JPH10166224A

JPH10166224A - 揺動加工機能を有する数値制御放電加工機

Info

Publication number: JPH10166224A
Application number: JP32973396A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Yamamoto; 京一山本; Tomohiro Nakajima; 智広中島
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】撹拌によるスラッジの排出の促進、集中放電
の防止、側面の面粗度確保の全てを満足させることがで
きる揺動加工機能を有する数値制御放電加工機を提供す
る。【解決手段】揺動加工機能を有する数値制御放電加工
機において、一定の揺動面内において所定速度での周回
運動または放射運動と、同一揺動面内において前記の周
回運動または放射運動と独立に行なう間隙制御送りとを
実施可能にしており、また、揺動最終目標形状を複数に
分割して各々独立に揺動終了を判断することを可能にし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揺動加工機能を有
する数値制御放電加工機に関するものであり、特に、揺
動の周回運動または放射運動と独立に、電極及び被加工
物の間の間隙制御を行なう機能と、揺動最終目標形状を
複数に分割して揺動終了を判定する機能とを有する数値
制御放電加工機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８のブロック図を参照して、従来の数
値制御放電加工機における揺動加工機能について説明す
る。数値制御放電加工機においては、撹拌によるスラッ
ジの排出を促進するため、或いは集中放電を防止するた
め、図９に示すように揺動動作自体に間隙制御は伴わ
ず、一定の軌跡上を定速で揺動し、間隙制御は軸送り方
向に別途行なわれる揺動方法が採られる場合がある。こ
の揺動の方法を「定速揺動」と呼ぶこととする。

【０００３】この定速揺動の方法を、以下に説明する。
ＮＣ（数値制御）プログラムメモリ１１には、これから
行なう加工に用いるＮＣプログラムが格納されている。
ＮＣプログラム解釈部１２は、ＮＣプログラムメモリ１
１から１ブロックずつＮＣプログラムを読み込んで解釈
し、本ブロックで指令されているか、或いはモーダル指
令として前ブロックまでで指令されている補間種類、目
標位置等を補間処理部１３に送出し、更に揺動形状、揺
動半径、揺動速度等を揺動軌跡生成部１４に送出し、加
工条件を放電制御部１５に送出する。放電制御部１５
は、ＮＣプログラム解釈部１２から送出された加工条件
に基づいて電極及びワークの間の放電間隙に放電電圧を
印加し、放電を発生させるように放電電源（図示せず）
に指令を出す。

【０００４】加工状態モニタ部１６は、電極とワークの
間の放電間隙の放電状態データ（適正放電の電圧・電
流、短絡、無放電等）を検出し、この検出データを間隙
制御部１７に送出する。間隙制御部１７は、加工状態モ
ニタ部１６から送出された放電状態データに基づいて、
加工状態をより良くするために次の補間タイミングにお
いて放電間隙を狭める（或いは広げる）量、即ち放電間
隙を調整するための送り速度を算出して補間処理部１３
に送出する。補間処理部１３は、ＮＣプログラム解釈部
１２から得られた補間種類、目標位置と間隙制御部１７
から得られた送り速度とに基づいて、各軸毎の単位時間
（補間周期）当りの移動量Δｚを算出してサーボ制御部
１８に送出する。揺動軌跡生成部１４は、ＮＣプログラ
ム解釈部１２から送出された揺動形状、揺動半径、揺動
速度等により、間隙制御に関係なく定速揺動を行なうた
めの各軸毎の単位時間（補間周期）当りの移動量Δｘ及
びΔｙを算出し、算出された移動量Δｘ及びΔｙをサー
ボ制御部１８に送出する。サーボ制御部１８は、補間処
理部１３から得た各軸毎の単位時間当りの移動量Δｘ、
Δｙ、Δｚに基づいて、各軸モータの回転を制御し、各
軸の動作を実施する。

【０００５】以上のような構成で揺動加工を行なったと
すると、この定速揺動の側面方向に対する動作は揺動半
径の大きさによって以下のようになる。（１）揺動半径＜（下穴径−電極径−放電ギャップ）撹拌によるスラッジの排出や集中放電防止の効果は得ら
れるものの、側面の面粗度は確保できない。（２）（下穴径−電極径−放電ギャップ）≦揺動半径＜
（下穴径−電極径）撹拌によるスラッジの排出の効果は得られ、側面方向に
放電が発生するものの、間隙制御とは無関係に実施され
る揺動であることから、側面の面粗度を確保できるかは
分からない。（３）（下穴径−電極径）≦揺動半径電極底面付近が常に加工に使用されることとなるため、
電極底面付近の消耗が著しく、形状精度を確保できない
ために、一般的には用いられていない。

【０００６】ここに、「放電ギャップ」とは、放電が発
生し得る最大の電極−ワーク間距離をいう。そこで、
「定速揺動」においては面粗度を確保するために、特公
平５−７１２７号に示される方法が提案されている。こ
れは、上記のような加工の場合に、Ｚ方向の目標値に到
達しても、上記（２）の揺動半径で揺動を所定時間継続
させて、側面面粗度確保を図るものである。尚、ここで
は簡単のために、加工送り方向をＺ方向に限定し、定速
揺動はＸ−Ｙ平面内で行なわれるものとして説明してい
る。

【０００７】次に、図１０のブロック図を参照して、更
に別の従来の数値制御放電加工機における揺動加工機能
について説明する。数値制御放電加工機においては、側
面の面粗度を確保する等の理由により図１１に示すよう
に、揺動動作自体において間隙制御を行なう揺動方法が
採られる場合がある。この揺動方法を「間隙制御揺動」
と呼ぶこととする。

【０００８】この間隙制御揺動の方法は、以下のように
なっている。ＮＣプログラムメモリ２１には、これから
行なう加工に用いるＮＣプログラムが格納されている。
ＮＣプログラム解釈部２２は、ＮＣプログラムメモリ２
１から１ブロックずつＮＣプログラムを読み込んで解釈
し、本ブロックで指令されているか、或いはモーダル指
令として前ブロックまでで指令されている間隙制御揺動
指令による揺動形状、周回数、最終半径等を加工軌跡生
成部２３に送出すると共に、加工条件を放電制御部２５
に送出する。放電制御部２５は、ＮＣプログラム解釈部
２２から送出された加工条件に基づいて電極及びワーク
の間の放電間隙に放電電圧を印加し、放電を発生させる
ように放電電源（図示せず）に指令を出す。

【０００９】加工状態モニタ部２６は、電極とワークの
間の放電間隙の放電状態データ（適正放電、短絡、無放
電などの別及び電圧、電流等）を検出し、この検出デー
タを間隙制御部２７に送出する。間隙制御部２７は、加
工状態モニタ部２６から送出された放電状態データに基
づいて、加工状態をより良くするために次の補間タイミ
ングにおいて放電間隙を狭める（或いは広げる）量、即
ち放電間隙を調整するための送り速度を算出して補間処
理部２４に送出する。加工軌跡生成部２３は、ＮＣプロ
グラム解釈部２２から送出された揺動形状、周回数、最
終半径等のデータに基づいて、今後間隙制御を進めるべ
き軌跡を算出し、補間処理部２４に送出する。補間処理
部２４は、加工軌跡生成部２３から得られた間隙制御を
進めるべき軌跡と間隙制御部２７から得られた送り速度
とに基づいて、各軸毎の単位時間（補間周期）当りの移
動量Δｘ及びΔｙを算出し、算出された移動量Δｘ及び
Δｙをサーボ制御部２８に送出する。サーボ制御部２８
は、補間処理部２４から得た各軸毎の単位時間当りの移
動量Δｘ及びΔｙに基づいて、各軸モータの回転を制御
し、各軸の動作を実施する。

【００１０】終了判定部２９は、補間処理部２４から間
隙制御を進めるべき軌跡の終点に達する指令を行なった
という信号を得たときに、加工状態モニタ部２６から放
電状態データを受け取り、最終軌跡の全領域で無放電状
態であるかを判定する。そして、最終軌跡全領域で無放
電状態でなければ、最終軌跡上の動作を継続するように
補間処理部２４に指令し、最終軌跡の全領域で無放電状
態となれば、最終軌跡上の動作を終了するように補間処
理部２４に指令する。これは、側面に対して間隙制御を
行なうと共に、最終揺動軌跡の全領域で無放電となるま
で揺動を継続することにより、側面の面粗度の確保を図
るものである。尚、ここでは簡単のために、揺動による
軸動作のみがＸ−Ｙ平面内のみで行なわれるものとして
説明している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記「定速揺動」にお
いて面粗度を確保する方法としては、目標値に到達して
も揺動時間を所定時間継続させるというものであったた
め、面粗度確保のための必要時間は、経験値から導き出
さざるを得ないという問題があった。また、「間隙制御
揺動」においては、スラッジの滞留等の理由により、加
工の進捗がにぶるような事態が発生すると特定位置近く
に電極が長時間留まるため、集中放電を発生し易くなる
という問題があった。このように、従来の揺動機能によ
っては、撹拌によるスラッジの排出の促進、集中放電の
防止、側面の面粗度確保の全てを満足させることはでき
なかった。

【００１２】本発明は上述のような事情よりなされたも
のであり、本発明の目的は、撹拌によるスラッジの排出
の促進、集中放電の防止、側面の面粗度確保の全てを満
足させることができる揺動加工機能を有する数値制御放
電加工機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は揺動加工機能を
有する数値制御放電加工機に関するもので、本発明の上
記目的は、一定の揺動面内において所定速度での周回運
動または放射運動を行なう揺動手段と、前記揺動面内に
おいて前記周回運動または放射運動と独立に、電極と被
加工物の間の間隙制御を行なう揺動間隙制御手段とを設
けることによって達成される。

【００１４】また上記目的は、揺動最終目標形状を複数
に分割する揺動形状分割手段と、各分割形状毎に最終目
標形状に到達したか否かを判定する個別到達判定手段
と、前記各分割形状全てが前記最終目標形状に到達した
と判定されたときに揺動を終了する揺動終了判定手段と
を設けることによって達成される。前記個別到達判定手
段が、一旦前記最終目標形状に到達した分割形状につい
て、前記最終目標形状に到達したか否かの判定を除外す
る機能を有することによって、より良く達成される。さ
らに、前記揺動終了判定手段が、揺動形状が前記最終目
標形状に到達したと判定されてから予め設定された時間
揺動を継続する機能を有することによって、より良く達
成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の揺動加工機能を有する数
値制御放電加工機の実施形態は、荒加工電極での「定速
揺動＋深さ方向への間隙制御送り」（図２）の後、仕上
電極で「円錐台上の揺動」（図３に示す本発明の揺動方
法）を行なうようにしたものである。

【００１６】以下、図１のブロック図を参照して本発明
を説明する。尚、荒加工電極での「定速揺動＋深さ方向
への間隙制御送り」においては、図９で示した従来例と
同様（但し、Ｚ方向の目標値に到達しても揺動を所定時
間継続させることはしない）であるため説明を省略す
る。従って、以下の説明は、仕上電極で「円錐台上の揺
動」を行なう場合のみを示すものである。また、図１の
ブロック図には、図８及び図１０のブロック図と重複す
る同一装置のブロックがあるが、分かり易くするため再
度説明を行なう。

【００１７】ＮＣプログラムメモリ３１には、これから
行なう加工に用いるＮＣプログラムが格納されている。
ＮＣプログラム解釈部３２は、ＮＣプログラムメモリ３
１から１ブロックずつＮＣプログラムを読み込んで解釈
し、本ブロックで指令されているか、或いはモーダル指
令として前ブロックまでで指令されている揺動形状、最
終半径等を補間処理部３３及び揺動形状分割部３９に送
出し、更に揺動形状、揺動速度等を揺動制御部３４に送
出し、加工条件を放電制御部３５に送出する。放電制御
部３５は、ＮＣプログラム解釈部３２から送出された加
工条件に基づいて電極とワークの間の放電間隙に放電電
圧を印加し、放電を発生させるように放電電源（図示せ
ず）に指令を出す。

【００１８】加工状態モニタ部３６は、電極とワークの
間の放電間隙の放電状態データ（適正放電、短絡、無放
電などの別及び電圧、電流等）を検出し、この検出デー
タを間隙制御部３７及び加工終了判定部３１０に送出す
る。間隙制御部３７は、加工状態モニタ部３６から送出
された放電状態データに基づいて、加工状態をより良く
するために次の補間タイミングにおいて放電間隙を狭め
る（或いは広げる）量、即ち放電間隙を調整するための
送り速度を算出して補間処理部３３に送出する。補間処
理部３３は、ＮＣプログラム解釈部３２から送出された
揺動形状、最終半径等と間隙制御部３７から送出された
送り速度とに基づいて、図３の如く揺動すべき軌跡が構
成する円錐台の側線方向の単位時間（補間周期）当りの
移動量Δｘ、Δｙ、Δｚを算出し、これら移動量Δｘ、
Δｙ、Δｚをサーボ制御部３８に送出し、現在位置ｘ、
ｙ、ｚを揺動制御部３４及び加工終了判定部３１０に送
出する。

【００１９】揺動制御部３４は、ＮＣプログラム解釈部
３２から送出された揺動形状、揺動速度等と補間処理部
３３から送出された現在位置とにより、間隙制御に関係
なく定速揺動を行なうための各軸毎の単位時間（補間周
期）当りの移動量Δｘ及びΔｙを算出し、算出された移
動量Δｘ及びΔｙをサーボ制御部３８に送出する。サー
ボ制御部３８は、補間処理部３３から送出された円錐台
の側線方向の単位時間当りの移動量Δｘ、Δｙ、Δｚ
と、揺動制御部３４から送出された揺動の単位時間当り
の移動量Δｘ及びΔｙとのベクトル合成結果に基づい
て、各軸モータの回転を制御し、各軸の動作を実施す
る。揺動形状分割部３９は、ＮＣプログラム解釈部３２
から送出された揺動形状、最終半径等に基づいて揺動最
終形状を生成し、この揺動最終形状を図４に示す如く予
め指定された数に分割（本例では８分割）して、各々の
分割形状座標値を加工終了判定部３１０に通知する。

【００２０】加工終了判定部３１０は、補間処理部３３
から送出された現在位置と、揺動形状分割部３９から送
出された分割形状座標値とが一致している場合に、各々
の分割形状毎にその分割形状の全領域において加工状態
モニタ部３６から得た放電状態データが無放電となって
いるかを判定する。その分割形状の全領域において無放
電となっていれば、その分割形状については加工が終了
したと判断し、全ての分割形状で加工が終了したと判断
されれば、ＮＣプログラム解釈部３２へ本揺動加工の完
了を通知する。本例では、単一の加工条件での仕上加工
を前提とし、揺動半径の指令もその加工条件での加工に
必要な放電ギャップを考慮した指令となっていることを
前提として説明した。

【００２１】更に本発明の実施の形態を、複数の加工条
件を変更しながら行なった場合について、図５及び図６
のフローチャートを参照して説明する。尚、ここでは、
以下の内容（ａ）〜（ｃ）を前提条件としている。（ａ）加工条件は、ｍ番（中仕上加工条件）〜ｎ番（最
終仕上加工条件）にて加工する。（ｍ＞ｎ；ｍ，ｎは正
の整数）（ｂ）揺動終了判定は、揺動形状を８分割して各部分に
ついて実施する。（ｃ）揺動終了判定タイマ（ステップＳ１４）を最終仕
上加工条件にのみ使用する。

【００２２】先ず、次の加工条件を読み込む（ステップ
Ｓ１）が、最初であればｍ番の加工条件を読み込むこと
となり、ｎ番の加工条件での加工を実行した後であれば
次の加工条件は無いため、ＥＭＰＴＹが読み込まれるこ
ととなる。そして、読み込んだ加工条件がＥＭＰＴＹか
否かを判定し（ステップＳ２）、読み込んだ加工条件が
ＥＭＰＴＹであればステップＳ１４に進んで所定時間所
定時間揺動を継続した後に加工を終了し、加工条件がＥ
ＭＰＴＹでなければ、目標揺動半径を計算する（ステッ
プＳ３）。即ち、目標揺動半径＝指令揺動半径−（以降
の全加工条件の側面加工代）−（最終加工条件の側面放
電ギャップ）を計算する。ここで、（以降の全加工条件
の側面加工代）とは、例えば、（ｎ＋２）番の加工条件
で加工を行なうのであれば、（ｎ＋１）番の加工条件で
の側面方向の加工代とｎ番の加工条件での側面方向の加
工代との和（またはこの和に一定の係数を乗じた値）を
意味する。また、（最終加工条件の側面放電ギャップ）
とは、ｎ番の加工条件で適正に加工が行なわれ得る電極
とワークとの側面方向の距離を意味する。

【００２３】上記計算の後、目標加工深さを、目標加工
深さ＝指令加工深さ−（以降の全加工条件の正面加工
代）−（最終加工条件の正面放電ギャップ）として計算
する（ステップＳ４）。ここで、（以降の全加工条件の
正面加工代）とは、例えば、（ｎ＋２）番の加工条件で
加工を行なうのであれば、（ｎ＋１）番の加工条件での
正面方向の加工代とｎ番の加工条件での正面方向の加工
代との和（またはこの和に一定の係数を乗じた値）を意
味する。また、（最終加工条件の正面放電ギャップ）と
は、ｎ番の加工条件で適正に加工が行なわれ得る電極と
ワークとの正面方向の距離を意味する。

【００２４】次に、上記ステップＳ３及びＳ４で求めら
れた目標揺動半径及び目標加工深さから本加工条件での
最終揺動形状を生成し（ステップＳ５）、最終揺動形状
を指定等分数（ここでは図４に示すように８等分）に等
分し（ステップＳ６）、「定速揺動＋深さ方向への間隙
制御送り」を開始する（ステップＳ７）。図３が、「定
速揺動＋深さ方向への間隙制御送り」による軸動作の様
子を摸式化したものである。

【００２５】次に、目標揺動半径（又は目標加工深さ）
に達したか否かを判定し（ステップＳ８）、軸位置が目
標揺動半径（又は目標加工深さ）に達すればステップＳ
９に進み、さもなければ加工を継続しながら本判定を繰
り返す。軸位置が目標揺動半径（又は目標加工深さ）に
達すれば、現在加工中の揺動分割形状（例えば、図４の
分割された領域の形状の内の何れの加工に当たるかによ
る）において、「加工終了」の登録があったか否かを判
定し（ステップＳ９）、現在加工中の揺動分割形状に
「加工終了」の登録があれば、全形状で完了かを判断す
るステップＳ１０に進み、さもなければステップＳ１１
に進む。ステップＳ１０では、全ての揺動分割形状で
「加工終了」の登録があったかを判定し、もし該当すれ
ばステップＳ１に戻り、該当しなければステップＳ１３
に進む。ステップＳ１１では、現在加工中の揺動分割形
状の全領域において、加工状態データが無放電を示して
いるか否かを判定し、もし全領域で無放電ならばステッ
プＳ１２に進み、全領域で無放電でなければステップＳ
１３に進む。

【００２６】ステップＳ１２では、現在加工中の揺動分
割形状の全領域において、加工状態データが無放電を示
しているのであるから、現在加工中の揺動分割形状につ
いては「加工終了」であると判定し、この揺動分割形状
の「加工終了」を登録してステップＳ９に戻る。また、
ステップＳ９に戻る段階では、揺動分割形状は次の形状
に進んでいることになる。ステップＳ１３では、現在加
工中の揺動分割形状の領域を通過して次の揺動分割形状
領域に入るか否かを判定し、次の揺動分割形状領域に入
るのであればステップＳ９に戻り、そうでなければ加工
を継続しながら本判定を繰り返す。こうして、最終仕上
加工条件での揺動を所定時間継続する（ステップＳ１
４）ことで、確実な面粗度を得ることができる。

【００２７】尚、図１のブロック図のブロックと図５及
び図６のフローチャートのステップとの対応関係は、次
のようになっている。ステップＳ１〜Ｓ４：ＮＣプログラム解釈部３２ステップＳ５〜Ｓ６：揺動形状分割部３９ステップＳ７〜Ｓ８：補間処理部３３及び揺動制御部３
４ステップＳ９〜Ｓ１４：加工終了判定部３１０

【００２８】

【発明の効果】本発明の数値制御放電加工機によれば、
一定の位置近くに留まることなく定速揺動動作を継続す
るため、撹拌によるスラッジの排出や集中放電防止が可
能となり、被加工物と対峙する方向に間隙制御を行なう
ため、側面の面粗度も確保することができる。しかも、
揺動加工の終了判定手段を持っているため、最終揺動形
状への確実な到達（側面加工の完遂）を実現できる。

【００２９】より具体的な効果を説明すれば、ワーク側
面とワーク底面との仕上加工が同時に行なわれるため、
仕上面の境界であるワーク内エッジ部分の面粗度が劣る
等の不具合を発生せず、均一で品位の高い加工面を得る
ことができることになる。また、マシニングセンタ等で
荒加工したワークに仕上電極を入れる場合に、取り代が
均一にならない場合があるが、このような場合でも、本
発明によれば、図７の如く揺動軌跡が下穴にならった形
となって加工を進めるために、効率の良い加工を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機における荒加工及び仕上加工の関係を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機に係る「定速揺動＋深さ方向への間隙制御送り」
を説明するための図である。

【図４】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機に係る揺動形状分割を説明するための図である。

【図５】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機の動作例を示すフローチャートである。

【図６】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機の動作例を示す図５のフローチャートに続くフロ
ーチャートである。

【図７】本発明の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機による効果を説明するための図である。

【図８】従来の揺動加工機能を有する数値制御放電加
工機の一例を示すブロック図である。

【図９】従来の数値制御放電加工機における揺動加工
機能の内の「定速揺動」を説明するための図である。

【図１０】従来の揺動加工機能を有する数値制御放電
加工機の他の例を示すブロック図である。

【図１１】従来の数値制御放電加工機における揺動加
工機能の内の「間隙制御揺動」を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１１、２１、３１ＮＣプログラムメモリ１２、２２、３２ＮＣプログラム解釈部１３、２３、３３補間処理部１５、２５、３５放電制御部１６、２６、３６加工状態モニタ部１７、２７、３７間隙制御部１８、２８、３８サーボ制御部３４揺動制御部３９揺動形状分割部３１０加工終了判定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】揺動加工機能を有する数値制御放電加工
機において、一定の揺動面内において所定速度での周回
運動または放射運動を行なう揺動手段と、前記揺動面内
において前記周回運動または放射運動と独立に、電極と
被加工物の間の間隙制御を行なう揺動間隙制御手段とを
具備したことを特徴とする揺動加工機能を有する数値制
御放電加工機。
【請求項２】揺動加工機能を有する数値制御放電加工
機において、揺動最終目標形状を複数に分割する揺動形
状分割手段と、各分割形状毎に最終目標形状に到達した
か否かを判定する個別到達判定手段と、前記各分割形状
全てが前記最終目標形状に到達したと判定されたときに
揺動を終了する揺動終了判定手段とを具備したことを特
徴とする揺動加工機能を有する数値制御放電加工機。
【請求項３】前記個別到達判定手段が、一旦前記最終
目標形状に到達した分割形状について、前記最終目標形
状に到達したか否かの判定を除外する機能を有している
請求項２に記載の揺動加工機能を有する数値制御放電加
工機。
【請求項４】前記揺動終了判定手段が、揺動形状が前
記最終目標形状に到達したと判定されてから予め設定さ
れた時間揺動を継続する機能を有している請求項２に記
載の揺動加工機能を有する数値制御放電加工機。