JP5187891B2

JP5187891B2 - 形彫放電加工の加工条件設定装置

Info

Publication number: JP5187891B2
Application number: JP2008136794A
Authority: JP
Inventors: 久典山田; 隆介小松
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: JP2009279735A

Description

本発明は、工具電極と被加工物とで形成される加工間隙に放電を発生させ、放電エネルギによって被加工物に加工穴を形成させるように加工する形彫放電加工において、与えられる加工における制約を示す加工に関する情報に適する初期の加工条件の組合せを生成して設定する加工条件設定装置に関する。

形彫放電加工装置は、工具電極と被加工物とを対向配置させ、工具電極と被加工物とで形成される加工間隙に間欠的に電圧パルスを印加して加工間隙に放電を繰返し発生させて、放電エネルギによって被加工物に所望の加工形状の加工穴を形成させるように構成されている。

このように構成された形彫放電加工装置では、加工する前に、加工面粗さのような所望の加工結果または工具電極と被加工物の材質のような加工における制約を示す加工に関する情報に適する複数種類の加工条件を決定して制御装置に設定されることが要求される。加工における制約を示す加工に関する情報は、加工情報、要求仕様、加工仕様のように称されることがあるが、本発明では加工要求という。また、加工要求に適する複数種類の加工条件の集合体は、加工条件列あるいは加工条件群と呼ばれることがあるが、本発明では加工条件の組合せという。

形彫放電加工における加工条件は、ピーク電流値、オン時間（放電電流パルス幅）、オフ時間（休止時間）、サーボ基準電圧（平均加工電圧）、極性、無負荷電圧（電源電圧）のような電気条件、ジャンプ速度、ジャンプ時間、揺動量のような移動条件、放電電流パルスや加工間隙に印加される電圧パルスの波形を制御するような特定の制御に関する制御条件、加工液噴流の有無や方法（液処理）のような環境条件を含む。

機械本機と加工用電源装置の仕様によって、設定されるべき加工条件の種類と設定の方法が異なることがある。例えば、ピーク電流値は、平均加工電流値で設定されることがある。また、例えば、ピーク電流値は、加工用電源回路中の可変抵抗器の抵抗値で設定されたり、互いに並列に接続された複数のスイッチング回路を導通する数で設定されたりする方法がある。一般に、加工条件は、実数値ではなく、機械本機と加工用電源装置で固有に規定されたパラメータ値で設定するようにされているが、以下、実数値を含めてパラメータ値と称する。

何れにしても、数値制御装置を備えた形彫放電加工装置では、加工面粗さ、加工速度（加工時間）、加工形状精度（寸法精度）、電極消耗比（電極消耗率）のような加工結果（加工特性）に重大な影響を与える放電電流パルスの供給を決定する主たる加工条件として、少なくともピーク電流値、オン時間、オフ時間は、実質的に必ず設定することが要求される。

放電加工では、要求される加工面粗さが小さく加工形状精度が高いほど放電一発毎の取り量を小さくする必要があるため加工速度が遅くなる。そこで、加工時間を短くするために、加工を複数の加工工程に分けて、大きな放電エネルギで荒加工してから放電エネルギを小さくして仕上げ加工するようにされている。被加工物を大まかに所望の加工穴形状に加工する荒加工工程をファーストカット、大まかに形成された加工穴の加工面を加工する仕上げ加工工程を、加工する工程順に、セカンドカット、サードカット、フォースカットのように称する。なお、ファーストカットをミーリングのような機械加工で行なってから、電気加工である放電加工で仕上げ加工することがある。

加工条件は、最終仕上げ加工工程で最終的に要求される所望の加工面粗さが得られるように、段階的に放電エネルギを小さくして加工面粗さが小さくなるように各加工工程毎に設定される。セカンドカット以降の加工工程では、前段の加工工程と同じサイズの工具電極でより小さい放電エネルギで加工し、あるいは前段の加工工程で工具電極が消耗してサイズが小さくなることがあるので、加工穴の側面を加工することができるように、工具電極を加工深さ方向とともに加工深さ方向と直交する加工穴の側面方向に相対移動させる、揺動加工あるいは寄せ加工と称される加工方法が用いられる。したがって、工具電極を側面方向に相対移動させる必要な相対移動量（揺動量）が与えられる必要がある。

要求される加工面粗さと加工形状精度がより高い加工を行なう場合は、ファーストカットを行なってから、中加工工程で加工面粗さを小さくしていくとともに最終的に要求される所望の加工形状に近い形状を得る。その後、１回以上の仕上げ加工工程で加工面粗さの山の部分を除去して凹凸を小さくしていき、最終仕上げ加工工程で所望の加工面粗さを得るように加工される。このとき、各加工工程における工具電極を加工深さ方向に相対移動させる相対移動量（送り量）と揺動量は、数値制御装置の仕様によって、移動プログラムとしてＮＣプログラムに記述される方式と、加工条件の組合せの中で直接または間接的に加工条件に対応するパラメータ値として設定される方式とがある。

図１０に加工深さ方向の加工態様が模式的に示される。また、図１１に側面方向の加工態様が模式的に示される。なお、電極消耗量は無視して示されている。図１０に示されるように、加工深さＤの加工穴を加工する場合、加工穴を大まかに加工する荒加工工程であるファーストカットでは、最終仕上げ面に対して底面オフセットＨ１だけ離れた位置に工具電極があるように、工具電極を上面基準（電極基準位置）から放電ギャップ以上離れた位置に与えられた加工開始位置から送り量Ｚ１、加工深さ方向（底面方向）に進める。この間、いわゆるサーボ動作によって加工間隙が所定の距離に維持されている。

したがって、ファーストカットにおける底面オフセットＨ１は、ファーストカットにおける底面放電ギャップ（オーバカット、クリアランス）Ｇ１と加工面粗さＲ１に加工面粗さＲ１のばらつきを考慮した底面安全代Ｋ１を加算した値から最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さＲ３を引いた値である。なお、加工の基準位置は上面基準であるから、上面基準から送り量Ｚ１進めると考えてもよい。

側面方向についても、ファーストカットにおいて、加工深さ方向と同様に、側面オフセットＨ１は、側面放電ギャップＧ１、加工面粗さＲ１、側面安全代Ｋ１を加算した値から最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さＲ３を引いた値である。放電ギャップが存在するので、工具電極は最終的な加工形状である加工穴径に対してオフセットした位置になければならないから、工具電極は加工穴の大きさに対して小さく作られる。図１１に示されるように、工具電極は、加工穴の側面に対して電極減寸量（片側）Ｌ、小さく作られている。ファーストカットで揺動加工を行なわない場合、ファーストカットにおける側面オフセットＨ１は電極減寸量Ｌに相当する。

セカンドカット以降の中加工工程では、加工面粗さを小さくしながら、ファーストカットで残された安全代Ｋ１を除去していく。したがって、底面オフセットＨ２は、その加工工程における放電ギャップＧ２と加工面粗さＲ２に図示しない若干の底面安全代を加えた値から所望の加工面粗さＲ３を引いた値である。また、側面方向の加工では、揺動加工を行なう場合は、工具電極が側面オフセットＨ２だけ離れた位置にあるように、揺動量Ｘ２だけ工具電極を側面方向に送る。したがって、側面オフセットＨ２は、その加工工程における側面放電ギャップＧ２と加工面粗さＲ２に図示しない若干の側面安全代を加えた値から所望の加工面粗さＲ３を引いた値である。

ファーストカットの安全代Ｋ１の殆どが除去されて加工面粗さの山の部分を除去して凹凸を取り除いていく仕上げ加工工程は、放電エネルギが十分小さくされる。最終仕上げ加工工程では、底面オフセットＨ３は底面放電ギャップＧ３の値と同じ値であり、また、側面オフセットＨ３は側面放電ギャップＧ３の値と同じであって、最終的に要求される所望の加工面粗さＲ３が得られる放電エネルギで加工される。図１０に示されるように、加工深さ方向における送り量は、前段の加工工程のオフセット位置が基準である。また、図１１に示されるように、側面方向における揺動量は、加工穴の中心に位置する工具電極の側面の位置が基準である。

このようなことから、形彫放電加工では、最終的に要求される所望の加工結果が得られるように各加工工程毎に適する加工条件の組合せが設定されるように綿密に加工計画を立案する必要がある。ところが、形彫放電加工では、工具と被加工物とが非接触の状態で電気的に加工を行なうことから、複数種類の加工条件が相互に密接に関係して加工結果に重大な影響を及ぼす。また、加工要求に対する関係を物理式だけでは表わしきれない種類の加工条件が存在する。そのため、加工条件の組合せの僅かな違いによって加工結果に大きな差異を生じさせることがあり、加工データとして加工結果と加工要求に対応させて記録されている加工条件の組合せの数が膨大になる。

したがって、作業者にとって加工条件の組合せにおける加工結果を予測することが難しく、形彫放電加工装置のメーカから提供されている代表的な加工条件の組合せと加工結果を含む加工要求との関係が示される加工データの中から選び出されて設定された加工条件の組合せで加工しても満足のいく加工結果を得ることができないことが多い。そのため、加工条件の設定作業は、作業者にとって大変難しい作業であって、豊富な知識と経験が要求される。

これまで、加工条件の組合せを生成して設定する作業を容易にして所望の加工結果が得られるように、数多くの最適な加工条件の組合せを設定する方法が考えられてきている。このような加工条件の設定方法の基本的な考え方は、好ましい加工結果が得られた加工条件の組合せを加工要求に対応させて加工条件番号（コード）を付けてデータブックに記録しておき、加工要求に適する加工条件の組合せを探し出して、その加工条件の組合せを基準にして最適な加工条件の組合せを設定するというものである。

広く知られている加工条件設定装置は、加工結果または加工要求に対応して予め記憶装置に記憶されている多数の加工条件の組合せの加工データの中から入力された所望の加工結果と加工要求のパラメータ値に対応する加工条件の組合せを検索して抽出し設定する構成である。蓄積されている加工データの中に所望の加工結果と加工要求に一致する加工条件の組合せがないときは、所望の加工結果と加工要求に近い複数組の加工条件の組合せが候補として抽出される。作業者は、候補の加工条件の組合せから予想される加工時間が短い最適の加工条件の組合せを選定する。したがって、加工要求のデータを入力するだけで所望の加工結果を含む加工要求を満足する加工条件の組合せを選定して設定することができるので、加工条件の設定作業が容易になる（特許文献１参照）。

加工要求に一致する加工条件の組合せがなく、所望の加工結果を含む加工要求に近い加工条件の組合せで加工したときは、所望の加工結果が得られないことが多い。そこで、入力された加工要求に従って抽出した加工条件の組合せにおける特定種類の加工条件のパラメータ値を変更調整して最適化するようにした加工条件設定装置が考えられている。このような加工条件設定装置によると、加工要求に一致する加工条件の組合せが加工データになくても、加工要求に近い加工条件の組合せから加工要求に適する加工条件の組合せを比較的容易に得ることができるので、作業効率が向上する（特許文献２参照）。

特定種類の加工条件のパラメータ値を変更調整して加工条件の組合せを最適化する方法として、データベースにある加工条件の組合せのデータの中から入力された所望の加工結果を含む加工要求のデータに近い複数組の加工条件の組合せを抽出して、複数組の加工条件の組合せの中間にある加工条件の組合せを生成する加工条件生成方法がある。このような加工条件生成方法によると、加工要求に一致する加工条件の組合せのデータがデータベースになくても、加工要求に近い加工条件の組合せをより容易に得ることができるので、予めテスト加工を行なって用意しておく加工条件の組合せの加工データの数を少なくすることができる（特許文献３参照）。

また、基礎データとして所望の加工結果を含む加工要求に対応する特定種類の加工条件の代表的なデータから特定種類の加工条件を決定して、決定した加工条件に従って他の種類の加工条件を順次決定していき、加工条件の組合せを生成する加工条件設定装置が考えられている。具体的には、工具電極と被加工物毎の加工面積と、加工深さと、最低側面減寸量と、加工面粗さとの複数種類の加工要求に対応する加工電流のデータでなる基礎データから入力された加工要求に近い加工電流を複数個抽出して学習を行ない、複数個のデータの中間値データを得て特定種類の加工条件である加工電流を決定し、予め定められた算出式によってオン時間（放電電流パルス幅）やオフ時間（休止時間）を順次決定していき、加工条件の組合せを生成する。したがって、特定種類の加工条件を記録した基礎データがあるだけで加工条件の組合せが決定できるので、膨大な数の加工条件の組合せのデータを記録したデータベースが不要である（特許文献４参照）。

複数種類の加工条件を順番に決定して加工条件の組合せを生成する加工条件設定装置の中には、最初に所望の加工結果と特定種類の加工条件との間の理論的な相関関係を示すデータに基づいて入力される所望の加工結果に対する特定種類の加工条件を決定してから、同様の複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係を示すデータに基づいて他の種類の加工条件を順次決定していき、加工条件の組合せを生成する加工条件設定装置がある。この加工条件設定装置は、単なる中間値ではなく理論値を求めるので、加工条件の組合せのデータを記録したデータベースが不要であるだけではなく、生成される加工条件の組合せの信頼性がより高く、加工結果のばらつきを小さくすることができる（特許文献５参照）。

特開昭６２−１３０１３１号公報特許第２８６２０３５号公報特開平５−２３３０４５号公報特許第３２３１５２１号公報特開昭６４−６４７２３号公報

特許文献１に開示される加工条件設定装置の場合、加工条件の組合せ全体と加工結果との関係で加工要求に適する加工条件の組合せを抽出して設定するようにされているが、加工条件の組合せは、各種類の加工条件が相互に密接に関連して１つの組合せになっているものであるから、特定種類の加工条件と加工結果との間に理論的な相関関係があっても加工条件の組合せ全体と加工結果との間に直接理論的な相関関係があるわけではない。

そのため、加工要求と全く同一の加工が再現されない限りは、選択される加工条件の組合せは、あまり当てにならない。その結果、加工要求に近い加工条件の組合せで加工しても所望の加工結果が得られないことが多く、加工の失敗に至る加工条件の組合せを設定してしまうおそれがある。また、可能な限り適切な加工条件の組合せを設定できるようにするためには、予め膨大な数の加工データを用意しておく必要があるので、多くのテスト加工を行なう必要があり、作業の負担が大きい。

特許文献２に開示される加工条件設定装置の場合、テスト加工で用意しておく加工条件の組合せの数を相対的に減らすことができる。しかしながら、加工条件の組合せは、各種類の加工条件が相互に密接に関連して１つの組合せになっているものであるから、特定種類の加工条件を変更調整したことによって変更前の加工条件の組合せにおける加工結果からは予測できない加工要求とはかけ離れた予想外の加工結果になる加工条件の組合せを生成してしまい、加工の失敗のおそれがある。

また、１種類の加工条件を操作したために他の種類の加工条件を操作する必要が生じるなどして適切な加工条件になかなか辿り着かず、加工条件を設定するまでに長い時間かかってしまうことがある。そして、本質的には、加工条件の組合せ全体と加工結果との関係で加工要求に適する加工条件の組合せを抽出して設定することに変わりがないので、信頼性を満足させるためには、結局のところ加工条件の組合せのデータベースが必要である。

特許文献３に開示される加工条件生成方法の場合、選び出された加工条件の組合せにおける各種類の加工条件のパラメータ値が比例的に増加するような加工条件の組合せに対して全ての種類の加工要求のパラメータ値が比例的に増減するとは限らないので、特定種類の加工要求のパラメータ値が複数組の加工条件の組合せにおける加工要求のパラメータ値の間にあるように複数組の加工条件の組合せを抽出して選択しても、選び出された加工条件の組合せが生成しようとする加工条件の組合せに近い加工条件の組合せであるかどうかは確定的ではなく、誤った加工条件の組合せを設定してしまうおそれがある。

また、基本データとして用意されている加工条件の組合せから与えられた加工要求に一致する加工条件を生成しようとするものであるから、本質的には、加工条件の組合せ全体と加工結果との関係で加工要求に適する加工条件の組合せを抽出して設定することに変わりがないので、信頼性を満足させるためには、結局のところ加工条件の組合せのデータベースが必要である。

特許文献４に開示される加工条件設定装置の場合、学習結果に従い基礎データから中間値データを求めて加工電流を設定して順次オン時間、オフ時間等の加工条件を決定するようにしているので、加工条件の組合せの加工データを用意しておく必要がない。また、最初に加工電流を設定するので、加工の失敗の可能性が低く、信頼性が高められている。しかしながら、期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における加工要求の代表的データに対応する加工電流値の代表的なデータの中間値データを設定しても、加工効率を含めてより優れた加工を実現する最適な加工条件が設定されているかどうかは確定的ではなく、改良の余地がある。

特許文献５に開示される加工条件自動選択装置は、所望の加工面粗さに対するピーク電流値または加工電流値を決定してから順次他の種類の加工条件を決定していくので、加工条件の組合せの加工データを用意しておく必要がなく、信頼性のある加工条件の組合せを設定することができる。しかしながら、特定種類の加工結果と特定種類の加工条件との間の理論的な相関関係だけで加工条件の組合せを決定し、他の種類の加工要求ないしは加工条件との理論的な相関関係が十分に考慮されていないので、所望の加工面粗さ以外の加工要求に対応する加工結果が大きくばらついて、結果的に加工要求から大きく外れた予想外の加工結果になる加工条件の組合せを生成しまうおそれがある。

特に、形彫放電加工のファーストカットにおける側面オフセット値は、加工全体の加工時間に大きく影響を与えるだけではなく、電極減寸量による制約があるので、側面オフセット値を十分に考慮しないと、不適当な加工条件の組合せを生成してしまい、加工の失敗のおそれがある。しかしながら、特定種類の加工条件とオフセット値との間には直接理論的な相関関係がないから、オフセット値から特定種類の加工条件を理論的に決定することができず、生成された加工条件の組合せが電極減寸量から外れているかどうかを推測することしかできない。したがって、より加工効率に優れる加工条件の組合せを設定できる余地があり、または繰返し加工条件の組合せを生成する必要が生じて作業効率が低下するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて、多数組の加工条件の組合せの加工データを準備しておく必要がなく、加工要求を入力するだけで、加工効率がよく信頼性の高い安全な初期の加工条件の組合せをより容易に設定できる形彫放電加工の加工条件設定装置を提供することを主たる目的とする。本発明の加工条件設定装置における副次的な目的は、実施の形態の加工条件設定装置の説明に合わせて具体的に開示される。

本発明の加工条件設定装置は、上記課題を解決するために、加工における制約を示す加工に関する情報である加工要求を入力する入力装置（１）と、加工条件および加工要求を含む複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係を示す基礎データを複数種類記憶した記憶装置（２）と、ファーストカットで取り得る複数のピーク電流値を選択し、各ピーク電流値に適する各種類の加工条件を基礎データに基づいて順次決定して複数組の加工条件の組合せを生成し、各組の加工条件の組合せ毎にそれぞれピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの相関関係から基本の側面放電ギャップを求めて、少なくとも、補正前の側面放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の側面放電ギャップとの相関関係、補正前の側面放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の側面放電ギャップとの相関関係、補正前の側面放電ギャップ毎の加工深さと補正後の側面放電ギャップとの相関関係の何れか１つ以上の相関関係から基本の側面放電ギャップを補正して側面放電ギャップを求めてから、所望の加工面粗さと基礎データに基づいて得られる各組の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、補正後の側面放電ギャップ、側面安全代とから生成された各組の加工条件の組合せにおける側面オフセット値を基礎データに基づいてそれぞれ求めて、加工要求として入力された電極減寸量に適する側面オフセット値を得る加工条件の組合せをファーストカットの加工条件の組合せとして設定する演算装置（４）と、を備える。

好ましくは、演算装置（４）は、生成された複数組の加工条件の組合せの中から加工面積に対して取り得る平均加工電流を得る加工条件の組合せを選択することを特徴とする。また、演算装置は、電極減寸量以下の値でかつ電極減寸量に最も近い値の側面オフセット値を得る加工条件の組合せをファーストカットの加工条件の組合せとして設定することを特徴とする。

また、好ましくは、演算装置（４）は、加工条件の組合せにおける底面オフセット値を基礎データに基づいて求めることを特徴とする。特に、演算装置（４）は、加工深さとファーストカットにおける底面オフセット値からファーストカットにおける加工深さ方向の送り量を求めることを特徴とする。

より好ましくは、演算装置（４）は、所望の加工面粗さと基礎データに基づいて得られる加工条件の組合せにおける加工面粗さ、底面放電ギャップ、底面安全代とから加工条件の組合せにおける底面オフセット値を求めることを特徴とする。

望ましくは、演算装置（４）は、ピーク電流値毎のオン時間と底面放電ギャップとの相関関係から基本の底面放電ギャップを求めて、少なくとも、補正前の底面放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の底面放電ギャップとの相関関係、補正前の底面放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の底面放電ギャップとの相関関係、補正前の底面放電ギャップ毎の加工深さと補正後の底面放電ギャップとの相関関係の何れか１つ以上の相関関係から基本の底面放電ギャップを補正して底面放電ギャップを求めることを特徴とする。

また、好ましくは、演算装置（４）は、所望の加工面粗さと前記加工条件の組合せにおける加工面粗さとから基礎データに基づいてセカンドカット以降の各加工工程における加工面粗さを求めて、各加工工程毎に各加工工程における加工面粗さから各加工工程の加工条件の組合せをそれぞれ設定することを特徴とする。

より好ましくは、演算装置（４）は、各加工工程の少なくとも１つの加工工程において当該加工工程における加工面粗さから基礎データに基づいてピーク電流値を決定し、ピーク電流値に適する各種類の加工条件を基礎データに基づいて順次決定して加工条件の組合せを設定することを特徴とする。また、演算装置（４）は、各組の加工条件の組合せにおける底面オフセット値と側面オフセット値とを基礎データに基づいてそれぞれ求めることを特徴とする。

望ましくは、演算装置（４）は、各加工工程毎に所望の加工面粗さと基礎データに基づいて得られる各加工工程の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、底面放電ギャップ、底面安全代とから各加工工程の底面オフセット値をそれぞれ求め、かつ各加工工程毎に所望の加工面粗さと基礎データに基づいて得られる各加工工程の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、側面放電ギャップ、側面安全代とから各加工工程の側面オフセット値をそれぞれ求めることを特徴とする。

さらに、演算装置（４）は、ピーク電流値毎のオン時間と底面放電ギャップとの相関関係から基本の底面放電ギャップを求めて、少なくとも、無負荷電圧と補正される底面放電ギャップとの相関関係と放電待機時間と補正される底面放電ギャップとの相関関係との何れか１つ以上の相関関係から基本の底面放電ギャップを補正して各加工工程の底面放電ギャップをそれぞれ求めるとともに、ピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの相関関係から基本の側面放電ギャップを求めて、少なくとも、無負荷電圧と補正される側面放電ギャップとの相関関係と放電待機時間と補正される側面放電ギャップとの相関関係との何れか１つ以上の相関関係から基本の側面放電ギャップを補正して各加工工程の側面放電ギャップをそれぞれ求めることを特徴とする。

また、望ましくは、演算装置（４）は、前段の加工工程における底面オフセット値と各加工工程における底面オフセット値とから各加工工程における加工深さ方向の送り量をそれぞれ求めるとともに、ファーストカットにおける側面オフセット値と各加工工程における側面オフセット値とから各加工工程における揺動量をそれぞれ求めることを特徴とする。

各装置に付された図面と対応する符号は、説明の便宜上付されたものであり、本発明の加工条件生成装置の構成を実施の形態で説明される加工条件生成装置の具体的な構成と全く同一の構成に限定するものではない。

第１に、本発明の加工条件設定装置は、複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係を示す複数種類の基礎データに基づいて各種類の加工条件を順次決定して加工条件の組合せを生成して側面オフセット値を求めるようにされているので、単なる中間値データを得るものではなく、各種類の加工条件の理論値データを得て加工条件の組合せを生成するものであるから、同一の加工の実績がなくても、加工効率がよく信頼性の高い安全な加工条件の組合せが設定される。

第２に、本発明の加工条件設定装置は、ファーストカットで取り得る複数組の加工条件の組合せの候補の中から電極減寸量に適する側面オフセット値になる加工条件の組合せを決定して設定するものであるから、特定種類の加工結果に対する特定種類の加工条件を決定して加工条件の組合せを設定するのではなく、複数種類の加工要求と複数種類の加工条件との理論的な相関関係が十分考慮されて加工条件の組合せが設定されるので、加工効率がよく信頼性の高い安全な加工条件の組合せが設定される。

第３に、本発明の加工条件設定装置は、生成された加工条件の組合せの側面オフセット値を理論的に求めて、電極減寸量に適する側面オフセット値を得る加工条件の組合せを設定するようにされているから、電極減寸量からかけ離れた側面オフセット値になる加工条件の組合せを設定するおそれがなく、電極減寸量により近い側面オフセット値になる加工条件の組合せが設定され、加工の失敗がなく安全であるとともに、加工全体の加工時間が予想外に長くなることがない加工効率に優れる加工条件の組合せが設定できる。したがって、加工効率がよく信頼性の高い安全な加工条件の組合せが設定される。

このとき、理論的に求められる側面オフセット値は、計算上、ある程度の誤差を有する。しかしながら、本発明の加工条件設定装置は、理論的に計算して側面オフセット値を求めているから、各種類のパラメータ間において理論的な相関関係を有する連続的なパラメータ値を得ることができる必要最低限の代表的なデータを有する基礎データが存在すればよいので、許容誤差に依存して膨大な数の加工データを用意する必要がなく、設定された加工条件の組合せの信頼性が同じであるとするならば、テスト加工を大幅に減らすことができ、作業の負担が相当軽減される。

第４に、本発明の加工条件設定装置は、ピーク電流値、オン時間、オフ時間を含む各種類の加工条件を予め定められた順番に順次決定して加工条件の組合せを生成するものであるから、加工条件の組合せ全体と加工要求との関係で加工データから加工条件の組合せを抽出して設定する方法と比較して、加工結果にばらつきのない信頼性の高い安全な加工条件の組合せが設定されるとともに、パラメータの理論的な相関関係を示す必要最低限の代表的なデータを収集することで足りるので、膨大な数の加工条件の組合せのデータベースを用意する必要がなく、テスト加工を大幅に減らすことができ、作業の負担が相当軽減される。

第５に、本発明の加工条件設定装置は、作業者が加工要求のデータを入力するだけで、加工効率がよく信頼性の高い安全な加工条件を設定することができるので、経験が少ない作業者にとってはより容易に加工の失敗のおそれが少ない加工条件を設定することができ、熟練作業者にとっては加工条件の設定に要する時間を短縮することができ、作業効率が向上する効果を奏する。

本発明の加工条件設定装置で得られる利点は、実施の形態における加工条件設定装置を構成する具体的な各装置と構成部材の説明に合わせて作用とともに詳細に記載される。

図１に、本発明の加工条件設定装置の好ましい実施の形態の構成がブロック図で示される。実施の形態の加工条件設定装置は、基本的にパーソナルコンピュータと同じ構成を有しており、コンピュータ数値制御装置（CNC、Computerized Numerical Controller）に設けられるが、数値制御装置とネットワークで結ばれるパーソナルコンピュータに設けることができる。

加工条件設定装置は、入力装置１と、第１の記憶装置２と、第２の記憶装置３と、演算装置４を含んでなる。図１は、制御装置が加工条件設定装置として使用されることに限定して示しているが、各装置が加工条件を設定する以外の目的で動作することを制限するものではない。また、制御装置が数値制御を含む加工条件を設定する以外の目的で使用されるときは、図示されない必要な別の装置を制御装置に設けることができる。

加工条件設定装置の入力装置１は、キーボードまたはマウスのような操作装置、磁気ディスクまたは光ディスクのような記憶媒体からデータを読み込むことができるディスクドライブ、外部からデータを取り込むことができるＵＳＢフラッシュメモリ（USB, Universal Serial Bus）のような外部記憶装置、ＬＡＮアダプタ（LAN, Local Area Network）ようにコンピュータネットワークからデータを取り込むことができる通信装置と、必要な入出力インターフェースを含んでいう。

入力装置１は、加工要求のデータを加工条件設定装置に与える手段である。また、入力装置１は、基礎データを作成するときに必要な数値データを入力する手段である。図１では、入力装置１から入力された加工要求のデータは、入力装置１から演算装置４に直接出力されるように示されているが、実際に加工要求のデータが入力されるときは、演算装置４によって第１の記憶装置２または第２の記憶装置３に一旦記憶され、演算に必要なときに第１の記憶装置２または第２の記憶装置３から読み出される。

加工要求のデータは、加工における制約を示すパラメータとして加工条件を決定する上で初期に要求される加工に関する情報として与えられる。加工要求は、所望の加工面粗さのような加工結果のパラメータである場合がある。加工要求は、制御装置に直接パラメータ値を入力して与えられる場合に限らず、制御装置に入力される加工要求ではないパラメータ値から演算して求められて与えられる場合がある。

加工要求は、使用できる加工条件を制限するとともに加工結果に変動を及ぼす。形彫放電加工における加工要求は、例えば、所望の加工面粗さのような期待される加工結果、工具電極と被加工物の材質、電極減寸量、加工面積、加工深さ、加工形態（加工形状）、液処理方法がある。なお、加工形態のデータは、円柱形状や円錐形状のように加工形状（加工穴の輪郭形状）の特徴を幾何学的に直接示すデータだけではなく、リブ加工、ゲート加工、コアピン加工のように加工形状の特徴を間接的に示すデータを含んで総称していう。

設定されるべき加工条件の種類は、機械本機と加工用電源装置の仕様によって異なっている。そこで、以下、代表的に主要な電気条件であるピーク電流値、オン時間、オフ時間、サーボ基準電圧、極性、無負荷電圧について説明する。また、加工要求は、上記種類の加工条件を決定する上で、またはオフセット値を計算する上で必要なパラメータに限定して説明する。このとき、加工条件の組合せの中で全ての種類の加工条件が基礎データに基づいて１つずつ順番に決定される必要はなく、加工条件の種類によっては、ある加工条件の決定に従っていくつかの種類の加工条件を同時にまとめて決定することができる。

実施の形態の加工条件設定装置では、加工要求として、少なくとも所望の加工面粗さ、工具電極と被加工物の材質、電極減寸量（電極縮小代）を入力する。また、加工面積と加工深さを入力する。加工面積は、電極投影面積、電極表面積、加工穴の底面積の何れであってもよい。加工面積と加工深さは、加工要求のデータとして入力装置１から作業者が直接パラメータ値を入力するのではなく、加工穴の寸法と工具電極の寸法を入力することによって演算装置４で計算して加工条件設定装置に与えられる。また、加工面積と加工深さは、被加工物形状（加工形状）と工具電極形状の三次元形状データ（ソリッドデータ）を入力することによって、ソリッドデータから計算して得ることができる。

第１の記憶装置２は、大容量のハードディスクドライブのようなデータを記憶させておく補助記憶装置である。第１の記憶装置２として、磁気ディスクや光ディスクなどの記憶媒体にデータを読み書きするディスクドライブ装置を用いることができる。また、ＵＳＢフラッシュメモリのような外部記憶装置でもよく、電源が切れている間も基礎データを記憶しておくことができるものであるならば限定されない。

第１の記憶装置２は、複数種類の基礎データを記憶しておく手段である。第１の記憶装置２は、必要に応じて、加工条件を決定するプロセスで最初に与えられるパラメータのデータを記憶する。具体的に、第１の記憶装置２は、予め工具電極と被加工物の材質毎にファーストカットで取り得る複数のピーク電流値のデータを対応する無負荷電圧と極性のデータと組み合わせて記憶している。複数のピーク電流値のデータは、加工条件設定装置が複数組の加工条件の組合せを登録したデータベースを有しているときは、新たに作成する必要がなく、既存のデータベースを利用することができる。

基礎データは、一方の種類のパラメータ（以下、主体パラメータという）のパラメータ値に対応する主体パラメータとの間に理論的な相関関係を有する他方のパラメータ（以下、従属パラメータという）のパラメータ値のデータを集積したデータである。したがって、基礎データは、複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係を示している。理論的な相関関係を有する複数種類のパラメータには、加工条件と加工要求が含まれる。

複数種類のパラメータ間に理論的な相関関係があるということは、複数種類のパラメータ間に直接因果関係がある場合に限定されず、主体パラメータが科学的な根拠をもって直接または間接的に従属パラメータに影響を与えて従属パラメータのパラメータ値が決まるような相関関係が認められる場合を含む。したがって、本発明における基礎データは、少なくとも理論的な相関関係がない複数種類のパラメータのパラメータ値の集積または加工条件と加工結果とが組み合わされた加工データの単なる寄せ集めではなく、主体パラメータのパラメータ値が決定すると必ず対応する従属パラメータのパラメータ値が予め定められた誤差の範囲で決定する。そのため、基礎データによって得られる主体パラメータのパラメータ値に対応する従属パラメータのパラメータ値は、理論上正しい値であって信頼性が高い。

複数種類の基礎データは、それぞれ任意のデータファイル名が与えられてデータファイルの形式で第１の記憶装置２に記憶されている。複数種類のパラメータの理論的な相関関係を示す基礎データは、物理式や化学式で複数種類のパラメータ間の相関関係が示されるデータだけではなく、実際の加工で期待される加工結果が得られているサンプルデータのように経験値によって理論的に相関関係が示されるデータを含む。

基本的な基礎データは、理論的な相関関係を有する複数種類のパラメータにおける実際の加工で期待される加工結果が得られているサンプルデータを含むパラメータ値が確定的な代表的なデータの集積である。基本的な基礎データは、代表的なデータをばらばらに集積したデータではなく、複数種類のパラメータの相関関係における理論と精度を逸脱しない範囲で適当な近似式で連続するパラメータ値として表わすことができるデータである。したがって、基礎データは、代表的なデータを複数集積して理論的な相関関係を有する複数種類のパラメータの連続するパラメータ値のデータとして表わす近似式のデータを含んでいることがある。近似式を含む基礎データは、主体パラメータと従属パラメータとの理論的な相関関係を線グラフで表わすことができる。

基礎データが複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係に基づく代表的なデータから連続するパラメータ値のデータを形成する近似式のデータを含んでいる場合、代表的なデータに存在しないパラメータ値が与えられたときに、単なる中間値データではなく、必ず主体パラメータのパラメータ値に対応する従属するパラメータの理論値を得ることができる。また、実用上許容される誤差の範囲で理論に基づく連続するパラメータ値を得ることができる数の代表的なデータが与えられていればよいので、基礎データを加工データに基づいて生成する場合は、数少ないテスト加工で信頼性の高い基礎データを作成することができる利点を有する。

実用上、中間値を必要としないパラメータに関する基礎データは、主体パラメータの代表的なパラメータ値または所定の範囲のパラメータ値に１対１で対応する主体パラメータとの間に理論的な相関関係を有する従属パラメータのパラメータ値または所定の範囲のパラメータ値でなるデータの集積である。このような基礎データは、主体パラメータと従属パラメータとの相関関係を示す対応表で表わすことができる。

第１の記憶装置２に記憶されている複数種類の基礎データは、サンプルデータを含む代表的なデータの数値を変更、削除、追加するようにして編集することができる。その結果、基礎データの精度を向上させ、出力されるパラメータ値の誤差をより小さくするように進化させることができる。また、サンプルデータを含むパラメータ値が確定的な代表的なデータから理論的な相関関係を有する連続するパラメータ値のデータを得ることができる近似式の種類を選択して変更することができる。その結果、新しい理論に基づいて容易に基礎データを再構築することができる。

第１の記憶装置２は、加工条件の組合せを生成するプログラムによって生成された加工条件の組合せを記憶させておくことができる。第１の記憶装置２に記憶された加工条件の組合せは、ディスクドライブ装置を通して記憶媒体に記憶させたり、ＵＳＢポートを通してＵＳＢフラッシュメモリに記憶させることができる。また、第１の記憶装置２に記憶される加工条件の組合せのデータは、加工条件番号を付けて既存の加工条件データベースの中に追加して登録させることができる。

第２の記憶装置３は、演算のために使用する揮発性メモリ（RAM, Random Access Memory）のような一時記憶装置である。第２の記憶装置３は、演算装置６との間で高速にデータのやり取りをできる一時的にデータを記憶しておくことができる記憶装置であればよい。

第２の記憶装置３は、入力装置１から入力された加工要求のデータ、演算装置４で生成された１組以上の加工条件の組合せのデータ、演算装置４の演算で得られた加工面粗さ、放電ギャップ、オフセット値のような演算結果のデータ、および演算装置４の演算に必要なデータを記憶しておく手段である。

演算装置４は、中央演算処理装置（CPU, Central Processing Unit）である。演算装置４は、基礎データに基づいて複数種類の加工条件を予め定められた順番に決定していき加工条件の組合せを生成し、生成された複数組の加工条件の組合せの中から要求される電極減寸量に最適な側面オフセット値になる加工条件の組合せを選択して設定する手段である。

演算装置４は、加工要求として入力装置１から入力された工具電極と被加工物の材質に基づいて工具電極と被加工物の材質毎に記憶されているファーストカットで取り得る１つ以上のピーク電流値のデータを選択して第１の記憶装置２から読み出す。実施の形態では、演算装置４は、ピーク電流値をピーク電流値に対応する無負荷電圧と極性とを組み合わせたデータで抽出する。そのため、ピーク電流値が同じ値であっても対応する無負荷電圧と極性がそれぞれ異なる場合は、別のデータとして読み込まれる。

演算装置４は、第１の記憶装置２から読み出された工具電極および被加工物の材質に基づいて選定されるファーストカットで取り得る１つ以上のピーク電流値のそれぞれに対して各ピーク電流値に適するオン時間とオフ時間を含む各種類の加工条件を基礎データに基づいて予め定められた順番に順次決定して１組以上の加工条件の組合せをファーストカットにおける加工条件の組合せの候補として生成する。

演算装置４は、候補として生成された複数組の加工条件の組合せにおける側面オフセット値を基礎データに基づいてそれぞれ求める。具体的に、側面オフセット値は、加工要求として入力装置１から入力された所望の加工面粗さと、基礎データに基づいて得られる各組の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、側面放電ギャップ、側面安全代とから求められる。

このとき、基礎データに基づいて電極消耗量を求めて電極消耗量を考慮して側面オフセット値を計算させることができる。ただし、電極消耗量は、加工形状に対応して加工深さ位置によって異なるため、電極消耗量を計算する加工深さ位置を正確に指定しておかないと、ある加工深さ位置では電極消耗量を少なく見積もってしまうことが起こり、加工の失敗のおそれがある。

しかしながら、加工形状に対応して電極消耗量を計算する加工深さ位置を正確に指定することは、複雑な加工形状の場合は現在の技術レベルでは困難である。また、電極消耗量を考慮しないで求められる側面オフセット値の誤差によって生じる加工時間の差は全体の加工時間の僅かであるから、加工効率に殆ど影響しない。このようなことから、実施の形態の加工条件設定装置では、安全のため、電極消耗量を無視して側面オフセット値を計算するようにしている。

演算装置４は、候補の各組の加工条件の組合せにおける側面オフセット値を加工要求として入力装置１から入力された電極減寸量と順番に比較して、電極減寸量に適する側面オフセット値を得る加工条件の組合せをファーストカットの加工条件の組合せとして設定する。選定される最適の加工条件の組合せは、電極減寸量以下の値でかつ最も近い値の側面オフセット値を得る加工条件の組合せである。したがって、加工の失敗がなく、加工効率がより優れる加工条件の組合せが設定される。

演算装置４は、候補の加工条件の組合せの中から加工要求として入力される加工面積に対して取り得る平均加工電流値の加工条件の組合せを抽出して、抽出された加工条件の組合せの中で電極減寸量に適する側面オフセット値を得る加工条件の組合せを選択するようにしている。平均加工電流値は、ピーク電流値とオン時間とオフ時間から計算することができる。そのため、加工面積に対応して許容できない加工速度になる不適当なピーク電流値とオン時間とオフ時間との組合せを有する加工条件の組合せが排除されている。したがって、不適当な加工条件の組合せが設定されるおそれがより小さい点で有益である。

演算装置４は、加工面粗さ、側面放電ギャップ、および側面安全代は、基礎データに基づいて得るようにされている。そのため、求められる側面オフセット値は、加工結果からばらばらに寄せ集められた加工データから推測される中間値ではなく、計算して求められた理論値であるので、加工結果として偶然得られてしまった不適当な側面オフセット値が排除されている。また、加工条件の組合せ全体との間に直接理論的な相関関係を有していない側面オフセット値を理論的に求めることができる。その結果、加工結果にばらつきがなく信頼性の高い加工条件の組合せを決定することができる。

放電ギャップの大きさは、放電エネルギによって概ね推定することができる。放電エネルギの大きさは、ピーク電流値とオン時間の影響を大きく受けている。したがって、演算装置４は、ピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの相関関係から側面放電ギャップを求める。

実際の加工では、放電ギャップは、いくつかの要因によって変動する。そこで、実施の形態の加工条件設定装置では、演算装置４は、放電エネルギに基づいて得られる放電ギャップを基本の放電ギャップとして既に知られている放電ギャップに影響を与えるいくつかの要因（パラメータ）によって補正するようにされている。したがって、実施の形態の加工条件設定装置は、側面放電ギャップの値を精密に推定することができ、より正確に側面オフセット値を求めることができる利点がある。

側面放電ギャップに影響を与えるパラメータは、例えば、無負荷電圧、電圧が加工間隙に印加されてから放電が発生するまでの不特定の遅れ時間（放電待機時間、無負荷時間、放電遅延時間）、加工深さがある。演算装置４は、放電エネルギに基づいて得られる基本の側面放電ギャップを補正するための１つ以上の基礎データに基づいて基本の側面放電ギャップを補正して最終的な側面放電ギャップを求める。基本の放電ギャップを補正するための基礎データは、他の種類の基礎データとともに第１の記憶装置２に記憶されている。

具体的に、演算装置４は、補正前の側面放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の側面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて基本の側面放電ギャップを補正する。次に、補正前の側面放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の側面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて無負荷電圧で補正された側面放電ギャップを補正する。そして、補正前の側面放電ギャップ毎の加工深さと補正後の側面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて放電待機時間で補正された側面放電ギャップを補正する。

また、演算装置４は、設定される加工条件の組合せにおけるファーストカットの底面オフセット値を基礎データに基づいて求める。底面オフセット値は、側面オフセット値と同様に、所望の加工面粗さと、基礎データに基づいて得られる各組の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、底面放電ギャップ、底面安全代とから求められる。そのため、求められる底面オフセット値は、偶然得られてしまった不適当な値が排除された理論値であるので、加工結果にばらつきがなく信頼性の高い加工条件の組合せを決定することができる。

実施の形態の加工条件設定装置では、各組の加工条件の組合せにおける底面オフセット値をファーストカットの加工条件の組合せを決定する前に求めるようにしている。ただし、底面オフセット値は、電極減寸量によって制限される側面オフセット値と異なり、送り量を変えることによって調整することができるので、ファーストカットの加工条件の組合せが選択されて設定された後に求めるようにすることができる。

側面放電ギャップと同様に、放電エネルギに基づいて得られる基本の底面放電ギャップは、ピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの理論的な相関関係を示す基礎データから求められる。放電エネルギに基づいて得られる基本の底面放電ギャップは、底面放電ギャップに影響を与えるパラメータによって補正され、より正確に底面オフセット値を求めるようにされる。底面放電ギャップに影響を与えるパラメータは、例えば、無負荷電圧、放電待機時間、加工深さがある。

具体的に、演算装置４は、補正前の底面放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の底面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて基本の底面放電ギャップを補正する。次に、補正前の底面放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の底面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて無負荷電圧で補正された底面放電ギャップを補正する。そして、補正前の底面放電ギャップ毎の加工深さと補正後の底面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて放電待機時間で補正された底面放電ギャップを補正する。

演算装置４は、セカンドカット以降の加工工程の加工条件の組合せについては、基礎データに基づいて所望の加工面粗さと設定されたファーストカットの加工条件の組合せにおける加工面粗さとから各加工工程における加工面粗さを求めて、各加工工程毎に各加工工程における加工面粗さから加工条件の組合せをそれぞれ設定する。

以上のように構成された本発明の加工条件設定装置は、電極減寸量で制限され、加工条件の組合せによって変動し、かつ加工条件の組合せ全体との間に直接理論的な相関関係を有していないファーストカットにおける側面オフセット値を理論的に求めることができるから、加工結果のばらつきの影響を受けず、加工要求として与えられた電極減寸量に最適な加工効率がよく信頼性の高い安全なファーストカットの加工条件の組合せをより容易に設定することができる。

また、本発明の加工条件設定装置は、少なくともファーストカットにおいて、少ない代表的なデータでなる基礎データに基づいて複数種類の加工条件を順番に決定していくので、許容される誤差範囲で側面オフセット値または電極減寸量にきめ細かく対応するように加工条件の組合せを膨大に準備しておく必要がない。そのため、テスト加工を大幅に減らすことができ、作業の負担が軽減される。

既に説明されているように、最終仕上げ加工工程で最終的に要求される所望の加工面粗さが得られるように、各加工工程で段階的に放電エネルギを小さくして加工面粗さが小さくなるように加工することから、ファーストカットの加工条件の組合せが決まると、セカンドカット以降の加工工程の加工条件の組合せは、ファーストカットの加工条件の組合せにおける加工面粗さと最終的に要求される所望の加工面粗さとで決まる各加工工程の加工面粗さで得ることができる。したがって、セカンドカット以降の各加工工程における加工条件の組合せを加工面粗さに基づいてデータベースから抽出して設定するようにしても、本発明の十分な利益を得ることができる。

実施の形態の加工条件設定装置は、演算装置４は、セカンドカット以降の各加工工程の少なくとも１つの加工工程においても、加工条件の組合せ全体と加工結果との関係で加工要求に適する加工条件の組合せを抽出して設定するのではなく、各種類の加工条件を理論的に順番に決定していき、加工条件の組合せを生成して設定するようにされている。具体的に、演算装置４は、セカンドカット以降の各加工工程毎に基礎データに基づいてオン時間とオフ時間を含む複数種類の加工条件を予め定められた順番に順次決定して加工条件の組合せを設定する。

そのため、比較的ばらつきが少ないものの加工時間に影響を与えるセカンドカット以降の中仕上げ加工工程における加工条件の組合せについても理論的に生成されるので、中間値的に加工条件の組合せを決定する場合に比べてより一層安定して加工要求に近い加工効率に優れる加工条件の組合せをより容易に設定できる利点がある。

また、演算装置４は、各加工工程の加工条件の組合せにおける底面オフセット値と側面オフセット値とを基礎データに基づいてそれぞれ求めるようにされている。特に、演算装置４は、各加工工程毎に所望の加工面粗さと基礎データに基づいて得られる各加工工程の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、側面放電ギャップ、および側面安全代とから各加工工程の底面オフセット値と側面オフセット値を求める。そのため、各加工工程の加工条件の組合せに適切なオフセット値が理論的に求められ、信頼性が高く安全で加工効率のよい送り量と揺動量を決定できる。

セカンドカット以降の加工工程における放電エネルギに基づいて得られる基本の側面放電ギャップと底面放電ギャップは、ピーク電流値毎のオン時間と放電ギャップとの相関関係から求められる。さらに、放電エネルギに基づいて得られる基本の放電ギャップは、放電ギャップに影響を与えるパラメータによって補正される。セカンドカット以降の加工工程における放電ギャップに影響を与えるパラメータは、例えば、無負荷電圧と放電待機時間がある。

具体的に、演算装置４は、補正前の放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて放電エネルギに基づいて得られる基本の放電ギャップを補正する。次に、補正前の放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて無負荷電圧で補正された底面放電ギャップを補正する。側面放電ギャップと底面放電ギャップとで求めるプロセスは同じであるが、使用される基礎データは異なる。

演算装置４は、加工要求として入力装置１から入力される加工深さとファーストカットにおける底面オフセット値からファーストカットにおける加工深さ方向の送り量を求める。また、演算装置４は、前段の加工工程における底面オフセット値と各加工工程における底面オフセット値とから各加工工程における加工深さ方向の送り量をそれぞれ求めるとともに、加工要求として入力装置１から入力される電極減寸量と各加工工程における側面オフセット値とから各加工工程における揺動量をそれぞれ求める。各パラメータの関係は、図１０と図１１に示されており、図１０と図１１の説明が参照される。

したがって、実際の加工における加工結果に基づいてばらばらに得られている単なる加工データから推測されるオフセット値ではなく、理論的に計算して求められるオフセット値に基づいてファーストカットから最終仕上げ加工工程までの各組の加工条件の組合せに適する加工効率がよく信頼性の高い安全な送り量と揺動量を自動的に決定することができる。その結果、ＮＣプログラムの作成がより容易になる。

以下に、具体的に演算装置４の構成を説明する。加工条件生成部４１は、工具電極および被加工物の材質で異なるファーストカットで取り得る１つ以上のピーク電流値を第１の記憶装置２に工具電極および被加工物の材質毎に記憶されている複数のピーク電流値のデータから選択して読み出す。

実施の形態の加工条件設定装置では、ピーク電流値を並列接続されたスイッチング回路の接続数で設定するように構成された形彫放電加工装置の加工用電源装置を想定している。そのため、ピーク電流値の実数値を計算するために無負荷電圧が特定されている必要がある。また、極性によって各種類の加工条件の相関関係におけるパラメータ値が異なるので、使用する基礎データを極性毎に選択して特定する必要がある。そこで、第１の記憶装置２に記憶されているファーストカットで取り得るピーク電流値のデータは、無負荷電圧と極性の組合せで記憶されており、演算装置４は、ファーストカットで取り得るピーク電流値と無負荷電圧と極性の組合せのデータを読み出すようにされる。

加工条件生成部４１は、ピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて選択されたピーク電流値に対するオン時間を決定する。工具電極の消耗を考慮しなければ、最大の加工速度が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係でオン時間を決定することができる。工具電極の消耗を考慮するときは、電極消耗比と加工速度を考慮して所要の電極消耗比または加工速度が得られるピーク電流値に対するオン時間を決定する。

図２に示されるように、最大の加工速度が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データと最低電極消耗比（電極無消耗）が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データとに基づいてピーク電流値に対するオン時間の範囲を決定できる。そして、図３に示されるように、ピーク電流値毎のオン時間と電極消耗比との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて先に決定されたオン時間の範囲に対する電極消耗比の範囲が決定できる。

加工条件生成部４１は、図４に示されるように、ピーク電流値と消耗比重視比率（消耗比重視度）との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて消耗比重視比率を決定して、先に決定された電極消耗比の範囲に対する消耗比重視比率から電極消耗比を求めて、図３に示される基礎データに基づいて所要の電極消耗比に対するオン時間を決定する。

消耗比重視比率は、どの程度工具電極の消耗を小さくすることを重視するかを百分率で示すパラメータである。図３は、消耗重視比率が１００％のとき最低電極消耗比（電極無消耗）が得られるオン時間を示し、消耗重視比率が０％のとき最大の加工速度が得られるオン時間を示す。消耗比重視比率が加工要求として数値で入力して与えられているときは、消耗比重視比率を求めることなくオン時間を決定する。また、工具電極の消耗を考慮する必要がない加工では、消耗比重視比率が０％であるときのオン時間である。

加工速度と電極消耗比とは相反する関係にあるので、電極消耗比と消耗比重視比率に代えて加工速度と加工速度重視比率をパラメータとして用いてオン時間を決定するように構成することができる。このとき使用する基礎データは、ピーク電流値毎のオン時間と加工速度との理論的な相関関係を示す基礎データと、ピーク電流値と加工速度重視比率との理論的な相関関係を示す基礎データである。

オフ時間は、加工していない時間であるので、オフ時間が長過ぎると加工速度が遅くなる。また、オフ時間は、加工間隙の消イオン化を行なう期間であり、オフ時間が短すぎるとアーク放電のような加工に悪影響を与える不良放電の発生率が高くなる。オン時間が長くなるほど絶縁回復に要する時間が長くなるのでオフ時間を長くする必要がある。したがって、加工条件生成部４１は、図５に示されるように、オン時間とオフ時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいてオフ時間を決定する。

サーボ基準電圧は、放電待機時間と無負荷電圧との積とオン時間と加工電圧との積の和をオン時間と非放電時間の和で除して計算することができる。加工電圧は、加工に寄与する正常な放電が発生して放電電流が供給されているときの放電電圧である。非放電時間は、放電していない時間であって放電待機時間とオフ時間の和である。放電待機時間は、単発放電では不特定でばらつきがあるが、実測値があると、オン時間に対する特定の期間における平均的な非放電時間は比較的正確に求めることができる。そのため、オン時間と非放電時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて非放電時間を得て、非放電時間からオフ時間を減算することによって放電待機時間が求められる。加工電圧は、工具電極と被加工物との材質毎にほぼ特定の値に定まる。

このことから、加工条件生成部４１は、基礎データに基づいて理論的に放電待機時間と加工電圧を求めて、求められた放電待機時間と加工電圧、既に決定しているオン時間、オフ時間、無負荷電圧とからサーボ基準電圧を決定する。

加工条件生成部４１は、加工面粗さ推論部４２で求められる加工面粗さに基づいてセカンドカット以降の各加工工程におけるピーク電流値とオン時間を決定する。具体的には、加工条件生成部４１は、加工面粗さ推論部４２で先行して求められている当該加工工程の加工面粗さに対応するピーク電流値を決定して、決定したピーク電流値に対応するオン時間を求める。

加工条件生成部４１は、ファーストカットと同様にして、オフ時間を含む各種類の加工条件を予め定められた順番で決定する。各種類の加工条件を決定するときに使用される基礎データは、ファーストカットと理論的な相関関係を有するパラメータの種類が同じでパラメータ値が異なる基礎データである。生成された加工条件の組合せは、第２の記憶装置３に一時的に記憶させておく。

加工面粗さ推論部４２は、加工条件生成部４１で生成されたファーストカットにおける１組以上の候補の加工条件の組合せにおける加工面粗さを第１の記憶装置２に記憶された基礎データに基づいて推論する。具体的に特定の加工条件の組合せにおける加工面粗さは、ピーク電流値毎のオン時間と加工面粗さとの相関関係を示す基礎データに基づいて理論的に得ることができる。推論されたファーストカットにおける加工面粗さは、第２の記憶装置３に記憶される。

加工面粗さ推論部４２は、第２の記憶装置３に記憶されているファーストカットにおける加工面粗さと加工要求のデータとして入力装置１から入力された最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さから、ファーストカットの加工面粗さを段階的に小さくしていくように、前段の加工工程における加工面粗さに対する次の加工工程における加工面粗さとの相関関係を示す基礎データに基づいて各加工工程における加工面粗さを求める。

加工面粗さ推論部４２は、各加工工程における加工条件の組合せが生成された後に、前段の加工工程における加工面粗さに対する次の加工工程における加工面粗さとの相関関係を示す基礎データに基づいて得られる加工面粗さとは別に、ピーク電流値毎のオン時間と加工面粗さとの相関関係を示す基礎データに基づいて加工面粗さを改めて推論し直す。このとき演算に使用する基礎データは、ファーストカットにおける加工面粗さを求めるときに使用する基礎データとパラメータの種類が同じでパラメータ値が異なるデータであって、ファーストカットで使用する基礎データとは別の基礎データである。

放電ギャップ推論部４３は、加工条件生成部４１で生成されたファーストカットで取り得る１組以上の加工条件の組合せにおける放電ギャップを第１の記憶装置２に記憶された基礎データに基づいて推論する。側面放電ギャップと底面放電ギャップは、それぞれ別の基礎データに基づいて推論される。既述のとおり、放電ギャップは、基本的にピーク電流値毎のオン時間と放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて求められ、放電ギャップに変動を与える複数種類のパラメータによって補正される。推論された放電ギャップは、第２の記憶装置３に一旦記憶される。

放電エネルギに基づいて得られる基本の放電ギャップを補正するときに、補正値を先に求めておいてから、求められている複数の補正値によって総合的に基本の放電ギャップを補正するようにすることができる。放電ギャップに対する影響が僅かである場合があるので、放電ギャップに変動を与える全ての種類のパラメータで基本の放電ギャップを補正する必要はない。また、放電ギャップに影響を与える可能性がある、例えば液処理の方法のような他の種類のパラメータで基本の放電ギャップを補正することができる。

放電ギャップ推論部４３は、ファーストカットと同様の方法によってセカンドカット以降の加工工程の加工条件の組合せにおける放電ギャップを推論することができる。ただし、このとき演算に使用する基礎データは、ファーストカットにおける放電ギャップを求めるときに使用する基礎データとパラメータの種類が同じでパラメータ値が異なるデータであって、ファーストカットで使用する基礎データとは別の基礎データである。また、側面放電ギャップと底面放電ギャップとで、異なる基礎データを使用する。

オフセット値計算部４４は、第２の記憶装置３に記憶されている最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さと、その加工条件の組合せにおける加工面粗さおよび放電ギャップを読み出すとともに、加工面粗さに対するどの程度の安全代を取るべきかを決める安全率との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて安全率を求めて、加工面粗さに安全率を乗算して安全代を推論し、加工面粗さと放電ギャップと安全代を加算してから所望の加工面粗さを減算してオフセット値を求める。オフセット値の計算は、側面と底面のそれぞれについて各加工工程毎に行なわれる。

加工条件設定部４５は、第２の記憶装置３に記憶されているファーストカットにおいて取り得るピーク電流値毎に生成された加工条件の組合せの候補の中から加工面積に適する平均加工電流値を有する加工条件の組合せを抽出する。そして、加工条件設定部４５は、抽出された各組の加工条件の組合せにおける側面オフセット値と入力装置２から入力され第２の記憶装置３に記憶されている電極減寸量とを比較して、電極減寸量以下の電極減寸量に最も近い側面オフセット値の加工条件の組合せをファーストカットの加工条件として出力する。

また、加工条件設定部４５は、第２の記憶装置３に記憶されているセカンドカット以降の各加工工程における加工条件の組合せを読み出して、各加工工程における加工条件として設定する。設定された各加工工程の加工条件の組合せは、第２の記憶装置３に一旦記憶される。第２の記憶装置３に記憶されている各加工工程の加工条件の組合せは、それぞれ加工条件番号を付けて加工要求に対応させて第１の記憶装置２に保存しておくことができる。

演算装置４は、加工深さとファーストカットにおける底面オフセット値からファーストカットにおける加工深さ方向の送り量を求める。また、前段の加工工程における底面オフセット値と次段の加工工程における底面オフセット値とから次段の加工工程における加工深さ方向の送り量を順次求める。また、電極減寸量と各加工工程における側面オフセット値とから各加工工程における揺動量を求める。求められた送り量と揺動量に基づいて各軸方向の移動指令値が計算される。したがって、適切で信頼性の高い送り量と揺動量が得られるので、加工の失敗がなく、望ましい加工時間が得られ、加工効率が向上する。

このように、実施の形態の加工条件設定装置は、加工結果とは無関係にファーストカットで取り得る加工条件によって複数組の加工条件の組合せを生成してから、基礎データを使用して生成された各組の加工条件の組合せにおける加工結果をそれぞれ理論的に求めて複数組の加工条件の組合せの候補の中から加工要求に合う加工条件の組合せを決定して設定するようにされている。

そのため、特定種類の加工要求に対応する加工条件の組合せ全体を１つのデータとして抽出して設定する方法または特定種類の加工結果に対する特定種類の加工条件を決定して特定種類の加工条件から順次複数種類の加工条件を決定していく方法に比べてより少ない加工データで電極減寸量により近い側面オフセット値を得る加工条件の組合せを設定することができる。その結果、加工効率を向上させることができ、加工の失敗のおそれもない。また、大量のサンプルデータを用意する必要がなく、テスト加工による作業の負担が大幅に軽減される。

以下に、実施の形態の加工条件設定装置による加工条件の設定のプロセスを図６〜図１０に示されるフローチャートを用いて説明する。図６に、ファーストカットで取り得るピーク電流値から加工条件の組合せを生成するプロセスが示されている。

ファーストカットにおける加工条件の組合せを生成する場合は、最初に、第２の記憶装置３に記憶されている加工要求のデータである工具電極と被加工物の材質の組合せのデータに基づいて第１の記憶装置２に記憶されている工具電極と被加工物の材質毎のピーク電流値のデータからファーストカットで取り得るピーク電流値のデータを読み出して第２の記憶装置３に記憶させる（Ｓ１）。

実施の形態における形彫放電加工装置の制御装置では、ピーク電流値のデータが実数値で設定されるように構成されていないので、ピーク電流値の実数値を計算する上で無負荷電圧を特定する必要があり、また、極性によってオン時間やオフ時間を決定するパラメータの相関関係が異なるので、ピーク電流値のデータは無負荷電圧と極性の組合せで記憶されている。したがって、同じピーク電流値であっても無負荷電圧と極性の組合せが異なるデータは、異なるデータとして全て読み出される。

並列接続されたスイッチング回路の接続数でピーク電流値を制御する構成の加工用電源装置の場合は、設定できるピーク電流値の数がスイッチング回路を接続する組合せの数で決まる。また、加工用直流電源の電源電圧が切換式の場合は、設定できる無負荷電圧は切り換えることができる電源電圧の数で決まる。極性は、正極と負極の２通りである。したがって、実施の形態では、読み出されるピーク電流値のデータ数は、適当な数に限定される。

ピーク電流値や無負荷電圧がアナログに可変できる構成の加工用電源装置の場合であっても、基本的には、実数値ではなく、制御装置で固有に規定されたパラメータ値で設定されるようになっているので、読み出されるピーク電流値のデータ数は適当な数に限定される。仮に、加工用電源装置がピーク電流値のデータ数に限定がない構成である場合は、予め工具電極と被加工物毎に記憶しておくピーク電流値のパラメータデータの数を限定しておくとよい。

このように、ファーストカットの加工条件の組合せを決定するときに最初に与えられるパラメータはピーク電流値であるが、与えられるパラメータ値がファーストカットで取り得ること以外は限定されないので、単なる加工データの集積である既存のデータベースがある場合は、既存のデータベースを利用してピーク電流値とピーク電流値に対応する無負荷電圧と極性のデータを抽出するようにすることができ、あえてピーク電流値のデータを別に用意する必要はない。

次に、ピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係からオン時間を決定する。ファーストカットにおいては、可能な限り短い加工時間で加工することが最も加工効率がよいのであるから、電極消耗比に制約がないとすると、設定されるべきオン時間は、最大の加工速度が得られるピーク電流値に対するオン時間である。したがって、最大の加工速度が得られるピーク電流値とオン時間の理論的な相関関係を示す基礎データに基づいてピーク電流値に対するオン時間を決定することができる。

加工速度は、放電一発毎の放電エネルギが大きいほど放電一発毎の取り量が多いために速くなる。放電一発毎の放電エネルギは、放電電流パルスの放電電流値に比例するので、ピーク電流値が高くオン時間が長いほど大きくなる傾向にある。ただし、放電加工は、繰返し放電を発生させて加工するものであるから、放電の繰返し周波数が低くなると加工効率はかえって低下するから、オン時間の上限が存在する。図２に、この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られたピーク電流値に対するオン時間の相関関係を示す最大加工速度曲線の一例が示される。

ここで、実際の放電加工においては、底付穴の加工でピーク電流値が比較的高い加工の場合は、加工効率をある程度低い電極消耗比が要求される。例えば、加工速度を速くすることによって加工時間を短くしようとすると、工具電極の消耗がより大きくなり、それだけ取残しも多くなる。そのため、放電エネルギをより小さくして加工する次の加工工程以降の取り代が多くなって、加工全体に要する加工時間からみるとかえって長くなることがある。あるいは、比較的大きいピーク電流値で加工する加工工程で工具電極の消耗を無視すると、工具電極の本数が余計に必要になるおそれがある。そこで、電極消耗比を考慮してピーク電流値に対する最適なオン時間を決定する。

まず、図２に示されるように、最大の加工速度が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データと最低電極消耗比（電極無消耗）が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データとに基づいて選択されたピーク電流値に対するオン時間の範囲を決定する。

工具電極がグラファイトや銅で被加工物が鉄であるとき、ピーク電流値に対してオン時間がある割合以上長い放電電流パルス、いわゆるロングパルスを供給すると電極消耗比が小さくなることが知られており、オン時間が長いほど電極消耗比は小さくなる傾向にある。そこで、次に、図３に示されるように、この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られたピーク電流値毎のオン時間と電極消耗比との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて先に求められたオン時間の範囲に対する電極消耗比の範囲を決定する（Ｓ２）。

加工要求として電極消耗比が与えられていない場合は、図４に示されるようなピーク電流値と消耗比重視比率との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて選択されたピーク電流値に対する消耗比重視比率を決定する。消耗比重視比率は、数値が大きいほど電極消耗比が小さいことが要求されることを意味する。基本的にオン時間が同じ値であるときにピーク電流値が大きい加工領域ほど工具電極の消耗が大きく、また取り代が多く加工誤差が大きくなるので、工具電極が消耗しにくい加工をするべきであると言える。この理論に基づいて、図４のようなピーク電流値に対する消耗比重視比率が与えられる。

加工要求として消耗比重視比率が数値で与えられている場合は、基礎データに基づいて求める必要はない。また、例えば、「電極無消耗」、「電極低消耗」、「電極有消耗」、「消耗重視」、「標準」、「速度重視」のように、加工要求として消耗重視度が曖昧に与えられている場合は、予め定められたルールによって消耗比重視比率を得るようにする。

消耗比重視比率が得られたら、電極消耗比の上限が消耗比重視比率０％、電極消耗比の下限が消耗比重視比率１００％として、既に決定されている電極消耗比の範囲に対する消耗比重視比率で電極消耗比を得る（Ｓ３）。電極消耗比が得られたら、図３に示されるピーク電流値毎のオン時間と電極消耗比との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて電極消耗比に対するオン時間を決定することができる（Ｓ４）。

このとき、電極消耗比と加工速度は基本的に相反する関係にあるので、電極消耗比および消耗比重視比率に代えて加工速度および加工速度重視比率によってオン時間を決定するようにすることができる。また、最大の加工速度が要求される場合は、消耗比重視比率が０％、最低の電極消耗比が要求される場合は、消耗比重視比率が１００％にされるので、図２に示される最大加工速度曲線または最低電極消耗比曲線でピーク電流値に対するオン時間を決定することができる。

オフ時間は、加工間隙の消イオン化に必要な時間であり、オン時間が長くなるほど消イオンに時間がかかるのでオフ時間が長く要求される。一方、オフ時間が長過ぎると加工時間が余計にかかる。したがって、オン時間が与えられると適するオフ時間が与えられる。そこで、次に、図５に示されるように、この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られたオン時間とオフ時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいてオフ時間を決定する（Ｓ５）。

ところで、オン時間に対するオフ時間の基礎データは、テスト加工によって安定した加工結果が得られることがわかっている適当な比較的少ない数のオン時間に対するオフ時間のサンプルデータであるが、基礎データの中に予め設定されている最適な近似式のデータを含んでいる。オン時間が長くなるほどオフ時間が長くなるという理論に適する近似式は、累乗近似である。そのため、使用される基礎データは、オン時間とオフ時間との相関関係を連続するパラメータ値のデータとして表わされるので、サンプルデータが存在しないオン時間が与えられた場合でも、単なる中間値ではなく理論値としてサンプルデータが存在しないオフ時間を得ることができる。したがって、基礎データから求められるオフ時間は、信頼性が高い安全値であることがわかる。

オフ時間の次にサーボ基準電圧を決定する（Ｓ６）。平均加工電圧で工具電極を位置決めさせて加工間隙の距離を維持するようにサーボ制御する場合は、サーボ基準電圧は、平均加工電圧である。平均加工電圧は、放電待機時間と無負荷電圧の積にオン時間（放電時間）と加工電圧の積を加算した値を放電待機時間とオン時間とオフ時間の総和である放電１サイクルの総時間で除して表わされる。

ここで、オン時間とオフ時間は既に決定しているが、放電待機時間は不特定の時間である。無負荷電圧は、最初に与えられるピーク電流値のデータとともに与えられている。加工に寄与する正常な放電が発生して放電電流が流れているときの放電電圧である加工電圧は、工具電極と被加工物の材質毎におおよそ決まっており、工具電極と被加工物の材質毎の加工電圧を示す基礎データから得ることができる。したがって、放電待機時間がわかれば、サーボ基準電圧を求めることができる。

既述のとおり、放電待機時間は、単発放電では不特定でばらつきがある。しかしながら、実測値があると、オン時間に対する特定の期間における平均的な非放電時間は比較的正確に求めることができる。そこで、この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られたオン時間と非放電時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて非放電時間を得て、非放電時間からオフ時間を減算することで放電待機時間を求める。

このようにして、複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係を示す基礎データを用いてその他の種類の加工条件を順次決定していき、加工条件の組合せを生成する（Ｓ７）。したがって、順番に決定される加工条件は、パラメータ値が確定的である代表データが必要最低限存在しさえすれば、与えられたパラメータ値に対して信頼性の高い安全値として決定される。また、いくつかの種類の加工条件は、厳密に１つ１つ順番に決定する必要がなく、同時に決定することができる。

以上のプロセスを、最初に第２の記憶装置３に記憶されているファーストカットで取り得る全てのピーク電流値に対して繰返し行なって、各ピーク電流値毎に加工条件の組合せを生成する（Ｓ８）。生成された複数組の加工条件の組合せは、第２の記憶装置３に記憶される。

図７に、オフセット値の計算とファーストカットにおける加工条件を設定するプロセスが示されている。図８に、放電ギャップを推論するプロセスが示されている。以下、先のプロセスで生成された複数組の加工条件の組合せにおけるオフセット値の計算とファーストカットにおける加工条件を設定する方法を説明する。

先に、加工面粗さを推論する（Ｓ１１）。放電加工回路における回路要素が同じであるとき、放電一発毎の放電エネルギが大きいほど放電痕のサイズが大きく深くなるので、一般に、放電エネルギが大きいほど加工面粗さが粗くなる。放電エネルギは、ピーク電流値とオン時間で概ね決まる。したがって、加工面粗さは、この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られたピーク電流値毎のオン時間と加工面粗さとの相関関係を示す基礎データに基づいて求めることができる。

ただし、実際の放電加工では、加工環境の影響を受けて加工面粗さにばらつきが生じる。そのため、使用される基礎データにおけるピーク電流値毎のオン時間に対する加工面粗さの代表的なデータは、テスト加工で実測した標準的な加工面粗さのサンプルデータとする。また、加工深さ方向（底面方向）と側面方向で別々の基礎データを用意しておき、それぞれ所定の近似式で近似するようにすることによって基礎データの信頼性を高めるようにする。

次に、図８に示されるような計算プロセスで側面放電ギャップを推論する（Ｓ１２）。放電ギャップの大きさは、基本的に放電エネルギに依存する。言い換えれば、放電ギャップの大きさに最も影響を与えるパラメータは、放電エネルギであって、放電エネルギによって放電ギャップの大きさが概ね推定できる。放電エネルギは、ピーク電流値とオン時間で概ね決まる。したがって、側面放電ギャップは、この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られたピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの相関関係を示す基礎データに基づいて求めることができる（Ｓ２１）。

実際の放電加工では、放電ギャップは、いくつかの要因によって変動する。実際の加工における許容誤差の範囲で放電エネルギに基づいて推定される放電ギャップで十分であるが、放電ギャップに影響を与えるパラメータの種類によって、放電エネルギに基づいて得られる放電ギャップに数μｍ〜数十μｍの差が生じる場合がある。そこで、より加工効率に優れる加工条件の組合せを得る場合は、放電エネルギに基づいて得られる放電ギャップを基本の放電ギャップとして可能な限り放電ギャップに影響を与える要因で基本の放電ギャップを補正して最終的な放電ギャップを推論することが好ましい。

実施の形態における放電ギャップの推論方法では、いくつかの要因を考慮して放電エネルギに基づいて得られる基本の放電ギャップを補正するプロセスが示される。具体的には、無負荷電圧、放電待機時間、加工深さによって基本の放電ギャップを補正する。無負荷電圧、放電待機時間、加工深さによって基本の放電ギャップを補正した場合、実際の加工における放電ギャップと基本の放電ギャップとの誤差を数十μｍ程度小さくすることができることが判明している。したがって、最終的に求める推定の側面オフセット値の精度を高くすることができる。

放電エネルギに基づいて得られる基本の放電ギャップを補正する場合、最初に無負荷電圧と補正後の放電ギャップとの理論的な相対関係を示す基礎データに基づいて基本の放電ギャップを補正する（Ｓ２２）。次に、無負荷電圧で補正された放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の放電ギャップとの理論的な相対関係を示す基礎データに基づいて無負荷電圧で補正された放電ギャップを補正する（Ｓ２３）。ファーストカットである場合は（Ｓ２４）、放電ギャップが加工深さの影響を大きく受けることから、放電待機時間で補正された放電ギャップ毎の加工深さと補正後の放電ギャップとの理論的な相対関係を示す基礎データに基づいて放電ギャップをさらに補正する（Ｓ２５）。

放電ギャップに影響を与えるパラメータを考慮して放電エネルギに基づいて得られる基本の放電ギャップを補正する場合、上記プロセスの順番で補正する必要がない。ただし、上記プロセスの順番を変更したときは、上記プロセスで演算に使用した基礎データと異なる基礎データを用意する必要がある。

最後に、側面安全代を推論する（Ｓ１３）。安全代は、加工し過ぎを防止するものであるが、加工面粗さのばらつきに依存するものである。放電エネルギが大きく加工面粗さが粗いほど加工面粗さのばらつきが大きくなるので、安全代は、最大の加工面粗さを実測することで得ることができる。したがって、実際の加工における狙いの加工面粗さと実測した安全代のサンプルデータから失敗の可能性がない的確な安全率を決定できる。この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られた加工面粗さと安全率との理論的な相対関係を示す基礎データに基づいて安全率を決定し、加工面粗さに安全率を乗じて安全代を推論する。

加工面粗さ、側面放電ギャップ、側面安全代をそれぞれ求めたら、図１１に示されるように、加工面粗さと側面放電ギャップと側面安全代とを合わせた距離が側面オフセット値に最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さを合わせた距離になるので、加工面粗さと側面放電ギャップと側面安全代を加算した値から加工要求として入力装置１から入力され第１の記憶装置２に記憶されている最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さを減算して、側面オフセット値を計算する（Ｓ１４）。

側面オフセット値を計算したら、側面オフセット値の計算と同じようにして底面オフセット値を計算する（Ｓ１５）。側面オフセット値を計算する場合との大きな差異は、相関関係を有するパラメータの種類が同じでパラメータ値が異なる基礎データを使用して加工面粗さ、底面放電ギャップ、底面安全代を求めることである。

実施の形態における底面オフセット値の計算では、安全のためにファーストカットにおける加工条件の組合せを決定する前に候補として生成された全ての組の加工条件の組合せについて底面オフセット値を計算するようにしているが、底面オフセット値は、所定の範囲以内で送り量で調整することができるので、ファーストカットにおける加工条件の組合せを選び出して設定した後に、設定した加工条件の組合せに対してだけ底面オフセット値を計算するようにすることができる。

候補として生成された全ての組の加工条件の組合せについて側面オフセット値の計算をしたら（Ｓ１６）、加工要求として入力装置１から入力されている加工面積に対して許容できない加工速度になる不適当な平均加工電流値になるピーク電流値、オン時間、オフ時間の組合せである加工条件の組合せを候補から排除する（Ｓ１７）。このとき、側面オフセット値を計算する前に加工面積に対して不適当な平均加工電流値になる加工条件の組合せを候補から排除しておくようにしてもよい。

不適当な加工条件の組合せを排除して残った全ての加工条件の組合せについて、各組の加工条件の組合せにおける側面オフセット値を加工要求として入力装置１から入力されている電極減寸量と順番に比較する（Ｓ１８）。側面オフセット値が電極減寸量を超える場合は、最終仕上げ寸法を超えてしまい所望の加工形状を得ることができないので、その加工条件の組合せは候補から排除される。

側面オフセット値が電極減寸量以下で、所定の誤差の範囲内で電極減寸量に近いほど、ファーストカットでの残し代が小さくなる。セカンドカット以降の加工工程は、段階的に放電エネルギが小さくされていくので、セカンドカット以降の加工工程における取り代が小さいほど加工効率がよい。したがって、残されている加工条件の組合せの候補の中から側面オフセット値が電極減寸量以下で電極減寸量に最も近い値を有する加工条件の組合せをファーストカットの加工条件として設定する（Ｓ１９）。

図９に、仕上げ加工工程における加工条件を決定するプロセスが示される。以下、セカンドカット以降の加工工程における加工条件の設定のプロセスについて説明する。

セカンドカット以降の加工条件は、最終仕上げ面粗さである所望の加工面粗さによって制約を受けるので、まず、各加工工程における加工面粗さを求める（Ｓ３１）。各加工工程の加工面粗さは、前段の加工工程における加工面粗さに対する次の加工工程における加工面粗さの相関関係を示す基礎データに基づいて決定する。加工面粗さは段階的に小さくされていくので、ある前段の加工工程における加工面粗さと次の加工工程における加工面粗さとの相関関係は、所望の加工面粗さと先に得られているファーストカットの加工条件の組合せにおける加工面粗さを結ぶ直線または曲線で表わされる。

各加工工程の加工面粗さが決定したら、各加工工程毎に加工条件の組合せを生成する。ファーストカットの場合と同様に加工面粗さに対して設定し得るピーク電流値に適する複数組の加工条件の組合せを候補として加工条件の組合せを設定するようにすることができるが、ファーストカットの場合に比べて取り得るピーク電流値の範囲が広く、生成する加工条件の組合せが多くなり、加工条件の組合せを決定するために相当の時間を要するおそれがある。そこで、実施の形態におけるセカンドカット以降の加工工程の加工条件の組合せを設定する方法では、要求される電極消耗比または加工速度に適するピーク電流値を１つに特定して、そのピーク電流値に適する各種類の加工条件を順次決定していくようにする。

要求される電極消耗比に適するピーク電流値を決定する場合は、具体的に、まず、加工面粗さ毎のピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データ、最大の加工速度が得られるピーク電流値と時間との理論的な相関関係を示す基礎データ、および最低電極消耗比（電極無消耗）が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データとに基づいて取り得るピーク電流値の範囲を仮に決定する（Ｓ３２）。そして、加工面粗さ毎のピーク電流値と電極消耗比との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいてピーク電流値の範囲に対する電極消耗比の範囲を決定する（Ｓ３３）。

加工要求として電極消耗比が与えられていない場合は、加工面粗さと消耗比重視比率との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいてその加工工程における加工面粗さに対応して消耗比重視比率を決定する。基本的にピーク電流値が大きい加工領域ほど工具電極の消耗が大きく、また取り代が多く加工誤差が大きくなるが、ピーク電流値が大きい加工領域は、加工面粗さが大きくなる。

この理論に基づいて、図４に示されるファーストカットにおけるピーク電流値と消耗比重視比率との相関関係とよく似ている傾向で各加工工程における加工面粗さと消耗重視比率との理論的な相関関係を表わすことができる。したがって、ファーストカットと別に作成されているセカンドカット以降におけるピーク電流値と消耗比重視比率との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて、当該加工工程における加工面粗さに対する適当な消耗比重視比率を得ることができる。このとき、加工要求として消耗比重視比率が数値で与えられている場合または加工要求として消耗重視度が曖昧に与えられている場合は、既に説明されているファーストカットのときと同様にして消耗比重視比率を決定する。

消耗比重視比率が得られたら、電極消耗比の上限が消耗比重視比率０％、電極消耗比の下限が消耗比重視比率１００％として、既に決定されている電極消耗比の範囲に対する消耗比重視比率で電極消耗比を得る（Ｓ３４）。電極消耗比が得られたら、加工面粗さ毎のピーク電流値と電極消耗比との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて電極消耗比に対するピーク電流値を求めてピーク電流値を決定する（Ｓ３５）。

ピーク電流値が決まったら、加工面粗さ毎のピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいてオン時間を決定する（Ｓ３６）。ピーク電流値とオン時間が決まると放電エネルギが決まる。

ピーク電流値とオン時間を決定するプロセスにおいて、要求される加工速度に基づいてピーク電流値を決定する場合は、ピーク電流値に対する加工速度および加工速度重視比率との理論的な相関関係を示す基礎データを使用することでピーク電流値を決定することができる。また、先にオン時間を決定してピーク電流値を決定するようにすることができる。

加工間隙が狭いときは高い電圧を印加し、加工間隙が広くなるときは低い電圧を印加するようにすることで、加工間隙を安定させることができる。放電ギャップの大きさは、基本的に放電エネルギに依存しているので、ピーク電流値の大きさで無負荷電圧を決めることができる。この理論に基づいて期待された加工結果が安定して得られている実際の加工における代表的データを近似式で近似して得られた放電エネルギと無負荷電圧との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて無負荷電圧を決定する（Ｓ３７）。

一般の放電加工回路における無負荷電圧は、複数の直流電源の組合せの電源電圧または可変電源電圧あるいは交流電源電圧で設定できる電圧値が決まっているので、無負荷電圧を得るために使用される基礎データは、代表的なデータを複数集積して所定の近似式で近似された連続するパラメータ値で表わされるデータではなく、特定の放電エネルギの範囲に１対１で対応して無負荷電圧が対応表形式で示されるデータである。

オフ時間は、オン時間とオフ時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて決定する（Ｓ３８）。また、サーボ基準電圧は、オン時間と非放電時間との理論的な相関関係を示す基礎データに基づいて得られる放電待機時間と工具電極と被加工物の材質でおおよそ決まっている加工電圧（放電電圧）に、既に決定されている無負荷電圧、オン時間、オフ時間とから計算して決定する（Ｓ３９）。

このようにして、各加工工程毎に加工条件を予め定められた順番で決定していき、加工条件の組合せを生成する（Ｓ４０）。各加工工程において同じプロセスで各加工工程の加工条件の組合せを生成する（Ｓ４１）。生成された加工条件の組合せは、加工条件番号が付されて各加工工程順に第２の記憶装置３に記憶される。全ての加工工程において加工条件の組合せが生成されたら、第２の記憶装置３に記憶された加工条件の組合せを第１の記憶装置２に記憶されている既存のデータベースに登録しておくことができる。

最終仕上げ加工工程あるいは最終仕上げ加工工程に近い仕上げ加工工程の場合は、最終的に要求される所望の加工面粗さを得るために、取り得るピーク電流値とオン時間の組合せが限定的である。したがって、最終仕上げ加工工程ないし最終仕上げ加工工程に近い仕上げ加工工程においては、従来のように、要求される加工面粗さに対応する加工条件の組合せを多数の加工条件の組合せを記録したデータベースから選択して設定するようにすることができ、全ての加工工程で実施の形態で開示されたプロセスで加工条件の組合せを設定することは要求されない。

また、最終仕上げ加工工程あるいは最終仕上げ加工工程に近い仕上げ加工工程では、設定された加工条件の組合せにおいて計算されるオフセット値と実際の加工におけるオフセット値との誤差は小さい。何れにしても、加工し過ぎは許されないので、どのような加工であっても必ず期待される加工誤差の範囲内で所望の加工形状寸法以内で加工が終了されるから、期待される加工誤差の範囲内で既存の加工条件の組合せのデータベースから要求される加工面粗さに対応する加工条件の組合せを抽出して選択設定したとしても、実際の加工で十分満足する適切な送り量と揺動量を得ることができる。

各加工工程における加工条件の組合せを生成したら、各加工工程毎に加工条件の組合せにおける側面オフセット値と底面オフセット値をそれぞれ求める。基本的に、ファーストカットの場合と同じプロセスで側面オフセット値と底面オフセット値を計算することができる。

ただし、ファーストカットにおいては、加工深さによって放電ギャップが数十μｍの範囲で大きな変動があるが、セカンドカット以降の各加工工程では、工具電極が加工穴に挿入されている状態で加工が実施されるので、加工深さに対して放電ギャップの大きさは殆んど変わらない。したがって、図８に示されるように、放電ギャップを推論するときに、セカンドカット以降である場合は（Ｓ２４）、加工深さによって放電エネルギに基づいて基本の放電ギャップを補正する必要がない。

セカンドカット以降の各加工工程で使用する基礎データは、ファーストカットのときの基礎データとパラメータの種類が同じでパラメータ値が異なるデータである。なお、最終仕上げ加工工程では、側面オフセット値および底面オフセット値は、側面放電ギャップに相当する。

以下に、ファーストカットを含む各加工工程における加工深さ方向の送り量とセカンドカット以降の各加工工程における揺動量を設定するプロセスを説明する。ファーストカットにおける送り量は、加工深さとファーストカットにおける底面オフセット値から求める。ファーストカットの送り量は、加工要求として入力装置１から入力される加工深さから側面オフセット値を引いた距離で求められる。実際の加工では、図１０に示されるように、加工開始位置から加工が開始されるので、ファーストカットで工具電極が送られる距離は、加工開始位置から上面基準までの距離を加算した距離になる。ただし、アブソリュート方式でＮＣプログラムを作成する場合は、座標位置で指令するので、上面基準からの送り量が与えられればよいことがわかる。

セカンドカット以降の各加工工程の送り量は、前段の加工工程における底面オフセット値と次の加工工程における底面オフセット値とから求める。図１０に示されるように、次の加工工程の送り量は、前段の加工工程における底面オフセット値から次の加工工程における底面オフセット値を引いた値である。

セカンドカット以降の各加工工程の揺動量は、ファーストカットにおける側面オフセット値または電極減寸量と各加工工程における側面オフセット値とから求める。図１１に示されるように、次の加工工程の揺動量は、ファーストカットの側面オフセット値または電極減寸量から次の加工工程におけるオフセット値を引いた値である。

送り量は移動指令値に変換されて移動プログラムが生成される。揺動量は、加工条件の組合せに対応して記憶される。加工条件の組合せから加工時間を計算して、生成された各加工条件は、加工面粗さ、加工時間、オフセット値のような加工結果のデータおよび揺動量とともに加工条件表の形式で加工計画として表示装置の表示画面上に表示される。

生成された移動プログラムのデータは、ＮＣプログラムの主要部分としてＮＣプログラムのフォーマットに変換される。また、生成された加工条件表の形式で表わされる各加工条件の組合せのデータは、ＮＣプログラムのヘッダ部分としてＮＣプログラムのフォーマットに変換される。主要部分とヘッダ部分は組み合わされて、１つのＮＣプログラムのデータファイルとして出力され、データファイル名が付けられて第１の記憶装置２に保存される。

以上に説明される加工条件設定装置は、既にいくつかの変形例が示されているように、実施の形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で変更、置換、追加のように変形して実施することができる。また、複数組の加工条件の組合せが記録された加工条件データベースを有する既存の加工条件設定装置と併用することができる。

本発明の加工条件設定装置は、金型や部品を加工する形彫放電加工装置に適用される。本発明は、加工効率がよく信頼性の高い安全な加工条件の組合せをより容易に設定できる。その結果、放電加工による金属加工の加工効率が向上して放電加工の発展に寄与する。

本発明の加工条件設定装置の構成を示すブロック図である。最大の加工速度が得られるピーク電流値とオン時間の理論的な相関関係と最低電極消耗比（電極無消耗）が得られるピーク電流値とオン時間との理論的な相関関係を示す基礎データを表わすグラフである。ピーク電流値毎のオン時間と電極消耗比との理論的な相関関係を示す基礎データを表わすグラフである。ピーク電流値と消耗比重視比率との理論的な相関関係を示す基礎データを表わすグラフである。オン時間とオフ時間との理論的な相関関係を示す基礎データを表わすグラフである。ファーストカットで取り得るピーク電流値から加工条件の組合せを生成するプロセスを示すフローチャートである。オフセット値の計算とファーストカットにおける加工条件を設定するプロセスを示すフローチャートである。放電ギャップを推論するプロセスを示すフローチャートである。仕上げ加工工程における加工条件を決定するプロセスを示すフローチャートである。加工深さ方向の加工態様を模式的に示す側面図である。側面方向の加工態様を模式的に示す側面図である。

符号の説明

１入力装置
２第１の記憶装置
３第２の記憶装置
４演算装置
４１加工条件生成部
４２加工面粗さ推論部
４３放電ギャップ推論部
４４オフセット値計算部
４５加工条件設定部

Claims

加工における制約を示す加工に関する情報である加工要求を入力する入力装置と、加工条件および前記加工要求を含む複数種類のパラメータ間の理論的な相関関係を示す基礎データを複数種類記憶した記憶装置と、ファーストカットで取り得る複数のピーク電流値を選択し、前記各ピーク電流値に適する各種類の加工条件を前記基礎データに基づいて順次決定して複数組の加工条件の組合せを生成し、前記各組の加工条件の組合せ毎にそれぞれピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの相関関係から基本の側面放電ギャップを求めて、少なくとも、補正前の側面放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の側面放電ギャップとの相関関係、補正前の側面放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の側面放電ギャップとの相関関係、補正前の側面放電ギャップ毎の加工深さと補正後の側面放電ギャップとの相関関係の何れか１つ以上の相関関係から前記基本の側面放電ギャップを補正して側面放電ギャップを求めてから、所望の加工面粗さと前記基礎データに基づいて得られる前記各組の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、前記補正後の側面放電ギャップ、側面安全代とから前記生成された各組の加工条件の組合せにおける側面オフセット値を前記基礎データに基づいてそれぞれ求めて、前記加工要求として入力される電極減寸量に適する側面オフセット値を得る加工条件の組合せをファーストカットの加工条件の組合せとして設定する演算装置と、を備えた形彫放電加工の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記複数組の加工条件の組合せの中から加工面積に対して取り得る平均加工電流を得る加工条件の組合せを選択することを特徴とする請求項１に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記電極減寸量以下の値でかつ前記電極減寸量に最も近い値の側面オフセット値を得る加工条件の組合せをファーストカットの加工条件の組合せとして設定することを特徴とする請求項１に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記加工条件の組合せにおける底面オフセット値を前記基礎データに基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、加工深さとファーストカットにおける底面オフセット値からファーストカットにおける加工深さ方向の送り量を求めることを特徴とする請求項１に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、所望の加工面粗さと前記基礎データに基づいて得られる前記加工条件の組合せにおける加工面粗さ、底面放電ギャップ、底面安全代とから前記加工条件の組合せにおける底面オフセット値を求めることを特徴とする請求項４に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、ピーク電流値毎のオン時間と底面放電ギャップとの相関関係から基本の底面放電ギャップを求めて、少なくとも、補正前の底面放電ギャップ毎の無負荷電圧と補正後の底面放電ギャップとの相関関係、補正前の底面放電ギャップ毎の放電待機時間と補正後の底面放電ギャップとの相関関係、補正前の底面放電ギャップ毎の加工深さと補正後の底面放電ギャップとの相関関係の何れか１つ以上の相関関係から前記基本の底面放電ギャップを補正して底面放電ギャップを求めることを特徴とする請求項６に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記所望の加工面粗さと前記加工条件の組合せにおける加工面粗さとから前記基礎データに基づいてセカンドカット以降の各加工工程における加工面粗さを求めて、前記各加工工程毎に前記各加工工程における加工面粗さから前記各加工工程の加工条件の組合せをそれぞれ設定することを特徴とする請求項１に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記各加工工程の少なくとも１つの加工工程において当該加工工程における加工面粗さから前記基礎データに基づいてピーク電流値を決定し、前記ピーク電流値に適する各種類の加工条件を前記基礎データに基づいて順次決定して加工条件の組合せを設定することを特徴とする請求項８に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記各組の加工条件の組合せにおける底面オフセット値と側面オフセット値とを前記基礎データに基づいてそれぞれ求めることを特徴とする請求項８に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前記各加工工程毎に前記所望の加工面粗さと前記基礎データに基づいて得られる前記各加工工程の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、底面放電ギャップ、底面安全代とから前記各加工工程の底面オフセット値をそれぞれ求め、かつ前記各加工工程毎に前記所望の加工面粗さと前記基礎データに基づいて得られる前記各加工工程の加工条件の組合せにおける加工面粗さ、側面放電ギャップ、側面安全代とから前記各加工工程の側面オフセット値をそれぞれ求めることを特徴とする請求項１０に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、ピーク電流値毎のオン時間と底面放電ギャップとの相関関係から基本の底面放電ギャップを求めて、少なくとも、無負荷電圧と補正される底面放電ギャップとの相関関係と放電待機時間と補正される底面放電ギャップとの相関関係との何れか１つ以上の相関関係から前記基本の底面放電ギャップを補正して前記各加工工程の底面放電ギャップをそれぞれ求めるとともに、ピーク電流値毎のオン時間と側面放電ギャップとの相関関係から基本の側面放電ギャップを求めて、少なくとも、無負荷電圧と補正される側面放電ギャップとの相関関係と放電待機時間と補正される側面放電ギャップとの相関関係との何れか１つ以上の相関関係から前記基本の側面放電ギャップを補正して前記各加工工程の側面放電ギャップをそれぞれ求めることを特徴とする請求項１１に記載の加工条件設定装置。
前記演算装置は、前段の加工工程における底面オフセット値と前記各加工工程における底面オフセット値とから前記各加工工程における加工深さ方向の送り量をそれぞれ求めるとともに、前記ファーストカットにおける側面オフセット値と前記各加工工程における側面オフセット値とから前記各加工工程における揺動量をそれぞれ求めることを特徴とする請求項１０に記載の加工条件設定装置。