JP4772138B2 - 仕上加工における局部的なスジの発生を抑制する機能を備えたワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤカット放電加工機に関し、特に、仕上加工における局部的なスジの発生を抑制する機能を有するワイヤカット放電加工機に関する。

図１４は、従来のワイヤカット放電加工機の概要を説明する図である。ワイヤカット放電加工の１サイクルは、まず、加工槽２０内の被加工物５とワイヤ電極４との間（以下、「極間」という）で放電可能か否かを検出するために、検出電圧発生装置２より検出パルス電圧Ｖ２を発生させて被加工物５とワイヤ電極４との極間に印加する。検出電圧発生装置２は、設定放電休止時間記憶装置１５から出力される信号に基づいて検出パルス電圧Ｖ２を発生させる。

放電間隙検出装置６は、被加工物５とワイヤ電極４に接続され、検出パルス電圧Ｖ２の低下によって極間が放電可能状態かを判断する回路を備え、極間の変化によって推移する検出電圧に基づいて、サーボ送りのための信号を送りパルス演算装置７に出力する。

送りパルス演算装置７は、サーボ送りのための信号に基づいて、放電の繰り返しが最適となるように（通常、極間の電圧が一定になるように）、送りパルス間隔を制御したパルス列を生成し、送りパルス分配装置８に出力するものである。送りパルス分配装置８は、加工プログラムに基づいてこのパルス列を、被加工物５が載置されたテーブルを駆動するＸ軸モータ制御装置９、Ｙ軸モータ制御装置１０に分配して出力する。

被加工物５とワイヤ電極４との間の電圧降下が生じると、放電間隙検出装置６は、この電圧降下を検出し、放電可能と判断し、メインパルス発生装置１にメインパルス投入信号Ｓ１を送り、メインパルス発生装置１よりメインパルス電圧Ｖ１を極間に発生させて、被加工物５とワイヤ電極４との極間にメインパルス電流（放電加工電流）を流す。極間が冷却する適当な休止時間を経て、再度上記検出パルス電圧Ｖ２を上記間隙に印加する。この動作サイクルを繰り返し実行し、ワイヤカット放電加工を行う。

ワイヤカット放電加工の技術として、特許文献１には、基準放電パルス数と検出された放電パルス数の比から被加工物の板厚変化を検出し、板厚変化の前後で加工電流密度が変化しないように放電エネルギーを制御し、板厚減少時の断線を防止する技術が開示されている。

特許文献２には、加工用パルス電圧を複数のパルスとして極間に印加してワイヤ電極の振動を抑える技術が開示されている。特許文献３には、被加工物の板厚が増加するような加工を行う場合、板厚変化を検出後、板厚増加前の加工電気条件で所定区間加工し、その後電気加工条件を徐々に増大させて厚い板厚の最適値に制御する技術が開示されている。特許文献４には、被加工物の板厚が減少するような加工を行う場合、板厚変化を検出後、板厚減少前の加工速度になるように電気加工条件を制御して板厚変化検出後の薄い板厚部の所定区間を加工し、その加工速度を徐々に増大させて薄い板厚の最適値に制御する技術が開示されている。

特許文献５には、加工送り速度の変化によって板厚の変化を検出し、加工送り速度が減少したときに加工電流を増大させ、加工速度が増大したときには加工電流を最小値まで下げ、その後徐々に最適値まで増大させる技術が開示されている。特許文献６には、液圧と板厚の組み合わせにより複数の加工条件を予め記憶しておき、液圧と板厚から最適な加工条件を選ぶことで、液圧や板厚が変化しても断線や速度低下を防止する技術が開示されている。

特許文献７には、液圧と被加工物の板厚の組み合わせにより複数の加工条件を予め記憶しておき、検出した不良パルス数から液圧を予測し、これと検出した板厚から最適な加工条件を選ぶことで断線を防止する技術が開示されている。特許文献８には、放電パルスエネルギーと加工速度から板厚を検出し、電気条件の強弱を切換えることで断線を防止する技術が開示されている。そして、特許文献９には、単位時間当たりの放電回数と加工速度から被加工物の板厚を検出し、これに応じて最適な放電周期を決定し、薄板部でも断線しない高速加工を実現する技術が開示されている。

特開平１１−２２１７１８号公報 特開２００８−６２３０３号公報 特公昭６１−４６０９号公報 特開昭６１−９５８２４号公報 特開昭５５−６５０３３号公報 特開平５−１５４７１７号公報 特開２００３−１７０３１６号公報 特開平９−２９０３２８号公報 特開平５−３０５５１７号公報

ワイヤカット放電加工では、上述したように、被加工物とワイヤ電極との極間に放電を発生させることにより、被加工物を加工する。このため、ワイヤ電極が極間で発生した放電の衝撃で被加工物の上面および下面を支点として振動し、加工面が平面ではなく僅かに凹状になる問題があった。

特に、被加工物の板厚が急激に変化する段差加工を行うと、図１５に示されるスジ５０のように、被加工物５の段差部にスジ状の切り込みが発生したり、ワイヤ電極が断線したりするという問題がある。図１６は、従来のワイヤカット放電加工機で段差部の加工を行った被加工物５の段差部に発生したスジ５０（図１５参照）の深さを面粗さ計で測定した断面形状を定性的に説明する図である。

ワイヤカット放電加工を実行したときに段差部にスジ５０ができる問題は、ワイヤ電極４と被加工物５間の極間での放電状態が急激に変化することによって発生するワイヤの振動が原因になっていると考えられる。一方、ワイヤ電極が断線する問題は、被加工物の薄板部で放電エネルギーが過剰に供給されることが原因と考えられている。

背景技術で説明した技術は荒加工での断線を防止するため、被加工物の段差加工で放電エネルギーを制御し、被加工物の板厚に応じて適切な放電エネルギーを供給しようとするものである。一方、仕上加工においては、通常、一定の放電エネルギーで加工することが一般的である。これは、均一で滑らかな加工面を得るという仕上加工の特性によるもので、荒加工のように場所によって放電エネルギーを変えてしまうと被加工物の面質も場所によって変わってしまう恐れがあるためである。

そこで本発明の目的は、被加工物の厚さが変化する部位におけるスジの発生を抑制する機能を有するワイヤカット放電加工機を提供することであり、特に、仕上加工において、被加工物の厚さが変化する部位でのスジの発生を抑制する機能を有するワイヤカット放電加工機を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、加工用電源装置からワイヤ電極と被加工物との間隙にパルス電流を投入して多重の放電加工を行うワイヤカット放電加工機であって、該ワイヤ電極と該被加工物との相対的な移動を所定距離毎に演算する加工距離演算手段と、該所定距離を放電加工中に前記加工用電源装置から投入されたエネルギーを求めるエネルギー算出手段と、前記エネルギー算出手段で求められたエネルギーに基づいて前記被加工物の板厚変化を検出する板厚変化検出手段と、該板厚変化検出手段で板厚が変化したことを検出すると、板厚が変化するところで前記加工用電源から投入される前記エネルギーが一時的に減少するように加工条件を調整する加工条件調整手段と、を備えたことを特徴とするワイヤカット放電加工機である。

請求項２に係る発明は、前回の前記所定距離を放電加工中に前記エネルギー算出手段で求められたエネルギーを記憶する前回投入エネルギー記憶手段を備え、前記板厚変化検出手段は、前記所定距離毎に前記エネルギー算出手段により求められた投入エネルギーおよび前回投入エネルギー記憶手段に記憶された投入エネルギーに基づき被加工物の板厚変化を求め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である。

請求項３に係る発明は、前記加工用電源装置から投入されるパルス電流のパルス数、または、パルス電流の積分値を前記エネルギーとして扱うことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載のワイヤカット放電加工機である。

請求項４に係る発明は、上記加工条件調整手段は、被加工物の板厚変化によってワイヤ電極と被加工物間の間隙の電圧印加を休止する放電休止時間の長さを調整して、前記加工用電源装置から投入されるエネルギーを調整する請求項１〜３のいずれか１つに記載のワイヤカット放電加工機である。
請求項５に係る発明は、前記板厚変化検出手段は、検出された板厚変化が予め設定された設定値を超えたときに板厚が変化したと判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のワイヤカット放電加工機である。

本発明により、被加工物の厚さが変化する部位におけるスジの発生を抑制する機能を有するワイヤカット放電加工機を提供でき、特に、仕上加工において、被加工物の厚さが変化する部位でのスジの発生を抑制する機能を有するワイヤカット放電加工機を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の要部構成図である。 被加工物の板厚の厚い部位から薄い部位へ加工を行うことを説明する図である。 被加工物の板厚の薄い部位から厚い部位へ加工を行うことを説明する図である。 本発明による被加工物の板厚が変化する場所における放電休止時間の変化を説明する図である。 本発明のワイヤカット放電加工機で被加工物の段差部の加工を行った被加工物の段差部を面粗さ計で測定した断面形状を定性的に説明する図である。 被加工物の板厚がスロープ状に変化するワークを説明する図である。 メインパルス電流の積分値に基づいて被加工物の板厚変化を検出する本発明の第２の実施形態の要部構成図である。 パルス電流のピーク値に基づいて加工条件の設定を行う本発明の第３の実施形態の要部構成図である。 パルス電流のパルス幅に基づいて加工条件の設定を行う本発明の第４の実施形態の要部構成図である。 本発明の第５の実施形態の要部構成図である。 本発明の第６の実施形態の要部構成図である。 平均メインパルス数に基づいて被加工物の板厚変化を検出する本発明の第７の実施形態の要部構成図である。 無負荷ピーク電圧Ｖ、平均加工電圧Ｖｍ、無負荷加工時間Ｔｗ、および休止時間Ｔｏｆｆの関係を説明する図である。 従来のワイヤカット放電加工機の概要を説明する図である。 ワークの板厚が変化する場所に発生するスジを説明する図である。 従来のワイヤカット放電加工機で段差部の加工を行った被加工物の段差部に発生したスジの深さを面粗さ計で測定した断面形状を定性的に説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、図１４に示した従来のワイヤカット放電加工機と同一の構成のものには同一の符号を付している。

図１は、本発明の第１の実施形態の要部構成図である。メインパルス発生装置１は、放電加工を行うため、ワイヤ電極４と被加工物５間の間隙にパルス状の電圧（メインパルス電圧Ｖ１）を印加する装置である。メインパルス発生装置１は、直流電源、トランジスタなどのスイッチング素子からなる回路やコンデンサの充放電回路などで構成されている。

検出電圧発生装置２は、ワイヤ電極４と被加工物５の間隙が放電可能か否かを検出するために、ワイヤ電極４と被加工物５間に検出パルス電圧Ｖ２（メインパルス発生装置１からのメインパルス電圧より低い電圧）を印加する。検出電圧発生装置２は、トランジスタ等の能動素子と抵抗、コンデンサ等からなる回路、直流電源等で構成されている。

通電ブラシ３は、ワイヤ電極４に通電するための部材である。通電ブラシ３は、メインパルス発生装置１および検出電圧発生装置２の一方の端子に接続されている。また、メインパルス発生装置１および検出電圧発生装置２の他方の端子は、被加工物５に接続されている。この構成により、走行するワイヤ電極４と被加工物５の極間には、メインパルス発生装置１から発生するメインパルス電圧Ｖ１、検出電圧発生装置２から発生する検出パルス電圧Ｖ２が印加されるようになっている。

放電間隙検出装置６は、被加工物５とワイヤ電極４に電気的に接続され、検出パルス電圧Ｖ２の電圧降下によってワイヤ電極４と被加工物５の極間が放電可能状態かを判断する装置であって、この放電間隙検出装置６は検出パルス電圧Ｖ２の電圧降下を検出すると放電可能と判断し、メインパルス発生装置１にメインパルス投入信号Ｓ１を送る。
メインパルス発生装置１は、メインパルス投入信号Ｓ１を受け取るとメインパルス電圧Ｖ１を発生させて、ワイヤ電極４と被加工物５の極間に所定幅のメインパルス電流（放電加工電流）を流す。また、放電間隙検出装置６から出力されるメインパルス投入信号Ｓ１は、メインパルス数計数装置１２に入力され計数される。さらに、放電間隙検出装置６は、サーボ送りのための信号を送りパルス演算装置７に出力する。

送りパルス演算装置７は、放電間隙検出装置６からのサーボ送りのための信号に基づいて、放電の繰り返しが最適となるように（通常、極間電圧が一定になるように）、送りパルス間隔を制御したパルス列を生成し、送りパルス分配装置８に出力するものである。送りパルス分配装置８はこのパルス列により加工プログラムに基づいてＸ軸、Ｙ軸の駆動パルスに分配し、被加工物５が載置されたテーブルを駆動するＸ軸モータ制御装置９、Ｙ軸モータ制御装置１０に出力する。

加工距離演算装置１１は、Ｘ軸モータ制御装置９やＹ軸モータ制御装置１０に接続されており、Ｘ軸駆動モータ（図示せず）、Ｙ軸駆動モータ（図示せず）に取り付けられている位置検出器（図示せず）からの位置のフィードバック信号によって、ワイヤ電極４の被加工物５に対する相対移動距離を求め、設定された所定加工距離を移動する毎にメインパルス数計数装置１２、前回メインパルス数記憶装置１３、および板厚変化検出装置１４に信号Ｓ２を出力する。

メインパルス数計数装置１２は、加工距離演算装置１１からの信号（所定距離検出信号Ｓ２）に基づき、放電加工が所定距離進む間に放電間隙検出装置６から入力するメインパルス投入信号Ｓ１を計数する装置である。メインパルス発生装置１からはメインパルス投入信号Ｓ１によってメインパルスを出力することから、メインパルス数計数装置１２は、メインパルスの数を計数することになる。メインパルス数計数装置１２は、加工距離演算装置１１からの信号に従って、計数したメインパルスの値を前回メインパルス数記憶装置１３と板厚変化検出装置１４とに出力する。

前回メインパルス数記憶装置１３は、メインパルス数の計数値を板厚変化検出のために一時的に記憶する装置である。前回メインパルス数記憶装置１３は、加工距離演算装置１１からの信号に従って、メインパルス数計数装置１２から今回のメインパルスの計数値を入力して記憶するとともに、前回記憶したメインパルスの計数値を板厚変化検出装置１４
に渡す。
板厚変化検出装置１４は、前回メインパルス数記憶装置１３から受け取った前回のメインパルス数の計数値とメインパルス数計数装置１２からの今回のメインパルス数計数値とから、板厚の変化を検出する装置である。

設定放電休止時間記憶装置１５は、放電休止時間のデータを記憶する手段である。設定放電休止時間記憶装置１５は、設定放電休止時間のデータを放電休止時間制御装置１６に出力する。

放電休止時間制御装置１６は、板厚変化検出装置１４から受け取った板厚変化の情報と設定放電休止時間記憶装置１５に記憶された設定放電休止時間に基づいて放電休止時間を制御する装置である。

次に、図２に示されるような段差部を有する被加工物５を、図１に示される本発明の実施形態のワイヤカット放電加工機によって加工する動作を説明する。図２は、ワイヤカット放電加工機によって、被加工物５の板厚の厚い部位から薄い部位へ加工を行うことを説明する図である。

ワイヤ電極４は、被加工物５に対して加工方向Ｄへ相対的に移動する。Δｘは所定距離とする。符号５１は区間ｎ、符号５２は区間ｎ＋１、符号５３は区間ｎ＋２とする。ワイヤ電極４が区間ｎ（５１）に位置するときは、ワイヤカット放電加工機は被加工物５の板厚の厚い部位（板厚ｔ１）を加工している。そして、ワイヤ電極４が区間ｎ＋１（５２），区間ｎ＋２（５３）に位置するときは、ワイヤカット放電加工機は被加工物５の板厚の薄い部位（板厚ｔ２）を加工している。

そして、区間ｎ（５１）のメインパルス数をＰ（ｎ）、区間ｎ＋１（５２）のメインパルス数をＰ（ｎ＋１）、区間ｎ＋２（５３）のメインパルス数をＰ（ｎ＋２）とすると、数１式の関係がなりたつ。

Ｐ（ｎ）＞Ｐ（ｎ＋１）＝Ｐ（ｎ＋２） （数１）
放電加工中のワイヤ電極４の径は一定であるので、加工溝幅方向の加工量も一定であるとすると、数１式は、被加工物５の板厚の大きさを表すことになる。Ｐ（ｎ）は、ワイヤ電極４によって区間ｎ（５１）を加工したときに、メインパルス数計数装置１２で計数される。

加工距離演算装置１１は、ワイヤ電極４が所定距離Δｘ相対移動すると信号Ｓ２を出力する。メインパルス数計数装置１２は、加工距離演算装置１１からの信号を受け取ると、メインパルス数計数装置１２で計数されたメインパルス数Ｐ（ｎ）を、前回メインパルス数記憶装置１３に出力するとともに、メインパルス数計数装置１２をリセットし、次回のメインパルス数の計数を開始する。

ワイヤ電極４が区間ｎ＋１（５２）に移動し、被加工物５の区間ｎ＋１（５２）を加工終了すると、加工距離演算装置１１から信号がメインパルス数計数装置１２と板厚変化検出装置１４に出力される。そうすると、メインパルス数計数装置１２から前回メインパルス数記憶装置１３および板厚変化検出装置１４にメインパルス数Ｐ（ｎ＋１）が出力される。一方、前回メインパルス数記憶装置１３から前回メインパルス数として記憶されたメインパルス数Ｐ（ｎ）が、板厚変化検出装置１４に出力される。

メインパルス数Ｐ（ｎ）とメインパルス数Ｐ（ｎ＋１）を受け取った板厚変化検出装置１４は、両者の差分Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ＋１）を演算し、被加工物５の板厚の変化を検出する。板厚変化検出装置１４は、被加工物５の板厚の変化を検出した場合には、板厚変化検出信号を放電休止時間制御装置１６に出力する。

放電休止時間制御装置１６は、設定放電休止時間記憶装置１５から加工条件に基づいて設定された設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）のデータを受け取る。放電休止時間制御装置１６は、例えば、Ｋを係数とする数２式で示される演算処理を行うことによって放電休止時間を算出し、算出した放電休止時間によって検出電圧発生装置２での検出パルスの発生を制御する。
Ｔｏｆｆ（ｎ＋１）＝Ｔｏｆｆ（ｓ）＊｛１＋Ｋ＊｜Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ＋１）｜／Ｐ（ｎ）｝ （数２）
ただし、０＜Ｋ、Ｋは実数
数２式は、加工が区間ｎ（５１）からｎ＋１（５２）に進むとき、すなわち、板厚が厚い方（ｔ１）から薄い方（ｔ２）へ進むときに放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）よりも長く制御されることを示しているが、区間ｎ＋１（５２）からｎ＋２（５３）に進むときのように板厚が変化しないときには、放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）となることも示している。なお、放電休止時間が長くなると放電エネルギーが減少する。

また、板厚の変化を表すＰ（ｎ）−Ｐ（ｎ＋１）を絶対値として扱うことによって、被加工物５の板厚が薄い方から厚い方へ進むときにも、放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）よりも長く制御されるようになっている。図３は、被加工物の板厚の薄い部位から厚い部位へ加工を行うことを説明する図である。加工方向Ｄ’では、ワイヤ電極４は、被加工物５Ａの板厚の薄い部位から板厚の厚い部位へ相対移動する。板厚の変化を表すＰ（ｎ）−Ｐ（ｎ＋１）を絶対値として扱うことによって、放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）よりも長く制御されるようになっている。

上述の制御によって、被加工物５の板厚が変化しないところでは一定の放電休止時間（設定放電休止時間記憶装置１５に記憶された設定放電休止時間）で放電加工が進み、被加工物５の板厚が変化するところでのみ放電休止時間を長くして放電エネルギーを減少させることができる。

図４は、図２や図３で示される被加工物の板厚が変化する場所における放電休止時間の変化を説明する図である。図４に示されるように放電休止時間は、板厚が変化する場所（板厚変化部）でのみ長くなっている。なお、図４では、板厚変化部における放電休止時間が長くなる状態が台形状部分として示されている。これは、ワイヤ電極４の電極の径によるものであって、被加工物５の段差部におけるワイヤ電極４と対向する面積が、ワイヤ電極４と被加工物５の相対移動とともに徐々に変化していくことによる。

図５は、本発明のワイヤカット放電加工機で被加工物の段差部の加工を行った被加工物５の段差部を面粗さ計で測定した断面形状を定性的に説明する図である。一方、図１６は、前述したように従来のワイヤカット放電加工機で段差部の加工を行った被加工物５の段差部に発生したスジ５０（図１５参照）の深さを面粗さ計で測定した断面形状を定性的に説明する図である。両図を比較すると明らかなように、本発明のワイヤカット放電加工機による放電加工では、段差部で発生するスジの深さが軽減している。

また、上述した第１の実施形態では、所定距離進むごとに数２式の制御が働くが、｜Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ＋１）｜がある閾値を超えた場合に、数２式を働かせるようにしてもよい。このようにすることによって、図６に示されるように、急激な板厚変化を伴わない傾斜状に板厚が変化（板厚ｔ１から板厚ｔ２への変化）するような被加工物５Ｂの加工を行う場合は、上述のように放電休止時間を長くすることなく、設定放電休止時間で加工する構成としてもよい。

本発明の第１実施形態では、放電電流発生装置から投入されたパルス数をエネルギーとして扱う板厚変化検出手段、および放電休止時間によって加工条件を調整する加工条件調整手段によって説明した。

次に、本発明の第２の実施形態を、図７を用いて説明する。第２の実施形態は、メインパルス発生装置１から発生するメインパルス電流の積分値に基づいて被加工物の板厚変化を検出する形態である。第１の実施形態と同一の構成のもとは同一符号を付している。

第１の実施形態と相違する点は、板厚変化検出装置２４において、板厚変化をΔｘの放電加工が進む毎、その前後のメインパルス電流積分値の差分によって求めるようにしたもので、そのために、電流検出回路２１、メインパルス電流積分値演算装置２２、前回メインパルス電流積分値記憶装置２３、および板厚変化検出装置２４を備える。電流検出回路２１は、放電電流を検出する回路である。

電流検出回路２１、メインパルス電流積分値演算装置２２、前回メインパルス電流積分値記憶装置２３、および板厚変化検出装置２４は、メインパルス数計数装置１２、前回メインパルス数記憶装置１３、および板厚変化検出装置１４に換えて設けた構成である。すなわち、放電加工のための投入エネルギー量を第１の実施形態ではメインパルス数で計数したが、第２の実施形態ではメインパルスの電流積分値で求めるようにした形態である。

加工距離演算装置１１は、設定された加工距離Δｘの放電加工が進む毎に信号を、メインパルス電流積分値演算装置２２、前回メインパルス電流積分値記憶装置２３、および板厚変化検出装置２４に出力する。メインパルス電流積分値演算装置２２は、この信号が出力される間の電流検出回路２１で検出される放電電流（メインパルス電流）の積分値を求める。

メインパルス電流積分値演算装置２２は、加工距離演算装置１１から設定された加工距離ΔＸの加工が進む毎に出力される信号の間、電流検出回路２１で検出される放電電流（メインパルス電流）の電流値を積分し、その積分値を前回メインパルス電流積分値記憶装置２３、および、板厚変化検出装置２４に出力する。

前回メインパルス電流積分値記憶装置２３は、加工距離演算装置１１から出力される信号によって、メインパルス電流積分値演算装置２２で求めたメインパルス電流積分値を取り込み記憶するとともに、前回記憶した前回メインパルス電流積分値を板厚変化検出装置２４に出力する。

板厚変化検出装置２４は、加工距離演算装置１１から出力される信号Ｓ２毎に、メインパルス電流積分値演算装置２２と前回メインパルス電流積分値記憶装置２３とから入力する積分値に基づいて、被加工物の板厚の変化を検出する。

以下、加工距離演算装置１１、電流検出回路２１、メインパルス電流積分値演算装置２２、前回メインパルス電流積分値記憶装置２３、および板厚変化検出装置２４の動作を説明する。

加工距離演算装置１１から信号Ｓ２が出力されると、メインパルス電流積分値演算記憶装置２２で演算したメインパルス電流積分値Ｑ（ｎ＋１）、及び、前回メインパルス電流積分値記憶装置２３に記憶したＱ（ｎ）を板厚変化検出装置２４に出力すると共に、メインパルス電流積分値演算装置２２で演算された積分値Ｑ（ｎ＋１）を、前回メインパルス電流積分値記憶装置２３に格納する。

板厚変化検出装置２４は、メインパルス電流積分値演算装置２２から出力される積分値Ｑ（ｎ＋１）と前回メインパルス電流積分値記憶装置２３から出力される積分値Ｑ（ｎ）との差分であるＱ（ｎ）−Ｑ（ｎ＋１）を演算し、被加工物５の板厚の変化を検出する。

板厚変化検出装置２４は、被加工物５の板厚の変化を検出した場合には、板厚変化検出信号を放電休止時間制御装置１６に出力する。放電休止時間制御装置１６は、設定放電休止時間記憶装置１５から加工条件に基づいて設定された設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）のデータを受け取る。放電休止時間制御装置１６は、例えば、Ｋを係数とする数３式で示される演算処理を行うことによって放電休止時間を算出し、算出した放電休止時間によって検出電圧発生装置２での検出パルスの発生を制御する。

Ｔｏｆｆ（ｎ＋１）＝Ｔｏｆｆ（ｓ）＊｛１＋Ｋ＊｜Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ＋１）｜／Ｑ（ｎ）｝ （数３）
ただし、０＜Ｋ、Ｋは実数

数３式は、加工が区間ｎ（５１）からｎ＋１（５２）に進むとき、すなわち、板厚が厚い方（ｔ１）から薄い方（ｔ２）へ進むときに放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）よりも長く制御されることを示しているが、区間ｎ＋１（５２）からｎ＋２（５３）に進むときのように板厚が変化しないときには、放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）となることも示している。なお、放電休止時間が長くなると放電エネルギーが減少する。

また、板厚の変化を表すＱ（ｎ）−Ｑ（ｎ＋１）を絶対値として扱うことによって、被加工物５の板厚が薄い方から厚い方へ進むときにも、放電休止時間が設定放電休止時間Ｔｏｆｆ（ｓ）よりも長く制御されるようになっている。

上述の制御によって、被加工物５の板厚が変化しないところでは一定の放電休止時間（設定放電休止時間記憶装置１５に記憶された設定放電休止時間）で放電加工が進み、被加工物５の板厚が変化するところでのみ放電休止時間を長くして放電エネルギーを減少させることができる。加工位置と放電休止時間の関係は図４に示すものとなる。

次に、本発明の第３の実施形態を、図８を用いて説明する。第２の実施形態との相違点は、メインパルス発生装置１から出力されるメインパルスの電流ピーク値を制御することによって加工条件の設定を行う点で相違する。第１の実施形態および第２の実施形態と同一の構成のもとは同一符号を付している。

第３の実施形態では、設定メインパルス電流ピーク値記憶装置２５に記憶された設定メインパルス電流ピーク値をＩｐ（ｓ）とすると、放電パルス電流ピーク値制御装置２６は、設定メインパルス電流ピーク値記憶装置２５から加工条件に基づいて設定された設定メインパルス電流ピーク値Ｉｐ（ｓ）のデータを受け取る。放電パルス電流ピーク値制御装置２６は、例えば、Ｋを係数とする数４式で示される演算処理を行うことによって放電パルス電流ピーク値を算出し、算出した放電パルス電流ピーク値に基づいて、メインパルス発生装置１から発生するメインパルスのピーク値を制御する。

Ｉｐ（ｎ＋１）＝Ｉｐ（ｓ）＊｛１＋Ｋ＊｜Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ＋１）｜／Ｑ（ｎ）｝ （数４）
ただし Ｋ＜０、Ｋは実数

なお、放電パルス電流ピーク値を制御する場合、放電パルス電流ピーク値が小さくなると放電エネルギーが減少するため、数４式ではＫを負の数として制御するということになる。

次に、本発明の第４の実施形態を、図９を用いて説明する。第４の実施形態は、パルス電流のパルス幅に基づいて加工条件の設定を行う。第４の実施形態が第３の実施形態と相違する構成は、設定メインパルス電流ピーク値記憶装置２５、および、放電パルス電流ピーク値制御装置２６に換えて、設定メインパルス電流パルス幅値記憶装置３５、および、放電パルス電流パルス幅値制御装置３６を備えていることである。

次に、本発明の第５の実施形態を図１０、第６の実施形態を図１１に示す。第５の実施形態は、第３の実施形態において被加工物の板厚変化を第１の実施形態の手段によって行う構成である。第６の実施形態は、第４の実施形態において被加工物の板厚変化を第１の実施形態の手段によって行う構成である。

次に、本発明の第７の実施形態を図１２に示す。第７の実施形態は、平均メインパルス数に基づいて被加工物の板厚変化を検出する。第７の実施形態は、図１に示される第１の実施形態において前回メインパルス数記憶装置１３に替えて平均メインパルス数演算装置１８を備え、更に、演算クロック１７および平均メインパルス数記憶装置１９を備える構成である。

演算クロック１７は、単位時間ごとに信号をメインパルス数計数装置１２に出力し、単位時間経過したことを知らせる。メインパルス数計数装置１２は、放電間隙検出装置６からメインパルス数を受け取り、単位時間ごとのメインパルス数を計数して、これを板厚変化検出装置１４に渡す。また、所定距離毎のメインパルス数を計数し、この計数に要した時間も同時に測定して両者を平均メインパルス数演算装置１８に渡す。

平均メインパルス数演算装置１８は、メインパルス数計数装置１２から受け取った所定距離毎のメインパルス数と時間から、単位時間当たりの平均メインパルス数を演算する装置である。算出された平均メインパルス数を平均メインパルス数記憶装置１９に渡す。平均メインパルス数記憶装置１９は、平均メインパルス数演算装置１８から受け取った平均メインパルス数を記憶する装置である。平均メインパルス数記憶装置１９は、記憶した平均メインパルス数を板厚変化検出装置１４に渡す。

第７の実施形態ではパルス電流のパルス数を用いているが、パルス電流の積分値を用いる実施形態としてもよい。この場合には、第７の実施形態と同様に、図７に示される実施形態において、演算クロック、平均メインパルス電流演算装置、平均メインパルス電流記憶装置を備えるように変更すればよい。
板厚変化検出装置１４は、平均メインパルス数記憶装置１９から受け取った平均メインパルス数と、メインパルス数計数装置１２から受け取った単位時間毎のメインパルス数から板厚変化を検出する装置である。被加工物５の板厚が変化した情報を放電休止時間制御装置１６に渡す。

上述した本発明の実施形態で説明したように、本発明は被加工物の板厚が変化する場所に限定して局部的に放電エネルギーの制御を行い、板厚の変化がないところでは予め設定されている放電エネルギーに戻して加工を行うものである。これによって、仕上加工において一定の放電エネルギーで加工するとみなすことができ、均一で滑らかな加工面を得るという仕上加工の特性を満足するものである。

上述した本発明の実施形態における加工条件調整手段以外にも、サーボ送り制御における設定電圧を被加工物の板厚変化によって調整することによって無負荷加工時間を調整し、メインパルス発生装置１から投入されるエネルギー量を調整するようにしてもよい。

この場合、直接、エネルギーを調整していないため、二次放電の存在により多少精度は低下するものの、仕上げ加工の際に段差部に発生するスジを軽減することは可能である。即ち、ワイヤ電極と被加工物間の間隙の平均加工電圧が設定電圧と一致するようにフィードバック制御されるサーボ制御においては、設定電圧は平均加工電圧Ｖｍに等しい。また、平均加工電圧Ｖｍは数５式で表される。

Ｖｍ（ｎ）＝Ｖ＊Ｔｗ（ｎ）／（Ｔｗ（ｎ）＋Ｔｏｆｆ） （数５）

数５式において、Ｖｍ（ｎ）は平均加工電圧であり、Ｖは無負荷ピーク電圧、Ｔｗ（ｎ）は無負荷加工時間、Ｔｏｆｆは休止時間である。図１３は、無負荷ピーク電圧Ｖ、平均加工電圧Ｖｍ、無負荷加工時間Ｔｗ、および休止時間Ｔｏｆｆの関係を説明する図である。

無負荷ピーク電圧Ｖと休止時間Ｔｏｆｆを一定とすると、数５式から、平均加工電圧Ｖｍ（ｎ）が大きくなれば、無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）が大きくなることを意味する。即ち、平均加工電圧Ｖｍ（ｎ）と無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）は、ある比例関係にある。その結果、サーボ送り制御の設定電圧と平均加工電圧Ｖｍ（ｎ）は等しいから、該設定電圧を調整することにより、無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）を調整することができ、その結果、メインパルス発生装置１から投入されるエネルギー量を調整することができる。

一例として、板厚の差分（メインパルス計数値の差分、メインパルス電流の積分値の差分）の絶対値に対する設定電圧を評価関数やテーブルなどにて取り決めておき、実際の加工時には、板厚の変化に対応して設定電圧を変化させ、間隙の平均加工電圧を調整することにより、無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）を調整し放電エネルギーを調整する。即ち、板厚の変化に対しては、設定電圧を低めに設定することにより、無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）を増加させメインパルスの発生間隔を長くし、放電エネルギーを一時的に下げるようにしてもよい。

サーボ送り制御においては、設定電圧と平均加工電圧が一致するように被加工物に対するワイヤ電極の送り速度がフィードバック制御され、設定電圧と平均加工電圧との偏差に応じてこの送り速度が決まる。そこで、この設定電圧と平均加工電圧との偏差に乗じて送り速度を求めるゲイン、即ち、サーボ送り制御のフィードバックゲインを変えることによって、電圧の偏差に変化が無いときにも送り速度を変えることができる。この送り速度が変われば無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）が変わり、メインパルスの発生間隔を調整し、放電エネルギーを一時的に下げるようにしてもよい。

一例として、予め板厚の差分（メインパルス計数値の差分、メインパルス電流の積分値の差分）に対応するサーボ送りのフィードバックゲインを評価関数やテーブルなどにて取り決めておき、実際の加工時には板厚変化率に対応して上記ゲインを調整し、間隙の平均加工電圧を調整し、放電エネルギーを調整する。即ち、板厚の変化に対しては、ゲインを小さくして送り速度を遅くすることにより、無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）を増大させて、メインパルスの発生間隔を長くし、放電エネルギーを一時的に下げるようにしてもよい。

また、サーボ送り制御ではなく、プログラム等で指令された送り速度で加工が制御される場合には、板厚の変化に応じてこの指令された送り速度を調整するようにすればよい。例えば、最初はプログラム等で指令された送り速度で放電加工を行い、板厚の変化を求め、それまでに指令していた送り速度（最初はプログラム指令された送り速度）に求めた板厚変化に応じた送り速度とすることによって、板厚変化に応じて送り速度を変えられるようにする。板厚が変化すると、新たな送り速度は遅くなり、無負荷加工時間Ｔｗ（ｎ）を増大させて、メインパルスの発生間隔を長くし、放電エネルギーを一時的に下げるようにしてもよい。

１ メインパルス発生装置
２ 検出電圧発生装置
３ 通電ブラシ
４ ワイヤ電極
５，５Ａ，５Ｂ 被加工物
６ 放電間隙検出装置
７ 送りパルス演算装置
８ 送りパルス分配装置
９ Ｘ軸モータ制御装置
１０ Ｙ軸モータ制御装置
１１ 加工距離演算装置
１２ メインパルス数計数装置
１３ 前回メインパルス数記憶装置
１４ 板厚変化検出装置
１５ 設定放電休止時間記憶装置
１６ 放電休止時間制御装置
１７ 演算クロック
１８ 平均メインパルス数演算装置
１９ 平均メインパルス数記憶装置
２０ 加工槽
２１ 電流検出回路
２２ メインパルス電流積分値演算装置
２３ 前回メインパルス電流積分値記憶装置
２４ 板厚変化検出装置
２５ 設定メインパルス電流ピーク値記憶装置
２６ 放電パルス電流ピーク値制御装置
３５ 設定メインパルス電流パルス幅値記憶装置
３６ 放電パルス電流パルス幅値制御装置
５０ スジ
５１，５１’ 区間ｎ
５２，５２’ 区間ｎ＋１
５３，５３’ 区間ｎ＋２
Ｖ１ メインパルス電圧
Ｖ２ 検出パルス電圧

Claims (5)

1. 加工用電源装置からワイヤ電極と被加工物との間隙にパルス電流を投入して多重の放電加工を行うワイヤカット放電加工機であって、
   該ワイヤ電極と該被加工物との相対的な移動を所定距離毎に演算する加工距離演算手段と、
   該所定距離を放電加工中に前記加工用電源装置から投入されたエネルギーを求めるエネルギー算出手段と、
   前記エネルギー算出手段で求められたエネルギーに基づいて前記被加工物の板厚変化を検出する板厚変化検出手段と、
   該板厚変化検出手段で板厚が変化したことを検出すると、板厚が変化するところで前記加工用電源から投入される前記エネルギーが一時的に減少するように加工条件を調整する加工条件調整手段と、
   を備えたことを特徴とするワイヤカット放電加工機。
2. 前回の前記所定距離を放電加工中に前記エネルギー算出手段で求められたエネルギーを記憶する前回投入エネルギー記憶手段を備え、
   前記板厚変化検出手段は、前記所定距離毎に前記エネルギー算出手段により求められた投入エネルギーおよび前回投入エネルギー記憶手段に記憶された投入エネルギーに基づき被加工物の板厚変化を求め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。
3. 前記加工用電源装置から投入されるパルス電流のパルス数、または、パルス電流の積分値を前記エネルギーとして扱うことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載のワイヤカット放電加工機。
4. 上記加工条件調整手段は、被加工物の板厚変化によってワイヤ電極と被加工物間の間隙の電圧印加を休止する放電休止時間の長さを調整して、前記加工用電源装置から投入されるエネルギーを調整する請求項１〜３のいずれか１つに記載のワイヤカット放電加工機。
5. 前記板厚変化検出手段は、検出された板厚変化が予め設定された設定値を超えたときに板厚が変化したと判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のワイヤカット放電加工機。

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