JP3455400B2 - 放電加工装置用制御装置および放電加工方法 - Google Patents

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、放電加工装置用
制御装置および放電加工方法に関し、特に単純形状の工
具電極を用いて数値制御による３次元加工を高精度に実
現する放電加工装置用制御装置および放電加工方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、円筒状、円柱状、角柱などの
単純形状をした工具電極を用い、数値制御（ＮＣ）装置
により３次元制御を行い、所望の３次元形状加工を行う
ことのできる放電加工装置が知られている。このような
放電加工装置では、複雑な３次元形状の総型電極を製作
する必要がないため、金型製作コストおよび製作時間を
改善できる。また、加工に用いる工具電極は、特定の単
純形状電極を用いることにより、ＣＡＭシステムの構築
が容易となり、加工工程の自動化も期待できる。

【０００３】しかし、このような放電加工装置では、単
純形状電極を用いて幅広い面積の加工を行うため、総型
電極による放電加工と比較して、電極消耗や加工形状精
度が問題となる。

【０００４】このような問題を解決するために、特開平
５ー３４５２２８号公報には、電極消耗補正制御を行う
ことによって、高精度な加工を行う方法が示されてい
る。

【０００５】図１２はそのような電極消耗補正方法の原
理を示している。図１２に示されているように、円柱状
の工具電極１００を自身の中心軸線周りに回転させなが
ら、当該工具電極１００を放電加工している平面に対し
て角度αで斜めに送ることにより、工具電極１００の輪
郭形状および加工深さが変化する位置ａから位置ｄまで
の過渡状態を経て、工具電極１００の輪郭形状および加
工深さが変化しない位置ｄ以降で定常状態を作り出すこ
とができる。

【０００６】このときの工具電極消耗量の大きい加工条
件であるならば、上述の位置ａから位置ｄまでの過渡状
態をほとんど無視することができ、適切な送り角度αで
工具電極１００を斜めに送ることによって、加工深さが
一定の層状の除去加工を行うことができる。

【０００７】上述の公報で開示されている技術は、長手
方向の電極消耗を補正するための値を計算するためのシ
ミュレータを備え、除去層の厚さ、電極半径、体積消耗
比を与えることにより、放電加工している層の平面に対
する電極の送り角度αを計算し、傾斜運動により加工を
行うことができる。

【０００８】また、特開平８ー２２９７４４号公報に
は、ＸＹ平面の所定の単位移動量に対するＺ軸方向の補
正移動量を記憶し、加工中の軌跡移動におけるＸＹ平面
での移動距離が単位移動距離に達するごとに、Ｚ軸方向
の補正値に基づき、Ｚ軸方向への所定の補正移動送りを
行うことによって、所望の３次元形状の放電加工を行う
方法が示されている。

【０００９】図１３は上述の放電加工方法における電極
消耗補正処理のフローチャートである。この電極消耗補
正処理では、まず、加工したい所望の３次元形状を与え
（ステップＳ１００）、その３次元形状をいくつかの層
に分割する（ステップＳ１０１）。

【００１０】つぎに、ＸＹ平面での工具電極の経路を生
成し（ステップＳ１０２）、工具経路に対して電極消耗
補正（ステップＳ１０３）、Ｚ軸送り補正（ステップＳ
１０４）を行いながらＸＹ平面での加工を行う。ステッ
プＳ１０３電極消耗補正では、加工中のＸＹ平面での軌
跡移動距離（Ｘ−Ｙ移動距離）Ｌが、加工技術データよ
り与えられるＺ軸方向の補正を行う基準となる単位移動
距離ΔＬに達するごとに、加工技術データより与えられ
た補正移動量ΔＺｕのＺ軸送りを行う。

【００１１】これにより、Ｚ軸方向の補正移動量ΔＺｕ
と、補正移動量ΔＺｕに対するＸＹ平面でのＸＹ移動距
離に相当する量、すなわち、単位移動距離ΔＬから決ま
る一定の加工深さ、つまり、電極消耗量と電極送り量と
が釣り合う加工深さの層を除去することができる。

【００１２】すなわち、Ｚ軸方向の補正移動量ΔＺｕ
と、この補正移動量ΔＺｕに対するＸＹ平面でのＸ−Ｙ
移動距離となる軌跡移動距離Ｌに相当する量とを記憶す
ることにより電極消耗を補正している。

【００１３】また、上述のプロセスにより、与えられた
ＸＹ平面での工具電極の経路に１回の加工走査パスが行
われた場合、ある一定の深さの加工が行われ、図１４に
示されているように、２次元の加工パスを繰り返すこと
によって所定深さの形状加工を行うことができる。

【００１４】また、上述の放電加工方法では、図１５
（ａ）、（ｂ）に示されているように、与えられたＸＹ
平面の２次元電極移動経路のうち、その最外郭の輪郭パ
スのオフセットを、加工層ごとに変化させていくことに
よって、側面テーパ加工を行うこと可能である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の放
電加工方法では、所望の加工形状に対してＸＹ方向の２
次元電極経路で表すために複数の層に分割し、パスをＸ
Ｙ方向の２次元経路で表現する関係上、分割する層はＸ
Ｙ平面に対して平行に区分していく必要がある。また、
側面テーパ加工の場合には、最外郭の輪郭パスのオフセ
ット量を、加工１層ごとに変化させる必要がある。

【００１６】図１６（ａ）、（ｂ）は側面テーパ加工に
おける加工側面部の詳細を示している。図１６（ａ）、
（ｂ）は加工プロセスの関係上、側面テーパ加工では、
一般的な切削加工のプロセスと同様に加工部にカッター
マークが生じることを示している。

【００１７】カッターマークの段差は、テーパ角度θ
１、θ２と一層あたりの加工深さａ、ｂにより決定され
る。図１６（ａ）に示されているように、側面のテーパ
角度θ１が小さい場合（垂直に近い場合）には、工具電
極１００とワークとの２次放電の影響などにより、カッ
ターマークによる段差はほとんど目立たないものとな
る。

【００１８】しかし、図１６（ｂ）に示されているよう
に、側面テーパ角度θ２が大きくなり、水平面に近づい
た場合、つまり底面になだらかな傾斜が付いた形状を従
来の方法で加工する場合には、カッターマークの影響は
限りなく大きくなる。

【００１９】側面テーパ角度θ２が大きい場合に１層あ
たりの加工深さを、側面テーパ角度が小さい場合と同等
にすると、カッターマークによる段差がさらに大きくな
るため、同様の面粗度を得るためには、一層深さの加工
深さｂの設定を限りなく小さくする必要がある。このた
め、側面テーパ角度θ２が大きい場合には、加工時間の
増大が問題となり、特に、勾配が水平面に近づいた場
合、なめらかな面を得るために一層あたりの加工深さｂ
を限りなく小さくすることは、非現実的となる。

【００２０】また、従来の側面テーパ加工方法では、加
工層ごとに輪郭パスをオフセット変化せることによりプ
ログラミングを容易としているが、当然、輪郭経路にお
ける経路間の間隔が変化するため、図１７に示されてい
るように、１層あたりの加工深さが変化することが必須
となる。

【００２１】この場合、図１７（ａ）に示されている理
想的な加工状態に対して実際の加工状態では、所望のテ
ーパ角度に対して、図１７（ｂ）に示されているよう
に、１層あたりの加工深さが異なるため、形成されるテ
ーパ形状に誤差が生じる結果となる。このため、側面が
垂直形状であるものと異なり、側面テーパをもつ形状に
対しては高精度に加工を行うことが困難となり、側面の
テーパ角度が小さい形状でなければ、適正な加工が行え
ない。

【００２２】また、底面が図１８（ａ）に示されている
ように凹凸形状であると、加工面をＸＹ平面と水平方向
に層状に分割して加工を行うには、２次元形状軌跡が非
常に複雑化し、加工が非常に困難となる。また、図１８
（ｂ）に示されているように、底面が曲面形状をもつ形
状に関しても同様である。

【００２３】上述のように、加工底面部が、水平な面で
はなく、凸凹や曲面をもった形状の場合には、電極移動
軌跡をＸＹ平面で表すような電極経路で表現することが
できず、従来の放電加工方法では、うまく対処を行うこ
とが不可能であった。つまり、従来の放電加工方法で
は、基本的には、所望の形状はＸＹ平面に対して平行に
スライスされた形状により構成して行かなければならな
い。このため、形状がＸＹ平面に対して複雑な面を複数
もつものや、曲面形状をもつものに対しては、加工プロ
セスが非常に複雑化し、実用的に加工を行うことができ
ない。

【００２４】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、底面になだらかな勾配を有する形
状や、従来のテーパ加工では複雑になる加工工程をより
単純化し、また、加工面性状をより高精度に加工するこ
とを実現する放電加工装置用制御装置および放電加工方
法を得ることを目的としている。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明による放電加工装置用制御装置は、工具
電極と被加工物の間にパルス電圧を印加し、３次元制御
を行い、所望の次元形状加工を行う放電加工装置の制御
装置において、工具電極を所望の加工形状底面部に走査
するよう設定された３次元加工経路を記憶する３次元加
工経路記憶手段と、加工電気条件に基づくＸＹＺ方向の
単位移動距離あたりのＺ軸送り量を記憶する加工パラメ
ータ記憶手段と、前記３次元加工経路記憶手段に記憶さ
れている３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対して
ＸＹＺ方向の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
前記移動距離算出手段により算出された移動距離と前記
加工パラメータ記憶手段に格納されているＸＹＺ方向の
単位移動距離あたりのＺ軸送り量から移動指令に対する
Ｚ軸送り量を算出するＺ軸送り量算出手段と、前記３次
元加工経路記憶手段に記憶されている３次元加工経路に
基づくＸＹＺ移動指令に対して、前記Ｚ軸送り量算出手
段により算出されたＺ軸送り量を付加する座標指令値変
換手段とを有しているものである。

【００２６】この発明による放電加工装置用制御装置で
は、３次元加工経路記憶手段に工具電極を所望の加工形
状底面部に走査するよう設定された３次元加工経路が、
加工パラメータ記憶手段に加工電気条件に基づくＸＹＺ
方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量がそれぞれ記憶
され、移動距離算出手段が３次元加工経路記憶手段に記
憶されている３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対
してＸＹＺ方向の移動距離を算出し、Ｚ軸送り量算出手
段が移動距離算出手段により算出された移動距離と加工
パラメータ記憶手段に格納されているＸＹＺ方向の単位
移動距離あたりのＺ軸送り量から移動指令に対するＺ軸
送り量を算出し、座標指令値変換手段が３次元加工経路
記憶手段に記憶されている３次元加工経路に基づくＸＹ
Ｚ移動指令に対してＺ軸送り量算出手段により算出され
たＺ軸送り量を付加し、座標指令値を変換する。

【００２７】つぎの発明による放電加工装置用制御装置
は、工具電極と被加工物の間にパルス電圧を印加し、３
次元制御を行い、所望の３次元形状加工を行う放電加工
装置の制御装置において、工具電極を所望の加工形状底
面部に走査するよう設定された３次元加工経路を記憶す
る３次元加工経路記憶手段と、加工電気条件に基づくＸ
Ｙ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量を記憶する加
工パラメータ記憶手段と、前記３次元加工経路記憶手段
に記憶されている３次元加工経路のそれぞれの移動指令
に対してＸＹＺ方向の移動距離のうち、ＸＹ成分のみを
取り出し、ＸＹ成分のみの移動距離として算出する移動
距離算出手段と、前記移動距離算出手段により算出され
た移動距離と前記加工パラメータ記憶手段に格納されて
いるＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量から移
動指令に対するＺ軸送り量を算出するＺ軸送り量算出手
段と、前記３次元加工経路記憶手段に記憶されている３
次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対して、前記Ｚ
軸送り量算出手段により算出されたＺ軸送り量を付加す
る座標指令値変換手段とを有しているものである。

【００２８】この発明による放電加工装置用制御装置で
は、３次元加工経路記憶手段に工具電極を所望の加工形
状底面部に走査するよう設定された３次元加工経路が、
加工パラメータ記憶手段に加工電気条件に基づくＸＹ方
向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量が記憶され、移動
距離算出手段が３次元加工経路記憶手段に記憶されてい
る３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対してＸＹＺ
方向の移動距離のうち、ＸＹ成分のみを取り出し、ＸＹ
成分のみの移動距離として算出し、Ｚ軸送り量算出手段
が移動距離算出手段により算出された移動距離と加工パ
ラメータ記憶手段に格納されているＸＹ方向の単位移動
距離あたりのＺ軸送り量から移動指令に対するＺ軸送り
量を算出し、座標指令値変換手段が３次元加工経路記憶
手段に記憶されている３次元加工経路に基づくＸＹＺ移
動指令に対してＺ軸送り量算出手段により算出されたＺ
軸送り量を付加し、座標指令値を変換する。

【００２９】また、上述の目的を達成するために、この
発明による放電加工方法は、電極と被加工物の間にパル
ス電圧を印加し、３次元制御を行い、所望の３次元形状
加工を行う放電加工方法において、加工用ツール電極を
所望の加工形状底面部に走査するよう設定された３次元
加工経路を記憶し、加工電気条件に基づくＸＹＺ方向の
単位移動距離あたりのＺ送り量を記憶し、３次元加工経
路のそれぞれの移動指令に対してＸＹＺ方向の移動距離
を算出する移動距離算出プロセスと、その移動距離とＸ
ＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量とから移動
指令に対するＺ軸送り量を算出するＺ軸送り量算出プロ
セスと、３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対し
て前記Ｚ軸送り量算出プロセスで算出されたＺ軸送り量
を付加するための座標指令値変換プロセスとを備え、前
記座標指令値変換プロセスで変換された座標指令値によ
る３次元的な形状パスによる放電加工を繰り返し行うも
のである。

【００３０】この発明による放電加工方法では、加工用
ツール電極を所望の加工形状底面部に走査するよう設定
された３次元加工経路を記憶し、加工電気条件に基づく
ＸＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量を記憶
し、移動距離算出プロセスで３次元加工経路のそれぞれ
の移動指令に対してＸＹＺ方向の移動距離を算出し、Ｚ
軸送り量算出プロセスでその移動距離とＸＹＺ方向の単
位移動距離あたりのＺ送り量とから移動指令に対するＺ
軸送り量を算出し、指令値変換プロセスで３次元加工経
路に基づくＸＹＺ移動指令に対してＺ軸送り量を付加
し、変換された座標指令値による３次元的な形状パスに
よる放電加工を繰り返し行う。これにより所望の３次元
形状が得られる。

【００３１】つぎの発明による放電加工方法は、電極と
被加工物の間にパルス電圧を印加し、３次元制御を行
い、所望の３次元形状加工を行う放電加工方法におい
て、加工用ツール電極を所望の加工形状底面部に走査す
るよう設定された３次元加工経路を記憶し、加工電気条
件に基づくＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ送り量を
記憶し、３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対して
ＸＹＺ方向の移動距離からＸＹ方向のみを取出して移動
距離を算出する移動距離算出プロセスと、その移動距離
とＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量とから移
動指令に対するＺ軸送り量を算出するＺ軸送り量算出プ
ロセスと、３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対
して前記Ｚ軸送り量算出プロセスで算出されるＺ軸送り
量を付加するための座標指令値変換プロセスとを備え、
前記座標指令値変換プロセスで変換された座標指令値に
よる３次元的な形状パスによる放電加工を繰り返し行う
ものである。

【００３２】この発明による放電加工方法では、加工用
ツール電極を所望の加工形状底面部に走査するよう設定
された３次元加工経路を記憶し、加工電気条件に基づく
ＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ送り量を記憶し、移
動距離算出プロセスで３次元加工経路のそれぞれの移動
指令に対してＸＹＺ方向の移動距離からＸＹ方向のみを
取出して移動距離を算出し、Ｚ軸送り量算出プロセスで
その移動距離とＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送
り量とから移動指令に対するＺ軸送り量を算出し、指令
値変換プロセスで３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指
令に対してＺ軸送り量を付加し、変換された座標指令値
による３次元的な形状パスによる放電加工を繰り返し行
う。これにより所望の３次元形状が得られる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明に係る放電加工装置用制御装置および放電加工方法の
実施の形態を詳細に説明する。

【００３４】図１はこの発明による放電加工方法の実施
に使用される放電加工装置を示している。この放電加工
装置は、中空円筒状の工具電極１と、工具電極１を中心
軸線周りに回転させる電極回転装置２と、ワークテーブ
ル３上において内部に加工液４を蓄えて被加工物Ｗを配
置される加工槽５と、工具電極１と被加工物Ｗとを相対
的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させるための軸駆動手
段６、７、８と、工具電極１と被加工物Ｗの間に電圧を
印加するための加工用電源９と、加工液４を循環させる
加工液供給装置１０と、加工形状データやその他の加工
パラメータに基づいて工具電極１を移動させるための指
令と加工用電源９の電気条件を設定するための指令とを
出力するＮＣ装置１１とを有している。

【００３５】なお、ここでは電極として、円筒状の中空
電極１を使用しているが、円柱状の電極を使用したり、
角柱の電極を回転させずに使用することも可能である。

【００３６】図２に示されているように、この発明によ
る放電加工方法を実施するためのＮＣ装置１１は、３次
元加工経路記憶手段２１と、加工パラメータ記憶手段２
２と、移動距離算出手段２３と、電極消耗対応Ｚ軸送り
量算出手段２４と、座標指令値変換手段２５と、電極位
置制御手段２６とを有している。

【００３７】３次元加工経路記憶手段２１は工具電極１
を所望の加工形状底面部に走査するよう設定された３次
元加工経路を記憶し、加工パラメータ記憶手段２２は加
工電気条件に基づくＸＹＺ方向の単位移動距離あたりの
単位Ｚ軸送り量Ｚａ（ＸＹＺ方向の単位移動距離あたり
の電極消耗量を加味した補正パラメータ値）や同一加工
経路による繰り返し加工回数等の加工パラメータを記憶
する。

【００３８】移動距離算出手段２３は、３次元加工経路
記憶手段２１に記憶されている３次元加工経路のそれぞ
れの移動指令（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対してＸＹＺ方向の移動
距離Ｌを算出する。電極消耗対応Ｚ軸送り量算出手段２
４は、移動距離算出手段２３により算出された移動距離
Ｌと加工パラメータ記憶手段２２に設定されているＸＹ
Ｚ方向の単位移動距離あたりの単位Ｚ軸送り量Ｚａか
ら、一回毎のＮＣ移動命令に対する電極消耗量を加味し
たＺ軸送り量ＺＬを算出する。

【００３９】座標指令値変換手段２５は、３次元加工経
路記憶手段２１に記憶されている３次元加工経路に基づ
移動指令（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して、電極消耗対応Ｚ軸送
り量算出手段２４により算出されたＺ軸送り量ＺＬを付
加して座標指令値変換を行い、座標指令値（Ｘ，Ｙ，Ｚ
−ＺＬ）を変換生成する。電極位置制御手段２６は、座
標指令値変換手段２５により変換された座標指令値
（Ｘ，Ｙ，Ｚ−ＺＬ）をＸ、Ｙ、Ｚ軸駆動手段６、７、
８へ出力して工具電極１の位置制御を行う。

【００４０】つぎに、図３に示されているフローチャー
トを参照してこの発明による放電加工方法の実施手順を
説明する。

【００４１】放電加工が開始されると、まず、加工経路
の繰り返し累積回数Ｐをリセット（ステップＳ１０）、
３次元加工経路記憶手段２１から工具電極１を所望の加
工形状底面部を走査するように設定された３次元加工経
路を読み込む（ステップＳ１１）。読み込まれた３次元
加工経路は、複数のＮＣ移動指令によって構成されてお
り、移動距離算出手段２３によって最初のＮＣ移動指令
に対して３次元加工経路におけるＸＹＺ方向の移動距離
Ｌの算出する（ステップＳ１２）。

【００４２】つぎに、電極消耗対応Ｚ軸送り量算出手段
２４によって移動距離算出手段２３により算出された移
動距離Ｌと加工パラメータ記憶手段２２に設定されてい
るＸＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量Ｚａか
らＮＣ移動命令に対する電極消耗対応のＺ軸送り量ＺＬ
を下式により算出する（ステップＳ１３）。

【００４３】ＺＬ＝Ｌ・Ｚａ

【００４４】つぎに、座標指令値変換手段２５によって
３次元加工経路記憶手段２１の３次元加工経路に基づく
ＸＹＺ移動指令に対して、Ｚ軸送り量ＺＬを付加するた
めの座標指令値変換を行う（ステップＳ１４）。ここで
は、３次元加工経路記憶手段２１に記憶されている３次
元加工経路に基づく移動指令（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に対して、
電極Ｚ軸送り量ＺＬを付加して座標指令値変換を行い、
座標指令値（Ｘ，Ｙ，Ｚ−ＺＬ）を変換生成する。

【００４５】つぎに、座標指令値変換手段２５により変
換された座標指令値（Ｘ，Ｙ，Ｚ−ＺＬ）を電極位置制
御手段２６に与え、変換された座標指令値（Ｘ，Ｙ，Ｚ
−ＺＬ）に基づいてＸ、Ｙ、Ｚの各軸の電極位置制御を
実行する（ステップＳ１５）。各ＮＣ移動指令に対し
て、上述の処理が行われるたびに、加工位置が３次元加
工経路の終端に到達した否かを判別し（ステップＳ１
６）、加工終端に到達していなければ（ステップＳ１６
否定）、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステ
ップＳ１５のプロセスを繰り返す。

【００４６】これに対し、加工位置が３次元加工経路の
終端に到達したと判断すると（ステップＳ１６肯定）、
加工回数ＰをＰ＋１にインクリメントし（ステップＳ１
７）、現在の加工回数Ｐが指定加工回数（同一加工経路
による繰り返し加工回数）Ｐｓｅｔに達したか否かを判
断する（ステップＳ１８）。加工回数Ｐが指定加工回数
Ｐｓｅｔに達していない場合には（ステップＳ１８否
定）、ステップＳ１１に戻り、再度、３次元経路を読み
込み、加工を繰り返す。これに対し加工回数Ｐが指定加
工回数Ｐｓｅｔに達した場合には（ステップＳ１８肯
定）、加工を終了する。

【００４７】上述の実施の形態では、ＸＹＺ方向の移動
距離Ｌを算出しているが、なだらかな勾配を持つ形状の
場合には、簡略化して、ＸＹ方向の移動距離Ｌを算出
し、この移動距離Ｌと、ＸＹ方向の単位移動距離あたり
のＺ軸送り量ＺａからＮＣ移動命令に対する電極消耗対
応Ｚ軸送り量ＺＬを算出してもよい。

【００４８】この場合には、加工パラメータ記憶手段２
２は加工電気条件に基づくＸＹ方向の単位移動距離あた
りのＺ軸送り量Ｚａを記憶し、移動距離算出手段２３
は、３次元加工経路記憶手段２１より与えられる３次元
加工経路のそれぞれの移動指令に対してＸＹＺ方向の移
動距離のうち、ＸＹ成分のみを取り出し、ＸＹ成分のみ
の移動距離Ｌを算出し、電極消耗対応Ｚ軸送り量算出手
段２４は移動距離算出手段２３により算出された移動距
離Ｌと加工パラメータ記憶手段２２に設定されているＸ
Ｙ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量Ｚａから一回
毎のＮＣ移動命令に対する電極消耗対応のＺ軸送り量Ｚ
Ｌを算出する。

【００４９】また、上述の実施の形態では、同一加工経
路による繰り返し加工回数Ｐｓｅｔを加工パラメータ記
憶手段２２に記憶して予め固定的に設定してが、繰り返
し加工回数Ｐｓｅｔは必ずしも固定値とする必要はな
く、例えば、加工中に定期的に加工深さをインラインで
計測し、その加工深さの計測結果から、繰り返し加工回
数を増減させることで、より精度の高い加工を行なうこ
とができる。

【００５０】つぎに、上述の放電加工方法を適用した単
純電極による加工プロセスを説明する。図４は加工形状
例を示している。この様な底面部になだらかな勾配が付
いた形状において、従来の方法によりテーパ加工を行う
には、図５（ａ）に示されているように、ＸＹ平面と平
行な層状に分割し、各層ごとに生成できるＸＹの２次元
経路により層状に加工を行う必要がある。

【００５１】そのようなプロセスを取る関係から、勾配
が水平に近いほど、一層あたりの加工深さｂを小さくす
る必要があり、加工時間が非常に増大する。また、各加
工層ごとに、複数の２次元ＸＹ加工経路を用意するか、
１種類のＸＹ加工経路において、オフセット量を変化さ
せることにより加工パスを内側に縮小させていく方法が
考えられる。加工層が非常に多くなるため、各加工層ご
とに、２次元ＸＹ加工経路を用意することは非現実的な
ので、１種類のＸＹ加工経路において、オフセット量を
変化させるのが一般的である。

【００５２】この場合、加工深さが増大するにつれて、
輪郭パスが内側のパスに干渉することが考えられる。干
渉を回避させるためには、やはり複数の加工パスを用意
するする必要があるため、加工プロセスは非常に複雑な
ものとなる。

【００５３】これに対し、この発明による放電加工方法
においては、加工パスを図１５に例示されているような
２次元輪郭パスに限定するのではなく、図４に示されて
いるように、工具電極を所望の加工形状底面部を走査す
るように形成された３次元加工経路Ｒとして定義し、そ
の３次元経路による放電加工を繰り返し実行することに
より、３次元形状を創成する。

【００５４】ただし、加工中の移動に際しては、常に電
極消耗分を含むＺ送り量ＺＬを移動指令に付加する必要
がある。この様なプロセスにより、従来のようにＸＹ平
面と平行な層状加工をするのではなく、図５（ｂ）に示
されているように、加工形状底面部を走査するように形
成された３次元面を層状に重ねていくような加工を行う
ことができる。そのため、１層あたりの加工深さを小さ
くしなくても、底面部のなだらかな斜面を高精度に加工
することが可能となる。

【００５５】つぎに、ＸＹＺ移動に関して３次元的に消
耗補正を加えたことによる効果について説明する。従来
の方法では、加工は常にＸＹ平面上に形成された２次元
パスに基づいた加工が行われるため、３次元的な形状パ
スに対応することができない。

【００５６】図６（ａ）に示されているように、工具電
極１が下り勾配角度（傾斜角度）θの斜面を加工してい
くパスにおいて、ＸＹＺ移動指令に関して消耗補正を行
わない場合の加工形状を図６（ｂ）に、消耗補正を行っ
た場合の加工形状を図６（ｃ）にそれぞれ示している。

【００５７】図６（ｂ）において、水平部分では従来通
りのＺ軸送り量を与えることにより、層状の加工を行う
ことができる。ただし、斜面部分では消耗補正を行って
いないので、下部に行くに従って加工に取り残しが生
じ、目的の傾斜角度θを得ることができない。水平面に
対する加工においても消耗補正をしなかった場合には、
電極の消耗によって、空走状態が生じ、加工の取り残し
が存在する。この場合も、同様の現象が生じているもの
と考えられる。

【００５８】このため、図６（ｃ）に示されたているよ
うに、ＸＹＺ移動成分に対しても消耗補正を行い、Ｚ軸
送り量ＺＬを付加することにより、実際の電極移動軌跡
の勾配は、初期勾配角度θよりも消耗補正分だけ大きな
ものとなる。また、図７（ａ）は勾配を上昇して加工し
ている状態を示したものである。同様に、ＸＹＺ移動指
令に関して消耗補正を行わない場合の加工形状を図７
（ｂ）に、消耗補正を行った場合の加工形状を図７
（ｃ）にそれぞれ示している。

【００５９】図６（ｂ）に示されているように、消耗補
正を行わない場合には、斜面部分では上部に行くに従っ
て加工に取り残しが生じ、目的の傾斜角度θを得ること
ができない。このため、図７（ｃ）に示されたているよ
うに、ＸＹＺ移動成分に対しても消耗補正を行い、Ｚ軸
送り量ＺＬを付加することにより、実際の電極移動軌跡
の勾配は、初期勾配角度θよりも消耗補正分だけ小さな
ものとなる。

【００６０】これらのことにより、勾配においても消耗
補正を行うことにより、傾斜角度θを高精度に保った形
状加工を行うことができ、また斜面部分も水平部分と同
様に層状に加工することが可能であるため、斜面部分に
は、図５（ａ）に示されているようなカッターマークに
よる段差が生じることはない。

【００６１】つぎに、加工された斜面部の面性状に関し
て考察する。図８（ａ）〜（ｃ）は図４に示されている
斜面加工を、一定のピックフィード量Ｆにより加工した
ときの状態を３面図にて示している。水平面の加工とは
異なり、斜面部を加工する場合、図８（ｃ）の側面図の
ように、電極形状を投影したように、加工底面に溝ｈが
生じる。この傾向は、斜面の角度が大きくなるに従って
大きくなる。

【００６２】図９は、あらかじめ与えられるＸＹＺ方向
移動距離あたりのＺ送り量パラメータを、変化させた場
合の加工面を示したものである。図９（ｂ）は図９
（ａ）と比較してＺ送り量パラメータを大きくした場合
である。このように、パラメータの変更により加工底面
部のうねりが大きくなる。このため、良好な加工面を得
るためには、図９（ｃ）に示されているように、電極径
と比較して、ピックフィード量Ｆを小さくすることによ
り、電極跡の残らない形状を得ることが可能である。

【００６３】また、その他に、電極径の大きさを大きく
することにより、形成される丸溝の曲率半径を大きくす
ることでき、このことによって加工底面部に跡が目立た
なくすることが可能である。

【００６４】つぎに、所望の加工形状底面部が複雑な３
次元形状をもつ場合について説明していく。図１０
（ａ）、（ｂ）は、本発明による放電加工方法により放
電加工していく場合の加工電極の移動軌跡と加工部の変
遷を示している。予め用意した、加工電極１を所望の加
工形状底面部に走査するよう形成された３次元加工経路
ＰによりＺ軸方向への電極移動補正が行なわれつつ加工
が行なわれる。

【００６５】加工前の平坦な形状は、３次元的なパスに
より形状が変遷し、パスを繰り返すことにより一定の加
工形状に定常化する。以降は層状に加工を繰り返すこと
により、所望の深さまで加工を行なうことができる。あ
とは指定回数まで加工を繰り返すことによって所定の深
さまで加工を行なうことができる。

【００６６】なお、最初に設定する加工回数は固定であ
る必要はなく、定期的な深さ測定結果などから、残り回
数を推定し、最初の設定回数を増減させることにより、
より高精度な加工を行うことが可能である。

【００６７】このように、最初に与えた３次元加工形状
は、工具電極を所望の加工形状底面部に走査するよう形
成されたものを用いているため、加工パスの繰り返し回
数が累積したとしても、従来のように形状がカッターマ
ークにより誤差が生じることはない。

【００６８】だだし、上述したように、加工電気条件に
基づくＸＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量Ｚ
ａを記憶し、３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対
してＸＹＺ方向の移動距離Ｌを算出し、その移動距離Ｌ
から移動指令に対するＺ送り量ＺＬを算出するプロセス
を備え、既存の３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令
に対して、Ｚ軸送り量を付加する（Ｚ軸送り補正）プロ
セスが必要である。

【００６９】以上、加工面が平坦な例について示した
が、つぎに、図１１（ａ）、（ｂ）に示されているよう
に、曲面をもつ底面形状に対しての加工方法について示
す。

【００７０】図１１（ａ）、（ｂ）に示されているよう
な曲面を切削加工する場合には、工具の移動パスは、Ｚ
軸方向への曲面を含むため、微小線分を組み合わせたも
のとなる。ただし、単純電極による放電加工の場合で
は、工具電極１の消耗が存在するため、微小線分パスだ
けでは目的の加工形状を加工することができない。この
ため、勾配を加工する場合と同様に、各微小線分ごとに
Ｚ補正値（Ｚ軸送り量）を付加することにより、３次元
的な曲面加工も加工可能となる。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による放電加工装置用制御装置によれば、３次元加工
経路記憶手段に工具電極を所望の加工形状底面部に走査
するよう設定された３次元加工経路が、加工パラメータ
記憶手段に加工電気条件に基づくＸＹＺ方向の単位移動
距離あたりのＺ軸送り量がそれぞれ記憶され、移動距離
算出手段が３次元加工経路記憶手段に記憶されている３
次元加工経路のそれぞれの移動指令に対してＸＹＺ方向
の移動距離を算出し、Ｚ軸送り量算出手段が移動距離算
出手段により算出された移動距離と加工パラメータ記憶
手段に格納されているＸＹＺ方向の単位移動距離あたり
のＺ軸送り量から移動指令に対するＺ軸送り量を算出
し、座標指令値変換手段が３次元加工経路記憶手段に記
憶されている３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に
対してＺ軸送り量算出手段により算出されたＺ軸送り量
を付加し、座標指令値変換を行なうことにより、形状が
ＸＹ平面に対して複雑な面を複数もつものや、曲面形状
をもつものに対して、段差のない高精度な３次元加工が
可能になり、加工プログラムを従来のテーパ加工プロセ
スと比較して単純化することもできる。

【００７２】つぎの発明による放電加工装置用制御装置
によれば、３次元加工経路記憶手段に工具電極を所望の
加工形状底面部に走査するよう設定された３次元加工経
路が、加工パラメータ記憶手段に加工電気条件に基づく
ＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量が記憶さ
れ、移動距離算出手段が３次元加工経路記憶手段に記憶
されている３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対し
てＸＹＺ方向の移動距離のうち、ＸＹ成分のみを取り出
し、ＸＹ成分のみの移動距離として算出し、Ｚ軸送り量
算出手段が移動距離算出手段により算出された移動距離
と加工パラメータ記憶手段に格納されているＸＹ方向の
単位移動距離あたりのＺ軸送り量から移動指令に対する
Ｚ軸送り量を算出し、座標指令値変換手段が３次元加工
経路記憶手段に記憶されている３次元加工経路に基づく
ＸＹＺ移動指令に対してＺ軸送り量算出手段により算出
されたＺ軸送り量を付加し、この座標指令値の変換によ
り、形状がＸＹ平面に対して複雑な面を複数もつもの
や、曲面形状をもつもののなかで、形状がＸＹ水平面に
近く、勾配がなだらかな形状に対して、段差のない高精
度な加工が可能になる。

【００７３】つぎの発明による放電加工方法によれば、
加工用ツール電極を所望の加工形状底面部に走査するよ
う設定された３次元加工経路を記憶し、加工電気条件に
基づくＸＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量を
記憶し、移動距離算出プロセスで３次元加工経路のそれ
ぞれの移動指令に対してＸＹＺ方向の移動距離を算出
し、Ｚ軸送り量算出プロセスでその移動距離とＸＹＺ方
向の単位移動距離あたりのＺ送り量とから移動指令に対
するＺ軸送り量を算出し、指令値変換プロセスで３次元
加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対してＺ軸送り量を
付加し、変換された座標指令値による３次元的な形状パ
スによる放電加工を繰り返し行うことにより、形状がＸ
Ｙ平面に対して複雑な面を複数もつものや、曲面形状を
もつものに対して、段差のない高精度な３次元加工が可
能になり、加工プログラムを従来のテーパ加工プロセス
と比較して単純化することもできる。

【００７４】つぎの発明による放電加工方法によれば、
加工用ツール電極を所望の加工形状底面部に走査するよ
う設定された３次元加工経路を記憶し、加工電気条件に
基づくＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ送り量を記憶
し、移動距離算出プロセスで３次元加工経路のそれぞれ
の移動指令に対してＸＹＺ方向の移動距離からＸＹ方向
のみを取出して移動距離を算出し、Ｚ軸送り量算出プロ
セスでその移動距離とＸＹ方向の単位移動距離あたりの
Ｚ軸送り量とから移動指令に対するＺ軸送り量を算出
し、指令値変換プロセスで３次元加工経路に基づくＸＹ
Ｚ移動指令に対してＺ軸送り量を付加し、変換された座
標指令値による３次元的な形状パスによる放電加工を繰
り返し行うことにより、形状がＸＹ平面に対して複雑な
面を複数もつものや、曲面形状をもつもののなかで、形
状がＸＹ水平面に近く、勾配がなだらかな形状に対し
て、段差のない高精度な加工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による放電加工方法の実施に使用さ
れる放電加工装置を示す概略構成図である。

【図２】 この発明による放電加工方法の実施に使用さ
制御装置ブロック線図である。

【図３】 この発明による放電加工方法の実施手順を示
すフローチャートである。

【図４】 この発明による放電加工方法による加工形状
の一例を示す斜視図である。

【図５】 （ａ）、（ｂ）は従来のテーパ加工とこの発
明による放電加工方による場合との比較図である。

【図６】 （ａ）〜（ｃ）は電極が勾配を下降していく
場合の消耗補正を示した図である。

【図７】 （ａ）〜（ｃ）は電極が勾配を上昇していく
場合の消耗補正を示した図である。

【図８】 （ａ）〜（ｃ）はこの発明による放電加工方
法での加工面性状を示す３面図である。

【図９】 （ａ）〜（ｃ）は加工パラメータを変化させ
た場合の加工面性状の変化を示した図である。

【図１０】 （ａ）、（ｂ）はこの発明による放電加工
方法で複雑な加工形状を加工していく場合の加工電極の
移動軌跡と加工形状の変遷を示す図である。

【図１１】 （ａ）、（ｂ）はこの発明による放電加工
方法で曲面をもつ形状を加工する例を示す図である。

【図１２】 従来における電極消耗補正方法の原理を示
す図である。

【図１３】 従来における電極消耗補正処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１４】 従来における加工プロセスを示す図であ
る。

【図１５】 （ａ）、（ｂ）は輪郭オフセットの変化に
よる従来におけるテーパ加工プロセスを示す図である。

【図１６】 （ａ）、（ｂ）は従来におけるテーパ加工
において、側面テーパ角度の変化と一層あたりの加工深
さの関係を示す図である。

【図１７】 （ａ）、（ｂ）は従来における方法でテー
パ加工した場合に加工誤差が生じることを示す図であ
る。

【図１８】 （ａ）、（ｂ）は従来における加工形状例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 工具電極，２ 電極回転装置，３ ワークテーブ
ル，４ 加工液，５ 加工槽，６，７，８ 駆動手段，
９ 加工用電源，１０ 加工液供給装置，１１ＮＣ装
置，２１ ３次元加工経路記憶手段，２２ 加工パラメ
ータ記憶手段，２３ 移動距離算出手段，２４ 電極消
耗対応Ｚ軸送り量算出手段，２５ 座標指令値変換手
段，２６ 電極位置制御手段，Ｗ 被加工物。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具電極と被加工物の間にパルス電圧を
   印加し、３次元制御を行い、所望の３次元形状加工を行
   う放電加工装置の制御装置において、 工具電極を所望の加工形状底面部に走査するよう設定さ
   れた３次元加工経路を記憶する３次元加工経路記憶手段
   と、 加工電気条件に基づくＸＹＺ方向の単位移動距離あたり
   のＺ軸送り量を記憶する加工パラメータ記憶手段と、 前記３次元加工経路記憶手段に記憶されている３次元加
   工経路のそれぞれの移動指令に対してＸＹＺ方向の移動
   距離を算出する移動距離算出手段と、 前記移動距離算出手段により算出された移動距離と前記
   加工パラメータ記憶手段に格納されているＸＹＺ方向の
   単位移動距離あたりのＺ軸送り量から移動指令に対する
   Ｚ軸送り量を算出するＺ軸送り量算出手段と、 前記３次元加工経路記憶手段に記憶されている３次元加
   工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対して、前記Ｚ軸送り
   量算出手段により算出されたＺ軸送り量を付加する座標
   指令値変換手段と、 を有していることを特徴とする放電加工装置用制御装
   置。
2. 【請求項２】 工具電極と被加工物の間にパルス電圧を
   印加し、３次元制御を行い、所望の３次元形状加工を行
   う放電加工装置の制御装置において、 工具電極を所望の加工形状底面部に走査するよう設定さ
   れた３次元加工経路を記憶する３次元加工経路記憶手段
   と、 加工電気条件に基づくＸＹ方向の単位移動距離あたりの
   Ｚ軸送り量を記憶する加工パラメータ記憶手段と、 前記３次元加工経路記憶手段に記憶されている３次元加
   工経路のそれぞれの移動指令に対してＸＹＺ方向の移動
   距離のうち、ＸＹ成分のみを取り出し、ＸＹ成分のみの
   移動距離として算出する移動距離算出手段と、 前記移動距離算出手段により算出された移動距離と前記
   加工パラメータ記憶手段に格納されているＸＹ方向の単
   位移動距離あたりのＺ軸送り量から移動指令に対するＺ
   軸送り量を算出するＺ軸送り量算出手段と、 前記３次元加工経路記憶手段に記憶されている３次元加
   工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対して、前記Ｚ軸送り
   量算出手段により算出されたＺ軸送り量を付加する座標
   指令値変換手段と、 を有していることを特徴とする放電加工装置用制御装
   置。
3. 【請求項３】 電極と被加工物の間にパルス電圧を印加
   し、３次元制御を行い、所望の３次元形状加工を行う放
   電加工方法において、 加工用ツール電極を所望の加工形状底面部に走査するよ
   う設定された３次元加工経路を記憶し、加工電気条件に
   基づくＸＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ送り量を記
   憶し、３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対してＸ
   ＹＺ方向の移動距離を算出する移動距離算出プロセス
   と、 その移動距離とＸＹＺ方向の単位移動距離あたりのＺ軸
   送り量とから移動指令に対するＺ軸送り量を算出するＺ
   軸送り量算出プロセスと、 ３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対して前記Ｚ
   軸送り量算出プロセスで算出されるＺ軸送り量を付加す
   るための座標指令値変換プロセスと、 を含み、 前記座標指令値変換プロセスで変換された座標指令値に
   よる３次元的な形状パスによる放電加工を繰り返し行う
   ことを特徴とする放電加工方法。
4. 【請求項４】 電極と被加工物の間にパルス電圧を印加
   し、３次元制御を行い、所望の３次元形状加工を行う放
   電加工方法において、 加工用ツール電極を所望の加工形状底面部に走査するよ
   う設定された３次元加工経路を記憶し、加工電気条件に
   基づくＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ送り量を記憶
   し、３次元加工経路のそれぞれの移動指令に対してＸＹ
   Ｚ方向の移動距離からＸＹ方向のみを取出して移動距離
   を算出する移動距離算出プロセスと、、その移動距離と
   ＸＹ方向の単位移動距離あたりのＺ軸送り量とから移動
   指令に対するＺ軸送り量を算出するＺ軸送り量算出プロ
   セスと、 ３次元加工経路に基づくＸＹＺ移動指令に対して前記Ｚ
   軸送り量算出プロセスで算出されるＺ軸送り量を付加す
   るための座標指令値変換プロセスと、 を含み、 前記座標指令値変換プロセスで変換された座標指令値に
   よる３次元的な形状パスによる放電加工を繰り返し行う
   ことを特徴とする放電加工方法。