JPH0144451B2

JPH0144451B2 -

Info

Publication number: JPH0144451B2
Application number: JP55186743A
Authority: JP
Inventors: Haruki Obara
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1989-09-27
Also published as: EP0068027B1; EP0068027A4; EP0068027A1; WO1982002354A1; US4499359A; JPS57114331A; DE3177074D1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はワイヤカツト放電加工装置の経路補正
方法に係り、特に放電により生じるワイヤ電極の
たわみ量に基ずく加工誤差を自動的に補正するこ
とができるワイヤカツト放電加工装置の経路補正
方法に関する。

（従来の技術）ワイヤカツト放電加工装置はワイヤ電極とワー
ク間に所定のギヤツプを保持せしめ、かつワイヤ
電極とワーク間に電圧を印加してこのギヤツプ間
に火花放電を発生せしめ、その放電エネルギーに
てワークを削り取る。したがつて、加工指令デー
タに基いてワークをワイヤ電極に対し相対的に移
動せしめれば所望の形状に該ワークを加工でき
る。ところで、ワイヤカツト放電加工装置におい
て、第１図に示すようにワイヤ電極１がワーク２
を削りながらその溝３を所定方向に進むとき、第
２図に示すように、ワイヤ電極１ワーク２間に放
電のための圧力が生じ、結果的にワイヤ電極１は
矢印方向すなわち進行方向と逆向きの方向へ押し
戻される。このため、ワイヤ電極１はワイヤガイ
ド４，４の位置より後退する。すなわちワイヤ電
極１がたわむこととなる。直線の放電加工を行つ
ている場合には、このたわみ量はさほど問題はな
いが、第３図に示すようにコーナ加工を行うため
にワークを加工指令に基いて直角にその進行方向
を変更した場合、前記放電によりワイヤ電極のた
わみのために、放電部分のワイヤ電極が内側へ引
きずられ、溝３の加工軌跡は指令された形状（実
線にて示す）とは異なり、点線で示すように、か
なり内側に偏り、その加工形状がだれてしまう。
また、第４図に示すように円弧を描いて加工を行
う場合も同様な誤差を生じる。

このような誤差を除去するため、このたわみ量
に見合つた分だけワークを大きめに移動させる手
立てとして、たとえば特開昭50−119393号公報に
記載されているような技術がある。すなわち、誤
差補正量δ′を、 δ′＝l′√１−（₁ ₁）² なる式で表す。

なお、この誤差補正量δ′を表す上式において、
P₁はワイヤ電極に加える張力、l′はワイヤガイド
と加工金属端面との距離、V₁はワイヤ張力の垂
直分力（V₁＝√（₁）²−（２）²とし、ここで
、
ｑをワイヤ電極の単位長さ当りのガス圧力、ｌを
ワークの厚さとする）である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上述の如き従来の補正方法では、
直線加工時に加工進行方向と逆方向に生じるたわ
み量を計算し、このたわみ量だけを補正値とし、
この補正値を用いて、直角溶断加工時あるいは円
形溶断加工時の溶断加工軌跡のずれを補正するも
のであるから、これらの加工時にワイヤ電極は正
確な軌跡をたどらない。

本発明の上述の如き欠点を解決しようとするも
ので、その発明の目的は、コーナ加工時や円弧加
工時のたわみ量に応じてワイヤ電極の通路を修正
でき、これにより加工誤差を低下せしめることが
できるワイヤカツト放電加工装置の経路補正方法
を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、次に示すようなワイヤカツト放電加
工装置の経路補正方法を提供することによつて、
上記の問題点を解決している。すなわち、『被加工物とワイヤ電極との間に生じる放電に
より発生するワイヤ電極のたわみ量に基ずく加工
誤差を補正するワイヤカツト放電加工装置の経路
補正方法は次のステツプを含む、 (ア) ワイヤ電極を被加工物から所定の間隙だけ離
れた第１の位置に位置決めし、被加工物とワイ
ヤ電極の間に電圧を印加して、この間隙に火花
放電を発生せしめて被加工物を試し送り速度
F₀で試し直線加工せしめるステツプ、 (イ) 被加工物に対する第２の位置で放電を停止す
るとともに試し直線加工を停止し、該火花放電
の停止によりワイヤ電極を第３の位置で被加工
物に接触せしめるステツプ、 (ウ) 該第３の位置から加工済の経路の方向にワイ
ヤ電極を後退せしめ、放電停止位置からワイヤ
電極と被加工物が接触しなくなつた位置迄の後
退経路D₀′を求めるステツプ、 (エ) 試し送り速度F₀で直線加工を実行している
間のたわみD₀を下記の公式で求めるステツプ、 D₀＝ｇ＋D₀′ ただし、ｇは下記公式によつて求められる放
電のギヤツプであり、ｇ＝（2ε₀−φ）／２ここで、2ε₀は加工溝幅、φはワイヤ直径、 (オ) 加工方向と反対の方向である接線方向に加工
している場合の第１のたわみ量D_Tを加工中の
曲線の内側方向である半径方向における第２の
たわみ量D_Rを下記の公式から求めるステツプ、 D_T＝Ｆ／F₀・D₀ D_R＝−4/3π・Ｆ／F₀・ε₀／Ｒ・D₀ ここで、Ｆは現行の送り速度、Ｒは加工半径
であり直線加工の場合のＲは無限大、 (カ) ステツプ(ア)〜(オ)で求めた接線方向のたわみ量
D_Tと半径方向のたわみ量D_Rに基ずいて、ワイ
ヤ電極の初期座標を補正する手段を用いて加工
経路を補正するステツプ。』（作用）直線加工時にはワイヤ電極のたわみは加工中の
放電圧力により加工進行方向を逆方向（接線方
向）に生じるが、円弧、コーナ加工に際しては接
線方向のたわみのほかにワイヤ電極の中心軌跡に
対して外側と内側の加工量が異なることにより円
弧の内側方向、換言すれば、半径方向にもたわ
む。このため高精度のワイヤカツト放電加工を実
行するためにはワイヤ加工経路の接線方向に加わ
る力と、半径方向に加わる力の双方を考慮して加
工制御する必要がある。そこで、本発明において
はこれら力、換言すればたわみ量の接線方向成分
と半径方向成分とを考慮してワイヤ経路を修正
し、形状だれを防止している。

（実施例）次に本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説
明する。

ここでまず、たわみ量Ｄの接線方向成分D_Tと、
半径方向成分D_Rを求める演算式を導き、ついで
該D_T、D_Rを用いて加工経路を修正する方向を順
次説明する。

(A) 接線方向および半径方向成分D_T、D_Rの演算
式の誘導いま、第５図に示す如くワイヤ電極１が半径
Ｒの円弧軌道を移動してワーク２を加工するも
のとする。なお、加工溝幅を2ε₀とする。

dt時間内に角度θdtだけワイヤ電極１が移動
したとすると第５図の角度αの位置における加
工量dVの時間微分値dV〓は単位厚さのワークを
考えると、 dV〓＝ｄ／dt（dV）＝（Ｒ−ε₀cosα）θ〓dt・ε₀dαsinα／dt となる。ここで送り速度をＦとすると、Ｆ＝Rθ〓 (1) であるから、 dV〓＝Fε（sinα−ε₀／Rsinα・cosα）dα(2) が成立する。

放電がワイヤ電極１の前面でのみ生じるもの
として、dV〓をα＝０からπまで積分すると、 V〓＝2Fε₀ (3) となる。

ここで、第５図の角度αの位置においてワイ
ヤ電極１に加わる圧力を第６図の状態で考えて
次の、の仮定を置く。すなわち、放電によりワイヤ電極面に加わる圧力は放
電頻度に比例し、放電頻度は単位時間当りの
加工量、換言すれば加工速度に比例する。

圧力はワイヤ電極面に垂直に働く。

したがつて、単位時間当りの加工量dV〓によ
りワイヤ電極１に加わる半径方向の力dP_Rは dP_R＝dP・cosα ＝Ｋ・dV〓cosα＝KFε₀（sinα −ε₀／Rsinα・cosα）dα・cosα (4) dP_Rをα＝０からπまで積分すると（dP_R方
向は外向き） P_R＝（2/3Ｒ）Ｋ・Ｆ・ε₀ ² (5) となる。なお、(5)式においてＫは比例定数であ
る。また、Ｐは本来、放電一つのエネルギが異
れば変化するが、ここでは放電一つのエネルギ
が均等（CV²／２のＣ、Ｖを一定に加工する）
であると仮定する（仮定）。

同様に、ワイヤ電極１の接線方向の力dP_Tは dP_T＝dP・sinα＝KFε₀（sinα −ε₀／Rsinα・cosα）dα・cosα dP_Tをα＝０からπまで積分すると P_T＝π／２・Ｋ・Ｆ・ε₀ (6) となる。(3)、(6)式から明らかなように、V〓、P_T
は円弧半径Ｒによらないから、これらはそれぞ
れ直線加工時における加工量とワイヤ電極１に
加わる力であるといえる。

ところで、第７図に示すワイヤ電極１のたわ
み量D₁、D₂はワイヤ張力Ｔを変化させて、そ
れに加わる圧力Ｐとの関係から実験的に次の近
似式 D₁＝PH／4T D₂＝（Ｌ−Ｈ）Ｐ／2T Ｄ＝D₁＋D₂＝K₂P (7) によつて表現できる。なお、Ｈはワーク２の厚
み、Ｌはガイド４，４間の垂直距離である。

(7)式からたわみ量Ｄはワイヤ電極１に加わる
力に比例するから、の仮定を考慮して直線加
工時の加工速度F₀におけるたわみ量D₀、直線
方向の力R_Tおよび半径方向の力P_Rによるたわ
み量を夫々D_T、D_Rとすると次式が成立する。

D_T／D₀＝P_T／P₀＝Ｆ／F₀ (8) D_R／D₀＝D_R／P₀＝−4/3π・Ｆ／F₀・ε₀／Ｒ
(9) なお、(9)式は、(5)、(6)、(8)式を用いて導き出
される。

以上、(8)、(9)式から加工速度F₀における直
線加工時のたわみ量D₀および加工溝幅2ε₀が測
定されていれば接線方向および半径方向のたわ
み量D_T、D_Rが求められる。そして、このD_T、
D_R分だけワイヤ電極１の軌跡を修正すれば常
に正しい加工が行われるといえる。すなわち、
第８図の円弧加工に際して接線方向および半径
方向にそれぞれD_T、−D_R先行した軌跡を描けば
よいことになる。また、直線加工時にはD_R＝
０で、接線方向成分Ｄのみが演算され、コーナ
加工形の加工形状のだれをなくすように軌跡を
決めることができる。(8)、(9)式にもとずくD_T、
D_Rの演算に際してはD₀、Ｆ、F₀、ε₀、Ｒが必
要になるが、半径Ｒは加工データから求めら
れ、また加工溝幅2ε₀は実際にワークをテスト
加工をして寸法を測定することにより予めわか
つており、NCに入力されている。さらに、Ｆ
は実際の送り速度でありこれも既知である。し
たがつて、D_T、D_Rを演算するにはNCは直線加
工時のたわみ量D₀ならびに該直線加工時のF₀
を知らなければならない。

(B) 直接加工時のたわみ量D₀の測定第９図はたわみ量D₀を測定するための説明
図であり、直線加工時のたわみ量D₀の測定は
以下のように行われている。

直線加工中において、所定の測定点（第９
図）で一度放電を停止する。この放電停止によ
り、放電電圧が作用しなくなるため、たわんで
いたワイヤ電極１はガイド方向に引つ張られて
ワーク２に接触する。ワイヤ電極１がワーク２
に接触すれば後述の接触感知装置がこの接触を
感知する。

ワイヤ電極１がワーク２に接触すると、この
接触した状態からワイヤ電極１をワーク２に対
し総体的に加工経路に沿つて後退させる。な
お、上記後退制御に際しては、ワーク２が載置
されたテーブルを矢印Ａ方向にワイヤ１に対し
て総体的に移動させても良いし、あるいはガイ
ドを移動できる構成のワイヤカツト放電加工装
置では該ガイドをワークに対して矢印Ｂ方向に
後退させてもよい。

上記後退制御を続行するワイヤ電極とワーク
の接触がいつか解除される。したがつて、放電
停止位置からワイヤ電極とワークとの接触が解
除される位置までの後退距離D₀′を測定してNC
内蔵のメモリに記憶する。

ついで、真のたわみ量D₀を次式によつて演
算すればたわみ量の測定は終了する。

D₀＝ｇ＋D₀′ (10) ただし、ｇは放電のギヤツプであり、第９図
に示す如く、加工溝幅をｌ、ワイヤ直径をφと
すれば、ｇ＝（2ε₀−φ）／２ (11) により求められる。したがつて、予め加工溝幅
2ε₀とワイヤ径φを測定してNCの入力しておけ
ば、(10)、(11)式の演算を実行することはよりたわ
み量D₀が求められる。なお、F₀はD₀測定時の
加工速度としてD₀と同時にNC内部に記憶され
る。

(C) ワイヤ電極軌跡の修正接線方向および半径方向のたわみ量D_T、D_R
が求められれば、次にワイヤ電極の軌跡を補正
する。

第１０図は直線加工時（Ｇ機能命令G01指令
時）のワイヤ電極軌跡を補正する場合の説明図
であり、Psは直線LNの始点、Peは終点、△
xn、△ynは始点Ps−終点Pe間の各軸インクリ
メンタル値、Pdはワイヤ電極本来の位置でそ
の座標値は（xi、yi）、Pgはワイヤ電極の補正
位置で、その座標値は（Xi、Yi）である。こ
こでPg、Pd間の距離はD_Tであるから、（Xi、
Yi）と（Xi、Yi）間には以下の関係式が成立
する。

Xi＝xi＋D_T・cosθ Yi＝yi＋D_T・sinθ (12) sinθ＝△yn／√△²＋△²＝g₁ cosθ＝△xn／√△²＋△²＝f₁ したがつて、微小時間前の補正位置（既知）を
（Xi−₁、Yi−₁）、次の補正位置を（Xi、Yi）と
すれば移動量△Ｘ、△Ｙが(12)式を用いて次式から △Ｘ＝Xi−Xi−₁ △Ｙ＝Yi−Yi−₁ （13）が求められる。そして、この移動量△Xn、△Yn
に応じてパルス分配を行つて、該△Xn、△Ynに
応じた数の分配パルスを発生し、以後同様な処理
をすれば直線加工のたわみ量D_Tの補正ができる。

なお、インクリメンタル指令値△xn、△ynを △xn′＝△xn±D_T・cosθ △yn′＝△yn＋D_T・sinθ と補正して、△xn′、△yn′に基いて直線補間する
ようにしてもよい、ただし、符号は直線の向きに
依存する。

第１１図ａ，ｂはそれぞれ時計回りの円弧加工
時（G02＝“１”）および反時計回りの円弧加工時
（G03＝“１”）におけるワイヤ電極軌跡を補正す
る場合の説明図であり、Pdはワイヤ電極本来の
位置でその座標値は（xi、yi）、Pg（Xi、Yi）は
ワイヤ電極の補正位置、Ps（xn、yn）は始点、
Peは終点である。ここで、始点Psから円弧中心
迄のＸ、Ｙ軸成分を（Ｉ、Ｊ）、始点Psから終点
Pe迄のインクリメンタル値を（△xn、△yn）、
Rn＝√²＋²とすれば第１象限において時計回り
のときには Xi＝xi＋D_T・sinθ＋D_R・cosθ Yi＝yi−D_T・cosθ＋D_R・sinθ （14） sinθ＝（１／Rn）（yi−yn−Ｊ）＝g2 cosθ＝（１／Rn）（xi−xn−Ｉ）＝f₂ が成り立ち、また反時計方向の時には、 Xi＝xi−D_T・sinθ＋D_R・cosθ Yi＝yi＋D_T・cosθ＋D_R・sinθ （15） sinθ＝（１／Rn）（yi−yn−Ｊ） cosθ＝（１／Rn）（xi−xn−Ｉ）が成り立つ。したがつて、微小時間前の補正位置
（既知）を（Xi−₁、Yi−₁）、次の補正位置を
（Xi、Yi）とすればXi、Yiは（14）式または
（15）式から求められ、移動量△Ｘ、△Ｙが（13）
式から演算される。そして、この移動量△Xn、
△Ynに応じて送りパルスを発生しモータを回転
させれば円弧加工時のたわみ量補正ができる。

なお、円弧指令値を変更するようにもできる。

第１２図は本発明に係るワイヤカツト放電加工
装置の経路補正方法において、加工動作開始の前
に直線加工時のたわみ量D₀を測定し、しかる後
加工を開始し、所定の加工が終了して加工を停止
するまでの手順を示す流れ図で、第１３図は形状
補正演算の手順を説明するための流れ図である。

第１２図において、加工プログラムには加工の
最初のまたは制御を開始する部分の直前の指令値
線ブロツクにおいてＭコードM100のような指令
を行う。この指令によつて加工を一時停止し、後
退してD₀を自動測定する。また、最後の加工終
了において通常、加工終了のM02を指令すると、
D₀をNC内部でクリヤするようにしておく。これ
は、次の加工において、M100を指令しなかつた
場合の誤補正を防止するためである。

加工を開始して１ブロツクの直線加工が終了
し、M100が指令されると、加工を停止して後退
し、シヨート解除までの後退距離D₀′を記憶し、
D₀′を例えば、D₀′＋ｇなどに修正して記憶する。
そして再び加工を開始する。

第１３図において、ｎブロツク目の加工で、本
来の経路のｎブロツクの始点xn、yn、指令値
Gn、△xn、In、Jnが与えられており、本来の経
路の現在位置xi−₁、yi−₁、補正位置Xi−₁、Yi
−₁とし、次に移動すべき本来の経路の位置xi、
yiとする。ε₀の値はすでにNC内部に記憶されて
おり、F₀、D₀も同様である。また本来の経路の
送り速度Ｆも既知とする。Gnの値には直線か、
時計回り円弧か、反時計回り円弧かに応じて１、
２、３が与えられる。

最初Gnの値に応じて、D_T、D_Rを求め、第１０
図あるいは第１１図で示されるsinθ、cosθを求め
る。これからXi、Yiを求め、移動すべき量△Ｘ、
△Ｙを求める。△Ｘ、△Ｙの値に応じ送りパルス
を受けて、△Ｘ、△Ｙだけ移動させるようにサー
ボ回路Sx，Syに出力する。これにより、サーボ
回路Sx，SyはモータMx，Myを動作させる。ワ
イヤ電極が移動するとNC内部のメモリの値を新
しい値に置き換えてもどる。ｎブロツクの加工が
終了すれば次ブロツクに移り、同様の計算を続行
する。

なお、送り速度Ｆの値は本来の経路における速
度であるから単位時間当り送りパルス数で定ま
る。（補正経路の速度ではない）加工が終了してM02が指令されるD₀の値をク
リヤして停止する。

第１４図は本発明に係る経路補正方法を実行す
るためのワイヤカツト放電加工装置の構成を示す
ブロツク図である。

同図中、１０１はコンピユータ構成のNC（数
値制御装置）であり、形状補正のための処理プロ
グラムその他数値制御処理を実行するためのコン
トロールプログラムを記憶するメモリ１０１ａ、
コントロールプログラムおよび後述する加工プロ
グラムからの指令に基いて所定の処理を実行する
処理ユニツト１０１ｂ、データその他演算結果を
記憶するデータメモリ１０１ｃ、テープリーダ１
０１ｄなどを有している。１０２は加工プログラ
ムテープであり、放電加工経路、加工速度などの
データが穿孔記憶されている。

なお、この加工プログラムの適所にたわみ量測
定の補助機能命令M100が入力されている。１０
３，１０４はNCから指令された移動量指令Xc、
Ycに基いて所定のパルス分配演算を実行して分
配パルスXp、Ypを出力するパルス分配器、１０
５，１０６は移動方向制御部であり、たわみ量測
定における後退制御時に分配パルスの符号を変え
て出力する。

１０７はワイヤカツト放電加工装置であり、ワ
イヤ電極とワークの接触を検出する接触感知装置
１０７ａが設けられている。

なお、指令された正規の経路と本発明による補
正経路の半径差△Ｒは、例えば ε₀＝0.15mm、Ｒ＝1.5mm、Ｆ／F₀＝１ D₀＝0.1mm とすると、 D_R＝−0.0042mm D_T＝0.1mm 故に、 △Ｒ＝√²＋（−）²−Ｒ＝0.0075mm （D_Rを考慮しない場合は、△Ｒ＝0.0033mm）また、Ｒ＝0.3mmの時は、 △Ｒ＝0.0362mm となつて大きな影響があることがわかる。

なお、本発明の方法を用いる場合に注意すべき
点は、計算上第５図の角度αを０からπまで考慮
しているから、放電が進行方向の片面のみで生じ
るような経路をとつてはならないことである。し
たがつて、Ｒ−ε₀＞０でなければならない。

またコーナ部はすべてＲを設けることを前提と
している。これは実際に押し出し型を製作する場
合に凹と凸を合致させるためにコーナ部には全て
Ｒを設けなければならないから実用上、何の支障
もない。

（発明の効果）以上本発明によれば、ワイヤ電極のたわみによ
るコーナ部および円弧加工通路の誤差を、たわみ
量D₀の接線方向成分と半径方向成分とに分けて
考慮し、これでワイヤ経路を修正しているので、
形状だれを防止することができ、したがつて、ワ
イヤカツト放電加工装置の加工精度を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ワイヤカツト放電加工の説明図、第
２図は、ワイヤ電極のたわみを説明するための説
明図、第３図および第４図は、たわみによる加工
誤差を説明するための説明図、第５図、第６図、
第７図、第８図は、接線方向および半径方向のた
わみ量を演算するための説明図、第９図は、直線
加工時のたわみ量測定方法の説明図、第１０図、
第１１図は、それぞれ直線加工時と円弧加工時の
ワイヤ電極軌跡を修正するための説明図、第１２
図、第１３図は、本発明方法の流れ図、第１４図
は、本発明に係る方法を実施するための装置を示
すブロツク図である。１……ワイヤ電極、２……ワーク、３……加工
溝、４……ガイド、１０１……NC、１０２……
加工プログラムテープ、１０４……パルス分配
器、１０５，１０６……方向制御部、１０７……
ワイヤカツト放電加工装置。

Claims

【特許請求の範囲】１被加工物とワイヤ電極との間に生じる放電に
より発生するワイヤ電極のたわみ量に基ずく加工
誤差を補正するワイヤカツト放電加工装置の経路
補正方法は次のステツプを含む、 (ア) ワイヤ電極を被加工物から所定の間隙だけ離
れた第１の位置に位置決めし、被加工物とワイ
ヤ電極の間に電圧を印加して、この間隙に火花
放電を発生せしめて被加工物を試し送り速度
F₀で試し直線加工せしめるステツプ、 (イ) 被加工物に対する第２の位置で放電を停止す
るとともに試し直線加工を停止し、該火花放電
の停止によりワイヤ電極を第３の位置で被加工
物に接触せしめるステツプ、 (ウ) 該第３の位置から加工済の経路の方向にワイ
ヤ電極を後退せしめ、放電停止位置からワイヤ
電極と被加工物が接触しなくなつた位置迄の後
退経路D₀′を求めるステツプ、 (エ) 試し送り速度F₀で直線加工を実行している
間のたわみD₀を下記の公式で求めるステツプ、 D₀＝ｇ＋D₀′ ただし、ｇは下記公式によつて求められる放
電のギヤツプであり、ｇ＝（2ε₀−φ）／２ここで、2ε₀は加工溝幅、φはワイヤ直径、 (オ) 加工方向と反対の方向である接線方向に加工
している場合の第１のたわみ量D_Tと加工中の
曲線の内側方向である半径方向における第２の
たわみ量D_Rを下記の公式から求めるステツプ、 D_T＝Ｆ／F₀・D₀ D_R＝−4/3π・Ｆ／F₀・ε₀／Ｒ・D₀ ここで、Ｆは現行の送り速度、Ｒは加工半径
であり直線加工の場合のＲは無限大、 (カ) ステツプ(ア)〜(オ)で求めた接線方向のたわみ量
D_Tと半径方向のたわみ量D_Rに基ずいて、ワイ
ヤ電極の初期座標を補正する手段を用いて加工
経路を補正するステツプ。