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【発明の名称】 放電加工装置および放電加工方法
【発明者】 【氏名】黒川 聡昭

【氏名】千代 知子

【氏名】榎本 耕二

【要約】 【課題】ワークの加工経路上に止め穴が存在する場合に、ワイヤを断線させることなく放電加工処理を行うことができる放電加工装置を得ること。

【解決手段】ワークに形成された形状の種類に対応したワークの形状変化部分での制御パラメータと、制御パラメータを実行する処理区間とを含む加工条件を格納する加工条件格納部13と、加工経路上の形状変化位置とその形状の種類を取得し、加工経路上の形状変化位置ごとに、形状の種類とノズル離れ量との組み合わせに対応した処理区間を加工条件格納部13の加工条件から抽出して加工経路上に設定した加工経路情報を作成する加工経路上形状情報取得部15と、加工進行位置取得部17と、現在の加工進行位置が加工経路情報中の処理区間に達した場合に、処理区間における形状の種類に対応した加工条件を加工条件格納部13から抽出し、新たな加工条件として設定する加工条件決定部18と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
加工対象のワークを所定の加工条件で放電加工するワイヤと、
前記ワイヤの延在方向から、前記ワイヤの前記ワークとの加工部分に向けて加工液を供給するノズルと、
数値制御プログラムに基づいて前記ワイヤを用いて前記ワークの加工処理を行う数値制御手段と、
を備える放電加工装置において、
前記ワークに形成された形状の種類に対応した前記ワークの形状変化部分での制御パラメータと、前記制御パラメータを実行する処理区間とを含む加工条件を格納する加工条件格納手段と、
前記加工経路上の形状変化位置とその形状の種類を取得し、前記加工経路上の形状変化位置ごとに、形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した処理区間を前記加工条件格納手段の加工条件から抽出して前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成する加工経路上形状情報取得手段と、
放電加工処理中に前記ワークでの現在の加工進行位置を取得する加工進行位置取得手段と、
前記加工進行位置取得手段で取得された現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の処理区間に達した場合には、前記処理区間における形状の種類に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から抽出し、新たな加工条件として設定する加工条件設定手段と、
を備え、
前記数値制御手段は、前記加工条件設定手段によって設定された加工条件に基づいて放電加工処理を実行することを特徴とする放電加工装置。
【請求項2】
前記ノズル離れ量を取得するノズル位置取得手段をさらに備え、
前記加工条件格納手段は、前記ワークに形成された形状の種類およびワークの表面と前記ノズルの加工液吐出面との距離であるノズル離れ量との組み合わせに対応した前記ワークの形状変化部分での制御パラメータと、前記制御パラメータを実行する処理区間とを含む加工条件を格納し、
前記加工経路上形状情報取得手段は、前記ワークの3次元形状を有する3次元形状情報に、前記数値制御プログラムの加工経路を重ね合わせて、前記加工経路上の形状変化位置とその形状の種類を取得し、前記加工経路上の形状変化位置ごとに、形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した処理区間を前記加工条件格納手段の加工条件から抽出して前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成し、
前記加工条件設定手段は、前記加工進行位置取得手段で取得された現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の処理区間に達した場合には、前記処理区間における形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した加工条件を前記加工条件格納手段から抽出し、新たな加工条件として設定することを特徴とする請求項1に記載の放電加工装置。
【請求項3】
前記加工経路上形状情報取得手段は、前記ワークの3次元形状を有する3次元形状情報に、前記数値制御プログラムの加工経路を重ね合わせることによって、加工経路上の形状変化位置とその形状の種類を得ることを特徴とする請求項1または2に記載の放電加工装置。
【請求項4】
前記加工条件の処理区間は、前記制御パラメータで処理を行う形状変化移行区間と、その前後に設けられる前処理区間および後処理区間とからなり、
前記加工条件設定手段は、
現在の加工進行位置が前処理区間内である場合には、前記前処理区間の終点で、前記加工経路上の形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した前記加工条件格納手段内の加工条件となるように徐々に加工条件を変化させ、
現在の加工進行位置が前記形状変化移行区間内である場合には、前記加工経路上の形状種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した前記加工条件を設定し、
現在の加工進行位置が後処理区間内である場合には、前記後処理区間の終点で、前記数値制御プログラムに規定される加工条件となるように徐々に加工条件を変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の放電加工装置。
【請求項5】
前記加工条件の制御パラメータは、前記加工経路上の形状の種類とノズル離れ量との組み合わせごとに、前記ノズルからの加工液量、加工エネルギ量および最大加工面積を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の放電加工装置。
【請求項6】
前記加工条件の制御パラメータは、通常位置から加工形状変化位置に向かって処理を行う際の入口制御パラメータと、加工形状変化位置から通常位置へ向かって処理を行う際の出口制御パラメータとを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の放電加工装置。
【請求項7】
前記ワイヤは前記ワークに対して上下方向に配置され、
前記ノズルは、前記ワークを挟んで上下に設けられ、
前記加工条件の制御パラメータは、前記加工経路上の形状の種類とノズル離れ量との組み合わせごとに加工液の液量と、前記上下のノズルからの流量バランスを含む加工液制御情報を含むことを特徴とする請求項5または6に記載の放電加工装置。
【請求項8】
前記加工条件中の前記ワークに形成された形状の種類は、形状変化を生じさせる形状種類と、その形状のサイズとによってさらに分類されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の放電加工装置。
【請求項9】
前記加工条件中の前記ワークに形成された形状の種類は、止め穴であることを特徴とする請求項8に記載の放電加工装置。
【請求項10】
前記加工条件格納手段に格納された前記加工条件を表示させる表示手段と、
前記表示手段に表示された前記加工条件を編集する編集手段と、
をさらに備え、
前記数値制御部は、前記編集手段によって選択され、編集された加工条件に基づいて放電加工処理を実行することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の放電加工装置。
【請求項11】
加工対象のワークを所定の電気条件で放電加工するワイヤと、
前記ワイヤの延在方向から、前記ワイヤの前記ワークとの加工部分に向けて加工液を供給するノズルと、
前記ワークに形成された形状の種類および前記ワークの表面と前記ノズルの加工液吐出面との距離であるノズル離れ量との組み合わせに対応した前記ワークの形状変化部分での制御パラメータと、その制御パラメータを実行する処理区間とを含む加工条件を格納する加工条件格納手段と、
数値制御プログラムに基づいて前記ワイヤを用いて前記ワークの加工処理を行う数値制御手段と、
を備える放電加工装置の放電加工方法であって、
前記ノズル離れ量を取得する工程と、
前記ワークの3次元形状を示す3次元形状情報に、前記数値制御プログラムの加工経路を重ね合わせ、前記加工経路上の形状変化位置とその形状の種類を取得する工程と、
前記加工経路上の形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した処理区間を前記加工条件格納手段から抽出して前記加工経路上に設定し、加工経路情報を作成する工程と、
放電加工処理中に前記ワークにおける現在の加工進行位置を取得する工程と、
取得された現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の処理区間に達した場合に、前記加工経路上の形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した加工条件を前記加工条件格納手段から抽出し、新たな加工条件として設定する工程と、
前記数値制御手段が、前記新たな加工条件に基づいて放電加工処理を実行する工程と、
を含むことを特徴とする放電加工方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、放電加工装置および放電加工方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の放電加工装置におけるワークの加工において、加工液を吐出するノズルからワークまでの距離によって、ワイヤが断線する可能性がある。そのため、ワイヤ放電加工中におけるワイヤの断線を防止する技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
この特許文献1の放電加工装置は、ノズルがワークに密着しているときの加工条件を記憶する加工条件記憶手段と、板厚とノズル高さと液流量との関係を記憶する液流量データベースと、この関係に基づいて荒加工における液流量を決定する液流量決定手段と、決定された液流量に基づいて放電加工を行うコントローラと、を備えており、ワークの板厚、上ノズル高さ、下ノズル高さが入力されると、この板厚、上ノズル高さ、下ノズル高さに応じた液流量を、液流量データベースから抽出し、決定するようにしている。
【0004】
【特許文献1】国際公開第02/034445号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、加工対象のワークには、径が狭くて深い形状の止め穴が形成されており、この止め穴が加工経路上に存在することがある。この止め穴部分をワイヤが通過すると、加工液の流れが乱れ、それによりワイヤが振動し、断線してしまうという現象が生じ、従来の放電加工装置では、止め穴形状では加工が適切に制御できず断線を繰り返した結果加工を中断するか万が一加工が進行した場合も断線時の筋が加工面に残り精度に影響するという問題点があった。
【0006】
また、上記従来の技術におけるワークを加工する際の加工条件の決定は、ワークを平板とみなした場合、すなわち、ワークの板厚変化がないことを前提として、加工条件の決定を行っている。しかも、上記従来の技術では、その条件で全加工経路上における加工処理を行っている。そのため、上記従来の技術においては、ワークの板厚形状の変化による、加工液の乱れに対する加工液制御を行っていないので、止め穴や大きな段差などの特別な形状が加工経路上に存在する場合のワイヤ断線の発生という問題点を解決するものではなかった。
【0007】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ワークのワイヤ放電加工処理を行う際に、その加工経路上に止め穴が存在する場合に、ワイヤを断線させることなく放電加工処理を行うことができる放電加工装置および放電加工方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、この発明にかかる放電加工装置は、加工対象のワークを所定の加工条件で放電加工するワイヤと、前記ワイヤの延在方向から、前記ワイヤの前記ワークとの加工部分に向けて加工液を供給するノズルと、数値制御プログラムに基づいて前記ワイヤを用いて前記ワークの加工処理を行う数値制御手段と、を備える放電加工装置において、前記ワークに形成された形状の種類に対応した前記ワークの形状変化部分での制御パラメータと、前記制御パラメータを実行する処理区間とを含む加工条件を格納する加工条件格納手段と、前記加工経路上の形状変化位置とその形状の種類を取得し、前記加工経路上の形状変化位置ごとに、形状の種類と前記ノズル離れ量との組み合わせに対応した処理区間を前記加工条件格納手段の加工条件から抽出して前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成する加工経路上形状情報取得手段と、放電加工処理中に前記ワークでの現在の加工進行位置を取得する加工進行位置取得手段と、前記加工進行位置取得手段で取得された現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の処理区間に達した場合には、前記処理区間における形状の種類に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から抽出し、新たな加工条件として設定する加工条件設定手段と、を備え、前記数値制御手段は、前記加工条件設定手段によって設定された加工条件に基づいて放電加工処理を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、加工経路上にワークの急激な加工形状の変化が存在しても、その形状の種類とノズル離れ量の組み合わせに応じた加工条件で加工を行うようにしたので、その加工形状の変化による加工液の乱れに起因する断線や加工筋の発生を抑えることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる放電加工装置および放電加工方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0011】
まず、この発明でワイヤ放電加工処理において特殊な制御の対象となる止め穴について説明する。図1は、止め穴形状の一例を模式的に示す斜視図である。この止め穴111は、ワーク101に形成される穴であり、一般的には、穴径に対する深さの比であるアスペクト比が0.25以上の穴であるものとする。たとえば、穴径が20mm以下で穴深さが5mm以上の止め穴である。
【0012】
図2は、放電加工処理時にワイヤが止め穴部分を通過する際のワイヤの状態を模式的に示す図である。この図2では、加工は紙面の左側から右側へと進行するものとする。この図2に示されるように、ワーク101の形状変化がない位置R1、R3、R5の部分においては、ワイヤ31はたるみのない正常な状態にあるが、止め穴111の形状の入口部分の位置R2や出口部分の位置R4のような急激なワーク101の形状変化がある部分では、加工液の流れの乱れなどの影響によって、ワイヤ31が振動する。振動によりワイヤ31がワークに接触し接触した部分に集中して電流が流れるため、その結果、この形状変化部分でワイヤ31が断線してしまう事態が生じている。
【0013】
このような加工処理中におけるワイヤの切断が生じるような止め穴の種類には、少なくとも4種類存在する。図3−1〜図3−4は、ワイヤの切断が生じる止め穴の種類を示す断面図である。なお、ここでは、ワーク101が加工する際に放電加工装置に設置される状態を基準にして、上下を規定している。図3−1は、ワーク101の上面に止め穴111が形成された上ざぐりの止め穴であり、図3−2は、ワーク101の下面に止め穴111が形成された下ざぐりの止め穴であり、図3−3は、ワーク101の上下のほぼ同じ位置に止め穴111が形成された両ざぐりの止め穴であり、図3−4は、ワーク101の内部に止め穴111が形成された中空の止め穴である。これらのいずれかの止め穴111が加工経路上に存在すると、図2で説明したように、ワイヤ31の切断が発生してしまうおそれが高く切断しない場合でもワイヤがワークに接触する現象を繰り返すためワークに筋が残る。
【0014】
ところで、ワイヤ31の切断が生じるのは、止め穴111の存在ばかりでなく、ワーク101と加工液を供給するノズルとの距離(以下、ノズル離れ量という)にも影響される。図4は、ノズル離れ量の定義を説明するための模式図である。この図に示されるように、ワーク101を切断するワイヤ31のワーク101よりも上側の位置にはワイヤ31に加工液を供給する上ノズル41が配置され、ワイヤ31のワーク101よりも下側の位置にはワイヤ31に加工液を供給する下ノズル42が配置される。ここで、ワーク101の上面とワイヤ31との交点と、上ノズル41の加工液吐出面との間を上ノズル離れ量とし、ワーク101の下面とワイヤ31との交点と、下ノズル42の加工液吐出面との間を下ノズル離れ量とする。
【0015】
図5は、ノズル離れ量と液圧との関係を示す図である。この図において、横軸はノズル離れ量(mm)を示し、縦軸は液圧(単位Pa)を示している。この図に示されるように、ノズル離れ量が大きくなるほど、すなわちワーク101表面とワイヤ31との交点からノズル41,42が離れるほど、液圧が弱まり加工箇所に到達する加工液が少なくなりスラッジが十分に排出されなくなることが分かる。
【0016】
たとえば、図3−1〜図3−3に示されるように、止め穴111がワーク101の表面に現れている場合には、止め穴111とそれ以外の部分でノズル離れ量が異なる。つまり、止め穴111が存在する部分では、加工液の液圧が弱まってしまいスラッジが十分に排出できなくなることも、ワイヤ断線の発生原因の一つと考えられる。つまり止め穴内で液が乱れることとノズルが離れて液が弱まる2つの原因が相互に関係しワイヤ断線が発生する。
【0017】
図6は、加工形状変化位置の前後におけるワークと上下ノズルとの位置関係の一例を示す図である。この図では、ワーク101の上下両面に止め穴111が形成されている場合が示されている。そして、加工形状変化位置の前の位置R11における上ノズル離れ量はs0であり、下ノズル離れ量はt0である。
【0018】
一方、加工形状変化位置を通過すると、ワイヤ31は止め穴の位置にあり、加工形状変化位置の後の位置R12における上ノズル離れ量はs0よりも大きいs1であり、下ノズル離れ量はt0よりも大きいt1である。
【0019】
このように、加工形状変化位置の前後では、上ノズル離れ量/下ノズル離れ量が変化する。上述したように上ノズル離れ量/下ノズル離れ量が増加すると、加工液の液圧が弱まってしまうので、この実施の形態では、加工液の液圧が弱まらないように、上ノズル離れ量/下ノズル離れ量の変化の割合に応じて加工液の流量を変化させるようにする。
【0020】
具体的には、ノズル離れ量が大きくなる場合に、加工液の流量を多くするように制御する。また、加工形状変化位置では、加工制御が難しいので、加工エネルギ量や加工面積速度を、通常位置での加工条件に比して落として加工処理を行うようにしている。
【0021】
つまり、この実施の形態では、加工経路上に存在する止め穴の情報を予め取得し、止め穴部分では、ノズル離れ量と止め穴の種類に応じて、加工液の液量を含む加工条件を制御するようにしたことを特徴とする。
【0022】
また、この実施の形態では、止め穴部分で急激に加工条件を変化させるのではなく、止め穴の段差が存在する部分を含む領域とその前後の領域で処理条件を変えるようにしている。
【0023】
具体的には、止め穴の段差部分よりも加工経路の手前の部分では、現在の加工条件から段差部分の処理条件へと徐々に加工条件を変化させ段差部分ではワイヤ断線が生じない加工条件で処理を行い、加工経路の止め穴の段差部分以降の部分では、ワイヤ断線が生じない加工条件から元の加工条件へと徐々に加工条件を戻すようにしたことを特徴とする。処理区間長さは、加工液吐出口の穴径、形状の特徴、および形状位置情報と実際の位置の誤差によって決まる。実験によると加工液吐出口の穴径4mmの場合で、アスペクト比2.5の止め穴形状で、位置誤差±0.5mmにおいて、処理区間長さが4mm程度内でリニアに加工条件を変化させまた戻すようにするとワイヤ断線が生じず安定した加工が行われることがわかっている。
【0024】
このようにすることで、急激な加工条件の変化による加工箇所に発生する加工筋を軽減することが可能となる。以下に、このような加工処理を実現する放電加工装置と放電加工方法について説明する。
【0025】
図7は、この発明にかかる放電加工装置の構成を模式的に示すブロック図である。この放電加工装置10は、3次元形状情報格納部11、NCプログラム格納部12、加工条件格納部13、ノズル位置取得部14、加工経路上形状情報取得部15、加工経路情報記憶部16、加工進行位置取得部17、加工条件決定部18、加工条件変更部19、出力・表示部20、数値制御部21、およびこれらの各処理部を制御する制御部22からなる。
【0026】
3次元形状情報格納部11は、加工対象であるワークの3次元形状情報を格納する。3次元形状情報は、加工対象であるワークの形状が座標とその座標位置での厚さなどのデータの集合によって構成されているものである。この3元形状情報として、CAD(Computer-Aided Design)で作成されたデータを用いることができる。
【0027】
また、この3次元形状情報には、データ中の各形状の特徴部分について、その形状が何であるのか(穴、段差など)を示す形状名称も含まれる。このデータ中の各形状の特徴部分について形状を識別して設定する技術は公知(たとえば、特開2006−142396号公報や国際公開第01/081035号パンフレットを参照)であるので、その詳しい説明を省略する。この3次元形状データは、放電加工装置10のユーザによって、作成または入力される。なお、この実施の形態では形状の特徴部分は3次元形状情報から自動的に抽出するものとしているが必ずしも自動的に抽出しなくてもよく、たとえば、加工位置と形状特徴のデータベースが外部から入力されたり、作業者が作成・編集してもよいものとする。
【0028】
NCプログラム格納部12は、ワークを加工する際のNCプログラムを格納する。このNCプログラムには、ワークを加工する際の加工経路とその加工経理上の所定の位置での加工条件が含まれる。
【0029】
加工条件格納部13は、止め穴の加工経路上の段差を含む形状変化移行区間における制御パラメータを含む加工条件を格納する。
【0030】
図8は、加工条件の一例を示す図である。この加工条件は、ノズルの離れ量や止め穴の情報を含む加工状態情報と、加工状態情報に対する制御パラメータと、を含む。加工状態情報は、上ノズルの吐出面とワークの上面との距離である上ノズル離れ量と、下ノズルの吐出面とワークの下面との距離である下ノズル離れ量とからなる。また、止め穴情報は、図3−1〜図3−4で示した止め穴の種類と、この止め穴についての穴径と穴深さとからなる。
【0031】
制御パラメータは、止め穴外から止め穴へと加工する際の制御パラメータである制御パラメータ(入口)と、止め穴から止め穴外へと加工する際の制御パラメータである制御パラメータ(出口)と、からなる。これらの制御パラメータにおいては、加工液の流量と、上ノズルと下ノズルから吐出する加工液の流量バランスを含む加工液制御と、加工エネルギ量と、加工時における最大加工面積速度と、処理区間長さからなる。なお、この例では制御パラメータを入口と出口で分けているが、入口と出口でワイヤ断線が生じない条件であれば、両者を区別することなく1つの制御パラメータとしてもよい。
【0032】
止め穴の入り口および出口など、加工液流が急激に変化するような場合、従来の極間の状態をフィードバックして加工送り速度を決定する機能が正確に動作せず、加工送り速度が異常に上昇し、加工が不安定になる場合がある。ここで、加工面積速度は、ワークの厚さと加工速度の積で表されるものである。そして、最大加工面積速度とは、上記のような、異常な加工送り速度の上昇を抑えるために設定した加工面積速度のことをいう。この速度は、止め穴の一番深い箇所の板厚でも十分に加工速度が遅くなるような加工面積速度に設定する。実際の加工においては、加工条件に示される最大加工面積速度以下の加工面積速度で処理が実行される。
【0033】
また、処理区間長さは、形状が変化する部分(段差部分)を含む形状変化移行区間で行う処理である本処理と、本処理の前に行う処理である前処理と、本処理の後に行う処理である後処理にさらに細分される。本処理の処理区間長さは、その中点を加工形状変化位置に持ってきたときの長さを示している。
【0034】
この加工条件格納部13には、加工形状変化位置でワイヤが断線しないように、通常位置での加工条件に比べて抑えた加工エネルギ量などの電気条件や最大加工面積などの機械条件が設定されている。また、止め穴の存在によって上ノズル離れ量/下ノズル離れ量が変化することを考慮して流量バランスを変えるように設定されている。この加工条件格納部13は、特許請求の範囲における加工条件格納手段に相当する。
【0035】
ノズル位置取得部14は、放電加工処理時における上ノズル離れ量と下ノズル離れ量を含むノズル位置を取得する。このノズル位置は、放電加工装置10のユーザによって入力される値を使用してもよいし、放電加工装置10の仕様とワークの3次元形状情報とを用いてノズル位置を計算によって取得してもよい。このノズル位置取得部14は、特許請求の範囲におけるノズル位置取得手段に相当する。
【0036】
加工経路上形状情報取得部15は、3次元形状情報格納部11中のワークの3次元形状情報からワークのワイヤ放電加工を行う際の平面図を取得し、この平面図にNCプログラムの加工経路を重ね、加工形状変化位置に応じて加工制御を行う処理区間を設定した加工経路情報を作成する。この加工経路情報は、NCプログラムの加工経路上において、止め穴が存在すると、その止め穴の種類とノズル位置取得部14によって取得されたノズル位置とに応じた処理区間長さを加工条件格納部13の加工条件中から処理区間長さを取得し、加工経路上に加工制御を行う処理区間を設定する。この加工経路上形状情報取得部15は、特許請求の範囲における加工経路上形状情報取得手段に相当する。
【0037】
図9〜図10は、加工経路上形状情報取得部による形状情報の取得処理の具体例を示す図であり、図9は、ワークの上面図に加工経路を重ね合わせた状態を示す図であり、図において、111A,111Bは、所定の径を有する上ざぐりの止め穴を示している。図10は、処理区間の設定処理の一例を示す図である。加工経路上形状情報取得部15は、3次元形状情報格納部11のワーク101の3次元形状情報からその上面図を得る。また、NCプログラム格納部12からNCプログラムの加工経路51を取得し、ワーク101の上面図に加工経路51を重ね合わせる。この様子が図9に示されている。このとき、加工経路上形状情報取得部15は、3次元形状情報に含まれる特徴部分の形状名称から、加工経路上の止め穴111A,111Bがともに上ざぐりであること、またその穴径と穴深さを含む止め穴情報を取得する。
【0038】
また、加工経路上形状情報取得部15は、加工経路51上の上ざぐりの止め穴111A,111Bが存在する部分について、ノズル位置取得部14で取得したノズル位置と止め穴情報とに対応する処理区間長さを加工条件格納部13から取得する。ここでそれぞれの処理区間長さは、前処理L、本処理M、後処理N(L,M,N>0)であるとする。L区間はM区間で行う処理を目標値とし徐々に加工条件を変更する区間でありN区間ではM区間で変更した加工条件を徐々に元に戻す区間である。
【0039】
加工経路上形状情報取得部15は、本処理の長さMの中点(M/2に対応する点)を、止め穴111Aの段差境界線部分と加工経路51との交点Rに合わせる。そして、この交点Rを中心にした加工経路51上のそれぞれの方向に対してM/2の範囲が形状変化移行区間として設定される。
【0040】
さらに、形状変化移行区間の進行方向手前側の端部から前処理の長さLの範囲が形状変化移行区間前処理区間(以下、前処理区間という)として設定され、形状変化移行区間の進行方向側の端部から後処理の長さNの範囲が形状変化移行区間後処理区間(以下、後処理区間という)として設定される。この様子が図10に示されている。
【0041】
そして、加工経路51上にこれらの前処理区間、形状変化移行区間、後処理区間を登録する。加工経路51上の止め穴111A,111Bの形状変化位置と交わるその他の部分についても、同様の処理が行われ、加工経路情報を作成する。図8の番号1の入口の加工液量を例にとると、通常の液量が40としら場合、番号1の例では液量が20になっているので、形状境界の3mm手前から2mm手前まで0.1mm毎に2ずつ液量を減らし、2mmの区間を液量20で制御し、形状境界の2mm後から3mm後までを0.1mm毎に2ずつ液量を増やす、という処理を行う。
【0042】
加工経路情報記憶部16は、加工経路上形状情報取得部15によって取得した加工経路情報を記憶する。また、加工進行位置取得部17は、ワイヤ放電加工中に実際にワイヤがワーク上のどの位置に現在存在するのかを示す加工進行位置を取得する。この加工進行位置取得部17は、特許請求の範囲における加工進行位置取得手段に相当する。
【0043】
加工条件決定部18は、加工進行位置取得部17で取得された現在の加工進行位置を加工経路に重ね、現在の加工進行位置が形状変化移行区間にあるか否かを判定し、現在の加工進行位置が形状変化移行区間にある場合には、ノズル位置取得部14で取得したノズル位置と止め穴情報とに対応した制御パラメータを加工条件格納部13から取得し、加工条件を決定する。
【0044】
なお、現在の加工進行位置が前処理区間内である場合には、通常位置の加工条件が前処理区間の終わりで形状変化移行区間での加工条件となるように徐々に加工条件を変化させた加工条件に決定する。
【0045】
また、現在の加工進行位置が後処理区間である場合には、形状変化移行区間での加工条件が後処理区間の終わりで通常位置の加工条件となるように徐々に加工条件を変化させた加工条件に決定する。
【0046】
加工条件変更部19は、NCプログラムに基づいて行われる加工条件について、加工条件決定部18によって決定された加工条件に変更する。これらの加工条件決定部18と加工条件変更部19は、特許請求の範囲における加工条件設定手段に相当する。
【0047】
出力・表示部20は、3次元形状情報やNCプログラム、条件変更領域などを視覚的に表示させる。一般的には、液晶表示装置などのような表示装置によって構成される。
【0048】
数値制御部21は、加工条件変更部19によって変更された加工条件を有するNCプログラムに基づいて、ワークの加工を行うように、ワイヤの送り速度や加工液の流量、放電エネルギなどを制御して、ワイヤ放電加工を行う。この数値制御部21は、特許請求の範囲における数値制御手段に相当する。
【0049】
ここで、このような放電加工装置10における放電加工の処理手順について説明する。まず、加工経路上の形状変化の抽出処理について、図11のフローチャートを参照しながら説明する。
【0050】
まず、加工経路上形状情報取得部15は、3次元形状情報格納部11から加工対象となるワークの3次元形状情報を取得し、NCプログラム格納部12からワークを加工するNCプログラムの加工経路を取得する(ステップS11)。ついで、加工経路上形状情報取得部15は、ワークの3次元形状情報から、ワイヤの通過経路が明らかとなる角度から見た図面、つまりワイヤの長手方向から見た角度の図面(上面図)を作成する(ステップS12)。その後、加工経路上形状情報取得部15は、ワークの上面図に加工経路を重ね合わせる(ステップS13)。この状態が、図9に示されている。
【0051】
ついで、加工経路上形状情報取得部15は、ワークの加工経路上における形状変化位置と、その止め穴情報を取得する(ステップS14)。形状は、3次元形状情報に既に登録されており、そこから抽出するものとする。
【0052】
また、加工経路上形状情報取得部15は、ノズル位置取得部14によって取得されたノズル位置を取得する(ステップS15)。その後、各形状変化位置について、形状とノズル位置とに対応する処理区間長さを加工条件格納部13から取得し、加工経路上に形状変化移行区間、前処理区間、後処理区間を設定する(ステップS16)。設定した内容を加工経路情報として加工経路情報記憶部16に記憶し(ステップS17)、形状変化抽出処理が終了する。
【0053】
つぎに、放電加工処理について、図12〜図14のフローチャートを参照しながら説明する。まず、数値制御部21は、NCプログラム格納部12に格納されたNCプログラムに規定された通常位置での所定の加工条件に基づいて、実際の放電加工処理の実行を行うとともに、加工経路情報記憶部16に記憶された加工経路情報中の加工経路上で、実際の加工進行位置をトレースする(ステップS31)。ついで、数値制御部21は、加工処理が終了か否かを判定する(ステップS32)。加工処理が終了でない場合(ステップS32でNoの場合)には、加工進行位置取得部17は、現在の加工進行位置が前処理区間に到達したか否かを判定する(ステップS33)。前処理区間に到達していない場合(ステップS33でNoの場合)には、ステップS31へと戻る。また、前処理区間に到達した場合(ステップS33でYesの場合)には、形状変化移行区間前処理を実行する(ステップS34)。
【0054】
図13は、形状変化移行区間前処理の手順を示すフローチャートである。ここで、加工進行位置が前処理区間に到達すると、加工条件決定部18は、加工経路情報の現在の加工進行位置に記録されているノズル位置と止め穴情報に対応する加工条件を加工条件格納部13から抽出する(ステップS101)。その後、前処理区間の最後の位置で、抽出した加工条件となるように、加工条件を変更し(ステップS102)、変更した加工条件で放電加工処理を実行する(ステップS103)。つまり、前処理区間の入口では通常位置の加工条件であるが、前処理区間の出口では加工条件が抑制された加工条件格納部13に格納されている加工条件となるように、前処理区間を進行する間に徐々に加工条件を変化させていく。
【0055】
その後、加工進行位置取得部17は、現在の加工進行位置が形状変化移行区間に到達したか否かを判定する(ステップS104)。形状変化移行区間に到達していない場合(ステップS104でNoの場合)には、ステップS102へと戻り、上述した処理が繰り返される。また、形状変化移行区間に到達した場合(ステップS104でYesの場合)には、形状変化移行区間前処理が終了し、処理が図12のフローチャートへと戻る。
【0056】
再び図12に戻り、形状変化移行区間に現在の加工進行位置が到達すると、加工条件決定部18は、加工経路情報の現在の加工進行位置に記録されているノズル情報と止め穴情報に対応する加工条件を加工条件格納部13から抽出し(ステップS35)、抽出した加工条件で放電加工処理を実行する(ステップS36)。この加工条件での放電加工処理は、通常位置での放電加工処理に比して電気条件や機械条件などの加工条件が抑えられているので、ワイヤの断線を防止することができる。
【0057】
その後、加工進行位置取得部17は、現在の加工進行位置が後処理区間に到達したか否かを判定する(ステップS37)。後処理区間に到達していない場合(ステップS37でNoの場合)には、ステップS36に戻り、形状変化移行区間での放電加工処理が行われる。また、現在の加工進行位置が後処理区間に到達した場合(ステップS37でYesの場合)には、形状変化移行区間後処理を実行する(ステップS38)。
【0058】
図14は、形状変化移行区間後処理の手順を示すフローチャートである。ここで、加工進行位置が後処理区間に到達すると、加工条件決定部18は、加工経路情報の現在の加工進行位置に記録されているノズル位置と止め穴情報とに対応する加工条件を加工条件格納部13から抽出する(ステップS121)。その後、後処理区間の最後の位置で、通常位置での所定の加工条件(ステップS31の加工条件)となるように、加工条件を変更し(ステップS122)、変更した加工条件で放電加工処理を実行する(ステップS123)。つまり、後処理区間の入口では加工条件が抑制された加工条件格納部13に格納されている加工条件であるが、後処理区間の出口では通常位置の加工条件となるように、後処理区間を進行する間に徐々に加工条件を変化させていく。
【0059】
その後、加工進行位置取得部17は、現在の加工進行位置が後処理区間外に到達したか否かを判定する(ステップS124)。後処理区間外に到達していない場合(ステップS124でNoの場合)には、ステップS122へと戻り、上述した処理が繰り返される。また、後処理区間外に到達した場合(ステップS124でYesの場合)には、形状変化移行区間後処理が終了し、処理が図12のフローチャートへと戻り、放電加工処理が終了する。
【0060】
また、再び図12へと戻り、ステップS32で加工処理が終了した場合(ステップS32でYesの場合)には、放電加工処理が終了する。
【0061】
なお、上述した説明では、加工条件決定部18による加工条件の決定は、ノズル位置取得部14によって取得されたノズル位置と止め穴の形状の情報に基づいて、加工条件格納部13に格納される加工条件から対応する加工条件を抽出するようにしているが、加工条件格納部13に格納される加工条件を出力・表示部20に表示させて、その加工条件にユーザがノズル位置や止め穴の形状を入力したり選択したりして設定する編集手段を設けるように構成してもよい。
【0062】
この実施の形態によれば、加工経路上に止め穴が存在する場合でも、止め穴の加工形状変化位置近辺の形状変化移行区間で通常位置の加工処理に比して加工条件を落として加工処理を行うようにしたので、加工形状変化位置近辺でのワイヤの断線を防止することができるという効果を有する。
【0063】
また、通常位置と形状変化移行区間との間の加工条件の変化をなだらかに変化させる前処理区間と後処理区間を形状変化移行区間の前後に設けるようにしたので、加工条件の急激な変化による加工筋の発生を抑えることができるという効果も有する。
【0064】
また、上述した実施の形態では、加工経路上に止め穴が存在する場合を例に挙げて説明したが、加工液の流れを変化させるようなワーク上の形状変に対しても、同様にして加工条件の制御を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0065】
以上のように、この発明にかかる放電加工装置は、加工経路上に止め穴を有するワークの放電加工処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0066】
【図1】止め穴形状の一例を模式的に示す斜視図である。
【図2】放電加工処理時にワイヤが止め穴部分を通過する際のワイヤの状態を模式的に示す図である。
【図3−1】ワイヤの切断が生じる止め穴の種類を示す断面図である。
【図3−2】ワイヤの切断が生じる止め穴の種類を示す断面図である。
【図3−3】ワイヤの切断が生じる止め穴の種類を示す断面図である。
【図3−4】ワイヤの切断が生じる止め穴の種類を示す断面図である。
【図4】ノズル離れ量の定義を説明するための模式図である。
【図5】ノズル離れ量と液圧との関係を示す図である。
【図6】加工形状変化位置の前後におけるワークと上下ノズルとの位置関係の一例を示す図である。
【図7】この発明による放電加工装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図8】加工条件の一例を示す図である。
【図9】ワークの上面図に加工経路を重ね合わせた状態を示す図である。
【図10】処理区間の設定処理の一例を示す図である。
【図11】加工経路上の形状変化の抽出処理の一例を示すフローチャートである。
【図12】放電加工処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図13】形状変化移行区間前処理の手順を示すフローチャートである。
【図14】形状変化移行区間後処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0067】
10 放電加工装置
11 3次元形状情報格納部
12 NCプログラム格納部
13 加工条件格納部
14 ノズル位置取得部
15 加工経路上形状情報取得部
16 加工経路情報記憶部
17 加工進行位置取得部
18 加工条件決定部
19 加工条件変更部
20 出力・表示部
21 数値制御部
22 制御部
31 ワイヤ
41 上ノズル
42 下ノズル
101 ワーク
111,111A,111B 止め穴
【出願人】 【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】 平成18年10月20日(2006.10.20)
【代理人】 【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明


【公開番号】 特開2008−100338(P2008−100338A)
【公開日】 平成20年5月1日(2008.5.1)
【出願番号】 特願2006−286830(P2006−286830)