JPS6214371B2 - - Google Patents

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JPS6214371B2
JPS6214371B2 JP54020582A JP2058279A JPS6214371B2 JP S6214371 B2 JPS6214371 B2 JP S6214371B2 JP 54020582 A JP54020582 A JP 54020582A JP 2058279 A JP2058279 A JP 2058279A JP S6214371 B2 JPS6214371 B2 JP S6214371B2
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JP
Japan
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machining
workpiece
electrical
wire electrode
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JP54020582A
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Takeshi Yatomi
Yutaka Tanaka
Yoshio Ozaki
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/06Control of the travel curve of the relative movement between electrode and workpiece
    • B23H7/065Electric circuits specially adapted therefor
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤカツト放電加工において、特に
加工進行方向が鋭角もしくは鈍角等に変化するよ
うなコーナー部での精度向上を目的とする方法及
びその方法を実施する装置に関するものである。
ワイヤカツト放電加工は、通常0.05〜0.3mmφ
のワイヤ電極を用いて、被加工物との相対する微
小間隙に水等の加工液を媒体として加工用電源装
置により上記微小間隙に電圧を印加して放電を生
じさせる。また被加工物とワイヤ電極との相対的
な送りはX−Yクロステーブルによつて行なわれ
るもので、このテーブル送り制御は各々のX、Y
テーブルについているモータを制御することによ
り一般金型の抜き製作等に用いられる。
そして上記テーブルの送り制御は通常ワイヤ電
極と被加工物との間で放電加工が行なわれる場合
の極間電圧もしくは電流を一定にサーボするよう
な制御方式がとられている。このような場合、従
来より加工進行方向が鋭角もしくは鈍角等に変化
するようなコーナー部では後述する“ダレ”を生
じる。即ち第1図に示すように、ワイヤ電極1が
プログラム軌跡2上を図中矢印方向に移動する
際、P点において90℃の方向変換がなされるが、
被加工物3はコーナー部Pの内側ではS1で示され
るオーバーカツトを起こし、P点の外側ではS2
示される加工残部を生じる。その結果、加工面に
対してl1,l2なる“ダレ”を生じるのである。こ
の“ダレ”の発生原因としては、放電の際のガス
爆発による反発力によりワイヤ電極のたわみを生
じるために、第1図のコーナー部P点ではワイヤ
電極1の遅れが出来、S1なるオーバーカツト、S2
なる加工残部が出来る。しかもP点で90゜の方向
変換をする際は、加工初期のくい付き現象と同様
であるのでワイヤ電極1の振動を起こし、さらに
上記オーバーカツトS1、加工残部S2を生じる傾向
が助長される。通常l1≒30〜50μm、l2≒0.3mmと
されており、この値はワイヤ電極1の径dを放電
ギヤツプgの2倍を加えた加工溝幅SWと密接な
関係がある。実質的にはこのl2はほぼ加工溝幅
SWに等しいことが判明している。
そこで本発明はこのようなコーナー部での“ダ
レ”を解消するためになされたもので、先ず上記
“ダレ”を解消するにあたり、どのような加工を
行なえば良いかを順次説明することにする。
第2図aはワイヤ電極1がプログラム軌跡2上
を図中矢印方向に直線で進行している場合を表わ
す。このとき加工送り速度と放電のための供給エ
ネルギーにより放電範囲である円4は一義的に決
まる(供給エネルギーが一定のとき、放電ギヤツ
プは加工送り速度により決定され、加工溝幅SW
は一義的に定まる)。ワイヤ電極1が図中P1から
P2へとδの距離だけ加工進行する場合、新たに放
電加工される部分は図のS3の部分である。これに
対して第2図bに示すように、プログラム軌跡2
が90゜の方向変換される場合は、ワイヤ電極1が
図中Q1からQ2へとδの距離だけ進行して新たに
放電加工される部分はS4の部分である。ここで第
2図a,bを比較すると、加工進行に伴う新たに
加工される部分にはS3=S4+S5なる関係がある。
すなわち90゜に方向変換した場合にはS5の部分が
すでに加工された後なので、この部分は新たに加
工する必要はない。このように加工方向が変化す
ると加工面積の減少区間があるわけである。そこ
で通常、極間の電圧もしくは電流を一定にサーボ
するようなテーブル送り制御の場合、コーナー部
では上記のような加工面積の減少のために加工速
度が上昇する。このことにより理論的にはコーナ
ー部でのオーバーカツト量は減少する傾向にはい
く(定速送りに比較すると少ない)が、実際には
“ダレ”は依然としてある。次に第3図aに示す
ように、被加工物3の端面に対してワイヤ電極1
がプログラム軌跡2上を進むとき、加工初期のく
い付き現象にあるように、ワイヤ電極1はRの位
置で矢印Vの方向に放電の反発力による振動を生
じ、被加工物3は図のようにオーバーカツトされ
る。これに対して第3図bの場合は、ワイヤ電極
1が90゜の方向変換によりδだけ進むとくい付
き現象になり、図中矢印Vの方向に電極振動を起
こす。これは、90゜の方向変換の場合はa図と比
較してワイヤ電極1の振動の自由度が減るからで
ある。このためb図の場合はオーバカツトが図の
方向の加工面だけに生じるわけである。以上第2
図、第3図で説明したように、コーナー部では出
来る限り早く加工条件を下げて放電反力によるワ
イヤ電極振動を押える必要がある。即ち、くい付
き現象の起きる前に極端に加工条件を押える。つ
まり供給エネルギーを少なくしなくてはならず、
このようにすれば当然のことながらワイヤ電極の
たわみも少なくなるわけである。さらに第4図に
示すように、加工チツプの排出状態はa図中矢印
Tの方向に排出されるが、b図のようにワイヤ電
極1がP点で90℃に方向変換した場合は、後に加
工面があるため矢印Tの他に破線の矢印T1のよ
うにうず巻くものがでてくる。このためにa図の
場合と比較してb図は方向変換直後は特に加工チ
ツプの混在による二次的放電を起こしオーバーカ
ツトの原因となる。そこでP点よりある一定区間
は加工チツプの生成を押える必要があり、一定区
間が過ぎればa図のような状態になる。実験的に
はこの距離は加工溝幅の約1.5倍であることが判
明した。またb図のような状態は、加工が不安定
になり短絡が多くなる傾向にある。以上をまとめ
ると加工方向変換時は、即座に加工エネルギーを
減少せしめて、さらに一定区間そのままの状態を
維持しなくてはならない。
以上が前記“ダレ”を解消するに際して必要と
する加工方法であるが、次に第5図、第6図に示
す上記方法を実施する装置の実施例について説明
する。
即ち、第5図は本発明で使用する加工電気条件
列を示す。ワイヤ電極と被加工物との間に加工用
電源装置より供給される電流波形図をa図に示
し、このa図中Ipは電流ピーク値、τpはパルス
値、τr休止時間を表わす。又、b図は加工電気
条件列で、Ip−τp−τrは各々一組になつてお
り、優先順位がつけられている。番号nの大きい
方が加工電気条件Ecは弱くすなわち加工速度が
遅くなるように並べてある。これにより全ての加
工はb図の加工電気条件列によつて制御されるわ
けである。又、第6図は本発明方法を実施する本
発明装置の一実例図を示す。この図においてワイ
ヤ電極1と被加工物3との間に加工用電源装置5
が接続され、この電源装置5からは第5図aに示
すような電流が供給されて放電加工が行なわれて
いる。このとき加工電圧Egと基準電圧Eoとを比
較器6により比較して誤差電圧を求め、この誤差
電圧をA−D変換器7によりデジタル化する。そ
の後デジタル化された変換器7の出力信号は速度
変換器8により加工速度Fに変換されて駆動制御
装置9に送られる。さらに記憶媒体(以下NCテ
ープの場合を例にあげて説明する。)10は、テ
ープリーダ11によつて読み込まれ、数値制御装
置12に数値情報として与えられる。こでの数値
情報により駆動制御装置9では加工速度F=√
22となるようにX成分、Y成分に分配さ
れて各々X軸モータ13、Y軸モータ14を駆動
する。上記のようにしてワイヤ電極1と被加工物
3(図中ではX−Yクロステーブルは省略してあ
るが、実際にはX−YクロステーブルにX、Y軸
モータが、ボールネジ等を介してつながつてい
る)との間の相対的移動が行なわれると共に、加
工電圧一定のサーボ送り制御が行なわれる。
次にNCテープ10から与えられる数値情報に
より、コーナー判別装置15では、例えばブロツ
ク毎の終端ベクトルと次のブロツクの始点ベクト
ル(両方共進行方向の接線ベクトル)の角度計算
によりコーナーを判別するか、もしくはNCテー
プ自身に予めコーナー部に特別なコードを入れて
おくことによりコーナー判別を行なう。このよう
にしてコーナーであることが判断されるとコーナ
ー判別装置15から加工電気条件制御装置16に
信号が送られる。ここでは、第5図bに示す加工
電気条件列が記憶されている。そして先ず加工電
気条件が多数段一気に落とされて加工用電源装置
5の加工電気条件が変化する。するとこの瞬間に
速度比較器17のゲートが開かれて制御すべき加
工速度Fcとの比較が始まる。そしてこの時点か
ら加工速度Fcと速度変換器8より出力する加工
速度Fとの比較がある一定時間毎に検定される。
比較の結果によりF<Fcならば、加工電気条件
制御装置16では加工電気条件列に従つて多数段
一気に落とした番号の部分を基準にして1段づつ
加工電気条件が強くなる。また逆にF>Fcなら
ば、1段づつ加工電気条件が弱くなる。この制御
はコーナー部を判別した時点から距離計数装置1
8により、コーナー部からの距離が計算され、あ
る一定区間計数した時点で加工電気条件制御装置
16に信号が送られる。この信号により加工電気
条件の制御は終わり、加工電気条件列に従つて加
工電気条件は一段づつ強くなつて行き、最終的に
は最初の方向変換前の加工電気条件に復帰する。
加工電気条件の変化は加工の応答性を考えてある
一定のタイマーにより一定時間毎に速度比較し、
変化するようになつている。
ここで実際の加工電気条件と加工速度の推移を
第7図を用いて説明する。
第7図の横軸は90゜に方向変換される場合のコ
ーナー部P点からの距離Lを表わし、縦軸は各々
加工電気条件Ec及び加工速度Fを表わし、加工
電気条件Ecnsに対応する加工速度をFnsとし
て、制御すべき加工速度をFcとしてある。本発
明の推移19はP点でr段電気条件を一気に落と
し、それから加工速度Fcになるように加工電気
条件が制御されて、コーナー部からの一定区間
Lo終了後は一段づつ加工電気条件は強くなり元
に復帰している。これに対してP点より一段づつ
加工電気条件を弱くする推移20の場合を比較し
てあるが、この場合は第8図のように“ダレ”寸
法に影響を及ぼす。第8図の縦軸は第1図の“ダ
レ”寸法l1を表わし、横軸に制御すべき加工速度
Fcの値を表わしてある。なおNCは本発明の制御
を行なわない場合で通常は方向変換前の加工速度
Fnsの1.5〜2.5倍程度にまでコーナー部で上昇す
る。本発明の制御を行なつた場合は、制御すべき
加工速度を最初の速度Fnsの何%にするかを横軸
にとつてある。これからもわかるようにFcの減
少と共にl1は減少している。また第7図に示した
ように一段づつ弱くする推移20より本発明の推
移19の方が“ダレ”l1は少ない。このことは第
2,3図において説明したようにくい付き現象に
よるもので、早く放電反力を押えなくてはならな
いという証拠でもある。言うなればコーナー部で
の“ダレ”はコーナー部通過後のくい付きで大半
生じているということである。このとき第1図の
l2も少なくなつていることは言うまでもなく、ま
たFcをFnsの80%以下にすることが“ダレ”を少
なくしている。しかし80%以下といつても50%以
下にするとコーナー部での速度損失があるだけで
なく、停滞時間の延長による電解効果によるコー
ナー部の精度不良等が生じ好ましくはない。なお
本発明は、コーナー部での速度上昇をとらえてコ
ーナー部を判別するものについても適用できるこ
とは言うまでもなく、さらにコンピユーター等を
採用して加工電気条件列を記憶させた方がむしろ
回路構成が簡単になり、プログラムによる拡張性
がでて、制御が自在になる。なお又、本発明の主
旨を逸脱しない範囲で諸種の設計的変更が可能で
ある。
以上要するに本発明は加工進行方向変換時にお
いて加工電気条件列に従つて加工エネルギーを減
少させてくい付き状態を円滑に行なうことによ
り、ワイヤ電極の振動、たわみを減少させること
が出来、このワイヤ電極の振動、たわみにより発
生するコーナー部でのオーバーカツトあるいは加
工残部の発生を解消できると共に、コーナー部後
の加工の不安定さを解消し、当然のことながらコ
ーナー部での加工チツプ等による二次放電からく
るオーバーカツトならびに集中放電をも防止した
ものでコーナー部の精度向上に不可欠なもので、
その実施効果は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図はコーナー部でのダレ形状を説明するた
めの図、第2図はコーナー部での加工面積の減少
を示す説明図、第3図はコーナー部でのくい付き
状態を示す説明図、第4図はコーナー部での加工
チツプの排出状態を示す説明図、第5図は本発明
の一実施例を説明するための加工電気条件列を示
す図、第6図は本発明装置の一実施例図、第7図
は本発明の加工電気条件、加工速度のコーナー部
での推移図、第8図は加工速度とダレ寸法の関係
を示すグラフである。 図において1はワイヤ電極、3は被加工物、5
は加工用電源装置、6は比較器、8は速度変換
器、15はコーナー判別装置、16は加工電気条
件制御装置、17は速度比較器、18は距離計数
装置である。なお図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ワイヤ電極と被加工物との対向する加工間隙
    に加工用電源装置を接続して放電を生じさせると
    共に、上記ワイヤ電極と被加工物とを相対移動さ
    せて上記被加工物の加工を進行させるものにおい
    て、上記加工の進行方向が変化する時点で予め記
    憶されている加工電気条件列に従つて、加工電気
    条件の加工エネルギーを減少させるように、加工
    電気条件を変化させた後、加工の進行方向変化時
    点後の所定区間を所定の加工送り速度になるよう
    に加工電気条件列に従つて加工電気条件を変化さ
    せ、上記所定区間の加工終了後は上記加工の進行
    方向変化時点前の加工送り速度に復帰するように
    上記加工電気条件列に従つて加工電気条件を変化
    させることを特徴とするワイヤカツト放電加工方
    法。 2 加工の進行方向変化時点後の所定区間の距離
    を加工進行に伴う加工溝幅の1.5倍以上に設定し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    ワイヤカツト放電加工方法。 3 ワイヤ電極と被加工物との対向する加工間隙
    に加工エネルギーを供給する加工用電源装置、上
    記加工間隙の平均電圧を一定にするサーボ送り機
    構、記憶媒体からの指令信号を用いて上記ワイヤ
    電極と被加工物間の相対移動を司る駆動制御装
    置、上記被加工物の加工進行方向の変化を検出す
    るコーナー判別装置、上記コーナー判別装置の出
    力信号に基づいて上記加工用電源装置の加工エネ
    ルギーを変更制御する加工電気条件制御装置、上
    記サーボ送り機構により上記駆動制御装置に指令
    される加工速度と所定の基準加工速度とを比較す
    る速度比較器を具備し、上記コーナー判別装置は
    上記加工電気条件制御装置に起動がかかつた後、
    上記速度比較器の出力信号により上記加工電気条
    件制御装置の出力信号を変更し、上記加工用電源
    装置の加工エネルギーを順次変更制御するととも
    に、上記加工電気条件制御装置は、コーナー判別
    装置により被加工物の加工進行方向の変化が検出
    された時点から制御を開始し、所定距離加工が進
    行した時点を検出する距離計数装置の出力信号に
    より、加工用電源装置の加工エネルギーを、加工
    進行方向の変化が検出される時点前の加工エネル
    ギーに復帰させるものであることを特徴とするワ
    イヤカツト放電加工装置。
JP2058279A 1979-02-23 1979-02-23 Electric discharge processing method and its device for wire cutting Granted JPS55112729A (en)

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Families Citing this family (3)

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