JP7097475B1 - ワイヤ放電加工機の加工方法および加工プログラム生成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
中子の回収方法としては、中子を吸着して上方に持ち上げて取り出す方法(特許文献1)や上方から中子を押圧して回収する方法(特許文献2)または最後まで切り残しておいた箇所や落下防止のために中子とワークとを接着している箇所を切断して中子を取り出す方法(特許文献3、特許文献4)等が用いられている。
また本発明のワイヤ放電加工機の加工方法において、さらに前記第3の加工処理の後に、前記爪部を前記ワークから除去する第4の加工処理を有することを特徴とする。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明のワイヤ放電加工システム100の全体構成図である。同図を参照して概要を説明すると、ワイヤ放電加工システム100は、ワイヤ放電加工機10と、加工プログラム生成装置20から構成される。
ワイヤ放電加工機10は、加工機本体1と、加工機本体1を駆動するための各軸モータ6と、電源装置7と、制御装置9から構成され、制御装置9には加工プログラム生成装置20が接続されている。
また加工機本体1には、中子Nを回収するための中子移動装置8が設けられている。例えば、中子移動装置8は、永久磁石等を有する中子吸着保持部を備え、切り抜かれた中子Nを中子吸着保持部に吸着させることにより、ワークWから取り出した後、中子Nを加工機本体1の図示しない中子回収バケットに回収する。
上側ガイド組体2は、ワイヤ電極Eを位置決めして案内するワイヤガイド21(ガイド本体)と、ワイヤ電極Eに給電する通電体23と、ワークWと中子Nとの間の加工間隙に対してワイヤ電極Eに同軸に下方向に向けて加工液の噴流を供給する噴流ノズル22とを一体化してなるアセンブリである。下側ガイド組体3は、ワイヤ電極Eを位置決めして案内するワイヤガイド31(ガイド本体)と、ワークWと中子Nとの間の加工間隙に対してワイヤ電極Eに同軸に上方向に向けて加工液の噴流を供給する噴流ノズル32とを一体化してなるアセンブリである。
加工プログラム90は、NC言語によってプログラミングされたプログラムであり、複数のブロックで構成される。ブロックには、特定の1つの動作(移動、停止、放電加工開始等)を実行されるのに必要な情報が含まれ、具体的には機械の動作モード(各種位置決定、移動等)を決定するGコード、各部の移動先を示す座標語、移動速度、動作以外の補助的な機能を指令するMコード等を用いて構成される。
加工プログラム生成装置20は、ワイヤ放電加工機10で実行するための加工プログラムを生成して、制御装置9に送信する装置である。加工プログラム生成装置20は、中子Nの重量に基づいて分割数を演算するとともに、加工溝G1の加工経路、中子Nを分割するための分割線の加工経路および爪部Tの加工経路の移動指令を含む加工プログラム90を生成する。
加工プログラム生成装置20は、入力部30、表示部40、記憶部50、処理部60から構成される。
記憶部50は、ハードディスク、CD-ROM等で構成されており各種データが記憶される。
記憶部50には、中子Nの重量と分割数の相関関係を示すデータ51、ワークWの密度データ52、爪部データ53、切り残し部データ54が格納される。
中子Nの重量と分割数の相関関係を示すデータ51は、中子Nの全体の重量の大きさに対して最適な中子Nの分割数を示す情報である。中子移動装置8が中子Nを吸着して回収可能な機械性能等から事前に算出し、記憶部50に格納する。
ワークWの密度データ52は、加工を行うワークWの単位体積当たりの質量であり、ワークWの材質により決定されるため、材質と密度を紐づけたデータテーブルとして格納されている。ここで、ワークWの材質が鉄等であって、取り扱うワークWの材質がひとつしか存在しない場合は、ワークWの密度データ52をデータテーブルとして格納する必要はない。密度データ52を使用する代わりに単位体積重量を使用することも可能である。
爪部データ53は、爪部Tの形状を示すデータ、加工経路に爪部Tを付加する位置を示すデータである。
本実施形態においては、加工溝G1の加工経路上および中子Nの分割線72の加工経路上に、中子Nが加工溝G1の内側を移動しないための爪部Tを設ける。
例えば爪部Tの形状を示すデータは、断面三角形状、断面フック状、断面凸形状(図4)、断面台形形状等を示すデータであり、加工経路に爪部Tを付加する位置を示すデータは、例えば付加する位置が分割線72の加工経路上の位置であることや、加工溝G1の加工経路上の位置であること等を示すデータである。少なくとも1以上の爪部Tが、中子Nを分割した分割中子Nx(x=1,2,・・・,分割数)のうち、最後に加工する分割中子Nx(図4では分割中子N4)の加工形状軌跡内であって、加工溝G1の加工経路上の位置に設けられるように定められている。
また、分割線72の加工経路上に付加される爪部Tは、分割中子Nxのうちの少なくとも1つが切り離された後に形成される空間の方向に次に切り離される分割中子Nxが移動して所定の位置からずれないように分割中子Nxを保持する作用を有する。したがって、空間がない状態で最初に分割中子Nxを切り離すための分割線72の加工経路上には爪部Tを付加しないように爪部データ53に設定することができる。
また、加工溝G1の加工経路上に付加される爪部Tは、加工溝G1の重心71から垂直方向に切り残し部Kがあるとした場合に加工溝G1の重心71から水平方向に伸びる線を基準として、加工溝G1の重心71から爪部Tの中心へ伸びる線の角度θを20°以上45°以下になる位置に設けるように爪部データ53に設定することができる(図8)。このように爪部データ53を設定すれば、第1の加工経路911に沿って最初に加工溝G1の大部分を荒加工した後であっても、中子Nが加工溝G1の中で傾くことなく加工することが可能となる。
加工プログラム生成部64は、加工溝G1の荒加工(ファーストカット)、仕上げ加工(セカンドカット以降)についての加工プログラム90を生成するものであるが、ここでは特に荒加工時のワイヤ電極Eに対する移動指令の生成に関して特に説明を行う。
具体的には、加工プログラム生成部64は切り残し部Kを残した状態で加工溝G1を形成する第1の加工経路911と、分割中子Nxを切り離す第2の加工経路912と、切り残し部Kを切断する第3の加工経路913と、加工溝G1に付加された爪部Tを切離して除去する第4の加工経路914を生成し、荒加工時に第1の加工経路911、第2の加工経路912、第3の加工経路913、第4の加工経路914の順に移動指令が行われる加工プログラム90を生成する。
加工プログラム生成部64によって生成される加工プログラム90に規定される加工経路は、加工溝G1の加工経路970a、分割線72の加工経路972a,972b,972c,972d、爪部Tの加工経路973a,973b,973c以外に、上記加工経路に至るまでのアプローチ経路を含む。
第1の加工経路911は、ワイヤ電極Eが中子Nの重心71である加工開始位置P01から分割線72の加工経路972aと一致するアプローチ経路に沿って加工溝G1上のアプローチ点P02へ移動し、アプローチ点P02から加工溝G1の加工形状に沿って加工溝G1の加工経路970a上を移動し、その後爪部Tの形状に沿って爪部Tの加工経路973a上を移動、そして最後に切り残し部Kを残して加工位置P03で停止する経路である(図5)。図5に示す例においては、切り残し部Kはアプローチ点P02から加工位置P03の間の加工溝G1の加工形状に沿った加工経路上の範囲で示されている。
加工プログラム生成部64は、加工形状データ70、爪部データ53および切り残し部データ54から加工溝G1の加工経路970a上に爪部Tの加工経路973aを付加し、爪部Tの加工経路973aに近接した位置に切り残し部Kを残した第1の加工経路911を生成する。
加工プログラム生成部64は、ワークWの内側部分をなす中子Nを分割した分割中子Nxを切り離す加工経路である第2の加工経路912を生成する。
加工プログラム生成部64は、分割演算部63により演算された中子Nの分割数から、分割中子Nxどうしが同一の形状、同一の質量となるように中子Nの重心71を基準に中子Nを等分割する第2の加工経路912を生成する。例えば、図4に示される加工例において、第2の加工経路912は、中子Nの重心71から等分割する直線の分割線72の加工経路972b,972c,972dを含む。
加工プログラム生成装置20は、中子Nの形状に対応して複数の分割中子Nxがそれぞれ同じ形状であるように等分割することができないときは、中子の重心71を基準に複数の分割中子Nxが可能な限り同じ質量になるように分割する。
また加工プログラム生成部64は、爪部データ53から分割線72の加工経路972c,972d上に爪部Tの加工経路973b,973cを付加して第2の加工経路912を生成する。
このように、ワイヤ電極Eが、1つ目の加工経路、2つ目の加工経路、3つ目の加工経路に沿って第2の加工経路912上を順に移動すると、分割中子N1,N2,N3がワイヤ電極Eにより順に加工溝G1から切り離される。分割中子N1,N2,N3が加工溝G1から切り離されるたびに中子移動装置8により回収される。分割中子N2,N3が加工溝G1から切り離された場合であっても、爪部Tの作用により空間の方向に移動することがない。
加工プログラム生成部64は加工形状データ70、切り残し部データ54から切り残し部Kを切断する第3の加工経路913を生成する。
図7に示される加工例においては、第3の加工経路913は、ワイヤ電極Eが中子Nの重心71である加工開始位置P01に戻り、加工開始位置P01から分割線72の加工経路972aと一致するアプローチ経路に沿って加工溝G1上のアプローチ点P02へ移動し、アプローチ点P02から加工溝G1の加工形状に沿った切り残し部Kの加工経路970b上を移動して加工位置P03で停止する経路である。
加工プログラム生成部64は加工形状データ70、爪部データ53から中子Nに含まれる全ての分割中子Nxを切り離して機外に排除した後に残される製品に不要な爪部Tを除去する第4の加工経路914を生成する。
図9に示される加工例においては、第4の加工経路914は、ワイヤ電極Eが加工開始位置である加工位置P03から加工溝G1の加工経路970aに沿って加工位置P07へ移動し、その後、加工溝G1の加工形状に沿った加工経路上を加工位置P08まで移動して停止する経路である。ここで、加工位置P07から加工位置P08までの加工経路970cは爪部Tの底部が加工溝G1の加工経路上に付加された範囲であり、ワイヤ電極Eが加工経路970cを移動することにより、爪部Tを除去することができる。爪部Tを除去する際に爪部Tを切り離し落下させて除去することが望ましくない場合は、選択的に、爪部Tを全て加工する、いわゆるコアレス加工によって爪部Tを除去するようにすることができる。コアレス加工を実施するときの第4の加工経路は、爪部Tの先端側を始点として、コアレス加工において周知の手法によって生成される爪部Tを全て加工によって除去するような線形になるが、爪部Tを切り離す場合と爪部Tを全て加工によって除去する場合の何れであっても、第4の加工経路が爪部Tを除去する加工経路であることに変わりがない。
図10は、本発明のワイヤ放電加工システム100の全体動作の概要を示すフローチヤートである。同図を参照してワイヤ放電加工システム100の全体動作の概要について説明を行う。
加工プログラム生成装置20は、実際の製品の加工形状である入力部30を介して加工形状データ70を取得する(S1:入力工程)。加工プログラム生成装置20は、加工形状データ70、分割演算部63により演算された中子Nの分割数の情報、爪部データ53、切り残し部データ54から、加工プログラム90を生成する(S2:加工プログラム生成工程)。加工プログラム90の生成工程においては、荒加工時の加工経路として第1の加工経路911,第2の加工経路912,第3の加工経路913および第4の加工経路914の移動指令を行う加工プログラム90を生成する。
その後、加工プログラム生成装置20は、加工プログラム90をワイヤ放電加工機10に送信する。
制御装置9は、加工プログラム生成装置20から送信された加工プログラム90を読み込み(S3)、解読して制御信号を生成する。
制御装置9は、生成した制御信号により各軸モータ6および電源装置7を動作させ、ワークWと中子Nの加工間隙に噴流ノズル22,32から加工液を供給しながら荒加工を行う。具体例としては、制御装置9は、ワイヤ電極Eを移動させ、第1の加工経路911に沿って加工溝G1および加工溝G1に付加された爪部Tを加工する(S4、図5:第1の加工処理)。切り残し部Kおよび爪部TによりワークWと中子Nは接合されているため、第1の加工経路911の加工処理が終了しても加工溝G1内の中子Nが落下することはない。
次に制御装置9は、第2の加工経路912に沿って爪部Tを形成しながら中子Nを順番に分割してワークWから切離するくり抜き加工が繰り返し行われる(S5:第2の加工処理)。ワークWから分割した分割中子Nxを切離するたびに、中子移動装置8を駆動し、分割した中子NをワークWから取り出し、中子Nを中子回収バケットに回収する(S6)。
荒加工工程の途中の状態にあっては、分割線72上に形成された爪部Tと分割された中子Nが係合するため、中子NをワークWから除去することによりできた空間に未回収の中子Nが移動することや落下することがなく、加工溝G1内部にとどまっている状態となる。
そして次に第3の加工経路913に沿ってワイヤ電極Eを移動させ、切り残し部Kを切離するくり抜き加工を行う(S7:第3の加工処理)。切り残し部Kを切離した後であっても、加工溝G1上に形成された爪部Tと分割した中子Nが係合するため、中子NをワークWから除去することによりできた空間に未回収の中子Nが移動することや落下することがなく、加工溝G1内部にとどまっている状態となる。中子移動装置8を駆動し、分割した中子NをワークWから取り出し、中子Nを中子回収バケットに回収する。
最後に、第4の加工経路914に沿ってワイヤ電極Eを移動させ、加工溝G1に付加された爪部Tを切り離す(S8:第4の加工処理)。
荒加工工程が終了すると、仕上げ加工が実行される(S9、S10)。仕上げ加工工程においては、加工溝G1に仕上げ加工を行い、実際の製品の形状に仕上げる。
そして、仕上げ加工が終了か否かの判別を行ない(S1)、加工プログラム90の実行が終了する。
また、本実施形態において中子Nの分割数は重量演算部62で求めた中子Nの重量を用いて分割演算部63により演算して求めていたが、中子Nの分割数は作業者により入力部30を介して設定されてもよい。その場合、重量演算部62および分割演算部63は省略することができる。
G1:加工溝
N:中子
T:爪部
W:ワーク
1:加工機本体
2:上側ガイド組体
3:下側ガイド組体
4:加工槽
5:ワークスタンド
6:各軸モータ
7:電源装置
9:制御装置
10:ワイヤ放電加工機
20:加工プログラム生成装置
30:入力部
40:表示部
50:記憶部
60:処理部
61:記憶データ取得部
62:重量演算部
63:分割演算部
64:加工プログラム生成部
70:加工形状データ
90:加工プログラム
Claims (5)
- 加工溝により切り離されたワークの内側部分をなす中子を分割して切り離すワイヤ放電加工機の加工方法であって、
前記中子を前記ワークから切り離さないための切り残し部を残して前記加工溝を加工する第1の加工処理と、
前記中子を分割して順番に切り離す第2の加工処理と、
前記切り残し部を切り離す第3の加工処理と、を有するワイヤ放電加工機の加工方法。 - 前記第1の加工処理は、分割された前記中子が前記加工溝の内側で移動しないための爪部を前記加工溝の加工経路上に形成して前記爪部と前記加工溝を加工することを特徴とする請求項1記載のワイヤ放電加工機の加工方法。
- さらに前記第3の加工処理の後に、前記爪部を前記ワークから除去する第4の加工処理を有することを特徴とする請求項2記載のワイヤ放電加工機の加工方法。
- 前記第2の加工処理は、前記中子を分割する分割線の加工経路上に、分割された前記中子が前記加工溝の内側で移動しないための爪部を形成して前記爪部と前記分割線を加工することを特徴とする請求項1記載のワイヤ放電加工機の加工方法。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項記載の加工処理を実行する加工プログラムを生成することを特徴とする加工プログラム生成装置。
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