JP4689479B2 - ワイヤ放電加工機の制御装置 - Google Patents
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Description
前記比較手段による比較で放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数が基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数より大きい場合には、前記放電パルス数計数手段による計数値が前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数と一致するように、放電休止時間を制御する手段とを備え、又、請求項2に係る発明は、前記比較手段による比較で放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数が基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数より小さい場合には、エネルギーの余剰投入を抑えるように前記基準となる放電パルス数と前記放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数の比に基づいて放電休止時間を制御する休止時間制御装置とを備えることによって、ワイヤ状電極の断線を防止し、高精度加工ができ、高速加工を可能にした。さらに、請求項3に係る発明は、前記比較手段による比較で放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数が基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数より大きい場合には、前記放電パルス数計数手段による計数値が前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数と一致するように、放電休止時間を制御し、前記計数した放電パルス数が前記基準となる放電パルス数より小さい場合には、エネルギーの余剰投入を抑えるように前記基準となる放電パルス数と前記放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数の比に基づいて放電休止時間を制御する手段を備えることによって、ワイヤ状電極の断線を防止し、高精度加工ができ、高速加工を可能にした。
a.最適な加工電流を維持することが可能となり、
b.加工量の変化する切込み開始時やコーナ通過直後などでのワイヤ断線を回避できた。
c.高いワイヤ張力での加工速度が大幅に向上した。
d.コーナ部の加工精度が向上した。
e.加工拡大しろのばらつきが少なくなった。
PS*w=ΔS*t*g
PX*w=ΔX*t*g …・・(1)
すなわち、
Ps/Δs=Px/Δx=t*g/w …・・(2)
となる。
PS/PX=ΔS/ΔX ……・(3)
即ち、単位時間T当たりの放電パルス数の変化とそれによる送り移動量の変化をそれぞれ等しくなるように送ることができれば加工溝幅gは一定になることを意味する。
ΔS=SPD*T ……・(4)
(3)式と(4)式から移動量ΔXは次式より得る。
ΔX=SPD*T*(PX/PS) ……・(5)
なお、上記(5)式は、設定送り速度SPDが変更され、SPD*(Px/Ps)の送り速度にすることを意味する。
図4は横軸を移動量Δ、縦軸を放電パルス数Pとして(3)、及び(5)式の関係を表している。基準となる放電パルス数PSと基準となる設定送り速度SPDを予め点線のごとく設定すれば加工中の時々刻々変化する単位時間T当たりの放電パルス数PXを計数することによって移動量ΔXを生成することができる。
この移動量Δxは、(1)式から、
Δx=(Px*w)/(t*g)
と表わすこともできる。この式のPx*wは、放電パルスがPxだけ発生した時の加工量である。移動量Δxはこの加工量を被加工物の板厚と加工溝幅との積で除したものであるから、移動量Δxだけワイヤ電極を移動させるということは、Pxの放電パルスによって加工された量だけワイヤ電極を移動させることとなる。すなわち、(5)式は、基準となる放電パルス数Psと単位時間T当たりの放電パルス数の計数値Pxから、放電パルスによる加工量に対応するワイヤ電極の移動量Δxを生成するものである。
例えば、被加工物の板厚tと加工溝幅gを一定とした場合、移動量Δと放電パルス数Pの関係は図5(a)に示すようになる。図5(a)の直線の傾きαは、(2)式の(t*g/w)に相当するが、tとgを一定としているため、傾きαは(2)式の(1/w)を表している。図5(a)において、超硬WCの方がダイス鋼よりも傾きαが大きいということは、超硬WCの方がダイス鋼よりも放電パルス1発あたりの加工量wが小さいことを意味している。これは、超硬WCの方がダイス鋼よりも放電加工がしにくいことと一致している。
t=(w/g)*(P/Δ)
なので、図5(c)の直線の傾きγは、(w/g)となる。ここで、加工溝幅gを一定としているので、直線の傾きγは、放電パルス1発あたりの加工量wを表している。図5(c)において、アルミの傾きγが大きく、超硬WCの傾きγが小さいということは、放電パルス1発あたりの加工量wが、アルミは大きく、超硬WCでは小さいことを意味している。これは、一般に、アルミは放電加工がしやすく、超硬WCは放電加工がしにくいことと一致する。
κ=P/Δ…・・(6)
を表1〜表3に示すように求めておく。なお、求めておいたκに設定送り速度SPDを乗じれば、基準となる放電パルス数Ps(=κ*SPD)を求めることができる。
図8において、PX及びPX+1はΔX及びΔX+1位置での単位時間Tあたりの放電パルス数、VX、VX+1はそれぞれの平均加工電圧、VPは無負荷電圧、TONは電流パルス巾、TOFFは休止時間、TW(X)及びTW(X+1)はそれぞれ単位時間Tあたりの平均無負荷時間とする。又、PS、VS、TW(S)は、単位時間Tあたりの基準となる放電パルス数、平均加工電圧、平均無負荷時間とする。
PX=T/(TW(X)+TON+TOFF)
PX+1=T/(TW(X+1)+TON+TOFF)
PS=T/(TW(S)+TON+TOFF)
VX=VP*TW(X)/(TW(X)+TON+TOFF)
VX+1=VP*TW(X+1)/(TW(X+1)+TON+TOFF)
VS=VP*TW(S)/(TW(S)+TON+TOFF)
さらに、TON<<TW+TOFFとして、それぞれのTW+TON+TOFFを実質の休止時間τに置き換え上式を整理する。
TW(X)+TOFF=τX ……・(7)
TW(X+1)+TOFF=τX+1 ……・(8)
TW(S)+TOFF=τS ……・(9)
PX=T/τX ……・(10)
PX+1=T/τX+1 ……・(11)
PS=T/τS ……・(12)
VX=VP*(τX―TOFF)/τX =VP*(1―TOFF/τX) …(13)
VX+1=VP*(τX+1―TOFF)/τX+1
=VP*(1―TOFF/τX+1)……・(14)
VS=VP*(τS―TOFF)/τS
=VP*(1―TOFF/τS) ……・(15)
また、それぞれの単位時間Tあたりの平均加工電流Im(S)、Im(X)、Im(X+1)、及び平均加工電流密度Id(S)、Id(X)、Id(X+1)は次式により得られる。なおtは板厚、gは加工溝幅である。
Im(S)=Ip*TON*PS ……・(16)
Id(S)=Im(S)/(t*g) ……・(17)
Im(X)=Ip*TON*PX ……・(18)
Id(X)=Im(X)/(t*g) ……・(19)
Im(X+1)=Ip*TON*PX+1 ……・(20)
Id(X+1)=Im(X+1)/(t*g) ……・(21)
前記(3)式と上式により次式を得る。
ΔS/ΔX=PS/PX=Id(S)/Id(X) ……・(22)
ΔS/ΔX+1=PS/PX+1=Id(S)/Id(X+1)……・(23)
即ち、この(22)式、(23)式が意味することは、前記(5)式に基づいて加工送りすると、単位時間Tあたりの平均加工電流密度も増減することを意味している。
τS−τX+1=TOFF(X+1)−TOFF(S) ……・(24)
∴ TOFF(X+1)=τS−τX+1+TOFF(S)……・(25)
(11)、(12)式より次式を得る。
TOFF(X+1)=(1/PS−1/PX+1)*T+TOFF(S)
……(26)
即ち、最適な放電パルス密度を得るB点に一致させるよう休止時間を制御するには、B点の基準となる放電パルス数PSの逆数とA点における放電パルス数PX+1の逆数との差分を単位時間Tごとに求め、その差分だけ基準休止時間TOFF(S)から延長することにより達成される。
VP*(τX−TOFF(X))/τX=VP*(τS−TOFF(S))/τS
……・(27)
∴ TOFF(X)=TOFF(S)*τX/τS ……・(28)
(10)、(12)式より整理すれば次式を得る。
TOFF(X)=TOFF(S)*(PS/PX) ……・(29)
即ち、基準休止時間TOFF(S)に基準となる放電パルス数PSと放電パルス数PXの比率の逆数を乗じた値に休止時間TOFF(X)を変更することにより本目的は達成される。このように(26)式、(29)式に基づく評価関数に基づいて、予めエネルギーの余剰投入を抑えるように放電休止時間を制御する。
PS∝QS/w ……・(30)
PX∝QX/w ……・(31)
QX/FRX∝QS/FRS ……・(32)
ここでwは放電パルス1発あたりのスラッジ量、QS、QXは放電パルス数PS、PXで除去されるスラッジ量、FRS、FRXはそれぞれの液量である。
上式(30)、(31)、(32)より次式を得る。
FRX∝FRS*(PX/PS) ……・(33)
即ちスラッジの量に応じて液量を制御するには基準となる設定FRSに基準となる放電パルス数PSと変化時の放電パルス数PXの比率を乗じた値になるような評価関数を作成して液量FRを変更することにより達成される。
図1は本発明の一実施形態のワイヤ放電加工機の制御装置の要部を示すブロック図である。なお、図18に示した従来例と同一の要素は同一符号を付している。図1において1は放電パルス電流を生成するトランジスタなどの能動素子からなる回路、コンデンサの充放電回路、直流電源等から構成する放電パルス発生装置で、出力の一方は上下にある通電ブラシ3に接続され、他方は被加工物5に接続され、走行するワイヤ状電極4と被加工物5の間に放電パルス電流を供給する。2は間隙の状況を検出するための検出電圧を生成するトランジスタなどの能動素子と抵抗、コンデンサ等からなる回路、直流電源等から構成する検出電圧発生装置で、出力の一方は被加工物5に接続され、もう一方は上下にある通電ブラシ3に接続されている。被加工物5を搭載したテーブル(図示せず)は、移動手段を構成するX軸モータ駆動装置10,Y軸モータ駆動装置11及び送りパルス分配装置12によって駆動制御される。
放電パルス数比較判断装置9は、放電パルス数計数装置7で単位時間(所定周期)T毎計数し記憶した放電パルス数Pxと基準放電パルス数記憶装置8から入力される予め記憶している基準放電パルス数Psとを前記単位時間(所定周期)T毎比較し、放電パルス数Pxと基準放電パルス数Ps比率(Px/Ps)を送りパルス演算装置13、放電休止時間制御装置16及び液量制御装置17に出力する。
又、液量制御装置17は放電パルス数比較判断装置9から出力される放電パルス数Pxと基準放電パルス数Ps比率(Px/Ps)に基づいて、(33)式で示されるような評価関数に基づいて液量を制御する。
2 検出電圧発生装置
3 通電ブラシ
4 ワイヤ状電極
5 被加工物
6 放電間隙検出装置
7 放電パルス数計数装置
8 基準放電パルス数記憶装置
9 放電パルス数比較判断装置
10 X軸モータ駆動装置
11 Y軸モータ駆動装置
12 送りパルス分配装置
13 送りパルス演算装置
14 演算クロック
15 送り速度設定手段
16 放電休止時間制御装置
17 液量制御装置
18 電流検出回路
19 放電パルス電流積分値演算記憶装置
20 基準放電パルス電流積分値記憶装置
21 放電パルス電流積分値比較判断装置
Claims (6)
- ワイヤ状電極と被加工物とを相対移動させながら、前記ワイヤ状電極と被加工物との間に放電パルス電流を投入して放電加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置において、
投入した放電パルス数を所定時間ごとに計数する放電パルス数計数手段と、
移動指令に基づいて前記ワイヤ状電極と被加工物を加工経路に沿って相対移動させる移動手段と、
予め設定された基準となる放電パルス数を記憶する基準放電パルス数記憶手段と、
前記放電パルス数計数手段が所定時間ごとに得た数値と前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した数値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較で放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数が基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数より大きい場合には、前記放電パルス数計数手段による計数値が前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数と一致するように、放電休止時間を制御する手段とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機の制御装置。 - ワイヤ状電極と被加工物とを相対移動させながら、前記ワイヤ状電極と被加工物との間に放電パルス電流を投入して放電加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置において、
投入した放電パルス数を所定時間ごとに計数する放電パルス数計数手段と、
移動指令に基づいて前記ワイヤ状電極と被加工物を加工経路に沿って相対移動させる移動手段と、
予め設定された基準となる放電パルス数を記憶する基準放電パルス数記憶手段と、
前記放電パルス数計数手段が所定時間ごとに得た数値と前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した数値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較で放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数が基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数より小さい場合には、エネルギーの余剰投入を抑えるように前記基準となる放電パルス数と前記放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数の比に基づいて放電休止時間を制御する休止時間制御装置とを備えたワイヤ放電加工機の制御装置。 - ワイヤ状電極と被加工物とを相対移動させながら、前記ワイヤ状電極と被加工物との間に放電パルス電流を投入して放電加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置において、
投入した放電パルス数を所定時間ごとに計数する放電パルス数計数手段と、
移動指令に基づいて前記ワイヤ状電極と被加工物を加工経路に沿って相対移動させる移動手段と、
予め設定された基準となる放電パルス数を記憶する基準放電パルス数記憶手段と、
前記放電パルス数計数手段が所定時間ごとに得た数値と前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した数値とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較で放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数が基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数より大きい場合には、前記放電パルス数計数手段による計数値が前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した基準となる放電パルス数と一致するように、放電休止時間を制御し、前記計数した放電パルス数が前記基準となる放電パルス数より小さい場合には、エネルギーの余剰投入を抑えるように前記基準となる放電パルス数と前記放電パルス数計数手段で計数した放電パルス数の比に基づいて放電休止時間を制御する手段とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機の制御装置。 - ワイヤ状電極と被加工物とを相対移動させながら、前記ワイヤ状電極と被加工物との間に放電パルス電流を投入して放電加工を行うワイヤ放電加工機の制御装置において、
投入した放電パルス数を所定時間ごとに計数する放電パルス数計数手段と、
移動指令に基づいて前記ワイヤ状電極と被加工物を加工経路に沿って相対移動させる移動手段と、
予め設定された基準となる放電パルス数を記憶する基準放電パルス数記憶手段と、
前記放電パルス数計数手段が所定時間ごとに得た数値と前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した数値との比率を求める手段と、
該比率が増加した場合には冷却液量を増加させ、該比率が減少した場合には冷却液量を減少させるように制御する液量制御装置とを備えたワイヤ放電加工機の制御装置。 - 設定送り速度と前記所定時間とで求まる前記ワイヤ状電極と被加工物の相対移動距離に前記比率を乗じて求めた距離を移動指令として前記所定時間毎前記移動手段に出力する手段を備える請求項4に記載のワイヤ放電加工機の制御装置。
- 前記比較手段は前記放電パルス数計数手段が所定時間ごとに得た数値と前記基準放電パルス数記憶手段に記憶した数値との比率をも求め、該比率が増加した場合には冷却液量を増加させ、該比率が減少した場合には冷却液量を減少させるように制御する液量制御装置を備える請求項1乃至3の内いずれか1項に記載のワイヤ放電加工機の制御装置。
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