JP3902713B2

JP3902713B2 - Electric discharge machine and jump control method for electric discharge machine

Info

Publication number: JP3902713B2
Application number: JP18878599A
Authority: JP
Inventors: 栄笠崎; 清金田
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2001009642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電加工機及びそのジャンプ制御方法に関し、特に加工効率を最大にする電極のジャンプ周期及びジャンプ距離を自動的に決定する放電加工機及びそのジャンプ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電加工機は、連続的に放電加工を行うと加工間隙に加工屑（スラッジ）が溜まり加工不良が発生する。この加工不良を防止するため、従来技術による放電加工機は、加工液供給ノズルを設け該ノズルから加工間隙に向けて加工液を噴出して加工屑を除去しながら放電加工を行ったり、或いは、所定のジャンプ周期にて放電加工を中断して電極を所定のジャンプ距離を以てワークから短時間離反させ（ジャンプさせ）、その後電極を再びワークに接近させ放電加工を再開する所謂ジャンプ制御を行っている。このジャンプ動作中に加工間隙に生じる加工液の流動動作によるポンピング作用により加工屑を加工間隙から排出し、異常放電による電極やワークの損傷を防止するのである。従来技術では、放電加工機のジャンプ制御における、ジャンプ周期とジャンプ距離は、オペレータの経験に基づき設定されている。
【０００３】
特開平６−１２６５３４公報に開示された放電加工装置は、ジャンプ周期毎の総電流を求め、これを基準にして加工状態の変化に応じた最適加工電流を供給するよう制御すると共に、加工屑の発生量の変化に応じてジャンプ動作としてのジャンプ所要時間またはジャンプ距離のうち少なくとも一方を自動的に設定することにより、加工の安定化、加工速度及び加工精度の向上を図るものである。
【０００４】
特開平２−３０３７２０公報に開示の放電加工機のジャンプ制御方法は、放電状態に応じてジャンプ周期とジャンプ距離とをファジィ制御により自動的に設定して加工速度と加工精度の向上を図るものである。
【０００５】
特開平１０−３０９６３０公報に開示の放電加工制御方法は、加工位置における電極の加工面積と加工深さのデータから、ジャンプ距離とジャンプ速度をファジィ推論により自動設定しジャンプ動作を開始するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、放電加工機のジャンプ制御の従来技術として様々な技術開示がなされているが、未だ適切な制御がなされるものが存しないため、実際には、オペレータが放電状態を監視しながら手操作にて調整しているのが現状である。特に、リブ加工のようなテーパ形状の深穴を形成する放電加工においては、図１６に示すように、電極Ｅの下方部位の側面にタール状の加工屑Ｃ_tが付着し、このタール状の加工屑Ｃ_tを介して２次放電が発生し、ワークＷに加工された深穴の奥側、つまり、下方部位が目標とする加工面よりも過剰に加工され損傷を受けることがある。こうした異常放電による加工面の損傷は、仕上加工を行っても損傷を受けた粗加工面を仕上げきれず加工精度が低下する。従来技術はタール状の加工屑の付着を防止することには寄与しないため、加工精度の向上を図ることができない。
【０００７】
また、加工効率向上の観点から、加工ストローク及び加工面積が大きい放電加工と細かい放電加工とを同一の放電加工機により実施できるようにすることが望まれている。一般的には加工形状によって電極を適宜交換して使用するが、機械の大きさや仕様によって好ましい加工エリアが異なる。一方、例えばリブ加工等の細かい放電加工を行う場合には、放電加工中のジャンプ動作の送り速度が加工精度や加工速度を左右するので、大形の放電加工機で細かい放電加工を行おうとすると、主軸頭の慣性のためにジャンプ動作の送り速度を上げられず、従って、小形の主軸頭に比較して加工性能が悪くなる。
【０００８】
従って本発明は、電極とワークとの加工間隙から加工屑を確実かつ迅速に排除して、ワークの加工時間を短縮するジャンプ制御を行うことができる放電加工機及びその放電加工機のジャンプ制御方法を提供することを課題とする。
本発明は、更に、大形の主軸頭で小形電極を使用する際に生じる問題を解消し、放電加工機の加工性能の向上を図ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、主軸頭に取り付けられた電極とワークとの極間にパルス電圧を印加して前記ワークを放電加工すると共に、ジャンプ要求に応じて前記電極にジャンプ動作を行わせる放電加工機において、前記主軸頭に、前記主軸頭の軸線方向と平行な方向へ送り移動し、該送り移動が前記主軸頭と独立して制御可能な副主軸と、前記副主軸に取り付けられた前記電極のジャンプ動作を上昇、下降の送り速度が２０ｍ／ｍｉｎ以上で、送りの加減速加速度が１．０Ｇ以上で行うよう制御するジャンプ動作制御手段を具備し、前記ジャンプ動作制御手段は、前記電極が放電加工中かジャンプ動作中かを判別する極間状態検出手段と、前記極間状態検出手段で前記電極が放電加工中と判別されたとき、前記極間に印加されるパルス電圧の有効放電パルス数を計数し、所定のサンプリング周期ごとに読み取る有効放電カウンタと、ジャンプ周期における放電加工開始からそのサンプリング時刻までに計数された前記有効放電パルス数を累積し、前記累積した有効放電パルス数とジャンプ周期におけるジャンプ所要時間と放電加工開始からそのサンプリング時刻までの放電加工時間とから加工効率を演算する加工効率演算手段と、前記加工効率演算手段で演算した加工効率と前回の加工効率とを比較し、前回の処理周期に演算した加工効率が今回の処理周期に演算した加工効率よりも大きい場合に、前記ジャンプ要求を指令するジャンプ時期設定手段とを備えて構成される放電加工機を要旨とする。
【００１１】
好ましくは、前記副主軸は前記主軸頭の内部または側面に送り移動可能に設けられる。また、前記主軸頭または副主軸の送り駆動手段はリニアモータで構成することができる。更に好ましくは、前記ジャンプ動作制御手段は、前記電極のジャンプ動作の毎回の上昇をワーク表面の加工開始点以上の位置まで行うよう制御する。
【００１３】
好ましくは、前記ジャンプ動作制御手段は、前記電極が予め設定された第１ジャンプ距離でジャンプ動作を実行したときの第１ジャンプ周期における第１最大加工効率を演算し、前記電極が前記第１ジャンプ距離に所定長さを加減した第２ジャンプ距離でジャンプ動作を実行したときの第２ジャンプ周期における第２最大加工効率を演算し、前記第１最大加工効率と前記第２最大加工効率とを比較し、高い効率を与えるジャンプ距離を前記電極のジャンプ距離として設定するジャンプ距離設定手段を更に備えて構成される。
【００１４】
請求項６に記載の本発明は、電極とワークとの極間にパルス電圧を印加して前記ワークを放電加工すると共に、ジャンプ要求に応じて上昇、下降の送り速度が２０ｍ／ｍｉｎ以上で、送りの加減速加速度が１．０Ｇ以上で前記電極にジャンプ動作を行わせる放電加工機のジャンプ制御方法において、
前記電極が放電加工中かジャンプ制御中かを判別し、前記電極が放電加工中と判別されたとき、前記極間に印加されるパルス電圧の有効放電パルス数を累積し、前記累積した有効放電パルス数とジャンプ周期におけるジャンプ所要時間と放電加工開始からそのサンプリング時刻までの放電加工時間とから加工効率を演算し、前記演算した加工効率と前回の加工効率とを比較し、前回の処理周期に演算した加工効率が今回の処理周期に演算した加工効率よりも大きい場合に、前記ジャンプ要求を指令する放電加工機のジャンプ制御方法を要旨とする。
【００１５】
好ましくは、前記電極のジャンプ動作の毎回の上昇をワーク表面の加工開始点以上の位置まで行うようにする。
【００１６】
更に、前記電極が予め設定された第１ジャンプ距離でジャンプ動作を実行したときの第１ジャンプ周期における第１最大加工効率を演算し、前記電極が前記第１ジャンプ距離に所定長さを加減した第２ジャンプ距離でジャンプ動作を実行したときの第２ジャンプ周期における第２最大加工効率を演算し、前記第１最大加工効率と前記第２最大加工効率とを比較し、高い効率を与えるジャンプ距離を前記電極のジャンプ距離として設定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明による放電加工機の一実施形態を示す概略ブロック構成図である。
【００１８】
本実施形態において、ジャンプ動作制御手段としての放電加工制御装置３１は、加工条件設定部３３、表示装置３５、入力装置３７、軸送り制御部３９、ジャンプパラメータ演算部４１、サーボ信号演算部４３、パルス演算部４５、ジャンプ時期決定部４７、加工電源制御部４９、極間状態検出部５３、加工効率演算部５７及びこれらのブロックを制御するためのマイクロコンピュータを備えた公知の制御部（図示せず）を主要構成要素として含んでいる。
【００１９】
図１に一例として示す放電加工機１１は、ワークＷに対してＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に相対移動可能に設けられた主軸１３、該主軸１３の先端に絶縁プレート１５、電極クランプ１７を介して取り付けられたリブ加工用電極１９とを具備している。放電加工機１１は主軸１３をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能とするために、各々の軸方向に主軸１３を駆動するサーボモータ及びその駆動装置を具備しているが、特に、図１には主軸１３をＺ軸方向へ送るための駆動装置としてリニアモータ２３と、該リニアモータ２３のためのモータ駆動装置５１と、主軸１３のＺ軸方向の位置を検出するためのスケール２５が図示されており、後述するように、非放電加工中における電極１９のＺ軸方向の位置決めと放電加工中における極間距離（ギャップ）の制御とが行われる。
【００２０】
ワークＷは、電極１９に対面するように加工槽２１に貯留された加工液内に浸漬、固定されている。電極１９とワークＷとの極間には加工電源装置５５からパルス電圧が印加され、これにより発生する放電によりワークＷが加工される。加工電源装置５５は、放電加工中に使用されるメイン電圧を供給する主電源と、極間における放電を点弧させるために使用されるサーチ電圧を供給するサーチ電源とを有し、加工条件設定部３３にて設定された極間への印加電圧、τ_ON（放電時間）、τ_OFF（休止時間）等の加工電源用パラメータを加工電源制御部４９を介して受け、これらに従って電極１９とワークＷとの極間にパルス電圧を供給する。
【００２１】
加工条件設定部３３には入力装置３７が接続されており、該入力装置３７から入力されるＮＣプログラムや各種パラメータに基づき、ワークＷを加工するために必要な加工電源パラメータ、各サーボモータへの制御パラメータ及び目標基準値を設定する。入力装置３７は、加工条件設定部３３に種々のデータを入力するための手段であり、不図示のキーボード、フロッピーディスクドライブまたは光磁気ディスクドライブ等の読取装置、またはＬＡＮ経由にて加工条件設定部３３に接続されたＣＡＤ、ＣＡＭ装置等から構成することができる。表示装置３５は、入力装置３７から入力される各種パラメータ、電極１９の現在のＸ、Ｙ、Ｚ座標値等を表示する液晶表示装置やＣＲＴ等から構成することができる。
【００２２】
極間状態検出部５３は、加工電源装置５５に対して並列的に電極１９及びワークＷの極間に接続されている。極間状態検出部５３は、極間に印加されたパルス電圧を検出する。すなわち、放電加工制御装置３１は、極間状態検出部５３が検出する極間電圧から、電極１９とワークＷとの極間の現在の状態が、(1) 加工電源装置５５から極間にサーチ電圧を印加した後で未だ放電を開始していない状態か、(2) 短絡状態か、(3) 極間にメイン電圧を印加した後の有効放電状態か、或いは(4) 異常放電状態か等を検出することが可能となっている。
【００２３】
サーボ信号演算部４３は、極間状態検出部５３から受けた検出量と加工条件設定部３３からの目標基準値との差分からサーボ信号を軸送り制御部３９に出力する。軸送り制御部３９は、加工条件設定部３３から送られた制御パラメータとサーボ信号演算部４３から送られたサーボ信号とに基づいて主軸１３の前進、後退量をモータ駆動装置５１に出力する。
【００２４】
パルス演算部４５は、極間状態検出部５３から出力される有効放電パルスを所定のサンプリング周期、例えば１０ｍｓ毎に計数すると共に、これを所定の周期、例えば１０ｍｓ毎にその間の５回分の有効放電パルス数を平均化した平均有効放電パルス数を演算する。また、パルス演算部４５は、１回のジャンプ周期を１フレームとして、複数のフレーム間で平均有効放電パルス数を更に平均化してフレーム平均有効放電パルス数を演算し、加工効率演算部５７へ出力する。パルス演算部４５は、更に、極間状態検出部５３から極間の異常状態を示す異常放電パルス信号を受け、これを計数する。
【００２５】
加工効率演算部５７は、パルス演算部４５から平均有効放電パルス数とフレーム平均有効放電パルス数とを各々受け、後述する処理に従って加工効率と平均加工効率とを演算し、これをジャンプ時期決定部４７及びジャンプパラメータ演算部４１へ出力する。ジャンプ時期決定部４７は、加工効率演算部５７からの加工効率と平均加工効率とに基づいて後述するようにジャンプ時期を決定し、ジャンプパラメータ演算部４１にジャンプ要求信号を出力する。このジャンプ要求信号は、極間の状態に応じて略所定のジャンプ周期毎に生成される。またジャンプ時期決定部４７は、パルス演算部４５からの極間の異常状態を示す異常放電パルス数が所定値を越えたとき、極間が異常放電であると判定し、ジャンプパラメータ演算部４１にジャンプ要求信号を出力する。
【００２６】
ジャンプ時期決定部４７は、所定のワークＷの放電加工開始時に加工条件設定部３３からジャンプ周期に関するジャンプパラメータの初期設定値を受け、放電加工開始後はジャンプ周期を演算して、ジャンプパラメータ演算部４１へジャンプ要求信号を送出する。ジャンプパラメータ演算部４１は、後述するようにジャンプ距離Ｌ_JMP、ジャンプ速度Ｖ_JMP及びジャンプ加減速時定数Ｔ_JMP等のジャンプパラメータを演算し、ジャンプ時期決定部４７からのジャンプ要求信号に応じて、電極１９のジャンプ動作開始の信号及び上記ジャンプパラメータを軸送り制御部３９に送出する。
【００２７】
上述した各手段の機能を遂行する放電加工制御装置３１は、例えば不図示の双方向バスにより相互に接続されたＣＰＵ、ＲＡＭ、バックアップＲＯＭ、各種入力インターフェース及び各種出力インターフェースを備えたマイクロコンピュータシステムで構成できる。入力インターフェースは、例えば入力装置３７や、Ａ／Ｄコンバータを介してが接続される。前記Ａ／Ｄコンバータには、例えば極間のアナログ電圧がアッテネータを介してローレベルで入力され、デジタルデータに変換される。出力インターフェースには表示装置３５及びＤ／Ａコンバータ等が接続される。
【００２８】
次に、図１に示す本発明による放電加工機により実行されるジャンプ制御について説明する。
図２は、本実施形態によるジャンプ制御のメインルーチンを示すフローチャートであり、起動指令により、加工条件設定部３３が加工プログラムを解読し、加工電源装置５５、軸送り制御部３９へのパラメータ設定等、必要な前処理を行った後の放電加工主要部の制御を、加工工程の開始から終了までの流れを記したものである。このメインフローは所定の周期毎、例えば１０ｍｓ毎に実行することができる。
【００２９】
先ず、ステップＳ２０１において、加工条件設定部３３は、加工中であることを示すフラグEDFLG を１に設定し、かつ、ジャンプ中であることを示すフラグJPFLG を０に設定する。次いで、加工条件設定部３３は、ジャンプ動作中か否かをフラグJPFLG により判定しJPFLG ＝１のときはジャンプ動作中と判定してステップＳ２０９へ進み（ステップＳ２０２においてＹｅｓ）、JPFLG ＝０のときはジャンプ動作終了と判定してステップＳ２０３へ進む（ステップＳ２０２においてＮｏ）。ステップＳ２０９のジャンプ制御については図５を参照して後述する。
【００３０】
ステップＳ２０３では、ジャンプ時期決定部４７からジャンプパラメータ演算部４１にジャンプ要求指令が入力された否かを判定し、その判別結果がＹｅｓの場合は、放電加工中フラグEDFLG を０にリセットし（ステップＳ２０６）、次いでステップＳ２０７においてジャンプ動作中を示すフラグJPFLG を１に設定した後、ステップＳ２０８に進みジャンプ設定を行う。ステップＳ２０８のジャンプ設定については図４を参照して後述する。ステップＳ２０３においてＮｏのときは、ステップＳ２０４に進み電極送り制御を実行する。ステップＳ２０４の電極送り制御については図３を参照して後述する。
【００３１】
加工条件設定部３３は、ステップＳ２０５においてワークＷの加工が終了したか否かを電極１９のＺ軸方向の位置から判定し、電極１９が所定の加工深さに到達したとき加工終了と判定し本ルーチンが終了する。一方、電極１９が所定の加工深さまで到達していないとき、加工終了と判定しステップＳ２０２に戻る。
【００３２】
ステップＳ２１０では、電極１９がジャンプ動作を終了し、ジャンプ終了位置に到達した否かを判定し、その判定結果がＹｅｓのときは、ステップＳ２１１に進み、ジャンプ中フラグJPFLG を０にリセットし、次いでステップＳ２１２に進み、計測されたジャンプ所要時間を例えばＲＡＭに格納し、その後ステップＳ２１３へ進む。ステップＳ２１０の判定結果がＮｏのときはステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３において、加工中フラグEDFLG を１に再設定した後、ステップＳ２０２に戻り加工を再開する。ステップＳ２１０における電極１９がジャンプ終了位置に到達したことの判定は、例えば電極１９をＺ軸方向に移動させるＺ軸用モータ（リニアモータ２３）を制御するモータ駆動装置５１への移動指令値がジャンプ終了位置に到達したことで行うことができる。すなわち、ジャンプ要求指令の発生から電極１９が後述するジャンプ距離Ｌ_JMPだけＺ軸方向にワークＷから離反し、再びジャンプ距離Ｌ_JMPだけワークＷに接近したことを上記移動指令値を読み取り、記憶されているジャンプ終了位置と比較して、上記判定を行う。
【００３３】
次に、ステップＳ２０４の電極送り制御について説明する。
図３はステップＳ２０４の電極送り制御を示すフローチャートであり、先ず、サーボ信号演算部４３において、極間状態検出部５３により検出された極間パルス電圧が読み取られる（ステップＳ３０１）。次いで、サーボ信号演算部４３において、極間状態検出部５３が検出した極間の間隙長データと加工条件設定部３３を介して設定した目標基準値との差分が演算される。サーボ信号演算部４３は演算されたサーボ信号を軸送り制御部３９に送出し、軸送り制御部３９は、加工条件設定部３３から送られた制御パラメータに基づいて、リニアモータ２３の前進、後退（Ｆ／Ｂ）の移動量に変換してモータ駆動装置５１に出力する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０３では、モータ駆動装置５１が補間演算を行い、各軸への移動量を演算する。ステップＳ３０４において、モータ駆動装置５１は各軸モータを駆動し電極１９の位置決め制御を行う。
【００３４】
ステップＳ３０５では、パルス演算部４５から出力される有効放電パルス数をパルス演算部４５により所定の周期、例えば１０ｍｓ毎に計数した計数値を複数回読み取ると共に、これらを平均して平均有効放電パルス数を演算する有効放電数フィルタ処理を実行する。ステップＳ３０６では、前記平均有効放電パルス数を読み取り、１回のジャンプ周期を１フレームとする複数のフレーム間で更に平均してフレーム平均有効放電パルス数を演算する有効放電フレームフィルタ処理を実行し、その演算結果をジャンプ時期決定部４７に出力する。
【００３５】
ジャンプ時期決定部４７は以下の式に従って加工効率ηを演算する（ステップＳ３０７）。
η＝ΣＮ_i(t) ／（Ｊ_T＋Ｍ_T） … （１）
ここで、Ｎ_i(t) はサンプリング周期毎の平均有効放電パルス数の計数値を示し、ΣＮ_i(t) は今回のジャンプ周期Ｔ_Jの放電加工開始時期からそのサンプリング時期までのＮ_i(t) の累積値を示し、Ｊ_Tは今回のジャンプ周期の放電加工直前のジャンプ動作におけるジャンプ所要時間を示し、Ｍ_Tは、今回のジャンプ周期の放電加工直前の放電加工開始時期からそのサンプリング時期までの放電加工時間を示している。
【００３６】
再び図３を参照すると、ジャンプ時期決定部４７は、一回のジャンプ周期を１フレームとする複数のフレーム間でステップＳ３０７で演算されたηを更に平均化して平均加工効率η_Fを演算し（ステップＳ３０８）、最大加工効率を与える加工サイクル終了時期か否かを判定する（ステップＳ３０９）。すなわち、本ルーチンの前回の処理周期に演算した加工効率η_(i-1)と今回の処理周期に演算した加工効率η_(i)とを比較してη_(i-1)＞η_(i)であるとき（ステップＳ３０９においてＹｅｓの場合）は、加工効率が最大値に到達したのでステップＳ３１０に進み、ジャンプ時期決定部４７からジャンプパラメータ演算部４１にジャンプ要求指令を出力する。或いは、ステップＳ３０９において加工効率η_(i)＜＜η_Fとなる状態が継続する場合には、加工を継続すべきではないと判断してステップＳ３１０に進み、ジャンプ時期決定部４７からジャンプパラメータ演算部４１にジャンプ要求指令を出力する。一方、η_(i-1)≦η_(i)のとき（ステップＳ３０９においてＮｏの場合）は、加工効率はまだ最大値に達していないので加工を継続すべきと判断し本ルーチンを終了する。
【００３７】
図６は放電加工中の有効放電パルス数と加工効率の実験結果を示す図である。横軸はジャンプ周期において放電加工を開始する時期を０とした加工時間を示し、縦軸は単位時間あたりの、例えば１０ｍｓ内の有効放電パルス数と加工効率を示す。単位時間あたりの有効放電パルス数は、加工速度を示す。曲線５１は平均有効放電パルス数を示し、曲線５２はフレーム平均有効放電パルス数を示す。曲線５３は単位時間当りの加工効率を示し、曲線５４は平均加工効率を示す。
【００３８】
次に、図２のステップＳ２０８のジャンプ設定について説明する。
図４は、ジャンプ制御サブルーチンを示すフローチャートであり、図４に示すジャンプ距離の設定は図２から理解されるように、ジャンプ要求によりジャンプ動作が開始される毎に１回だけ実行される。
【００３９】
先ず、軸送り制御部３９からモータ駆動装置５１への放電加工時の移動指令の出力を一時停止する（ステップＳ６０１）。次いで、その加工サイクルにおける放電加工時間を例えばＲＡＭに格納する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０３では、ジャンプ距離評価フラグJPLFLGが０（ステップＳ６０３においてＮｏ）のとき、ジャンプパラメータ演算部４１により設定されたジャンプ距離Ｌ_JMPが適切に設定されたか、つまり、ジャンプ距離Ｌ_JMPの評価を実行するか否かを判定し、その判定結果がＮｏのときはステップＳ６０４に進む。ステップＳ６０４では、ジャンプ距離の評価、その修正を行うか、また、例えば加工位置が０．５ｍｍ進む毎にジャンプ距離等を調査するか否かを判定し、その判定結果がＮｏのときはジャンプ距離Ｌ_JMPが適切に設定されたと判定し、ステップＳ６０５に進みジャンプ距離Ｌ_JMPを設定し、本ルーチンを終了する。
【００４０】
ステップＳ６０３でジャンプ距離評価フラグJPLFLGが１（ステップＳ６０３においてＹＥＳ）のとき、ジャンプ距離Ｌ_JMPの評価を行うと判定した場合は、ステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０６では、前回の処理周期に演算された平均加工効率η_F(i-1)と、前々回の処理周期に演算された平均加工効率η_(i-2)とがＲＡＭから読み込まれ、ステップＳ６０７においてη_F(i-1)とη_(i-2)とが比較され、η_F(i-1)≧η_F(i-2)のとき、つまりステップＳ６０７においてＮｏのときは、前回の平均加工効率が前々回の平均加工効率以上となったものと判定し本ルーチンを終了する。
【００４１】
また、ステップＳ６０７においてη_F(i-1)＜η_(i-2)のときは前回の平均加工効率が前々回よりも低下したものと判定し、ステップＳ６０８に進み、ジャンプ距離Ｌ_JMPから所定距離αだけ減算して（Ｌ_JMP−α）を前々回のジャンプ距離Ｌ_JMPとして、ジャンプパラメータ演算部４１は、最大加工効率を与えるジャンプ距離Ｌ_JMPを演算する。そして、ステップＳ６０９に進み、ジャンプ距離評価フラグJPLFLGを０にリセットし、本ルーチンを終了する。
【００４２】
更に、ステップＳ６０４では、ジャンプ距離フラグにより、或いは、ジャンプ距離の調査を行うと判定した場合は、ステップＳ６１０に進み、ジャンプ要求が指定されたときの電極１９のＺ軸上の現在位置から電極１９をワークＷから離反させるべくＺ軸方向に戻す距離、いわゆるジャンプ距離Ｌ_JMPを予めＲＡＭに格納したジャンプ距離Ｌ_JMPに所定距離αだけ加算して（Ｌ_JMP＋α）を新たなジャンプ距離Ｌ_JMPとして設定する。そして、ステップＳ６１１に進み、ジャンプ距離評価フラグJPLFLGを１に設定し、本ルーチンを終了する。
【００４３】
つまり、本実施形態によれば、加工効率演算部５７は、電極１９が予め設定された第１ジャンプ距離Ｌ_JMPでジャンプ動作を実行したときの第１ジャンプ周期における第１最大加工効率を演算し、電極１９が第１ジャンプ距離Ｌ_JMPに所定長さαを加減した第２ジャンプ距離（Ｌ_JMP±α）でジャンプ動作を実行したときの第２ジャンプ周期における第２最大加工効率を演算し、第１最大加工効率と第２最大加工効率との比較結果に応じて電極１９のジャンプ距離を設定するのである。
【００４４】
次に、図２のフローチャートにおけるステップＳ２０９のジャンプ制御について説明する。
上述したジャンプ距離設定の実施形態では、連続する２つのジャンプ周期おける各加工効率を比較してジャンプ距離を設定する例を説明したが、連続する複数回のジャンプ周期における加工効率に基づき、ジャンプ距離を設定することもでき、これにより信頼性の高いジャンプ距離の決定が可能となる。
【００４５】
図５は、ジャンプ制御のサブルーチンを示すフローチャートである。図５のジャンプ制御サブルーチンはジャンプパラメータ演算部４１により実行され、ジャンプ距離Ｌ_JMP、ジャンプ速度Ｖ_JMP及びジャンプ加減速時定数Ｔ_JMPが設定される。モータ駆動装置５１は、ジャンプパラメータ演算部４１により設定されたジャンプ距離Ｌ_JMP、ジャンプ速度Ｖ_JMP及びジャンプ加減速時定数Ｔ_JMPを受け、これらに基づいてジャンプブロックの加減速を演算する（ステップＳ７０１）。
【００４６】
ここで、本願出願人は、ジャンプ距離Ｌ_JMPは、電極１９が少なくともワークＷの表面の加工開始点、好ましくは、ワークＷの表面の加工開始点よりも上方の位置まで移動できる距離とし、ジャンプ速度Ｖ_JMPは２０ｍ／min 以上で、かつ、送りの加減速加速度が１．０Ｇ（Ｇは重力加速度）以上とすることにより良好な加工屑の排出が可能となることを見いだした。
【００４７】
ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１で演算したジャンプブロックの加減速に基づき、ジャンプブロックの補間を演算する。ステップＳ７０３では、ステップＳ７０２における補間演算に基づき送り指令データをモータ駆動装置５１に出力し、リニアモータ２３を駆動して電極１９のＺ軸方向位置決め制御を行う。
【００４８】
図７はジャンプ周期の説明図であり、本実施形態によるジャンプ制御方法を適用してジャンプ動作を行いながら放電加工を進捗しているときの電極１９の位置と、それに対応させて加工電源のオン、オフ、すなわち放電加工中か放電加工休止中かを示す加工電源装置５５の波形を表わした図である。図７において、横軸は時間ｔ、縦軸は電極１９とワークＷとの極間距離Ｌを示す。１つのジャンプ周期Ｔ_Jは、ジャンプ所要時間Ｊ_Tと放電加工時間Ｍ_Tとから成り、本発明ではジャンプ時期決定部４７により加工効率が最大となった時を判定し、ジャンプ要求の指令をジャンプパラメータ演算部４１に出力する。ジャンプ所要時間Ｊ_Tは、ジャンプ要求の指令が出力されてからジャンプ距離Ｌ_JMPだけ電極１９をワークＷから離反させ、電極１９を再びワークＷに接近させて放電加工を再開するまでに要する時間である。
【００４９】
既述したように、本実施形態では、ジャンプ動作は、ジャンプ動作の上昇、下降の送り速度を２０ｍ／min 以上、送りの加減速加速度を１．０Ｇ以上で、予め設定されたワークＷの表面の加工開始点以上の位置まで行う。こうした条件下では、より長いストロークをより高速かつ俊敏にジャンプ動作させることができる。つまり、図７から明らかなように、ジャンプ動作の時間が短く、放電加工時間が放電加工休止時間より長くなる。図８に示す従来のジャンプ動作における放電加工と比較しても、加工効率の差は歴然としている。
【００５０】
次に、図９から図１４を参照して、本発明の方法を実施するために適した放電加工機の一例を説明する。図９は、本発明の一実施形態の放電加工機を示す正面図、図１０は、図９の放電加工機の側面図である。
【００５１】
本実施形態による放電加工機１１は、ベッド１０１上にワーク１０３を載置するテーブル１０５が設けられ、テーブル１０５上にワーク１０３を加工液に浸すための加工槽１０７が設けられ、加工槽１０７に充満させる加工液が漏れないようテーブル１０５と加工槽１０７との間にシール１０９が設けられている。そして放電加工は加工液中のワークＷとリブ加工用電極１３１との間で行われる。図９から図１３は、加工槽１０７が上下動する形式のものを示しているが、加工槽１０７を上下動させずにテーブル１０５上に固定した形式のものを採用してもよい。
【００５２】
図１０において、ベッド１０１の後方にはコラム１１１が設けられている。コラム１１１の上面をサドル１１３がＸ軸方向へ移動するよう設けられ、サドル１１３の上面をＹ軸方向へ移動するようラム１１５が設けられている。また、ラム１１５の前面には主軸頭１１７が適当な駆動手段（図示省略、例えばリニアモータまたはサーボモータ）によりＺ軸方向へ移動するよう設けられており、結局、主軸頭１１７がワーク１０３に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能な構成となっている。
【００５３】
図９、１０に示す本発明実施形態の放電加工機においては、図１０の矢視線Ａ−Ａに沿う断面図である図１１及び図１１の矢視線Ｂ−Ｂに沿う断面図である図１２に示すように、主軸頭１１７内にＺ軸と平行なＷ軸方向に移動できるよう副主軸１２５を設け、副主軸１２５の下端に絶縁プレート１２７及び電極ホルダ１２９を介してリブ加工用電極１３１が取り付けられている。ここで、リブ加工用電極とは、先端部に向かって勾配を持っている薄板形状、例えば図１４に示すように、先端部の厚みが２mm、幅が５０mm、先端部に向かって片側１°のテーパを有するよう形成された電極のことをいう。
なお、副主軸１２５を使用しない場合は、従来の放電加工機と同様の状態となるよう主軸頭１１７内に副主軸１２５を収納して主軸頭１１７の下端図１３に示すよう形彫加工用電極１２３を取り付けてワークＷを放電加工するようにできる。
【００５４】
なお、絶縁プレート１１９及び電極ホルダ１２１は着脱自在となっており、細かい放電加工を行うときは、これらを取り外して主軸頭１１７内に収納されている副主軸１２５を主軸頭１１７より突出させ、その下端にリブ加工用電極１３１を取り付けてＷ軸方向に駆動することにより、ワーク１０３に細くて深い放電加工を行うようになっている。ここで、副主軸１２５のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置決めは主軸頭１１７の場合と同様に行われるが、位置決め後の放電加工に際しては、Ｗ軸方向の移動は、図１の実施形態の如く適当な送り駆動手段であるリニアモータ２３を用いて行うことができる。然しながら、前記送り駆動手段は他の構成、例えばボールねじとサーボモータとの組み合わせによる送り駆動装置を用いてもよい。
【００５５】
本発明において、副主軸１２５を用いてリブ溝等の細かい放電加工を行うのは、主軸頭１１７は慣性が大きく細かい放電加工におけるジャンプ動作に適しておらず、主軸頭１１７に比べ慣性の小さい副主軸１２５を用い、加工屑排除のためのジャンプ動作を効率よく行うためである。よって、主軸頭１１７を停止させ副主軸１２５だけを移動させるするように構成し、主軸頭１１７と副主軸１２５とを併用するという考えはない。つまり、大形の放電加工機でも細かい放電加工に適した状態にして使用できる放電加工機を得ることが本発明の１つの要旨である。
【００５６】
次に、図１１、１２を参照して、副主軸１２５の構成について説明する。図１１、１２において、斜線部分が主軸頭１１７の外筐となるＺ軸クイル１３３であり、Ｚ軸クイル１３３の背面に設けられたＺ軸レール１３５がラム１１５に設けられたＺ軸ガイド１３７に沿ってＺ軸方向へ案内され、適当な送り駆動手段（リニアモータまたはサーボモータ等）により主軸頭１１７がＺ軸方向へ移動するよう構成されており、更に、Ｚ軸クイル１３３内を副主軸１２５がＷ軸方向へＺ軸クイル１３３の下部開口部を通って移動する。
【００５７】
Ｚ軸クイル１３３の内部奥側、つまり、図１１においてＺ軸クイル１３３内部の上方部位には、副主軸１２５の案内、移動のためのＷ軸レール１３９及びリニアモータ用マグネット１４１を取り付けるブラケット１４３が設けられ、副主軸１２５の外筐となるＷ軸クイル１４５には、Ｗ軸レール１３９に係合するＷ軸ガイド１４７、リニアモータ用マグネット１４１と対をなすコイル１４９が取り付けられ、コイル１４９とマグネット１４１との係合によりリニアモータを形成し、副主軸１２５のＷ軸方向の送り駆動手段となっている。図１１に示すように、副主軸１２５外筐となるＷ軸クイル１４５の下端には、絶縁プレート１２７及び電極ホルダ１２９を介してリブ加工用電極１３１が取り付けられている。
【００５８】
なお、図９、１０に示す本発明実施形態の放電加工機は、主軸頭１１７内に副主軸１２５が内蔵された形式のものが示されているが、これに限定されることはなく、図１３に示すように、主軸頭１１７の側面部に内蔵形の副主軸１２５と同様の副主軸をＷ軸方向へ移動可能に設けることもできる。
【００５９】
また、既述したように、副主軸１２５を移動させるＷ軸の送り駆動手段（図１の実施形態ではリニアモータ２３）は、その送り速度が２０ｍ／min 以上、送りの加減速加速度が１．０Ｇ（Ｇは重力加速度）以上を出せるような能力を有している。また、本実施形態の如く副主軸１２５を設けたことから、その慣性質量が小さいために、既述した本発明のジャンプ制御方法を効果的に実施することが可能となる。
【００６０】
図１５は、本発明の放電加工機におけるジャンプ制御を適用して図１４に示すようなリブ加工用電極１３１でワークＷを放電加工したときと、従来の放電加工機におけるジャンプ制御を適用したときの実験結果とを比較した図である。図１５において、縦軸は放電加工が進捗するときの加工深さ、横軸はそのときの加工時間を示している。ジャンプ動作における具体的な条件としては、従来の技術は、図８に示すような大きなストロークの後に小さなストロークを行うジャンプ動作のパターンで、かつ例えば１０ｍ／min 、０．２Ｇという標準的な送り速度及び送りの加減速加速度で行い、本発明は、図７に示すようなあらかじめ設定されたワーク１０３の表面の加工開始点以上の位置まで上昇させるジャンプ動作のパターンで、かつ２０ｍ／min 以上、１．０Ｇ以上という送り速度及び送りの加減速加速度で行った。
【００６１】
図１５から明らかなように、本発明のジャンプ制御を適用したときの方が、従来のジャンプ制御を適用したときと比較して、同一の加工深さまでの放電加工時間がはるかに短い。つまり、１往復のジャンプ動作の間に、リブ加工用電極１３１をワーク１０３の表面の加工開始点以上の位置まで上昇させて、広い加工屑排出通路を確保するとともに、高速かつ俊敏なジャンプ動作で十分なポンピング作用を働かせて、リブ加工用電極１３１とワーク１０３との加工間隙から加工屑を加工液の液流で確実、迅速に排除できたことを意味している。よって、加工屑介在の異常放電による放電加工速度の低下が起こらないのである。
【００６２】
なお、大型の電極による放電加工を行う場合は、形彫加工用電極１２３を主軸頭１１７の下端に取り付け、主軸頭１１７のＺ軸の駆動手段として大形のリニアモータを用い、Ｚ軸方向にジャンプ動作を行わせることも可能である。このときにも、送り速度を２０ｍ／min 以上で、送りの加減速加速度を１．０Ｇ以上で、ワーク１０３の表面の加工開始点以上の位置まで毎回上昇させるジャンプ動作を行えば、大きな放電加工でも、副主軸１２５を用いた放電加工と同様に効率よく放電加工を行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の放電加工機のジャンプ制御方法によれば、オペレータの経験に頼らずに加工効率を最大にするジャンプ周期及びジャンプ距離を自動的に決定できる。
【００６４】
更に、本発明の放電加工機では、大形の放電加工に際しては主軸頭に取り付けた電極を用いてワークを放電加工し、比較的小形の放電加工に際しては、Ｗ軸方向に移動する副主軸に切り換えてワークを放電加工するよう構成した。このため、小形の放電加工に際しては副主軸の使用により慣性が小さく、加工屑排除のためのジャンプ動作の送り速度及び加減速加速度を大きくすることが容易となり、加工効率のよい放電加工機を提供することができる。
【００６５】
更に、本発明の放電加工機においては、小形の放電加工に際して慣性の小さい副主軸を用いてＷ軸方向の移動を行わせるようにしたので、位置決めなどは従来通りのＸ、Ｙ、Ｚ軸移動を利用し、比較的小形の放電加工やそのときのジャンプ動作はＷ軸方向の駆動手段を用いるので、ジャンプ動作を短時間で行い効率のよい放電加工を行うことができる。
【００６６】
更に、本発明の放電加工機のジャンプ制御方法を用いてワークの放電加工を行うと、電極とワークとの加工間隙から加工屑を確実かつ迅速に排除でき、ワークの加工時間の短縮及び加工面品位の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放電加工機の一実施形態を示す概略ブロック構成図である。
【図２】本発明によるジャンプ制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】電極送り制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ジャンプ設定のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図５】ジャンプ制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】放電加工中の有効放電パルス数と加工効率の実験結果を示す図である。
【図７】本発明の放電加工機のジャンプ制御を適用してジャンプ動作を行いながら放電加工を進捗しているときの電極の位置を、それに対応させて加工電源のオン、オフ、すなわち放電加工中か放電加工休止中かを示す加工電源の波形と共に表わした図である。
【図８】従来の放電加工機におけるジャンプ制御を適用した場合の図７と同様の図である。
【図９】本発明の放電加工機の一実施形態を示す正面図である。
【図１０】図９の放電加工機の側面図である。
【図１１】図１０の矢視線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図１２】図１１の矢視線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図１３】本発明の放電加工機の他の実施形態を示す正面図である。
【図１４】リブ加工用の電極の斜視図である。
【図１５】本発明の放電加工機におけるジャンプ制御を適用してリブ加工用電極ワークＷを放電加工したときと、従来の放電加工機におけるジャンプ制御を適用したときの実験結果とを比較した図である。
【図１６】従来技術の問題点を説明するための、リブ加工におけるリブ加工用電極とワークとの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１１…放電加工機
１３…主軸
１９…電極
２３…リニアモータ
３１…放電加工制御装置
３３…加工条件設定部
３９…軸送り制御部
４１…ジャンプパラメータ演算部
４３…パルス電圧差分演算部
４５…パルス演算部
４７…ジャンプ時期判定部
４９…加工電源制御部
５３…極間状態検出部
５７…加工効率演算部
１１７…主軸頭
１２５…副主軸
１３１…リブ加工用電極
１３３…Ｚ軸クイル
１３５…Ｚ軸レール
１３７…Ｚ軸ガイド
１３９…Ｗ軸レール
１４１…マグネット
１４５…Ｗ軸クイル
１４７…Ｗ軸ガイド
１４９…コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric discharge machine and its jump control method, and more particularly to an electric discharge machine and its jump control method for automatically determining an electrode jump cycle and jump distance that maximize machining efficiency.
[0002]
[Prior art]
When an electric discharge machine performs electric discharge machining continuously, machining waste (sludge) accumulates in the machining gap, resulting in machining defects. In order to prevent this processing failure, the electric discharge machine according to the prior art is provided with a machining fluid supply nozzle and performs electrical discharge machining while ejecting the machining fluid from the nozzle toward the machining gap to remove machining waste, or So-called jump control is performed in which the electric discharge machining is interrupted at a predetermined jump cycle, the electrode is moved away from the workpiece (jump) for a short time with a predetermined jump distance, and then the electric discharge machining is resumed by bringing the electrode closer to the workpiece again. . The machining waste is discharged from the machining gap by the pumping action caused by the flow of machining fluid generated in the machining gap during this jumping operation, and damage to the electrode and workpiece due to abnormal discharge is prevented. In the prior art, the jump cycle and jump distance in jump control of an electric discharge machine are set based on the experience of the operator.
[0003]
The electric discharge machining apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-126534 obtains the total current for each jump cycle and controls to supply the optimum machining current according to the change of the machining state with reference to this total current. By automatically setting at least one of a required jump time or a jump distance as a jump operation in accordance with a change in the amount of generation, the processing is stabilized, the processing speed and the processing accuracy are improved.
[0004]
The jump control method of an electric discharge machine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-303720 is intended to improve the machining speed and machining accuracy by automatically setting the jump cycle and jump distance by fuzzy control according to the discharge state. is there.
[0005]
In the electric discharge machining control method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-309630, the jump distance and the jump speed are automatically set by fuzzy inference based on the machining area and machining depth data of the electrode at the machining position, and the jump operation is started. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, various technical disclosures have been made as conventional techniques for jump control of an electric discharge machine. However, there is nothing that can be appropriately controlled. The current situation is that it is adjusted by operation. In particular, in electric discharge machining that forms a tapered deep hole such as rib machining, as shown in FIG._tThis tar-like processing waste C adheres_tAs a result, a secondary discharge may occur, and the back side of the deep hole machined in the workpiece W, that is, the lower part, may be machined and damaged more than the target machining surface. The damage of the machined surface due to such abnormal electric discharge does not finish the damaged rough machined surface even if the finish machining is performed, and the machining accuracy is lowered. Since the prior art does not contribute to preventing the adhesion of tar-like processing waste, it is not possible to improve the processing accuracy.
[0007]
Further, from the viewpoint of improving machining efficiency, it is desired that electric discharge machining with a large machining stroke and machining area and fine electric discharge machining can be performed by the same electric discharge machine. In general, the electrodes are used with appropriate replacement depending on the processing shape, but the preferable processing area varies depending on the size and specifications of the machine. On the other hand, when performing fine electric discharge machining such as rib machining, the feed speed of the jump operation during electric discharge machining affects machining accuracy and machining speed, so if you try to do fine electric discharge machining with a large electric discharge machine Because of the inertia of the spindle head, the feeding speed of the jumping operation cannot be increased, and therefore the machining performance is worse than that of a small spindle head.
[0008]
Accordingly, the present invention relates to an electric discharge machine capable of reliably and quickly removing machining scraps from a machining gap between an electrode and a workpiece and reducing the machining time of the workpiece, and a jump control method for the electric discharge machine. It is an issue to provide.
It is another object of the present invention to solve the problems that occur when using a small electrode with a large spindle head and to improve the machining performance of an electric discharge machine.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the workpiece is subjected to electric discharge machining by applying a pulse voltage between the electrode attached to the spindle head and the workpiece, and a jump operation is performed on the electrode in response to a jump request. In the electric discharge machineA feed spindle is moved to the spindle head in a direction parallel to the axial direction of the spindle head, and the feed movement is attached to the subsidiary spindle and a subsidiary spindle that can be controlled independently of the spindle head.Comprising jump operation control means for controlling the jump operation of the electrode to be performed at an ascending / descending feed speed of 20 m / min or more and an acceleration / deceleration acceleration of the feed of 1.0 G or more;The jump operation control means includes an inter-electrode state detection unit that determines whether the electrode is in an electric discharge machining or a jump operation, and when the inter-electrode state detection unit determines that the electrode is in an electric discharge machining, The number of effective discharge pulses of the pulse voltage applied to the counter is counted, the effective discharge counter that reads every predetermined sampling period, and the number of effective discharge pulses counted from the start of discharge machining to the sampling time in the jump period are accumulated. Machining efficiency calculation means for calculating machining efficiency from the accumulated number of effective electric discharge pulses, jump required time in the jump cycle, and electric discharge machining time from the start of electric discharge machining to its sampling time, and machining calculated by the machining efficiency calculation means Machining in which the processing efficiency calculated in the previous processing cycle is calculated in the current processing cycle by comparing the efficiency with the previous processing efficiency If greater than the rate, and and a jump timing setting means for instructing the jump requestThe main point is EDM.
[0011]
Preferably, the auxiliary main shaft is provided so as to be able to feed and move inside or on the side surface of the main shaft head. Moreover, the feed driving means of the spindle head or the sub spindle can be constituted by a linear motor. More preferably, the jump operation control means performs control so that the jump operation of the electrode is performed every time up to a position above the machining start point on the workpiece surface.
[0013]
  Preferably, the jump motion control means calculates a first maximum machining efficiency in a first jump cycle when the electrode performs a jump motion at a preset first jump distance, and the electrode is the first jump Calculating a second maximum machining efficiency in a second jump period when a jump operation is executed at a second jump distance obtained by adding or subtracting a predetermined length to the distance, and the first maximum machining efficiency and the second maximum machining efficiencyThe jump distance that gives high efficiency as the jump distance of the electrodeIt further comprises jump distance setting means for setting.
[0014]
  Claim6In the present invention described in the above, a pulse voltage is applied between the electrode and the workpiece to discharge-process the workpiece, and in response to a jump requestAscending / descending feed speed is 20 m / min or more, and acceleration / deceleration acceleration of feed is 1.0 G or moreIn the electric discharge machine jump control method for causing the electrode to perform a jump operation,
  It is determined whether the electrode is under electric discharge machining or jump control, and when it is determined that the electrode is under electric discharge machining, the effective electric discharge pulse number of the pulse voltage applied between the electrodes is accumulated, and the accumulated effective electric discharge is accumulated. Calculate the machining efficiency from the number of pulses and the jump required time in the jump cycle and the electric discharge machining time from the start of electric discharge machining to the sampling time, compare the calculated machining efficiency with the previous machining efficiency, and calculate the previous processing cycle. Command the jump request when the calculated machining efficiency is greater than the machining efficiency calculated in the current processing cycleThe gist of the jump control method of the electric discharge machine.
[0015]
  Preferably, the jump operation of the electrode is performed every time up to a position above the machining start point on the workpiece surface..
[0016]
  Further, the first maximum machining efficiency in the first jump cycle when the electrode performs a jump operation at a preset first jump distance is calculated, and the electrode adds or subtracts a predetermined length to the first jump distance. A second maximum machining efficiency in a second jump cycle when a jump operation is executed at the second jump distance is calculated, and the first maximum machining efficiency and the second maximum machining efficiency are calculated.The jump distance that gives high efficiency as the jump distance of the electrodeCan be set.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an electric discharge machine according to the present invention.
[0018]
In the present embodiment, the electric discharge machining control device 31 as the jump operation control means includes a machining condition setting unit 33, a display device 35, an input device 37, an axis feed control unit 39, a jump parameter calculation unit 41, a servo signal calculation unit 43, A known control unit (not shown) including a pulse calculation unit 45, a jump timing determination unit 47, a machining power source control unit 49, an inter-electrode state detection unit 53, a machining efficiency calculation unit 57, and a microcomputer for controlling these blocks. Z) as a major component.
[0019]
An electric discharge machine 11 shown as an example in FIG. 1 includes a main shaft 13 that can be moved relative to a workpiece W in three orthogonal X, Y, and Z directions, an insulating plate 15 at the tip of the main shaft 13, and an electrode clamp. 17 and an electrode 19 for rib processing attached via 17. The electric discharge machine 11 includes a servo motor for driving the main shaft 13 in each axial direction and a driving device for the main shaft 13 so that the main shaft 13 can be moved in the X, Y, and Z axis directions. Shows a linear motor 23 as a driving device for sending the main shaft 13 in the Z-axis direction, a motor driving device 51 for the linear motor 23, and a scale 25 for detecting the position of the main shaft 13 in the Z-axis direction. As will be described later, positioning of the electrode 19 in the Z-axis direction during non-electric discharge machining and control of the inter-electrode distance (gap) during electric discharge machining are performed.
[0020]
The workpiece W is immersed and fixed in the machining liquid stored in the machining tank 21 so as to face the electrode 19. A pulse voltage is applied from the machining power supply device 55 between the electrode 19 and the workpiece W, and the workpiece W is machined by the electric discharge generated thereby. The machining power supply device 55 includes a main power supply that supplies a main voltage used during electric discharge machining, and a search power supply that supplies a search voltage used to ignite a discharge between the electrodes. Applied voltage between the electrodes set in the unit 33, τ_ON(Discharge time), τ_OFFA machining power supply parameter such as (resting time) is received via the machining power supply control unit 49, and a pulse voltage is supplied between the electrode 19 and the workpiece W according to these parameters.
[0021]
An input device 37 is connected to the machining condition setting unit 33. Based on the NC program and various parameters input from the input device 37, the machining power supply parameters necessary for machining the workpiece W, and each servo motor Set control parameters and target reference values. The input device 37 is a means for inputting various data to the machining condition setting unit 33, and is a reading device such as a keyboard (not shown), a floppy disk drive or a magneto-optical disk drive, or a machining condition setting unit via a LAN. It can be constituted by a CAD, a CAM device or the like connected to 33. The display device 35 can be composed of a liquid crystal display device, a CRT, or the like that displays various parameters input from the input device 37, the current X, Y, Z coordinate values of the electrode 19, and the like.
[0022]
The inter-electrode state detection unit 53 is connected between the electrode 19 and the work W in parallel to the machining power supply device 55. The inter-electrode state detection unit 53 detects a pulse voltage applied between the electrodes. That is, the electrical discharge machining control device 31 searches the current state between the electrode 19 and the workpiece W from the inter-electrode voltage detected by the inter-electrode state detection unit 53. Whether the discharge has not yet started after the voltage is applied, (2) Short circuit, (3) Effective discharge after applying the main voltage across the pole, or (4) Abnormal discharge Can be detected.
[0023]
The servo signal calculation unit 43 outputs a servo signal to the axis feed control unit 39 from the difference between the detection amount received from the inter-pole state detection unit 53 and the target reference value from the machining condition setting unit 33. The shaft feed control unit 39 outputs the forward and backward movement amounts of the main shaft 13 to the motor drive device 51 based on the control parameter sent from the machining condition setting unit 33 and the servo signal sent from the servo signal calculation unit 43.
[0024]
The pulse calculation unit 45 counts the effective discharge pulses output from the inter-electrode state detection unit 53 at a predetermined sampling period, for example, every 10 ms, and calculates the effective discharge for five times during a predetermined period, for example, every 10 ms. The average number of effective discharge pulses obtained by averaging the number of pulses is calculated. Further, the pulse calculation unit 45 calculates a frame average effective discharge pulse number by further averaging the average effective discharge pulse number among a plurality of frames, with one jump cycle as one frame, and outputs it to the machining efficiency calculation unit 57. To do. The pulse calculation unit 45 further receives an abnormal discharge pulse signal indicating an abnormal state between the electrodes from the inter-electrode state detection unit 53, and counts this.
[0025]
The processing efficiency calculation unit 57 receives the average effective discharge pulse number and the frame average effective discharge pulse number from the pulse calculation unit 45, calculates the processing efficiency and the average processing efficiency according to the processing described later, and uses this to determine the jump timing determination unit. 47 and the jump parameter calculation unit 41. The jump time determination unit 47 determines a jump time based on the machining efficiency and the average machining efficiency from the machining efficiency calculation unit 57 as described later, and outputs a jump request signal to the jump parameter calculation unit 41. This jump request signal is generated approximately every predetermined jump cycle according to the state between the poles. When the number of abnormal discharge pulses indicating an abnormal state between the poles from the pulse calculation unit 45 exceeds a predetermined value, the jump timing determination unit 47 determines that the gap is an abnormal discharge, and sends the jump parameter calculation unit 41 to the jump parameter calculation unit 41. A jump request signal is output.
[0026]
The jump time determination unit 47 receives an initial setting value of a jump parameter related to a jump cycle from the machining condition setting unit 33 at the start of electric discharge machining of a predetermined workpiece W, calculates a jump cycle after the start of electric discharge machining, and a jump parameter calculation unit A jump request signal is sent to 41. As will be described later, the jump parameter calculation unit 41 determines the jump distance L_JMPJump speed V_JMPAnd jump acceleration / deceleration time constant T_JMPThe jump parameters such as the above are calculated, and the jump operation start signal of the electrode 19 and the jump parameters are sent to the axis feed control unit 39 in response to the jump request signal from the jump timing determination unit 47.
[0027]
The electric discharge machining control device 31 that performs the function of each means described above is, for example, a microcomputer system including a CPU, a RAM, a backup ROM, various input interfaces, and various output interfaces connected to each other by a bidirectional bus (not shown). Can be configured. The input interface is connected through, for example, the input device 37 or an A / D converter. For example, an analog voltage between the electrodes is input to the A / D converter at a low level via an attenuator and is converted into digital data. A display device 35, a D / A converter, and the like are connected to the output interface.
[0028]
Next, jump control executed by the electric discharge machine according to the present invention shown in FIG. 1 will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing a main routine of jump control according to the present embodiment. In response to a start command, the machining condition setting unit 33 decodes the machining program and sets parameters to the machining power supply device 55 and the axis feed control unit 39. The flow from the start to the end of the machining process is described for the control of the main part of the electric discharge machining after performing the necessary pretreatment. This main flow can be executed every predetermined period, for example, every 10 ms.
[0029]
First, in step S201, the machining condition setting unit 33 sets a flag EDFLG indicating that machining is in progress to 1, and sets a flag JPFLG that indicates that a jump is being performed to 0. Next, the machining condition setting unit 33 determines whether or not the jump operation is being performed by using the flag JPFLG. When JPFLG = 1, it is determined that the jump operation is being performed, and the process proceeds to step S209 (Yes in step S202). Determines that the jump operation has ended and proceeds to step S203 (No in step S202). The jump control in step S209 will be described later with reference to FIG.
[0030]
In step S203, it is determined whether or not a jump request command is input from the jump timing determination unit 47 to the jump parameter calculation unit 41. If the determination result is Yes, the EDM flag EFDLG is reset to 0 (step S203). Next, after setting the flag JPFLG indicating that the jump operation is being performed to 1 in step S207, the process proceeds to step S208 to perform jump setting. The jump setting in step S208 will be described later with reference to FIG. When No in step S203, the process proceeds to step S204 to execute electrode feed control. The electrode feed control in step S204 will be described later with reference to FIG.
[0031]
The processing condition setting unit 33 determines whether or not the processing of the workpiece W is finished in step S205 from the position of the electrode 19 in the Z-axis direction, and determines that the processing is finished when the electrode 19 reaches a predetermined processing depth. This routine ends. On the other hand, when the electrode 19 has not reached the predetermined processing depth, it is determined that the processing is finished, and the process returns to step S202.
[0032]
In step S210, it is determined whether or not the electrode 19 has finished the jump operation and has reached the jump end position. If the determination result is Yes, the process proceeds to step S211 to reset the jumping flag JPFLG to 0, and Proceeding to step S212, the measured jump required time is stored in, for example, the RAM, and then proceeding to step S213. When the determination result of step S210 is No, the process proceeds to step S213. In step S213, the machining flag EDFLG is reset to 1, and then the process returns to step S202 to resume machining. In step S210, it is determined that the electrode 19 has reached the jump end position. For example, the movement command value to the motor driving device 51 that controls the Z-axis motor (linear motor 23) that moves the electrode 19 in the Z-axis direction jumps. This can be done by reaching the end position. That is, from the generation of the jump request command, the electrode 19 has a jump distance L described later._JMPOnly away from the workpiece W in the Z-axis direction and jump distance L again_JMPThe movement command value is read as having approached the workpiece W only and compared with the stored jump end position, and the above determination is made.
[0033]
Next, the electrode feed control in step S204 will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the electrode feed control in step S204. First, the servo signal calculation unit 43 reads the inter-electrode pulse voltage detected by the inter-electrode state detection unit 53 (step S301). Next, the servo signal calculation unit 43 calculates the difference between the gap length data detected by the gap state detection unit 53 and the target reference value set via the machining condition setting unit 33. The servo signal calculation unit 43 sends the calculated servo signal to the axis feed control unit 39, and the axis feed control unit 39 advances and retreats the linear motor 23 based on the control parameters sent from the machining condition setting unit 33. The movement amount is converted into (F / B) and output to the motor drive device 51 (step S302). In step S303, the motor driving device 51 performs an interpolation calculation to calculate a movement amount to each axis. In step S <b> 304, the motor driving device 51 drives each axis motor to perform positioning control of the electrode 19.
[0034]
In step S305, the count value obtained by counting the number of effective discharge pulses output from the pulse calculation unit 45 by the pulse calculation unit 45 at a predetermined cycle, for example, every 10 ms, is read a plurality of times and averaged to read the average number of effective discharge pulses. The effective discharge number filter processing for calculating In step S306, the average effective discharge pulse number is read, and an effective discharge frame filter process for calculating a frame average effective discharge pulse number by further averaging between a plurality of frames with one jump cycle as one frame, The calculation result is output to the jump timing determination unit 47.
[0035]
The jump time determination unit 47 calculates the machining efficiency η according to the following equation (step S307).
η = ΣN_i(t) / (J_T+ M_T(1)
Where N_i(t) indicates the count value of the average number of effective discharge pulses per sampling period, and ΣN_i(t) is the current jump cycle T_JN from EDM start time to sampling time_iindicates the cumulative value of (t), J_TIndicates the time required for jumping in the jumping operation immediately before electric discharge machining in this jumping cycle, and M_TShows the electric discharge machining time from the electric discharge machining start time immediately before the electric discharge machining of this jump cycle to the sampling time.
[0036]
Referring to FIG. 3 again, the jump timing determination unit 47 further averages η calculated in step S307 between a plurality of frames where one jump cycle is one frame, and average processing efficiency η_FIs calculated (step S308), and it is determined whether or not it is the end time of the machining cycle that gives the maximum machining efficiency (step S309). That is, the machining efficiency η calculated in the previous processing cycle of this routine_(i-1)And machining efficiency η calculated in this processing cycle_(i)Compared to η_(i-1)> Η_(i)(Yes in step S309), since the machining efficiency has reached the maximum value, the process proceeds to step S310, and the jump timing determining unit 47 outputs a jump request command to the jump parameter calculating unit 41. Alternatively, in step S309, the processing efficiency η_(i)<< η_FIn the case where the state to be continued continues, it is determined that machining should not be continued, the process proceeds to step S310, and a jump request command is output from the jump time determination unit 47 to the jump parameter calculation unit 41. Meanwhile, η_(i-1)≦ η_(i)(No in step S309), since the machining efficiency has not yet reached the maximum value, it is determined that machining should be continued, and this routine is terminated.
[0037]
FIG. 6 is a diagram showing experimental results of the number of effective electric discharge pulses and machining efficiency during electric discharge machining. The horizontal axis indicates the machining time when the timing of starting electric discharge machining in the jump cycle is 0, and the vertical axis indicates the number of effective electric discharge pulses per unit time, for example, within 10 ms and the machining efficiency. The number of effective discharge pulses per unit time indicates the processing speed. A curve 51 indicates the average effective discharge pulse number, and a curve 52 indicates the frame average effective discharge pulse number. A curve 53 shows the machining efficiency per unit time, and a curve 54 shows the average machining efficiency.
[0038]
Next, the jump setting in step S208 in FIG. 2 will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a jump control subroutine. As can be understood from FIG. 2, the jump distance setting shown in FIG. 4 is executed only once every time a jump operation is started by a jump request.
[0039]
First, the output of the movement command at the time of electric discharge machining from the axis feed controller 39 to the motor drive device 51 is temporarily stopped (step S601). Next, the electric discharge machining time in the machining cycle is stored in, for example, the RAM (step S602). In step S603, when the jump distance evaluation flag JPLFLG is 0 (No in step S603), the jump distance L set by the jump parameter calculation unit 41 is set._JMPIs set appropriately, that is, jump distance L_JMPIt is determined whether or not the evaluation is to be executed. If the determination result is No, the process proceeds to step S604. In step S604, it is determined whether or not the jump distance is evaluated and corrected, and for example, whether or not the jump distance is checked every time the machining position advances by 0.5 mm. If the determination result is No, the jump distance is determined. L_JMPIs determined to have been set appropriately, and the process proceeds to step S605 to jump distance L_JMPIs set and the routine is terminated.
[0040]
When the jump distance evaluation flag JPLFLG is 1 in step S603 (YES in step S603), the jump distance L_JMPIf it is determined that the evaluation is performed, the process proceeds to step S606. In step S606, the average machining efficiency η calculated in the previous processing cycle_{F (i-1)}And the average machining efficiency η calculated in the last processing cycle_(i-2)Are read from the RAM and in step S607 η_{F (i-1)}And η_(i-2)And η_{F (i-1)}≧ η_{F (i-2)}If this is the case, that is, if No in step S607, it is determined that the previous average machining efficiency is equal to or higher than the previous average machining efficiency, and this routine is terminated.
[0041]
In step S607, η_{F (i-1)}<Η_(i-2)In the case of, it is determined that the previous average machining efficiency is lower than the last time, and the process proceeds to step S608, where the jump distance L_JMPSubtract a predetermined distance α from (L_JMP-Α) the jump distance L_JMPAs shown, the jump parameter calculation unit 41 determines the jump distance L that gives the maximum machining efficiency._JMPIs calculated. In step S609, the jump distance evaluation flag JPLFLG is reset to 0, and this routine ends.
[0042]
Furthermore, in step S604, if it is determined by the jump distance flag or if it is determined to investigate the jump distance, the process proceeds to step S610, and the electrode 19 is determined from the current position on the Z-axis of the electrode 19 when the jump request is specified. Distance to return in the Z-axis direction to separate the workpiece W from the workpiece W, so-called jump distance L_JMPJump distance L stored in RAM in advance_JMPIs added by a predetermined distance α (L_JMP+ Α) is the new jump distance L_JMPSet as. In step S611, the jump distance evaluation flag JPLFLG is set to 1, and this routine ends.
[0043]
In other words, according to the present embodiment, the machining efficiency calculation unit 57 uses the first jump distance L in which the electrode 19 is preset._JMPThe first maximum machining efficiency in the first jump cycle when the jump operation is executed at is calculated, and the electrode 19 is moved to the first jump distance L._JMPThe second jump distance (L_JMPThe second maximum machining efficiency in the second jump cycle when the jump operation is executed at ± α) is calculated, and the jump distance of the electrode 19 is set according to the comparison result between the first maximum machining efficiency and the second maximum machining efficiency. To do.
[0044]
Next, the jump control in step S209 in the flowchart of FIG. 2 will be described.
In the above-described jump distance setting embodiment, the example in which the jump distance is set by comparing the machining efficiencies in two consecutive jump cycles has been described. However, the jump distance is determined based on the machining efficiency in a plurality of consecutive jump cycles. It is also possible to set a jump distance with high reliability.
[0045]
FIG. 5 is a flowchart showing a subroutine for jump control. The jump control subroutine of FIG. 5 is executed by the jump parameter calculation unit 41, and the jump distance L_JMPJump speed V_JMPAnd jump acceleration / deceleration time constant T_JMPIs set. The motor driving device 51 has a jump distance L set by the jump parameter calculation unit 41._JMPJump speed V_JMPAnd jump acceleration / deceleration time constant T_JMPBased on these, acceleration / deceleration of the jump block is calculated (step S701).
[0046]
Here, the applicant of the present application is the jump distance L_JMPIs a distance at which the electrode 19 can move at least to a machining start point on the surface of the workpiece W, preferably a position above the machining start point on the surface of the workpiece W, and the jump speed V_JMPIt was found that when the acceleration / deceleration acceleration of feed is set to 20 G / min or more and the feed acceleration / deceleration acceleration is set to 1.0 G (G is gravitational acceleration) or more, good machining waste can be discharged.
[0047]
In step S702, jump block interpolation is calculated based on the acceleration / deceleration of the jump block calculated in step S701. In step S703, the feed command data is output to the motor drive device 51 based on the interpolation calculation in step S702, the linear motor 23 is driven, and the Z-axis direction positioning control of the electrode 19 is performed.
[0048]
FIG. 7 is an explanatory diagram of the jump cycle. The position of the electrode 19 when the electric discharge machining is progressing while performing the jump operation by applying the jump control method according to this embodiment, and the machining power supply is turned on correspondingly. FIG. 6 is a diagram showing a waveform of the machining power supply device 55 indicating whether it is off, that is, whether it is during electric discharge machining or during electric discharge machining suspension. In FIG. 7, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the interelectrode distance L between the electrode 19 and the workpiece W. 1 jump period T_JIs the jump time J_TAnd EDM time M_TIn the present invention, the jump timing determination unit 47 determines when the machining efficiency is maximized, and outputs a jump request command to the jump parameter calculation unit 41. Jump time J_TIs the jump distance L after the jump request command is output._JMPThis is the time required until the electrode 19 is moved away from the workpiece W, the electrode 19 is brought close to the workpiece W again, and the electric discharge machining is restarted.
[0049]
As described above, in the present embodiment, the jumping operation is performed by increasing the jumping operation speed and lowering the feeding speed by 20 m / min or more, and the acceleration / deceleration acceleration of the feeding operation by 1.0 G or more. To the position beyond the machining start point. Under these conditions, a longer stroke can be jumped faster and more quickly. That is, as apparent from FIG. 7, the jump operation time is short and the electric discharge machining time is longer than the electric discharge machining pause time. Even when compared with the electric discharge machining in the conventional jump operation shown in FIG. 8, the difference in machining efficiency is obvious.
[0050]
Next, an example of an electric discharge machine suitable for carrying out the method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a front view showing an electric discharge machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a side view of the electric discharge machine shown in FIG.
[0051]
In the electric discharge machine 11 according to the present embodiment, a table 105 on which a work 103 is placed is provided on a bed 101, and a processing tank 107 for immersing the work 103 in a processing liquid is provided on the table 105. A seal 109 is provided between the table 105 and the processing tank 107 so that the processing liquid to be filled does not leak. The electric discharge machining is performed between the workpiece W in the machining fluid and the rib machining electrode 131. 9 to 13 show a type in which the processing tank 107 moves up and down, but a type in which the processing tank 107 is fixed on the table 105 without moving up and down may be adopted.
[0052]
In FIG. 10, a column 111 is provided behind the bed 101. A saddle 113 is provided on the upper surface of the column 111 so as to move in the X-axis direction, and a ram 115 is provided so as to move the upper surface of the saddle 113 in the Y-axis direction. Further, a spindle head 117 is provided on the front surface of the ram 115 so as to move in the Z-axis direction by an appropriate driving means (not shown, for example, a linear motor or a servo motor). Thus, it is configured to be movable in the X, Y, and Z axis directions.
[0053]
In the electric discharge machine according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 9 and 10, FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 10 and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. As shown in FIG. 5, a sub main shaft 125 is provided in the main shaft head 117 so as to be movable in the W-axis direction parallel to the Z axis, and a rib machining electrode 131 is provided at the lower end of the sub main shaft 125 via an insulating plate 127 and an electrode holder 129. It is attached. Here, the rib processing electrode is a thin plate shape having a gradient toward the tip, for example, as shown in FIG. 14, the tip has a thickness of 2 mm, a width of 50 mm, and one side toward the tip. An electrode formed so as to have a taper.
When the secondary spindle 125 is not used, the secondary spindle 125 is housed in the spindle head 117 so as to be in the same state as a conventional electric discharge machine, and the lower end of the spindle head 117 is shown in FIG. 123 can be attached and the workpiece W can be subjected to electric discharge machining.
[0054]
The insulating plate 119 and the electrode holder 121 are detachable. When fine electric discharge machining is performed, the auxiliary spindle 125 housed in the spindle head 117 is removed from the spindle head 117 and removed from the spindle head 117. By attaching a rib machining electrode 131 to the lower end and driving it in the W-axis direction, a thin and deep electric discharge machining is performed on the workpiece 103. Here, positioning of the sub spindle 125 in the X, Y, and Z axis directions is performed in the same manner as in the spindle head 117. However, during electric discharge machining after positioning, the movement in the W axis direction is the same as that of the embodiment of FIG. As described above, the linear motor 23 which is an appropriate feed driving means can be used. However, the feed driving means may use another configuration, for example, a feed drive device using a combination of a ball screw and a servo motor.
[0055]
In the present invention, fine electric discharge machining such as a rib groove using the sub spindle 125 is not suitable for a jump operation in the electric spindle machining with a large inertia because the spindle head 117 has a small inertia compared to the spindle head 117. This is because the main shaft 125 is used to efficiently perform a jump operation for removing machining waste. Therefore, there is no idea that the spindle head 117 is stopped and only the auxiliary spindle 125 is moved, and the spindle head 117 and the auxiliary spindle 125 are used together. That is, it is one gist of the present invention to obtain an electric discharge machine that can be used in a state suitable for fine electric discharge machining even with a large electric discharge machine.
[0056]
Next, the configuration of the auxiliary main shaft 125 will be described with reference to FIGS. 11 and 12, the hatched portion is a Z-axis quill 133 that serves as an outer casing of the spindle head 117, and a Z-axis rail 135 provided on the back surface of the Z-axis quill 133 is connected to a Z-axis guide 137 provided on the ram 115. The main spindle head 117 is moved in the Z-axis direction by appropriate feed driving means (such as a linear motor or a servo motor), and the sub-main spindle 125 is moved in the Z-axis quill 133. Moves through the lower opening of the Z-axis quill 133 in the W-axis direction.
[0057]
A bracket 143 for attaching a W-axis rail 139 and a linear motor magnet 141 for guiding and moving the sub-main shaft 125 is provided at the inner back side of the Z-axis quill 133, that is, in the upper portion of the Z-axis quill 133 in FIG. A W-axis quill 145 that is provided and serves as an outer casing of the auxiliary main shaft 125 is attached with a W-axis guide 147 that engages with the W-axis rail 139 and a coil 149 that forms a pair with the linear motor magnet 141. A linear motor is formed by engaging with the gear 141 and serves as a feed driving means for the auxiliary main shaft 125 in the W-axis direction. As shown in FIG. 11, a rib processing electrode 131 is attached to the lower end of a W-axis quill 145 serving as an outer casing of the sub-main shaft 125 via an insulating plate 127 and an electrode holder 129.
[0058]
The electric discharge machine according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 9 and 10 is of a type in which the sub spindle 125 is built in the spindle head 117, but the invention is not limited to this. As shown in FIG. 13, a sub spindle similar to the built-in sub spindle 125 can be provided on the side surface of the spindle head 117 so as to be movable in the W-axis direction.
[0059]
As described above, the W-axis feed driving means (linear motor 23 in the embodiment shown in FIG. 1) for moving the sub-spindle 125 has a feed speed of 20 m / min or more and a feed acceleration / deceleration acceleration of 1. It has the ability to output more than 0G (G is gravitational acceleration). In addition, since the auxiliary main shaft 125 is provided as in the present embodiment, the inertial mass is small, so that the jump control method of the present invention described above can be effectively implemented.
[0060]
FIG. 15 shows a case where the workpiece W is subjected to the electric discharge machining with the rib machining electrode 131 as shown in FIG. 14 by applying the jump control in the electric discharge machine of the present invention, and the case where the jump control in the conventional electric discharge machine is applied. It is the figure which compared these experimental results. In FIG. 15, the vertical axis represents the machining depth when the electric discharge machining progresses, and the horizontal axis represents the machining time at that time. As specific conditions for the jump operation, the conventional technique is a jump operation pattern in which a small stroke is performed after a large stroke as shown in FIG. 8, and a standard feed rate of, for example, 10 m / min and 0.2 G is used. And the acceleration / deceleration acceleration of the feed, and the present invention is a jump operation pattern for raising the surface of the workpiece 103 to a position higher than the machining start point as shown in FIG. It was performed with a feed speed of 0 G or more and a feed acceleration / deceleration acceleration.
[0061]
As is apparent from FIG. 15, the electric discharge machining time to the same machining depth is much shorter when the jump control of the present invention is applied than when the conventional jump control is applied. That is, during one reciprocal jump operation, the rib machining electrode 131 is raised to a position above the machining start point on the surface of the workpiece 103 to secure a wide machining waste discharge passage, and at a high speed and agile jump operation. This means that a sufficient pumping action is exerted, so that machining waste can be reliably and quickly removed from the machining gap between the rib machining electrode 131 and the workpiece 103 by the flow of the machining fluid. Therefore, the electric discharge machining speed does not decrease due to the abnormal discharge involving the machining waste.
[0062]
When electric discharge machining is performed using a large electrode, the sculpting electrode 123 is attached to the lower end of the spindle head 117, and a large linear motor is used as a driving means for the Z axis of the spindle head 117 in the Z-axis direction. It is also possible to perform a jump operation. Even at this time, if a jump operation is performed in which the feed speed is 20 m / min or more, the acceleration / deceleration acceleration of the feed is 1.0 G or more, and a jump operation is performed every time up to a position above the machining start point on the surface of the workpiece 103, a large electric discharge machining However, the electric discharge machining can be performed efficiently as in the electric discharge machining using the auxiliary main shaft 125.
[0063]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the jump control method for an electric discharge machine of the present invention, it is possible to automatically determine the jump cycle and jump distance that maximize the machining efficiency without depending on the experience of the operator.
[0064]
Furthermore, in the electric discharge machine of the present invention, the workpiece is subjected to electric discharge machining using an electrode attached to the spindle head in the case of large electric discharge machining, and the sub spindle moving in the W-axis direction in the case of relatively small electric discharge machining. It was configured to switch the workpiece to EDM. For this reason, the use of a sub spindle for small electrical discharge machining reduces the inertia, makes it easy to increase the feed speed and acceleration / deceleration acceleration of the jump operation for removing machining waste, and provides an electric discharge machine with good machining efficiency. can do.
[0065]
Furthermore, in the electric discharge machine according to the present invention, the small spindle is moved in the W-axis direction by using the sub spindle having a small inertia in the electric discharge machining. Since the W-axis direction driving means is used for the relatively small electric discharge machining and the jump operation at that time, the jump operation can be performed in a short time and efficient electric discharge machining can be performed.
[0066]
Further, when the electric discharge machining of the workpiece is performed using the jump control method of the electric discharge machine according to the present invention, the machining waste can be surely and rapidly removed from the machining gap between the electrode and the workpiece, and the machining time of the workpiece can be shortened and the machining surface can be reduced. The quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of an electric discharge machine according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a main routine of jump control according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a subroutine of electrode feed control.
FIG. 4 is a flowchart showing a jump setting subroutine;
FIG. 5 is a flowchart showing a jump control subroutine;
FIG. 6 is a diagram showing experimental results of the number of effective electric discharge pulses and machining efficiency during electric discharge machining.
FIG. 7 shows the position of the electrode when the electric discharge machining is progressing while performing the jump operation by applying the jump control of the electric discharge machine of the present invention. It is the figure represented with the waveform of the process power supply which shows whether it is in middle or electric discharge machining stop.
FIG. 8 is a view similar to FIG. 7 when jump control is applied in a conventional electric discharge machine.
FIG. 9 is a front view showing an embodiment of an electric discharge machine according to the present invention.
10 is a side view of the electric discharge machine shown in FIG. 9. FIG.
11 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
12 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 13 is a front view showing another embodiment of the electric discharge machine according to the present invention.
FIG. 14 is a perspective view of an electrode for rib processing.
FIG. 15 is a diagram comparing the results of electric discharge machining of a rib machining electrode workpiece W by applying jump control in the electric discharge machine of the present invention and experimental results when applying jump control in a conventional electric discharge machine. It is.
FIG. 16 is a partially enlarged cross-sectional view of a rib machining electrode and a workpiece in rib machining for explaining problems of the prior art.
[Explanation of symbols]
11 ... Electric discharge machine
13 ... Spindle
19 ... Electrode
23 ... Linear motor
31 ... Electric discharge machining control device
33 ... Machining condition setting section
39 ... Axis feed controller
41 ... Jump parameter calculation section
43 ... Pulse voltage difference calculation unit
45: Pulse calculation section
47 ... Jump time determination part
49. Machining power control unit
53 ... Inter-electrode state detection unit
57 ... Machining efficiency calculator
117 ... spindle head
125 ... sub spindle
131 ... Rib processing electrode
133 ... Z-axis quill
135 ... Z-axis rail
137 ... Z-axis guide
139 ... W axis rail
141 ... Magnet
145 ... W axis quill
147 ... W axis guide
149 ... Coil

Claims

In an electric discharge machine that applies a pulse voltage between the electrode attached to the spindle head and the workpiece to perform electric discharge machining of the workpiece, and causes the electrode to perform a jump operation in response to a jump request,
The main spindle head is moved in a direction parallel to the axial direction of the main spindle head, and the sub main spindle whose feed movement is controllable independently of the main spindle head;
Jump operation control means for controlling the jump operation of the electrode attached to the sub-main shaft so as to perform an ascending / descending feed speed of 20 m / min or more and a feed acceleration / deceleration acceleration of 1.0 G or more ,
The jump operation control means includes
An inter-electrode state detection means for determining whether the electrode is in an electric discharge machining or a jump operation;
An effective discharge counter that counts the number of effective discharge pulses of the pulse voltage applied between the electrodes when the electrode state is determined to be in electrical discharge machining by the inter-electrode state detection means, and reads every predetermined sampling period;
The number of effective electric discharge pulses counted from the start of electric discharge machining to the sampling time in the jump cycle is accumulated, and the accumulated effective electric discharge pulse number, the jump required time in the jump cycle, and electric discharge machining from the electric discharge machining start to the sampling time are accumulated. Machining efficiency calculating means for calculating machining efficiency from time;
Compare the machining efficiency calculated by the machining efficiency calculation means with the previous machining efficiency, and if the machining efficiency calculated in the previous processing cycle is greater than the machining efficiency calculated in the current processing cycle, command the jump request Jump time setting means to perform,
Electric discharge machine characterized by configured with a.

2. The electric discharge machine according to claim 1 , wherein the sub spindle is provided so as to be able to feed and move to an inside or a side surface of the spindle head.

The electric discharge machine according to claim 1 or 2 , wherein the feed driving means of the spindle head or the sub spindle is constituted by a linear motor.

The electric discharge machine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the jump operation control means controls to raise the jump operation of the electrode every time to a position equal to or higher than a machining start point on the workpiece surface.

The jump operation control means calculates a first maximum machining efficiency in a first jump cycle when the electrode performs a jump operation at a preset first jump distance;
Calculating a second maximum machining efficiency in a second jump cycle when the electrode performs a jump operation at a second jump distance obtained by adding or subtracting a predetermined length to the first jump distance;
The jump distance setting means which compares the 1st maximum processing efficiency and the 2nd maximum processing efficiency, and sets up the jump distance which gives high efficiency as the jump distance of the electrode of Claim 1 is constituted. Electric discharge machine.

A pulse voltage is applied between the electrode and the workpiece to cause electric discharge machining of the workpiece. In response to a jump request, the ascending / descending feed speed is 20 m / min or more, and the acceleration / deceleration acceleration of the feed is 1.0 G or more. In the jump control method of the electric discharge machine for causing the electrode to perform a jump operation,
Determine whether the electrode is in electrical discharge machining or jump control,
When the electrode is determined to be in an electric discharge machining, the effective discharge pulse number of the pulse voltage applied between the electrodes is accumulated,
The machining efficiency is calculated from the accumulated effective electric discharge pulse number, the jump required time in the jump cycle, and the electric discharge machining time from the start of electric discharge machining to its sampling time,
The calculated machining efficiency is compared with the previous machining efficiency, and when the machining efficiency calculated in the previous processing cycle is larger than the machining efficiency calculated in the current processing cycle, the jump request is commanded. Jump control method for an electrical discharge machine.

The jump control method for an electric discharge machine according to claim 6 , wherein the jump operation of the electrode is performed every time up to a position equal to or higher than a machining start point on the workpiece surface.

Calculating a first maximum machining efficiency in a first jump cycle when the electrode performs a jump operation at a preset first jump distance;
Calculating a second maximum machining efficiency in a second jump cycle when the electrode performs a jump operation at a second jump distance obtained by adding or subtracting a predetermined length to the first jump distance;
The jump control method for an electric discharge machine according to claim 6 , wherein the first maximum machining efficiency and the second maximum machining efficiency are compared, and a jump distance that gives high efficiency is set as the jump distance of the electrode .