WO2010050014A1 - ワイヤ放電加工装置 - Google Patents

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WO2010050014A1
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wire
corner portion
program
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Inventor
康雄 小野寺
隆 湯澤
康造 野村
Original Assignee
三菱電機株式会社
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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

Definitions

  • This invention relates to a wire electric discharge machining apparatus.
  • the wire electric discharge machining apparatus arranges a wire electrode and a workpiece (workpiece) so as to face each other, generates a pulse discharge in a machining gap between the wire electrode and the workpiece, and uses thermal energy to remove the workpiece. It is an apparatus for processing into a desired shape.
  • wire electric discharge machining in order to improve shape accuracy, first, rough machining is performed, and then finishing is performed a plurality of times.
  • the corner portion often has a lower processing accuracy than the linear portion formed by relatively moving the wire electrode in the linear direction.
  • the corner portion is a portion formed by changing the direction in which the wire electrode is relatively moved, and is processed by relatively moving the wire electrode along an arcuate locus. For example, in the case of in-corner machining in which the wire electrode is moved inside the corner portion, the amount of machining between the previous-stage machining surface and the current-stage machining surface is increased compared with the case of machining a straight portion. It is easy to leave behind. Further, in the case of out-corner processing in which the wire electrode is moved outside the corner portion, the amount of processing is reduced as compared with the case of processing the straight portion, so that excessive corner portion is likely to occur.
  • Patent Document 1 proposes a technique for controlling a processing speed when processing a corner portion according to an increase or decrease of a processing removal distance (removal allowance) for the purpose of improving processing accuracy.
  • the machining removal distance is the length of the perpendicular line drawn from the intersection of the discharge gap circle (the radius of the cross section radius of the wire electrode plus the discharge gap) and the previous process surface to the current process surface. , Approximate to the above-described processing amount.
  • Patent Document 2 discloses a machining condition using a function whose variable is an arc radius of a wire center trajectory for relatively moving a wire electrode for the purpose of suppressing a slack (deviation) and a remaining amount of a machining shape within a predetermined range. A technique for determining the above has been proposed.
  • the wire electrode When the workpiece has a high thickness or when the machining fluid nozzle for injecting the machining fluid is located away from the workpiece, the wire electrode may bend or escape. If the wire electrode is bent or escaped, the machining removal distance calculated geometrically differs from the actual machining removal distance. For this reason, in the technique of Patent Document 1, it may be difficult to improve the machining accuracy even if the machining speed is controlled according to the calculated machining removal distance.
  • the machining accuracy can be improved by correcting the machining condition according to the arc radius of the wire center locus.
  • the arc radius of the wire center locus changes depending on the offset amount from the program locus stored in advance in order to obtain a desired machining shape. For this reason, even if the target final machining shapes have different arc radii, the wire center trajectory may be the same arc radius in any of the finishing stages.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and wire electrical discharge machining that enables high-precision machining by correcting machining conditions with reference to a program trajectory in order to obtain a desired machining shape.
  • An object is to provide an apparatus.
  • the present invention generates a discharge between the wire electrode and the workpiece, and moves the wire electrode and the workpiece relative to each other to the workpiece.
  • a wire electrical discharge machining device that performs electrical discharge machining, and each machining stage in which the wire electrode is moved on a wire center locus offset from a pre-stored program locus to obtain a desired machining shape and the offset amount is changed.
  • the machining conditions for each machining step are set according to the arc radius of the portion corresponding to the corner portion of the program trajectory. It has a processing condition correcting means for correcting.
  • the machining conditions for each machining stage are corrected with reference to the program trajectory, so that the corner parts that need to be corrected are not affected without affecting the machining of the corner parts that do not require correction. Only machining conditions can be corrected. Thereby, there exists an effect that high processing precision is obtained especially about the processing shape provided with a corner part.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wire electric discharge machining apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the finishing of the corner portion.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining in-corner processing.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating out corner processing.
  • FIG. 5 is a diagram showing a program trajectory and a wire center trajectory when machining corner portions having different arc radii.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of correction values calculated when the machining conditions are corrected in accordance with the wire center trajectory.
  • FIG. 7 is a diagram showing a table that is referred to when the machining conditions are corrected according to the correction values described in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of calculated correction values when the machining conditions are corrected according to the program trajectory.
  • FIG. 9 is a diagram showing a table that is referred to when the machining conditions are corrected according to the correction values described in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of the wire electric discharge machining apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of the wire electric discharge machining apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wire electric discharge machining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the wire electric discharge machining apparatus according to the present embodiment is an osmotic wire electric discharge machining apparatus that uses a wire electrode 1 to machine a workpiece 2 into a desired shape in a machining tank containing a machining liquid.
  • the wire electric discharge machining apparatus according to the present embodiment can be appropriately modified based on the following explanation outline by an engineer in the field. Therefore, the description of the present embodiment should be broadly understood as the contents disclosed for the relevant field, and does not limit the invention.
  • the wire electrode 1 travels from above to below, for example, by being guided by a wire guide arranged at an appropriate interval in the vertical direction.
  • a workpiece (work) 2 having a certain plate thickness is disposed on the traveling path of the wire electrode 1 between the wire guides so as to face the wire electrode 1 with a predetermined processing gap.
  • a surface on which the workpiece 2 is arranged is an XY plane.
  • the XY plane is a plane orthogonal to the traveling direction of the wire electrode 1, for example.
  • the X axis and the Y axis are orthogonal to each other.
  • machining liquid nozzles are respectively provided at positions close to each other in the vertical direction across the position facing the workpiece 2.
  • the machining liquid nozzle injects a machining liquid into the machining gap from above and below, and cools and removes the electric discharge machining waste.
  • the power supply 3 is provided in contact with the wire electrode 1 in the vicinity of the wire guide on the upper side of the wire electrode 1 and in the vicinity of the wire guide on the lower side of the wire electrode 1. The power supply 3 supplies power to the wire electrode 1.
  • the machining power supply 4 supplies a current pulse for generating a pulsed discharge in the machining gap.
  • the oscillator 5 outputs a clock signal serving as a reference clock for current pulses supplied from the machining power supply 4.
  • the power supply control means 6 controls the switching operation of the machining power supply 4.
  • the Y table 7a moves the workpiece 2 in the Y axis direction.
  • the X table 7b moves the workpiece 2 in the X axis direction.
  • the Y table drive device 8a drives the Y table 7a.
  • the X table driving device 8b drives the X table 7b.
  • the servo amplifier 9 operates the Y table driving device 8a and the X table driving device 8b in accordance with the control by the linear speed control unit 10 and the corner speed control unit 11.
  • the machining program input means 12 receives a machining program for wire electric discharge machining.
  • the machining information storage device 13 stores information necessary for controlling the machining speed of the straight portion and the corner portion of the machining program input from the machining program input means 12.
  • the program trajectory storage device 14 stores a program trajectory for obtaining a desired final machining shape.
  • the linear speed control unit 10 controls the processing speed when processing the linear part.
  • the corner speed control unit 11 controls the processing speed when processing the corner part.
  • the processing speed correction means 15 corrects the processing speed when processing the corner portion.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the finishing of the corner portion.
  • roughing is first performed and then finishing is performed a plurality of times to improve the machined surface roughness and shape accuracy.
  • n-stage finishing is performed will be described as an example.
  • the wire electrode 1 in the XY cross section and the processed surface of the workpiece 2 in a state of being processed are shown.
  • the n-3 step processed surface S n-3 is formed by performing the n-3 step processing on the n-4 step processed surface S n-4 .
  • the n ⁇ 2 step processed surface S n ⁇ 2 is formed by performing the n ⁇ 2 step processing on the n ⁇ 3 step processed surface S n ⁇ 3 .
  • the (n ⁇ 1) th processed surface S n ⁇ 1 is formed by performing the (n ⁇ 1) th processed process on the n ⁇ 2th processed surface S n ⁇ 2 .
  • the n-th processed surface S n is formed by performing the n-th processed process on the n ⁇ 1-th processed surface S n ⁇ 1 .
  • the program trajectory L p is a trajectory that represents the final shape to be processed.
  • the n-stage machining surface Sn is a surface that forms a final machining shape, and is formed so as to coincide with the program locus L p in the XY plane shown in the drawing.
  • the n-stage wire center locus L n for moving the wire electrode 1 in the n-th machining is offset so as to be separated from the program locus L p by a distance obtained by adding the discharge gap at the n-stage machining to the cross-sectional radius of the wire electrode 1.
  • the n-1 step wire center locus L n- 1 for moving the wire electrode 1 in the n-1 step machining is n-1 steps by a distance obtained by adding the discharge gap in the n step machining to the cross-sectional radius of the wire electrode 1 It is offset away from the processing surface Sn-1 .
  • the current step machining surface is the same as the distance obtained by adding the discharge gap of the current machining step to the cross-sectional radius of the wire electrode 1. It is offset away from. As described above, in the corner portion finishing, the offset amount of the wire center locus is changed for each processing step.
  • the arc radius at the corner is different for both the program locus L p and the wire center locus of each stage. Whereas the arc radius of the program path L p uniquely defined with respect to the final machining shape of the corner portion, the arc radius of the wire center locus varies by the offset amount, uniquely to the final machining shape of the corner portion Will not be determined.
  • FIG. 3 illustrates in-corner processing in which the wire electrode 1 is moved inside the corner portion.
  • a circle whose radius is the length obtained by adding the discharge gap to the cross-sectional radius of the wire electrode 1 is defined as a discharge gap circle. Comparing the machining amount in the machining allowance between the former stage machining surface S2 and the current stage machining surface S1 when the discharge gap circle moves by a predetermined distance, the straight part machining amount when machining the straight part in the case of in-corner machining Compared with qa, the corner portion processing amount qb when processing the corner portion is increased. For this reason, if the processing speed is constant between the straight line part and the corner part, the left part is left behind in the corner part with respect to the straight line part. Accordingly, the processing accuracy in the corner portion is improved by appropriately estimating the corner portion processing amount qb and appropriately reducing the processing speed according to the increase in the corner portion processing amount qb with respect to the straight portion processing amount qa.
  • FIG. 4 illustrates out-corner processing in which the wire electrode 1 is moved outside the corner portion. Comparing the machining amount in the machining allowance between the former stage machining surface S2 and the current stage machining surface S1 when the discharge gap circle moves by a predetermined distance, in the case of out-corner machining, the straight part machining when machining the straight part Compared with the quantity qa, the corner portion processed portion qb when the corner portion is processed is reduced. For this reason, if the processing speed is constant between the straight line portion and the corner portion, the corner portion is excessively taken with respect to the straight line portion. Therefore, the processing accuracy in the corner portion is improved by appropriately estimating the corner portion processing amount qb and appropriately accelerating the processing speed according to the decrease in the corner portion processing amount qb with respect to the straight portion processing amount qa.
  • the wire electrode 1 may bend or escape.
  • the wire electrode 1 is bent or escaped, there is a difference between the estimated machining amount and the actual machining amount, and a shape error may occur even if the machining speed is controlled according to the estimated machining amount. For this reason, even if the processing speed is controlled according to the estimated processing amount, it may be difficult to improve the processing accuracy.
  • the wire electrical discharge machining apparatus improves machining accuracy by correcting machining conditions for each machining stage.
  • FIG. 5 is a diagram showing a program trajectory and a wire center trajectory when machining corner portions having different arc radii.
  • a shape including the corner portion A and the corner portion B having different arc radii one corner portion A has a shape error, and the other corner portion B has no shape error.
  • the corner part A and the corner part B shall be processed continuously in each processing stage.
  • the corner portion A and the corner portion B are finished to a shape that matches the program locus L p by finishing the inside of the corner shape.
  • the arc radius Rp1 program path L p of the corners A, arc radius Rp2 program path L p of the corner B are different from each other.
  • Wire center locus L n-3 , L n-2 , L n-1 , L n in the corner portion A has the arc radii Rc1, Rc2, Rc3, Rc4, and the wire center locus in the corner portion B in order from the inside of the corner portion A. It is assumed that the arc radii of L n-3 , L n-2 , L n-1 and L n are Rc5, Rc6, Rc7 and Rc8 in order from the inside of the corner portion B.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of correction values calculated when the machining conditions are corrected according to the wire center trajectory.
  • FIG. 7 shows a table that is referred to when the machining conditions are corrected according to the correction values described in FIG.
  • Correction values k1, k2, k3, and k4 for multiplying the machining speed are set.
  • the machining condition of the corner portion B is also corrected.
  • the arc radius Rc4 wire centroids L n at the corner portion A if the arc radius Rc5 wire centroids L n-3 matches the corner B, in the wire center locus L n-3 of the corner portion B correction value k4 in the wire center locus L n of the corner portion a to the processing speed will be adapted.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of calculated correction values when the machining conditions are corrected according to the program trajectory in the present invention.
  • FIG. 9 shows a table that is referred to when the machining conditions are corrected in accordance with the correction values described in FIG.
  • the arc radius Rp1 programs locus L p, n-3-stage, n-2 stages, n-1 stage the correction to be multiplied by the respective working speeds of the n-stage Values k1, k2, k3, and k4 are set.
  • the corner B, and arc radius Rp2 programs locus L p, n-3-stage, n-2 stages, n-1 stage, there is no correction of the processing conditions in the n-stage, or the correction value to be multiplied to each machining speed 1.0 is set.
  • the arc radius Rp1 program path L p of the corner portion A is different from the arc radius Rp2 program path L p of the corner B (Rp1 ⁇ Rp2).
  • the correction value set for the arc radius Rp1 is applied to the processing of the corner portion A, and is not applied to the processing of the corner portion B having the arc radius Rp2. Therefore, the machining conditions can be corrected only for the corner portion A having the specific arc radius Rp1 without affecting the machining of the corner portion B that does not require correction.
  • the machining program is input in advance from the machining program input means 12 before machining is started.
  • the power supply control unit 6 controls the oscillator 5 and the machining power source 4 in accordance with the machining program input from the machining program input unit 12.
  • the machining power source 4 applies a pulse voltage to the machining gap between the wire electrode 1 and the workpiece 2 via the power supply 3 according to the clock signal from the oscillator 5.
  • a wire electrode traveling device is used for the traveling of the wire electrode 1.
  • the machining information storage device 13 stores information necessary for controlling the machining speed among the machining programs input from the machining program input means 12.
  • the program trajectory storage device 14 stores a program trajectory indicating the final machining shape among the machining programs input from the machining program input means 12.
  • the linear speed control unit 10 refers to information necessary for controlling the machining speed in the linear part from the machining information storage device 13 and outputs a signal instructing the machining speed in the linear part.
  • the corner speed control unit 11 refers to information necessary for controlling the machining speed at the corner part from the machining information storage device 13.
  • the corner speed control unit 11 geometrically calculates the corner part machining amount described with reference to FIGS. 3 and 4 and outputs a signal indicating the machining speed appropriately adjusted according to the corner part machining amount.
  • a shape error may occur in the corner portion even if the processing speed is theoretically calculated. Further, the shape error may change depending on the arc radius of the program trajectory.
  • the machining speed calculated by the corner speed control unit 11 cannot be improved, the machining speed is corrected using the correction value stored in the machining speed correction unit 15.
  • the machining speed correction means 15 obtains and stores in advance a correction value for the machining speed for each machining stage according to the arc radius of the program trajectory.
  • the machining speed correction means 15 refers to the program trajectory stored in the program trajectory storage device 14 and acquires information indicating the current machining stage from the machining program input to the machining program input means 12.
  • the machining speed correction means 15 outputs a correction value corresponding to the arc radius of the referenced program locus and the current machining stage to the corner speed control unit 11.
  • the corner speed control unit 11 outputs a signal indicating the machining speed obtained by multiplying the machining speed calculated in advance by the correction value from the machining speed correction means 15.
  • the machining speed correction unit 15 functions as a machining condition correction unit that corrects the machining speed, which is a machining condition for each machining stage, in accordance with the arc radius of the portion corresponding to the corner portion of the program trajectory.
  • the servo amplifier 9 operates the Y table driving device 8a and the X table driving device 8b in accordance with the processing speed command from the linear speed control unit 10.
  • the servo amplifier 9 operates the Y table driving device 8a and the X table driving device 8b in accordance with the processing speed command from the corner speed control portion 11 and the wire center locus.
  • the wire electrical discharge machining apparatus refers to the program trajectory, and corrects the machining conditions for each machining stage, so that the specific arc is not affected without affecting the machining of the corner portion that does not require correction.
  • the machining condition can be corrected only for the corner portion of the radius. Thereby, it becomes possible to obtain a high processing accuracy especially for a processing shape including a corner portion.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a wire electric discharge machining apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the wire electric discharge machining apparatus according to the present embodiment has a pause time correcting means 21 for correcting a discharge pause time for stopping the discharge.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the pause time correction means 21 functions as a machining condition correction means for correcting the discharge pause time, which is a machining condition for each machining stage, according to the arc radius of the portion corresponding to the corner portion of the program trajectory.
  • the discharge pause time at the corner is corrected using the correction value stored in the pause time correction means 21.
  • the pause time correction means 21 obtains and stores in advance a correction value of the discharge pause time for each machining stage according to the arc radius of the program trajectory.
  • the pause time correction means 21 refers to the program trajectory stored in the program trajectory storage device 14 and acquires information indicating the current machining stage from the machining program input to the machining program input means 12.
  • the pause time correction means 21 outputs to the power supply control means 6 a correction value corresponding to the arc radius of the referenced program trajectory and the current machining stage.
  • the power supply control means 6 outputs a signal indicating the pause time obtained by multiplying the preset pause time by the correction value from the pause time correction means 21.
  • the oscillator 5 outputs a clock signal whose pause time is adjusted in accordance with a command from the power supply control means 6. In this way, the discharge pause time between the wire electrode 1 and the workpiece 2 is adjusted.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a wire electric discharge machining apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the wire electric discharge machining apparatus according to the present embodiment includes an offset correction unit 31 that corrects an offset amount of the wire center locus from the program locus.
  • the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the offset correction unit 31 functions as a machining condition correction unit that corrects an offset amount, which is a machining condition for each machining stage, in accordance with the arc radius of the portion corresponding to the corner portion of the program trajectory.
  • the offset amount in the corner unit is corrected using the correction value stored in the offset correction unit 31.
  • the offset correction means 31 obtains and stores in advance a correction value for the offset amount for each machining stage according to the arc radius of the program trajectory.
  • the offset correction means 31 refers to the program trajectory stored in the program trajectory storage device 14 and acquires information indicating the current machining stage from the machining program input to the machining program input means 12.
  • the offset correction means 31 outputs a correction value corresponding to the arc radius of the referenced program locus and the current machining stage to the servo amplifier 9.
  • the servo amplifier 9 operates the Y table driving device 8a and the X table driving device 8b in accordance with the processing speed command from the corner speed control unit 11 and the wire center locus with the offset amount corrected. .
  • the wire electric discharge machining apparatus is useful when machining a shape having a corner portion.

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Abstract

 所望の加工形状を得るためにプログラム軌跡を参照して加工条件を補正することにより、高精度な加工を可能とすることを目的として、所望の加工形状を得るために予め記憶されたプログラム軌跡からオフセットさせたワイヤ中心軌跡上においてワイヤ電極を移動させ、オフセット量を変更させた加工段ごとの仕上げ加工を施す場合に、ワイヤ電極を相対移動させる方向を変化させて形成されるコーナ部において、プログラム軌跡のうちコーナ部に対応する部分の円弧半径に応じて、加工段ごとの加工条件を補正する加工条件補正手段を有する構成とした。

Description

ワイヤ放電加工装置
 この発明は、ワイヤ放電加工装置に関するものである。
 ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極と被加工物(ワーク)とを対向配置し、ワイヤ電極と被加工物との間の加工間隙にパルス放電を発生させ、熱エネルギーを利用して被加工物を所望の形状に加工する装置である。通常、ワイヤ放電加工では、形状精度を向上させるために、最初に粗加工を施した後、複数回の仕上げ加工を施す。
 加工形状のうち、ワイヤ電極を直線方向へ相対移動させて形成される直線部に対して、コーナ部は、加工精度が低下する場合が多くなる。コーナ部は、ワイヤ電極を相対移動させる方向を変化させて形成される部分であって、円弧状の軌跡に沿ってワイヤ電極を相対移動させることにより加工される。例えば、コーナ部の内側においてワイヤ電極を移動させるインコーナ加工の場合、直線部を加工する場合に対して、前段加工面と現段加工面との間における加工量が増加するために、コーナ部での取り残しが生じ易くなる。また、コーナ部の外側においてワイヤ電極を移動させるアウトコーナ加工の場合、直線部を加工する場合に対して加工量が減少するために、コーナ部での取り過ぎが生じ易くなる。
 このような加工精度の低下を改善するには、コーナ部の加工量を直線部の加工量と等しくするような制御が必要となる。例えば、特許文献1には、加工精度の改善を目的として、コーナ部を加工する際の加工速度を、加工除去距離(取り代)の増減に応じて制御する技術が提案されている。加工除去距離は、放電ギャップ円(ワイヤ電極の断面半径に放電ギャップを加算した長さを半径とする円)と前段加工面との交点から現段加工面に下ろした垂線の長さであって、上述の加工量に近似される。また、特許文献2には、加工形状のだれ(ずれ)や取り残し量を所定範囲に抑えることを目的として、ワイヤ電極を相対移動させるワイヤ中心軌跡の円弧半径を変数とする関数を用いて加工条件を決定する技術が提案されている。
特開2004-148472号公報 特開2001-162446号公報
 被加工物が高板厚である場合や、加工液を噴射する加工液ノズルが被加工物から離れた位置にある場合、ワイヤ電極に撓みや逃げが生じることがある。ワイヤ電極に撓みや逃げがあると、幾何学的に算出した加工除去距離と実際の加工除去距離とが異なることとなる。このため、特許文献1の技術では、算出された加工除去距離に応じて加工速度を制御しても加工精度の改善が困難な場合が生じ得る。
 特許文献2の技術の場合、ワイヤ電極に撓みや逃げがあっても、ワイヤ中心軌跡の円弧半径に応じて加工条件を補正することにより、加工精度を改善し得る。ワイヤ中心軌跡の円弧半径は、所望の加工形状を得るために予め記憶されたプログラム軌跡からのオフセット量によって変化する。このため、目的とする最終加工形状が互いに異なる円弧半径の場合であっても、仕上げ加工のうちのいずれかの加工段においてワイヤ中心軌跡が同じ円弧半径になることがある。ワイヤ中心軌跡の円弧半径を指定して加工条件を補正する場合、最終加工形状が互いに異なる円弧半径の場合であっても、指定された円弧半径のワイヤ中心軌跡となる加工段が存在すれば、いずれのコーナ部についても加工条件が補正されることとなる。このため、特許文献2の技術の場合、異なる円弧半径の複数のコーナ部を加工する場合に、補正を要するコーナ部について適切な補正が可能である一方、補正が不要なコーナ部の加工条件も補正されることにより、全体として加工精度を低下させるケースが生じ得る。
 この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、所望の加工形状を得るためにプログラム軌跡を参照して加工条件を補正することにより、高精度な加工を可能とするワイヤ放電加工装置を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明は、ワイヤ電極と被加工物との間で放電を発生させ、ワイヤ電極と被加工物とを相対移動させることにより被加工物に放電加工を施すワイヤ放電加工装置であって、所望の加工形状を得るために予め記憶されたプログラム軌跡からオフセットさせたワイヤ中心軌跡上においてワイヤ電極を移動させ、オフセット量を変更させた加工段ごとの仕上げ加工を施す場合に、ワイヤ電極を相対移動させる方向を変化させて形成されるコーナ部において、プログラム軌跡のうちコーナ部に対応する部分の円弧半径に応じて、加工段ごとの加工条件を補正する加工条件補正手段を有することを特徴とする。
 この発明によれば、加工段ごとの加工条件の補正はプログラム軌跡を参照してなされるため、補正が不要なコーナ部の加工には影響を及ぼさずに、補正が必要なコーナ部に対してのみ加工条件を補正可能とする。これにより、特に、コーナ部を備える加工形状について、高い加工精度が得られるという効果を奏する。
図1は、実施の形態1に係るワイヤ放電加工装置の概略構成を示す図である。 図2は、コーナ部の仕上げ加工について説明する図である。 図3は、インコーナ加工について説明する図である。 図4は、アウトコーナ加工について説明する図である。 図5は、互いに異なる円弧半径のコーナ部を加工する場合におけるプログラム軌跡及びワイヤ中心軌跡を表した図である。 図6は、ワイヤ中心軌跡に応じて加工条件を補正する場合に、算出された補正値の例をグラフで表した図である。 図7は、図6で説明する補正値に応じて加工条件を補正する際に参照されるテーブルを表した図である。 図8は、プログラム軌跡に応じて加工条件を補正する場合に、算出された補正値の例をグラフで表した図である。 図9は、図8で説明する補正値に応じて加工条件を補正する際に参照されるテーブルを表した図である。 図10は、実施の形態2に係るワイヤ放電加工装置の概略構成を示す図である。 図11は、実施の形態3に係るワイヤ放電加工装置の概略構成を示す図である。
符号の説明
 1 ワイヤ電極
 2 被加工物
 6 電源制御手段
 11 コーナ速度制御部
 14 プログラム軌跡記憶装置
 15 加工速度補正手段
 21 休止時間補正手段
 31 オフセット補正手段
 以下に、この発明に係るワイヤ放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
 図1は、この発明の実施の形態1に係るワイヤ放電加工装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置は、加工液が入れられた加工槽内において、ワイヤ電極1を用いて被加工物2を所望の形状に加工する浸透式ワイヤ放電加工装置である。なお、本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置は、当該分野の技術者によって、以下の説明要綱に基づき適宜変形可能である。従って、本実施の形態の説明は、当該分野に対して開示される内容として広く理解されるべきであり、発明を限定するものではない。
 ワイヤ電極1は、上下方向に適宜間隔を置いて配置されるワイヤガイドに案内されて例えば上方から下方に向かって走行する。ワイヤガイド間におけるワイヤ電極1の走行路には、ある板厚を持つ被加工物(ワーク)2が、所定の加工間隙を置いてワイヤ電極1に対向させて配置される。ここで、被加工物2を配置する面をXY平面とする。XY平面は、例えばワイヤ電極1の走行方向に直交する平面である。X軸及びY軸は、互いに直交する軸とする。
 ワイヤガイド間におけるワイヤ電極1の走行路には、被加工物2との対向位置を挟んで上下方向で近接した位置に加工液ノズルがそれぞれ設けられている。加工液ノズルは、加工間隙へ上下から加工液を高圧噴射し、冷却と放電加工屑の除去とを行う。給電子3は、ワイヤ電極1の上側のワイヤガイドの近傍と、ワイヤ電極1の下側のワイヤガイドの近傍とにおいて、ワイヤ電極1に接触させて設けられている。給電子3は、ワイヤ電極1に対して電力を供給する。
 加工電源4は、加工間隙においてパルス状放電を発生させるための電流パルスを供給する。発振器5は、加工電源4により供給される電流パルスの基準クロックとなるクロック信号を出力する。電源制御手段6は、加工電源4のスイッチング動作を制御する。Yテーブル7aは、Y軸方向について被加工物2を移動させる。Xテーブル7bは、X軸方向について被加工物2を移動させる。Yテーブル駆動装置8aは、Yテーブル7aを駆動する。Xテーブル駆動装置8bは、Xテーブル7bを駆動する。サーボアンプ9は、直線速度制御部10及びコーナ速度制御部11による制御に応じて、Yテーブル駆動装置8a及びXテーブル駆動装置8bを操作する。
 加工プログラム入力手段12は、ワイヤ放電加工のための加工プログラムが入力される。加工情報記憶装置13は、加工プログラム入力手段12から入力された加工プログラムのうち、直線部及びコーナ部の加工速度の制御に必要な情報を記憶する。プログラム軌跡記憶装置14は、所望の最終加工形状を得るためのプログラム軌跡を記憶する。直線速度制御部10は、直線部を加工する際の加工速度を制御する。コーナ速度制御部11は、コーナ部を加工する際の加工速度を制御する。加工速度補正手段15は、コーナ部を加工する際の加工速度を補正する。
 ここで、本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置の動作を説明する前に、本発明による加工精度向上の原理を説明する。図2は、コーナ部の仕上げ加工について説明する図である。通常、ワイヤ放電加工では、最初に粗加工を施した後、複数回の仕上げ加工を施すことにより、加工面粗さや形状精度を改善する。ここでは、n段階の仕上げ加工を施す場合を例として説明する。図では、XY断面におけるワイヤ電極1と、被加工物2のうち加工が施されている状態の加工面とを表している。
 n-3段加工面Sn-3は、n-4段加工面Sn-4にn-3段目の加工を施すことにより形成される。n-2段加工面Sn-2は、n-3段加工面Sn-3にn-2段目の加工を施すことにより形成される。n-1段加工面Sn-1は、n-2段加工面Sn-2にn-1段目の加工を施すことにより形成される。n段加工面Sは、n-1段加工面Sn-1にn段目の加工を施すことにより形成される。プログラム軌跡Lは、目的とする最終加工形状を表す軌跡である。n段加工面Sは、最終加工形状をなす面であって、図示するXY面内においてプログラム軌跡Lに一致するように形成される。
 n段目の加工においてワイヤ電極1を移動させるn段ワイヤ中心軌跡Lは、ワイヤ電極1の断面半径にn段加工時の放電ギャップを合わせた距離だけプログラム軌跡Lから離れるようにオフセットされている。n-1段目の加工においてワイヤ電極1を移動させるn-1段ワイヤ中心軌跡Ln-1は、ワイヤ電極1の断面半径にn段加工時の放電ギャップを合わせた距離だけn-1段加工面Sn-1から離れるようにオフセットされている。n-2段ワイヤ中心軌跡Ln-2、n-3段ワイヤ中心軌跡Ln-3についても同様に、ワイヤ電極1の断面半径に現加工段の放電ギャップを合わせた距離だけ現段加工面から離れるようにオフセットされている。このように、コーナ部の仕上げ加工では、加工段ごとにワイヤ中心軌跡のオフセット量を変更させる。
 プログラム軌跡L及び各段のワイヤ中心軌跡のいずれについても、コーナ部における円弧半径は異なる。コーナ部の最終加工形状に対してプログラム軌跡Lの円弧半径は一意に定められるのに対して、ワイヤ中心軌跡の円弧半径はオフセット量によって変化し、コーナ部の最終加工形状に対して一意には定められないこととなる。
 図3は、コーナ部の内側においてワイヤ電極1を移動させるインコーナ加工について説明するものである。ここで、ワイヤ電極1の断面半径に放電ギャップを加算した長さを半径とする円を、放電ギャップ円とする。放電ギャップ円が所定距離移動した場合の、前段加工面S2と現段加工面S1との間の取り代における加工量を比較すると、インコーナ加工の場合、直線部を加工する際の直線部加工量qaに比べて、コーナ部を加工する際のコーナ部加工量qbが多くなる。このことから、直線部とコーナ部とで加工速度を一定とすると、直線部に対してコーナ部において取り残しが生じることになる。そこで、コーナ部加工量qbを適切に見積もり、直線部加工量qaに対するコーナ部加工量qbの増加分に応じて適切に加工速度を減速することにより、コーナ部における加工精度の改善がなされる。
 図4は、コーナ部の外側においてワイヤ電極1を移動させるアウトコーナ加工について説明するものである。放電ギャップ円が所定距離移動した場合の、前段加工面S2と現段加工面S1との間の取り代における加工量を比較すると、アウトコーナ加工の場合、直線部を加工する際の直線部加工量qaに比べて、コーナ部を加工する際のコーナ部加工部qbが少なくなる。このことから、直線部とコーナ部とで加工速度を一定とすると、直線部に対してコーナ部において取り過ぎが生じることになる。そこで、コーナ部加工量qbを適切に見積もり、直線部加工量qaに対するコーナ部加工量qbの減少分に応じて適切に加工速度を加速することにより、コーナ部における加工精度の改善がなされる。
 被加工物2が高板厚である場合や、加工液ノズルが被加工物2から離れた位置にある場合、ワイヤ電極1に撓みや逃げが生じることがある。ワイヤ電極1に撓みや逃げが存在する場合、見積もりの加工量と実際の加工量とに差が生じ、見積もりの加工量に応じて加工速度を制御しても形状誤差が生じる場合がある。このため、見積もりの加工量に応じて加工速度を制御しても加工精度の向上が困難な場合が生じ得る。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置は、加工段ごとの加工条件を補正することにより、加工精度の改善を図る。
 ここで、ワイヤ中心軌跡に応じて加工条件を補正する従来の場合の問題点と、プログラム軌跡に応じて加工条件を補正する本発明の場合の利点とについて説明する。図5は、互いに異なる円弧半径のコーナ部を加工する場合におけるプログラム軌跡及びワイヤ中心軌跡を表した図である。ここでは、互いに異なる円弧半径のコーナ部A及びコーナ部Bを備える形状を試し加工した結果、一方のコーナ部Aは形状誤差を有し、他方のコーナ部Bには形状誤差が無かった場合を例とする。コーナ部A及びコーナ部Bは、各加工段において連続して加工されるものとする。
 コーナ部A及びコーナ部Bは、コーナ形状の内側に仕上げ加工を施すことにより、プログラム軌跡Lに一致する形状に仕上げるとする。コーナ部Aにおけるプログラム軌跡Lの円弧半径Rp1と、コーナ部Bにおけるプログラム軌跡Lの円弧半径Rp2は、互いに異なっている。コーナ部Aにおけるワイヤ中心軌跡Ln-3、Ln-2、Ln-1、Lの円弧半径がコーナ部Aの内側から順にRc1、Rc2、Rc3、Rc4、コーナ部Bにおけるワイヤ中心軌跡Ln-3、Ln-2、Ln-1、Lの円弧半径がコーナ部Bの内側から順にRc5、Rc6、Rc7、Rc8であるとする。
 図6は、ワイヤ中心軌跡に応じて加工条件を補正する場合に、算出された補正値の例をグラフで表したものである。図7は、図6で説明する補正値に応じて加工条件を補正する際に参照されるテーブルを表したものである。この例では、コーナ部Aの形状誤差を改善するために、ワイヤ中心軌跡Ln-3、Ln-2、Ln-1、Lの円弧半径Rc1、Rc2、Rc3、Rc4に対して、加工速度に乗じる補正値k1、k2、k3、k4がそれぞれ設定されている。
 コーナ部A及びコーナ部Bを連続して加工する場合、コーナ部Bにおける円弧半径Rc5、Rc6、Rc7、Rc8のうち、コーナ部Aにおける円弧半径Rc1、Rc2、Rc3、Rc4のいずれかと一致するものがあれば、コーナ部Bについても加工条件の補正がなされることになる。例えば、コーナ部Aにおけるワイヤ中心軌跡Lの円弧半径Rc4と、コーナ部Bにおけるワイヤ中心軌跡Ln-3の円弧半径Rc5とが一致する場合、コーナ部Bのワイヤ中心軌跡Ln-3における加工速度にもコーナ部Aのワイヤ中心軌跡Lにおける補正値k4が適応されてしまう。
 このように、ワイヤ中心軌跡に応じて加工条件を補正する場合、異なる円弧半径の複数のコーナ部を加工する場合に、補正を要するコーナ部について適切な補正が可能である一方、補正が不要なコーナ部の加工条件も補正されることにより、全体として加工精度を低下させるケースが生じ得ることが問題となる。
 図8は、本発明においてプログラム軌跡に応じて加工条件を補正する場合に、算出された補正値の例をグラフで表したものである。図9は、図8で説明する補正値に応じて加工条件を補正する際に参照されるテーブルを表したものである。この例では、コーナ部Aの形状誤差を改善するために、プログラム軌跡Lの円弧半径Rp1について、n-3段、n-2段、n-1段、n段の各加工速度に乗じる補正値k1、k2、k3、k4がそれぞれ設定されている。コーナ部Bについては、プログラム軌跡Lの円弧半径Rp2について、n-3段、n-2段、n-1段、n段における加工条件の補正が無いこと、或いは各加工速度に乗じる補正値1.0が設定されている。
 コーナ部Aにおけるプログラム軌跡Lの円弧半径Rp1と、コーナ部Bにおけるプログラム軌跡Lの円弧半径Rp2とは異なる(Rp1≠Rp2)。円弧半径Rp1について設定された補正値はコーナ部Aの加工に適用され、円弧半径Rp2のコーナ部Bの加工には適用されない。従って、補正が不要なコーナ部Bの加工には影響を及ぼさず、特定の円弧半径Rp1のコーナ部Aに対してのみ加工条件を補正することが可能となる。
 次に、本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置の動作を、図1を用いて説明する。加工プログラムは、加工開始前に予め加工プログラム入力手段12から入力される。電源制御手段6は、加工プログラム入力手段12から入力された加工プログラムに従って、発振器5及び加工電源4を制御する。加工電源4は、発振器5からのクロック信号に従い、給電子3を介して、ワイヤ電極1及び被加工物2の間の加工間隙にパルス電圧を印加する。ワイヤ電極1の走行には、例えばワイヤ電極走行装置が用いられる。
 加工情報記憶装置13は、加工プログラム入力手段12から入力された加工プログラムのうち、加工速度の制御に必要な情報を記憶する。プログラム軌跡記憶装置14は、加工プログラム入力手段12から入力された加工プログラムのうち、最終加工形状を示すプログラム軌跡を記憶する。
 直線速度制御部10は、直線部における加工速度の制御に必要な情報を加工情報記憶装置13から参照し、直線部における加工速度を指示する信号を出力する。コーナ速度制御部11は、コーナ部における加工速度の制御に必要な情報を加工情報記憶装置13から参照する。コーナ速度制御部11は、図3及び図4で説明するコーナ部加工量を幾何学的に算出し、コーナ部加工量に応じて適切な加減がなされた加工速度を指示する信号を出力する。
 例えば、ワイヤ電極1に撓みや逃げが生じる場合、理論的に算出された加工速度に制御してもコーナ部に形状誤差が生じることがある。また、かかる形状誤差は、プログラム軌跡の円弧半径によって大小が変化することがある。コーナ速度制御部11で算出された加工速度では加工精度が改善しきれない場合に、加工速度補正手段15に記憶された補正値を用いて、加工速度が補正される。
 加工速度補正手段15は、プログラム軌跡の円弧半径に応じた加工段ごとの加工速度の補正値を予め求め、記憶している。加工速度補正手段15は、プログラム軌跡記憶装置14に記憶されたプログラム軌跡を参照し、加工プログラム入力手段12に入力された加工プログラムから現加工段を示す情報を取得する。加工速度補正手段15は、参照したプログラム軌跡の円弧半径と現加工段に対応する補正値をコーナ速度制御部11に出力する。コーナ速度制御部11は、予め算出した加工速度に加工速度補正手段15からの補正値を乗じて得られた加工速度を指示する信号を出力する。このように、加工速度補正手段15は、プログラム軌跡のうちコーナ部に対応する部分の円弧半径に応じて、加工段ごとの加工条件である加工速度を補正する加工条件補正手段として機能する。
 直線部の加工の際、サーボアンプ9は、直線速度制御部10からの加工速度の指令に従って、Yテーブル駆動装置8a、Xテーブル駆動装置8bを操作する。コーナ部の加工の際、サーボアンプ9は、コーナ速度制御部11からの加工速度の指令及びワイヤ中心軌跡に従って、Yテーブル駆動装置8a、Xテーブル駆動装置8bを操作する。Yテーブル7aをYテーブル駆動装置8aの駆動により、Xテーブル7bをXテーブル駆動装置8bの駆動によりそれぞれ移動させることにより、ワイヤ電極1と被加工物2とを相対移動させる。
 本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置は、プログラム軌跡を参照して、加工段ごとの加工条件を補正することにより、補正が不要なコーナ部の加工には影響を及ぼさずに、特定の円弧半径のコーナ部に対してのみ加工条件を補正可能とする。これにより、特に、コーナ部を備える加工形状について、高い加工精度を得ることが可能となる。
実施の形態2.
 図10は、この発明の実施の形態2に係るワイヤ放電加工装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置は、放電を休止させる放電休止時間を補正する休止時間補正手段21を有することを特徴とする。上記の実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。休止時間補正手段21は、プログラム軌跡のうちコーナ部に対応する部分の円弧半径に応じて、加工段ごとの加工条件である放電休止時間を補正する加工条件補正手段として機能する。
 コーナ速度制御部11で算出された加工速度では加工精度が改善しきれない場合に、休止時間補正手段21に記憶された補正値を用いて、コーナ部における放電休止時間が補正される。休止時間補正手段21は、プログラム軌跡の円弧半径に応じた加工段ごとの放電休止時間の補正値を予め求め、記憶している。
 休止時間補正手段21は、プログラム軌跡記憶装置14に記憶されたプログラム軌跡を参照し、加工プログラム入力手段12に入力された加工プログラムから現加工段を示す情報を取得する。休止時間補正手段21は、参照したプログラム軌跡の円弧半径と現加工段に対応する補正値を電源制御手段6に出力する。電源制御手段6は、予め設定された休止時間に休止時間補正手段21からの補正値を乗じて得られた休止時間を指示する信号を出力する。発振器5は、電源制御手段6からの指令に応じて休止時間が調整されたクロック信号を出力する。このようにして、ワイヤ電極1及び被加工物2の間における放電休止時間が調整される。本実施の形態の場合も、補正が不要なコーナ部の加工には影響を及ぼさずに、補正が必要なコーナ部に対してのみ加工条件を補正可能とし、高い加工精度を得ることが可能となる。
実施の形態3.
 図11は、この発明の実施の形態3に係るワイヤ放電加工装置の概略構成を示す図である。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置は、プログラム軌跡からのワイヤ中心軌跡のオフセット量を補正するオフセット補正手段31を有することを特徴とする。上記の実施の形態1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。オフセット補正手段31は、プログラム軌跡のうちコーナ部に対応する部分の円弧半径に応じて、加工段ごとの加工条件であるオフセット量を補正する加工条件補正手段として機能する。
 コーナ速度制御部11で算出された加工速度では加工精度が改善しきれない場合に、オフセット補正手段31に記憶された補正値を用いて、コーナ部におけるオフセット量が補正される。オフセット補正手段31は、プログラム軌跡の円弧半径に応じた加工段ごとのオフセット量の補正値を予め求め、記憶している。
 オフセット補正手段31は、プログラム軌跡記憶装置14に記憶されたプログラム軌跡を参照し、加工プログラム入力手段12に入力された加工プログラムから現加工段を示す情報を取得する。オフセット補正手段31は、参照したプログラム軌跡の円弧半径と現加工段に対応する補正値をサーボアンプ9へ出力する。コーナ部の加工の際、サーボアンプ9は、コーナ速度制御部11からの加工速度の指令、及びオフセット量が補正されたワイヤ中心軌跡に従って、Yテーブル駆動装置8a、Xテーブル駆動装置8bを操作する。本実施の形態の場合も、補正が不要なコーナ部の加工には影響を及ぼさずに、補正が必要なコーナ部に対してのみ加工条件を補正可能とし、高い加工精度を得ることが可能となる。
 以上のように、本発明に係るワイヤ放電加工装置は、コーナ部を有する形状を加工する場合に有用である。

Claims (7)

  1.  ワイヤ電極と被加工物との間で放電を発生させ、前記ワイヤ電極と前記被加工物とを相対移動させることにより前記被加工物に放電加工を施すワイヤ放電加工装置であって、
     所望の加工形状を得るために予め記憶されたプログラム軌跡からオフセットさせたワイヤ中心軌跡上において前記ワイヤ電極を移動させ、オフセット量を変更させた加工段ごとの仕上げ加工を施す場合に、
     前記ワイヤ電極を相対移動させる方向を変化させて形成されるコーナ部において、前記プログラム軌跡のうち前記コーナ部に対応する部分の円弧半径に応じて、前記加工段ごとの加工条件を補正する加工条件補正手段を有することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
  2.  前記加工条件補正手段は、前記コーナ部を加工する際の加工速度を補正する加工速度補正手段であることを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。
  3.  前記加工速度補正手段は、前記プログラム軌跡の前記円弧半径に応じた前記加工段ごとの前記加工速度の補正値を記憶し、参照したプログラム軌跡の円弧半径と現加工段に対応する前記補正値を出力することを特徴とする請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。
  4.  前記加工条件補正手段は、前記コーナ部における放電を休止させる放電休止時間を補正する休止時間補正手段であることを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。
  5.  前記休止時間補正手段は、前記プログラム軌跡の前記円弧半径に応じた前記加工段ごとの前記放電休止時間の補正値を記憶し、参照したプログラム軌跡の円弧半径と現加工段に対応する前記補正値を出力することを特徴とする請求項4に記載のワイヤ放電加工装置。
  6.  前記加工条件補正手段は、前記オフセット量を補正するオフセット補正手段であることを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。
  7.  前記オフセット補正手段は、前記プログラム軌跡の前記円弧半径に応じた前記加工段ごとの前記オフセット量の補正値を記憶し、参照したプログラム軌跡の円弧半径と現加工段に対応する前記補正値を出力することを特徴とする請求項6に記載のワイヤ放電加工装置。
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