噴流柱における実際の加工液噴流の圧力が不適当になることがあり、ワイヤ電極の挙動に好ましくない影響を与える。

特許文献２に開示される加工液供給制御方法は、加工液噴流の圧力を検出して、加工液噴流の圧力をワイヤ電極の振動が水準以下である値を超えない範囲で一定になるように加工液噴流の供給を制御するようにしている。このような加工液噴流を供給する方法は、加工液噴流ノズルが被加工物から離れたときでもワイヤ電極の振動を抑制させながら加工液噴流の圧力を低下させずに加工液を加工間隙に十分に供給することができる点で有利である。

しかしながら、段差部位では、加工液噴流が段差部位におけるエッジに当って乱流になる。加工液噴流柱が崩れて高圧の加工液噴流がワイヤ電極に振幅が大きくばらつきのある不規則な振動を生じさせ、ワイヤ電極がバタついた状態になって繰返し被加工物に接触して短絡が頻発する。また、振幅が不規則に拡大しているワイヤ電極を加工液噴流が十分に包囲することができず、ワイヤ電極の冷却が不十分になり、気中放電が発生することすらある。その結果、ワイヤ電極の断線が誘発され、あるいは加工が進展せずに予期しない加工形状精度の損失を生じる。

特許文献３に開示されるワイヤカット放電加工装置は、加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力を検出して段差部位を検知し、段差部位で放電エネルギが十分に小さくなる加工条件に変更設定するようにしている。このようなワイヤカット放電加工装置は、短絡が頻発する段差位置の手前における加工液の負荷圧力が変化する位置で放電反力を小さくしておき、ワイヤ電極の振動が拡大しないようにするので、加工液噴流の乱流によるワイヤ電極の断線を抑止することができる。

特公平２−２９４５３号公報（第２頁第３欄−同第４欄） 特開２００１−８７９４６号公報（段落００３３−００３６） 特開平６−１１４６３２号公報（段落００３８−００４４）

しかしながら、加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力で正確な段差位置を判別することは困難である。したがって、加工液の負荷圧力が変化し始める正確な段差位置よりも手前で加工条件を変更設定せざるを得ない。そのため、加工条件を変更設定した位置から実際に板厚が変化する段差位置までの間、最大で加工液噴流ノズルの開口直径に相当する数ｍｍの区間、段差位置で変化する前の板厚に対して不適当な放電エネルギの加工条件に切り換えて加工することになる。その結果、変化前の板厚に適する加工条件と段差部位における段差が大きいほど段差の手前で変更設定される加工条件とのパラメータの値の差が大きくなるので、段差位置の手前の区間で許容できない加工形状精度の損失を招くおそれがある。

特に、段差部位において電気加工条件とともに加工液噴流の設定圧力を変更設定する場合は、変更設定された設定圧力に合わせて電気加工条件を変更設定することが要求されることがある。しかしながら、変更設定された設定圧力に合わせながら加工溝幅の誤差を許容できる範囲以内にできる適当な電気加工条件のパラメータの値を選定することが困難であり、作業の負担が大きい。また、加工液噴流の設定圧力は、ワイヤ電極径と材質、板厚、加工液噴流ノズルと被加工物の表面との距離、言い換えれば加工液噴流の供給状態のような複数のパラメータに対応して任意に決定され相対的であるから、加工液噴流の設定圧力毎に段差との関係で加工液噴流の供給状態を確実に判別するための基準値を設定する必要があるが、実用上は、常に適正な基準値を設定することが難しく、作業の負担が大きい。

本発明は、縦筋状の形状損失部位を生じさせず、段差部位において発生するワイヤ電極の不規則な振動によるワイヤ電極の断線を低減することを主たる目的とする。その他の本発明のワイヤカット放電加工方法の有利な点は、具体的な発明の実施の形態の説明において明らかにされる。

本発明のワイヤカット放電加工方法は、上記目的を達成するために、板厚が変わる段差部位を有する被加工物（２０）を放電加工するワイヤカット放電加工方法であって、放電加工を行なう前に所定の設定圧力の加工液噴流を上下加工液噴流ノズル（１２，１４）から被加工物（２０）の表面に向けて供給しながら所望の加工形状に基づくワイヤ電極の相対移動軌跡から求められる移動経路に沿って上下加工液噴流ノズル（１２，１４）を被加工物（２０）に対して相対移動させて適時上下加工液噴流ノズル（１２，１４）における加工液の負荷圧力または流量を検出してワイヤ電極の相対移動軌跡または上下加工液噴流ノズル（１２，１４）の移動経路上の相対位置と関連付けて記憶させておき、放電加工中、段差部位において記憶されている負荷圧力または流量に基づいて負荷圧力または流量の変化に合わせて放電エネルギが漸増または漸減するように板厚と加工液噴流の供給状態に適応する加工条件に段階的に変更設定するようにする。

好ましくは、放電加工中、段差部位において記憶されている負荷圧力または流量に基づいて負荷圧力または流量の変化に合わせて設定圧力を漸増または漸減するように板厚と加工液噴流の供給状態とに適応する設定圧力に変更設定するようにする。

本発明のワイヤカット放電加工方法は、正確な段差位置から加工液噴流ノズルの開口直径に依存する数ｍｍ手前の加工液噴流が乱流になる位置を加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力によって検知する。そして、放電加工を行なう前に空運転を行なって適時負荷圧力検出して相対位置に関連付けて記憶させておき、記憶されている負荷圧力の変化に合わせて加工条件を変更設定するので、放電加工中に負荷圧力を基準値と比較して段差部位を検知する方法に比べて信頼性が高く、的確に加工条件を変更設定することができる。また、加工液噴流の設定圧力毎に加工液噴流の供給状態を判別するための基準値を設定する必要がなく、作業の負担が軽減される。

また、本発明のワイヤカット放電加工方法は、記憶されている加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力の変化に合わせて加工条件を段階的に変更設定するので、加工液噴流が乱流になる前に変化前の板厚に適当である加工条件で加工し、放電エネルギを漸増または漸減して加工液噴流が完全に整流に戻った後に変化後の板厚に適応する加工条件に変更設定される。その結果、段差部位において送り速度の急激な変動がなく、縦筋状の形状損失部位の発生が抑えられる。また、段差部位において放電反力を加工に重大な影響を与えない範囲で可能な限り小さくしてワイヤ電極の不規則な振動を拡大させない十分に小さい放電エネルギで加工するので、加工液噴流の乱流によるワイヤ電極の断線が抑制される。

加えて、段差位置の手前から加工条件を段階的に変更設定するため、放電加工中に正確に段差位置を検出する必要がない。そして、加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力と相対位置とが関連付けられて記憶されているので、予め段差部位における加工条件を段階的に変更設定する相対位置を特定して定義しておくことが要求されず、作業の負担が大幅に軽減される。

特に、段差部位において加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力の変化に合わせて加工液噴流の設定圧力を段階的に変更設定する場合は、段差部位において加工液噴流の圧力が低くされるので、乱流になっている加工液噴流がワイヤ電極に与える影響が小さくなる。そのため、段差部位におけるワイヤ電極の不規則な振動が一層効果的に抑えられ、ワイヤ電極の予測できない挙動による短絡の発生が激減し、ワイヤ電極の断線がより効果的に抑制される。

本発明のワイヤカット放電加工方法のプロセスを示すフローチャートである。 被加工物と上下加工液噴流ノズルを示す側面図である。 圧力検出器の検出信号を示すグラフである。

図１は、本発明のワイヤカット放電加工方法の好ましい一実施の形態のプロセスを示すフローチャートである。図２は、ワークスタンドに水平に設置された段差部位を有する被加工物の側面と上下加工液噴流ノズルを模式的に示す図である。図２は、上下加工液噴流ノズルを被加工物に対して向かって左側から右側にＸ軸方向に相対移動させるときの加工液噴流の供給状態を示す。図２下側に示されるグラフは、検出される負荷圧力と設定される加工条件と加工液噴流の設定圧力の相関関係を位置で示すチャートである。

放電加工を行なう前に空運転によるシミュレーションを行なう。シミュレーションは、加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力の変化から所望の加工形状に基づくワイヤ電極の相対移動軌跡上または相対移動軌跡から求められる加工液噴流ノズル１０の移動経路上の段差部位と加工液噴流の供給状態を推定するために実施する。加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力の代わりに流量を段差部位と加工液噴流の供給状態を推定するパラメータとして利用することができる。

本発明における空運転は、放電加工を行なう前に所定の設定圧力の加工液噴流を上下加工液噴流ノズル１２，１４から被加工物２０の表面に向けて供給しながら所望の加工形状に基づくワイヤ電極の相対移動軌跡から求められる移動経路に沿って上下加工液噴流ノズル１２，１４を被加工物２０に対して相対移動させることを意味する。また、本発明において、段差位置とは、プログラム平面上におけるワイヤ電極の相対移動軌跡上で板厚が変化する正確な位置をいい、段差部位とは、段差位置を挟んで加工液噴流の供給状態が変化している区間をいう。

加工液噴流ノズル１０は、加工液噴流を整流された状態で加工間隙に供給する。加工液噴流ノズル１０は、加工間隙に十分な加工液の流れを作るために、開口が僅かな隙間ΔＧを隔てて配置されるように被加工物２０に近接して設けられる。このとき、加工液噴流ノズル１０と被加工物２０とが干渉して衝突しないように、上加工液噴流ノズル１２と下加工液噴流ノズル１４との間の距離Ｄは、被加工物２０の全体における上面２２と下面２４との最大距離Ｔ_ｍａｘに合わせられる。

ここで、説明の便宜上、加工液噴流の供給状態をいくつかに分類して説明する。図２のＡ地点で示される上下加工液噴流ノズル１０の間に被加工物が存在しない状態を開放状態という。図２のＢ地点で示される加工液噴流ノズル１０が段差部位にある状態を片当たり状態という。図２のＣ地点で示される上下加工液噴流ノズル１２，１４が共に隙間ΔＧをもって近接している状態を密着状態という。図２のＤ地点で示される上加工液噴流ノズル１２が被加工物２０の上面２２から段差による板厚の差に隙間ΔＧを加算した距離離れている状態または下加工液噴流ノズル１０が被加工物２０の下面２４から段差による板厚の差に隙間ΔＧを加算した距離離れている状態を片浮き状態という。図２のＥ地点で示される上下加工液噴流ノズル１０が共に被加工物２０の表面から離れている状態を両浮き状態という。

予め空運転における加工液噴流の元圧を設定しておく（Ｓ１）。元圧は、加工液噴流を供給するポンプが出力する液圧に相当し、例えば、噴流加工条件として制御装置に与えられる加工液噴流の設定圧力である。空運転における加工液噴流の設定圧力は、加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力の変化が明確に現れる十分な圧力である。ただし、被加工物２０に加工溝が形成されていないので、密着状態のときに加工液噴流ノズル１０から吐出した加工液噴流の反力が加工液噴流ノズル１０を支持している構造物または移動体に重大な障害を与えない程度の圧力である。

空運転では、ワイヤ電極を張架していない状態で放電加工をシミュレーションするようにワイヤガイドを相対移動させる。したがって、ファーストカットの加工開始位置から加工終了位置までを放電加工をしないでワイヤガイドを相対移動させる。数値制御ワイヤカット放電加工では、一般に、ＮＣプログラムに記述されたワイヤ電極の相対的な移動方向と移動量に従ってワイヤ電極を相対移動させるので、プログラム平面における始点から終点までのワイヤ電極の相対移動軌跡から求められるワイヤガイドの移動経路に沿ってワイヤガイドを相対移動させる。

加工液噴流ノズル１０は、ワイヤ電極を支持案内するワイヤガイドを収納したガイドアッセンブリ３０に設けられている。それゆえ、ワイヤガイドと加工液噴流ノズル１０とは、一体的に相対移動する。加工液噴流ノズル１０の開口中心がワイヤガイドのガイド中心と一致する構成であるから、ワイヤ電極の相対移動軌跡から求められるワイヤガイドの移動経路と同一平面上に投影される上下噴流ノズル１２，１４の移動経路とは、実質同一である。したがって、上下加工液噴流ノズル１２，１４の移動経路は、所望の加工形状に基づくワイヤ電極の相対移動軌跡から求められる。

そこで、まず、プログラム平面における所望の加工形状に基づくワイヤ電極の相対移動軌跡を定義しているＮＣプログラムを取得する（Ｓ２）。ＮＣプログラムを解読することによってＮＣデータを得ることができる。そして、ＮＣデータからプログラム平面上のワイヤ電極の移動方向、移動量、およびテーパ角度が求められる。ワイヤ電極の移動方向と移動量とテーパ角度とから上下加工液噴流ノズル１２，１４の移動方向と移動量を計算する。そして、加工液噴流ノズル１０の移動方向と移動量を各制御軸方向、具体的にはＸ軸方向とＹ軸方向に分配して各制御軸方向の移動指令を求めてモータ制御装置に出力する（Ｓ３）。

加工液噴流ノズル１０をＮＣプログラムに定義されている相対移動軌跡から求められる移動経路に沿って相対移動させている間、適時上下加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力を検出する（Ｓ４）。具体的に、負荷圧力は、予め定められた単位移動距離毎または単位時間毎に検出される。上下加工液噴流ノズル１２，１４における加工液の負荷圧力は、ワイヤ電極の相対移動軌跡上または上下加工液噴流ノズル１２，１４の移動経路上の相対位置と関連付けてそれぞれ記憶装置に記憶させておく（Ｓ５）。

圧力検出器または流量計は、ガイドアッセンブリ３０の中に形成される加工液チャンバに設計上許される可能な限り近い供給管路中に設けられる。したがって、加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力は、おおよそポンプの出力側から加工液噴流ノズル１０までの加工液の圧力である。負荷圧力は、元圧である加工液噴流の設定圧力が一定であっても、加工液噴流が加工液噴流ノズル１０から吐出するときの抵抗による負荷で変動するので、加工液噴流の設定圧力と区別して説明される。

ワイヤ電極の相対移動軌跡上、言い換えれば、加工液噴流ノズル１０の移動経路上の相対位置データは、モータ制御装置に出力される各制御軸方向の移動指令から検出できる。または、各移動体に設けられる位置検出器の検出信号から取得できる。ただし、単位移動距離毎に負荷圧力を検出する方法は、単位移動距離に基づく各制御軸方向の移動方向と移動量から相対位置を得ることができ、検出した負荷圧力を順次記録しておくだけで実質的に負荷圧力を相対位置に関連付けて記憶させておくことができるので、より有利である。

ファーストカットにおける加工開始位置から加工終了位置まで加工液噴流を供給しながら空運転を行なって加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力のデータを採取した後、シミュレーションで得られた各相対位置に対する加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力のデータを規定の解析演算プロセスに従って解析する。そして、加工条件の変更位置と変更設定する加工条件を決定する（Ｓ６）。また、加工液噴流の設定圧力を変更設定する場合は、設定圧力の変更位置と変更設定する設定圧力を決定する（Ｓ７）。

実施の形態の解析演算プロセスは、具体的に、最初にＮＣプログラムで指定されている密着状態で最大板厚に適応する初期設定の加工条件と最大の加工液噴流の設定圧力を取得する。次に、初期設定の加工条件に基づいて変化する各板厚と加工液噴流の供給状態に適応する加工条件を加工条件のデータベースから検索して順次決定する。また、初期設定の加工液噴流の設定圧力に基づいて浮き状態に適応する最小の設定圧力を決定する。なお、開放状態の区間では、最小板厚に適応する加工条件と浮き状態に適応する最小の加工液噴流の設定圧力とする。

加工条件のデータベースは、複数の加工条件のパラメータを組み合わせた加工条件の組合せとして、ワイヤ電極の材質およびワイヤ電極径と被加工物の材質および被加工物の板厚と加工液噴流の供給状態毎に加工条件番号を付けて複数組登録している。実施の形態では、板厚１０ｍｍ毎に加工条件の組合せを登録するようにしている。また、予めワイヤ電極の材質とワイヤ電極径毎に密着状態の最大の加工液噴流の設定圧力と浮き状態の最小の設定圧力のデータが保存されている。

各相対位置における板厚は、三次元形状データまたは作業者が直接入力して演算装置に与えられる。図２に示される被加工物の場合、Ａ地点で０ｍｍ、Ｂ地点とＣ地点で６０ｍｍ、Ｄ地点で３０ｍｍ、Ｅ地点で１５ｍｍ、Ｅ地点を過ぎた地点で６０ｍｍである。本発明は、シミュレーションによる加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力に基づいて段差位置よりも手前から加工条件を段階的に変更設定するので、正確に段差位置を知る必要はない。したがって、ＮＣプログラム上のワイヤ電極の相対移動軌跡における段差位置と実際の相対移動軌跡の段差位置との間に位置決め誤差による僅かな位置ずれが存在している場合でも問題は生じない。

次に、上下加工液噴流ノズル１２，１４における加工液の負荷圧力の変化が始まる相対位置（以下、単に変化開始位置という）と負荷圧力の変化が終了する相対位置（以下、単に変化終了位置という）を特定する。負荷圧力が変化する区間に段差部位が存在するので、すでに得られている板厚のデータから段差における板厚の差を得る。そして、板厚の差を予め設定されている単位板厚で分割して加工条件を段階的に変更設定するステップ数を求める。また、加工液噴流の設定圧力を予め設定されている単位圧力で分割して設定圧力を段階的に変更設定するステップ数を求める。実施の形態では、単位板厚を１０ｍｍとし、単位圧力を０．２ＭＰａとしている。

負荷圧力の変化開始位置と変化終了位置における加工条件と加工液噴流の設定圧力が決定されているので、放電エネルギが漸増または漸減するように各ステップにおける加工条件を決定する。このことは、段差における板厚の差が大きいほど加工条件を段階的に切り換えるステップ数が多くなることを示す。逆に板厚の差に関わらず加工条件を切り換えるステップ数を予め固定値として決めておき、板厚の差をステップ数で分割して得られる単位板厚から各ステップにおける板厚を求め、各ステップにおける板厚と加工液噴流の供給状態に適応する加工条件を順次決定していくように変形することができる。

また、加工液噴流の設定圧力が漸増または漸減するように最大の設定圧力と最小の設定圧力との差と単位圧力とから設定圧力が漸増または漸減するように各ステップにおける加工液噴流の設定圧力を決定する。

最後に、負荷圧力の変化開始位置から変化終了位置までの距離をステップ数で除算して加工条件の変更位置を求め、加工条件を変更設定する相対位置と変更設定する加工条件を記憶装置に記憶させる。また、同様にして加工液噴流の設定圧力の変更位置を求め、設定圧力を変更設定する相対位置と変更設定する設定圧力を記憶装置に記憶させる。

加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力のデータが保存されている限り、放電加工は、いつ実施されてもよい。したがって、ワイヤ電極の位置決めと垂直出しは、シミュレーションの前に行なわれているが、シミュレーションをした後に時間をおいて放電加工を行なうケースでは、改めてワイヤ電極の位置決めと垂直出しを行なうことができる。なお、ワイヤ電極の位置決めと垂直出しに関する詳細な説明は省略される。

放電加工を行なうときは、ＮＣプログラムに定義されている加工開始位置まで上下ワイヤガイドを相対移動させ、加工開始位置でワイヤ電極を結線して上下ワイヤガイド間に張架する（Ｓ８）。そして、ワイヤ電極と被加工物２０との間に初期設定の加工条件である密着状態で最大板厚に適応する加工条件で決められる所定の無負荷電圧を印加して放電加工を開始する（Ｓ９）。

放電加工中は、所定単位時間毎に現在位置を取得して記憶されている相対位置と比較し、現在位置が記憶されている加工条件の変更位置または加工液噴流の設定圧力の変更位置に到達したかどうかを判別する（Ｓ１０）。加工条件の変更位置に到達したときは、記憶されている加工条件の変更位置に対応する加工条件をデータベースから読み出して加工条件を変更設定する（Ｓ１１）。また、加工液噴流の設定圧力の変更位置に到達したときは、記憶されている設定圧力の変更位置に対応する設定圧力に変更設定する（Ｓ１２）。

加工条件と加工液噴流の設定圧力の変更設定は、ファーストカットの加工工程が終了するまで行なわれる（Ｓ１３）。このように、放電加工を開始してから記憶されている加工条件の変更位置で加工条件の変更設定を繰り返すことによって、例えば、図２に示されるように、段差部位において加工条件がステップ状に段階的に変更される。したがって、結果的に、放電加工中、記憶されている負荷圧力に基づいて段差部位において負荷圧力の変化に合わせて放電エネルギが漸増または漸減するように板厚に適応する加工条件に段階的に変更設定している。同様に、加工液噴流の設定圧力を負荷圧力の変化に合わせて漸増または漸減するように加工液噴流の供給状態に適応する設定圧力に段階的に変更設定している。

図２に、放電エネルギに影響を与える加工条件のパラメータと加工液噴流の設定圧力を変更設定する一例が示される。実施の形態では、変更する加工条件のパラメータとして、単発放電における放電エネルギに直接影響を与える電気加工条件のパラメータであるオン時間を選択している。同時に、所定期間における放電エネルギに影響を与えるパラメータとして補助的にオフ時間を変更設定するようにしている。

図２に示されるＡ地点は、開放状態であるため、記憶されている負荷圧力が基準となる密着状態のときの負荷圧力に比べて相当小さい。そのため、加工開始位置であるＡ地点は、変化開始位置かつ変化終了位置として記憶されている。したがって、放電加工開始直後に両浮き状態で板厚１５ｍｍに適応する加工条件に変更設定されるとともに加工液噴流の設定圧力が最小の１．２ＭＰａに変更設定される。

ワイヤ電極が被加工物の端面であるＢ地点から加工液噴流ノズル１０の開口直径に依存する距離λ手前側に離れた位置に到達したときに、現在位置が記憶されている加工条件の変更位置と加工液噴流の設定圧力の変更位置と一致する。このとき、加工条件は、両浮き状態で板厚１５ｍｍに適応する加工条件に設定されている。実施の形態では、板厚１０ｍｍ毎に適応する加工条件の組合せをデータベースに登録しているので、端面であるＢ地点から距離λ手前の位置で板厚２０ｍｍに適応する加工条件に変更設定する。また、単位圧力が０．２ＭＰａであるので、加工液噴流の設定圧力を１．４ＭＰａに変更設定する。

ワイヤ電極が端面であるＢ地点から距離λ進んだ位置までは、記憶されている加工条件の変更位置に到達するたびに板厚１０ｍｍ増加してその板厚と加工液噴流の供給状態に適応する加工条件に変更設定する。また、加工液噴流の設定圧力の変更位置に到達するたびに加工液噴流の設定圧力を０．２ＭＰａずつ増加するように変更設定する。そして、端面であるＢ地点から距離λ進んだ位置で最終的に目標である密着状態で板厚６０ｍｍに適応する加工条件に変更設定されるとともに密着状態に適する最大の設定圧力である１．８ＭＰａに変更設定される。

このようにして段差部位では、記憶されている加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力の変化に対応して加工条件と加工液噴流の設定圧力が漸増または漸減するように変更設定される。Ｄ地点では、上片浮き状態であるので、上加工液噴流ノズル１２の設定圧力が最小の設定圧力にされる。また、Ｅ地点では、両浮き状態であるので上下加工液噴流ノズル１２，１４の設定圧力が共に最小の設定圧力にされる。

図３は、段差部位を有する被加工物に対して空運転したときに、加工液噴流ノズル１０における加工液の負荷圧力を検出する圧力検出器から出力された検出信号を示す。検出信号は、加工液の負荷圧力のゆらぎを検出するため、直線的な変化をしていないが、フィルタを通してノイズを取り除きデジタル変換した後に単位圧力に合うように補正をすることで、負荷圧力の変動を捉えることができる。例えば、図３における位置Ｆと位置Ｇとの間では最大板厚であるが、加工液噴流ノズルの直径よりも最大板厚の段差部位の幅が狭いために片当たり状態で加工液噴流が乱流になっていることが判別できる。

本発明は、ワイヤカット放電加工装置に適用される。本発明のワイヤカット放電加工装置は、段差部位を有する被加工物を加工するときに、ワイヤ電極の不慮の断線が大幅に低減され、許容できない加工形状誤差が生じることがないので、加工効率と加工結果に優れ、ワイヤカット放電加工の発展に寄与する。

１０ 加工液噴流ノズル
１２ 上加工液噴流ノズル
１４ 下加工液噴流ノズル
２０ 被加工物
２２ 上面
２４ 下面
３０ ガイドアッセンブリ

Claims (2)

1. 板厚が変わる段差部位を有する被加工物を放電加工するワイヤカット放電加工方法であって、放電加工を行なう前に所定の設定圧力の加工液噴流を上下加工液噴流ノズルから被加工物の表面に向けて供給しながら所望の加工形状に基づくワイヤ電極の相対移動軌跡から求められる移動経路に沿って前記上下加工液噴流ノズルを前記被加工物に対して相対移動させて適時前記上下加工液噴流ノズルにおける加工液の負荷圧力または流量を検出して前記相対移動軌跡または前記移動経路上の相対位置と関連付けて記憶させておき、放電加工中、前記段差部位において前記記憶されている前記負荷圧力または流量に基づいて前記負荷圧力または流量の変化に合わせて放電エネルギが漸増または漸減するように板厚と加工液噴流の供給状態に適応する加工条件に段階的に変更設定するようにするワイヤカット放電加工方法。
2. 放電加工中、段差部位において前記記憶されている前記負荷圧力または流量に基づいて前記負荷圧力または流量の変化に合わせて前記設定圧力を漸増または漸減するように板厚と加工液噴流の供給状態とに適応する設定圧力に変更設定するようにする請求項１に記載のワイヤカット放電加工方法。

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