JP2796500B2 - 三次元工作物の機械加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多大な時間的節約が得
られるよう特殊な形状の電極を製造することなく、また
複雑な形状の電極の困難な設計、製作を行うことなく、
機械加工のシミュレーションを利用し、機械加工（ＥＤ
Ｍスライスミーリング）すべき空所の形状と無関係な単
純な形状の回転する工具電極によって、計算機プログラ
ムにより材料の順次の隣り合う層（即ちスライス）を除
去し（即ちピールポケッテングを行い）、高速で工作物
を中空にすることによって三次元の空所を機械加工する
三次元工作物の機械加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】側方の摩耗はないが長さが迅速に減少す
る単純な形状の工具電極によるスライスＥＤＭミーリン
グ法は既知である（本願人のヨーロッパ特許出願第５５
５８１８号参照）。この方法は、既存の技術データと、
電極の幾何学的パラメータとに基づく計算によって、電
極の縦方向の摩耗の理論値を推論することが可能であ
り、この理論値に対応する規則的な付加的運動をプログ
ラミングすることによってこの摩耗を補正することを可
能にしている。この補正方法は、従来のものと異なり、
例えば長く細い電極を工具ホルダ内に摺動させ得るよう
にすることによって、摩耗を連続的、又は周期的に測定
する必要がなく、即ち工具電極の摩耗を周期的に校正
し、補正する必要がない。

【０００３】既知の計算機技術（例えばＣＡＤ／ＣＡＭ
ソフトウェア）は、中空にすべき三次元の幾何学的容積
を細分して、重なった平行な実際上のスライスにし、こ
の細分を記憶する。その電極の作用端は理論上、不変の
輪郭を維持している。この輪郭は一般にその横断面とス
ライスの厚さとの関数であり、この輪郭により不変の幅
を有する溝を機械加工することが可能である。走査工具
通路（以後「零摩耗工具通路、又は軌道」と称する）を
プログラムすることが可能であり、この通路に従ってこ
れ等層の平面を横切って工具は前後に、又は蛇行運動に
より掃過し、空所の底部までこれ等層のおのおのを順次
浸食する。（ここに掃過とは加工のため工具電極が工作
物に接触し移動することを言い、浸食とは工具電極が工
作物を機械的に削り取ることを言う。）上述の計算機技
術を摩耗補正モジュールにリンクし、ＥＤＭ機械の三次
元数値指令ユニットにこのモジュールをリンクし、浸食
すべき工作物と工具電極との間の相対的な三次元移動を
この三次元数値指令ユニットによって制御している。

【０００４】この摩耗補正装置は、既存の技術パラメー
タとその幾何学的特性とに基づいて工具電極の縦方向の
理論的摩耗を決定し、この縦方向の摩耗を連続的に補正
するための付加的同軸の、即ち摩耗に対応する大きさの
前進量を計算し、中空にすべきスライスの平面に平行に
工具電極の作用端を維持する。また、この摩耗補正装置
は、（例えば、機械加工しているスライスのリムに沿っ
て「唇状部」を掃過している間、又はスライスに機械加
工した第１の溝から次の隣接する溝まで通っている間）
理論的な側方材料の除去の通路に沿う予知される変化に
摩耗の補正値を適合させる。更に、この摩耗補正装置
は、工具電極の長さの実際の減少、及び既に機械加工さ
れた実際の深さの若干の測定値にも基づいて補正値を調
整する。このキャリブレーションは機械加工作業の初め
に行われる。これにより、摩耗の実際の容積割合を推論
し、次に理論的摩耗の値に適合させることができる。更
に、この摩耗補正装置は、これ等によって得た信号を三
次元制御ユニットに送信する。

【０００５】しかし、この既知の摩耗補正装置は、電極
の理論的形状と、電極の作用端、及びその実際の形状と
の間の相違を考慮していない。特に、工具電極が静止形
状（漸近線的形状）を占める前の、工具電極が摩耗して
いる間の遷移の位相を考慮していない。電極の摩耗によ
ってこの電極の作用端に形状が与えられるのであるか
ら、スライスの厚さ、又は補正角がプログラムされた変
更後、又は摩耗した電極を交換するため、又は電極を他
の形式の電極に交換するため、或いは機械加工すべき表
面の幾何学的困難性、又はその他の偶然の理由により工
具電極を交換した後、例えばスライスの始端で工具電極
が工作物に貫入している間に上記遷移の位相が生ずる。
更に、工具電極の摩耗をシミュレートするため、この既
知の摩耗補正装置によって使用される静止形状は、その
半径（従って側方材料の除去量、即ち側方切除量）がス
ライスの上部と下部との間に直線的に変化するものと仮
定している。しかし、これはフルカットの機械加工の際
に遭遇する極端な場合にのみ当てはまる。実際上、管状
電極の場合には、一般にその作用端は多少ともはっきり
した放物線の形状であり、理論的なテーパ状ではない。

【０００６】また、この既知の摩耗補正装置は、特に第
１のスライス（正しく合わせた表面）から次のスライス
に通過する時、機械のセッティングの結果により状態が
変化する種々の表面の質を考慮していない。更に、或る
パラメータは正確に知られておらず、電極（工具、及び
工作物）の位置決め、工具電極の同心量、間隙（電極と
の距離）のようなパラメータが機械加工中に変化する。
実際と、シミュレーションの理想的なものとの間のこれ
等の相違の全てが集合して、補正モジュールによってプ
ログラムされた前進移動に関する誤差が或る程度発生す
る。この誤差は工具電極によって切った溝の深さ、即ち
浸食されるスライスの厚さに誤差を生ずる。この誤差は
１個のスライスから次のスライスに累積し、ｚ方向の寸
法が希望する寸法から実質的に異なる部片を生ずる。こ
の深さの誤差によって工具の作用端の輪郭に誤差を生ず
るだけでなく、（溝の深さと、電極の作用端の輪郭との
二重の変化により）側方の材料の除去量にも誤差を生ず
る。

【０００７】更に、この装置の機械加工は電極の早い摩
耗速度で実施され、既存の数値制御装置は、工具が深さ
の方向変化に追従できず行き過ぎるのを防止するのに十
分でない。この場合、工具は掃過通路に従動するから、
これ等の方向変化は発生することがむしろ多い。最後
に、この既知の摩耗補正装置は機械加工を真に「シミュ
レート」することができない欠点がある。これは、切除
した材料の変化を予測し、その予測値から湾曲する横座
標に従う機械加工速度を推論する手段を具えていないか
らである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術の上述の欠点を除去し、通路の各点に対応する機
械加工速度と理論的な材料の除去量とを考慮に入れるこ
とにより機械加工を有効にシミュレートし、工具電極の
実際の摩耗に影響を及ぼす種々の因子を考慮に入れ、し
かも既存の摩耗補正モジュールの原理を変更することな
く、従って縦方向の摩耗の連続する制御に応答する付加
的前進量を連続して適合させることに依存する必要のな
い三次元工作物の機械加工装置を得るにある。更に、本
発明の目的は、慣性とＥＤＭシステムの応答時間とによ
って生ずる工具のオーバシュート、即ち行き過ぎを防止
するよう工具の通路の方向変換を予測する手段を具えた
三次元工作物の機械加工装置を得るにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明装置は単純な形状の工具電極を高速で回転す
る手段と、浸食すべき工作物と工具電極との間の三次元
運動を制御する数値指令ユニットと、浸食すべきスライ
スの平面に平行に工具電極の作用端を維持するため工具
電極の縦方向の理論摩耗量を求めてこの縦方向の摩耗量
を連続的に補正するため工具電極の付加的な同軸の前進
をプログラミングするよう前記数値指令ユニットにリン
クさせた摩耗補正装置と、各順次のスライスを溝から溝
へと前記工具電極の端部が掃過する工具電極のための通
路をシミュレーションするため事実上の互いに平行な微
小なスライス層の重複体として浸食すべき空所の容積を
記憶する計算機手段とを含み、ＥＤＭスライスミーリン
グによって三次元工作物を機械加工する装置において、
シミュレートされた工具電極通路に沿う理論材料除去量
を計算し、この通路の各点におけるその機械加工速度を
プログラミングし、前記計算した理論材料除去量の値及
び前記プログラミングした機械加工速度のプログラムを
表わす信号を前記数値指令ユニットに送るシミュレーシ
ョンユニットを具え、前記計算機手段は、一連の直線セ
グメントとして記憶した工具電極通路シミュレーション
のデータを表わす機械加工ファイルを前記摩耗補正装置
と前記シミュレーションユニットとに送信することを特
徴とする。本発明によるシミュレーションユニットはサ
ーボ制御モジュールと機械加工速度シミュレーションモ
ジュールとを具える。

【００１０】ヨーロッパ特許出願第５５５８１８号に記
載されているように、機械加工すべき部片の三次元形状
はプログラミングモジュールによって、重ねた零摩耗平
面工具通路に細分させる。この場合、真っ直ぐなセグメ
ントの形状にプログラムされているのが好適である。こ
のモジュールは一層小さな電極による仕上げ加工の空所
や突部を確認することができ、更に各スライスのための
機械加工ファイルを自動的に作り出すことができる。こ
れ等のファイルは本発明の目的である摩耗補正装置、及
び機械加工速度シミュレータに転送される。

【００１１】

【実施例】本発明においては、例として管状電極を使用
するように説明しているが、これは多数の利点があるた
めで、特に平坦な底部を機械加工することができるため
である。ＥＤＭスライスミーリングにおいてこの種の電
極を使用することは、平行する特許出願（Ｅ．２２７）
にも記載してある。中空でない円筒形の電極、又は円筒
形で端部が半球の電極のように回転対称な他の工具電極
も使用することができる。円筒形の管状のものが好適に
使用できるが、通常の直径は０．５〜２０ｍｍである。
これ以上小さい直径のものは剛性が小さいため、機械加
工の力によって電極に座屈を生じ、工作物にマークを残
す欠点がある。

【００１２】スライスの厚さと傾きとは細分すべき全体
の容積と同一傾向にあるか、又は特に浸食すべき形状、
精度、希望する表面の質に関する或る種の基準によって
変化する。スライスが薄くなればなる程、理論的な円筒
体と工具の実際の形状との間の差が小さくなり、シミュ
レーションは真実に一層近くなる。また、遷移の位相
は、１個のスライスの厚さによって工具がそれ自身摩耗
するのに必要な時間だけ続くから、薄いスライスについ
て加工することは明らかに有利である。しかし厚いスラ
イスの場合には強力なセッテングで機械加工を行うこと
ができ、大きな直径の電極を使用することができる。ス
ライスの厚さは、管状の電極の直径と壁の肉厚とによっ
て定まる。しかしスライスの厚さは、管状の電極の壁の
肉厚までが最大値で、間隙までが最小値である。従っ
て、プログラマは適切に妥協の上に作動する必要があ
り、特別に良い理由がない限り、機械加工時間を延ばす
ことになるので、スライスの数を増大すべきでない。強
力なセッテングを使用する時は、スライスの厚さを数ｍ
ｍにすることができる。仕上げ加工には、スライスを一
層微細なスライスに分割する（微細なセッテングの場
合、１００分の１ｍｍの数倍）。これにより、粗加工中
に浸食されるスライスの境界に形成される段を無くする
ことができる。このような段は粗加工する層が厚ければ
厚い程生ずる。

【００１３】既に指摘したように、管状電極の作用端の
静止位置は第１近似値になるよう先端を切る。即ち截頭
形状にする。実際上、多少とも強めた放物線になる。電
極の作用端の実際の形状をこれ以上考慮しなくとも満足
な結果が得られ、しかも平面通路のプログラミングを簡
単化することができることを本願人が発見したことは驚
くべきことである。例えば、工具電極が外側の半径Ｒ、
内側の半径ｒの管状である場合には、プログラマは、底
部が内径２ｒの円で上部が直径２Ｒの円である截頭円錐
の形状の工具を認識する代わりに、半径ｒの円筒の形状
を認識する。

【００１４】工具電極が工作物を掃過する掃過モード
は、一般に部片の形状と各スライスの形状とによって選
択される。１個のスライスから次のスライスに同一の誤
差が加わるのを避けるため、掃過モードはスライス毎に
変化させてもよい。掃過モードを適切に選択することに
よって、実際とシミュレーションとの間の相違に起因す
る誤差を最小にすることができ、しかも一定の側方切除
をできるだけ維持し、遷移の位相を減らすことができ
る。また、掃過の工程は工具電極の内径と異なること、
及びこの工程を増加して工具電極による軌道の切除の長
さを減らすのが有利であることを指摘したい。

【００１５】既知の全てのＥＤＭ機械加工と異なり、強
力な摩耗セッテング（一般に２０〜５０％の容積割合）
によって機械加工を行うことが、ＥＤＭスライスミーリ
ングにおいて有利である。これは、工具の漸近線の形状
の外観が促進されるためである。またこの摩耗は補正さ
れるから、電極の寿命を延ばすために、電極を早く動か
さないようにする必要がない。これ等の強力な摩耗セッ
テングは高速で材料を除去すること以上に多くの他の利
点を生ずる。即ち加工した工作物の表面の質が一層良好
となり、安定性が一層良くなることである。この場合の
シミュレーションは実際に一層近い。これは１個のスラ
イスの厚さにより工具が摩耗するのに必要な時間だけ遷
移の位相が続くため、遷移の位相が一層短くなるからで
ある。種々の平面通路（粗加工）の大きな表面の最大の
材料を除去するため、そして微細な電極でこれ等の通路
の或る部分を再び掃過するため、大きな直径の工具を使
用することに関心を有することももちろんである。これ
は、例えばリムに近い突部の背後で、又は大きな電極が
到達できない場所で、電極をスリップさせるか、表面の
質を向上させるためである（材料の再除去、仕上げ加
工）。

【００１６】従って、工具通路のプログラマは、種々の
形式の電極を使用することができ、スライスの厚さ、及
びこれに対応して機械加工のセッテングを変更すること
ができ、更に最も有利で最も有効な通路を見出すため、
多様な工具の形式、及び掃過モード間の選択のようにで
きるだけ最適の選択を行うことができる。本発明による
シミュレーションユニットは零摩耗での機械加工速度を
シミュレートするモジュールを具える。本発明の若干の
実施例によれば、シミュレーションユニットを補正装置
と異なるものとし、又は補正装置の中に統合している。
本発明の他の変形では、ＥＤＭ機械の数値指令ユニット
内に２個のモジュールを統合させている。また、上述の
平面工具通路のためのプログラマ内にこれ等２個のモジ
ュールを統合し、スライスのためのモジュール、即ち以
下説明するサーボ制御装置と共に、ＥＤＭ機械から独立
した機械加工を行うユニットを形成する。

【００１７】このプログラマによって作成される機械加
工マネージメントファイルがあるため、プログラマと、
機械加工速度シミュレータとの間の接続は非常に容易で
ある。本発明のシミュレーションユニットを実施する好
適な一実施例によれば、これ等機械加工ファイル上に平
面工具通路が順次の直線セグメントの形状に記載されて
いることを指摘したい。機械加工速度シミュレータの第
１素子は、好適には各セグメント毎に湾曲横座標に従っ
て機械加工した容積（又は側方材料除去量）を計算す
る。一変形の実施例では、この素子を工具通路プログラ
マと、機械加工速度シミュレータと、摩耗補正装置との
間に設置する。零摩耗で平面通路を含む機械加工ファイ
ルを受理し、湾曲横座標による材料の除去のシミュレー
ションを含むそのファイルを２個の他のモジュールに送
信する。このようにして、これ等モジュールにより、次
に各点毎の、又は各機械加工セグメントＸ、Ｙ方向にお
ける摩耗、及び零摩耗での機械加工速度を補正すると共
に、次のスライスへのＺ方向に沿う下降運動をも補正す
る。

【００１８】摩耗補正装置は既に本願人のヨーロッパ特
許出願第５５５８１８号に記載されている。本発明の一
変更実施例によれば、理論的補正の計算中、及び計算が
終わった後、このモジュールは消耗した工具の長さを計
算し、摩耗した電極の交換と、機械加工作業に必要な電
極の数とに対する指令を発する工具通路の点を決定す
る。他の実施例と共に、電極の変化から生ずる遷移の位
相に相当するＺ方向の補正を行うようにしている。更
に、スライスのためのモジュールに関連し、更にサーボ
制御について記載する。

【００１９】零摩耗シミュレーションにおける機械加工
速度を説明する前に、本発明により実施する機械加工シ
ミュレーションは非現実的でなければ理想的に見えるこ
とを指摘したい。しかし、管状電極を使用することに伴
う利点の他に、本願人はこのシミュレーションを可能に
する数個の要旨を見出した。即ち仕上がった部片の幾何
学的形状に有害な作用を及ぼす危険がなく、摩耗の補正
と機械加工速度とを別々にシミュレートする可能性を通
じて、このシミュレーションを使用することを可能に
し、材料の除去と機械加工速度とをシミュレートする前
提を簡単化し、最後に摩耗の補正にのみ作用することに
よる全ての欠陥を実際上矯正することが可能である。

【００２０】また、例えばできるだけ一定な材料の除去
を達成するよう、スライスの掃過モードを適切に選択す
ることによってシミュレーションを更に簡単化すること
ができることも指摘したい。結論として、本願人のヨー
ロッパ特許出願第５５５８１８号に開示され、本発明に
おいて使用した摩耗補正システムの２倍の非常に有利な
性質を強調したい。その利点は表面の欠陥の除去であ
り、数個のスライスを浸食した後、欠陥が消滅する。本
発明による摩耗の補正を介在させることが無くとも、機
械加工される表面が完全に平坦でなくとも、電極の作用
端が従動する通路はこの機械加工される表面に平行に留
まる傾向がある。ヨーロッパ特許第５５５８１８号に既
に説明してあるように、浸食された深さは自分自身で調
整される。（短い）遷移の期間後、電極の作用端の上下
の運動が発生し、これ等の時間の遅れにより各通路での
欠陥を「消滅」させる。

【００２１】実際上、摩耗の補正のシミュレーションは
機械加工速度のシミュレーションと独立して行うことが
でき、これはＸＹ平面における速度に比例するＺ軸線に
沿って工具電極に付加的前進を与えることによって工具
電極の摩耗を補正するからである。工具電極の先端がス
ライスの平面に平行に移動するように、浸食すべきスラ
イスに対し斜に材料内に貫入する。これが本発明の本来
の要旨の１つなのであるが、この角度の値は各スライス
の平面通路に沿う工具の速度と無関係である。また、本
発明の好適な実施例の１つにおいては、工具電極の作用
端が截頭形状であると仮定して摩耗補正装置によりその
計算を行うと共に、湾曲横座標に従う材料の除去の変化
と、機械加工速度の変化とをシミュレートするために使
用する理論的形状は「半径Ｒ＋間隙」の円筒体である。
しかし、本発明の他の実施例によれば、材料除去のシミ
ュレーションとは別にＺ方向の成分が摩耗の補正を含ん
でいる機械加工速度を直接計算することができる。

【００２２】工作物から除去される材料の実際の容積に
ついての誤差に起因する欠陥の大部分はシミュレーショ
ンと実際との間の相違から来ている。遷移の位相及び作
用端の実際の形状（截頭形状、多少とも放物線の形状）
はシミュレーションに使用する理論的円筒形と相違して
いる。工作物の幾何学的形状を悪化させる危険を伴うこ
となく、スライスの厚さを単にサーボ制御することによ
って、摩耗補正モジュールに単に作用するサーボ制御モ
ジュールの作用によって、簡単に欠陥を除去することが
でき、しかも速度シミュレーションを訂正したり、工具
の簡単化した理論形状に後退する必要もないことは驚く
べきことである。

【００２３】材料の除去、及び機械加工速度のシミュレ
ーションは電極の変化中に生ずる遷移の位相によって生
ずる欠陥を考慮することができない。これは、一般に電
極を交換しなければならない場合、通路に沿う点を決定
する摩耗補正装置（又はＥＤＭミーリング機械の数値指
令）のためである。しかし、遷移の位相中に通路、又は
表面の長さ、又は機械加工する容積を予測するため、及
び例えばこのような変化を摩耗補正装置の信号による表
示に続いて、又は選択した掃過モードに関連して工具通
路プログラマによって表示した後、又は、例えば各スラ
イスの開始に当たり、対応する補正を導入するため、変
更した速度シミュレーションを設ける。管状の電極の壁
の肉厚が薄ければ薄い程、材料の除去が大きければ大き
い程、摩耗の早さが早ければ早い程、これ等の遷移の位
相は短い。一般に、使用する摩耗速度によって遷移の位
相を省略することができ、外側半径及び内側半径がそれ
ぞれ６ｍｍ及び４ｍｍである管状の電極については、厚
さ６ｍｍを有するスライスの３２％の摩耗で機械加工を
行って、遷移の位相の長さは８．７ｍｍの通路に相当す
る。１個のスライスから次のスライスに通過する際、Ｚ
方向の下降運動は垂直でもよいし、傾いてもよいことを
指摘したい。最初のケースでは、心部の機械加工と管状
電極の内部の変形、即ち特殊な遷移の位相が存在する。

【００２４】更に、材料除去の変化、及び軌道に沿う機
械加工速度のシミュレーションは工具の截頭形状を考慮
していないから、スライスのリム上の、又はフルカット
機械加工中に除去される理論的容積は、特に第１スライ
スに関する時、誤差が多い。このシミュレーションは実
際に利用される材料よりも一層多くの材料を認識する
し、シミュレートされた速度は余りにも遅く、摩耗の補
正量は余りにも大きい。従って、截頭端の仮定の許で
は、スライスの平面に向け下方に動く工具での傾斜は、
その摩耗を補正するように斜めになっており、その傾斜
は次の「数１」に等しい。

【００２５】

【数１】

【００２６】ここに、Ｕは容積で表した摩耗速度、Ｅは
スライスの厚さ、ｅは工具の壁の肉厚である。しかし、
円筒の端部に相当する誤った材料除去量に基づいて計算
された値は次の「数２」によって表される。

【００２７】

【数２】

【００２８】ここにＲは工具の外側の半径である。

【００２９】スライスの表面に対して周縁、又はフルカ
ット通路が一層長いと、誤差は一層大きくなる。従っ
て、誤差はスライスの形状と掃過モードとによって定ま
る。摩耗の補正に関しては、この誤差は、数個のスライ
スを経た後、以下に更に説明するサーボ制御装置によっ
て捕捉される。この誤差は次のスライスになると一層小
さくなる。これはシミュレータによって認識されること
なく除去されるリム上の三角形断面を有するバンドを工
具の截頭端が後に残しているからである。

【００３０】管状電極の予期しない利点のおかげで、第
１溝が機械加工されてしまうと、スライスの掃過中にこ
の種の欠陥は、も早現れない。実際上、２ｒの１個の掃
過「工程」（ｒは管状電極の内側半径）に対しては、も
し工具を截頭形状、又は理論的円筒状と考えているなら
ば、側方材料除去量は同一の値を有する。即ち截頭工具
については２ｒ．Ｅに等しい表面を呈する平行四辺形で
あり、円筒工具については同一の２ｒ．Ｅの表面の四辺
形である。

【００３１】截頭形状であることを考慮していないシミ
ュレーションの観点からは除去してしまったものとされ
る材料を截頭形状の工具によって後に残してしまう場合
には、欠陥は一般に省略できる程小さい。これは、全体
的に見て除去した材料は同一に留まるからである。しか
し、スライスの端部にこの欠陥が生ずると影響があるか
も知れない。電極の長さはスライスの実際の深さを、も
早代表していない。これは摩耗の補正なしに機械加工が
行われたからである。このことはサーボ制御を不安定に
するかも知れない。もっと重要なことは、シミュレーシ
ョンはこの突部を予見しておらず、従って速度を適合さ
せていないことである。従って、工具は非常に高速で衝
突し、衝突に伴う影響が生ずる。本発明においては、特
に実際の工具の形状のような上述のシミュレーションと
の若干の相違を考慮に入れて、材料の除去と機械加工速
度との或るシミュレーションモードを設ける。従って、
これ等のモードの１つにおいては、円錐体の本体部の理
論的形状を、又は円錐体から生じた同一高さを有する放
物線形状を半径として考慮することにより、更にこれ等
を統合することによってスライスの中間高さにおいてシ
ミュレーションを実施する。更に、薄いスライスに細分
することと、仕上げのため工具通路プログラマによって
作成した平面通路とをシミュレーションは使用すること
ができる。これは、仕上げ前のスライス、特にそのリム
の中間状態を一層良く記憶することを可能にする。

【００３２】オーバーシュート、即ち行き過ぎを防止す
るよう曲線を予測することにより或るパラメータを変更
するため、機械加工速度シミュレータを設けることがで
きる。前後に掃過するモードを使用する場合には、工具
の通路は多数の方向変換点を有する。一実施例によれ
ば、一般に高速で急激な方向変化ができないＥＤＭ機械
の応答時間、非常に高い機械加工速度、及び慣性に起因
して発生する行き過ぎをこのモジュールは予測すること
ができる。この速度があまりに高いと、機械加工速度の
適切な減少を命令することによりこれ等の方向変換（ま
た例えば材料除去の急激な変更、工作物の急激な幾何学
的変化）を予測する方法をこのモジュールは見つけ出
す。従って通路は今までの精度公差のままに留まる。

【００３３】また、一層小さな半径、又は一層薄い壁厚
を有する電極によって、材料の再切除、即ち再接触を行
う前に、又はフル遂行後の状態としての仕上げの前に、
スライスの中間状態を記憶するために機械加工速度のシ
ミュレータを設けてもよい。最後に、本発明のシミュレ
ーションユニットは、ＥＤＭ機械の数値指令のための指
令ファイルを発生させるため、速度シミュレータと摩耗
補正装置とに接続した素子を提供することができる。例
えば、機械加工ファイル、工具の交換、サーボ制御のた
めに必要なキャリブレーションの深さ測定値、更に必要
な電極の数と形式、及び通路の長さに対する一連の命令
をこの指令ファイルに包含させることができる。

【００３４】本発明シミュレーションユニットは、以後
「（スライス）サーボ制御モジュール」と称する制御補
正システムをも有する。実際上、側方材料除去、工具電
極の作用端によって採られる安定形状、及び工具電極に
よって追跡する溝の深さは、摩耗補正モジュールによっ
て予測した点のみでなく、機械加工工程全体にわたり変
化し易い。しかし、本発明の機械加工手段によれば、こ
れ等の全ての変化は、溝の深さの変化、即ち浸食されて
いるスライスの厚さの変化になる。

【００３５】機械加工作業の初めに行われる工具電極の
長さの実際の減少の若干のキャリブレーテング測定値に
基づいて、ヨーロッパ特許出願第５５５８１８号に記載
されている摩耗補正装置は、工具の理論摩耗の補正値を
プログラミングするため容積で表した実際の摩耗速度を
考慮に入れている。しかし、例えば、温度変化、誘電体
の汚損に影響する変更、及び第１通過後の工作物の表面
構造の変化の結果として、機械加工中に、この加工速度
は変化し易い。これ等の変化、プログラムされた前進に
関する他の誤差、シミュレーションによって影響されて
いない実際の現象、又はスライスの表面の欠陥等に伴っ
て、機械加工作業を準備する際に、プログラムされた摩
耗補正値は、機械加工される表面に平行に工具電極の作
用端を維持することは、も早できない。更に、作用端の
他の上下動は上述した自動調整現象に起因する。

【００３６】従ってスライスは、スライスのために画成
した工具通路に沿う摩耗補正値の根拠になるスライス自
身に帰する厚さを有しない。またこの理論的な厚さは、
スライスの底部の高さを良好な状態にする。この逆に、
スライスの実際の高さを知っている状態において、本発
明のサーボ制御モジュールは、機械加工されているスラ
イスの実際の厚さを推論するように設定される。この厚
さとは、次のスライスが高さと共に捕捉すべき厚さであ
り、従ってこの厚さのスライスを機械加工するためのシ
ミュレーションによって予測した補正前進量を訂正する
ための因子である。従って、理論的高さで生産された第
１スライスのＺ方向の実際の寸法を比較する時、摩耗補
正装置によって発生した摩耗補正信号を補正する係数を
上記因子が作り出すのである。この手段によって、例え
ば１０個のスライス内で、シミュレーションと実際の４
０％との間の相違を消去することができる。従って、工
具電極の作用端によって採用された安定した形状の変化
を高い精度で知る必要がないし、機械加工中にこの変化
を制御する必要もなく、除去される材料の形状を知る必
要もなく、上に援用した他の因子を知る必要もない。

【００３７】例としてサーボ制御モジュールを伴う特定
の手段を以下説明する。スライスｎ＋１を浸食するため
プログラムされた補正信号のために使用するＫｎ補正係
数に関する式は「数３」によって示される。

【００３８】

【数３】

【００３９】ここにＥは補正モジュールに与えられた理
論スライスの厚さ、Ｚｎはスライスｎの寸法、σＥｎは
スライスの厚さの誤差、ΣσＥｉはＺｎの理論値からＺ
ｎの測定値を引いたもの、ΣσＺｉはＺｉの理論値から
Ｚｉの測定値を引いた値の総和である。

【００４０】可能な一実施例によれば、この補正係数は
一般に１に等しい基本補正係数を具え、機械加工シミュ
レーションを実施したパラメータの１個を操作者が変更
することを決めた場合、この基本補正係数は操作者が直
接変更することができる。更に、プログラムを変更する
ことなく、基本補正係数を変更することによって、機械
加工中、操作者はスライスを数個の薄いスライスに細分
することができる。最後に、工具の長さを測定する必要
がある場合に、通路の各点を選択することは重要であ
る。これ等の点は特に工具の静止形状に対応しているこ
とが必要であり、そのＺ方向の寸法はこの場合、スライ
スの寸法ｚを表していることが観察されている。本発明
のこのユニットの或る実施例は、これ等の測定を行うた
めの最適の点を画成することができる。

【００４１】ＥＤＭスライスミーリングのための本発明
装置は上述のような利点を有する。この装置は特に計算
機でのシミュレーションによって置換される形状の電極
を使用して作動する。標準化した電極のストックがあれ
ば十分である。これにより、特殊な形状の電極を研究し
製作することに関連する全ての費用を無くすることによ
り価格を低下させ、製作時間を短縮することができる。
複雑な三次元部片に対応する電極を造るために特殊機械
技術の工場で特殊な形状の電極を膨大な数、或る時は数
百種類も設計し、保有することは、も早必要でなく、こ
れ等の複雑な形状の電極を電極間で、及び工作物に対し
制御し、心決めし、又は配列することも必要でなく、Ｅ
ＤＭのダイスの凹所の形成に普通に行われるような種々
の工具通路を準備し、射出モード等の一連の種々の機械
加工セッテングを準備する必要もない。本発明によれ
ば、部片の設計に使用したＣＡＤデータを、本発明の機
械加工の準備に再利用することができる。

【００４２】更に、ＥＤＭスライス機械加工はＥＤＭの
ダイスの凹所の形成よりも著しく容易に実施することが
できる。しかも連続的に容易に生産することができる。
電極の摩耗、電極の材料及び数のような電極による浸食
に関する臨界的問題、小さめな寸法の計算、心違い係数
及び安全係数、部片の形状に関する特定のアスペクト
比、機械加工手段、誘電体の射出の選択と調整等の臨界
的問題の全てを本発明によるシミュレーションユニット
によって処理することができる。

【００４３】本発明装置が有するシミュレーションユニ
ットは、補正装置と三次元制御ユニットとの間に取り付
けたサーボ制御モジュールを具え、工具電極の長さ、又
は浸食されるスライスの底部のＺ方向の高さ、又はその
両方を測定する手段にこのサーボ制御モジュールを接続
し、摩耗補正信号の補正係数を生ずるよう前記サーボ制
御モジュールを構成する。更に、慣性と、ＥＤＭ装置の
応答時間とに起因して工具がオーバシュートするのを、
即ち行き過ぎになるのを防止するため、工具通路の方向
の変化を予測するよう機械加工速度シミュレータを設け
る。また本発明においては、工具電極の形状がその直径
に等しい外径を有する円筒管に相当するものとしてこの
円筒管によって構成した工具電極の通路に沿って機械加
工速度をシミュレートするよう、上記機械加工速度シミ
ュレータをプログラミングする。

【００４４】また、本発明においては、工具電極の長
さ、又は浸食されるスライスのＺ方向の高さを表してい
るスライスの底部のＺ方向の高さ、又はその両方を測定
するための最適の点、特に工具電極の静止形状に相当す
る点を画成する手段にサーボ制御モジュールをリンクす
る。更に、本発明においては、円筒管の内径に等しい直
径を有する円筒体に工具電極が相当するものとしてこの
円筒管によって構成した工具電極の通路をシミュレート
するため、平面工具通路のプログラマをプログラミング
する。また、真っ直ぐなセグメントの形状に零摩耗平面
工具通路を生ずるよう、平面工具通路のプログラマをプ
ログラミングする。

【００４５】本発明においては、多軸ＥＤＭ機械に計算
機を導入して、微細な回転電極を使用し、高い摩耗速度
で放電加工を行うに当たり、次のような工程で実施す
る。即ち、浸食すべき工作物の三次元の容積を、重ね
た、微細な、実際上平行なスライスの形に記憶し、零摩
耗平面工具通路を各これ等スライスのためにプログラミ
ングし、ＥＤＭ機械の三次元制御ユニットにリンクされ
た機械加工速度シミュレータと摩耗補正装置とに対応す
る信号を送り、工具電極の先端を溝から溝へ順次各これ
等スライスに掃過させ、工具電極の幾何学的形状と既存
の技術パラメータとに基づいて工具電極の理論縦摩耗を
摩耗補正装置によって予測し、浸食されるスライスの平
面に平行に工具電極の作用端を維持するようこの縦摩耗
を連続的に補正する工具電極の付加的同軸前進をこれ等
通路に沿ってこの摩耗補正装置によってプログラミング
すると共に、ＥＤＭ機械の三次元制御ユニットにこの摩
耗補正装置によって対応する信号を送り、シミュレータ
によって理論材料除去量を計算し、平面工具通路の各点
での対応する機械加工速度をこのシミュレータによって
プログラミングし、更に対応する信号をＥＤＭ機械の三
次元制御ユニットにこのシミュレータによって送る。

【００４６】高い摩耗速度を設定し、単純な形状の微細
な回転電極によって放電加工を行うため、本発明装置を
使用するに当たり、摩耗補正装置によって発生した信号
を単に変更することによって、機械加工中、〔００４
５〕に記載の計算機を利用した機械加工のシミュレーシ
ョンの作動の不十分な部分を補正し、浸食されるスライ
スの厚さを工具電極の実際の摩耗、又はそのＺ方向の実
際の高さ、又はその両方に従うようにする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウディオ トリカリコ スイス国 セアッシュ−1800 ヴヴェー ブールバール ルイ ダッフレ 16 (56)参考文献 特開 昭59−73225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−292321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−126529（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23H 7/20,7/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単純な形状の工具電極を高速で回転する
   手段と、 浸食すべき工作物と工具電極との間の三次元運動を制御
   する数値指令ユニットと、 浸食すべきスライスの平面に平行に工具電極の作用端を
   維持するため工具電極の縦方向の理論摩耗量を求めてこ
   の縦方向の摩耗量を連続的に補正するため工具電極の付
   加的な同軸の前進をプログラミングするよう前記数値指
   令ユニットにリンクさせた摩耗補正装置と、 各順次のスライスを溝から溝へと前記工具電極の端部が
   掃過する工具電極のための通路をシミュレートするため
   事実上の互いに平行な微小なスライス層の重複体として
   浸食すべき空所の容積を記憶する計算機手段とを含み、
   ＥＤＭスライスミーリングによって三次元工作物を機械
   加工する装置において、 シミュレートされた工具電極通路に沿う理論材料除去量
   を計算し、この通路の各点におけるその機械加工速度を
   プログラミングし、前記計算した理論材料除去量の値及
   び前記プログラミングした機械加工速度のプログラムを
   表わす信号を前記数値指令ユニットに送るシミュレーシ
   ョンユニットを具え、 前記計算機手段は、一連の直線セグメントとして記憶し
   た工具電極通路シミュレーションのデータを表わす機械
   加工ファイルを前記摩耗補正装置と前記シミュレーショ
   ンユニットとに送信することを特徴とする三次元工作物
   の機械加工装置。