JP3542233B2 - 形彫放電加工方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工用電極と被加工物との間で実際に放電が行われる面積が加工の進行に伴って徐々にまたは段階的に増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工するのに好適な形彫放電加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工用電極が、例えば図８の（Ａ） 、（Ｂ） 、（Ｃ） に示されるように、被加工物との間での放電加工が進むに従って実際に放電が行われる面積（以下、本明細書では実加工面積と称する）が徐々に又は段階的に増大するような形状の場合、実加工面積が変化しても最適な放電加工エネルギーを加工用電極と被加工物との間の放電加工間隙に常時供給することができるようにするため、実加工面積の増加に合わせて放電加工間隙に供給する加工電流を増加させて放電加工を行うことが必要である。より詳細に言えば、実加工面積の増加に合わせて加工間隙に供給する加工電流値を増加させるほか、例えば放電時間や放電休止時間等の加工条件をもその加工電流値に見合う加工条件に切り換えて放電加工を行うことが必要である。なお、以下加工電流を含み通常の放電加工で設定される加工パラメータの組み合わせを加工条件と言うこととする。
【０００３】
このような従来技術は、例えば、特開昭６１−１４６４２０号公報に開示されている。ここで、開示されている加工方法は、実加工面積に対する最適な加工条件の関係を記憶しておき、単位移動量当りの移動時間を算出して、移動時間、加工電流量及び移動時間と積算電流量と被加工材料によって決定される特定の乗数を掛け合わせてその時の放電加工面積を算出し、これにより得られた演算加工面積に応じた最適な加工条件を順次切り換えて放電加工を行う形彫放電加工方法である。
【０００４】
このように、例えば、加工の進行量、所定時間内の放電回数及び放電一回当りの除去量等から放電加工面積を演算処理して求め、計算によって求められた加工面積（以下、演算加工面積と称する）と与えられている実加工面積或いは作業者が指定する最大許容加工電流値から最適な加工電流値を決定し、演算加工面積の変化にあわせて加工電流値を切換制御する加工方法は公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような加工条件切換制御を行うと、ある程度加工が進行して電極が被加工物の加工穴に挿入され適正な加工間隙でサーボ制御されている状態でより広いギャップが必要な大きな加工電流値に突然切り換わることとなるため、その切換時点で急激に放電が発生して異常放電が生じたり、或いは加工が不安定になって加工用電極がハンチングを生じたりする等の不具合を生じる傾向があった。
【０００６】
例えば、図９に示すような加工の場合、（Ａ） に示されるように、細径の第１のステップ部Ｅ１による加工開始時は最も加工面積が小さいので加工電流は小さい。加工が進行し加工用電極Ｅの第２のステップ部Ｅ２が被加工物Ｗとの間で放電を始める図９の（Ｂ） の状態となると、実加工面積が大きくなるため加工電流がより大きい値に切り換えられる。しかしながら、細径の第１のステップ部Ｅ１は既に加工穴Ｈ中に適正な加工間隙を保った状態でサーボ制御されているので、この状況下で加工条件（加工電流値）を切り換えると、切り換え後の加工条件では図９の（Ｂ） に点線で示されるようにより大きな加工ギャップが必要となる。この結果、加工ギャップが適正な間隔から突然狭くなった状態となるため集中放電を起こして加工が不安定になるほか、サーボ制御が働き電極が大きく後退することとなる。また、その後退が、アーク異常放電による後退として制御装置によって判断され加工を停止してしまうことにもなる。
【０００７】
上述した加工電流切換時の問題は、図１０のような加工、即ち加工用電極Ｅに加工液噴流用の噴流孔ＥＨが設けられている場合により深刻である。図１０に示す加工では、加工電流を段階的に増大させることにより噴流孔ＥＨ内で集中放電が発生し被加工物Ｗに形成されている細い柱状のコア部分Ｃが急激な集中放電にさらされて噴流孔ＥＨ内で折れてしまうことがあるからである。このような状態に陥ると、折損したコア部分Ｃに妨げられて放電加工が進行できなくなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、したがって、実加工面積が加工の進行に伴って徐々にまたは段階的に増大するような形状の加工用電極で被加工物を形彫放電加工する際の加工電流の切り換えにより生じる上述の種々の不具合を解決することができるようにした、形彫放電加工方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工電流を増大させた時に揺動幅を小さくしていくことにより、
電極減寸量−仕上げ取り代＝揺動幅＋使用する加工電流値でのギャップ幅
の関係を維持しつつ放電加工を行うようにし、加工電流値が増大しても放電加工間隙状態を常に適正に保ちつつ放電加工が行われるようにしたものである。
【００１０】
上記課題を解決するための請求項１の発明の特徴は、実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して加工用電極と被加工物との間に相対揺動運動を与えながら放電加工を行うようにした形彫放電加工方法において、前記所定時間毎に求められる演算加工面積の増加に伴って前記加工電流値をより大きな値に切り換える際、該切り換え後の加工条件によるオーバーカット量の増加分に対応させて切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させることにより、切り換え後のオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とを切り換えるようにした点にある。
【００１１】
この構成によれば、演算加工面積が例えば段階的に増大することによりより大きい加工電流値の加工条件へと加工条件を切り換えた場合、切り換え後のオーバーカット量の増し分に見合う量だけ加工用電極と被加工物との間の相対揺動移動幅を減少させるように揺動幅も切り換えられる。この結果、加工条件の切換時に加工間隙が急激に変化することなく安定した加工が行えるようになる。
【００１２】
請求項２の発明の特徴は、実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状であって下端面に開口する加工液噴流孔が形成されている加工用電極を用い加工用電極と被加工物との間に相対揺動運動を与えながら被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して被加工物を所要の形状に加工するようにした形彫放電加工方法において、前記所定時間毎に求められる演算加工面積の増加に伴って前記加工電流値をより大きな値に切り換える際、該切り換え後の加工条件によるオーバーカット量の増加分に対応させて切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させることにより、切り換え後のオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とを切り換え、かつ、最終加工条件での揺動幅が前記加工液噴流孔に相応して被加工物に形成される突起体を放電加工により除去するのに充分な値に設定されるようにした点にある。
【００１３】
すなわち、最初に設定される加工条件での揺動幅である初期揺動幅を適切に設定することにより、最終加工条件での揺動幅が前記加工液噴流孔に相応して被加工物に形成される突起体を放電加工によって除去するのに充分な値とすることができる。この結果、最終加工条件による放電加工により、加工液噴流孔のために被加工物に形成される突起体が相対揺動運動によって放電加工され、加工削にして除去することができる。被加工物の加工は、その時々における加工条件に見合った適切なオーバーカット量にて行われるので、被加工物と加工用電極との間の放電加工間隙において異常放電が発生する虞は極めて少ない。したがって、加工開始時から突起体を生じさせないため、突起体が被加工物の加工液噴流孔の中で折損するという不具合を発生させることなしに被加工物を安定に加工することができる。
【００１４】
請求項３の発明の特徴は、入力手段によって各種の加工条件を設定することにより、又は入力手段から予め用意された放電加工プログラムを入力することにより、主制御部に格納されている制御プログラムによって加工用電極と被加工物との間の揺動運動を含む相対運動及び放電電源装置における電気的加工条件が制御されるように構成されると共に、所定時間毎に放電加工面積を演算して演算加工面積を求める加工面積演算手段を備え、加工面積演算手段によって得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して前記被加工物を所要の形状に加工することができるようにした形彫放電加工装置において、少なくとも加工電流値とオーバーカット量と放電面積との間の関係を示す複数組の加工条件データファイルを格納している記憶手段と、該加工面積演算手段の演算結果に応答し前記記憶手段からその時の演算加工面積に見合った加工電流値を決定するための決定手段と、前記決定手段に応答し決定された加工電流値に相応するオーバカット量を前記記憶手段から読み出すための読出手段と、前記加工電流を切り換える際、該読出手段が読み出したオーバカット量と切り換え前のオーバカット量との差分を計算し、切り換え後の加工条件で得られるオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバカット量と揺動幅との和を超えない関係を保つようにして、前記差分に対応して切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させるように、切り換え後の揺動幅を決定するための演算を行う揺動幅演算手段とを備えた点にある。
【００１５】
この構成によれば、実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積が演算によって求められる。加工の進行に伴って演算加工面積が増大すると、決定手段によってその時の演算加工面積に見合った加工電流値がデータファイルを参照して決定される。一方、加工電流値が更新されると、読出手段によってこれに相応するオーバーカット量がデータファイルから読み出され、その時の揺動幅が揺動幅演算手段によって決定される。
【００１６】
この結果、演算加工面積に最適な加工電流値の加工条件に切り換える際、切り換え後の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とが切り換えられる。そして最終加工電流値での加工の際には、その揺動幅は追加揺動幅となって被加工物の放電加工が実行される。このように、演算加工面積が増大することによってより大きい加工電流値の加工条件へと加工条件を切り換えた場合、切り換え後のオーバーカット量の増し分に見合う量だけ加工用電極と被加工物との間の相対揺動移動幅を減少させるように揺動幅も切り換えられるので、加工条件の切換時に加工間隙が急激に変化することなく安定した加工が行えるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による形彫放電加工方法によって被加工物を加工するための形彫放電加工装置の実施の形態の一例を示す構成図である。形彫放電加工装置１において、２は被加工物Ｗが固定される加工テーブルであり、被加工物Ｗとこれに対向配置される加工用電極Ｅとの間における加工のために必要なＸ−Ｙ方向の相対運動及び被加工物Ｗと加工用電極Ｅとの間のＺ軸方向の相対運動が、モータＭによって公知の手段で与えられる。実際には、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の運動のために３つモータが使用されているが、簡単化のため、図１ではこれらのＸＹＺモータをモータＭとして１つで示している。３はＸＹＺモータ駆動部、４はＸＹＺモータ制御部であり、数値制御部１０からのＸＹＺ軸の変位量に関する指令に従って加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの間の相対運動が数値制御される。
【００１９】
符号５で示されるのは、加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの間に形成される放電加工間隙Ｇに放電加工のための加工用パルスを供給するための放電電源装置である。放電電源装置５における各種の電気的加工条件（例えば加工電流値等）は、数値制御部１０からバス９及び入出力インターフェイス回路（Ｉ／Ｏ）６を介して送られてくる各種の設定データに従って設定される。７は放電加工間隙Ｇにおける単位時間当りの放電回数を検出するための放電回数検出部であり、放電回数検出部７での検出結果は放電回数データＰＮとして入出力インターフェイス回路６を介してバス９に送られる。
【００２０】
数値制御部１０は、バス９に接続されておりマイクロプロセッサから成る主制御部１１を主体に構成されている。数値制御部１０はキーボードを含む入力手段１２及びＣＲＴ表示装置を含む出力手段１３と接続されている。数値制御部１０は所要の加工条件テーブルに対応するデータが格納されているメモリ装置１４と、放電加工のための各種の条件を設定、変更するための加工条件設定変更制御部１５とを有している。メモリ装置１４は主制御部１１及び入力手段１２と接続されており、加工条件設定変更制御部１５は主制御部１１及びバス９と接続されている。また、数値制御装置１０は各軸に与えた変位量を加算減算して、加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの相対座標位置を演算し、表示手段１３に現在位置座標を表示させるとともに、変位量に関する指令をＸＹＺモータ制御部４に送る度に、コモンメモリ３０の所定のアドレスに対して現在位置データの更新を行っている。
【００２１】
したがって、入力手段１２によって各種の加工条件を設定することにより、又は入力手段１２から予め用意された放電加工プログラムを入力することにより、主制御部１１に格納されている制御プログラムによって加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの間の揺動運動を含む相対運動及び放電電源装置５における電気的加工条件が制御され、被加工物Ｗを所要の寸法形状に放電加工することができる。なお、数値制御部１０による上述の基本的な制御それ自体は従来のＮＣ放電加工装置と同じであり、その構成は公知であるから、ここではその詳細を説明することを省略する。
【００２２】
加工用電極Ｅとして実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状のものを用いて被加工物Ｗを形彫放電加工するに際して、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して被加工物を所要の形状に加工しようとする場合において、加工電流値の切り換えによって放電加工間隙Ｇにおける放電加工が不安定となるのを避けて被加工物Ｗを良好に加工することができるようにするため、本発明による形彫放電加工装置１は、補助制御部２０を備えている。補助制御部２０は演算加工面積に最適な加工電流値の加工条件に切り換える際、切り換え後の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅を切り換えることができるようにするためのものであり、バス９に接続されたマイクロプロセッサで構成されている。
【００２３】
図１では、補助制御部２０の構成は機能ブロック図で示されている。補助制御部２０において、２１は図６に示すデータテーブルの内容に相応するデータが格納されているデータテーブルメモリである。２２は、開始加工電流値ＩＰＳ 、最終加工電流値ＩＰＥＮＤ 、及び補正揺動幅Ｌｉ の初期値ＬＳ に応答しデータテーブルメモリ２１の内容を参照して開始加工電流値と揺動幅とを演算する開始ＩＰ値・揺動幅演算部である。２３は、放電回数検出部７からの放電回数データＰＮとコモンメモリ３０に更新記録されている位置データＦＤとからその時の実加工面積を計算により推定し、その結果得られた演算加工面積を示す演算加工面積データを出力する加工面積演算部である。２４は加工面積演算部２３における演算の途中結果を一時的に記憶させておくための一時記憶部である。２５は、開始ＩＰ値・揺動幅演算部２２及び加工面積演算部２３からの出力に応答し、データテーブルメモリ２１を参照してその時の演算加工面積に対する最適な加工電流値と揺動幅とを演算する最適ＩＰ値・揺動幅演算部である。２６は、最適ＩＰ値・揺動幅演算部２５の出力に応答し加工電流値と揺動幅との変更指令のための変更指令信号ＩＰＣＦを出力するためのＩＰ値・揺動幅変更指令部である。変更指令信号ＩＰＣＦはバス９に接続されているコモンメモリ３０に一旦格納される。
【００２４】
次に、図２乃至図５を参照して、図１に示した形彫放電加工装置１の動作について説明する。
【００２５】
作業者が、加工電流・揺動幅同時制御を起動する指令を入力手段１２から入力するか、または加工用のＮＣプログラム中に前記制御を起動するプログラムコードを数値制御部１０が読み込むと、主制御部１１は、前記制御指令とともに入力される最終加工電流（ＩＰ）値ＩＰＥＮＤ 、追加揺動幅ＬＯＳ及び必要に応じて入力される開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ をコモンメモリ３０中の予め割り当てられているアドレスに書き込む。ステップＳ１では、主制御部１１は、プログラムの実行を停止させるか否かを示すコモンメモリ３０内のフラグＥＮＤＦＬＧをクリアして「０」とし、補助制御部２０において加工条件の変更が要求されているか否かを示すフラグである加工条件切換フラグＳＣＦＬＧをクリアする。なお、主制御部１１と補助制御部２０のマイクロコンピュータ間のコミュニケーションは、コモンメモリ３０を介して行われているものとして特別の場合を除き説明を省略する。
【００２６】
次のステップＳ２では、開始加工電流（ＩＰ）値と開始揺動幅とを演算し変更指令を行う。この詳細フローが図３にステップＳ１００〜Ｓ１０７として示されている。
【００２７】
図３を参照すると、ステップＳ１００ではコモンメモリ３０から最終加工電流（ＩＰ）値ＩＰＥＮＤ を読み込み、ステップ１０１では追加揺動幅ＬＯＳを読み込む。ここで、最終加工電流値（ＩＰ）ＩＰＥＮＤ とは、実加工面積が最大になったときに使用する加工電流値であり、電極の片側減寸量（被加工物に要求される加工寸法と電極寸法の差の２分の１）から加工面の仕上げ加工に必要となる仕上げのための残し代を差し引いた値が使用できる最大許容オーバーカット量となり、作業者がデータブックを参照して入力するか、または加工プログラムにおいて指定することにより決定される。なお、例えば、本出願人が先に提案した特開平７−１１６９２７号公報に開示した、電極と被加工物材質、加工面積、加工深さ、電極減寸量、および最終仕上げ面粗さを入力して自動的に最適加工条件を算出する自動プログラム作成装置を用い、自動プログラム作成装置が決定した最終加工電流値を入力値として使用してもよい。追加揺動幅とは、前述の最大許容オーバーカット量が、最大加工電流値で加工した時に得られるオーバーカット量より大きい場合、必要に応じて追加する揺動幅である。したがって、電極減寸量が最大許容オーバーカット量より十分大きいときには、この揺動幅を電極に設けられた噴流孔の半径からの最大加工電流値のオーバーカット分を差し引いた値を少なくとも入力値とすれば加工の開始時からコアＣ部分を残さずに安定した加工が行える。次のステップＳ１０２では、コモンメモリ３０中に開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ が設定されているか否かが判別される。ここで、加工開始電流（ＩＰ）値ＩＰＳ は、必ずしも必要ではないが加工開始時の実加工面積がわかっていればその面積に適切な電流値を入力しておくことにより、加工効率を向上させることができる。
【００２８】
ここで、開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ が設定されていないと、ステップＳ１０２の判別結果はＮＯとなりステップ１０４ｂに入る。ステップ１０４ｂでは、図６のテーブルにおける最小加工電流（ＩＰ）値ＩＰＭＩＮ （本実施の形態ではＩＰＯ）の場合のオーバーカット量αＭＩＮ をデータテーブルメモリ２１から読み出し、次のステップ１０５ｂで加工開始時の補正揺動幅ＬＳ が求められる。この補正揺動幅ＬＳ は最終加工電流値のオーバーカット量αＥＮＤ −αＭＩＮ で求められる。なお、補正揺動幅ＬＳ に追加揺動幅ＬＯＳを加えたものがその時の揺動幅Ｌとなる。しかる後、ステップＳ１０６に進む。
【００２９】
一方、開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ が入力手段１２から入力されているなどの理由により既に設定されていると、ステップＳ１０２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０３において最終加工電流値ＩＰＥＮＤ におけるオーバーカット量αＥＮＤ をデータテーブルメモリ２１から読み出す。次に、ステップＳ１０４ａにおいて、開始加工電流値ＩＰＳ におけるオーバーカット量αＳ をデータテーブルメモリ２１から読み出す。そして、ステップＳ１０５ａにおいて加工開始時における補正揺動幅ＬＳ が
ＬＳ ＝αＥＮＤ −αＳ
によって求められる。
【００３０】
このようにして補正揺動幅Ｌｉ の初期値である補正揺動幅ＬＳ が求まったならば、ステップＳ１０６において、開始加工電流値ＩＰＳ 又は最小加工電流値ＩＰＭＩＮ に対応する加工条件とＬＯＳ＋ＬＳ の値を指令する変更指令信号ＩＰＣＦ（揺動幅の設定値、図６中の加工条件番号データ及び加工条件切換フラグＳＣＦＬＧを「０」から「１」に設定する信号）が出力される。さらに、ステップＳ１０７において、コモンメモリ３０内の加工条件切換フラグＳＣＦＬＧが「１」とされる。すなわち、ステップＳ１０６、ステップＳ１０７の結果はコモンメモリ３０に格納される。
【００３１】
図２に戻ると、このようにしてステップＳ２の実行が終了したならば、数値制御部１０においてはステップＳ２００〜ステップＳ２０５が実行されると同時に、補助制御部２０においてはステップＳ３が実行される。
【００３２】
先ず、ステップＳ２００〜Ｓ２０５について説明すると、ステップＳ２００では主制御部１１の指令に基づき加工条件切換フラグＳＣＦＬＧが「１」となってているか否かが加工条件設定変更制御部１５で判別され、加工条件切換フラグＳＣＦＬＧが「０」であるとその判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２０３でその時の設定加工条件に従って放電加工が実行される。ステップＳ２０４では加工が終了したか否かが判別される。この判別は加工深さが目標の加工深さに到達したか否かによって行われる。加工が終了していないとステップＳ２０４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２００に戻る。加工が終了しているとステップＳ２０４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２０５でＥＮＤＦＬＧを「１」とし、放電加工動作を終了する。
【００３３】
ステップＳ２００で判別結果がＹＥＳとなると、ステップＳ２０１で、加工条件設定変更制御部１５は、コモンメモリ３０の所定のアドレスに補助制御部２０からの変更指令信号ＩＰＣＦにより書き込まれた揺動幅Ｌと加工条件番号とを読み出し、前記加工条件番号に対応する加工条件データをメモリ装置１４から読み出し、放電電源装置５に入出力インターフェイス回路６を介して加工条件設定データを送って加工条件を変更するとともに揺動幅Ｌに関するデータを主制御部１１に送る。さらに、ステップＳ２０２で加工条件切換フラグＳＣＦＬＧをクリアして「０」とし、ステップＳ２０３に進むことになる。
【００３４】
すなわち、数値制御部１０では、補助制御部２０で加工条件の変更が指令されているか否かをステップＳ２００で判別し、加工条件の変更が指定された場合にはその変更すべき加工条件に変更して、被加工物Ｗの加工を行うことになる。
【００３５】
次に、図４、図５を参照して、補助制御部２０における加工条件変更制御につき、ステップＳ３００〜３１０に従って説明する。図４を参照すると、先ずステップＳ３００でフラグＥＮＤＦＬＧが「１」か否かが判別される。フラグＥＮＤＦＬＧが「１」であると加工が終了あるいは本発明の処理を終了することを意味しており、ステップＳ３００の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３０１ａにおいてコモンメモリ３０の変更設定データをクリアして、動作が終了となる。
【００３６】
一方、ステップＳ３００の判別結果がＮＯであるとステップＳ３０１に進み、ここで、加工面積演算部２３は演算を行うタイミングを決定するタイマＴをリセットし時間の計測を開始する。さらに、加工面積演算部２３は放電回数検出部７から入出力インターフェイス６を介して所定時間、例えば０．１秒毎に発生した放電パルス数を読み込み一時記憶部２４に記憶する。また、所定時間経過時にコモンメモリ３０に更新記録されている現在位置データも読み込み一時記憶部２４に記憶する。ステップＳ３０３では、タイマＴが所定の時間Ｔ１（例えば１０秒）に達したかどうかが判断され、Ｔ＜Ｔ１であればステップＳ３０３の判断結果がＮＯとなりステップＳ３０２に戻り判断結果がＹＥＳになるまで繰り返される。ところで、本実施の形態では、ステップＳ３０２の処理が１００回行われることになり、読み込まれた各データは一時記憶部２４に順次記憶されていく。Ｔ≧Ｔ１となると判断結果がＹＥＳとなりステップ３０４にはいる。
【００３７】
ステップＳ３０４では、一時記憶部２４に保存された保存データとデータテーブルメモリ２１に格納されているデータテーブル中の放電１回当りの除去量に関するデータ（図６参照）とから加工面積を所定時間毎に演算し、演算加工面積を下式を用いて算出する。
Ｓ＝ＰＮ・Ｖ／ΔＦＤ
ここで、Ｓは求める演算加工面積、ＰＮは一時記憶部２４に記憶されている時間Ｔにおける総パルス数、Ｖは現在の加工電流（ＩＰ）値に対応する放電１パルス当りの除去量（図６参照）、ΔＦＤは所定時間毎にコモンメモリ３０から読み取られた現在位置データのうち最深加工深さの値から前回の最深加工深さの差分である。ステップＳ３０５では、演算加工面積がデータテーブルでの現在加工中の面積より所定の割合、例えば１０％増加したか否かが判別される。その増加が所定の割合以下であるとステップＳ３０５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３００に戻り、再び放電回数から上述のように演算加工面積が求められる。演算加工面積がデータテーブルでの現在加工中の面積より所定の割合増加したとステップＳ３０５で判別されると、その判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３０６に進む。ここで、図６について詳述する。図６に示される各データは、データテーブル２１の決められたアドレスにそれぞれ関連付けて記憶されている。ここで、示されたデータは、グラファイト電極で鋼の被加工物を加工したときのデータである。好ましくは電極と被加工物の各材質ごとに複数組記憶しておき加工に際して選択する構成とすることが望ましい。図６中、ＩＰ値（加工電流設定）は、加工電流値の設定を示すものでＩＰ値１に対して所定の加工電流、例えば、１．５アンペアが割り当てられている。オーバーカットは、それぞれのＩＰ値で加工した場合の電極から加工面までの距離である。加工除去量は前述の通り加工電流（ＩＰ）値に対応する放電１パルス当りの除去量である。加工面積０〜２は、作業者が、加工時間を重視、電極の消耗を重視あるいは加工精度を重視するなどの要求に基づき任意に選択して使用できるようにデータを用意したものである。
【００３８】
ステップＳ３０６では、最適ＩＰ値・揺動幅演算部２５がその時得られた演算加工面積に対応した加工電流（ＩＰ）値をデータテーブルメモリ２１内のデータを参照して読み出し、次のステップＳ３０７でこの読み出された加工電流値が最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に達したか否かが判別される。読み出された加工電流値が最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に達していない場合にはステップＳ３０７の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３０８ａに入り、ここで、読み出された加工電流値に対応したオーバーカット量αｉ から補正揺動幅Ｌｉ をＬｉ ＝αＥＮＤ −αｉ として求める。
【００３９】
ステップＳ３０９ａでは、最適ＩＰ値・揺動幅演算部２５により決定された揺動幅と加工電流値の加工条件を受け取り、ＩＰ値・揺動幅変更指令部２６が揺動幅をＬｉ ＋ＬＯＳに変更し、且つ加工電流値をステップＳ３０６で読み出した値に対応する加工条件変更することを内容とする変更指令信号ＩＰＣＦを出力し、コモンメモリ３０に書き込む。しかる後、ステップＳ３１０で加工条件切換フラグＳＣＦＬＧを「１」にし、ステップＳ３００に戻る。
【００４０】
一方、ステップＳ３０７での判別結果がＹＥＳとなった場合には、ステップＳ３０８ｂに入り、ここで揺動幅の値を予め決められている追加揺動幅ＬＯＳの値に変更する。次のステップＳ３０９ｂでは、揺動幅を追加揺動幅ＬＯＳに変更し、加工電流値を所与の最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に変更することを内容とする変更指令信号ＩＰＣＦを出力し、コモンメモリ３０に書き込みステップＳ３１０に進むことになる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、図１に示す形彫放電加工装置１によれば、加工用電極と被加工物との間で実際に放電が行われる面積が加工の進行に伴って徐々にまたは段階的に増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する場合、開始加工電流値ＩＰＳ 、最終加工電流値ＩＰＥＮＤ 、追加揺動幅ＬＯＳを与えることにより、加工の進行に伴って増大する実加工面積を演算によって求め、得られた演算加工面積の増大の割合が所定値を越えた場合に加工電流をそれに見合う分だけ増大させる一方、これにより大きくなるオーバーカット量の分だけ揺動幅を小さくして加工を行う。
【００４２】
このことを図７を参照して説明すると、加工を開始したときの加工用電極Ｅの位置レベルＬ０では、開始加工電流値ＩＰＳ に相応したオーバーカット量がαＳ であり、追加揺動幅ＬＯＳが設定されているため、初期補正揺動幅ＬＳ は最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に対応するオーバーカット量αＥＮＤ からαＳ を引いた値となっている。
【００４３】
加工が進み、、加工用電極Ｅが位置レベルＬ１に達したときにこのときの演算加工面積に対応した加工電流値に切り換えられる場合、オーバーカット量の増分Δαだけ補正揺動幅の値が小さくなる。このように、加工電流がステップ的に増しても、揺動幅を小さくしてこれに見合ったオーバーカット量が必ず確保される。
【００４４】
したがって、図７から判るように、加工電流値が大きくなる毎に揺動幅（ＬＯＳ＋ＬＳ ）が小さくなり、位置レベルＬＢでの揺動幅が追加揺動幅ＬＯＳと一致する。
【００４５】
この結果、加工電流値が増加しても、この増加に見合う分の放電加工間隙を確保することができるので、加工電流を増加した場合に加工間隙の放電状態が不安定又は異常状態となるのを確実に防止し、安定な加工を継続して行うことができる。この構成が、図１０に示すような加工液噴流孔ＥＨが加工用電極Ｅに形成されている場合の加工に特に有利であることは従来技術の問題点として説明したところから明らかである。
【００４６】
なお、形彫放電加工装置１によれば、予め任意の追加揺動幅を設定することができるので、図１０に示すように加工液噴流孔ＥＨが加工用電極Ｅに形成されている場合、揺動運動によってコア部分Ｃが全て放電加工されてしまうような値に追加揺動幅を設定すれば、加工中コア部分Ｃの折損の問題を生じさせないばかりか加工開始時点からコアを発生させず、加工の終了と同時にコア部分Ｃの除去が終了するという利点を得ることができる。なお、本実施例では、主制御部１１と補助制御部２０とを別体に構成したが、主制御部１１の構成の一部として、補助制御部２０の動作を行わせるよう構成してもよい。すなわち、補助制御部２０の機能を主制御部１１のマイクロプロセッサによって実現するように構成してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、加工電流値が増加してもこの増加に見合う分の放電加工間隙を確保することができるので、加工電流を増加した場合に加工間隙の放電状態が不安定又は異常状態となるのを確実に防止し、安定な加工を継続して行うことができる。また、加工液噴流孔が加工用電極に形成されている場合の加工においては、揺動運動によってコア部分が全て放電加工されてしまうような値に追加揺動幅を設定すれば、加工中コア部分の折損の問題を生じさせないばかりか加工開始時点からコアを発生させず、加工の終了と同時にコア部分の除去が終了するという利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による形彫放電加工方法によって被加工物を加工するための形彫放電加工装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した形彫放電加工装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】図２に示す変更指令ステップの詳細フローチャート
【図４】図２に示す面積演算及びＩＰ・揺動幅演算処理ステップの詳細フローチャートの前半部分を示す図。
【図５】図２に示す面積演算及びＩＰ・揺動幅演算処理ステップの詳細フローチャートの後半部分を示す図。
【図６】図１のデータテーブルメモリに格納されるデータテーブルの内容を示す図。
【図７】図１に示す形彫放電加工装置によって本発明により被加工物を放電加工する場合の揺動幅とオーバーカット量との間の関係を説明するための説明図。
【図８】放電加工が進むに従って実加工面積が増大する加工用電極の形状の例を示す図。
【図９】加工電流の切り換えによって加工が不安定になる理由を説明するための説明図。
【図１０】加工用電極に加工液噴流孔が形成されている場合における従来の加工方法の問題点を説明するための説明図。
【符号の説明】
１ 形彫放電加工装置
５ 放電電源装置
７ 放電回数検出部
１０ 数値制御部
１１ 主制御部
１２ 入力手段
１３ 出力手段
１４ メモリ装置
１５ 加工条件設定変更制御部
２０ 補助制御部
２１ データテーブルメモリ
２２ 開始ＩＰ値・揺動幅演算部
２３ 加工面積演算部
２４ 一時記憶部
２５ 最適ＩＰ値・揺動幅演算部
２６ ＩＰ値・揺動幅変更指令部
３０ コモンメモリ
Ｅ 加工用電極
ＦＤ 位置データ
Ｇ 放電加工間隙
ＩＰＣＩＰＣＦ 変更指令信号
ＩＰＳ 開始加工電流値
ＩＰＥＮＤ 最終加工電流値
Ｌｉ 補正揺動幅
ＬＯＳ 加揺動幅
ＰＮ 放電回数データ
ＳＣＦＬＧ 加工条件切換フラグ
Ｗ 被加工物
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工用電極と被加工物との間で実際に放電が行われる面積が加工の進行に伴って徐々にまたは段階的に増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工するのに好適な形彫放電加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工用電極が、例えば図８の（Ａ） 、（Ｂ） 、（Ｃ） に示されるように、被加工物との間での放電加工が進むに従って実際に放電が行われる面積（以下、本明細書では実加工面積と称する）が徐々に又は段階的に増大するような形状の場合、実加工面積が変化しても最適な放電加工エネルギーを加工用電極と被加工物との間の放電加工間隙に常時供給することができるようにするため、実加工面積の増加に合わせて放電加工間隙に供給する加工電流を増加させて放電加工を行うことが必要である。より詳細に言えば、実加工面積の増加に合わせて加工間隙に供給する加工電流値を増加させるほか、例えば放電時間や放電休止時間等の加工条件をもその加工電流値に見合う加工条件に切り換えて放電加工を行うことが必要である。なお、以下加工電流を含み通常の放電加工で設定される加工パラメータの組み合わせを加工条件と言うこととする。
【０００３】
このような従来技術は、例えば、特開昭６１−１４６４２０号公報に開示されている。ここで、開示されている加工方法は、実加工面積に対する最適な加工条件の関係を記憶しておき、単位移動量当りの移動時間を算出して、移動時間、加工電流量及び移動時間と積算電流量と被加工材料によって決定される特定の乗数を掛け合わせてその時の放電加工面積を算出し、これにより得られた演算加工面積に応じた最適な加工条件を順次切り換えて放電加工を行う形彫放電加工方法である。
【０００４】
このように、例えば、加工の進行量、所定時間内の放電回数及び放電一回当りの除去量等から放電加工面積を演算処理して求め、計算によって求められた加工面積（以下、演算加工面積と称する）と与えられている実加工面積或いは作業者が指定する最大許容加工電流値から最適な加工電流値を決定し、演算加工面積の変化にあわせて加工電流値を切換制御する加工方法は公知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような加工条件切換制御を行うと、ある程度加工が進行して電極が被加工物の加工穴に挿入され適正な加工間隙でサーボ制御されている状態でより広いギャップが必要な大きな加工電流値に突然切り換わることとなるため、その切換時点で急激に放電が発生して異常放電が生じたり、或いは加工が不安定になって加工用電極がハンチングを生じたりする等の不具合を生じる傾向があった。
【０００６】
例えば、図９に示すような加工の場合、（Ａ） に示されるように、細径の第１のステップ部Ｅ１による加工開始時は最も加工面積が小さいので加工電流は小さい。加工が進行し加工用電極Ｅの第２のステップ部Ｅ２が被加工物Ｗとの間で放電を始める図９の（Ｂ） の状態となると、実加工面積が大きくなるため加工電流がより大きい値に切り換えられる。しかしながら、細径の第１のステップ部Ｅ１は既に加工穴Ｈ中に適正な加工間隙を保った状態でサーボ制御されているので、この状況下で加工条件（加工電流値）を切り換えると、切り換え後の加工条件では図９の（Ｂ） に点線で示されるようにより大きな加工ギャップが必要となる。この結果、加工ギャップが適正な間隔から突然狭くなった状態となるため集中放電を起こして加工が不安定になるほか、サーボ制御が働き電極が大きく後退することとなる。また、その後退が、アーク異常放電による後退として制御装置によって判断され加工を停止してしまうことにもなる。
【０００７】
上述した加工電流切換時の問題は、図１０のような加工、即ち加工用電極Ｅに加工液噴流用の噴流孔ＥＨが設けられている場合により深刻である。図１０に示す加工では、加工電流を段階的に増大させることにより噴流孔ＥＨ内で集中放電が発生し被加工物Ｗに形成されている細い柱状のコア部分Ｃが急激な集中放電にさらされて噴流孔ＥＨ内で折れてしまうことがあるからである。このような状態に陥ると、折損したコア部分Ｃに妨げられて放電加工が進行できなくなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、したがって、実加工面積が加工の進行に伴って徐々にまたは段階的に増大するような形状の加工用電極で被加工物を形彫放電加工する際の加工電流の切り換えにより生じる上述の種々の不具合を解決することができるようにした、形彫放電加工方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工電流を増大させた時に揺動幅を小さくしていくことにより、
電極減寸量−仕上げ取り代＝揺動幅＋使用する加工電流値でのギャップ幅
の関係を維持しつつ放電加工を行うようにし、加工電流値が増大しても放電加工間隙状態を常に適正に保ちつつ放電加工が行われるようにしたものである。
【００１０】
上記課題を解決するための請求項１の発明の特徴は、実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して加工用電極と被加工物との間に相対揺動運動を与えながら放電加工を行うようにした形彫放電加工方法において、前記所定時間毎に求められる演算加工面積の増加に伴って前記加工電流値をより大きな値に切り換える際、該切り換え後の加工条件によるオーバーカット量の増加分に対応させて切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させることにより、切り換え後のオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とを切り換えるようにした点にある。
【００１１】
この構成によれば、演算加工面積が例えば段階的に増大することによりより大きい加工電流値の加工条件へと加工条件を切り換えた場合、切り換え後のオーバーカット量の増し分に見合う量だけ加工用電極と被加工物との間の相対揺動移動幅を減少させるように揺動幅も切り換えられる。この結果、加工条件の切換時に加工間隙が急激に変化することなく安定した加工が行えるようになる。
【００１２】
請求項２の発明の特徴は、実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状であって下端面に開口する加工液噴流孔が形成されている加工用電極を用い加工用電極と被加工物との間に相対揺動運動を与えながら被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して被加工物を所要の形状に加工するようにした形彫放電加工方法において、前記所定時間毎に求められる演算加工面積の増加に伴って前記加工電流値をより大きな値に切り換える際、該切り換え後の加工条件によるオーバーカット量の増加分に対応させて切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させることにより、切り換え後のオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とを切り換え、かつ、最終加工条件での揺動幅が前記加工液噴流孔に相応して被加工物に形成される突起体を放電加工により除去するのに充分な値に設定されるようにした点にある。
【００１３】
すなわち、最初に設定される加工条件での揺動幅である初期揺動幅を適切に設定することにより、最終加工条件での揺動幅が前記加工液噴流孔に相応して被加工物に形成される突起体を放電加工によって除去するのに充分な値とすることができる。この結果、最終加工条件による放電加工により、加工液噴流孔のために被加工物に形成される突起体が相対揺動運動によって放電加工され、加工削にして除去することができる。被加工物の加工は、その時々における加工条件に見合った適切なオーバーカット量にて行われるので、被加工物と加工用電極との間の放電加工間隙において異常放電が発生する虞は極めて少ない。したがって、加工開始時から突起体を生じさせないため、突起体が被加工物の加工液噴流孔の中で折損するという不具合を発生させることなしに被加工物を安定に加工することができる。
【００１４】
請求項３の発明の特徴は、入力手段によって各種の加工条件を設定することにより、又は入力手段から予め用意された放電加工プログラムを入力することにより、主制御部に格納されている制御プログラムによって加工用電極と被加工物との間の揺動運動を含む相対運動及び放電電源装置における電気的加工条件が制御されるように構成されると共に、所定時間毎に放電加工面積を演算して演算加工面積を求める加工面積演算手段を備え、加工面積演算手段によって得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して前記被加工物を所要の形状に加工することができるようにした形彫放電加工装置において、少なくとも加工電流値とオーバーカット量と放電面積との間の関係を示す複数組の加工条件データファイルを格納している記憶手段と、該加工面積演算手段の演算結果に応答し前記記憶手段からその時の演算加工面積に見合った加工電流値を決定するための決定手段と、前記決定手段に応答し決定された加工電流値に相応するオーバカット量を前記記憶手段から読み出すための読出手段と、前記加工電流を切り換える際、該読出手段が読み出したオーバカット量と切り換え前のオーバカット量との差分を計算し、切り換え後の加工条件で得られるオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバカット量と揺動幅との和を超えない関係を保つようにして、前記差分に対応して切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させるように、切り換え後の揺動幅を決定するための演算を行う揺動幅演算手段とを備えた点にある。
【００１５】
この構成によれば、実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積が演算によって求められる。加工の進行に伴って演算加工面積が増大すると、決定手段によってその時の演算加工面積に見合った加工電流値がデータファイルを参照して決定される。一方、加工電流値が更新されると、読出手段によってこれに相応するオーバーカット量がデータファイルから読み出され、その時の揺動幅が揺動幅演算手段によって決定される。
【００１６】
この結果、演算加工面積に最適な加工電流値の加工条件に切り換える際、切り換え後の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とが切り換えられる。そして最終加工電流値での加工の際には、その揺動幅は追加揺動幅となって被加工物の放電加工が実行される。このように、演算加工面積が増大することによってより大きい加工電流値の加工条件へと加工条件を切り換えた場合、切り換え後のオーバーカット量の増し分に見合う量だけ加工用電極と被加工物との間の相対揺動移動幅を減少させるように揺動幅も切り換えられるので、加工条件の切換時に加工間隙が急激に変化することなく安定した加工が行えるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明による形彫放電加工方法によって被加工物を加工するための形彫放電加工装置の実施の形態の一例を示す構成図である。形彫放電加工装置１において、２は被加工物Ｗが固定される加工テーブルであり、被加工物Ｗとこれに対向配置される加工用電極Ｅとの間における加工のために必要なＸ−Ｙ方向の相対運動及び被加工物Ｗと加工用電極Ｅとの間のＺ軸方向の相対運動が、モータＭによって公知の手段で与えられる。実際には、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の運動のために３つモータが使用されているが、簡単化のため、図１ではこれらのＸＹＺモータをモータＭとして１つで示している。３はＸＹＺモータ駆動部、４はＸＹＺモータ制御部であり、数値制御部１０からのＸＹＺ軸の変位量に関する指令に従って加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの間の相対運動が数値制御される。
【００１９】
符号５で示されるのは、加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの間に形成される放電加工間隙Ｇに放電加工のための加工用パルスを供給するための放電電源装置である。放電電源装置５における各種の電気的加工条件（例えば加工電流値等）は、数値制御部１０からバス９及び入出力インターフェイス回路（Ｉ／Ｏ）６を介して送られてくる各種の設定データに従って設定される。７は放電加工間隙Ｇにおける単位時間当りの放電回数を検出するための放電回数検出部であり、放電回数検出部７での検出結果は放電回数データＰＮとして入出力インターフェイス回路６を介してバス９に送られる。
【００２０】
数値制御部１０は、バス９に接続されておりマイクロプロセッサから成る主制御部１１を主体に構成されている。数値制御部１０はキーボードを含む入力手段１２及びＣＲＴ表示装置を含む出力手段１３と接続されている。数値制御部１０は所要の加工条件テーブルに対応するデータが格納されているメモリ装置１４と、放電加工のための各種の条件を設定、変更するための加工条件設定変更制御部１５とを有している。メモリ装置１４は主制御部１１及び入力手段１２と接続されており、加工条件設定変更制御部１５は主制御部１１及びバス９と接続されている。また、数値制御装置１０は各軸に与えた変位量を加算減算して、加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの相対座標位置を演算し、表示手段１３に現在位置座標を表示させるとともに、変位量に関する指令をＸＹＺモータ制御部４に送る度に、コモンメモリ３０の所定のアドレスに対して現在位置データの更新を行っている。
【００２１】
したがって、入力手段１２によって各種の加工条件を設定することにより、又は入力手段１２から予め用意された放電加工プログラムを入力することにより、主制御部１１に格納されている制御プログラムによって加工用電極Ｅと被加工物Ｗとの間の揺動運動を含む相対運動及び放電電源装置５における電気的加工条件が制御され、被加工物Ｗを所要の寸法形状に放電加工することができる。なお、数値制御部１０による上述の基本的な制御それ自体は従来のＮＣ放電加工装置と同じであり、その構成は公知であるから、ここではその詳細を説明することを省略する。
【００２２】
加工用電極Ｅとして実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状のものを用いて被加工物Ｗを形彫放電加工するに際して、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して被加工物を所要の形状に加工しようとする場合において、加工電流値の切り換えによって放電加工間隙Ｇにおける放電加工が不安定となるのを避けて被加工物Ｗを良好に加工することができるようにするため、本発明による形彫放電加工装置１は、補助制御部２０を備えている。補助制御部２０は演算加工面積に最適な加工電流値の加工条件に切り換える際、切り換え後の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅を切り換えることができるようにするためのものであり、バス９に接続されたマイクロプロセッサで構成されている。
【００２３】
図１では、補助制御部２０の構成は機能ブロック図で示されている。補助制御部２０において、２１は図６に示すデータテーブルの内容に相応するデータが格納されているデータテーブルメモリである。２２は、開始加工電流値ＩＰＳ 、最終加工電流値ＩＰＥＮＤ 、及び補正揺動幅Ｌｉ の初期値ＬＳ に応答しデータテーブルメモリ２１の内容を参照して開始加工電流値と揺動幅とを演算する開始ＩＰ値・揺動幅演算部である。２３は、放電回数検出部７からの放電回数データＰＮとコモンメモリ３０に更新記録されている位置データＦＤとからその時の実加工面積を計算により推定し、その結果得られた演算加工面積を示す演算加工面積データを出力する加工面積演算部である。２４は加工面積演算部２３における演算の途中結果を一時的に記憶させておくための一時記憶部である。２５は、開始ＩＰ値・揺動幅演算部２２及び加工面積演算部２３からの出力に応答し、データテーブルメモリ２１を参照してその時の演算加工面積に対する最適な加工電流値と揺動幅とを演算する最適ＩＰ値・揺動幅演算部である。２６は、最適ＩＰ値・揺動幅演算部２５の出力に応答し加工電流値と揺動幅との変更指令のための変更指令信号ＩＰＣＦを出力するためのＩＰ値・揺動幅変更指令部である。変更指令信号ＩＰＣＦはバス９に接続されているコモンメモリ３０に一旦格納される。
【００２４】
次に、図２乃至図５を参照して、図１に示した形彫放電加工装置１の動作について説明する。
【００２５】
作業者が、加工電流・揺動幅同時制御を起動する指令を入力手段１２から入力するか、または加工用のＮＣプログラム中に前記制御を起動するプログラムコードを数値制御部１０が読み込むと、主制御部１１は、前記制御指令とともに入力される最終加工電流（ＩＰ）値ＩＰＥＮＤ 、追加揺動幅ＬＯＳ及び必要に応じて入力される開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ をコモンメモリ３０中の予め割り当てられているアドレスに書き込む。ステップＳ１では、主制御部１１は、プログラムの実行を停止させるか否かを示すコモンメモリ３０内のフラグＥＮＤＦＬＧをクリアして「０」とし、補助制御部２０において加工条件の変更が要求されているか否かを示すフラグである加工条件切換フラグＳＣＦＬＧをクリアする。なお、主制御部１１と補助制御部２０のマイクロコンピュータ間のコミュニケーションは、コモンメモリ３０を介して行われているものとして特別の場合を除き説明を省略する。
【００２６】
次のステップＳ２では、開始加工電流（ＩＰ）値と開始揺動幅とを演算し変更指令を行う。この詳細フローが図３にステップＳ１００〜Ｓ１０７として示されている。
【００２７】
図３を参照すると、ステップＳ１００ではコモンメモリ３０から最終加工電流（ＩＰ）値ＩＰＥＮＤ を読み込み、ステップ１０１では追加揺動幅ＬＯＳを読み込む。ここで、最終加工電流値（ＩＰ）ＩＰＥＮＤ とは、実加工面積が最大になったときに使用する加工電流値であり、電極の片側減寸量（被加工物に要求される加工寸法と電極寸法の差の２分の１）から加工面の仕上げ加工に必要となる仕上げのための残し代を差し引いた値が使用できる最大許容オーバーカット量となり、作業者がデータブックを参照して入力するか、または加工プログラムにおいて指定することにより決定される。なお、例えば、本出願人が先に提案した特開平７−１１６９２７号公報に開示した、電極と被加工物材質、加工面積、加工深さ、電極減寸量、および最終仕上げ面粗さを入力して自動的に最適加工条件を算出する自動プログラム作成装置を用い、自動プログラム作成装置が決定した最終加工電流値を入力値として使用してもよい。追加揺動幅とは、前述の最大許容オーバーカット量が、最大加工電流値で加工した時に得られるオーバーカット量より大きい場合、必要に応じて追加する揺動幅である。したがって、電極減寸量が最大許容オーバーカット量より十分大きいときには、この揺動幅を電極に設けられた噴流孔の半径からの最大加工電流値のオーバーカット分を差し引いた値を少なくとも入力値とすれば加工の開始時からコアＣ部分を残さずに安定した加工が行える。次のステップＳ１０２では、コモンメモリ３０中に開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ が設定されているか否かが判別される。ここで、加工開始電流（ＩＰ）値ＩＰＳ は、必ずしも必要ではないが加工開始時の実加工面積がわかっていればその面積に適切な電流値を入力しておくことにより、加工効率を向上させることができる。
【００２８】
ここで、開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ が設定されていないと、ステップＳ１０２の判別結果はＮＯとなりステップ１０４ｂに入る。ステップ１０４ｂでは、図６のテーブルにおける最小加工電流（ＩＰ）値ＩＰＭＩＮ （本実施の形態ではＩＰＯ）の場合のオーバーカット量αＭＩＮ をデータテーブルメモリ２１から読み出し、次のステップ１０５ｂで加工開始時の補正揺動幅ＬＳ が求められる。この補正揺動幅ＬＳ は最終加工電流値のオーバーカット量αＥＮＤ −αＭＩＮ で求められる。なお、補正揺動幅ＬＳ に追加揺動幅ＬＯＳを加えたものがその時の揺動幅Ｌとなる。しかる後、ステップＳ１０６に進む。
【００２９】
一方、開始加工電流（ＩＰ）値ＩＰＳ が入力手段１２から入力されているなどの理由により既に設定されていると、ステップＳ１０２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ１０３において最終加工電流値ＩＰＥＮＤ におけるオーバーカット量αＥＮＤ をデータテーブルメモリ２１から読み出す。次に、ステップＳ１０４ａにおいて、開始加工電流値ＩＰＳ におけるオーバーカット量αＳ をデータテーブルメモリ２１から読み出す。そして、ステップＳ１０５ａにおいて加工開始時における補正揺動幅ＬＳ が
ＬＳ ＝αＥＮＤ −αＳ
によって求められる。
【００３０】
このようにして補正揺動幅Ｌｉ の初期値である補正揺動幅ＬＳ が求まったならば、ステップＳ１０６において、開始加工電流値ＩＰＳ 又は最小加工電流値ＩＰＭＩＮ に対応する加工条件とＬＯＳ＋ＬＳ の値を指令する変更指令信号ＩＰＣＦ（揺動幅の設定値、図６中の加工条件番号データ及び加工条件切換フラグＳＣＦＬＧを「０」から「１」に設定する信号）が出力される。さらに、ステップＳ１０７において、コモンメモリ３０内の加工条件切換フラグＳＣＦＬＧが「１」とされる。すなわち、ステップＳ１０６、ステップＳ１０７の結果はコモンメモリ３０に格納される。
【００３１】
図２に戻ると、このようにしてステップＳ２の実行が終了したならば、数値制御部１０においてはステップＳ２００〜ステップＳ２０５が実行されると同時に、補助制御部２０においてはステップＳ３が実行される。
【００３２】
先ず、ステップＳ２００〜Ｓ２０５について説明すると、ステップＳ２００では主制御部１１の指令に基づき加工条件切換フラグＳＣＦＬＧが「１」となってているか否かが加工条件設定変更制御部１５で判別され、加工条件切換フラグＳＣＦＬＧが「０」であるとその判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２０３でその時の設定加工条件に従って放電加工が実行される。ステップＳ２０４では加工が終了したか否かが判別される。この判別は加工深さが目標の加工深さに到達したか否かによって行われる。加工が終了していないとステップＳ２０４の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２００に戻る。加工が終了しているとステップＳ２０４の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２０５でＥＮＤＦＬＧを「１」とし、放電加工動作を終了する。
【００３３】
ステップＳ２００で判別結果がＹＥＳとなると、ステップＳ２０１で、加工条件設定変更制御部１５は、コモンメモリ３０の所定のアドレスに補助制御部２０からの変更指令信号ＩＰＣＦにより書き込まれた揺動幅Ｌと加工条件番号とを読み出し、前記加工条件番号に対応する加工条件データをメモリ装置１４から読み出し、放電電源装置５に入出力インターフェイス回路６を介して加工条件設定データを送って加工条件を変更するとともに揺動幅Ｌに関するデータを主制御部１１に送る。さらに、ステップＳ２０２で加工条件切換フラグＳＣＦＬＧをクリアして「０」とし、ステップＳ２０３に進むことになる。
【００３４】
すなわち、数値制御部１０では、補助制御部２０で加工条件の変更が指令されているか否かをステップＳ２００で判別し、加工条件の変更が指定された場合にはその変更すべき加工条件に変更して、被加工物Ｗの加工を行うことになる。
【００３５】
次に、図４、図５を参照して、補助制御部２０における加工条件変更制御につき、ステップＳ３００〜３１０に従って説明する。図４を参照すると、先ずステップＳ３００でフラグＥＮＤＦＬＧが「１」か否かが判別される。フラグＥＮＤＦＬＧが「１」であると加工が終了あるいは本発明の処理を終了することを意味しており、ステップＳ３００の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３０１ａにおいてコモンメモリ３０の変更設定データをクリアして、動作が終了となる。
【００３６】
一方、ステップＳ３００の判別結果がＮＯであるとステップＳ３０１に進み、ここで、加工面積演算部２３は演算を行うタイミングを決定するタイマＴをリセットし時間の計測を開始する。さらに、加工面積演算部２３は放電回数検出部７から入出力インターフェイス６を介して所定時間、例えば０．１秒毎に発生した放電パルス数を読み込み一時記憶部２４に記憶する。また、所定時間経過時にコモンメモリ３０に更新記録されている現在位置データも読み込み一時記憶部２４に記憶する。ステップＳ３０３では、タイマＴが所定の時間Ｔ１（例えば１０秒）に達したかどうかが判断され、Ｔ＜Ｔ１であればステップＳ３０３の判断結果がＮＯとなりステップＳ３０２に戻り判断結果がＹＥＳになるまで繰り返される。ところで、本実施の形態では、ステップＳ３０２の処理が１００回行われることになり、読み込まれた各データは一時記憶部２４に順次記憶されていく。Ｔ≧Ｔ１となると判断結果がＹＥＳとなりステップ３０４にはいる。
【００３７】
ステップＳ３０４では、一時記憶部２４に保存された保存データとデータテーブルメモリ２１に格納されているデータテーブル中の放電１回当りの除去量に関するデータ（図６参照）とから加工面積を所定時間毎に演算し、演算加工面積を下式を用いて算出する。
Ｓ＝ＰＮ・Ｖ／ΔＦＤ
ここで、Ｓは求める演算加工面積、ＰＮは一時記憶部２４に記憶されている時間Ｔにおける総パルス数、Ｖは現在の加工電流（ＩＰ）値に対応する放電１パルス当りの除去量（図６参照）、ΔＦＤは所定時間毎にコモンメモリ３０から読み取られた現在位置データのうち最深加工深さの値から前回の最深加工深さの差分である。ステップＳ３０５では、演算加工面積がデータテーブルでの現在加工中の面積より所定の割合、例えば１０％増加したか否かが判別される。その増加が所定の割合以下であるとステップＳ３０５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３００に戻り、再び放電回数から上述のように演算加工面積が求められる。演算加工面積がデータテーブルでの現在加工中の面積より所定の割合増加したとステップＳ３０５で判別されると、その判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３０６に進む。ここで、図６について詳述する。図６に示される各データは、データテーブル２１の決められたアドレスにそれぞれ関連付けて記憶されている。ここで、示されたデータは、グラファイト電極で鋼の被加工物を加工したときのデータである。好ましくは電極と被加工物の各材質ごとに複数組記憶しておき加工に際して選択する構成とすることが望ましい。図６中、ＩＰ値（加工電流設定）は、加工電流値の設定を示すものでＩＰ値１に対して所定の加工電流、例えば、１．５アンペアが割り当てられている。オーバーカットは、それぞれのＩＰ値で加工した場合の電極から加工面までの距離である。加工除去量は前述の通り加工電流（ＩＰ）値に対応する放電１パルス当りの除去量である。加工面積０〜２は、作業者が、加工時間を重視、電極の消耗を重視あるいは加工精度を重視するなどの要求に基づき任意に選択して使用できるようにデータを用意したものである。
【００３８】
ステップＳ３０６では、最適ＩＰ値・揺動幅演算部２５がその時得られた演算加工面積に対応した加工電流（ＩＰ）値をデータテーブルメモリ２１内のデータを参照して読み出し、次のステップＳ３０７でこの読み出された加工電流値が最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に達したか否かが判別される。読み出された加工電流値が最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に達していない場合にはステップＳ３０７の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３０８ａに入り、ここで、読み出された加工電流値に対応したオーバーカット量αｉ から補正揺動幅Ｌｉ をＬｉ ＝αＥＮＤ −αｉ として求める。
【００３９】
ステップＳ３０９ａでは、最適ＩＰ値・揺動幅演算部２５により決定された揺動幅と加工電流値の加工条件を受け取り、ＩＰ値・揺動幅変更指令部２６が揺動幅をＬｉ ＋ＬＯＳに変更し、且つ加工電流値をステップＳ３０６で読み出した値に対応する加工条件変更することを内容とする変更指令信号ＩＰＣＦを出力し、コモンメモリ３０に書き込む。しかる後、ステップＳ３１０で加工条件切換フラグＳＣＦＬＧを「１」にし、ステップＳ３００に戻る。
【００４０】
一方、ステップＳ３０７での判別結果がＹＥＳとなった場合には、ステップＳ３０８ｂに入り、ここで揺動幅の値を予め決められている追加揺動幅ＬＯＳの値に変更する。次のステップＳ３０９ｂでは、揺動幅を追加揺動幅ＬＯＳに変更し、加工電流値を所与の最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に変更することを内容とする変更指令信号ＩＰＣＦを出力し、コモンメモリ３０に書き込みステップＳ３１０に進むことになる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、図１に示す形彫放電加工装置１によれば、加工用電極と被加工物との間で実際に放電が行われる面積が加工の進行に伴って徐々にまたは段階的に増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する場合、開始加工電流値ＩＰＳ 、最終加工電流値ＩＰＥＮＤ 、追加揺動幅ＬＯＳを与えることにより、加工の進行に伴って増大する実加工面積を演算によって求め、得られた演算加工面積の増大の割合が所定値を越えた場合に加工電流をそれに見合う分だけ増大させる一方、これにより大きくなるオーバーカット量の分だけ揺動幅を小さくして加工を行う。
【００４２】
このことを図７を参照して説明すると、加工を開始したときの加工用電極Ｅの位置レベルＬ０では、開始加工電流値ＩＰＳ に相応したオーバーカット量がαＳ であり、追加揺動幅ＬＯＳが設定されているため、初期補正揺動幅ＬＳ は最終加工電流値ＩＰＥＮＤ に対応するオーバーカット量αＥＮＤ からαＳ を引いた値となっている。
【００４３】
加工が進み、、加工用電極Ｅが位置レベルＬ１に達したときにこのときの演算加工面積に対応した加工電流値に切り換えられる場合、オーバーカット量の増分Δαだけ補正揺動幅の値が小さくなる。このように、加工電流がステップ的に増しても、揺動幅を小さくしてこれに見合ったオーバーカット量が必ず確保される。
【００４４】
したがって、図７から判るように、加工電流値が大きくなる毎に揺動幅（ＬＯＳ＋ＬＳ ）が小さくなり、位置レベルＬＢでの揺動幅が追加揺動幅ＬＯＳと一致する。
【００４５】
この結果、加工電流値が増加しても、この増加に見合う分の放電加工間隙を確保することができるので、加工電流を増加した場合に加工間隙の放電状態が不安定又は異常状態となるのを確実に防止し、安定な加工を継続して行うことができる。この構成が、図１０に示すような加工液噴流孔ＥＨが加工用電極Ｅに形成されている場合の加工に特に有利であることは従来技術の問題点として説明したところから明らかである。
【００４６】
なお、形彫放電加工装置１によれば、予め任意の追加揺動幅を設定することができるので、図１０に示すように加工液噴流孔ＥＨが加工用電極Ｅに形成されている場合、揺動運動によってコア部分Ｃが全て放電加工されてしまうような値に追加揺動幅を設定すれば、加工中コア部分Ｃの折損の問題を生じさせないばかりか加工開始時点からコアを発生させず、加工の終了と同時にコア部分Ｃの除去が終了するという利点を得ることができる。なお、本実施例では、主制御部１１と補助制御部２０とを別体に構成したが、主制御部１１の構成の一部として、補助制御部２０の動作を行わせるよう構成してもよい。すなわち、補助制御部２０の機能を主制御部１１のマイクロプロセッサによって実現するように構成してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、加工電流値が増加してもこの増加に見合う分の放電加工間隙を確保することができるので、加工電流を増加した場合に加工間隙の放電状態が不安定又は異常状態となるのを確実に防止し、安定な加工を継続して行うことができる。また、加工液噴流孔が加工用電極に形成されている場合の加工においては、揺動運動によってコア部分が全て放電加工されてしまうような値に追加揺動幅を設定すれば、加工中コア部分の折損の問題を生じさせないばかりか加工開始時点からコアを発生させず、加工の終了と同時にコア部分の除去が終了するという利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による形彫放電加工方法によって被加工物を加工するための形彫放電加工装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した形彫放電加工装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】図２に示す変更指令ステップの詳細フローチャート
【図４】図２に示す面積演算及びＩＰ・揺動幅演算処理ステップの詳細フローチャートの前半部分を示す図。
【図５】図２に示す面積演算及びＩＰ・揺動幅演算処理ステップの詳細フローチャートの後半部分を示す図。
【図６】図１のデータテーブルメモリに格納されるデータテーブルの内容を示す図。
【図７】図１に示す形彫放電加工装置によって本発明により被加工物を放電加工する場合の揺動幅とオーバーカット量との間の関係を説明するための説明図。
【図８】放電加工が進むに従って実加工面積が増大する加工用電極の形状の例を示す図。
【図９】加工電流の切り換えによって加工が不安定になる理由を説明するための説明図。
【図１０】加工用電極に加工液噴流孔が形成されている場合における従来の加工方法の問題点を説明するための説明図。
【符号の説明】
１ 形彫放電加工装置
５ 放電電源装置
７ 放電回数検出部
１０ 数値制御部
１１ 主制御部
１２ 入力手段
１３ 出力手段
１４ メモリ装置
１５ 加工条件設定変更制御部
２０ 補助制御部
２１ データテーブルメモリ
２２ 開始ＩＰ値・揺動幅演算部
２３ 加工面積演算部
２４ 一時記憶部
２５ 最適ＩＰ値・揺動幅演算部
２６ ＩＰ値・揺動幅変更指令部
３０ コモンメモリ
Ｅ 加工用電極
ＦＤ 位置データ
Ｇ 放電加工間隙
ＩＰＣＩＰＣＦ 変更指令信号
ＩＰＳ 開始加工電流値
ＩＰＥＮＤ 最終加工電流値
Ｌｉ 補正揺動幅
ＬＯＳ 加揺動幅
ＰＮ 放電回数データ
ＳＣＦＬＧ 加工条件切換フラグ
Ｗ 被加工物
Claims (3)
- 実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状の加工用電極を用いて被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して加工用電極と被加工物との間に相対揺動運動を与えながら放電加工を行うようにした形彫放電加工方法において、
前記所定時間毎に求められる演算加工面積の増加に伴って前記加工電流値をより大きな値に切り換える際、該切り換え後の加工条件によるオーバーカット量の増加分に対応させて切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させることにより、切り換え後のオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とを切り換えるようにしたことを特徴とする形彫放電加工方法。 - 実加工面積が加工の進行に伴って増大するような形状であって下端面に開口する加工液噴流孔が形成されている加工用電極を用い加工用電極と被加工物との間に相対揺動運動を与えながら被加工物を形彫放電加工する際に、所定時間毎に加工面積を演算によって求め、加工条件をこれにより得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して被加工物を所要の形状に加工するようにした形彫放電加工方法において、
前記所定時間毎に求められる演算加工面積の増加に伴って前記加工電流値をより大きな値に切り換える際、該切り換え後の加工条件によるオーバーカット量の増加分に対応させて切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させることにより、切り換え後のオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバーカット量と揺動幅との和を越えない関係を保ちつつ加工条件と揺動幅とを切り換え、かつ、最終加工条件での揺動幅が前記加工液噴流孔に相応して被加工物に形成される突起体を放電加工により除去するのに充分な値に設定されるようにしたことを特徴とする形彫放電加工方法。 - 入力手段によって各種の加工条件を設定することにより、又は入力手段から予め用意された放電加工プログラムを入力することにより、主制御部に格納されている制御プログラムによって加工用電極と被加工物との間の揺 動運動を含む相対運動及び放電電源装置における電気的加工条件が制御されるように構成されると共に、所定時間毎に放電加工面積を演算して演算加工面積を求める加工面積演算手段を備え、加工面積演算手段によって得られた演算加工面積に従った加工電流値の加工条件に切り換えることを繰り返して前記被加工物を所要の形状に加工することができるようにした形彫放電加工装置において、
少なくとも加工電流値とオーバーカット量と放電面積との間の関係を示す複数組の加工条件データファイルを格納している記憶手段と、
該加工面積演算手段の演算結果に応答し前記記憶手段からその時の演算加工面積に見合った加工電流値を決定するための決定手段と、
前記決定手段に応答し決定された加工電流値に相応するオーバカット量を前記記憶手段から読み出すための読出手段と、
前記加工電流を切り換える際、該読出手段が読み出したオーバカット量と切り換え前のオーバカット量との差分を計算し、切り換え後の加工条件で得られるオーバカット量と揺動幅との和が切り換え直前の加工条件で得られるオーバカット量と揺動幅との和を超えない関係を保つようにして、前記差分に対応して切り換え後の前記揺動運動の揺動幅を減少させるように、切り換え後の揺動幅を決定するための演算を行う揺動幅演算手段と
を備えたことを特徴とする形彫放電加工装置。
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| JP14488696A JP3542233B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 形彫放電加工方法及び装置 |
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