JP4334481B2

JP4334481B2 - 放電加工装置

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Publication number: JP4334481B2
Application number: JP2004572095A
Authority: JP
Inventors: 里佳佐々木; 知子千代; 英隆加藤木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2023-05-20
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Description

本発明は、放電加工装置に関するものであり、詳細には、放電加工を行なうにあたり、より正確な予想加工時間を算出でき、加工条件の設定状態に応じてその都度予想された加工時間を算出および表示ができ、しかも複数電極、および予め加工が施された３次元モデルで表現された被加工物に対してもより正確な予想加工時間を算出および表示ができる放電加工装置に関するものである。

放電加工装置においては、放電加工に要する加工時間を見積もる加工時間見積機能を備えたものが知られている。このような放電加工装置は、例えば電極および主軸を備える放電加工装置本体、放電加工における加工時間見積装置、電源、加工時間見積装置により設定した加工時間により放電加工装置を駆動制御する数値制御装置などを備えて構成される。

また、加工時間見積装置は、例えばユーザからの要求仕様を受け取る入力部、被加工物から除去する加工量を算出する加工量演算部、入力された要求仕様から加工時間を演算する加工時間演算部、加工時間算出に必要な加工速度データを記憶しておく加工時間データ部、算出された加工時間を出力する出力部などを備えて構成される。

このような放電加工装置においては、例えば以下のようにして加工時間を見積もる。まず、ユーザは被加工物に要求される仕様に基づいて、電極寸法、被加工物寸法、加工深さ、加工条件などの要求仕様を入力部から入力する。ここで、電極寸法や被加工物寸法とは、例えば、「ｘ寸法：−５〜５、ｙ寸法：−１０〜１０」というような表し方である。また、被加工物寸法は電極全面が被加工物内に収まる場合は、見積もり時間に直接に関係しないため、省略される場合もある。

次に、加工量演算部では、入力部から要求仕様を受け取り、電極寸法と被加工物寸法より加工除去量を算出する。

次いで、要求仕様に対して予想される開始条件から仕上条件までの加工時間列をこれらの算出データと加工時間データ部にあらかじめ記憶してある加工量あたりの加工速度データとから加工時間演算部において生成し、出力部に設定する。そして、出力部で設定されたデータをＣＲＴなどの表示装置に表示する。

また、このような代表的な機能を有するものの他にも特開平６−２９７２５０号公報に示されているように、加工深さに応じて加工速度を補正して加工時間を見積る形態もある。

また、その他にも特開平２−１００８２２号公報に示されているように、電極の形状を入力し、この入力された形状の特徴から、加工時間を補正する形態もある。

しかし、電極は３次元的に複雑な形状であることが多く、加工が進行するにつれて電極の形状に応じて加工面積が変化する。このため、加工が進行するにつれて電極と被加工物との間に沈滞する加工屑によって放電状態が変化したり、加工面積が変化したりするなど加工条件が一定ではなくなる。その結果、前述した文献に記載されたように加工深さによって加工速度を変化させるだけでは、予想加工時間と実加工時間との差異が大きくなり、正確な加工時間を見積もることができないという問題がある。

一方、電極の形状を入力する方法は、電極の形状が角柱などの単純な形状である場合のみ対応可能であり、電極の形状情報を詳細に放電加工装置に認識させることはできない。このため、３次元的に複雑な形状の電極を用いる場合には、加工進行に合わせた加工時間の見積りや、加工面積の把握ができないという問題がある。

また、単純な形状の電極の場合でも、電極の形状は入力者の主観が影響するため加工の均一性が保たれず、予め入力した形状特徴から少しでもはずれた場合には、加工時間に反映されない。

さらに、通常、放電加工を行う被加工物は、切削加工などにより予め前加工が施されている場合が多い。また、１つの被加工物に対して複数本の異なる形状の電極で連続に加工を行って最終形態の形状を形成する場合も多い。例えば、携帯電話の場合は、切削で前加工を行ったあと、略２０種類もの異なる形状の電極を用いて放電加工を行って最終形状を形成する。このため、単純な電極形状だけを認識しても加工量を把握することができないため、正確な加工時間を見積ることはできないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３次元的に複雑な形状を有する電極を用いた場合においても加工の進行状況に即して正確な加工時間を見積もることが可能な放電加工装置を提供することを目的としている。

本発明にかかる放電加工装置にあっては、電極の形状を３次元表現した電極形状データと被加工物の形状を３次元表現した被加工物形状データと加工条件データとが入力される入力手段と、電極形状データと被加工物形状データと加工条件データとに基づいて加工進行に伴って変化する加工体積を計算する加工体積演算手段と、計算した加工体積に基づいて加工時間を計算する加工時間演算手段と、計算した加工時間を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、電極の形状および被加工物の形状を３次元モデルで表し、これらの情報と加工条件データとを用いて、加工進行に伴って変化する加工体積を算出して加工時間を算出する。これにより、放電加工が進行に伴って、電極の形状に応じて加工面積が変化する場合など加工状況が変化する場合においても、加工状況に即して、すなわち加工体積の変化に即して加工時間を算出することができる。

また、電極の形状および被加工物の形状を上述したような３次元モデルで表すため、電極の形状、及び被加工物の形状を正確にデータとして把握することができ、且つこれを加工時間に反映させることができる。これにより、加工の進行に伴う加工体積の変化を加工状況の実態に即して把握することができ、加工状況の実態に即して考慮し、加工時間を算出することができる。

また、被加工物の形状を正確にデータとして把握することができ、これを加工時間に反映させることができるため、予め所定の加工が施された被加工物に対して放電加工を施す場合においても、当初の加工形状を考慮した加工時間の算出が可能である。

したがって、この発明によれば、電極や被加工物が複雑な形状を有する場合においても正確に放電加工における加工時間を見積もることが可能である。

本発明をより詳細に説術するために、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、添付の図面においては、理解の容易のため、各部材における縮尺が異なる場合がある。

実施の形態１
第１図は実施の形態１にかかる放電加工装置１００の概略構成を示すブロック図である。放電加工装置１００は、放電加工用の電極２、放電加工装置のヘッドである主軸３、加工時間見積装置４１、加工時間見積装置４１により設定した加工時間により主軸の動きを適宜駆動制御する制御装置５、および電源６とを備えて構成される。

このような放電加工装置１００においては、電極２と被加工物８とを共に加工槽７内で加工液９中に浸漬した状態で対向させ、この電極２と被加工物８とに電源６から所定のパルス電流を通電する。そして、この通電によって、電極２と被加工物８との加工隙間には断続的な放電が起こり、被加工物８には放電による加工が施される。

第２図は加工時間見積装置４１の構成を示すブロック図である。加工時間見積装置４１は、ユーザからの要求仕様を受け取る入力部１１、放電加工の進行に伴う加工面積の変化を演算する加工面積演算部１２、要求仕様に沿った加工深さと加工面積とが対になった構成で保存される加工面積データ部１３、加工面積演算部１２において求めた加工面積の変化に基づいて被加工物８から放電加工により除去する加工量の変化である加工体積変化を算出する加工量演算部１４、加工量演算部１４で求めた加工体積変化と加工量あたりの加工速度データとに基づいて放電時間に要する加工時間を演算する加工時間演算部１５、加工時間演算部１５における加工時間算出に必要な加工量あたりの加工速度データを記憶しておく加工時間データ部１６、および加工時間演算部１５において算出された加工時間を出力する出力部１７を備えて構成されている。また、出力部１７には該出力部１７から出力されたデータを表示する表示装置１８が接続されている。

ここで、加工面積データ部１３には、加工深さとそれに対応する加工面積とが例えば第３図に示すようなデータテーブルに保存される。また、加工時間データ部１６には、あらかじめ要求仕様に沿った詳細な加工条件と加工速度とが対になった構成で、例えば第４図に示すようなデータテーブルに保存されている。ここで、加工条件としては、例えば第４図に示すように加工回路、放電電流、休止時間および揺動半径などがあげられる。

第５図は、放電加工装置１００において、加工時間見積装置４１を用いて放電時間を見積もる場合の見積方法を説明するフローチャートである。以下、上記のように構成された加工時間見積装置４１による加工時間の見積方法について第５図に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、入力部１１において、ユーザからの放電加工における要求仕様を読み込む（Ｓ１０１）。入力部１１においては、要求仕様として、電極２の形状を３次元表現、すなわち３次元モデルで表現した電極形状ａ１ａ、被加工物８の形状を３次元表現、すなわち３次元モデルで表現した被加工物形状ａ２ａ、加工深さａ３、加工条件ａ４のデータを読み込む。

次に、入力部１１において読み込んだ要求仕様に基づいて、加工面積演算部１２において加工面積を算出する（Ｓ１０２）。以下、加工面積の算出方法を具体的に説明する。

ここで、電極２の３次元電極形状と被加工物８の３次元被加工物形状とは、ＸＹＺのメッシュで表されているとする。３次元電極形状をメッシュで表す場合の一例を、第６図に示すような形状を有する電極を例に説明する。

まず、第７図のように、電極において加工進行方向のＺ軸方向に所定の分割幅でＺ０乃至Ｚｋに対応するＫ＋１個の横断面を抽出する。この横断面の算出は、好ましくは要求寸法精度毎になるが、分割数が多くなると演算の遅延にもつながるため、電極の減寸量毎、または１ｍｍ程度毎でも良い。

次に、加工方向毎の横断面形状を小さなメッシュで分割する。メッシュ分割幅については、好ましくは要求寸法精度毎であるが、分割数が多くなると演算の遅延にもつながるため、電極の減寸量毎、または１ｍｍ程度毎でも良い。

例えば、第８図の（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向にｉ＋１分割、Ｙ軸方向にＹ＋１分割し、分割したメッシュ形状内に、図形データの位置座標が含まれる場合は、第８図の（ｃ）のように、図形データの位置座標（ＸＤ、ＹＤ、ＺＤ）を、メッシュデータの位置座標（ＸＭ、ＹＭ、ＺＭ）に変更し、中実であることを示すために、例えば“１”という情報を与える。また、中空の場合には、分割したメッシュ形状内に、図形データの位置座標が含まれない場合であり、この場合には、中空であることを示すために、例えば“０”という情報を与える。

このように、（Ｘｎ、Ｙｍ、Ｚｌ）（０≦ｎ≦ｉ、０≦ｍ≦ｊ、０≦ｌ≦ｋ、ｎ、ｍ、ｌは整数）の各分割要素のメッシュデータを得ることができる。

これにより、３次元形状である電極２の電極形状ａ１ａ及び３次元形状である被加工物８の被加工物形状ａ２ａを、メッシュデータを用いて表すことができ、電極２及び被加工物８の形状を３次元モデルで表すことができる。

次に、このようなメッシュデータを用いて加工面積を求める方法について説明する。第９図は、放電加工の進行と、これに伴う加工面積の変化を示したイメージ図である。第９図においは、電極２は、被加工物８の中に掘り進む形態で放電加工が進行する。そして、電極２と被加工物８との位置関係は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順序で変化していく。これに伴い、第９図においては加工面積２５が同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順序で拡大する。

ここで、加工面積データ部１３において第３図に示すような加工面積データを以下のようにして算出する。

まず、上記のようなメッシュで表された電極形状ａ１ａ及び被加工物形状ａ２ａのデータにおいて、データが詰まっているところを１、データがないところを０とする。そして、加工の進行に伴う各段階における加工量変化を得るために、加工深さまで、電極形状ａ１ａを少しずつ、例えば１ｍｍずつ被加工物８の方向に移動し、電極２と被加工物８との重なり部分の断面のメッシュ数を数える。そして、所定の加工深さまで、この動作を繰り返す。

ここで、加工面積は以下のような関係式により求めることができる。

加工面積＝有効なメッシュ数＊メッシュ一辺の大きさ＊メッシュ一辺の大きさ

以上のようにして、第３図に示すような加工深さとそれに対応する加工面積を算出することができる。

次に、加工量演算部１４において、上記のようにして求めた加工面積、加工深さ、及び放電加工における揺動半径とから放電加工の開始加工量を算出する（Ｓ１０３）。開始加工量は、以下の関係式により求めることができる。

開始加工量＝Σ（１ステップ分の加工深さ＊加工面積を揺動半径分拡大した面積

ここで、「加工面積を揺動半径分拡大した面積」について説明する。電極２の底面、すなわち被加工物８に対する加工面が、例えば第１０図に示すように一辺が１０ｍｍの略正方形の寸法を有する場合について説明する。このような電極２を用いて被加工面が平面である被加工物８を加工する場合を考える。この場合には、電極２の底面の全面が加工面積となり、該加工面積３０は、１０ｍｍ×１０ｍｍ（＝１００ｍｍ^２）となる。

そして、この場合の「加工面積を揺動半径分拡大した面積３２」は、一辺の１０ｍｍに揺動半径３１、例えば０．１ｍｍを加えて面積を計算する。すなわち、この場合の「加工面積を揺動半径分拡大した面積３２」は、１０．２ｍｍ×１０．２ｍｍ（＝１０４．０４ｍｍ^２）となる。

次に、加工時間演算部１５において、各加工条件に適合する加工速度データとして、加工時間データ部１６にあらかじめ記憶されている加工量あたりの加工速度を読み出す（Ｓ１０４）。

そして、上記において求めた開始加工量と加工時間データ部１６から読み出した加工速度とから所定の加工開始条件における加工時間を算出する（Ｓ１０５）。加工時間は、以下の関係式により求めることができる。

加工時間＝開始加工量／加工速度

以上により、要求仕様に沿った加工を行う際に予想される加工開始条件の加工時間を算出することができる。

次に、仕上加工時における仕上加工条件に関して、上記と同様にして加工量演算部１４において加工条件毎に仕上加工量を算出する（Ｓ１０６）。次に、加工時間演算部１５において、各仕上加工条件に適合する加工速度データとして、加工時間データ部１６にあらかじめ記憶されている加工量あたりの加工速度を読み出す（Ｓ１０７）。そして、上記において求めた仕上加工量と加工時間データ部１６から読み出した加工速度とから所定の仕上条件における加工時間を求める（Ｓ１０８）。

以上により、要求仕様に沿った加工を行う際に予想される仕上加工条件の加工時間を算出することができる。

最後に、以上の結果をもとに加工開始条件から仕上加工条件までの加工時間列ｂ１ｂ〜ｂｍｂを出力部１７に設定する。出力部１７では、これらの加工時間列ｂ１ｂ〜ｂｍｂを表示装置１８に出力することにより上記において求めた各条件毎の加工時間およびその総計を表示することができる。

以上説明したように、この放電加工装置１００においては、電極２の形状および被加工物８の形状を３次元モデルで表し、これを用いて各加工深さにおける加工面積を算出して加工時間を算出する。

これにより、放電加工が進行に伴って、電極２の形状に応じて加工面積が変化する場合においても、加工状況に即して、すなわち加工面積の変化に即して加工時間を算出することができる。

また、電極２の形状および被加工物８の形状を上述したような３次元モデルで表すため、電極２の形状、及び被加工物８の形状を正確にデータとして把握することができ、且つこれを加工時間に反映させることができる。これにより、加工の進行に伴う加工面積変化を加工状況の実態に即して正確に把握することができ、さらに、この加工面積変化に基づいて加工体積を求めるため、加工状況の実態に即して考慮し、加工時間を算出することができる。

また、被加工物８の形状を正確にデータとして把握することができ、これを加工時間に反映させることができるため、予め所定の加工が施された被加工物８に対して放電加工を施す場合においても、当初の加工形状を考慮した加工時間の算出が可能である。

したがって、この放電加工装置１００では、電極２や被加工物８が複雑な形状を有する場合においても、正確に加工時間を見積もることが可能である。

次に、上記の放電加工装置１００の変形例について説明する。上記においては、要求仕様として加工時間見積装置に電極２の形状データと被加工物８の形状データが入力され、加工時間見積装置内において加工面積と加工深さを計算する構成としているが、加工時間見積装置にデータとして予め上記と同様にして求めた加工の進行に伴う加工面積変化のデータと加工深さのデータを入力する構成とすることも可能である。

すなわち、加工時間見積装置を、ユーザからの要求仕様、加工の進行に伴う加工面積変化のデータおよび加工深さのデータを受け取る入力部、被加工物から放電加工により除去する加工量を算出する加工量演算部、入力部において入力された要求仕様、加工の進行に伴う加工面積変化データおよび加工深さデータから放電時間に要する加工時間を演算する加工時間演算部、加工時間演算部における加工時間算出に必要な加工量あたりの加工速度データを記憶しておく加工時間データ部、および加工時間演算部において算出された加工時間を出力する出力部を備えた構成とすることもできる。

このような構成とした場合においても、上述した放電加工装置１００と同様に電極や被加工物が複雑な形状を有する場合においても、正確に加工時間を見積もることが可能である。

さらに、加工時間見積装置に入力するデータとしては加工面積と加工深さ以外にも、加工量を表現可能なデータであれば用いることが可能である。

また、本発明においては、加工時間見積り装置は、放電加工機本体にあってもよく、また、放電加工機本体とは独立した形で、例えば、パソコンなどの上にあってもよい。

また、上記においては、加工量を求める際に、まず加工面積を求め、該加工面積を揺動半径分拡大しているが、加工面積ではなく３次元モデル形状の状態での加工断面形状を揺動半径分拡大し、該揺動半径分拡大した加工断面形状の面積を求めることも可能である。これにより、より一層正確な加工時間を見積もることができる。この場合には、加工面積は加工条件毎に存在することになる。また、揺動半径の代わりに縮小代と寄せ量を用いることも可能である。さらに、加工深さを入力する代わりに、ＮＣプログラムを入力することも可能である。

また、上記においては、放電ギャップは考慮していないが、放電ギャップも考慮することにより、より一層、正確に加工時間を見積もることが可能である。

実施の形態２．
第１１図は実施の形態２にかかる放電加工装置２００の概略構成を示すブロック図である。第１１図においては、理解の容易のため、第１図の場合と同一部材については同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。

放電加工装置２００は、放電加工用の電極２、放電加工装置のヘッドである主軸３、加工時間見積装置４２、加工時間見積装置４２により設定した加工時間により主軸の動きを適宜駆動制御する制御装置５、および電源６とを備えて構成される。なお、この放電加工装置２００においては、電極として、後述するように電極形状がａ１ａで３次元モデルで表された電極と、電極形状がａ１ａａで３次元モデルで表された電極との２種類の電極を備え、この２種類の電極を用いて放電加工を行うものである。

このような放電加工装置２００においては、電極２と被加工物８とを共に加工槽７内で加工液９中に浸漬した状態で対向させ、この電極２と被加工物８とに電源６から所定のパルス電流を通電する。この通電によって、電極２と被加工物８との加工隙間には断続的な放電が起こり、被加工物８には放電による加工が施される。

第１２図は加工時間見積装置４の構成を示すブロック図である。加工時間見積装置４２は、ユーザからの要求仕様を受け取る入力部１１、放電加工の進行に伴う加工面積の変化を演算する加工面積演算部１２、要求仕様に沿った加工深さと加工面積とが対になった構成で保存される加工面積データ部１３、加工面積演算部１２において求めた加工面積の変化に基づいて被加工物８から放電加工により除去する加工量の変化である加工体積変化を算出する加工量演算部１４、加工量演算部１４で求めた加工体積変化と加工量あたりの加工速度データとに基づいて放電時間に要する加工時間を演算する加工時間演算部１５、加工時間演算部１５における加工時間算出に必要な加工量あたりの加工速度データを記憶しておく加工時間データ部１６、および加工時間演算部１５において算出された加工時間を出力する出力部１７を備えて構成されている。また、出力部１７には該出力部１７から出力されたデータを表示する表示装置１８が接続されている。

ここで、加工面積データ部１３には、加工深さとそれに対応する加工面積とが例えば上述した第３図に示すようなデータテーブルに保存される。また、加工時間データ部１６には、あらかじめ要求仕様に沿った詳細な加工条件と加工速度とが対になった構成で例えば上述した第４図に示すようなデータテーブルに保存されている。

第１３図は、放電加工装置２００において、加工時間見積装置４２を用いて放電時間を見積もる場合の見積方法を説明するフローチャートである。以下、上記のように構成された加工時間見積装置４２による加工時間の見積方法について第１３図に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、入力部１１において、ユーザからの放電加工における要求仕様１を読み込む（Ｓ２０１）。入力部１１においては、要求仕様１として、電極２の形状を３次元モデルで表現した電極形状ａ１ａ、被加工物８の形状を３次元モデルで表現した被加工物形状ａ２ａ、加工深さａ３、加工条件ａ４を読み込む。

次に、第１の実施の形態と同様にして入力部１１において読み込んだ要求仕様１に基づいて、加工面積演算部１２において加工面積を算出する（Ｓ２０２）。

次に、加工量演算部１４において、上記のようにして求めた加工面積、加工深さ、および放電加工における揺動半径から第１の実施の形態と同様にして放電加工の開始加工量を算出する（Ｓ２０３）。

次に、加工時間演算部１５において、各加工条件に適合する加工速度データとして、加工時間データ部１６にあらかじめ記憶されている加工量あたりの加工速度を読み出す（Ｓ２０４）。

そして、上記において求めた開始加工量と加工時間データ部１６から読み出した加工速度とから所定の加工開始条件における加工時間を求める（Ｓ２０５）。

次に、仕上加工時における仕上加工条件に関して、上記と同様にして加工量演算部１４において加工条件毎に仕上加工量を算出する（Ｓ２０６）。次に、加工時間演算部１５において、各仕上加工条件に適合する加工速度データとして、加工時間データ部１６にあらかじめ記憶されている加工量あたりの加工速度を読み出す（Ｓ２０７）。そして、上記において求めた仕上加工量と加工時間データ部１６から読み出した加工速度とから所定の仕上条件における加工時間を求める（Ｓ２０８）。

以上により、要求仕様１に沿った加工を行う際に予想される仕上加工条件の加工時間を算出することができる。

次に、以上の結果をもとに加工開始条件から仕上条件までの加工時間列ｂ１ｂ〜ｂｍｂを出力部１７に設定する。また、電極形状がａ１ａである電極での加工後の被加工物８の形状をａ２ａａとして出力部１７内に設けられたメモリに記憶する。

次に、入力部１１において、ユーザからの放電加工における他の要求仕様２を読み込む（Ｓ２０１）。入力部１１においては、要求仕様２として、電極２の形状を３次元モデルで表現した電極形状ａ１ａａ、被加工物８の形状を３次元モデルで表現した被加工物形状ａ２ａ、加工深さａ３ａａ、加工条件ａ４ａａを読み込む。そして、上記手順（Ｓ２０１）〜（Ｓ２０９）を繰り返して加工開始条件から仕上条件までの加工時間を算出する。

以上により、２種類の異なる要求仕様２に沿った加工、すなわち２種類の異なる電極２を用いて加工を実施する際に予想される仕上加工条件の加工時間を算出することができる。

最後に、以上の結果をもとに加工開始条件から仕上加工条件までの加工時間列ｂ１ｂｂ〜ｂｍｂｂを算出して出力部１７に設定する。出力部１７では、これらの加工時間列ｂ１ｂｂ〜ｂｍｂｂと、最初に算出した加工時間列ｂ１ｂ〜ｂｍｂとを表示装置１８に出力することにより条件毎の加工時間およびその総計を表示することができる。

以上説明したように、この放電加工装置２００においては、電極２の形状および被加工物８の形状を３次元モデルで表し、これを用いて各加工深さにおける加工面積を算出して加工時間を算出する。

したがって、この放電加工装置２００では、電極２や被加工物８が複雑な形状を有する場合においても、正確に加工時間を見積もることが可能である。

さらに、この放電加工装置２００においては、２種類の異なる要求仕様を読み込み、これに基づいて加工時間を算出することにより、２種類の異なる電極を用いて加工する場合においても加工時間を算出することができる。したがって、この放電加工装置２００では、複雑な形状を有する異なる電極２を使用して放電加工を行う場合においても、正確に加工時間を見積もることが可能である。

また、上記においては、要求仕様を２種類設けた場合について説明したが、本発明においては、要求仕様は２種類に限定されるものではなく、３種類以上の要求仕様を設けた設定とすることも可能である。すなわち、放電加工に使用する電極数は２種類に限定されるものではなく、３種類以上の多くの電極を使用する場合においても加工時間を算出することができる。この場合においても、上記と同様にして、加工の進行状況に即した加工時間の見積を行うことができ、正確な加工時間を見積もることが可能である。したがって、複数本の異なる形状の電極で連続して放電加工を行い、最終形状を形成する場合においても正確な加工時間を見積もることが可能である。

なお、上記においては、放電ギャップは考慮していないが、放電ギャップも考慮することにより、より一層、正確に加工時間を見積もることが可能である。

実施の形態３．
第１４図は実施の形態３にかかる放電加工装置３００の概略構成を示すブロック図である。第１４図においては、理解の容易のため、第１図の場合と同一部材については同一符号を付することにより詳細な説明を省略する。

放電加工装置３００は、放電加工用の電極２、放電加工装置のヘッドである主軸３、加工時間見積装置４３、加工時間見積装置４３により設定した加工時間により主軸の動きを適宜駆動制御する制御装置５、および電源６とを備えて構成される。

このような放電加工装置３００においては、電極２と被加工物８とを共に加工槽７内で加工液９中に浸漬した状態で対向させ、この電極２と被加工物８とに電源６から所定のパルス電流を通電する。この通電によって、電極２と被加工物８との加工隙間には断続的な放電が起こり、被加工物８には放電による加工が施される。

第１５図は加工時間見積装置４３の構成を示すブロック図である。加工時間見積装置４３は、ユーザからの要求仕様を受け取る入力部１１、放電加工の進行に伴う加工面積の変化を演算する加工面積演算部１２、要求仕様に沿った加工深さと加工面積とが対になった構成で保存される加工面積データ部１３、加工面積演算部１２において求めた加工面積の変化に基づいて被加工物８から放電加工により除去する加工量の変化である加工体積変化を算出する加工量演算部１４、加工量演算部１４で求めた加工体積変化と加工量あたりの加工速度データと後述する形状特徴係数とを用いて放電時間に要する加工時間を演算するとともに電極形状の特徴に応じて加工時間を補正する加工時間演算部１５、加工時間演算部１５における加工時間算出に必要な加工量あたりの加工速度データを記憶しておく加工時間データ部１６、加工時間演算部１５において算出された加工時間を出力する出力部１７、および表示装置１８を備えて構成されている。

また、この加工時間見積装置４３は、形状特徴データ部５２および形状特徴演算部５１を備えている。形状特徴演算部５１では、電極２の形状特徴を算出する。また、形状特徴データ部５２には、あらかじめ要求仕様にある形状特徴と、それに対応した形状特徴係数とが対となった構成で、例えば上述した第１６図に示すようなデータテーブルに保存される。

ここで、形状特徴とは、加工速度に影響を与える形状の特徴を表すものである。第１７図（ａ）〜第１７図（ｄ）は、電極２の形状の例を縦断面図により示したものである。同図に示すように、電極２の形状としては、縦断面が略正方形である形状（同図（ａ））、縦断面が縦長の略長方形である形状（同図（ｂ））、縦断面が略長方形であり、加工面に凹部が形成された形状（同図（ｃ））、縦断面が横長の略長方形である形状（同図（ｄ））など種々の形状がある。また、第１７図（ａ）〜第１７図（ｄ）に示すように、電極２の形状によって電極２と被加工物８との間における加工屑６１の溜まり具合が異なり、これも加工速度に影響を与える要因となる。

そして、この電極形状は加工速度に影響を及ぼす。第１８図に電極の厚みと加工時間との関係の一例を示す。なお、第１８図においては、電極の厚み以外の加工条件は全て同一としている。第１８図に示すように、電極の厚みの違いによって、他の加工条件が同一である場合においても、加工速度に差が生じる。

そこで、形状特徴データ部５２では、例えば「電極の厚みが２ｍｍ以下で加工深さが５ｍｍ以上」という形状であれば形状特徴係数は「Ｃ１」、「電極の真中に穴があいている」形状であれば形状特徴係数は「Ｃ２」というように、加工速度に影響を与える形状の特徴毎に形状特徴が定義されて保存されている。そして、形状特徴に対応し、加工時間を補正する補正係数として形状特徴係数が定義されて保存されている。すなわち、この形状特徴係数を用いて加工時間を計算することにより、電極形状が加工速度に及ぼす影響を考慮、補正して加工時間を求めることができる。これにより、加工速度に影響を及ぼす特徴的な電極形状を有する電極を用いて加工を行う場合においても、より正確な加工時間を得ることが可能である。

第１９図は、放電加工装置３００において、加工時間見積装置４３を用いて放電時間を見積もる場合の見積方法を説明するフローチャートである。以下、上記のように構成された加工時間見積装置４３による加工時間の見積方法について第１８図に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、入力部１１において、ユーザからの放電加工における要求仕様を読み込む（Ｓ３０１）。入力部１１においては、要求仕様として、電極２の形状を３次元モデルで表現した電極形状ａ１ａ、被加工物８の形状を３次元モデルで表現した被加工物形状ａ２ａ、加工深さａ３、加工条件ａ４を読み込む。

次に、第１の実施の形態と同様にして入力部１１において読み込んだ要求仕様に基づいて、加工面積演算部１２において加工面積を算出する（Ｓ３０２）。

次に、加工量演算部１４において、上記のようにして求めた加工面積、加工深さ、および放電加工における揺動半径から第１の実施の形態と同様にして放電加工の開始加工量を算出する（Ｓ３０３）。

次に、加工時間演算部１５において、各加工条件に適合する加工速度データとして、加工時間データ部１６にあらかじめ記憶されている加工量あたりの加工速度を読み出す（Ｓ３０４）。

次に、加工時間演算部１５において、形状特徴演算部５１で求められ形状特徴データ部５２に記憶された形状特徴係数データを読み出す（Ｓ３０５）。ここで、あらかじめ入力部に入力されたデータに基づいて電極２の形状の特徴が抽出されている。そして、該形状の特徴に該当する形状特徴、及びこれに対応する補正係数、すなわち形状特徴係数が抽出されている。

次に、要求仕様に対して予想される、加工開始条件における加工時間を、加工時間演算部１５において上記開始加工量、加工速度、および形状特徴係数から算出する（Ｓ３０６）。加工時間演算部１５は、上記開始加工量および加工速度に基づいた仮加工時間を算出するとともに形状特徴係数を用いて仮加工時間に補正を施して正確な加工時間を算出する。形状特徴係数を用いることにより特徴的な電極形状が加工速度に及ぼす影響を考慮、補正して加工時間を求めることができる。ここで、加工開始条件の加工時間は、以下の関係式により求めることができる。

開始加工時間＝仮開始加工時間＊形状特徴係数

次に、仕上加工時における仕上加工条件に関して、上記と同様にして加工量演算部１４において加工条件毎に仕上加工量を算出する（Ｓ３０７）。次に、加工時間演算部１５において、各仕上加工条件に適合する加工速度データとして、加工時間データ部１６にあらかじめ記憶されている加工量あたりの加工速度を読み出す（Ｓ３０８）。

次に、加工時間演算部１５において、形状特徴演算部５１で求められ形状特徴データ部５２にあらかじめ記憶されている形状特徴係数データを読み出す（Ｓ３０９）。ここで、あらかじめ入力部に入力されたデータに基づいて電極２の形状の特徴が抽出されている。そして、該形状の特徴に該当する形状特徴、及びこれに対応する補正係数、すなわち形状特徴係数が抽出されている。

そして、要求仕様に対して予想される、仕上加工条件における加工時間を、上記において求めた仕上加工量、加工速度、および形状特徴係数から加工時間演算部１５により算出する（Ｓ３０６）。加工時間演算部１５は、上記開始加工量および加工速度に基づいた仮加工時間を算出するとともに形状特徴係数を用いて仮加工時間に補正を施して正確な加工時間を算出する。形状特徴係数を用いることにより電極形状が加工速度に及ぼす影響を考慮、補正して加工時間を求めることができる。ここで、仕上加工条件の加工時間は、上記の加工開始条件の加工時間を求める際に用いた関係式により求めることができる。

そして、最後に以上の結果をもとに加工開始条件から仕上加工条件までの加工時間列ｂ１ｂ〜ｂｍｂを算出して出力部１７に設定する。出力部１７では、表示装置１８にこれらの加工時間列ｂ１ｂ〜ｂｍｂを出力することにより上記において求めた条件毎の加工時間およびその総計を表示することができる。

なお、第１５図においては、要求仕様を１種類だけ設けたものを示したが、要求仕様は実施の形態２と同様に２種類設けてもよく、また、３種類以上設けても良い。

また、電極の形状特徴は次のような方法により抽出することができる。以下、電極の形状特徴の抽出方法について説明する。電極の形状特徴を抽出するには、まず、電極２を加工進行方向と垂直な方向の横断面を抽出する。例えば第２０図に示すように電極２を加工進行方向における所定の加工深さで１０分割した横断面を抽出し、断面形状を実施の形態１と同様にＸＹＺのメッシュで表して電極形状を認識する。電極形状を認識した後は、次のようにして電極の形状特徴を抽出する。

（輪郭抽出）
輪郭の抽出は以下のようにして行うことができる。
（１）第２１図（ａ）に示すように、断面形状を表すメッシュにおいて、データが詰まっている部分を「１」、データがない部分を「０」とする。この例は、中心に穴がひとつあいている断面形状例である。
（２）端から順に０から１に変化する個所を探索し、輪郭抽出のスタート点とする。そして、スタート点の１を輪郭番号２に変更する。
（３）隣り合う輪郭を探し（０から１に変化する個所）、当該箇所のデータ「１」を「２」に変更する。
（４）前記の（３）の手順を次の輪郭がなくなり２が出るまで繰り返すことにより輪郭が抽出できる。
（５）輪郭番号を３にインプリメントして、前記の（２）〜（４）の手順を繰り返して行う。
（６）上記（１）〜（５）の手順を輪郭抽出のスタート点が存在しなくなるまで繰り返す。そして、「最終的な輪郭番号−１」が、輪郭数となる。

（穴の識別）
次に、抽出した輪郭が外輪郭であるか穴であるかを判別する必要がある。外輪郭が多数個な場合とは、例えば多連リブのような形状である。また、「輪郭数＝外輪郭数＋穴数」である。抽出した輪郭が外輪郭であるか穴であるかの判別は以下のようにして行うことができる。
（１）［ｉ，識別する輪郭の中心Ｙ座標］（ｉ＝０，１，２，，，，）で、識別する輪郭番号になるｉを探す。「ｉ＋１」が０である場合は「外輪郭」、０である場合は、「穴」と判別する。この例では、第２１図（ｂ）に示すように輪郭番号２は外輪郭、輪郭番号３は穴となる。

（厚みの識別）
厚みは以下の方法により求めることができる。
（１）第２１図（ｃ）に示すように厚みを計算したい輪郭番号を０にして、再度輪郭を抽出する。
（２）上記（１）の手順を繰り返し、輪郭が抽出できなくなった時点で、下記の関係式により厚みを算出することができる。

厚み＝繰り返し数×２×メッシュ一辺の大きさ

以上の方法により電極２の形状特徴を抽出することができる。

以上説明したように、この放電加工装置３００においては、電極２の形状および被加工物８の形状を３次元モデルで表し、これを用いて各加工深さにおける加工面積を算出して加工時間を算出する。

したがって、この放電加工装置３００では、電極２や被加工物８が複雑な形状を有する場合においても、正確に加工時間を見積もることが可能である。

さらに、この放電加工装置３００においては、電極２によって加工をした場合に該電極の形状の特徴を正確に抽出し、かつ抽出した形状の特徴に応じた補正を行って加工時間を算出する。これにより、例えば放電加工中に第１６図に示すような加工屑が溜まりやすい、加工が不安定になりやすいなどの電極形状の特徴に応じてより正確な加工時間を算出することができる。

したがって、この放電加工装置３００では、電極２の形状により加工条件が変化しやすい場合においても正確に加工時間を見積もることが可能である。

なお、上記においては加工進行に伴って変化する加工面積を計算し、計算した加工面積の変化に基づいて加工体積を計算して加工時間を算出する場合について説明したが、加工体積を求める方法は加工面積を用いる方法に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

以上のように、本発明にかかる放電加工装置においては、放電加工が進行するにつれて電極の形状に応じて加工面積が変化する場合においても、加工状況に即して加工時間を算出することができる。

すなわち、本発明に係る放電加工装置は、３次元的に複雑な形状を有する電極を用いる加工の加工時間を見積もる場合に有用であり、特に、電極のみならず被加工物に予め前加工が施され、双方が複雑な形状を有することに起因して加工中に放電状態が変化しやすい条件の加工時間の見積を行う場合に適している。

第１図は、この発明による放電加工装置の実施の形態１を示す概略構成図である。第２図は、実施の形態１で使用される加工時間見積装置の構成を示すブロック図である。第３図は、加工面積データ部に保存される加工深さデータ及びそれに対応する加工面積データの一例を示す図である。第４図は、加工時間データ部に保存される詳細な加工条件データ及び加工速度データの一例を示す図である。第５図は、加工時間見積装置を用いて放電時間を見積もる場合の見積方法を説明するフローチャートである。第６図は、電極形状の一例を示す斜視図である。第７図は、電極において加工進行方向のＺ軸方向に所定の分割幅で横断面を抽出する状態を説明する図である。第８図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、メッシュ分割を説明する図である。第９図は、放電加工の進行状態およびこれに伴った加工面積の変化を示した図である。第１０図は、加工面積を揺動半径分拡大した面積について説明する図である。第１１図は、この発明による放電加工装置の実施の形態２を示す概略構成図である。第１２図は、実施の形態１で使用される加工時間見積装置の構成を示すブロック図である。第１３図は、加工時間見積装置を用いて放電時間を見積もる場合の見積方法を説明するフローチャートである。第１４図は、この発明による放電加工装置の実施の形態３を示す概略構成図である。第１５図は、実施の形態３で使用される加工時間見積装置の構成を示すブロック図である。第１６図は、形状特徴データ部に保存される形状特徴および形状特徴係数の一例を示す図である。第１７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、電極形状の例を示した縦断面図である。第１８図は、電極の厚みと加工時間との関係を示した特性図である。第１９図は、加工時間見積装置を用いて放電時間を見積もる場合の見積方法を説明するフローチャートである。第２０図は、電極を横断面で分割した例を示す図である。第２１図は、電極の形状特徴の抽出方法を説明する図である。

Claims

電極の形状を３次元表現した電極形状データと被加工物の形状を３次元表現した被加工物形状データと加工条件データとが入力される入力手段と、
前記電極形状データと被加工物形状データと加工条件データとに基づいて加工進行に伴って変化する加工体積を計算する加工体積演算手段と、
前記計算した加工体積に基づいて加工時間を計算する加工時間演算手段と、
加工速度に影響を与える前記電極の形状の特徴を抽出する抽出手段と、
前記電極の形状の特徴に応じて前記加工時間を補正する補正手段と、
前記補正した加工時間を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする放電加工装置。
電極の形状を３次元表現した電極形状データと被加工物の形状を３次元表現した被加工物形状データと加工深さデータと加工条件データとが入力される入力手段と、
前記電極形状データと被加工物形状データと加工深さデータと加工条件データとに基づいて加工進行に伴って変化する加工面積を計算する加工面積演算手段と、
前記計算した加工面積の変化に基づいて加工体積を計算する加工体積演算手段と、
前記計算した加工体積に基づいて加工時間を計算する加工時間演算手段と、
前記計算した加工時間を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記入力手段に前記電極形状データとして複数の異なる電極形状データが入力されること
を特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記補正手段は、前記加工速度に影響を与える電極形状の特徴に応じて加工時間を補正する補正係数を用いて前記加工時間を補正すること
を特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
前記抽出手段は、前記電極形状データの複数の断面を抽出し、これらの断面をメッシュ分割し、各分割要素に中実または中空のメッシュデータを付与し、該メッシュデータから電極形状の特徴を抽出すること
を特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。