JP2802006B2 - Ｅｄｍ装置 - Google Patents
Ｅｄｍ装置Info
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- JP2802006B2 JP2802006B2 JP5024391A JP2439193A JP2802006B2 JP 2802006 B2 JP2802006 B2 JP 2802006B2 JP 5024391 A JP5024391 A JP 5024391A JP 2439193 A JP2439193 A JP 2439193A JP 2802006 B2 JP2802006 B2 JP 2802006B2
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- JP
- Japan
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- tool
- electrode
- tool electrode
- wear
- workpiece
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING 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
- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
- B23H7/30—Moving electrode in the feed direction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING 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
- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/14—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply
- B23H7/20—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply for programme-control, e.g. adaptive
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放電加工、特に、形状
が簡単であり、加工するキャビティの形状に無関係の微
細電極を使用して、電気侵食によってワークピース内に
３次元キャビティを放電加工する装置に関するものであ
る。更に、本発明はこのような装置を設けたＥＤＭ装置
に関するものである。
が簡単であり、加工するキャビティの形状に無関係の微
細電極を使用して、電気侵食によってワークピース内に
３次元キャビティを放電加工する装置に関するものであ
る。更に、本発明はこのような装置を設けたＥＤＭ装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＥＤＭプロセスによってワークピースに
３次元のキャビティを加工するには、電極を金属ピース
に徐々に降下させる初期動作が含まれることは既知であ
る。電流負荷を徐々に小さくしていく仕上げ動作は、徐
々に電極の寸法を大きくして幾つかの電極により行い、
徐々に切削の外径寸法に近づけていくのが一般的であ
り、又は好適には、初期電極をワークピースにわたり側
方に移動させることにより仕上げるとよい。
３次元のキャビティを加工するには、電極を金属ピース
に徐々に降下させる初期動作が含まれることは既知であ
る。電流負荷を徐々に小さくしていく仕上げ動作は、徐
々に電極の寸法を大きくして幾つかの電極により行い、
徐々に切削の外径寸法に近づけていくのが一般的であ
り、又は好適には、初期電極をワークピースにわたり側
方に移動させることにより仕上げるとよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】初期電極を単に側方に
移動させる手法の場合、キャビティの角度の付いたコー
ナー部が丸くなるという問題がある。シャープな角度の
付いたコーナーを得るためには、寸法が徐々に大きくな
る一連の電極を使用することが必要である。しかし、こ
のことは作業時間がかかり、コストが高くなり、また切
削屑のない加工ギャップを維持するのが困難である。切
削屑があると加工作業を不安定にする。
移動させる手法の場合、キャビティの角度の付いたコー
ナー部が丸くなるという問題がある。シャープな角度の
付いたコーナーを得るためには、寸法が徐々に大きくな
る一連の電極を使用することが必要である。しかし、こ
のことは作業時間がかかり、コストが高くなり、また切
削屑のない加工ギャップを維持するのが困難である。切
削屑があると加工作業を不安定にする。
【０００４】上述の欠点を解決し、電極の設計及び製造
のコスト及び時間を減少するため、形状が簡単であり、
所望のキャビティの形状に無関係な微細回転電極により
ワークピースを加工する幾つかの装置及び方法が開発さ
れた。例えば、ヨーロッパ特許第281512号に記載のシス
テムによれば、回転対称形状の中実な回転電極により加
工領域における誘電流体の循環を改善し、１０A/cm2 以
上の電流を使用できることが記載されている。電極の回
転速度は、流体の汚染に対して調整することができ、
「ＥＤＭミリング」と称される。
のコスト及び時間を減少するため、形状が簡単であり、
所望のキャビティの形状に無関係な微細回転電極により
ワークピースを加工する幾つかの装置及び方法が開発さ
れた。例えば、ヨーロッパ特許第281512号に記載のシス
テムによれば、回転対称形状の中実な回転電極により加
工領域における誘電流体の循環を改善し、１０A/cm2 以
上の電流を使用できることが記載されている。電極の回
転速度は、流体の汚染に対して調整することができ、
「ＥＤＭミリング」と称される。
【０００５】この回転電極の摩耗が極めて急激であるこ
とから生ずる問題の幾つかは、長さを周期的に調整し、
切削チップを変形することによって解決することができ
る。長さのロスは、例えば、国際特許公開（ＷＯ）第91
/00791号に記載のように電極を軸線に沿って前進させた
り、又は切削チップを正確に形作ったり、電極を交換し
たりして補償できることが示唆された。
とから生ずる問題の幾つかは、長さを周期的に調整し、
切削チップを変形することによって解決することができ
る。長さのロスは、例えば、国際特許公開（ＷＯ）第91
/00791号に記載のように電極を軸線に沿って前進させた
り、又は切削チップを正確に形作ったり、電極を交換し
たりして補償できることが示唆された。
【０００６】本発明の目的は、加工前に回転電極の長手
方向摩耗をシミュレートできる即ち、既存の技術的デー
タ及びワークピース、並びにツール電極及びワークピー
スに放電加工すべきキャビティの特性及び形状のパラメ
ータからこの摩耗を計算できる状況の下で側方摩耗なし
にワークピースを加工することに使用できる装置を得る
にある。更に、加工作業中に摩耗を周期的に測定し、こ
の測定に応答してプログラムしたツール経路を調整しな
ければならなかった代わりに、加工作業を始める前に、
ワークピース及び電極の相対的３次元移動を制御するユ
ニットに、摩耗を連続的に補償する信号を送ることがで
きるようにする。このことにより、また標準タイプのツ
ールの各々に対して加工した距離の関数としての長手方
向摩耗の変化を表す特性曲線を経験的に決定する必要を
なくすことができる。
方向摩耗をシミュレートできる即ち、既存の技術的デー
タ及びワークピース、並びにツール電極及びワークピー
スに放電加工すべきキャビティの特性及び形状のパラメ
ータからこの摩耗を計算できる状況の下で側方摩耗なし
にワークピースを加工することに使用できる装置を得る
にある。更に、加工作業中に摩耗を周期的に測定し、こ
の測定に応答してプログラムしたツール経路を調整しな
ければならなかった代わりに、加工作業を始める前に、
ワークピース及び電極の相対的３次元移動を制御するユ
ニットに、摩耗を連続的に補償する信号を送ることがで
きるようにする。このことにより、また標準タイプのツ
ールの各々に対して加工した距離の関数としての長手方
向摩耗の変化を表す特性曲線を経験的に決定する必要を
なくすことができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、３次元キャビティの容積を、一連の平行シート又は
層に区切り、これら層の厚さを粗削り中の数ｍｍから仕
上げ切削中のμｍの範囲で変化させる。電極の切削チッ
プは、これら層の平面にわたり前後に蛇行移動させ、キ
ャビティの底部に達するまでこれら層を放電加工する。
め、３次元キャビティの容積を、一連の平行シート又は
層に区切り、これら層の厚さを粗削り中の数ｍｍから仕
上げ切削中のμｍの範囲で変化させる。電極の切削チッ
プは、これら層の平面にわたり前後に蛇行移動させ、キ
ャビティの底部に達するまでこれら層を放電加工する。
【０００８】電極はシリンダ形状又はシリンダチューブ
形状にすることができ、例えば、この電極を数１００ｍ
ｍ／ｓにも達する周速度で軸線の周りに回転させる。電
極の直径は５０〜０．１ｍｍの間のものを使用できる。
中空チューブを使用する場合、中心通孔から射出流体に
より洗浄することができる。中空チューブは異なる材料
で充填することもできる。
形状にすることができ、例えば、この電極を数１００ｍ
ｍ／ｓにも達する周速度で軸線の周りに回転させる。電
極の直径は５０〜０．１ｍｍの間のものを使用できる。
中空チューブを使用する場合、中心通孔から射出流体に
より洗浄することができる。中空チューブは異なる材料
で充填することもできる。
【０００９】山形大学電気工学科はこの方法を使用した
研究を行い、ツール電極の切削チップの側方変形及び長
さロスを検出することができた。同学科は、切削チップ
の形状及びツール電極の長さ減少速度は、所定加工時間
後に安定し、その後には長さが線形的に減少することを
検証した。この移行期間はツール電極の半径が小さいほ
ど短くなる。移動距離の関数としての長手方向摩耗変化
（摩耗特性）を表す曲線が確立している標準電極を使用
し、またこの曲線の（安定期に対応する）勾配を数値制
御ユニットに入力することによって、初期移行期間後に
は、粗削り段階中の長さロスを自動的に補償することが
できることを発表した（日本電気機械工学学会誌の１９
８３年１７巻（３４号）３０〜４２頁における土屋、金
子、正田氏等による「コラム状電極を使用する３次元制
御ＥＤＭ」参照）。
研究を行い、ツール電極の切削チップの側方変形及び長
さロスを検出することができた。同学科は、切削チップ
の形状及びツール電極の長さ減少速度は、所定加工時間
後に安定し、その後には長さが線形的に減少することを
検証した。この移行期間はツール電極の半径が小さいほ
ど短くなる。移動距離の関数としての長手方向摩耗変化
（摩耗特性）を表す曲線が確立している標準電極を使用
し、またこの曲線の（安定期に対応する）勾配を数値制
御ユニットに入力することによって、初期移行期間後に
は、粗削り段階中の長さロスを自動的に補償することが
できることを発表した（日本電気機械工学学会誌の１９
８３年１７巻（３４号）３０〜４２頁における土屋、金
子、正田氏等による「コラム状電極を使用する３次元制
御ＥＤＭ」参照）。
【００１０】仕上げ作業中は、（電気接触感知装置又は
光学感知装置により）ツール電極の側方及び長手方向の
摩耗を周期的に測定し、軌道プログラム即ち、これら測
定値の関数としてのワークピースとツールの相対移動の
プログラムを調整する必要がある。これは側方摩耗を補
償するための周期的補償である（精密工学誌１９８８年
度第１０巻第３号第１５７〜１６３頁の記事「円筒形ツ
ール電極の変形補償を伴うＥＤＭによる３Ｄ数値制御輪
郭形成(3D NC Contouring by EDM with Compensation f
or the Deformation of Cylindrical Tool Electrodes)
参照）。この研究に使用された（低摩耗仕上げ）機械加
工条件の下では、ツール電極の切削チップの形状が安定
し、またツール長さが線形的に減少する摩耗パターンは
できない。切削チップの高さ及び幅が連続的に変換する
機械加工は移行期間中において維持する。電極の摩耗容
積を決定するためには直接測定又は光学方法のいずれか
を使用して周期的に検査する必要がある。更に、ツール
電極の形状を決定するのはキャビティのテーパ角度であ
る（即ち、電極側面はキャビティの輪郭の傾斜に沿って
変形する）。
光学感知装置により）ツール電極の側方及び長手方向の
摩耗を周期的に測定し、軌道プログラム即ち、これら測
定値の関数としてのワークピースとツールの相対移動の
プログラムを調整する必要がある。これは側方摩耗を補
償するための周期的補償である（精密工学誌１９８８年
度第１０巻第３号第１５７〜１６３頁の記事「円筒形ツ
ール電極の変形補償を伴うＥＤＭによる３Ｄ数値制御輪
郭形成(3D NC Contouring by EDM with Compensation f
or the Deformation of Cylindrical Tool Electrodes)
参照）。この研究に使用された（低摩耗仕上げ）機械加
工条件の下では、ツール電極の切削チップの形状が安定
し、またツール長さが線形的に減少する摩耗パターンは
できない。切削チップの高さ及び幅が連続的に変換する
機械加工は移行期間中において維持する。電極の摩耗容
積を決定するためには直接測定又は光学方法のいずれか
を使用して周期的に検査する必要がある。更に、ツール
電極の形状を決定するのはキャビティのテーパ角度であ
る（即ち、電極側面はキャビティの輪郭の傾斜に沿って
変形する）。
【００１１】しかし、本発明による装置は、これら移行
段階を実質的に排除し、機械加工を始める前に軸線に沿
うツールの付加的前進をプログラムすることによって、
ツール摩耗を連続的に補償することができる。このこと
は粗削り及び仕上げ作業の双方で使用できる。プログラ
ムミングには、既存技術データ及び電極形状の特性パラ
メータを使用する。本件出願人によれば、所定加工条件
の下（一般的に、高摩耗条件の下）では、ツール電極の
切削チップが迅速に安定形状に達し、ツールがワークピ
ースに進入する瞬間の移行期間を無視できることがわか
った。側方摩耗は切削チップの輪郭を一定にする。従っ
て、側方摩耗を補償することはもはや必要ではなく、周
期的補正も不要であり、既知の装置よりも一層構造が簡
単な装置にすることができる。更に、不変の切削チップ
によって形成された溝の深さ及び輪郭も一定になり、キ
ャビティを溝毎に放電加工する上で切削チップが従うべ
き経路をプログラムするのが一層容易になる。しかし、
最も重要なことは、摩耗が増加するにつれて、機械加工
の効率が向上し、安定化し、構造が簡単になり、シミュ
レートが容易になるため、既知のＥＤＭ装置の大部分に
比べると生産量が向上するという大きな利点があること
である。
段階を実質的に排除し、機械加工を始める前に軸線に沿
うツールの付加的前進をプログラムすることによって、
ツール摩耗を連続的に補償することができる。このこと
は粗削り及び仕上げ作業の双方で使用できる。プログラ
ムミングには、既存技術データ及び電極形状の特性パラ
メータを使用する。本件出願人によれば、所定加工条件
の下（一般的に、高摩耗条件の下）では、ツール電極の
切削チップが迅速に安定形状に達し、ツールがワークピ
ースに進入する瞬間の移行期間を無視できることがわか
った。側方摩耗は切削チップの輪郭を一定にする。従っ
て、側方摩耗を補償することはもはや必要ではなく、周
期的補正も不要であり、既知の装置よりも一層構造が簡
単な装置にすることができる。更に、不変の切削チップ
によって形成された溝の深さ及び輪郭も一定になり、キ
ャビティを溝毎に放電加工する上で切削チップが従うべ
き経路をプログラムするのが一層容易になる。しかし、
最も重要なことは、摩耗が増加するにつれて、機械加工
の効率が向上し、安定化し、構造が簡単になり、シミュ
レートが容易になるため、既知のＥＤＭ装置の大部分に
比べると生産量が向上するという大きな利点があること
である。
【００１２】容積摩耗率（速度）を一定にして動作する
ようＥＤＭ装置を調整することにより、各タイプの電極
に対して摩耗特性を経験的に決定する必要はなくなる。
本発明による装置は、ツール電極の軸線方向の前進を増
加させる増分値を計算し、長手方向摩耗を補償し、対応
信号をＥＤＭ装置の数値制御ユニットに伝送するシミュ
レータを設ける。
ようＥＤＭ装置を調整することにより、各タイプの電極
に対して摩耗特性を経験的に決定する必要はなくなる。
本発明による装置は、ツール電極の軸線方向の前進を増
加させる増分値を計算し、長手方向摩耗を補償し、対応
信号をＥＤＭ装置の数値制御ユニットに伝送するシミュ
レータを設ける。
【００１３】ツール電極の切削チップの輪郭をセットア
ップし、加工作業中にこの輪郭が不変となるようにす
る。放電加工しているキャビティのテーパ又は曲率は、
この輪郭の摩耗形状を決定することはない。
ップし、加工作業中にこの輪郭が不変となるようにす
る。放電加工しているキャビティのテーパ又は曲率は、
この輪郭の摩耗形状を決定することはない。
【００１４】
【実施例】次に、図面につき本発明の好適な実施例を説
明する。
明する。
【００１５】本発明による装置の原理を図１において説
明し、図１は、ワークピースに接触する初期位置（位置
ａ）から始まって５個の順次の位置における円筒形のツ
ール電極の切削チップを示す。移行期間の終了は位置ｄ
である。本発明装置によれば、回転するツール電極とワ
ークピースとの間の相対的３次元移動を数値制御する制
御ユニット１と、ツール電極の容積摩耗率を制御する制
御手段２と、ツール経路をシミュレートし、またツール
経路を表わす信号を制御ユニットに伝達する計算手段３
と、以下に詳細に説明するシミュレータ４とによりツー
ル電極を制御する。
明し、図１は、ワークピースに接触する初期位置（位置
ａ）から始まって５個の順次の位置における円筒形のツ
ール電極の切削チップを示す。移行期間の終了は位置ｄ
である。本発明装置によれば、回転するツール電極とワ
ークピースとの間の相対的３次元移動を数値制御する制
御ユニット１と、ツール電極の容積摩耗率を制御する制
御手段２と、ツール経路をシミュレートし、またツール
経路を表わす信号を制御ユニットに伝達する計算手段３
と、以下に詳細に説明するシミュレータ４とによりツー
ル電極を制御する。
【００１６】ツールが先ずワークピースに接触するよう
になり、輪郭が変化する短い初期移行期間後には、ツー
ル電極の切削チップの輪郭は、加工作業の残りの期間
（位置ｄからｅまでの間）は一定（不変）となることが
わかる。電極の長さのみが摩耗の結果減少する。図示の
実施例では円筒形ツールを示し、先端は移行段階の終了
時では円錐形となる。生ずる傾斜角度βは、層の厚さＥ
（カットの深さ又は溝の深さ）及び円筒形ツール電極の
半径Ｒに左右される。
になり、輪郭が変化する短い初期移行期間後には、ツー
ル電極の切削チップの輪郭は、加工作業の残りの期間
（位置ｄからｅまでの間）は一定（不変）となることが
わかる。電極の長さのみが摩耗の結果減少する。図示の
実施例では円筒形ツールを示し、先端は移行段階の終了
時では円錐形となる。生ずる傾斜角度βは、層の厚さＥ
（カットの深さ又は溝の深さ）及び円筒形ツール電極の
半径Ｒに左右される。
【００１７】シミュレータには、浸食加工又は放電加工
すべき材料の第１層の厚さＥの値、ツール電極の半径Ｒ
及び容積摩耗率Ｕ（既知の値は技術表でわかっている）
を供給する。以下に説明するように、このことにより、
我々は、- 単に計算することにより、ツール電極の切削
チップを放電加工している層の平面に平行に維持するの
に必要な、ワークピースを通過するツールの（傾斜）送
り方向が放電加工している層の平面に対してなす角度α
を決定することができ、また- ツール電極又は加工ヘッ
ド及びツールを保持するツールホルダのＸ-,Ｙ-,Ｚ-方
向の移動をプログラムするＥＤＭ装置の数値制御ユニッ
トに、傾斜運動を行わせる適正信号を伝送することがで
きる。
すべき材料の第１層の厚さＥの値、ツール電極の半径Ｒ
及び容積摩耗率Ｕ（既知の値は技術表でわかっている）
を供給する。以下に説明するように、このことにより、
我々は、- 単に計算することにより、ツール電極の切削
チップを放電加工している層の平面に平行に維持するの
に必要な、ワークピースを通過するツールの（傾斜）送
り方向が放電加工している層の平面に対してなす角度α
を決定することができ、また- ツール電極又は加工ヘッ
ド及びツールを保持するツールホルダのＸ-,Ｙ-,Ｚ-方
向の移動をプログラムするＥＤＭ装置の数値制御ユニッ
トに、傾斜運動を行わせる適正信号を伝送することがで
きる。
【００１８】側方カットがツールの半径に等しい（ギャ
ップを無視できる）と仮定すると、ワークピースから除
去される材料の容積は Ｒ・Ｅ・Ｖ１ である。即ち、ツールが側方に移動して材料を排除する
中心断面積は、図１の（ｄ）で見て底辺が２Ｒ，高さが
Ｅの逆三角形であるから （２Ｒ×Ｅ）／２＝Ｒ・Ｅ である。この断面積が速度Ｖ１で側方に移動して除去す
る（カット）する容積は（Ｒ・Ｅ・Ｖ１）である。
ップを無視できる）と仮定すると、ワークピースから除
去される材料の容積は Ｒ・Ｅ・Ｖ１ である。即ち、ツールが側方に移動して材料を排除する
中心断面積は、図１の（ｄ）で見て底辺が２Ｒ，高さが
Ｅの逆三角形であるから （２Ｒ×Ｅ）／２＝Ｒ・Ｅ である。この断面積が速度Ｖ１で側方に移動して除去す
る（カット）する容積は（Ｒ・Ｅ・Ｖ１）である。
【００１９】但し、Ｖ１はワークピースを通過するツー
ルの見かけの送り速度である。
ルの見かけの送り速度である。
【００２０】ツールから除去される材料の容積は、容積
摩耗率Ｕをパーセントで表わした値の場合、 Ｒ・Ｅ・Ｖ１・Ｕ／１００ である。
摩耗率Ｕをパーセントで表わした値の場合、 Ｒ・Ｅ・Ｖ１・Ｕ／１００ である。
【００２１】ツール容積の減少速度を補償することを意
図した付加的軸線方向送り速度であるＶ３は、 Ｒ・Ｅ・Ｖ１・Ｕ／（１００・Ｓ） である。但し、Ｓはツールの断面積である。
図した付加的軸線方向送り速度であるＶ３は、 Ｒ・Ｅ・Ｖ１・Ｕ／（１００・Ｓ） である。但し、Ｓはツールの断面積である。
【００２２】ベクトルＶ１及びＶ３は、ツールのプログ
ラムした速度Ｖ２の成分である。シミュレータは速度ベ
クトルＶ２により生ずる角度α、即ち、ツールのワーク
ピースにおける進行（傾斜）方向と放電加工すべき層の
平面とのなす角度を計算することができる。即ち、
ラムした速度Ｖ２の成分である。シミュレータは速度ベ
クトルＶ２により生ずる角度α、即ち、ツールのワーク
ピースにおける進行（傾斜）方向と放電加工すべき層の
平面とのなす角度を計算することができる。即ち、
【数１】 ｔａｎα ＝ Ｖ３／Ｖ１ ＝ Ｒ・Ｅ・Ｕ／（１００・Ｓ） である。
【００２３】角度αの値は、ワークピースにおけるツー
ルの送り速度には無関係であることに注意されたい。Ｅ
ＤＭ装置の数値制御ユニットは既知の切削計画を使用し
てこのような変数を制御することができる。速度Ｖ１が
変化する場合、角度αの値は一定であるため、付加的速
度Ｖ３は自動的に調整される。Ｖ３の新しい値を計算し
たり又はプログラムを変更する必要はない。
ルの送り速度には無関係であることに注意されたい。Ｅ
ＤＭ装置の数値制御ユニットは既知の切削計画を使用し
てこのような変数を制御することができる。速度Ｖ１が
変化する場合、角度αの値は一定であるため、付加的速
度Ｖ３は自動的に調整される。Ｖ３の新しい値を計算し
たり又はプログラムを変更する必要はない。
【００２４】ワークピースを通過するツールの見かけの
送り速度（ベクトルＶ１）を浸食加工又は放電加工をし
ている層の平面（従って、ワークピースの表面）に対し
て平行にする。図示の実施例では、ツール送り及び平面
は水平かつツール電極の軸線に対して直交するが、ツー
ル送り及び平面が傾斜しており、ツール電極の軸線は垂
直のままの場合、他の形態も可能である。
送り速度（ベクトルＶ１）を浸食加工又は放電加工をし
ている層の平面（従って、ワークピースの表面）に対し
て平行にする。図示の実施例では、ツール送り及び平面
は水平かつツール電極の軸線に対して直交するが、ツー
ル送り及び平面が傾斜しており、ツール電極の軸線は垂
直のままの場合、他の形態も可能である。
【００２５】この実施例では、ツール電極は半径Ｒの断
面のシリンダとする。角度αを得るための公式は、以下
のように簡素化することができる。即ち、Ｓ＝πＲ2を
［数１］に代入して、
面のシリンダとする。角度αを得るための公式は、以下
のように簡素化することができる。即ち、Ｓ＝πＲ2を
［数１］に代入して、
【数２】ｔａｎα＝ Ｅ・Ｕ／１００πＲ である。
【００２６】図２には、中空チューブの形状のツール電
極の切削チップの輪郭を示す。この輪郭は、移行段階の
終了時では不変となり、円錐形形状になる。得られる傾
斜角度βは、特に、層の厚さＥ（又はカット深さ又は溝
深さ）及びチューブの壁厚に依存する。このタイプの輪
郭の利点は、表面仕上げ加工に使用できる点である。
極の切削チップの輪郭を示す。この輪郭は、移行段階の
終了時では不変となり、円錐形形状になる。得られる傾
斜角度βは、特に、層の厚さＥ（又はカット深さ又は溝
深さ）及びチューブの壁厚に依存する。このタイプの輪
郭の利点は、表面仕上げ加工に使用できる点である。
【００２７】本発明の他の実施例において、異なる形状
（方形、三角形等）のツール電極を使用することもでき
る。
（方形、三角形等）のツール電極を使用することもでき
る。
【００２８】上述したように、角度αを決定し、またツ
ール電極の切削チップに対して電極の軸線に直交する見
かけの運動を行わせることによってツール電極の不変の
輪郭を設定するのはシミュレータ４である。図３には、
ツール電極の切削チップにより材料層を浸食加工又は放
電加工する幾つかの移動態様を示す。この移動は一つの
層から次の層に変わる毎に変化させることができる。
ール電極の切削チップに対して電極の軸線に直交する見
かけの運動を行わせることによってツール電極の不変の
輪郭を設定するのはシミュレータ４である。図３には、
ツール電極の切削チップにより材料層を浸食加工又は放
電加工する幾つかの移動態様を示す。この移動は一つの
層から次の層に変わる毎に変化させることができる。
【００２９】切削深さは、ツール移動につれて変化す
る。所定のスウィープモードは、通常浸食加工又は放電
加工してあった材料層の端縁に沿ってバリを生じ、端縁
に沿って残存する材料を除去するため、これらバリに対
してトラバースカットするようツールのプログラムを組
む必要がある。ツール電極の先端を、先に放電加工した
溝に平行に材料層にわたりスウィープさせるときは、常
に、新たな溝の底部が先に放電加工した溝の底部に隣接
するようツール電極経路をプログラムする。このこと
は、層の底部を平面にするために行う。例えば、ツール
電極として中空チューブを使用する場合、切削チップは
截頭円錐形の形状にする。平坦底部を切削する際に、側
方カットは溝にわたる初期通過中台形形状となる（図４
の台形の点描領域Ａ参照）とともに、その後の段階の通
過ではカットは菱形形状となる。（図４のＢ参照）。
る。所定のスウィープモードは、通常浸食加工又は放電
加工してあった材料層の端縁に沿ってバリを生じ、端縁
に沿って残存する材料を除去するため、これらバリに対
してトラバースカットするようツールのプログラムを組
む必要がある。ツール電極の先端を、先に放電加工した
溝に平行に材料層にわたりスウィープさせるときは、常
に、新たな溝の底部が先に放電加工した溝の底部に隣接
するようツール電極経路をプログラムする。このこと
は、層の底部を平面にするために行う。例えば、ツール
電極として中空チューブを使用する場合、切削チップは
截頭円錐形の形状にする。平坦底部を切削する際に、側
方カットは溝にわたる初期通過中台形形状となる（図４
の台形の点描領域Ａ参照）とともに、その後の段階の通
過ではカットは菱形形状となる。（図４のＢ参照）。
【００３０】側方カットが変化する上述の双方の実施例
の場合、本発明によるシミュレータの他の機能のうちの
一つは、ツール経路の関数としてこの変化に従い（評価
し）、また側方材料除去のいかなる変動に対しても摩耗
の補償を連続的に変更するため、例えば、角度αに対し
て新しい値を再計算する。
の場合、本発明によるシミュレータの他の機能のうちの
一つは、ツール経路の関数としてこの変化に従い（評価
し）、また側方材料除去のいかなる変動に対しても摩耗
の補償を連続的に変更するため、例えば、角度αに対し
て新しい値を再計算する。
【００３１】図５につき、本発明よる装置の以下の二つ
の大きな利点を説明する。即ち、- 幾つかの材料層の
放電加工後に表面欠陥（初期表面の不適正な研磨から生
じた）の減少が得られること。- 本発明によるシミュ
レータの何らの作用もなく、切削チップのツール経路
は、加工している表面が完全に平面でなくとも、機械加
工している平面に平行になる傾向を有するということ。
の大きな利点を説明する。即ち、- 幾つかの材料層の
放電加工後に表面欠陥（初期表面の不適正な研磨から生
じた）の減少が得られること。- 本発明によるシミュ
レータの何らの作用もなく、切削チップのツール経路
は、加工している表面が完全に平面でなくとも、機械加
工している平面に平行になる傾向を有するということ。
【００３２】不規則なラインａは不良研磨表面の断面を
示す。ラインｂ〜ｇは、材料の順次の層にわたり順次ツ
ールを通過させることによって生ずる表面の断面を示
す。除去すべき過剰材料がある場合にプログラムを変更
する必要なしにツール電極がワークピース表面に向かっ
て上方に移動することが図面からわかる。材料の実際の
厚さが増加するとき、ツール電極の摩耗率（速度）が上
昇するが、シミュレータは角度αを増加させない。即ち
このときツール摩耗の補償は実際には完全に行われない
ため、電極は上昇する。除去すべき材料が少ないときは
逆の状況を生ずる。この場合、ツール摩耗が過度に補償
され、切削チップは材料内に一層深く沈み込み、切削深
さは自己調整される。切削チップの上昇及び降下は、短
い移行期間の遅延後に生ずるため、この遅れは、順次の
各通過において表面の不規則な凹凸を徐々に「除去」す
る。この降下及び上昇は、制御ユニットにより、ツール
電極が凹凸にさしかかったとき、見かけの角度αを一定
に維持するためツール電極ホルダをワークピースに対し
て相対的に降下及び上昇させる。
示す。ラインｂ〜ｇは、材料の順次の層にわたり順次ツ
ールを通過させることによって生ずる表面の断面を示
す。除去すべき過剰材料がある場合にプログラムを変更
する必要なしにツール電極がワークピース表面に向かっ
て上方に移動することが図面からわかる。材料の実際の
厚さが増加するとき、ツール電極の摩耗率（速度）が上
昇するが、シミュレータは角度αを増加させない。即ち
このときツール摩耗の補償は実際には完全に行われない
ため、電極は上昇する。除去すべき材料が少ないときは
逆の状況を生ずる。この場合、ツール摩耗が過度に補償
され、切削チップは材料内に一層深く沈み込み、切削深
さは自己調整される。切削チップの上昇及び降下は、短
い移行期間の遅延後に生ずるため、この遅れは、順次の
各通過において表面の不規則な凹凸を徐々に「除去」す
る。この降下及び上昇は、制御ユニットにより、ツール
電極が凹凸にさしかかったとき、見かけの角度αを一定
に維持するためツール電極ホルダをワークピースに対し
て相対的に降下及び上昇させる。
【００３３】本発明によるシミュレータは、ツール電極
の長さの実際の減少量を理論値と比較して、角度αの値
を調整する他の機能がある。ツール電極の実際の長さの
測定は、所定インターバル毎に、例えば、シミュレータ
に接続できる利用可能技術（電気プローブ、光学装置
等）を使用して新たな層を規定する前に行う。
の長さの実際の減少量を理論値と比較して、角度αの値
を調整する他の機能がある。ツール電極の実際の長さの
測定は、所定インターバル毎に、例えば、シミュレータ
に接続できる利用可能技術（電気プローブ、光学装置
等）を使用して新たな層を規定する前に行う。
【００３４】ツール電極の容積摩耗率は、多くの要因に
よって影響を受ける。例えば、温度変動、切削屑による
誘電液体の汚染の程度によって影響される。従って、加
工を始める前に少なくとも２、３の測定を行い、角度α
に対して必要な補正をすることが好ましい。このことに
より、容積摩耗率のいかなる変動に対してもツール摩耗
の補償を調整することができるようになる。この容積摩
耗率の変動を補正するためツール電極の実際の長手方向
摩耗量と理論上の長手方向摩耗量とを比較し、両者の差
があるときに容積摩耗率（Ｕ）を補正し、これにより上
記〔数１〕の式から角度αに対する補正を行う。
よって影響を受ける。例えば、温度変動、切削屑による
誘電液体の汚染の程度によって影響される。従って、加
工を始める前に少なくとも２、３の測定を行い、角度α
に対して必要な補正をすることが好ましい。このことに
より、容積摩耗率のいかなる変動に対してもツール摩耗
の補償を調整することができるようになる。この容積摩
耗率の変動を補正するためツール電極の実際の長手方向
摩耗量と理論上の長手方向摩耗量とを比較し、両者の差
があるときに容積摩耗率（Ｕ）を補正し、これにより上
記〔数１〕の式から角度αに対する補正を行う。
【００３５】本発明の好適な実施例においては、前記シ
ミュレータによって計算する値を、放電加工している層
表面に対してワークピースにわたりツールを前進させる
傾斜移動で生ずる角度αのタンジェントとし、ツール電
極の切削チップが層の平面に対して、従って、ワークピ
ースの表面に対して平行を保つようにする。
ミュレータによって計算する値を、放電加工している層
表面に対してワークピースにわたりツールを前進させる
傾斜移動で生ずる角度αのタンジェントとし、ツール電
極の切削チップが層の平面に対して、従って、ワークピ
ースの表面に対して平行を保つようにする。
【００３６】更に、本発明の好適な実施例においては、
前記シミュレータによって計算される値は、ワークピー
スにわたるツールの送り速度の値に無関係とする。
前記シミュレータによって計算される値は、ワークピー
スにわたるツールの送り速度の値に無関係とする。
【００３７】更に、本発明の好適な実施例においては、
前記シミュレータは、ツール電極の摩耗を補償するツー
ル電極の軸線方向への付加的前進を制御するようツール
電極の長手方向摩耗量又は使用する値を計算するようプ
ログラムし、ワークピースにわたるツールの見かけの送
り及び放電加工している層の平面の双方を、水平にまた
ツール電極の軸線に対して垂直にする。
前記シミュレータは、ツール電極の摩耗を補償するツー
ル電極の軸線方向への付加的前進を制御するようツール
電極の長手方向摩耗量又は使用する値を計算するようプ
ログラムし、ワークピースにわたるツールの見かけの送
り及び放電加工している層の平面の双方を、水平にまた
ツール電極の軸線に対して垂直にする。
【００３８】更に、本発明の他の好適な実施例において
は、シミュレータをプログラムするのに使用される電極
形状の既存の技術的パラメータ又は特性を、容積摩耗
率、又は放電加工すべき材料層の厚さ、又はツール電極
の半径、又はツール電極の壁厚のうちの少なくとも一つ
とする。
は、シミュレータをプログラムするのに使用される電極
形状の既存の技術的パラメータ又は特性を、容積摩耗
率、又は放電加工すべき材料層の厚さ、又はツール電極
の半径、又はツール電極の壁厚のうちの少なくとも一つ
とする。
【００３９】更に、本発明の他の好適な実施例において
は、前記シミュレータは、側方材料除去の変動がある場
合にこの変動に基づいて新たな値を計算するようツール
経路の関数として側方材料除去変動、又は前記軸線方向
の付加的前進を制御するのに使用する値の変動を評価す
るようプログラムし、側方カットにおけるいかなる変動
に対しても摩耗を連続的に補償するようにする。
は、前記シミュレータは、側方材料除去の変動がある場
合にこの変動に基づいて新たな値を計算するようツール
経路の関数として側方材料除去変動、又は前記軸線方向
の付加的前進を制御するのに使用する値の変動を評価す
るようプログラムし、側方カットにおけるいかなる変動
に対しても摩耗を連続的に補償するようにする。
【００４０】更に、本発明の他の好適な実施例において
は、ツール電極の長さの実際の減少量を定期的に測定す
るよう設計した既知の方法に関連してシミュレータを動
作させ、また特に容積摩耗率における変動を補正してツ
ール摩耗の補償を変更するため前記シミュレータは、前
記実際の減少量を理論値に比較し、両者の差があるとき
にツール電極の長手方向摩耗に対する値又は前記軸線方
向の付加的前進を制御するのに使用する値を修正するよ
うプログラムする。
は、ツール電極の長さの実際の減少量を定期的に測定す
るよう設計した既知の方法に関連してシミュレータを動
作させ、また特に容積摩耗率における変動を補正してツ
ール摩耗の補償を変更するため前記シミュレータは、前
記実際の減少量を理論値に比較し、両者の差があるとき
にツール電極の長手方向摩耗に対する値又は前記軸線方
向の付加的前進を制御するのに使用する値を修正するよ
うプログラムする。
【００４１】更に、本発明の他の好適な実施例において
は、ツール電極をシリンダ、又は中空チューブ、又は二
次金属により包囲したシリンダとするＥＤＭ装置を使用
する。
は、ツール電極をシリンダ、又は中空チューブ、又は二
次金属により包囲したシリンダとするＥＤＭ装置を使用
する。
【図１】図１は、本発明による装置の原理を説明する説
明図である。
明図である。
【図２】中空チューブの形式のツール電極を示す線図的
断面図である。
断面図である。
【図３】電極が各層を順次に放電（浸食）加工するとき
の、電極により切削する溝の蛇行移動（スウィープ）の
示す説明図である。
の、電極により切削する溝の蛇行移動（スウィープ）の
示す説明図である。
【図４】中空電極による２個の互いに隣接する溝の放電
加工領域の示す線図的断面図である。
加工領域の示す線図的断面図である。
【図５】初期表面の不適正な研磨から始まって数個の層
を放電加工した後の表面欠陥の漸減状況を示す説明図で
ある。
を放電加工した後の表面欠陥の漸減状況を示す説明図で
ある。
１ 数値制御ユニット ２ 容積摩耗率制御手段 ３ 計算手段 ４ シミュレータ α 角度 β 傾斜角度 Ｖ１ ワークピースを通過するツールの見かけの送り速
度 Ｖ２ ツールのプログラムした速度 Ｖ３ ツールのプログラムした速度の成分
度 Ｖ２ ツールのプログラムした速度 Ｖ３ ツールのプログラムした速度の成分
フロントページの続き (72)発明者 ヴィリ ザウグ フランス国 01170 エシュネヴェック ス ラ タブル ロンド 16 (56)参考文献 特開 昭59−73225（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−154717（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−221323（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23H 7/20 B23H 7/26
Claims (1)
- 【請求項１】 ツール電極摩耗を補償することによりワ
ークピースに３次元キャビティを電気侵食により放電加
工するため、 - 放電加工しているワークピースのキャビティの寸法に
比べて直径が小さいツール電極を回転させる機構と、 - 前記ツール電極とワークピースとの間の相対的３次元
移動を数値制御する制御ユニットと、 - ツール電極の既知の容積摩耗率に影響する温度・誘電
液体の汚染度等のパラメータを測定し、既知の容積摩耗
率を補正する制御手段と、 - 順次積層する仮想の微細な平行層として放電加工する
キャビティの容積的形状を記憶し、順次積層する材料層
にわたりスウィープするときチップが一連の溝を切削す
るようツール経路をシミュレートし、またツール経路を
表わす信号を制御ユニットに伝送する計算手段と更に、 - 回転するツール電極の軸線方向の摩耗を連続的に補償
するため、加工に先立って、前記制御信号から送られた
前記補正済容積摩耗率に関するデータと電極の横断面形
状に関するパラメータとからツール電極の軸線に沿って
ツール電極を付加的に前進させる軸線方向送り量の値を
計算するシュミレータとを具え、 - このシュミレータにより前記軸線方向摩耗を連続的に
補償する軸線方向送り量の対応信号を前記制御ユニット
に伝送する構成としたことを特徴とするＥＤＭ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH00416/92-8 | 1992-02-12 | ||
| CH41692 | 1992-02-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345228A JPH05345228A (ja) | 1993-12-27 |
| JP2802006B2 true JP2802006B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=4186540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5024391A Expired - Lifetime JP2802006B2 (ja) | 1992-02-12 | 1993-02-12 | Ｅｄｍ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5354961A (ja) |
| EP (1) | EP0555818B1 (ja) |
| JP (1) | JP2802006B2 (ja) |
| DE (1) | DE69300988T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6261153B1 (en) | 1960-12-15 | 2001-07-17 | Hayes Lemmerz International, Inc. | Apparatus and method of machining brake components |
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| TW299677U (en) * | 1993-09-10 | 1997-03-01 | Charmilles Technologies Co Ltd | Electrical discharge machinine allowing the machininc of a stationary workpiece with a setting of high wear |
| EP0669185B1 (fr) * | 1993-09-10 | 2000-05-10 | Charmilles Technologies S.A. | Magasin pour le remplacement d'outils ou de pièces à usiner sur les machines-outils |
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| JP3395431B2 (ja) * | 1995-02-27 | 2003-04-14 | 三菱電機株式会社 | 放電加工方法及びその装置 |
| DE19624131A1 (de) * | 1996-06-17 | 1997-12-18 | Giesecke & Devrient Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Prägeplatten |
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| JP3512577B2 (ja) * | 1996-10-31 | 2004-03-29 | 三菱電機株式会社 | 放電加工装置および放電加工方法 |
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-
1993
- 1993-02-10 EP EP93102039A patent/EP0555818B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-10 DE DE69300988T patent/DE69300988T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-12 US US08/017,486 patent/US5354961A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-12 JP JP5024391A patent/JP2802006B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JPH05345228A (ja) | 1993-12-27 |
| US5354961A (en) | 1994-10-11 |
| EP0555818B1 (fr) | 1995-12-13 |
| EP0555818A1 (fr) | 1993-08-18 |
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| DE69300988D1 (de) | 1996-01-25 |
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