JP4298764B2 - ワイヤカット放電加工機の制御装置 - Google Patents
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Description
なお、凹円弧コーナ部では、加工回数毎のオフセット量が異なっても、加工経路は同心円状になるので、直線部に比べて加工量が増大するということはない。従って、上記のような問題は基本的には起こらない。
凹角コーナ部の加工について、円弧経路を追加するワイヤカット形状修正方法が提案されている。即ち、このワイヤカット形状修正方法によれば、基本プログラムで指令される2つのブロックによる加工経路の交点が凹部加工の交点である場合に、該交点を中心に加工経路に対するワイヤ電極のオフセット値を半径とする円弧のワイヤ電極移動軌跡の加工経路が、上記交点部に追加される。
ワイヤ電極の放電ギャップの変化を伴う加工条件を変更可能なワイヤカット放電加工に対し、ワークを所望の形状に加工させるために、加工条件を変更する位置を適切に設定することで対処することが提案されている。ブロックの繋ぎ目ではオフセットが変更される場合に、加工経路が不連続となる部分に補正ブロックを挿入し、それに対応する加工条件の変更のタイミングを適正に設定することが説明されている。オフセットによって凹角コーナ部で加工量が増大する問題に着目したものではなく、やはり本発明とは別種のものである。
この技術では、凹角コーナ部の仕上げ加工時に適正な箇所で送り速度を変更することで前述の問題を解決しようとしている。具体的には、仕上げ加工時に、所定の軌跡をオフセットしたオフセット軌跡における加工除去距離が直線を加工するときの加工除去距離よりも増加または減少し始めるワイヤ電極の位置を第1の変更点、ワイヤ電極が第1の変更点を通過し加工除去距離が変化しなくなるワイヤ電極の位置を第2の変更点、ワイヤ電極が第2の変更点を通過し加工除去距離が減少または増加に転じるワイヤ電極の位置を第3の変更点、ワイヤ電極が第3の変更点を通過し直線を加工するときの加工除去距離と同じになるワイヤ電極の位置を第4の変更点とそれぞれ定め、第1の変更点から第4の変更点間における所定単位距離毎の加工除去距離を計算して、計算された加工除去距離から適正送り速度を求め、第1の変更点と第4の変更点間において所定単位距離毎に適正送り速度に変更設定することが説明されている。
加工プログラム上の経路が円弧状であるコーナ部の形状精度を改善するための技術が開示されている。荒加工に続いて仕上げ加工を行っていく段階で、加工形状内円弧部の半径が予め設定された基準半径以下の円弧部に対して、1回目の加工で上記円弧部をこの円弧部の前後の加工経路と接し、かつ所定の半径より小さい円弧を挿入してなる加工経路により加工し、その後の加工で挿入する円弧の半径を徐々に大きくして加工経路を変換しながら加工する手法が説明されている。
これも、加工プログラム上の経路が円弧状であるコーナ部の形状精度を改善しようとするものである。凹円弧コーナ部において、各加工工程の加工経路が同一の半径を持つようにして、加工可能な最小半径を極力小さくしようとしている。そのために、オフセット値の異なる各加工工程のインコーナ部加工における円弧軌跡が同一半径となるよう各加工工程におけるインコーナ部の移動軌跡を計算し、その計算結果に基づき各加工工程のインコーナ部半径が同一となるような軌跡移動を行うような制御が行われている。
図1は、凹角コーナ部に多重加工を施す場合の一般的な加工経路のとり方を示している。本例で示されている凹角コーナ部は、加工プログラム上の加工経路LRTprの屈曲部であり、2つの直線ブロックが直交して形成されるものである。凹角コーナ部に多重加工を施す場合、既に述べた通り、第1回目、第2回目・・・・と回を重なる毎に、オフセット量を逓減させた加工経路による加工が実行される。
多重加工における各回の加工に際しては、加工プログラムと、ワイヤのその回について適用するオフセット量に基づいて定められた加工経路に従い、ワイヤを被加工物に対して相対移動させる制御が行われる。図3において、例示されている凹角コーナ部は直線ブロックが約30度の鋭角で交わって形成されるもので、n回目(n≧1)の加工においては、『n回目の加工経路RTn』に従って、ワイヤは移動し、『n回目のワイヤ位置(頂点部)WMn』で折り返し(凹角コーナ部を通過)、放電によって『n回目の被加工物端面Hn』が形成される。この間、ワイヤと被加工物端面との間には『n回目の放電ギャップGPn』が形成されている。
ワイヤは、凹角コーナ部に差し掛かる手前までは、その側面で放電しながら『n回目の被加工物端面Hn』を舐めるようにして移動し、『n+1回目の加工代(直線部)Kn+1』を除去しながら薄皮を剥くようにして進む。この間、放電ギャップGPn+1が保たれる。その結果、『n+1回目の被加工物端面Hn+1(直線部)』が形成される。そして、ワイヤが更に移動して凹角コーナ部の頂点部に差し掛かると、ワイヤは前述したオフセット量の影響で、コーナの奥深くへと進まなければならなくなる。このときの加工代は『n+1回目の加工代(頂点部:補正前)Fn+1』まで達することとなり、直線部と比較すると加工量が急激且つ大幅に増大する。
経路補正なしの場合の上記考察から、凹角コーナ部の頂点部においても加工代が増大しないようにすれば良いと考えられる。そこで、本発明では、凹角コーナ部の頂点部の直前から直後にかけての直線部分を、適当な半径(曲率半径)を持つ円弧経路で置き換え、連続的且つ滑らかに直線部分→円弧経路→直線部分と移行する経路に変更することで、凹角コーナ部の頂点部における加工代の増大を回避する。換言すれば、凹角コーナ部の頂点を含みその前後の直線経路部分(頂点で屈曲するL字形の経路部分)が削除され、該削除部分を埋めるように円弧形状の移動ブロックが挿入される。
(イ)曲率半径>差分;
この場合、曲率半径=差分の場合より更に凹角コーナ部での加工代が小さくなる。従って、曲率半径を過剰に大きくすると加工不足(凹角コーナ部の切込み不足)の可能性が高まる。実際的な許容範囲としては、例えば「曲率半径が1.2×差分を越えない範囲」が考えられる。
この場合、曲率半径=差分の場合に比べて凹角コーナ部の加工代が大きくなる。従って、曲率半径を過剰に小さくすると、「凹角コーナ部における加工代の縮小」という作用効果が薄れてしまう可能性がある。実際的な許容範囲としては、例えば「曲率半径が0.5×差分を下回らない範囲」が考えられる。
このときの加工代は直線部と同じになるので、放電エネルギーが不足することはなく、加工精度の悪化の原因となる短絡を抑えることができるようになる。
さて、実際に制御装置を用いて上記の如く凹角コーナ部に円弧経路を挿入するためには、その前提として、どのコーナ部が凹角コーナ部であるか、制御装置内で判別する必要がある。コーナ部が2つの直線ブロックが交わって形成されていれば、凹角コーナ部である可能性があるが、それだけでは凸角コーナ部との区別ができない。
一般に、ワイヤカット放電加工の加工プログラムに従って多重加工を実行する際には、ワイヤの移動が始まる前に、各回の加工で使用するオフセット量が加工プログラムに基づいて指令される。図5に示した例では、『D1』の指令コードによって、図6のメモリ構成を持つオフセット量記憶手段の『オフセットメモリ1』に格納されているオフセット量が呼び出されて使用される。
凹角コーナ部であると判別されたコーナ部には、実際にワイヤを移動させる前に(少なくとも凹角コーナ部へ差し掛かる前に)、上述した半径の円弧状加工経路を、同凹角コーナ部で交わる2つの直線ブロックに対応する加工経路に、実際に挿入しなければならない。この点について、図7及び図8を参照して簡単に説明すれば次のようになる。図7は、図4に示した加工形状を得る加工プログラムに5箇所のコーナR指令を挿入した場合の加工形状の例を表わしている。図8は、5箇所のコーナR指令を挿入した加工プログラムの例を示す。
図7に示した如く、図4に示した加工形状に対して、コーナR指令を5箇所で加えた加工形状を得る加工プログラムにおいては、図8に例示したように、例えば『R0.5』のコーナR指令が挿入される。ここで、『R0.5』は、2つの直線ブロックに接する半径0.5mmの円弧状移動ブロック(コーナ部R)を挿入して直線ブロックと繋ぎ合わせ、直線ブロックのうち、円弧状移動ブロックの両端点と2つの直線ブロックの交点を結ぶ部分を削除して、円弧状移動ブロックを経由する加工経路を指令するという意味である。
この手法が本発明においても利用できる。そこで、1つの実施形態として、図4の加工形状に対応する図5に示したプログラムを使用するケースを考える。そして、多重加工において基準となる加工回数(図3の例でn回目に相当)のオフセット量と任意の加工回数(図3の例においてn+1回目に相当;既述の通り、一般には、mを任意の正整数としてn+m回目)のオフセット量との差分を半径とするコーナR指令を、凹角コーナ部に仮想的に挿入する。
さて、上記の通り、1つの実施形態では、図4の加工形状に対応する図5に示したプログラムを使用し、多重加工において基準加工回数のオフセット量と任意の加工回数のオフセット量との差分を半径とするコーナR指令を、凹角コーナ部に仮想的に挿入する訳であるが、これはワイヤカット放電加工機の制御装置(以下、単に「制御装置」という)内で行われる。そこで、制御装置の構成と機能について、図9(従来例)と、図10(実施形態)を参照して述べる。なお、図9、図10において、加工経路の作成、補正との関連が乏しい部分の描示は省略されている。
加工経路補正手段5は、オフセット量差分演算手段6の演算結果を受取り、加工経路作成手段3が作成した加工経路に対して2つの直線の移動ブロックが交わって形作られる凹コーナ部に円弧形状の移動ブロックを挿入して補正を加え、目的とする加工経路を改めて作成する。
図10に示した制御装置を用いて加工を行う手順は次のようなものとなる。なお、実行される加工プログラムは加工プログラム記憶手段1に、作業者によって予め格納されているものとする。また、オフセット量は予め作業者によってオフセット量記憶手段4に格納され、基準回数のデータも、基準加工回数設定手段7に設定済みとする。
基準加工回数設定手段7には、前述した態様で、2つの直線の移動ブロックが交わって形作られる凹コーナ部に円弧形状の移動ブロックの挿入を開始する加工回数を決めるための基準となる加工回数が基準加工回数として設定される。なお、凹コーナ部に対する円弧形状の移動ブロックの挿入を開始する回数は、一般に「基準加工回数+j」(jは正整数でj≧1)であり、典型的にはj=1である。また、オフセット量差分演算手段6は、既述の態様で、基準加工回数設定手段7で設定された基準加工回数のオフセット量と基準加工回数より後の加工回数のオフセット量との差分を演算して求め、演算結果を加工経路作成手段3に渡す。
また、オフセット量の指令コードから、必要となるオフセット量をオフセット量記憶手段4に指示する。オフセット量記憶手段4は、加工プログラム解析手段2から指示されたオフセット量を選び出し、加工経路作成手段3とオフセット量差分演算手段6に渡す。オフセット量差分演算手段6は、オフセット量記憶手段4から加工回数毎のオフセット量を受取り、基準加工回数におけるオフセット量と基準加工回数より後の加工回数におけるオフセット量との差分を求め、これを加工経路作成手段3に渡す。
また、この変形例においても、図12に示したと同様の加工プログラムでの運転は可能であり、結果として、高精度な凹角コーナ部が得られるようになる。
実施例では、従来技術と同様な方法で作成された加工経路に対して、加工経路補正手段5で凹角コーナ部に円弧形状の移動ブロックを挿入して補正を加え、目的とする加工経路を改めて作成するというものである。即ち、従来の方法に新しい技術要素を単純に付加するという方法であるために、従来技術で作成された加工経路を加工経路補正手段5で補正するという2段階の工程を経て、目的とする加工経路が作成される。
また、この変形例では、加工プログラム解析手段2で解析された加工プログラムに対してコーナ部Rを仮想的に挿入することによってこの仮想コーナ部Rを通過するような加工経路を作成するだけでなく、加工プログラム解析手段2で解析された加工プログラムに対して円弧形状の移動ブロックを自動的に挿入して編集し、円弧形状の移動ブロックを持つ加工プログラムを実際に作成することによって加工経路を作成しても、同様な効果が得られ、何ら問題はない。
なお、同フローチャート中で「BL」は「ブロック」を意味し、iはブロック番号を表わす指標(レジスタ値)で、例えばBLiは、「i番目の移動ブロック」を意味している。各ステップの要点を記せば下記のようになる。
●ステップSS2;通常処理により、k回目の加工を終了する。即ち、各移動ブロックを関連データ(k回目の加工におけるオフセット量δkのデータ等)とともに読み込みながら、オフセット量δkだけシフトした移動経路でk回目の加工を実行する。たとえ凹角コーナ部があっても、円弧経路挿入(及び直線経路短縮)は行われない。この場合の処理内容は周知なので、詳細説明は省略する。
●ステップS2;i番目(即ち、1番目)の移動ブロックを関連データ(k回目の加工におけるオフセット量δkのデータ等)とともに読み込み、解釈する。
●ステップS3;ステップS2の読込/解釈の結果に基づいて、必要な関連処理を行う。この処理には、オフセット量δkの決定(オフセット量記憶手段4にアクセスして、指定されたオフセット量δkのデータを取り込む)が含まれる。
●ステップS5;i番目の移動ブロックとi+1番目の移動ブロックが角コーナ部を形成しているかどうか判断する。即ち、両ブロックが「互いに非平行な直線移動ブロック」であればYESとし、そうでなければNOとする。YESであればステップS6へ進み、NOであればステップS7へ進む。
●ステップS8;指標iを1アップする(i=i+1)。
●ステップS9;i+1番目の移動ブロックの有無をチェックする。i+1番目の移動ブロックが無ければステップS10へ進み、有ればステップS4へ戻る。なお、最初のステップS9においてはi=2であり、従って、3番目の移動ブロックの有無をチェックしていることになる。
なお、後述するように、i+1番目の移動ブロックについては、ステップS15で始点の補正がなされている場合があり、その場合も同様である。
●ステップS14/S15;円弧経路の挿入に伴って削除されるL字形状の直線区間の両端の点の内、i番目の移動ブロックに対応する直線経路上のものが同直線経路の終点となるように、i番目の移動ブロックの終点を補正する。同様に、同L字形状の直線区間の両端の点の内、i+1番目の移動ブロックに対応する直線経路上のものが同直線経路の始点となるように、i+1番目の移動ブロックの始点を補正する。
●ステップS17;挿入された円弧経路の移動ブロックの移動のための処理(補間、各軸サーボへの移動指令等の処理)を実行する。次ステップは、ステップS8である。
2 加工プログラム解析手段
3 加工経路作成手段
4 オフセット量記憶手段
5 加工経路補正手段
6 オフセット量差分演算手段
7 基準加工回数設定手段
Claims (6)
- ワイヤカット放電加工機における多重加工を制御する制御装置であって、
加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶手段と、
該加工プログラム記憶手段に記憶されている加工プログラムを解析する加工プログラム解析手段と、
加工回数毎のワイヤオフセット量を記憶するオフセット量記憶手段と、
前記加工プログラム解析手段による解析結果とオフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量に基づいて加工経路を作成する加工経路作成手段と、
前記加工経路における、互いに非平行な2つの直線移動ブロックが交わることで形成される凹角コーナ部について加工経路補正を行う加工経路補正手段と、
該加工経路補正手段による前記加工経路補正を開始する加工回数を決めるための基準となる加工回数を基準加工回数として設定する基準加工回数設定手段と、
前記基準加工回数に対応するオフセット量と基準加工回数より後の加工回数に対応するオフセット量との差分を計算するオフセット量差分演算手段とを含んでおり、
前記加工経路補正手段による前記加工経路補正は、前記加工経路作成手段で作成された加工経路について、凹角コーナ部を形成する2つの直線移動ブロックの当該凹角コーナ部側の各一部を削除し、該削除された部分に、前記オフセット量差分演算手段の演算結果に基づいて決定された曲率半径を持つ円弧形状の移動ブロックを挿入するものであることを特徴とする、ワイヤカット放電加工機の制御装置。 - 前記円弧形状の移動ブロックは、前記オフセット量差分演算手段によって計算されたオフセット量の差分を前記円弧形状の曲率半径と等しくしたものであることを特徴とする、請求項1に記載のワイヤカット放電加工機の制御装置。
- 前記円弧形状の移動ブロックは、前記2つの直線に接するように前記加工経路に挿入されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のワイヤカット放電加工機の制御装置。
- ワイヤカット放電加工機における多重加工を制御する制御装置であって、
加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶手段と、
該加工プログラム記憶手段に記憶されている加工プログラムを解析する加工プログラム解析手段と、
加工回数毎のワイヤオフセット量を記憶するオフセット量記憶手段と、
前記加工プログラムによって特定される2つの直線の移動ブロックが交わって作られる凹角コーナ部について、該凹角コーナ部を形成する2つの直線移動ブロックの当該凹角コーナ部側の各一部を削除し、該削除された部分に円弧形状の移動ブロックを挿入することを開始する加工回数を決めるための基準となる加工回数を基準加工回数として設定する基準加工回数設定手段と、
前記基準加工回数に対応するオフセット量と基準加工回数より後の加工回数に対応するオフセット量との差分を計算するオフセット量差分演算手段と、前記オフセット量記憶手段に記憶されたオフセット量と前記加工プログラム解析手段の解析結果を受取り、前記凹角コーナ部を形成する2つの直線移動ブロックの当該凹角コーナ部側の各一部を削除し、該削除された部分に、前記円弧形状の移動ブロックとして、前記オフセット量差分演算手段の演算結果に基づいて曲率半径を決定した円弧形状の移動ブロックを前記凹角コーナ部に挿入して加工経路を作成する加工経路作成手段とを備えたことを特徴とする、ワイヤカット放電加工機の制御装置。 - 前記円弧形状の移動ブロックは、前記オフセット量差分演算手段によって計算されたオフセット量の差分を、前記円弧形状の曲率半径と等しくするものであることを特徴とする、請求項4に記載されたワイヤカット放電加工機の制御装置。
- 前記円弧形状の移動ブロックは、前記2つの直線に接するように前記加工経路に挿入されることを特徴とする、請求項4または請求項5に記載のワイヤカット放電加工機の制御装置。
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