WO1994003299A1 - Method and apparatus for electrical discharge machining - Google Patents

Description

明 細 書

放電加工方法及び放電加工装置

技 術 分 野

本発明は、 加工中に加工条件を自動的に変更する放電 加工方法及び該方法を実施する放電加工装置に関する。

背 景 技 術

従来の放電加工装置においては、 予め設定された加工 条件に従って加工が行なわれるのが一般的であ る。 即ち、 電極と ワー ク間に印加する電圧、 電極の送り速度を決め るサーボ電圧、 コ ンデ ンサ放電電源を用いる装置であれ ばコ ンデンサの容量、 電極間に印加する電圧のオ ン /ォ フ時間等を含む加工条件は加工中には変更されず、 初め に設定された一定の加工条件によ って加工が行なわれる のが一般的であ る。

加工中に電極間の放電状態に応 じて加工条件を変更 し て加工を行な う 方法は、 例えば日本特許公告第 6 3 — 1 7 5 6 8 号から知 られる。 こ の文献に記載されている 加工方法は、 記憶装置に数種類のデー タを記憶させたデ — 夕 テーブルを用意 しておき、 放電の状態を検出する検 出装置からの検出デー タ に基づいて記憶装置に記憶され たデー タを選択 して、 選択 したデー タ に対 して演算を行 な って新たな加工条件を決定 し、 加工条件を変更する も のであ る。

上記の方法では、 検出デー タ に応じて記憶装置のデー タ テ一ブルからデー タを選択 し、 選択されたデー タ に基 づいて加工条件を変更するので加工条件の変更はデー タ テーブルの内容によ って制限を受け、 又、 加工条件は段 階的に しか変更されないので制御性が良く ない。 又、 テ 一ブルに記憶するデー タを多 く して検出データ の微小な 相違によ り 加工条件の変更を行なおう とすれば、 記憶装 置の記憶容量を圧迫するだけでな く 、 処理速度の低下を 招 く 等の問題点があ る。

発 明 の 開 示

本発明は、 加工中に於いて、 放電状態を表わす検出デ 一 夕が目標値と一致する よ う加工条件が自動的に更新さ れる放電加工方法及び装置を提供する。

本発明の放電加工方法は、 加工用電極と ワー クの間の 放電状態を制御するための初期加工条件、 放電状態を表 わす検出データの目標値、 及び新たな加工条件を算出す るための定数を記憶手段に記憶するステ ッ プと、 加工用 電極と ワー ク の間の放電状態を検出 し、 放電状態を表わ す検出デー タを出力するステ ッ プと、 上記検出デー タ と 上記目標値との偏差を算出するステ ッ プと、 上記定数と 上記偏差と に基づいて所定の演算を行ない、 上記初期加 ェ条件を順次更新 して新たな加工条件を求めるステ ッ プ と、 上記求め られた新たな加工条件に基づいて放電状態 を制御するステ ッ プとを備える。 又、 本発明は上記各ス テ ツ プを実施する手段を備える。

上記の構成によれば、 放電加工中に於いて、 放電状態 を表わす検出デ一 夕が目標値に一致するよ う に加工条件 が自動的に更新されて最適な放電状態が得 られる。

特に、 ワ イ ヤ放電加工装置の場合においては、 ワ ー ク 材質、 ワ ー ク形状、 ワ イ ヤ径、 加工液供給ノ ズルの隙間 等によ って放電状態が変り 、 最適な加工が得られる上記 検出データの目標値は、 ワー ク材質、 ワー ク形状、 ワイ ャ径、 ノ ズル隙間等によ って異な って く る。 そのため、 本加工に先立ち、 テス ト加工を行な っ てテス ト加工で最 適な加工が得られる時の検出装置からの検出データ （平 均値） を目標値と して設定する。

図面の簡単な説明

図 1 は 本発明の一実施例に係る放電加工装置のプロ ッ ク 図、

図 2 は 本発明の加工条件変更処理のフ ローチヤ一 ト、 図 3 は テス ト加工によ る放電状態の目標値を得る処 理のフ ロ ー チヤ 一 卜 であ る。

発明を実施するための最良の形態 図 1 に於いて、 1 は中央演算処理装置 （ C P U ) 、 2 は制御プロ グラ ムを記憶する R 0 M、 3 は加エブロ グラ ムゃ加工条件の各種設定値を記憶する と共に、 各種演算 中にデー タ の一時記憶を行な う R A M、 4 は入出力ィ ン 夕 一 フ ェ ースであ る。 C P U 1、 R O M 2、 R A M 3及 び入出力ィ ン 夕 一 フ ェ ース 4 はバス 5 によ っ て接続され てい る。 入出力イ ン タ 一 フ ヱ 一ス 4 には加工条件等の各 種デー タを入力するための手動デー タ入力装置 6、 ワ イ ャ電極と ワ ー ク の二つの電極間の距離を制御するための 電極間距離制御装置 7 、 放電状態を制御するための放電 制御装置 8 、 放電状態を検出するための放電状態検出装 置 9 が接続されてい る。 なお、 電極間距離制御装置 7 、 放電制御装置 8 、 放電状態検出装置 9 その ものは従来か ら公知の も のであ り 、 詳細は省略する。

C P U 1 は R 0 M 2 に格納された制御プログラムに従 い、 R A M 3 に格納された加工プロ グラムに基づいて入 出力イ ン タ 一 フ ユ ース 4 を介 して、 極間制御装置 7及び 放電制御装置 8 に加工条件を含む加工指令を出力する。 極間制御装置 7 は加工指令を受けて、 例えば加工条件に 設定された一定の速度で電極を相対的に移動させるサー ボモー タを駆動する。 ま た、 サーボ送り制御方式である と、 放電状態検出装置 9 で検出された極間の平均加工電 圧が設定された基準電圧に一致するよ う サーボモー タを 駆動する。 放電制御装置 8 は加工用電極と ワ ー ク の間に 加工パルスを出力する。 加工パルスの放電の繰返 し周期 T は加工パルス幅 （放電時間） て onと絶縁回復のための 放電休止時間 て of f (オフ タイ ム） とから成る。 尚、 こ の放電加工装置の動作も従来の放電加工装置と同様であ るが、 本発明に於いては、 放電加工中、 放電状態に応じ て順次加工条件が更新される。

次に、 本発明の方法によ る加工条件の変更処理につい て、 図 2 に示すフ ローチ ャ ー ト を参照 して説明する。

本実施例では、 放電状態検出装置 9 は電極間の放電状 態を表わす検出デー タ と して正常放電率 （一定時間中の 総放電回数に対する正常放電回数の割合、 単位は％ ) を 検出 し、 正常放電率が目標値に一致するよ う加工条件の 一つであ るオフ タ イ ム て off力 自動的に更新される。

まず、 手動データ入力装置 6 よ り オ フ タ イ ム て offの 値を含む初期加工条件、 放電状態を表わす検出デー タの 目標値、 及び新たな加工条件算出のための定数を入力 し、 R A M 3 に記憶させる。 本実施例に於いては、 初期加工 条件の う ちのオフ タ イ ム て offの値を P l 、 正常放電率 の 目標値を P 2、 新たな加工条件算出のための定数を P 3 とする。 更に、 以下の説明では これらの設定値 P l 〜 P 3 を、 P l = 1 0 0 ( s ) 、 P 2 = 5 0 ( % ) P 3 = l と して説明する。

C P U 1 は、 先ずステ ッ プ S 1 に於いて R A M 3 に記 憶設定されてい るオ フ タ イ ムの値 P 1 ( = 1 0 0 s ) を レ ジ ス タ Α に 、 放電状態検出 デー タ の 目標値 P 2 ( = 5 0 %) を レ ジス タ Bに、 定数 P 3 ( = 1 ) を レ ジ ス タ C に夫々格納する。 次に、 ステ ッ プ S 2 に於いて、 C P U 1 は レ ジス タ Aに記憶されたオ フ タ イ ムの値 P 1 ( = 1 0 0 μ s ) をその他の設定加工条件と共に極間距 離制御装置 7及び放電制御装置 8が加工条件と して読み 出 し制御する記憶装置 Dに記憶する。 そ して、 ステ ッ プ S 3 に於いて放電制御装置 8 に加工指令を出力 し、 放電 加工を開始する。

放電制御装置 8 は上記加工指令を受けて、 記憶装置 D に記憶された加工条件に基づいて放電加工を開始する。 従って、 オ フ タ イ ム て offを レ ジス タ Aに設定されてい た値 P 1 ( = 1 0 0 z s ) と して放電加工が開始される。

次に、 C P U 1 はステ ッ プ S 4 に於いてタ イ マ Tを リ セ ッ ト してスタ ー ト させ、 ステ ッ プ S 5でタ イ マ Tが所 定設定時間を計時するまで待つ。 タ イ マ Tが所定時間を 計時する と、 ステ ッ プ S 6 に移行 し、 放電状態検出装置 9で検出された検出デー タ P 4を レ ジス タ Eに取り 込む。 本実施例では、 検出デー タ P 4 と して放電状態検出装置 9で検出された正常放電率が取り 込まれる。 放電加工中 に電極間の絶縁回復が不完全であ る と、 絶縁が不完全な ま まの放電が増加 し正常放電率は低く な る。 こ の例では、 検出データ P 4が 4 0 %であ っ た とする。

次にステ ッ プ S 7 に於いて、 レ ジス タ B に記憶されて いる検出データ に対する 目標値 P 2 ( = 5 0 %) か ら レ ジスタ Eに記憶される値を減 じて偏差を算出 し （ P 2 — P 4 = 5 0 % - 4 0 % = 1 0 %) 、 こ の偏差を レ ジス タ E に格納する （ E = 1 0 % ) 。 次にステ ッ プ S 8 に於い て、 レ ジス タ Eの値に レ ジス タ C に記憶されている定数 P 3 ( = 1 ) を乗 じ、 こ の値を レ ジス タ Aの値に加算し、 レ ジス タ Aに格納する。 この例では、 テ ツ ブ S 8 に於い て レ ジス タ Aに格納される値 （ A + C ' E ) は、 1 0 0 + 1 X 1 0 = 1 1 0 とな る。 その後、 ステ ッ プ S 2 に戻 り 、 ス テ ッ プ S 8 で算出 さ れた加工条件 （オ フ タ イ ム 1 1 0 s ) を新たな加工条件と して前述 したステ ッ プ S 2以下の処理が実行される こ と にな る。 上記例ではォ フ タ イ ム力 1 0 0 μ s 力、 ら 1 1 0 μ s に増加 し、 これに よ って放電の繰返 し周期 T に於ける放電休止時間が長く な り 、 電極間の絶縁回復が促進されて、 正常放電率が上 昇する。

以下、 放電加工中にステ ッ プ S 2 〜ステ ッ プ S 8 の処 理が繰り返され、 放電加工状態を表わす検出デー タ （正 常放電率） P 4 が目標値 P 2 に一致する よ う に、 加工条 件のオフ タ イ ムが順次変更されて加工が実行される。 こ のよ う に して、 正常放電率が目標正常放電率にな る よ う にオフ タ イ ムの値が最適に制御される。

上記実施例においては、 放電状態検出デー タ の目標値 を最適な加工が得られる値と して或る 1 つの値に設定し た。 然 しながら、 特にワ イ ヤカ ツ ト放電加工装置の場合 には、 ワー ク材質、 ワー ク形状、 ワイ ヤ径、 ノ ズル隙間 等によ って放電状態が変り 、 放電状態を示す検出データ の目標値も異な って く る。 例えば、 上記正常放電率も ヮ ー ク材料、 ワー ク形状、 ワイ ヤ径、 ノ ズル隙間等の条件 によ って変動 し一定ではない。

そ こで、 実際に加工する ワーク及びワイ ヤ電極を使用 して予めテス ト加工を行な って上記目標値を設定する。 先ず、 最適な加工が得られる よ う な加工条件を決定 し、 R A M 3 に設定記憶する。 次に、 目標値 （正常放電率） を得るために、 手動デ一 夕入力装置 6 よ り テス ト加工指 令を入力する と、 C P U 1 は R O M 2 内に記憶されてい る図 3 にフ ローチャ ー トで示すテス ト プロ グラ ム （直線 加工） を実行する。

先ずステ ッ プ S 1 0で指標 i を 「 1 」 にセ ッ 卜 し た後、 ステ ッ プ S 1 1 に進み、 上記決定された加工条件に基づ いて加工を開始する。 同時にステ ッ プ S 1 2でタ イ マ一 Tを リ セ ッ ト してス ター ト させ、 ステ ッ プ S 1 3でタ イ マ Tが所定設定時間を計時する まで待つ。 タイ マ Tが所 定設定時間を計時する と、 ステ ッ プ S 1 4で放電状態検 出装置 9 か ら 出力 さ れる検出デー タ X i を読み取り 、 R A M 3のァ ド レス i に記憶する。 次にステ ッ プ S 1 5 に於いて、 指標 i が設定値 Nに達 したか否か判断する。 指標 i が Nに達 してなければステ ッ プ S 1 6 に移行 し、 指標 i をイ ンク リ メ ン ト し、 ステ ッ プ S 1 2〜 S 1 5の 処理を繰り返す。 そ して、 指標 i が Nに達 し N個の検出 データが得 られる とステ ッ プ S 1 7 に移行 し、 放電加工 を停止 し 、 テ ス 小 加工終了処理を開始する。 ステ ッ プ S 1 8で検出デー タ X l ~ X nを加算 して Nで除 して検 出デー タ の平均値を求め、 ステ ッ プ S 1 9でこ の平均値 を目標値 P 2 と して R A M 3 内の所定ァ ド レス に設定 し、 テス ト加工を終了する。

以上のよ う に して、 放電状態を表わす検出データの目 標値がテス ト加工によ って設定され、 テス ト加工終了後 に実際の加工を行なえば、 図 2 に示す処理によ って加工 条件 （こ の例では放電のオフ タ イ ム） が自動的に更新さ れ、 放電状態検出装置 9 から出力される検出データ が目 標値に一致する よ う に制御される こ と にな る。 尚、 上記実施例では、 自動更新する加工条件をオフ 夕 ィ ム と したが、 他の加工条件で も よい。 例えば、 オ ン夕 ィ ム、 オ ン zオフ タ イ ムによ って定ま るディ ユ ーティ比、 極間に印加する電圧、 コ ンデンサ容量等の他の加工条件 で もよい。

ま た、 上記実施例では、 加工条件変更処理のみを行な う プロセ ッ サを設けた例を説明 したが、 プロセ ッ サが他 の処理を行な う場合には、 所定周期毎に加工条件変更処 理を行な う よ う にすればよい。 こ の場合、 ステ ッ プ S 4 及び S 5 を省略 し、 各周期毎にステ ッ プ S 6 〜 S 8 の処 理を行な っ た後にステ ッ プ S 2及び S 3 の処理を行な う よ う にすればよい。

本発明は、 検出される放電状態が目標とする放電状態 に一致する よ う に、 加工条件が自動的に更新されてフ ィ — ドバッ ク 制御され、 常に最適な加工条件で加工が行な われる。 従って、 放電状態は、 一定の 目標放電状態とな つて放電の安定性が増す。 ま た、 目標とする放電状態力、 ワ ーク の材質やワイ ヤ電極の径等によ って変動する ワイ ャカ ツ ト放電加工装置のよ う な場合には、 予めテス ト加 ェによ って上記目標値を得る よ う に したか ら、 常に最適 な放電加工制御がで き る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 加工用電極と ワー ク との間に電圧を印加 し、 両者間 に放電を発生させてワー ク を加工する放電加工方法であ て、

( a ) 加工用電極と ワ ー ク の間の放電状態を制御する ための初期加工条件、 放電状態を表わす検出データ の目 標値、 及び新たな加工条件を算出するための定数を記憶 手段に記憶するステ ッ プと、

( b ) 加工用電極と ワー ク の間の放電状態を検出 し、 放電状態を表わす検出データを出力するステ ッ プと 、

( c ) 上記ステ ッ プ （ b ) で出力された検出デー タ と 上記ステ ッ プ （ a ) で記憶された目標値と の偏差を算出 するステ ッ プと、

( d ) 上記ステ ッ プ （ a ) で記憶された定数と上記ス テ ツ プ （ c ) で算出された偏差と に基づいて所定の演算 を行ない、 上記初期加工条件を順次更新 して新たな加工 条件を求めるステ ッ プと、

( e ) 上記ステ ッ プ （ d ) 求め られた新たな加工条件 に基づいて放電状態を制御するステ ッ プと を備えた、 放 電加工方法。

2 . 上記ステ ッ プ （ d ) に於ける演算は、 上記定数を用 いて上記偏差に相関する量を求め、 こ の量だけ加工条件 を変化させて新たな加工条件とする こ とか ら成る、 請求 の範囲第 1 項に記載の放電加工方法。

3 . 上記加工条件を A、 上記定数を C 、 上記偏差を E と する と、 新たな加工条件は A + C · E で表わされる、 請 求の範囲第 2項に記載の放電加工方法。

4 . 加工用電極と ワ ー ク との間に電圧を印加 し、 両者間 に放電を発生させてワー ク を加工する放電加工方法であ て、

( f ) 加工用電極と ワー ク の間の放電状態を制御する ための初期加工条件を決定するステ ッ プと、

( g ) 上記ステ ッ プ （ f ) で決定された初期加工条件 でテス ト加工を行ない、 テス ト加工中に放電状態を検出 し、 放電状態を表わす検出データを出力するステ ッ プと、 . ( h ) 上記ステ ッ プ （ g ) で出力された検出デー タを、 放電状態を表わす検出デー タ の目標値と して設定するス テ ツ ブと、

( i ) 実際の加工時に於いて、 加工用電極と ワ ー ク の 間の放電状態を検出 し、 放電状態を表わす検出デー タを 出力するステ ッ プと、

( j ) 上記ステ ッ プ （ i ) で出力された検出デー タ と 上記ステ ッ プ （ h ) で設定された 目標値との偏差を求め るステ ッ プと、

( k ) 上記ステ ッ プ （ j ) で求め られた偏差に基づい て上記初期加工条件の少な く と も 1 つを順次更新 して上 記ステ ッ プ （ i ) で出力された検出デー タが上記目標値 と一致する よ う に制御するステ ッ プとを備えた、 放電加 ェ方法。

5 . 上記ステ ッ プ （ h ) は、 上記ステ ッ プ （ g ) で出力 された複数の検出デー タ の平均値を求め、 こ の平均値を 目標値と して設定する こ とを含む、 請求の範囲第 4 項に 記載の放電加工方法。

6 . 加工用電極と ワーク との間に電圧を印加 し、 両者間 に放電を発生させてワー ク を加工する放電加工装置であ て、

加工用電極と ワー ク の間の放電状態を制御するための 初期加工条件、 放電状態を表わす検出デー タの 目標値、 及び新たな加工条件を算出するための定数を記憶する記 憶手段と、

加工用電極と ワー ク の間の放電状態を検出し、 放電状 態を表わす検出デ一 夕を出力する検出手段と、

上記検出手段から出力された検出データ と上記記憶手 段に記憶された目標値との偏差を算出 し、 上記記憶手段 に記憶された定数と上記偏差と に基づいて所定の演算を 行ない、 上記初期加工条件を順次更新 して新たな加工条 件を求める演算処理手段と、

上記演算処理手段によ って求め られた新たな加工条件 に基づいて放電状態を制御する制御手段とを備えた、 放 電加工装置。

7 . 上記演算処理手段は、 上記定数を用いて上記偏差に 相関する量を求め、 こ の量だけ加工条件を変化させて新 たな加工条件とする、 請求の範囲第 6 項に記載の放電加 ェ装置。

8 . 上記加工条件を A、 上記定数を C 、 上記偏差を E と する と、 新たな加工条件は A + C · E で表わされる、 請 求の範囲第 7項に記載の放電加工装置。