JP7390351B2

JP7390351B2 - ワイヤ放電加工機の制御方法およびワイヤ放電加工機

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Publication number: JP7390351B2
Application number: JP2021214637A
Authority: JP
Inventors: 正木村; 新出口; 大輝袋舘
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2023-12-01
Anticipated expiration: 2041-12-28
Also published as: WO2023127901A1; JP2023098106A

Description

本発明は、高さ方向位置が変化する起伏を有したワークを加工するワイヤ放電加工機の制御方法およびワイヤ放電加工機に関する。

特許文献１には、ワークとワイヤ電極との放電加工部に一定圧力下で加工液を噴出するワイヤ放電加工機において、加工液の流量を検出して、検出した加工液の流量が適正範囲にない場合に、パルス電力を低減するようにしたワイヤ放電加工機が記載されている。

特許文献２には、放電加工を行なう前に所定の設定圧力の加工液噴流を上下加工液噴流ノズルから被加工物の表面に向けて供給しながら空運転を行ない、上下加工液噴流ノズルにおける加工液の圧力を測定して相対移動軌跡上の相対位置と関連付けて記憶させ、実際の放電加工中は、記憶されている負荷圧力と測定された負荷圧力とを照合して、段差部で放電エネルギを漸増または漸減するように加工条件に段階的に変更するようにしたワイヤ放電加工機が記載されている。

特開平１１－０４８０４０号公報特開２０１０－２４０７６１号公報

特許文献１、２に記載されているように放電加工部へ向けてノズルから加工液を噴射しながらワイヤ電極とワークとの間にパルス電力を印加して、放電加工するワイヤ放電加工機で、ワークの表面に凹部が形成されているような表面が実質的に不連続な起伏のあるワークを加工すると、ワイヤ電極が凹部内に露出したときに、ワイヤ電極が振動してワイヤ電極が断線したり、ワークの加工面に筋状の加工痕が形成されることがある。こうした問題は、特許文献１、２に記載されたワイヤ放電加工機では解決することができない。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題とし、ワイヤ放電加工機により起伏のあるワークを加工する際、ワーク形状の変化を形状変化箇所を加工する前に検知して、それに適合するよう加工液の供給を変更するようにしたワイヤ放電加工機の制御方法およびワイヤ放電加工機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、走行するワイヤ電極とワークとの間に所定のパルス電力を印加して、該ワークを加工するワイヤ放電加工機の制御方法において、前記ワイヤ電極の走行方向に加工液を噴射するノズルを前記ワークに密着させ、前記ノズルに供給ポンプによって加工液を供給し、前記ノズルに供給される加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記供給ポンプを制御し、前記ワイヤ電極の走行方向に対して横断方向に前記ワークを前記ワイヤ電極に対して相対移動させ、前記ノズルに加工液を供給する供給ポンプに供給される電流の周波数を測定し、前記測定された周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、前記供給ポンプの制御を圧力一定制御から、前記ノズルに、前記所定の閾値周波数（Ｆ _th ）よりも小さい周波数（Ｆ _c ）に対応する一定の流量の加工液を供給する流量一定制御に切り換え、前記ノズルに供給される加工液の圧力を測定し、前記供給ポンプが流量一定制御により制御されている間、前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、前記供給ポンプに対する流量一定制御を停止して、前記閾値圧力（Ｐ _th ）よりも大きい前記所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする前記圧力一定制御により前記供給ポンプを制御するようにしたワイヤ放電加工機の制御方法が提供される。

更に本発明によれば、加工液を噴射する上ノズルと下ノズルとの間で走行するワイヤ電極とワークとの間にパルス電力を印加し、前記上ノズルと下ノズルから前記ワークへ向けて加工液を噴射して前記ワークを加工するワイヤ放電加工機の制御方法において、前記ワークの上面と下面とが互いに前記ワイヤ電極の走行方向に対向するようにワークを配置し、前記ワークの最も高い上面に密着可能に前記上ノズルを位置決めし、前記ワークの最も低い下面に密着可能に下ノズルを位置決めし、前記上ノズルと下ノズルの各々に所定の一定圧力（Ｐ _c ）で加工液を供給し、前記ワイヤ電極の走行方向に対して横断方向に前記ワークを前記ワイヤ電極に対して相対移動させ、前記上ノズルに加工液を供給する第１の供給ポンプに供給する電流の周波数と、前記上ノズルに供給される加工液の圧力とを測定し、前記下ノズルに加工液を供給する第２の供給ポンプに供給する電流の周波数と、前記下ノズルに供給される加工液の圧力とを測定し、前記ワークの上面に前記上ノズルが密着する間、前記上ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第１の供給ポンプを制御し、前記ワークの下面に前記下ノズルが密着する間、前記下ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第２の供給ポンプを制御し、前記第１の供給ポンプへ供給される電流と、前記第２の供給ポンプへ供給される電流の何れか一方または双方の周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、該閾値周波数（Ｆ _th ）を超えた電流を供給される供給ポンプの制御を前記圧力一定制御から、前記所定の閾値周波数（Ｆ _th ）よりも小さい周波数（Ｆ _c ）に対応する所定の一定の流量の加工液を吐出する流量一定制御に切り換え、前記第１と第２の供給ポンプの一方または双方が流量一定制御により制御されている間、前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、該所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えた加工液を吐出する供給ポンプに対する流量一定制御を前記閾値圧力（Ｐ _th ）よりも大きい前記所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御に切り換えるようにしたワイヤ放電加工機の制御方法が提供される。

更に本発明によれば、加工液を噴射する上ノズルと下ノズルとの間で走行するワイヤ電極とワークとの間にパルス電力を印加し、前記上ノズルと下ノズルから前記ワークへ向けて加工液を噴射して前記ワークを加工するワイヤ放電加工機において、前記ワークの上面と下面とが互いに前記ワイヤ電極の走行方向に対向するようにワークを位置決めするワーク取付台と、前記ワークの最も高い上面に密着可能に設けられた前記上ノズルと、前記ワークの最も低い下面に密着可能に設けられた下ノズルと、前記上ノズルと下ノズルの各々に加工液を供給する第１と第２の供給ポンプと、前記ワイヤ電極の走行方向に対して横断方向に前記ワークを固定した前記ワーク取付台を前記ワイヤ電極に対して相対移動させる送り装置と、前記第１と第２の供給ポンプの吐出圧力を測定する第１と第２の圧力計と、前記第１と第２の供給ポンプを制御する制御装置とを具備し、前記制御装置が、前記ワークの上面に前記上ノズルが密着する間、前記上ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第１の供給ポンプを制御し、前記ワークの下面に前記下ノズルが密着する間、前記下ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第２の供給ポンプを制御し、前記第１の供給ポンプへ供給される電流と、前記第２の供給ポンプへ供給される電流の何れか一方または双方の周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、該閾値周波数（Ｆ _th ）を超えた電流を供給される供給ポンプの制御を前記圧力一定制御から、前記所定の閾値周波数（Ｆ _th ）よりも小さい周波数（Ｆ _c ）に対応する所定の一定の流量の加工液を吐出する流量一定制御に切り換え、前記第１と第２の供給ポンプの一方または双方が流量一定制御により制御されている間、前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、該所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えた加工液を吐出する供給ポンプに対する流量一定制御を前記閾値圧力（Ｐ _th ）よりも大きい前記所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御に切り換えるようにしたワイヤ放電加工機が提供される。

本発明によれば、ポンプに供給される電流の周波数を測定し、測定された周波数が所定の閾値周波数を超えたとき、ポンプの制御を圧力一定制御からノズルに所定の一定の流量の加工液を供給する流量一定制御に切り換えるようにしたので、ワークの凹部に露出するワイヤ電極が振動して、ワイヤ電極の破断や、ワークの加工面に筋状の加工痕が形成されることが防止される。また、加工液の供給の変更に合せて、加工電力条件を予め定めた値に制御すれば、加工能率を必要以上に下げることなく、加工時間の短縮も実現する。更に、本制御は、ワーク上面の高さ位置が変化する起伏と、ワーク下面の高さ位置が変化する起伏に対して独立して行うこともできる。

本発明の好ましい実施形態によるワイヤ放電加工機の制御装置のブロック図である。起伏のあるワークを加工する様子を示す略図である。図２において矢視線III-IIIの方向に見た平面図である。加工中に上ノズルが図２、３の位置Ｘ－２に到達し、ワークの凹部の側壁に差し掛かったとき、上ノズルの先頭部分に形成される開口を説明するための略図である。加工中に上ノズルが図２、３の位置Ｘ－３に到達し、ワークの凹部の反対側の側壁に差し掛かったとき、上ノズルの先頭部分がワークの上面によって閉塞されることを説明するための略図である。供給ポンプへ供給される交流電流の周波数および供給ポンプの吐出圧力の変化を示すグラフである。

図１は本発明の好ましい実施形態による放電加工機を示す図である。
ワイヤ放電加工機１０は、対向配置された上下ヘッド１２、１４と、ワーク１７を固定するワーク取付台３７、放電加工部に加工液を供給する加工液供給装置１８、ワイヤ電極１６とワーク１７との間に所定のパルス電圧を印加する電源装置３８およびワイヤ放電加工機１０の作動を制御する制御装置５０を備えている。

ワイヤ電極１６は、図示しないワイヤ電極供給リールから複数のガイドローラ（図示せず）により画成される走行路を経由して、上下ヘッド１２、１４間を走行するように供給され、ワイヤ電極回収装置（図示せず）に回収される。ワーク１７は、ワーク取付台３７に固定され、上下ヘッド１２、１４の間、より詳細には、上ヘッド１２のノズル１２ａ（上ノズル１２ａ）と、下ヘッド１４のノズル１４ａ（下ノズル１４ａ）の間に配置される。

なお、本開示では、ワイヤ電極１６の走行方向にＺ軸を、そしてワイヤ電極１６の走行方向に垂直な平面内で、互いに直交する２つの方向にＸ軸、Ｙ軸を定義する。典型的には、鉛直方向にＺ軸が、そして２つの直交する水平方向にＸ軸、Ｙ軸が定義される。図１では、紙面に垂直な方向にＹ軸、左右方向にＸ軸、そして上下方向にＺ軸が定義されている。

ワイヤ電極１６とワーク１７は電源装置３８に接続されており、両者間に所定のパルス電力が印加される。これにより、ワイヤ電極１６とワーク１７の間に放電が発生し、この放電のエネルギによりワーク１７に放電加工が行われる。ワイヤ電極１６は上ヘッド１２内または上ヘッド１２の近傍に配設された給電子（図示せず）を介して電源装置３８に接続される。ワーク１７は、ワーク取付台３７を介して電源装置３８に接続される。そして、放電加工過程にワーク１７がワーク取付台３７と共にＸ－Ｙ平面内で送り制御を受けることにより、所望の軌跡に沿って放電加工が進行し、ワーク１７から所望形状を有した製品が加工される。

なお、ワーク１７は、上ノズル１２ａと下ノズル１４ａの何れか一方または双方に対面する表面が実質的に不連続な起伏のあるワークである。図２、３を参照すると、一例として示すワーク１７は、上ノズル１２ａに対面する上面ＵＳに凹部１７ａ、１７ｂが形成され、下ノズル１４ａに対面するする下面ＢＳに凹部１７ｃが形成されている。凹部１７ａ、１７ｂ、１７ｃはステップ状に凹んでおり、典型的には、各々の側壁１７ｄ、１７ｅ；１７ｆ、１７ｇ；１７ｈ、１７ｉがワイヤ電極１６の走行方向またはＺ軸方向に対して略平行となっている。

本実施形態では、ワイヤ放電加工機１０は、ワーク取付台３７をＸ軸、Ｙ軸方向に送るＸ軸送り装置（図示せず）およびＹ軸送り装置（図示せず）を備え、前記ワーク取付台３７はＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。更に、ワイヤ放電加工機１０は、上ヘッド１２をＺ軸方向に位置決めするＺ軸送り装置（図示せず）を備えている。本実施形態では、下ヘッド１４はワイヤ放電加工機１０のコラム等の静止部（図示せず）に固定され、上ヘッド１２のみがＺ軸方向に移動可能となっている。ワーク１７を治具（図示せず）を用いて適切な高さにワーク取付台３７に固定することによって、下ヘッド１４とワーク１７とがＺ軸方向に相対的に位置決めされる。

Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸送り装置は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に延設されたＸ軸ボールねじ（図示せず）、Ｙ軸ボールねじ（図示せず）およびＺ軸ボールねじ（図示せず）と、ワーク取付台３７に取り付けられ、Ｘ軸ボールねじおよびＹ軸ボールねじにそれぞれ係合するナット、上ヘッド１２に取り付けられ、Ｚ軸ボールねじに係合するナット、Ｘ軸ボールねじ、Ｙ軸ボールねじおよびＺ軸ボールねじの各々の一端に結合されたＸ軸サーボモータ３４、Ｙ軸サーボモータ３５およびＺ軸サーボモータ３６を含むことができる。Ｘ軸、Ｙ軸および／またはＺ軸送り装置は、ボールねじとサーボモータとの組み合わせに替えて、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に延在するステータ（図示せず）を備えたリニアモータ（図示せず）を用いてもよい。

加工液供給装置１８は、清浄な加工液を貯留する清浄タンク１９ａ、放電加工に使用された加工液を回収する回収タンク１９ｂ、回収タンク１９ｂから清浄タンク１９ａに加工液を供給する濾過ポンプ２６、濾過ポンプ２６の出口側配管に配設されたフィルタ２８、清浄タンク１９ａから上ヘッド１２へ供給管路２２ａ、２２ｂを介して加工液を供給する第１の供給ポンプ２０、および、清浄タンク１９ａから下ヘッド１４へ供給管路２３ａ、２３ｂを介して加工液を供給する第２の供給ポンプ２１を含む。清浄タンク１９ａと回収タンク１９ｂとの間に調整管２９を設け、清浄タンク１９ａよりオーバーフローした加工液を回収タンク１９ｂに回収するようにしてもよい。

第１と第２の供給ポンプ２０、２１は流量可変のポンプであり、一例として、以下の説明では、第１と第２の供給ポンプ２０、２１へ供給する交流電流の周波数を制御することによって、その吐出流量を制御可能なインバータポンプにより構成されている。つまり、第１と第２の供給ポンプ２０、２１は、回転数を制御することによって、吐出する流量を制御するようになっている。こうしたポンプの吐出流量は、一般的に、ポンプを駆動するモータへ供給する交流電流の周波数に概ね比例する。

第１と第２の供給ポンプ２０、２１の下流側の供給管路２２ｂ、２３ｂには、第１と第２の供給ポンプ２０、２１から吐出される加工液の圧力または上下ヘッド１２、１４に供給される加工液の圧力を測定する第１と第２の圧力センサ３０、３１が配設されている。

上下ヘッド１２、１４には、加工液供給用の上下ノズル１２ａ、１４ａが備えられている。上ノズル１２ａは上ヘッド１２に固定され、Ｚ軸送り装置によって、上ヘッド１２と共にＺ軸方向に位置決めされる。下ノズル１４ａは、下ヘッド１４に固定されている。加工液供給装置１８から上下ヘッド１２、１４に加工液が供給される。上下ヘッド１２、１４に供給された加工液は、上下ノズル１２ａ、１４ａからワーク１７へ向けて噴射される。

より詳細には、第１の供給ポンプ２０によって、清浄タンク１９ａから供給管路２２ａ、２２ｂを介して上ヘッド１２へ供給された加工液は、上ノズル１２ａからワーク１７の上面ＵＳに向けて噴射される。第２の供給ポンプ２１によって、清浄タンク１９ａから供給管路２３ａ、２３ｂを介して下ヘッド１４へ供給された加工液は、下ノズル１４ａからワーク１７の下面ＢＳに向けて噴射される。

上ノズル１２ａおよび下ノズル１４ａの各々の先端には、円形の穴（墳口）１２ｂ、１４ｂ（図４参照）形成されており、該墳口の中心部をワイヤ電極１６が挿通される。ワイヤ電極１６は、上ヘッド１２および下ヘッド１４内に配設されたワイヤガイド（図示せず）によって、Ｘ－Ｙ平面内で上ノズル１２ａおよび下ノズル１４ａに対して中心に位置決めされる。上下ヘッド１２、１４は、上下ノズル１２ａ、１４ａの先端がワーク１７の表面に密着するように、ワーク１７に対してＺ軸方向に位置決めされる。より詳細には、上ノズル１２ａは、ワーク１７の上面ＵＳの最も高い表面に密着するように配置され、下ノズル１４ａは、ワーク１７の下面ＢＳの最も低い表面に密着するように配置される。上下ノズル１２ａ、１４ａが、ワーク１７の上面ＵＳと下面ＢＳに密着した状態で、加工液が、上下ノズル１２ａ、１４ａから、ワイヤ放電加工によって形成された加工軌跡の空隙ＧＰｍ（図３参照）に噴流状に供給される。

本実施形態では、第１と第２の供給ポンプ２０、２１は、第１と第２のインバータ３２、３３に接続されており、第１と第２のインバータ３２、３３から各々の駆動モータ（図示せず）に供給される交流電流の周波数を制御することによって、第１と第２の供給ポンプ２０、２１から吐出される加工液の圧力を独立に制御するようになっている。図１には、２つのインバータ（第１と第２のインバータ３２、３３）が図示されているが、出力される交流電流の周波数を独立に変更可能な２つの出力ポートを備えた１つのインバータを用いてもよい。

上下ノズル１２ａ、１４ａからワーク１７へ向けて噴射された加工液は、ワイヤ放電加工によって発生する熱や加工屑を除去した後、下ノズル１４ａの下側に配設された加工液回収部としての加工液パン２４に受容され、加工液パン２４から回収配管２５を経由して加工液の回収タンク１９ｂへ戻される。ここから濾過ポンプ２６、フィルタ２８を介して清浄タンク１９ａに送出されて再利用される。回収管路２５は、加工液パン２４からの加工液を回収タンク１９ｂへ向けて圧送する回収ポンプ（図示せず）を備えていてもよい。

制御装置５０は、ＮＣ部５１、ポンプ制御部５２、第１と第２の圧力制御部５５、５６、記憶部５３および判定部５４を主要な構成要素として備えている。ポンプ制御部５２、第１と第２の圧力制御部５５、５６、記憶部５３および判定部５４は、ＣＰＵ（中央演算素子）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができる。制御装置５０は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイスを含んでいてもよい。

ＮＣ部５１は、一般的なＮＣ装置により形成することができ、ＮＣ部に入力された加工プログラムを読取り、解釈して、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸サーボモータ３４、３５、３６を制御する。電源装置３８は、ＮＣ部５１が読み込んだ加工プログラム中に記述されている電源オン－オフ指令に基づいて起動、停止するようにできる。また、ポンプ制御部５２、第１と第２の圧力制御部５５、５６、記憶部５３および判定部５４は、ＮＣ部５１を形成するＮＣ装置の一部として構成してもよい。

ポンプ制御部５２は、第１と第２のインバータ３２、３３に直接接続されると共に、第１と第２の圧力制御部５５、５６を介して第１と第２のインバータ３２、３３に接続されている。ポンプ制御部５２は、第１と第２のインバータ３２、３３に周波数指令値出力し、第１と第２のインバータ３２、３３から第１と第２の供給ポンプ２０、２１に出力される交流電流の周波数を制御することを通じて第１と第２の供給ポンプ２０、２１を制御することができる。

また、ポンプ制御部５２は、第１と第２の供給ポンプ２０、２１が、後述の圧力一定制御される間、第１と第２の圧力制御部５５、５６にそれぞれ独立して目標圧力指令を出力する。目標圧力は、ワーク１７の厚さ（ワイヤ電極１６の走行方向の寸法）によって適切な圧力が変わるので、予め実験等により適切な値を決定し、ワーク１７の厚さに関連させて記憶部５３に格納しておくことができる。

第１と第２の圧力制御部５５、５６は、第１と第２のインバータ３２、３３に接続されると共に、第１と第２の供給ポンプ２０、２１の各々の下流側の供給管路２２ｂ、２３ｂに配設されている第１と第２の圧力センサ３０、３１に接続されている。第１と第２の供給ポンプ２０、２１の吐出圧力と、第１と第２の供給ポンプ２０、２１に供給される交流電流の周波数との関係は、予め実験によって求めておくことができる。

第１と第２の圧力制御部５５、５６は、ポンプ制御部５２からの目標圧力指令値と、第１と第２の圧力センサ３０、３１が検知した、第１と第２の供給ポンプ２０、２１の吐出圧力（測定圧力）との差分に基づき、第１と第２の供給ポンプ２０、２１の吐出圧力が目標圧力になるように、第１と第２のインバータ３２、３３に対して周波数指令値を出力する。

ここで、第１の供給ポンプ２０は、上述のように、第１のインバータ３２により周波数一定制御され、供給される交流電流の周波数に比例させて加工液を吐出し、また一般的に、流量は圧力の平方根に比例する（ベルヌーイの定理）ので、第１と第２のインバータ３２、３３から第１と第２の供給ポンプ２０、２１へ供給される交流電流の周波数の増分が、目標圧力と測定圧力との差分の平方根に比例するように、第１と第２の圧力制御部５５、５６から第１と第２のインバータ３２、３３へ周波数指令が出力される。

第１と第２の供給ポンプ２０、２１に供給される交流電流の周波数と、第１と第２の供給ポンプ２０、２１の吐出圧力は、ワーク１７の厚さ（ワイヤ電極１６の走行方向の寸法）によって変わるので、周波数と吐出圧力との関係を予め実験等により求め、記憶部５３に格納しておくことができる。

こうして、ポンプ制御部５２は、フィードバック制御により、第１と第２の供給ポンプ２０、２１の吐出圧力が、ポンプ制御部５２から指令される目標圧力になるように、第１と第２の供給ポンプ２０、２１を制御することができる。

このように、ポンプ制御部５２は、第１と第２のインバータ３２、３３に直接周波数指令値を出力する周波数一定制御と、第１と第２の圧力制御部５５、５６に圧力指令を出力する圧力一定制御とによって、第１と第２の供給ポンプ２０、２１を制御する。本実施形態では、後述のように、ポンプ制御部５２は、判定部５４からの判定結果に基づいて、周波数一定制御と圧力一定制御とを切り替えるようになっている。

判定部５４は、第１と第２の供給ポンプ２０、２１各々の下流側管路２２ｂ、２３ｂに設けられた第１と第２の圧力センサ３０、３１、および、第１と第２の供給ポンプ２０、２１への第１と第２のインバータ３２、３３の各々の出力４０、４１に接続されている。判定部５４は、更に、電源装置３８に接続されている。

既述したように本発明では、ワーク１７は、上ノズル１２ａと下ノズル１４ａの何れか一方または双方に対面する表面に不連続な凹部を有した起伏のあるワークとなっている。図２、３を参照すると、一例として、ワーク１７は、上ノズル１２ａに対面する上面ＵＳに形成された凹部１７ａ、１７ｂと、下ノズル１４ａに対面する下面ＢＳに形成された凹部１７ｃとを有している。

ワーク取付台３７に固定されたワーク１７は、Ｘ軸送り装置およびＹ軸送り装置（図１ではＸ軸サーボモータ３４およびＹ軸サーボモータ３５のみ図示されている）によって、ワーク取付台３７と共にＸ－Ｙ平面内で送られる。一例として示す図２、３では、ワーク１７はＸ軸に沿って左方向に移動し、その結果、上ノズル１２ａおよび下ノズル１４ａは、ワーク１７に対して矢印Ａｍの方向に移動するように図示されている。つまり、図２、３では、矢印Ａｍは、ワーク１７に対する上下ノズル１２ａ、１４ａの相対的な移動を示している。

図２、３において、Ｘ－１は、ワーク１７の端縁１７ＥＳにワイヤ電極１６が係合する直前の位置（ワーク１７に対する上下ノズル１２ａ、１４ａおよびワイヤ電極１６の相対的な位置）を、Ｘ－２は、上下ノズル１２ａ、１４ａが、Ｘ－１からワーク１７に対して矢印Ａｍの方向へ移動し、ワイヤ電極１６が凹部１７ａの側壁１７ｄを破断する直前の位置を、そしてＸ－３は、ワイヤ電極１６が、凹部１７ａを横断して矢印Ａｍの方向にワーク１７に対して更に移動し、凹部１７ａの側壁１７ｄに対面する反対側の側壁１７ｅに係合する直前の位置を示している。

図４は、上ノズル１２ａが位置Ｘ－２にあるときの上ノズル１２ａとワーク１７の凹部１７ａとの位置関係を示す拡大図である。上ノズル１２ａが位置Ｘ－２に到達し、ワーク１７の凹部１７ａの側壁１７ｄに差し掛かると、上ノズル１２ａの先頭部分がワーク１７の上面に接触しなくなり、図４に示すように、上ノズル１２ａの先頭部分に開口ＮＯが形成される。このとき、ワイヤ電極１６は、凹部１７ａの側壁１７ｄに未だ到達していない。

上ノズル１２ａは、上述のように、ワーク１７の上面に密接させた状態で、ワーク１７に対して矢印Ａｍの方向に移動する。従って、上ノズル１２ａから噴出する加工液は、ワイヤ放電加工によって形成された加工軌跡の空隙ＧＰｍ内に流入することとなる。また、この間、第１の供給ポンプ２０は、吐出圧力が一定になるように圧力一定制御されている。

上述のように、上ノズル１２ａが、ワーク１７の凹部１７ａの側壁１７ｄに差し掛かり、開口ＮＯが出現すると、上ノズル１２ａの墳口１２ｂからの加工液は、空隙ＧＰｍはもとより、開口ＮＯへも流入するようになる。上ノズル１２ａが矢印Ａｍの方向に更に移動すると、開口ＮＯの面積は次第に大きくなるので、上ノズル１２ａの移動の間、第１の圧力センサ３０が検知する第１の供給ポンプ２０の下流側の供給管路２２ｂ内の圧力は低下する傾向を示す。

上ノズル１２ａが、ワーク１７に対して矢印Ａｍの方向に更に移動し、ワイヤ電極１６が凹部１７ａの側壁１７ｄを破断すると、ワイヤ電極１６の一部が凹部１７ａ内に露出する。ワイヤ電極１６において凹部１７ａ内に露出した部分は、上ノズル１２ａから噴出する加工液によって振動し、ワイヤ電極１６が破断したり、加工面が筋状に損傷したりする。本発明では、これを防止するために、ワイヤ電極１６が凹部１７ａに露出する直前に、後述のように、上ノズル１２ａから吐出される加工液の流量を低減するようになっている。

上述のように、開口ＮＯが出現したとき、第１の供給ポンプ２０は、吐出圧力が一定となるように圧力一定制御されている。従って、供給管路２２ｂ内の圧力低下によって、ポンプ制御部５２からの目標圧力指令値と、第１の圧力センサ３０が検知した第１の供給ポンプ２０の吐出圧力との差分が大きくなると、第１の圧力制御部５５は、第１のインバータ３２に対して、第１の供給ポンプ２０へ供給する交流電流の周波数を高めるよう指令する。その結果、第１の供給ポンプ２０へ供給される交流電流の周波数が次第に高くなる。

本実施形態では、第１の供給ポンプ２０が圧力一定制御されている間、第１の供給ポンプ２０へ供給される交流電流の周波数が所定の閾値（閾値周波数）を超えたときに、第１の供給ポンプ２０の制御を、吐出圧力が一定となる圧力一定制御から、第１の供給ポンプ２０へ予め決定された所定の一定周波数の交流電流を供給する周波数一定制御に切り替えるようになっている。このときの前記閾値周波数は、予め実験等により適切な値を決定することができる。

こうして、判定部５４は、第１の供給ポンプ２０が圧力一定制御されてる間、第１のインバータ３２が出力する交流電流の周波数を監視し、これが閾値周波数を超えたときに、第１の供給ポンプ２０の制御を圧力一定制御から流量一定制御に切り替える。つまり、判定部５４は、ポンプ制御部５２に対して、第１の供給ポンプ２０の制御方式の切換を指令する。こうして、上ノズル１２ａへの加工液の供給方式が、所定の一定の圧力から、所定の一定の流量に切り換えられる。

判定部５４は、また、第１のインバータ３２が出力する交流電流の周波数が閾値周波数を超えたときに、電源装置３８に、ワイヤ電極１６とワーク１７との間に印加されるパルス電力を所定の低パルス電力に低減するよう指示する。このパルス電力は、パルス幅とパルス電流の一方または双方を低減することによって低減することができる。

このときの加工液の所定の一定の流量は予め実験等によって決定することができる。この場合、第１の供給ポンプ２０の下流側の供給管路２２ｂに加工液の流量を測定する流量計（図示せず）を配設し、供給管路２２ｂを流通する加工液の流量をフィードバック制御するようにできる。

また、加工液の上記所定の一定の流量および低パルス電力は、凹部１７ａ、１７ｂのそれぞれの深さに応じて変更してもよい。この場合、加工液の流量および低パルス電力を、凹部１７ａ、１７ｂのそれぞれの深さに関連させて記憶部５３に格納することができる。また、凹部１７ａ、１７ｂの深さは、オペレータが制御装置５０に手動で入力することができる。また、凹部１７ａ、１７ｂの位置座標に関連させて凹部１７ａ、１７ｂのそれぞれの深さをワーク１７のための加工プログラムに記入しておき、判定部５４が、加工中に凹部１７ａ、１７ｂの深さをＮＣ部５１から読取り、第１のインバータ３２が出力する交流電流の周波数が閾値周波数を超えたときの、Ｘ、Ｙ座標値と対照させることによって、凹部１７ａまたは１８ｂの深さを求めるようにしてもよい。

また、上ノズル１２ａから吐出される加工液の流量は、第１の供給ポンプ２０へ供給する交流電流の周波数に比例するので、これにより、上ノズル１２ａからは、所定流量の加工液が噴出するようになる。従って、第１のインバータ３２が出力する交流電流の周波数が前記閾値周波数を超えたとき、第１の供給ポンプ２０の吐出流量が一定になるように制御することに代えて、第１のインバータ３２の出力する交流電流の周波数を所定の一定周波数に制御してもよい。

本実施形態では、圧力一定制御から流量一定制御への制御方式の切換指令を判定部５４から受けると、ポンプ制御部５２は、第１の圧力制御部５５に対して、第１のインバータ３２への指令の出力を停止する指令を発する、或いは、第１の圧力制御部５５に出力する目標圧力を０（零）にすると共に、所定の一定の周波数の交流電流を第１の供給ポンプ２０へ供給すべき旨の指令を第１のインバータ３２に指令する、或いは、第１の供給ポンプ２０へ供給する交流電流の一定の周波数を指定するようになっている。これにより、予め決定された所定の一定周波数の交流電流が第１の供給ポンプ２０に供給される。第１の供給ポンプ２０を周波数一定制御する間の前記一定の周波数は、予め実験等によって決定することができる。

この一定の周波数は、凹部１７ａ、１７ｂのそれぞれの深さに応じて変更してもよい。この場合、複数の一定の周波数を、凹部１７ａ、１７ｂのそれぞれの深さに関連させて記憶部５３に格納することができる。また、凹部１７ａ、１７ｂの深さは、オペレータが制御装置５０に手動で入力することができる。また、凹部１７ａ、１７ｂの位置座標に関連させて凹部１７ａ、１７ｂのそれぞれの深さをワーク１７のための加工プログラムに記入しておき、判定部５４が、加工中に凹部１７ａ、１７ｂの深さをＮＣ部５１から読取り、第１のインバータ３２が出力する交流電流の周波数が閾値周波数を超えたときの、Ｘ、Ｙ座標値と対照させることによって、凹部１７ａまたは１７ｂの深さを求めるようにしてもよい。

上ノズル１２ａが、矢印Ａｍの方向に更に移動し、上ノズル１２ａの移動方向の先頭部分が、ワーク１７の凹部１７ａの側壁１７ｄの反対側の側壁１７ｅに差し掛かると（位置Ｘ－３）、図５に示すように、上ノズル１２ａの先頭部分とワーク１７の上面ＵＳとが接触する。これにより、上ノズル１２ａの墳口１２ｂの先頭部分がワーク１７の上面ＵＳによって部分的に閉塞される。図５では、ワイヤ電極１６は、凹部１７ａの側壁１７ｅに接触していない。

上述のように、上ノズル１２ａが、ワーク１７の凹部１７ａを横断する間、第１の供給ポンプ２０は、吐出する流量が一定である流量一定制御、或いは、供給される交流電流の周波数が一定である周波数一定制御されているので、上ノズル１２ａが凹部１７ａの側壁１７ｅに差し掛かり、墳口１２ｂが部分的に閉塞されると、第１の供給ポンプ２０の下流側の管路２３ｂ内の加工液の圧力が増加する。管路２３ｂ内の加工液の圧力が増加し始めても、図５に示すように、ワイヤ電極１６は、未だ凹部１７ａの側壁１７ｅには到達していない。

ワイヤ電極１６が、凹部１７ａの側壁１７ｅに到達すると、凹部１７ａによって露出していたワイヤ電極１６の一部とワーク１７との間で放電が始まる。ワイヤ電極１６が凹部１７ａの側壁１７ｅに接触した後に、上ノズル１２ａが、更にワーク１７に対して矢印Ａｍの方向に移動すると、該側壁１７ｅが削られワーク１７に空隙ＧＰｍが形成される。つまり、凹部１７ａ内に露出していたワイヤ電極１６の部分は、ワーク１７内に進入していくので、上ノズル１２ａから吐出される加工液の制御を従前の圧力一定制御に戻さなければならない。

本実施形態では、第１の供給ポンプ２０が、吐出量が一定の流量一定制御、または、供給される交流電流の周波数が一定の周波数一定制御されている間、第１の供給ポンプ２０の吐出圧力が所定値を超えたときに、第１の供給ポンプ２０の制御方式を、流量一定制御または周波数一定制御から、第１の供給ポンプ２０の吐出圧力が一定である圧力一定制御に切り換えるようになっている。このときの第１の供給ポンプ２０の一定の吐出圧力は、上述した目標圧力である。

こうして、判定部５４は、第１の圧力センサ３０の検知する圧力を監視し、これが閾値圧力を超えたときに、第１の供給ポンプ２０の制御方式を流量一定制御または周波数一定制御から圧力一定制御に切り替える。

判定部５４は、また、第１の圧力センサ３０の検知する圧力が閾値圧力を超えたときに、電源装置３８に、ワイヤ電極１６とワーク１７との間に印加されるパルス電力を従前のパルス電力に増加するよう指示する。このパルス電力の増加は、パルス幅とパルス電流の一方または双方を増加することによって実施することができる。

図６は、本実施形態によるワイヤ放電加工機により図２、３に示すワークを加工したときの第１のインバータ３２の出力する電流の周波数の変化と、第１の供給ポンプ２０の吐出圧力（第１の圧力センサ３０の測定圧力）の変化を示すグラフである。
図６において、Ｘ＝Ｘ₀でワイヤ電極１６とワーク１７の端縁部が係合し始める。その後、Ｘ₀～Ｘ₁で、加工液は、圧力一定制御ＣＰのもと、所定の一定圧力Ｐ_Cで上ノズル１２ａに供給される。ここで、Ｘ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃は、それぞれワーク端縁部、側壁１７ｄ、側壁１７ｅ、側壁１７ｆのＸ方向位置を示す（図３）。

上述のように、上ノズル１２ａが、図２、３の位置Ｘ－２に到達し、ワーク１７の凹部１７ａの側壁１７ｄに差し掛かると、上ノズル１２ａの先頭部分に開口ＮＯが形成され、それによって、圧力センサ３０が測定する圧力値は低減される傾向を示し、それにつれて第１のインバータ３２が出力する電流の周波数は次第に増加する。

ワイヤ電極１６が、Ｘ＝Ｘ₁近傍に到達すると、第１のインバータ３２の出力する電流の周波数Ｆが、所定の閾値周波数Ｆ_thとなり、第１の供給ポンプ２０の制御方式が、それまでの圧力一定制御ＣＰから流量一定制御に切り換えられる。本実施形態では、第１の供給ポンプ２０のための制御方式が、目標圧力と吐出圧力との差分に基づくフィードバック制御から、ポンプ制御部５２から出力される周波数指令に基づく周波数一定制御ＣＦに切り換えられる。こうして、第１のインバータ３２から第１の供給ポンプ２０に一定の周波数Ｆ_Cの電流が供給される。

上ノズル１２ａが更に移動して、図２、３の位置Ｘ－３に到達し、上ノズル１２ａの移動方向の先頭部分が、ワーク１７の凹部１７ａの側壁１７ｄの反対側の側壁１７ｅに差し掛かると、上ノズル１２ａの墳口１２ｂの先頭部分がワーク１７の上面ＵＳによって部分的に閉塞され、それによって、圧力センサ３０が測定する圧力値は増加する傾向を示す。

ワイヤ電極１６が、Ｘ＝Ｘ₂の近傍に到達すると、圧力センサ３０が測定する圧力値が所定の閾値圧力Ｐ_thとなり、第１の供給ポンプ２０の制御方式が、それまでの流量一定制御（または周波数一定制御ＣＦ）から圧力一定制御ＣＰに切り換えられる。本実施形態では、第１の供給ポンプ２０のための制御方式が、ポンプ制御部５２から出力される周波数指令に基づく周波数一定制御から、目標圧力と吐出圧力との差分に基づくフィードバック制御に切り換える。こうして、第１の供給ポンプ２０から一定の圧力Ｐ_Cの加工液が上ノズル１２ａに供給される。

ワイヤ電極１６が、Ｘ＝Ｘ₃の近傍に到達すると、上記Ｘ＝Ｘ₁と同様に、第１の供給ポンプ２０のための制御方式が、圧力一定制御ＣＰから流量一定制御（周波数一定制御ＣＦ）に切り換えられ、そして、Ｘ＝Ｘ₄の近傍に到達すると、上記Ｘ＝Ｘ₂と同様に、流量一定制御（周波数一定制御ＣＦ）から圧力一定制御ＣＰに切り換えられる。

なお、上ノズル１２ａに加工液を供給する第１の供給ポンプ２０に関連して本発明の好ましい実施形態を説明したが、ポンプ制御部５２は、第１の供給ポンプ２０とは独立して下ノズル１４ａに加工液を供給する第２の供給ポンプ２１を制御するので、第２の供給ポンプ２１も第１の供給ポンプ２０と同様に制御される。すなわち、下ノズル１４ａがワーク１７の下面ＢＳに密着する間、第２の供給ポンプ２１は、下ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力とする圧力一定制御により制御され、第２の供給ポンプ２１へ供給される電流の周波数が所定の閾値周波数を超えたとき、第２の供給ポンプ２１の制御方式が、圧力一定制御から、第２の供給ポンプ２１から所定の一定の流量の加工液が吐出される流量一定制御に切り換えられ、そして流量一定制御の間、第２の供給ポンプ２１の測定圧力が所定の閾値圧力を超えたとき、第２の供給ポンプ２１の制御方式が、流量一定制御から圧力一定制御に切り換えられる。

１０ワイヤ放電加工機
１２上ヘッド
１２ａ上ノズル
１４下ヘッド
１４ａ下ノズル
１６ワイヤ電極
１７ワーク
１８加工液供給装置
２０第１の供給ポンプ
２１第２の供給ポンプ
３７ワーク取付台
３８電源装置
５０制御装置

Claims

走行するワイヤ電極とワークとの間に所定のパルス電力を印加して、該ワークを加工するワイヤ放電加工機の制御方法において、
前記ワイヤ電極の走行方向に加工液を噴射するノズルを前記ワークに密着させ、
前記ノズルに供給ポンプによって加工液を供給し、
前記ノズルに供給される加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記供給ポンプを制御し、
前記ワイヤ電極の走行方向に対して横断方向に前記ワークを前記ワイヤ電極に対して相対移動させ、
前記ノズルに加工液を供給する供給ポンプに供給される電流の周波数を測定し、
前記測定された周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、前記供給ポンプの制御を圧力一定制御から、前記ノズルに、前記所定の閾値周波数（Ｆ _th ）よりも小さい周波数（Ｆ _c ）に対応する一定の流量の加工液を供給する流量一定制御に切り換え、
前記ノズルに供給される加工液の圧力を測定し、
前記供給ポンプが流量一定制御により制御されている間、前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、前記供給ポンプに対する流量一定制御を停止して、前記閾値圧力（Ｐ _th ）よりも大きい前記所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする前記圧力一定制御により前記供給ポンプを制御することを特徴としたワイヤ放電加工機の制御方法。
前記測定された周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、前記ワイヤ電極と前記ワークとの間に印加されるパルス電力のパルス幅とパルス電流の一方または双方を低減することを更に含む請求項１に記載のワイヤ放電加工機の制御方法。
前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、前記ワイヤ電極と前記ワークとの間に印加されるパルス電力のパルス幅とパルス電流の一方または双方を増加させることを更に含む請求項１に記載のワイヤ放電加工機の制御方法。
加工液を噴射する上ノズルと下ノズルとの間で走行するワイヤ電極とワークとの間にパルス電力を印加し、前記上ノズルと下ノズルから前記ワークへ向けて加工液を噴射して前記ワークを加工するワイヤ放電加工機の制御方法において、
前記ワークの上面と下面とが互いに前記ワイヤ電極の走行方向に対向するようにワークを配置し、
前記ワークの最も高い上面に密着可能に前記上ノズルを位置決めし、
前記ワークの最も低い下面に密着可能に下ノズルを位置決めし、
前記上ノズルと下ノズルの各々に所定の一定圧力（Ｐ _c ）で加工液を供給し、
前記ワイヤ電極の走行方向に対して横断方向に前記ワークを前記ワイヤ電極に対して相対移動させ、
前記上ノズルに加工液を供給する第１の供給ポンプに供給する電流の周波数と、前記上ノズルに供給される加工液の圧力とを測定し、
前記下ノズルに加工液を供給する第２の供給ポンプに供給する電流の周波数と、前記下ノズルに供給される加工液の圧力とを測定し、
前記ワークの上面に前記上ノズルが密着する間、前記上ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第１の供給ポンプを制御し、
前記ワークの下面に前記下ノズルが密着する間、前記下ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第２の供給ポンプを制御し、
前記第１の供給ポンプへ供給される電流と、前記第２の供給ポンプへ供給される電流の何れか一方または双方の周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、該閾値周波数（Ｆ _th ）を超えた電流を供給される供給ポンプの制御を前記圧力一定制御から、前記所定の閾値周波数（Ｆ _th ）よりも小さい周波数（Ｆ _c ）に対応する所定の一定の流量の加工液を吐出する流量一定制御に切り換え、
前記第１と第２の供給ポンプの一方または双方が流量一定制御により制御されている間、前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、該所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えた加工液を吐出する供給ポンプに対する流量一定制御を前記閾値圧力（Ｐ _th ）よりも大きい前記所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御に切り換えることを特徴としたワイヤ放電加工機の制御方法。
前記第１と第２の供給ポンプの一方または双方の前記測定された周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、前記ワイヤ電極と前記ワークとの間に印加されるパルス電力のパルス幅とパルス電流の一方または双方を低減することを更に含む請求項４に記載のワイヤ放電加工機の制御方法。
第１と第２の供給ポンプの一方または双方の前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、前記ワイヤ電極と前記ワークとの間に印加されるパルス電力のパルス幅とパルス電流の一方または双方を増加させることを更に含む請求項４に記載のワイヤ放電加工機の制御方法。
加工液を噴射する上ノズルと下ノズルとの間で走行するワイヤ電極とワークとの間にパルス電力を印加し、前記上ノズルと下ノズルから前記ワークへ向けて加工液を噴射して前記ワークを加工するワイヤ放電加工機において、
前記ワークの上面と下面とが互いに前記ワイヤ電極の走行方向に対向するようにワークを位置決めするワーク取付台と、
前記ワークの最も高い上面に密着可能に設けられた前記上ノズルと、
前記ワークの最も低い下面に密着可能に設けられた下ノズルと、
前記上ノズルと下ノズルの各々に加工液を供給する第１と第２の供給ポンプと、
前記ワイヤ電極の走行方向に対して横断方向に前記ワークを固定した前記ワーク取付台を前記ワイヤ電極に対して相対移動させる送り装置と、
前記第１と第２の供給ポンプの吐出圧力を測定する第１と第２の圧力計と、
前記第１と第２の供給ポンプを制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置が、前記ワークの上面に前記上ノズルが密着する間、前記上ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第１の供給ポンプを制御し、前記ワークの下面に前記下ノズルが密着する間、前記下ノズルへ供給する加工液の圧力を所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御により前記第２の供給ポンプを制御し、前記第１の供給ポンプへ供給される電流と、前記第２の供給ポンプへ供給される電流の何れか一方または双方の周波数が所定の閾値周波数（Ｆ _th ）を超えたとき、該閾値周波数（Ｆ _th ）を超えた電流を供給される供給ポンプの制御を前記圧力一定制御から、前記所定の閾値周波数（Ｆ _th ）よりも小さい周波数（Ｆ _c ）に対応する所定の一定の流量の加工液を吐出する流量一定制御に切り換え、前記第１と第２の供給ポンプの一方または双方が流量一定制御により制御されている間、前記測定された圧力が所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えたとき、該所定の閾値圧力（Ｐ _th ）を超えた加工液を吐出する供給ポンプに対する流量一定制御を前記閾値圧力（Ｐ _th ）よりも大きい前記所定の一定圧力（Ｐ _c ）とする圧力一定制御に切り換えることを特徴としたワイヤ放電加工機。