JP5815663B2 - ワイヤ放電加工機用のキー溝加工用加工経路生成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ワイヤ放電加工機用のキー溝加工用加工経路生成装置に関する。
特許文献1には、キーおよびキー溝形状について、定義した穴を選んでパラメータ入力するだけで、自動的に図形作図を行い、キー溝加工のデータを生成し、NCデータを生成することができるCAD/CAM装置が開示されている。
特開平8−153132号公報
特許文献1に開示された技術は、キー溝定義手段やキー溝データベース登録手段を有することによってキー溝加工用のNCデータを生成することができるようになっている。しかしながら、円弧状の被加工面に対してワイヤ放電加工を行う際に発生する問題を考慮することなくNCデータを生成するようになっているため、キーがキー溝に入らないという問題を生じることがあった。
図10と図11を用いて、ワイヤ放電加工において被加工物に対して切込みを行う際の問題を説明する。図10はワイヤ放電加工において、被加工物4に対して切込みを行う際、被加工面4aと加工経路8が直交する場合において、ワイヤ電極2がワイヤ進行方向6とは逆向きに力を受けることを示す図である。図11はワイヤ放電加工において、被加工物4に対して切込みを行う際、被加工面4aと加工経路8が直交しない場合において、ワイヤ電極2が加工経路8から逸脱することを示す図である。
図10に示されるように、ワイヤ放電加工においてワイヤ電極2を被加工物4に対して切込みを行う際、被加工面4aと加工経路8が直交する場合には、ワイヤ電極2に生じる放電反発力やワイヤ電極2が加工液から受ける力(符号12)は加工経路8に沿ってワイヤ電極2の進行方向とは逆向きに働く。
しかしながら、図11に示されるように、被加工面4aと加工経路8が直交しない場合には、被加工面4aと加工経路8の成す角度によって、この2つの力(符号12)は加工経路8から外れるように働く。この力によってワイヤ電極2が加工経路8から逸脱してしまうという問題が発生する。この問題によって、キー溝を加工する際、キー溝の開口部の形状精度が悪化して開口部の寸法が狭くなり、キーをキー溝に挿入できないという問題が発生する。
図12は丸穴にキー溝を加工する従来の加工方法を説明する図である。図12のような丸穴15にキー溝16を加工する場合、通常は加工距離が一番短くなる点線の加工経路18を生成して加工を行う。このような加工経路18で丸穴15の被加工面14aに対して加工を行う場合、被加工面14aと加工経路18は直交しないので前述したような力がワイヤ電極2に働き、ワイヤ電極2は図13のワイヤ電極2の実移動経路20のように加工経路から逸脱する。その結果、キー溝の切込部分は図14の部位24のような加工形状となり、キー溝開口部は図面等で指示された幅より狭くなってしまう。このため図14に示したキーは、加工したキー溝に入らないという問題が生じる。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、キー溝加工用の加工経路を生成する際にキー溝開口部が狭くなるワイヤ放電加工特有の問題を回避する加工経路を生成することが可能なワイヤ放電加工機、ワイヤ放電加工機械用のキー溝加工用加工経路生成装置を提供することである。
本願の請求項1に係る発明は、丸穴の側面にキー溝を加工するための加工経路を生成するワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置であって、加工するキー溝の形状を定義するキー溝定義部と、丸穴の径を指定する穴径指定部と、丸穴の位置を指定する穴位置指定部と、キー溝の開口部が狭くなることを抑える加工経路を生成する加工経路生成部と、を有することを特徴とするワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置である。
請求項2に係る発明は、前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路を両側面ともワイヤ電極がキー溝の底部から開口部に向かって進むように生成することを特徴とする請求項1のワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置である。
請求項3に係る発明は、前記加工経路生成部は、キー溝の開口部に面取り部またはコーナR部を生成することを特徴とする請求項1のワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置である。
請求項4に係る発明は、前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路をワイヤ電極がキー溝の開口部から底部に向かって進む方向とし、一度加工した経路と同じ経路またはワイヤ電極のオフセット方向にシフトした経路を繰り返して生成することを特徴とする請求項1のワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置である。
請求項5に係る発明は、丸穴の側面にキー溝を加工するための加工経路を生成するワイヤ放電加工機であって、加工するキー溝の形状を定義するキー溝定義部と、丸穴の径を指定する穴径指定部と、丸穴の位置を指定する穴位置指定部と、キー溝の開口部が狭くなることを抑える加工経路を生成する加工経路生成部と、を有することを特徴とするワイヤ放電加工機である。
請求項6に係る発明は、前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路を両側面ともワイヤがキー溝の底部から開口部に向かって進むように生成することを特徴とする請求項5のワイヤ放電加工機である。
請求項7に係る発明は、前記加工経路生成部は、キー溝の開口部に面取り部またはコーナR部を生成することを特徴とする請求項5のワイヤ放電加工機である。
請求項8に係る発明は、前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路をワイヤがキー溝の開口部から底部に向かって進む方向とし、一度加工した経路と同じ経路またはワイヤのオフセット方向にシフトした経路を繰り返して生成することを特徴とする請求項5のワイヤ放電加工機である。
本発明により、キー溝加工用の加工経路を生成する際にキー溝開口部が狭くなるワイヤ放電加工特有の問題を回避する加工経路を生成することが可能なワイヤ放電加工機、ワイヤ放電加工機械用のキー溝加工用加工経路生成装置を提供できる。
本発明に係る加工方法1を示す図である。 本発明に係る加工方法2を示す図である。 本発明に係る加工方法3を示す図である。 ワイヤ放電加工機を示すブロック図である。 数値制御装置においてキー溝加工用プログラムを作成する画面である。 キー溝の加工方法を選択するダイアログ画面の例である。 図6において(1)のみがチェックされている場合のプログラム例を示す図である。 図6において(1)〜(3)の全てがチェックされていない場合のプログラム例を示す図である。 図6において(2)のみがチェックされている場合のプログラム例を示す図である。 図6において(3)のみがチェックされている場合のプログラム例を示す図である。 本発明の加工方法を実行するフローチャートである。 マクロプログラムによりキー溝加工用加工プログラムを生成する場合のプログラムに指令するフォーマットの例を示す図である。 キー溝加工用プログラムの例を示す図である。 G123が指令されることにより実行されるプログラム(O100)の例である。 キー溝側面をキー溝の底部から開口部に向かって加工するプログラムの例を示す図である。 キー溝開口部を面取りするよう加工するプログラムの例を示す図である。 加工後に再度同じ経路またはワイヤ電極のオフセット方向にシフトした経路を加工条件を変えて加工する仕上げ加工を行うプログラムの例を示す図である。 規定該の加工モードが引数Mに指定された場合は、加工距離が一番短くなる加工を行うプログラムの例を示す図である。 ワイヤ放電加工において、被加工物に対して切込みを行う際、被加工面と加工経路が直交する場合において、ワイヤ電極がワイヤ電極の進行方向とは逆向きに力を受けることを示す図である。 ワイヤ放電加工において、被加工物に対して切込みを行う際、被加工面と加工経路が直交しない場合において、ワイヤ電極がワイヤ電極の進行方向とは逆向きに力を受けることを示す図である。 丸穴にキー溝を加工する従来の加工方法を説明する図である。 被加工面と加工経路が直交しない場合において、ワイヤ電極がワイヤ加工経路から逸脱することを示す図である。 加工されたキー溝にキーが挿入できないことを示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
<本発明の加工方法1>
図1を用いて本発明の加工方法1を説明する。加工経路31に沿ってキー溝14bの中央へ切込み、キー溝14bの底部(キー溝底面36)まで加工する。キー溝14bの底部(キー溝底面36)へ到達したら、紙面左方向へキー溝底面36を加工する。キー溝側面35へ到達したら、開口部(キー溝入口32)に向かって加工する。次に、加工経路33に沿ってキー溝14bの中央へ切込み、キー溝14bの底部(キー溝底面36)まで加工する。キー溝14bの底部(キー溝底面36)へ到達したら、紙面右方向へキー溝底面36を加工する。キー溝側面37へ到達したら、開口部(キー溝入口34)に向かって加工する。
この加工方法1では、キー溝開口部を加工する際にワイヤ電極2は被加工物14の中にあり、ワイヤ電極2と被加工物14の左右の距離は変わらないため、偏った水の流れが生じない。その結果、ワイヤ電極2は指令どおりの経路を加工することができ、キー溝14bの開口部が狭くなるのを抑えることができる。また切込み部分でワイヤ電極2の加工経路が偏っても、その部分は製品として不要な部分(中子)なので仕上がった被加工物に影響はない。
<本発明の加工方法2>
図2を用いて本発明の加工方法2を説明する。まず、図2の上図に示されるように、加工距離が一番短くなる通常の経路(加工経路38)で加工する。その後、図2の下図に示されるように、加工経路39,40によって、キー溝開口部に面取りまたはコーナRを加工する。その結果、狭くなったキー溝開口部は面取りまたはコーナRの加工により切り落とされる。
<本発明の加工方法3>
図3を用いて本発明の加工方法3を説明する。まず、加工距離が一番短くなる通常の経路(荒加工41)で加工する。その後、再度同じ経路またはオフセット方向にシフトした加工経路を、加工条件を変えて加工する。通常2回目以降の加工(仕上加工42)では、1回目の加工(荒加工41)と比べて単位時間当たりの加工液の噴出量は少ない。これは仕上げ加工が、荒加工でできた加工溝をなぞるように加工するため、被加工物14の加工量が少なく、多くの加工液の噴出量を必要としないためである。そのため仕上げ加工でキー溝開口部を加工するとき、指令された経路に対して円の中心方向へのワイヤ電極2の偏りは抑えられると共に、キー溝開口部の狭くなった部分が加工される。その結果、狭くなったキー溝開口部の寸法が補正される。
丸穴にキー溝を精度良く加工するためには、前述のいずれかまたは複数の方法で加工を
行うように加工経路を作成する必要があるが、これには作業者(ここでは加工経路=加工プログラムを作る人のこと)の経験が必要になる。
数値制御装置50(図4参照)やコンピュータ等の加工経路生成装置に、加工するキー溝の形状を指定する手段を設ける。加工経路生成装置は、これから生成する加工経路をキー溝加工用の加工経路と定義する。さらに加工経路生成装置に、丸穴の径と丸穴の位置を指定する手段を設ける。これにより加工経路生成装置は、キー溝の加工位置(ワイヤ放電加工機加工領域内の位置)を決定する。加工経路生成装置は、指定されたキー溝の形状と丸穴の径と丸穴の位置より、加工経路生成装置は加工経路を生成するが、このとき生成する加工経路はキー溝加工用と予め定義されている。そのため加工経路生成装置は、キー溝加工専用の処理を行うことができ、キー溝開口部が狭くなるのを抑える加工経路を生成することが可能となる。
加工経路生成装置はキー溝加工専用の処理を行うとき、キー溝の側面を加工する際に両側面ともワイヤ電極2がキー溝の底部から開口部に向かって進むように加工経路を生成することで、キー溝開口部が狭くなるのを抑えることができる(図1に示す加工方法1)。また加工経路生成装置はキー溝加工専用の処理を行うとき、キー溝開口部に面取り部またはコーナR部を生成することで、キー溝開口部が狭くなるのを抑えることができる(図2の加工方法2)。また加工経路生成装置はキー溝加工専用の処理を行うとき、一度加工した経路と同じまたはワイヤ電極2のオフセット方向にシフトした経路を繰り返して生成することで、キー溝開口部が狭くなるのを抑えることができる(図3の加工方法3)。
図4は上記の加工方法1,2,3を実行するワイヤ放電加工機を示すブロック図である。この実施形態では、ワイヤ放電加工機に搭載された数値制御装置50に加工経路生成手段を搭載し、加工経路生成装置であるワイヤ放電加工機の数値制御装置50はディスプレイ・キーボードより入力されたデータを元に、キー溝加工用加工プログラムを生成するものである。
ワイヤ放電加工機は、ワイヤ電極2と被加工物14の極間に電圧を印加し電流を供給する放電装置56と、ワイヤ放電加工機の各軸を駆動するサーボモータ57、加工液を加工槽と汚水槽および清水槽で循環するための加工液ポンプ58を備え、ワイヤ放電加工機の全体を制御する数値制御装置50を備えている。数値制御装置50は、CPU51と、ディスプレイ・キーボード52と、RAM53と、SRAM54と、ストレージ55とを備えている。なお、ディスプレイ・キーボード52は、ディスプレイとキーボードとから構成されている。
ディスプレイ・キーボード52より入力されたキー溝の形状や丸穴の径や丸穴の位置は、ストレージ55またはSRAM54に記憶される。加工経路生成手段(加工経路を生成するためのソフトウェア)はストレージ55に登録されており、数値制御装置50の電源オン後にRAM53へコピーされ、CPU51を利用して実行される。生成された加工プログラムは、ストレージ55またはSRAM54に記憶される。
生成された加工プログラムを実行すると、CPU51はその加工プログラムを解析し、放電装置56やサーボモータ57や加工液ポンプ58に指令を出す。放電装置56やサーボモータ57や加工液ポンプ58は指令に基づいて動作し、ワイヤ放電加工機は放電するワイヤ電極2を加工液を出しながら移動させ、被加工物を加工する。なお、加工経路生成手段(加工経路を生成するためのソフトウェア)を数値制御装置50の記憶手段に記憶させることで加工経路作成装置が形成されている。これに替えて、加工経路生成手段(加工経路を生成するためのソフトウェア)をパーソナルコンピュータに搭載することでワイヤ放電加工機の加工経路を作成することができる。
図5は数値制御装置50においてキー溝加工用プログラムを作成する画面例60である。画面例60には、被加工物画像61と、キー溝14bを加工するための諸元(キー溝幅(W)、中心座標、キー溝深さ(T)、穴径(D)、角度(A)、加工条件)を入力する領域と、プログラム作成を指令するプログラム作成ボタン62と、画面を閉じるボタン63を備えている。データを入力してプログラム作成ボタン62を押すと、加工プログラムが作成される。閉じるボタン63を押すと画面を閉じ、キー溝加工用プログラムの作成を中止する。
作業者は図5の画面例60において、まずキー溝形状を指定するためにキー溝幅Wとキー溝深さTを画面に入力する。次にキー溝位置を指定するために穴径Dと角度Aと中心座標X,Yを入力する。最後に使用する加工条件番号を入力してプログラム作成ボタン62を押す。加工経路生成装置(例として、数値制御装置50)はプログラム作成ボタン62が押されたことを検出し、画面で入力された各データの値を取得する。このとき加工経路生成装置は、取得したデータにキー溝形状が含まれていることを認識し、ダイアログ画面65を表示して、キー溝開口部が狭くなることを抑える手段を作業者に選択させる(図6参照)。
図6はキー溝の加工方法を選択するダイアログ画面の例である。ダイアログ画面65には、実行ボタン66、キャンセルボタン67、(1)キー溝側面を底からキー溝の入口に向かって加工する加工方法(図1参照)、(2)キー溝入口を面取りする加工方法(図2参照)、(3)仕上げ加工する加工方法(図3参照)を選択するチェックボックスを備えている。
作業者は図6ダイアログ内の実行したい項目をチェックし、実行ボタン66を押す。ダイアログ(ダイアログ画面65)を閉じて元の画面に戻る場合はキャンセルボタン67を押す。実行ボタン66が押されると、加工経路生成装置は加工プログラムを作成するが、このとき図6の(1)がチェックされていれば、図1のようにキー溝側面をキー溝の底部から開口部に向かって加工するようにプログラムを作成する。
図7−1は、図6の(1)のみがチェックされている場合のプログラム例である。図6の(1)がチェックされていなければ、図3の荒加工ように加工するプログラムを作成する。図7−2は、図6の(1)〜(3)の全てがチェックされていない場合のプログラム例である。図6の(2)がチェックされていれば、図2のようにキー溝開口部を面取りするように加工プログラムを作成する。図2の面取り部はコーナRでも良い。図7−3は、図6の(2)のみがチェックされている場合のプログラム例である。図6の(3)がチェックされていれば、図3のように荒加工後に再度同じ経路またはワイヤ電極2のオフセット方向にシフトした経路を加工条件を変えて加工する仕上げ加工を行うようプログラムを作成する。図7−4は、図6の(3)のみがチェックされている場合のプログラム例である。図6に示される加工方法(1)〜(3)は複数選択可能である。
図8は上述した本発明の加工方法を実行するフローチャートである。なお、上記の実施形態ではキーボードからのディスプレイへの入力によって丸穴の径や位置を指定したが、ワイヤ放電加工機の位置決め機能を使ってこれらを指定してもよい。以下、各ステップに従って説明する。
[ステップsa01]キー溝形状を入力する。つまり、作業者が入力したキー溝形状のデータを取得する。
[ステップsa02]キー溝位置を入力する。つまり、作業者が入力したキー溝位置のデータを取得する。
[ステップsa03]加工条件番号を入力する。つまり、作業者が入力した加工条件番号を取得する。
[ステップsa04]プログラム作成ボタンが押されたか否かを判断し、押された場合(YES)にはステップsa06へ移行し、押されていない場合(NO)にはステップSa05へ移行する。
[ステップsa05]閉じるボタンが押されたか否かを判断し、押された場合(YES)には処理を終了し、押されていない場合(NO)にはステップsa04へ戻り処理を継続する。
[ステップsa06]加工方法選択ダイアログを表示する。
[ステップsa07]項目を選択する。つまり、選択された項目のデータを取得する。
[ステップsa08]実行ボタンが押されたか否かを判断し、押された場合(YES)にはステップsa10へ移行し、押されていない場合(NO)にはステップsa09へ移行する。
[ステップsa09]キャンセルボタンが押されたか否かを判断し、押された場合(YES)にはステップsa04へ移行し、処理を継続し、押されていない場合(NO)にはステップsa08へ移行し、処理を継続する。
[ステップsa10]加工プログラムの作成を開始する。
[ステップsa11](1)をチェックし、有れば、ステップsa12へ移行し、無ければ、ステップsa13へ移行する。
[ステップsa12]キー溝の底部から開口部に向かって加工するプログラムを作成する。
[ステップsa13]キー溝の開口部かに向かって加工するプログラムを作成する。
[ステップsa14](2)をチェックし、有れば、ステップsa15へ移行し、無ければステップsa16へ移行する。
[ステップsa15]キー溝入口を面取りするプログラムを作成する。
[ステップsa16](3)をチェックし、有れば、ステップsa17へ移行し、無ければステップsa18へ移行する。
[ステップsa17]仕上げ加工プログラムを作成する。
[ステップsa18]加工プログラムの作成を終了し、処理を終了する。
次に、ワイヤ放電加工機に搭載された数値制御装置に加工経路生成装置(ソフトウェア)を搭載し、マクロプログラムによりキー溝加工用加工プログラムを生成する実施形態を示す。数値制御装置では図9−1のフォーマットに従ったプログラムが指令されると、キー溝加工用の加工経路が生成される。
作業者は図9−2のような加工プログラムを作成し、実行する。
G123が指令されるとO100(図9−3)が実行される。
G123とO100の関連付けは、予め数値制御装置50のパラメータで指定されている。O100では、G123で指定された加工モード(引数M)が参照される。そして引数の値に応じて、キー溝側面をキー溝の底部から開口部に向かって加工するようにプログラム(図9−4)、またはキー溝開口部を面取りするように加工プログラム(図9−5)、または加工後に再度同じ経路またはワイヤ電極2のオフセット方向にシフトした経路を加工条件を変えて加工する仕上げ加工を行うプログラム(図9−6)が実行される。
規定外の加工モードが引数Mに指定された場合は、加工距離が一番短くなる加工を行うプログラム(図9−7)が実行される。(この場合は、キー溝開口部が狭くなるのを抑えることはできない。)
前述の実施例では加工経路生成装置が生成する加工経路として加工プログラムや数値制御装置が作り出すワイヤ電極2の移動経路を示したが、その他に作業者に加工経路を確認させるような加工経路図やCAD/CAM装置で編集可能な作画データや図形データにして、これらをCAD/CAM装置のような別装置で改めて加工プログラムに変換させるような使い方をしても良い。
<発明の効果>
本発明の加工経路生成装置を用いたワイヤ放電加工において、加工したキー溝の開口部は図面等で指示されたとおりの寸法で加工される。その結果、加工したキー溝にキーを挿入する際にキーが入らないという問題が発生しない。また作業者(ここでは加工経路=加工プログラムを作る人のこと)は、キー溝加工用の加工経路を生成する際にキー溝開口部が狭くなることを防ぐために加工経路を変更するなどの特別な操作を行う必要がなく、簡単に加工経路を生成することができる。
2 ワイヤ電極
4 被加工物
4a 被加工面
6 ワイヤ進行方向
8 加工経路
10 放電
12 放電反発力・加工液から受ける力
14 被加工物
14a 被加工面
14b キー溝
15 丸穴
16 キー溝
18 加工経路
20 ワイヤ電極の実移動経路
22 キー
24 部位

31 加工経路
32 キー溝入口
33 加工経路
34 キー溝入口
35 キー溝側面
36 キー溝底面
37 キー溝側面
38 加工経路
39 加工経路
40 加工経路
41 荒加工
42 仕上加工

50 数値制御装置
51 CPU
52 ディスプレイ・キーボード
53 RAM
54 SRAM
55 ストレージ
56 放電装置
57 サーボモータ
58 加工液ポンプ

60 画面例
61 被加工物画像
62 プログラム作成ボタン
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Claims (8)

  1. 丸穴の側面にキー溝を加工するための加工経路を生成するワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置であって、
    加工するキー溝の形状を定義するキー溝定義部と、
    丸穴の径を指定する穴径指定部と、
    丸穴の位置を指定する穴位置指定部と、
    キー溝の開口部が狭くなることを抑える加工経路を生成する加工経路生成部と、
    を有することを特徴とするワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置。
  2. 前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路を両側面ともワイヤがキー溝の底部から開口部に向かって進むように生成することを特徴とする請求項1のワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置。
  3. 前記加工経路生成部は、キー溝の開口部に面取り部またはコーナR部を生成することを特徴とする請求項1のワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置。
  4. 前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路をワイヤがキー溝の開口部から底部に向かって進む方向とし、一度加工した経路と同じ経路またはワイヤのオフセット方向にシフトした経路を繰り返して生成することを特徴とする請求項1のワイヤ放電加工機用の加工経路生成装置。
  5. 丸穴の側面にキー溝を加工するための加工経路を生成するワイヤ放電加工機であって、
    加工するキー溝の形状を定義するキー溝定義部と、
    丸穴の径を指定する穴径指定部と、
    丸穴の位置を指定する穴位置指定部と、
    キー溝の開口部が狭くなることを抑える加工経路を生成する加工経路生成部と、
    を有することを特徴とするワイヤ放電加工機。
  6. 前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路を両側面ともワイヤがキー溝の底部から開口部に向かって進むように生成することを特徴とする請求項5のワイヤ放電加工機。
  7. 前記加工経路生成部は、キー溝の開口部に面取り部またはコーナR部を生成することを特徴とする請求項5のワイヤ放電加工機。
  8. 前記加工経路生成部は、キー溝の側面を加工する加工経路をワイヤがキー溝の開口部から底部に向かって進む方向とし、一度加工した経路と同じ経路またはワイヤのオフセット方向にシフトした経路を繰り返して生成することを特徴とする請求項5のワイヤ放電加工機。
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