JP5797347B1 - ワイヤ放電加工装置および加工方法 - Google Patents

Abstract

テーパ加工形状が上開き形状であるか下開き形状であるかに関わらず可及的に高い加工精度を得るために、ワイヤ放電加工装置は、ＮＣ制御装置を備え、前記ＮＣ制御装置は、テーパ加工時に、加工のタイプが、上部ダイス（１０−１、１０−２）が下部ダイス（１１−１、１１−２）に比べて加工物（４）側に位置するタイプ（第１のタイプ）であるか上部ダイスが前記下部ダイスに比べて加工物とは反対側に位置するタイプ（第２のタイプ）であるかを加工プログラムに基づいて判定し、判定された加工のタイプに応じて上部ダイスと下部ダイスとの間の位置関係を補正する。

Description

本発明は、ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工装置の加工方法に関する。

ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極を傾けることによってテーパ加工を行うことができる。従来、テーパ角度に応じてテーパ角度量に補正を加える技術が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。また、ワイヤガイドのクリアランス量に基づいて加工軸またはテーパ軸の指令移動ベクトルを補正することによって、ワイヤガイドのクリアランスが原因で発生するテーパ角度の誤差を補正する技術が知られている（例えば特許文献３参照）。

特開平４−１０５８２０号公報 特開平１１−１６５２１９号公報 特開２００６−０３５３９５号公報

ワイヤ電極が傾けられるとき、上部ダイスおよび下部ダイスにおいては、ワイヤ電極には傾けた向きとは反対の向きに、ワイヤ位置を復元しようとする力が働く。この力を復元力と表記する。また、ワイヤ電極は、放電により、加工面とは逆向きに力を受ける。この力を反発力と表記する。テーパ加工時においては、テーパ加工形状が上開き形状であるか下開き形状であるかに応じて、上部ダイスおよび下部ダイスの夫々において復元力の向きと反発力の向きとが一致したり逆になったりする。その結果、テーパ加工形状に応じて加工精度が変化することがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、テーパ加工形状が上開き形状であるか下開き形状であるかに関わらず可及的に高い加工精度が得られるワイヤ放電加工装置および加工方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物との間で放電し、前記被加工物を非製品と製品とに切り分けるワイヤ電極と、前記ワイヤ電極を案内する孔を有し、前記被加工物の上方で前記ワイヤ電極を位置決めする上部ダイスと、前記ワイヤ電極を案内する孔を有し、前記被加工物の下方で前記ワイヤ電極を位置決めする下部ダイスと、前記被加工物、前記上部ダイス、および前記下部ダイスの一部または全部を移動させる、駆動系と、前記駆動系を駆動する駆動指令を、予め記憶する加工プログラムに基づいて生成する制御装置と、を備え、前記制御装置は、テーパ加工時に、加工のタイプが、前記下部ダイスから前記上部ダイスへのベクトルが垂直方向の上向きから前記製品の側に傾いているタイプであるか前記ベクトルが垂直方向の上向きから前記製品の側とは反対側に傾いているタイプであるかを前記加工プログラムに基づいて判定し、前記判定された加工のタイプに応じて前記上部ダイスと前記下部ダイスとの間の位置関係を補正し、垂直方向の上向きからの前記ベクトルの傾斜方向であって前記上部ダイスまたは前記下部ダイスを基準とする傾斜方向毎に、前記位置関係の補正量を算出する、ことを特徴とする。

本発明にかかるワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極の傾斜角が同一であっても上部ダイスと下部ダイスとの位置関係に応じて補正量を変更するので、テーパ加工形状が上開き形状であるか下開き形状であるかに関わらず高い加工精度が得られる。

図１は、本発明の実施の形態のワイヤ放電加工装置の構成を示す図である。 図２は、NC制御装置のハードウェア構成例を説明する図である。 図３は、テーパ加工にかかる各種寸法を示す図である。 図４は、テーパ加工にかかる各種寸法を示す図である。 図５は、第１のタイプを説明する図である。 図６は、第２のタイプを説明する図である。 図７は、NC制御装置の機能部を説明する図である。 図８は、変位量記憶部に記憶される、指令角度およびテーパ加工のタイプと、垂直方向変位量と、の関係の例を示す図である。 図９は、第１テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。 図１０は、第１テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。 図１１は、第１テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。 図１２は、第１テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。 図１３は、第２テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。 図１４は、第２テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。 図１５は、パンチ加工される第１の加工形状を示す図である。 図１６は、パンチ加工される第１の加工形状を示す図である。 図１７は、第１の加工形状が加工される際の垂直方向変位量の変化を示す図である。 図１８は、パンチ加工される第２の加工形状を示す図である。 図１９は、パンチ加工される第２の加工形状を示す図である。 図２０は、第２の加工形状が加工される際の垂直方向変位量の変化を示す図である。

以下に、本発明にかかる実施の形態のワイヤ放電加工装置および加工方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態のワイヤ放電加工装置の構成を示す図である。ワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極１と、ワイヤ電極１に接触する一対の給電子２と、加工電源３と、被加工物４を搭載するテーブル５と、を備えている。また、ワイヤ放電加工装置１００は、X軸を移動させるX軸駆動装置６と、Y軸を移動させるY軸駆動装置７と、U軸を移動させるU軸駆動装置８と、V軸を移動させるV軸駆動装置９と、ワイヤ電極１を傾斜させた時の上下のワイヤ電極の支点となる上部ダイス１０および下部ダイス１１と、を備えている。また、ワイヤ放電加工装置１００は、加工電源３、X軸駆動装置６、Y軸駆動装置７、U軸駆動装置８、およびV軸駆動装置９を制御するNC制御装置１２を備えている。また、ワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極１を供給するワイヤボビン１３と、ワイヤ電極１の走行方向を変換するとともにワイヤ電極１を狭持する送給ローラ１４と、ワイヤ電極１の走行方向を変換する下部ローラ１５と、下部ローラ１５によって方向変換されたワイヤ電極１を回収する回収ローラ１６と、を備えている。

上記のように構成されたワイヤ放電加工装置１００において、ワイヤ電極１は、ワイヤボビン１３から送り出され、送給ローラ１４によって方向変換される。その後、ワイヤ電極１は、上部ダイス１０が有する孔および下部ダイス１１が有する孔を通過し、上部ダイス１０と下部ダイス１１との間を通過する間に、被加工物４に対する放電加工を行う。上部ダイス１０は、ワイヤ電極１を案内する孔を有し、被加工物４の上方でワイヤ電極を位置決めする。また、下部ダイス１１は、ワイヤ電極１を案内する孔を有し、被加工物４の下方でワイヤ電極を位置決めする。ワイヤ電極１は、下部ダイス１１を通過した後、下部ローラ１５によって方向変換され、回収ローラ１６によって回収箱（図示せず）に回収される。加工電源３は、給電子２とテーブル５との間に電圧を印加する。ワイヤ放電加工装置１００は、テーブル５に搭載された被加工物４と、給電子２に接触するワイヤ電極１と、の間で放電を発生させることにより、被加工物４を加工する。

X軸駆動装置６、Y軸駆動装置７、U軸駆動装置８、およびV軸駆動装置９は、被加工物４、上部ダイス１０、および下部ダイス１１の何れかまたは全部を移動させる、駆動系を構成する。ここでは一例として、X軸駆動装置６およびY軸駆動装置７は、テーブル５を移動させる。これにより、X軸駆動装置６およびY軸駆動装置７が駆動されると、上部ダイス１０、下部ダイス１１の位置は被加工物４に対してXY平面を相対的に移動する。また、U軸駆動装置８およびV軸駆動装置９は、上部ダイス１０を移動させる。これにより、上部ダイス１０は下部ダイス１１に対して相対的に移動する。NC制御装置１２は、X軸駆動装置６、Y軸駆動装置７、U軸駆動装置８、V軸駆動装置９を制御することによって、ワイヤ電極１を傾斜させながら被加工物４を加工する、テーパ加工を実現することができる。なお、ワイヤ電極１を傾斜させるとは、ワイヤ電極１の走行方向を、XY平面に垂直な方向とは異なる方向に傾けることである。以降、XY平面に垂直な方向を、垂直方向と略記する。また、XY平面に沿った任意の方向を、水平方向と略記する。

なお、例えば、U軸駆動装置８、およびV軸駆動装置９は、上部ダイス１０ではなく下部ダイス１１の位置を移動させるように構成されてもよい。

図２は、NC制御装置１２のハードウェア構成例を説明する図である。図示するように、NC制御装置１２は、演算装置１０１、主記憶装置１０２、補助記憶装置１０３、Ｉ／Ｏインタフェース１０４、およびバス１０５を備えている。演算装置１０１、主記憶装置１０２、補助記憶装置１０３、およびＩ／Ｏインタフェース１０４は、バス１０５を介して互いに接続されている。

演算装置１０１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。主記憶装置１０２は、補助記憶装置１０３よりも高速なアクセスが可能なメモリである。主記憶装置１０２は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）によって構成される。補助記憶装置１０３は、各種データ、各種データの保存領域として用いられるメモリである。補助記憶装置１０３は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、光ディスク、磁気ディスク、着脱可能なメモリデバイス、またはこれらの組み合わせによって構成される。Ｉ／Ｏインタフェース１０４は、加工電源３、X軸駆動装置６、Y軸駆動装置７、U軸駆動装置８、およびV軸駆動装置９と接続するためのインタフェース装置である。

補助記憶装置１０３は、数値制御プログラム１０６および加工プログラム１０７を予め記憶する。即ち、補助記憶装置１０３は、数値制御プログラム１０６が記録された記録媒体としての機能も有する。加工プログラム１０７は、被加工物４を加工する手順を記述したプログラムである。数値制御プログラム１０６は、加工プログラム１０７の実行環境を実現するファームウェアプログラムである。演算装置１０１は、数値制御プログラム１０６を補助記憶装置１０３から主記憶装置１０２にロードする。そして、演算装置１０１は、主記憶装置１０２にロードされた数値制御プログラム１０６を実行することによって、後述する各種機能部として機能する。

ここで、テーパ加工にかかる各種寸法について説明する。図３および図４は、テーパ加工にかかる各種寸法を示す図である。図４は、図３のうちの下部ダイス１１の周辺の拡大図である。

図示するように、上部ダイス１０は、上部ノズル１０−０に収容されている。また、下部ダイス１１は、下部ノズル１１−０に収容されている。

支点P1は、そのXY平面上の位置が上部ダイス１０の孔の中心位置に等しく、その垂直方向における位置が上部ダイス１０の設計上の支点に等しい、ポイントである。この例では、上部ダイス１０の断面は、水平に配列された２つの円（図３の断面１０−１、断面１０−２）の形状を有しており、支点P1の垂直方向における位置は、断面１０−１の中心位置および断面１０−２の中心位置と等しい。なお、ここでは、上部ダイス１０および下部ダイス１１の形状は、円環形状であることとしている。

支点P2は、そのXY平面上の位置が下部ダイス１１の孔の中心位置に等しく、その垂直方向における位置が下部ダイス１１の設計上の支点に等しい、ポイントである。この例では、下部ダイス１１の断面は、水平に配列された２つの円（図３、図４の断面１１−１、断面１１−２）の形状を有しており、支点P2の垂直方向における位置は、断面１１−１の中心位置および断面１１−２の中心位置と等しい。

θ１は、支点P1と支点P2とを結ぶ直線の、垂直方向からの傾斜角である。以降、傾斜角というときは、垂直方向からの傾斜角をいう。

ワイヤ電極１を傾斜させた場合、各ダイス１０、１１におけるワイヤ電極１の実際の支点は、支点P1、支点P2から夫々垂直方向に変動する。また、ワイヤ電極１の直径は、上部ダイス１０および下部ダイス１１の内径よりも小さいために、各ダイス１０、１１におけるワイヤ位置が水平方向に変動する。したがって、各ダイス１０、１１におけるワイヤ電極１の実際の支点は、水平方向にも変動する。ワイヤ位置の水平方向の変動については、後述する。

支点P1と支点P2とを結ぶ直線が角度θ１で傾斜せしめられたときのワイヤ電極１の実際の角度に則した仮想的な支点P3、支点P4を定義する。図３および図４において、直線４００は、ワイヤ電極１の傾斜部分に沿う直線であり、支点P3は、上部ダイス１０の孔の中心位置を通る垂直方向の直線と直線４００との交点である。支点P4は、下部ダイス１１の孔の中心位置を通る垂直方向の直線と直線４００との交点である。なお、直線５００は、支点P1と支点P2とを結ぶ直線である。

L1は、支点P1から上部ノズル１０−０の先端までの垂直方向の距離である。L2は、支点P2からテーブル５の上面までの垂直方向の距離である。L3は、支点P1から支点P3までの垂直方向の距離である。L4は、支点P2から支点P4までの垂直方向の距離である。L5は、上部ノズル１０−０の先端からテーブル５の上面までの垂直方向の距離である。L6は、L1、L2、およびL5の合計の長さである。

なお、L3、L4の符号は、次のように定義される。即ち、「支点P3の高さ>支点P1の高さ」の関係が満たされる場合に、L3の符号は正であることとする。また、「支点P2の高さ>支点P4の高さ」の関係が満たされる場合に、L4の符号は正であることとする。高さとは、垂直方向の位置を示す量であって、図３の紙面上方ほど値が大きい量である。図３の例によれば、L3、L4はともに負の値である。

テーパ加工を行う際、ユーザは、加工プログラム１０７から、各ダイス１０、１１の位置を夫々指定することによって間接的に角度θ１を指定するか、または角度θ１を直接的に指定することができる。L6に基づいて角度θ１に相当する量だけU軸およびV軸を移動せしめられる場合、ワイヤ電極１の実際の傾斜角である角度θ２は、角度θ１とは一致しない。例えば、「L1+L2＞L1+L2+L3+L4」の関係が満たされる場合、角度θ２は角度θ１よりも大きくなり、「L1+L2＜L1+L2+L3+L4」の関係が満たされる場合、角度θ２は角度θ１よりも小さくなる。そこで、NC制御装置１２は、角度θ１に対する、距離L3と距離L4とを、垂直方向変位量として予め記憶する。そして、NC制御装置１２は、支点P3と支点P4との間を通る直線４００を支点P1と支点P2とを通る直線５００に補正するための水平方向の偏差である補正量X1および補正量X2を、垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4に基づいて算出する。NC制御装置１２は、この補正量X1、X2の分だけダイス１０、１１間の水平方向の距離を補正することによって、実際のテーパ角度を角度θ１に一致するように制御を実行することができる。

L8は、補正量X1、X2による補正が行われる前のダイス１０、１１間の水平方向の距離である。以降、補正量X1、X2による補正が行われる前のダイス１０、１１間の水平方向の距離を、補正前水平距離と表記する。L7は、補正量X1、X2による補正が行われた後のダイス１０、１１間の水平方向の距離である。補正量X1、X2による補正が行われた後のダイス１０、１１間の水平方向の距離を、補正後水平距離と表記する。

次に、ワイヤ位置の水平方向の変動について説明する。

本実施の形態においては、テーパ加工は、２つのタイプに分類される。図５は、テーパ加工の２つのタイプのうちの第１のタイプを説明する図である。また、図６は、テーパ加工の２つのタイプのうちの第２のタイプを説明する図である。図５および図６は、パンチ加工の例を示している。パンチ加工とは、加工によって切り離される部分（以降、中子という）が製品（加工物）である加工をいう。パンチ加工に対し、ダイ加工がある。ダイ加工は、中子が切り離された残りの部分が製品である加工をいう。

ワイヤ電極１は、放電により、加工面とは逆側の向きに反発力を受ける。なお、加工面とは、製品の加工面をいうこととする。また、ワイヤ電極１は、ワイヤ電極１の傾きを復元する向きに復元力を受ける。図５に示すように、上開き形状のパンチ加工の場合、下部ダイス１１においては、復元力および反発力は、ともに被加工物４の加工面とは逆向きに働く。よって、下部ダイス１１においては、ワイヤ位置は、下部ダイス１１の孔内における被加工物４からもっとも遠い位置に拘束される。また、上部ダイス１０においては、復元力は被加工物４の加工面側の向きに働くが、反発力は被加工物４の加工面とは逆向きに働く。反発力が復元力よりも大きい場合、ワイヤ位置は、上部ダイス１０において被加工物４からもっとも遠い位置まで移動する。このように、下部ダイス１１において復元力と反発力とで向きが一致し、かつ、上部ダイス１０において復元力と反発力とが逆向きになるパターンは、第１のタイプと定義される。下開き形状のダイ加工も、第１のタイプに該当する。即ち、第１のタイプによれば、上部ダイス１０が下部ダイス１１に比べて製品とは反対側に位置する。

図６に示すように、下開き形状のパンチ加工の場合、上部ダイス１０においては、復元力および反発力は、ともに被加工物４の加工面とは逆向きに働く。よって、上部ダイス１０においては、ワイヤ位置は、上部ダイス１０の孔内における被加工物４からもっとも遠い位置に拘束される。また、下部ダイス１１においては、復元力は被加工物４の加工面側の向きに働くが、反発力は被加工物４の加工面とは逆向きに働く。よって、反発力が復元力よりも大きい場合、ワイヤ位置は、下部ダイス１１において被加工物４からもっとも遠い位置まで移動する。このように、上部ダイス１０において復元力と反発力とで向きが一致し、かつ、下部ダイス１１において復元力と反発力とが逆向きになるパターンは、第２のタイプと定義される。上開き形状のダイ加工も、第２のタイプに該当する。即ち、第２のタイプによれば、上部ダイス１０が下部ダイス１１に比べて製品の側に位置する。

第１のタイプの場合、上部ダイス１０においてワイヤ位置が移動する場合があり、第２のタイプの場合、下部ダイス１１においてワイヤ位置が移動する場合がある。したがって、テーパ指令角度θ１が同一であっても、テーパ加工のタイプが第１のタイプであるか第２のタイプであるかで、距離L3および距離L4は異なる。そこで、本実施の形態においては、NC制御装置１２は、垂直方向変位量を、２つのタイプの夫々について記憶する。

図７は、NC制御装置１２の機能部を説明する図である。図示するように、NC制御装置１２は、プログラム入力部１２１、タイプ判定部１２２、変位量記憶部１２３、変位量演算部１２４、補正量演算部１２５、および補正部１２６を備えている。プログラム入力部１２１、タイプ判定部１２２、変位量演算部１２４、補正量演算部１２５、および補正部１２６は、演算装置１０１が数値制御プログラム１０６に基づいて実現する機能部である。また、変位量記憶部１２３は、主記憶装置１０２または補助記憶装置１０３に確保される。

プログラム入力部１２１は、加工プログラム１０７を読み出す。

ワイヤ電極１は、製品の形状の外側にワイヤ電極１の径に応じた量だけオフセットして得られる軌跡上を移動せしめられる。加工プログラム１０７は、ワイヤ電極１の進行方向に対する左右の向きのうち、どちらの向きにオフセットすべきかを指定する向き指令を含む。

また、加工プログラム１０７は、角度θ１を直接的に指定する方法と、各ダイス１０、１１の位置を夫々指定することによって間接的に角度θ１を指定する方法と、のどちらの方法でも、テーパ加工を指令することができる。角度θ１を直接的に指定する指令を、第１テーパ加工指令と表記する。また、各ダイス１０、１１の位置を夫々指定することによって間接的に角度θ１を指定する指令を、第２テーパ加工指令と表記する。第２テーパ加工指令は、U軸およびV軸を位置決めするUV軸指令と、X軸およびY軸を位置決めするXY軸指令とを含む。

プログラム入力部１２１は、読み出した加工プログラム１０７を、タイプ判定部１２２、変位量演算部１２４および補正部１２６に送る。

変位量記憶部１２３は、指令角度毎およびテーパ加工のタイプ毎に、垂直方向変位量L3、L4を予め記憶する。変位量記憶部１２３に記憶されるデータの構成は任意である。例えば、変位量記憶部１２３は、指令角度とテーパ加工のタイプとをインデックスとするテーブルの形式で、垂直方向変位量L3、L4を記憶する。図８は、変位量記憶部１２３に記憶される、指令角度およびテーパ加工のタイプと、垂直方向変位量L3、L4と、の関係の例を示す図である。この例によれば、垂直方向変位量L3、L4は、テーパ加工のタイプ毎に記憶されている。また、図８においては、垂直方向変位量L3、L4を夫々実線で示しているが、垂直方向変位量L3、L4は、実際には、所定の刻み幅間隔の指令角度毎に各垂直方向変位量L3、L4が示される、離散データとして記憶されている。第１のタイプのL3に示される各ドットは、離散データを示している。

変位量記憶部１２３に記憶される離散データは、例えば、第１のタイプおよび第２のタイプの夫々について指令角度を前記刻み幅間隔で変化させながら、支点P1、P2の位置、ワイヤ位置、および角度θ２を計測することによって求められる。または、第１のタイプおよび第２のタイプの夫々について、指令角度を前記刻み幅間隔で変化させながら実際に加工を行い、加工された被加工物４のテーパ角度から求めることも可能である。

タイプ判定部１２２は、プログラム入力部１２１から受け取った加工プログラム１０７に基づいて、テーパ加工のタイプが第１のタイプであるか第２のタイプであるかを判定する。タイプ判定部１２２による判定処理を、タイプ判定と表記する。

タイプ判定部１２２は、タイプ判定を、向き指令によって指令された向きと、上部ダイス１０の位置と下部ダイス１１の位置との対応関係と、に基づいて実行する。ワイヤ電極１が進行する向きとは、被加工物４に対する加工位置が移動する向きをいう。

図９〜図１２は、第１テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。図９〜図１２においては、ワイヤ電極１は、紙面に対する垂線上を紙面表側から紙面裏側に向かって進行しているものとする。ここで、指令角度の符号は、次のように定義される。即ち、ワイヤ電極１の進行する向きを向いた状態で、上部ダイス１０の位置が下部ダイス１１の位置よりも右側に位置する場合、指令角度の符号は正である。また、ワイヤ電極１の進行する向きを向いた状態で、上部ダイス１０の位置が下部ダイス１１の位置よりも左側に位置する場合、指令角度の符号は負である。即ち、図９および図１１は、指令角度の符号が正である場合を示しており、図１０および図１２は、指令角度の符号が負である場合を示している。

図９に示すように、指令角度が正であり、ワイヤ電極１をオフセットする向きが左向きである場合、テーパ加工のタイプは第２のタイプであると判定される。図１０に示すように、指令角度が負であり、ワイヤ電極１をオフセットする向きが左向きである場合、テーパ加工のタイプは第１のタイプであると判定される。図１１に示すように、指令角度が正であり、ワイヤ電極１をオフセットする向きが右向きである場合、テーパ加工のタイプは第１のタイプであると判定される。図１２に示すように、指令角度が負であり、ワイヤ電極１をオフセットする向きが右向きである場合、テーパ加工のタイプは第２のタイプであると判定される。

図１３および図１４は、第２テーパ加工指令を受け取った場合のタイプ判定の手法を説明する図である。第２テーパ加工指令を受け取った場合、タイプ判定部１２２は、UV軸指令によるUV軸のプログラム軌跡と、XY軸指令によるXY軸のプログラム軌跡と、の位置関係を演算する。UV軸のプログラム軌跡は、上部ダイス１０の軌跡を示し、XY軸のプログラム軌跡は、下部ダイス１１の軌跡を示す。

図１３は、第２テーパ加工指令が、XY軸をポイントＡ１（X1、Y1）からポイントＡ２（X2、Y2）に移動せしめるXY軸指令と、UV軸をポイントＢ１（U1、V1）からポイントＢ２（U2、V2）に移動せしめるUV軸指令と、を含む場合を示している。タイプ判定部１２２は、X軸がU軸と一致し、かつ、Y軸がV軸と一致するように、XY座標系とUV座標系とを重ねる。そして、タイプ判定部１２２は、XY軸指令によるベクトルVA1と、UV軸指令によるベクトルVB1と、の間の位置関係を判定する。具体的には、タイプ判定部１２２は、XY座標系とUV座標系とを重ねた２次元の座標空間を、ベクトルVA1を延長した直線により、ベクトルVA1の向きに対して右側の領域である第１領域２００とベクトルVA1の向きに対して左側の領域である第２領域３００とに分割する。ベクトルVB1が第１領域２００に存在する場合、タイプ判定部１２２は、指令角度が正である場合と同様のタイプ判定を行う。ベクトルVB1が第２領域３００に存在する場合、タイプ判定部１２２は、指令角度が負である場合と同様のタイプ判定を行う。なお、XY軸指令が曲線の軌跡を描く指令である場合、直線で近似されてベクトルVA1が求められる。UV軸指令が曲線の軌跡を描く指令である場合も同様である。

図１４は、第２テーパ加工指令が、XY軸をポイントＡ３（X3、Y3）からポイントＡ4（X4、Y4）に移動せしめるXY軸指令と、UV軸をポイントＢ３（U3、V3）からポイントＢ４（U4、V4）およびポイントＢ５（U5、V5）をこの順で経由してポイントＢ６（U6、V6）に移動せしめるUV軸指令と、を含む場合を示している。タイプ判定部１２２は、XY軸指令によるベクトルVA2と、UV軸指令によるベクトルVB2、ベクトルVB3、およびベクトルVB4と、の間の位置関係を判定する。図１４の例によれば、ベクトルVB3は、第１領域２００と第２領域３００との境界線上に位置するが、ベクトルVB2およびベクトルVB4は、ともに第１領域２００内に位置する。このようにUV軸指令によるプログラム軌跡が一時的に第１領域２００と第２領域３００との境界線上に位置しても、１つのUV軸指令による始点と終点とが同じ領域に位置する場合には、タイプ判定部１２２は、UV軸指令による各ベクトルは全てその領域に存在するものとして扱う。一方、UV軸指令による各ベクトルのうちの最後のベクトルが、最初のベクトルとは異なる領域に存在する場合、タイプ判定部１２２は、最後のベクトルが存在する領域に基づいて判定する。例えば、ベクトルVB4の終点のポイントＢ６（U6、V6）が第２領域３００に存在する場合、タイプ判定部１２２は、指令角度が負である場合と同様のタイプ判定を行う。なお、タイプ判定部１２２は、最後のベクトルが存在する領域に基づいて判定しなくてもよい。例えば、タイプ判定部１２２は、最初のベクトルが存在する領域に基づいて判定してもよい。また、タイプ判定部１２２は、始点または終点に基づいて判定してもよい。

このように、タイプ判定部１２２は、向き指令によって指令された向きと、上部ダイス１０および下部ダイス１１の位置関係と、に基づいてタイプ判定を実行する。タイプ判定部１２２は、判定結果を変位量演算部１２４に送る。

変位量演算部１２４は、プログラム入力部１２１から受け取った加工プログラム１０７から、指令角度θを取得または演算する。第１テーパ加工指令によってテーパ加工が指令された場合には、変位量演算部１２４は、第１テーパ加工指令から指令角度θを取得する。第２テーパ加工指令によってテーパ加工が指令された場合には、変位量演算部１２４は、第２テーパ加工指令を構成するXY軸指令とUV軸指令とに基づいて指令角度θを演算する。変位量演算部１２４は、指令角度θと、タイプ判定部１２２から受け取ったテーパ加工のタイプとを用いて変位量記憶部１２３を検索し、垂直方向変位量L3、L4を取得する。なお、変位量記憶部１２３が離散データを記憶する場合には、変位量演算部１２４は、取得または演算した指令角度の前後の離散データ群を補間することによって、指令角度θに応じた垂直方向変位量L3、L4を算出する。変位量演算部１２４は、指令角度θ、および垂直方向変位量L3、L4を、補正量演算部１２５に送る。

補正量演算部１２５は、変位量演算部１２４から受け取った指令角度θおよび垂直方向変位量L3、L4を用いて、補正量X1、X2を演算する。そして、補正量演算部１２５は、演算した補正量X1、X2を補正部１２６に送る。補正量演算部１２５は、例えば下記の式を用いて演算を実行する。
X1=L3×tanθ ・・・（１）
X2=L4×tanθ ・・・（２）

補正部１２６は、プログラム入力部１２１から受け取った加工プログラム１０７に基づいて、補正前水平距離L8を演算する。そして、補正部１２６は、演算された補正前水平距離L8に補正量X1、X2を加算することによって、補正後水平距離L7を演算する。そして、補正部１２６は、上部ダイス１０と下部ダイス１１との水平距離が補正後水平距離L7と一致するように、X軸、Y軸、U軸、およびV軸に対する駆動指令を演算する。X軸、Y軸、U軸、およびV軸に対する駆動指令は、例えば、加工プログラム１０７に記述される各指令よりも時間的に粒度が細かい指令であって、制御周期毎の指令である。駆動指令は、例えば、制御周期毎の移動量を指定する指令である。

なお、補正部１２６は、加工プログラム１０７に記述される各指令を補間することによって駆動指令を生成する。補正部１２６による補間は、既知の手法によって行われる。また、補正部１２６は、補間の前または後に、平滑化処理を実行する。平滑化処理は、任意であるが、例えば、移動平均演算、ガウシアン演算、または重み付け移動平均演算である。

また、加工プログラム１０７に記述される各指令の補間は、補正部１２６よりも前の機能部において実行されることも可能である。例えば、プログラム入力部１２１において補間が実行され、補間により生成された指令である第２の指令がタイプ判定部１２２、変位量演算部１２４、および補正部１２６に入力されてもよい。その場合、垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4の変動に基づく補正を、プログラム入力部１２１に記載されている指令よりも細かい粒度で実行することが可能となる。第２の指令は、制御周期毎の指令であってもよいし、制御周期毎の指令でなくてもよい。

なお、垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4の演算の後の任意のタイミングで平滑化処理が実行される。

図１５および図１６は、パンチ加工される加工形状の一例を示す図である。図１５および図１６に示す加工形状を、第１の加工形状と表記する。図１５は、第１の加工形状の上面図であり、図１６は、第１の加工形状の斜視図である。なお、図１６には、ワイヤ電極１の進行する向きおよび順番を矢印で表示している。ワイヤ電極１は、Ｐ１０−Ｐ’１０の位置から、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の順番で進行せしめられる。Ｓ１の加工プロセスは、上開き形状のパンチ加工であるため、第１のタイプのテーパ加工に該当する。Ｓ３の加工プロセスは、下開き形状のパンチ加工であるため、第２のタイプのテーパ加工に該当する。また、Ｓ２およびＳ４の加工プロセスは、ワイヤ電極１の傾斜角がゼロ度であるため、ストレート加工である。

図１７は、第１の加工形状が加工される際の、垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4の変化を示す図である。図示するように、Ｓ１の加工プロセスにおける垂直方向変位量L3は、Ｓ３の加工プロセスにおける垂直方向変位量L3と異なる。平滑化処理によって、垂直方向変位量L3がＳ２の加工プロセスにおいて滑らかに変化せしめられ、その結果、Ｓ１の加工プロセスからＳ３の加工プロセスにかけて垂直方向変位量L3が急激に変化することが防止される。垂直方向変位量L4に関しても同様である。

タイプ判定部１２２は、補間された第２の指令毎にタイプ判定を実行する場合、プログラム入力部１２１に記載されている指令による加工プロセスの途中におけるタイプ切り替えにも対応することができる。

図１８および図１９は、パンチ加工される、別の加工形状の一例を示す図である。図１８および図１９に示す加工形状を、第２の加工形状と表記する。図１８は、第２の加工形状の上面図であり、図１９は、第２の加工形状の斜視図である。第２の加工形状において、ワイヤ位置がＰ２０−Ｐ’２０からＰ２１−Ｐ’２１に進行する加工プロセスが実行される際、テーパ加工のタイプが途中で変化する。ワイヤ位置がＰ２０−Ｐ’２０からＰ２２−Ｐ’２２に進行するまでの間、テーパ加工のタイプは第２のタイプである。また、ワイヤ位置がＰ２２−Ｐ’２２からＰ２１−Ｐ’２１に進行するまでの間、テーパ加工のタイプは第１のタイプである。

図２０は、第２の加工形状が加工される際の、垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4の変化を示す図である。一点鎖線は、平滑化処理前の垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4を示し、実線は、平滑化処理後の垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4を示す。図示するように、平滑化処理がされない場合には垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4がＰ２２−Ｐ’２２のポイントで非連続に変化するが、平滑化処理により、滑らかに変化するように垂直方向変位量L3および垂直方向変位量L4が変更される。

なお、以上の説明においては、指令角度毎およびテーパ加工のタイプ毎に、垂直方向変位量L3、L4が、変位量記憶部１２３に予め記憶されるものとして説明したが、補正量X1、X2が指令角度毎およびテーパ加工のタイプ毎に予め記憶されてもよい。

以上述べたように、本発明の実施の形態においては、NC制御装置１２は、テーパ加工時に、加工のタイプが、上部ダイス１０が下部ダイス１１に比べて製品側に位置する第２のタイプであるか上部ダイス１０が下部ダイス１１に比べて製品とは反対側に位置する第１のタイプであるかを加工プログラム１０７に基づいて判定する。そして、NC制御装置１２は、タイプ判定の判定結果に応じて上部ダイス１０と下部ダイス１１との間の位置関係を補正する。このように、ワイヤ放電加工装置１００は、ワイヤ電極１の傾斜角が同一であっても上部ダイス１０と下部ダイス１１との位置関係に応じて補正量X1、X2を変更するので、タイプに応じて補正量X1、X2を変更しない場合に比べ、テーパ加工形状が上開き形状であるか下開き形状であるかに関わらず高い加工精度が得られる。

また、NC制御装置１２は、加工のタイプ毎およびワイヤ電極１の傾斜角毎に補正量X1、X2を算出する。これにより、傾斜角に関わらず高い加工精度が得られる。

また、NC制御装置１２は、さらに、傾斜方向毎に補正量X1、X2を算出するようにしてもよい。例えば、変位量記憶部１２３は、テーパ加工のタイプ毎、指令角度毎、および傾斜の方向毎に、垂直方向変位量L3、L4を記憶する。これにより上部ダイス１０または下部ダイス１１の孔が例えば矩形であるなどにより垂直方向変位量L3、L4に方向依存性がある場合であっても、高い加工精度が得られる。

また、加工プログラム１０７は、ワイヤ電極１の進行方向に対する左右の向きのうち、どちらの向きにオフセットすべきかを指定する向き指令を含む。そして、NC制御装置１２は、向き指令に基づいて、タイプ判定を実行する。これにより、加工タイプが自動的に判定される。

１ ワイヤ電極、２ 給電子、３ 加工電源、４ 被加工物、５ テーブル、６ X軸駆動装置、７ Y軸駆動装置、８ U軸駆動装置、９ V軸駆動装置、１０ 上部ダイス、１０−０ 上部ノズル、１０−１，１０−２，１１−１，１１−２ 断面、１１ 下部ダイス、１１−０ 下部ノズル、１２ NC制御装置、１３ ワイヤボビン、１４ 送給ローラ、１５ 下部ローラ、１６ 回収ローラ、１００ ワイヤ放電加工装置、１０１ 演算装置、１０２ 主記憶装置、１０３ 補助記憶装置、１０４ Ｉ／Ｏインタフェース、１０５ バス、１０６ 数値制御プログラム、１０７ 加工プログラム、１２１ プログラム入力部、１２２ タイプ判定部、１２３ 変位量記憶部、１２４ 変位量演算部、１２５ 補正量演算部、１２６ 補正部、２００ 第１領域、３００ 第２領域、４００，５００ 直線。

Claims (6)

1. 被加工物との間で放電し、前記被加工物を非製品と製品とに切り分けるワイヤ電極と、
   前記ワイヤ電極を案内する孔を有し、前記被加工物の上方で前記ワイヤ電極を位置決めする上部ダイスと、
   前記ワイヤ電極を案内する孔を有し、前記被加工物の下方で前記ワイヤ電極を位置決めする下部ダイスと、
   前記被加工物、前記上部ダイス、および前記下部ダイスの一部または全部を移動させる、駆動系と、
   前記駆動系を駆動する駆動指令を、予め記憶する加工プログラムに基づいて生成する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、テーパ加工時に、加工のタイプが、前記下部ダイスから前記上部ダイスへのベクトルが垂直方向の上向きから前記製品の側に傾いているタイプであるか前記ベクトルが垂直方向の上向きから前記製品の側とは反対側に傾いているタイプであるかを前記加工プログラムに基づいて判定し、前記判定された加工のタイプに応じて前記上部ダイスと前記下部ダイスとの間の位置関係を補正し、
   垂直方向の上向きからの前記ベクトルの傾斜方向であって前記上部ダイスまたは前記下部ダイスを基準とする傾斜方向毎に、前記位置関係の補正量を算出する、
   ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
2. 前記上部ダイスおよび前記下部ダイスのうちの前記ベクトルの傾斜方向の基準のダイスの孔の形状は、円形と異なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
3. 前記制御装置は、前記加工のタイプ毎および前記ワイヤ電極の傾斜角毎に前記位置関係の補正量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
4. 前記制御装置は、
   前記加工のタイプ毎および前記ワイヤ電極の傾斜角毎に前記上部ダイスと前記下部ダイスとの間の垂直方向の変位量を予め記憶し、
   前記予め記憶される垂直方向の変位量と前記加工プログラムによって指令される傾斜角とに基づいて前記上部ダイスと前記下部ダイスとの間の水平方向の距離を補正する補正量を算出し、
   前記算出した補正量を用いて前記上部ダイスと前記下部ダイスとの間の水平方向の距離を補正する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤ放電加工装置。
5. 前記加工プログラムは、前記ワイヤ電極を前記ワイヤ電極の進行方向を基準として左右の何れにオフセットするかを指定する向き指令を含み、
   前記制御装置は、前記向き指令に基づいて前記加工のタイプを判定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のワイヤ放電加工装置。
6. ワイヤ電極と被加工物との間で放電し、前記被加工物を非製品と製品とに切り分ける加工の制御をワイヤ放電加工装置の制御装置が実行する加工方法であって、
   テーパ加工時に、加工のタイプが、前記ワイヤ電極の下部ダイスから前記ワイヤ電極の上部ダイスへのベクトルが垂直方向の上向きから前記製品の側に傾いているタイプであるか前記ベクトルが垂直方向の上向きから前記製品の側とは反対側に傾いているタイプであるかを加工プログラムに基づいて判定する第１ステップと、
   前記判定された加工のタイプに応じて前記上部ダイスと前記下部ダイスとの間の位置関係を補正して前記被加工物を加工する第２ステップと、
   を備え、
   前記第２ステップは、垂直方向の上向きからの前記ベクトルの傾斜方向であって前記上部ダイスまたは前記下部ダイスを基準とする傾斜方向毎に、前記位置関係の補正量を算出する第３ステップをさらに備える、
   ことを特徴とする加工方法。

Images