JP3547618B2 - 放電加工装置および放電加工方法、並びに放電加工方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した、コンピュータが読取可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、連結パス上での放電を回避することで、精度の良い加工を行う放電加工装置および放電加工方法、並びに放電加工方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した、コンピュータが読取可能な記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、総形工具による転写加工ではなく、円筒状、円柱状、角柱などの単純形状をした工具電極を数値制御により三次元移動させ、被加工物を所望の三次元形状に加工する放電加工装置が知られている。このような放電加工装置では、複雑形状の総型工具電極を制作する必要がないため、金型製作コストおよび製作時間を改善できるという利点がある。また、単純形状の工具電極を用いるため、工具電極の標準化が可能であると共にCAMシステムの構築が容易となり、加工工程の自動化が期待できるという利点もある。
【0003】
図9は、従来の放電加工装置による加工パスと工具電極の動きの一例を示す説明図である。被加工物Wに対して、四角形のポケット(池形状)Iに円形の取り残し部(島形状)S1〜S4を形成する場合を例に説明する。工具電極は、当初、XY座標上の任意の位置Aにあり、Z座標上の任意の位置(被加工物Wの上面から距離aの位置)にある。まず、工具電極は、XY座標上の上記位置Aから、加工開始位置Rsまで水平移動する。つぎに、工具電極と被加工物Wとの間に所定のパルス電圧を印加すると共に工具電極を距離aだけ下降させる。工具電極を下降させると、工具電極と被加工物Wとの間で放電除去現象が生じる。この液中断続放電による除去作用により、被加工物Wを工具電極の形状に加工する。
【0004】
つぎに、工具電極が、加工パスKに従って四角形の輪郭に沿って移動しつつ(位置B1〜位置B5)、被加工物Wの除去加工を行う。続いて、池形状Iの1周分の加工が完了すると、工具電極は外周の加工パスK1(位置B1〜位置B5)から1つ内側の加工パスK2(位置C1〜位置C12)に移動する。加工経路が島形状Sに干渉すると、工具電極は島形状Sの輪郭に沿って移動する(位置C2〜位置C3)。工具電極は、加工パスK2に従って池形状Iの内側を移動し(位置C3〜位置C12)、再び元の位置(位置C1)に戻る。つぎに、加工パスK3に従って、さらに池形状の内側を移動する(位置D1〜位置D3〜位置D1)。
【0005】
前記加工パスK3内に未加工領域がなくなったら、加工電極は、図中右側の未加工の加工パスK4まで移動する。この場合、工具電極は、図9に示すように、位置D1から加工パスK4の開始位置E1までを結んだ連結パスRに従い、直線的に未加工領域M上を水平移動する。そして、工具電極は、加工パスK4に従って位置E1から加工を開始し(位置E1〜位置E2)、池形状内の全領域を加工する。
【0006】
工具電極が加工終了点(図示省略)に到達すると、当該工具電極は、距離aだけ上昇すると共に水平移動し、最初の位置Aに復帰する。以上で、第1層の加工が終了する。以降、上記同様の加工を複数回行い、所望の深さまで除去加工する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の放電加工装置では、未加工領域M上を工具電極が移動するような連結パスR(図9の連結パス開始点Rsから連結パス終了点Reまで)であっても、そのまま工具電極が水平移動する。このため、図10の(a)および(b)に示すように、連結パスRの途中で放電が生じて工具電極8が消耗してしまう。それゆえ、連結パス終了点Re付近において加工の取り残し(段差)が生じ、加工面の精度が低下するという問題点があった。
【0008】
また、連結パスRの途中で放電すると、本来は未加工領域であるはずの部分を除去してしまう(加工部Ma)。このため、後に実加工パスが通ることで二重に除去加工が行われてしまい、他の領域に比べて深く加工され、加工面の精度が低下するという問題点があった。一方、工具電極8はZ軸制御されているが、池形状Iが複数ある場合を除き、連結パスR上で工具電極8をZ軸移動させるのは好ましくない。工具電極8を下ろしたときに放電が生じるためである。
【0009】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、連結パス上での放電を回避することで、精度の良い加工を行う放電加工装置および放電加工方法、並びに放電加工方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した、コンピュータが読取可能な記録媒体を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による放電加工装置は、加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工装置において、離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断手段と、連結パスが前記未加工領域上を移動する場合、前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回して未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成する未加工領域回避連結パス生成手段と、を備えたものである。
【0011】
未加工領域上を工具電極が通過すると、放電が発生して当該工具電極が消耗し、被加工物に対して余計な除去加工を行ってしまう。また、未加工領域上で工具電極のZ軸方向送りを行うのは、放電が発生するため好ましくない。そこで、未加工領域上を移動するような連結パスがある場合には、そのような連結パスに代えて未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成し、係る連結パスに基づいて工具電極をXY制御するようにした。このようにすれば、未加工領域上を工具電極が通過しないので、当該電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0012】
つぎの発明による放電加工装置は、加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工装置において、離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断手段と、連結パスが前記未加工領域上を移動する場合、既に加工している池形状部分を前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回するような新たな連結パスを生成する池形状周回連結パス生成手段と、を備えたものである。
【0013】
未加工領域上を工具電極が移動するのを防止するようにしたものである。未加工領域上に連結パスがある場合は、この連結パスに代えて既に加工した池形状部分を周回するような連結パスを生成する。係る連結パスに基づいて工具電極をXY制御するようにすれば、未加工領域上を工具電極が通過しないので、当該工具電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0014】
つぎの発明による放電加工装置は、上記放電加工装置において、さらに、前記新たな連結パスを複数生成し、各連結パスの経路長を計算する連結パス経路長計算手段と、前記複数の連結パスから経路長の短いものを選択する連結パス選択手段と、を備えたものである。
【0015】
新たな連結パスが複数考えられる場合、経路長の一番短い連結パスに基づいて工具電極を移動すれば、加工時間を短縮化できる。そのために、複数の連結パスの経路長を計算し、そのうちから短いものを選択するようにした。
【0016】
つぎの発明による放電加工方法は、加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工方法において、離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断工程と、連結パスが前記未加工領域を移動する場合、前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回して未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成する未加工領域回避連結パス生成工程と、を含むものである。
【0017】
未加工領域上を移動するような連結パスがある場合、工具電極が未加工領域で放電を起こすため、そのような連結パスに代えて未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成し、係る連結パスに基づいて工具電極をXY制御するようにした。このようにすれば、未加工領域上を工具電極が通過しないので、当該電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0018】
つぎの発明による放電加工方法は、加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工方法において、離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断工程と、連結パスが前記未加工領域上を移動する場合、既に加工している池形状部分を前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回するような新たな連結パスを生成する池形状周回連結パス生成工程と、を含むものである。
【0019】
既に加工済みの池形状部分を周回するような連結パスを生成し、この連結パスに基づいて工具電極を移動すれば、未加工領域上を避けてつぎの加工パスに到達できる。このため、工具電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0020】
つぎの発明による放電加工方法は、さらに、複数生成した各連結パスの経路長を計算する連結パス経路長計算工程と、前記複数の連結パスから経路長の短いものを選択する連結パス選択工程と、を含むものである。
【0021】
すなわち、複数の連結パスの経路長を計算し、そのうちから短いものを選択するようにした。この選択した連結パスに基づいて工具電極を移動させれば、加工時間を短縮できる。
【0022】
つぎの発明によるコンピュータが読取可能な記録媒体は、上記放電加工方法を、コンピュータに実行させるプログラムを格納したものである。
【0023】
このプログラムをコンピュータに実行させることで、未加工領域上を工具電極が移動するのを回避できるから、工具電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る放電加工装置および放電加工方法、並びに放電加工方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納した、コンピュータが読取可能な記録媒体につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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。
【0025】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る放電加工装置100の構成を示す説明図である。X軸サーボ機構1およびY軸サーボ機構2により制御されるテーブル・サドル3と、テーブル上に設置され、加工液4を貯めた内部に被加工物Wを保持する加工槽5と、コラムに沿って移動しZ軸サーボ機構6により制御されるヘッド7と、ヘッド先端に設けた工具電極8と、工具電極8と被加工物Wとの間に電圧を印加する加工用電源9と、加工パスを記録する加工パス記録部10と、未加工領域を回避する連結パスを記録する未加工領域回避連結パス記録部11と、電気条件を記録する電気条件記録部12と、連結パスと未加工領域との干渉の有無を判断する未加工領域判断部13と、干渉が発生した場合に、その干渉を回避する連結パスを生成する回避連結パス生成部14と、加工パス、未加工領域回避連結パス、電気条件などに基づき各軸のサーボ機構1、2、6や加工用電源9の駆動を制御する制御部15とを備えている。
【0026】
なお、加工パス記録部、未加工領域回避連結パス記録部、電気条件記録部としては、コンピュータ16の記録装置17、例えばハードディスクやフロッピーディスクなどを用いることができる。また、未加工領域判断部13、回避連結パス生成部14、制御部15は、記録装置17に格納しているソフトウエアとコンピュータ16のハードウエアとから構成することができる。
【0027】
つぎに、この放電加工装置100の動作について説明する。図2は、この放電加工装置100の動作を示すフローチャートである。ステップS201では、未加工領域判断部13により、連結パスが未加工領域と干渉するか否かを判断する。具体的には、図9に示すように、連結パスRが未加工領域M上を通過している場合が該当する。連結パスRは、加工パスKと共に加工パス記録部10に記録されているから、この記録されている連結パスRから干渉を判断する。判断の結果、干渉する場合には、ステップS202に進む。干渉しない場合には、ステップS204に進み、記録してあるパスに基づいて加工を開始する。
【0028】
ステップS202では、回避連結パス生成部14により、未加工領域を回避する新たな連結パスを生成する。図3に、新たに生成した連結パスRnを示す。この連結パスRnは、島形状S1〜S4に干渉することなく、既に加工している池形状Iを周回することで移動開始位置Rsから移動終了位置Reに至る(位置31〜位置34)。ステップS203では、この連結パスRnを未加工領域回避連結パス記録部11に記録する。
【0029】
ステップS204では、放電加工を開始する。加工時には、工具電極8と被加工物Wとの間にパルス電圧を印加する。電圧印加時には、電気条件記録部12に記録してある、例えばデューティファクタなどの電気条件を抽出し、その条件に従って電圧の印加をする。また、制御部15は、加工パスKに基づいて各軸のサーボ機構1、2、6を制御し、工具電極8と被加工物Wとを相対移動させる。
【0030】
新たに生成した連結パスRnにおいて、工具電極8は、Z軸方向に移動することなく一定の放電ギャップGを保ち(図4参照)、池形状部分を水平に周回する。従って、連結パスRnにおいて放電が発生しないから、被加工物Wに対する余計な除去加工を防止でき、工具電極8の消耗を防止できる。このため、加工面に段差などができにくく、加工面の精度が良くなる。なお、工具電極8をZ軸方向に移動させないのは、工具電極8を下降させたときなどに放電が飛ぶことがあるためである。工具電極8が移動終了位置Reに到達したら、制御部15はZ軸サーボ機構6を制御して電極消耗補正を行う。
【0031】
続いて、制御部15の命令により、移動終了位置Reから加工パスKの加工終了点(図示省略)まで工具電極8を移動させ除去加工を行う。具体的には、図9に示すように、工具電極8を移動終了位置Reから位置E2を通過して加工パスKの加工終了点まで移動させる。
【0032】
なお、上記実施の形態では、連結パスRnと未加工領域Mとの干渉を回避するため、池形状Iを周回していたが、回避経路はこれに限られない。例えば、図5に示すように、島形状Sの内側近傍を周回するような連結パスRn’を生成してもよい。
【0033】
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2に係る放電加工装置の構成を示す説明図である。この放電加工装置200は、実施の形態1の放電加工装置100に経路長計算部18と、連結パス選択部19とを設けた点に特徴がある。その他の構成は、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。経路長計算部18は、回避連結パス生成部14により生成した連結パスRnの経路長を計算する。連結パス選択部19は、複数の連結パスRnから最短の経路長となる連結パスRnを選択する。なお、経路長計算部18および連結パス選択部19は、記録装置17に格納しているソフトウエアと、コンピュータ16のハードウエアとにより構成することができる。
【0034】
つぎに、この放電加工装置200の動作について説明する。図7は、この放電加工装置の動作を示すフローチャートである。ステップS701では、未加工領域判断部13により、連結パスRが未加工領域Mと干渉するか否かを判断する(図9参照)。判断の結果、干渉する場合には、ステップS702に進む。干渉しない場合には、ステップS706に進み、記録してあるパスに基づいて加工を開始する。
【0035】
ステップS702では、回避連結パス生成部14により、未加工領域Mを回避する新たな連結パスRnを複数生成する。図8に、新たに生成した連結パスRnを示す。連結パスRaは、移動開始位置Rsから位置81〜位置84を経て移動終了位置Reに至る。一方、連結パスRbは、移動開始位置Rsから位置81、位置85、位置86、位置84を経て移動終了位置Reに至る。各連結パスRnは、島形状S1〜S4に干渉することなく、既に加工している池形状Iを周回する。
【0036】
ステップS703では、経路長計算部18により連結パスRa、連結パスRbの経路長を計算する。ステップS704では、連結パス選択部19により加工経路が最短となる連結パスRnを選択する。連結パスRaと連結パスRbとでは、連結パスRbの方が短いので、連結パスRbを選択する。
【0037】
ステップS705では、選択した連結パスRbを未加工領域回避連結パス記録部11に記録する。ステップS706では、連結パスRbを含む加工パスKに基づき放電加工を開始する。このように、最短の連結パスRbを選択するようにすれば、加工時間を短縮することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る放電加工装置および放電加工方法によれば、未加工領域上を移動するような連結パスがある場合には、そのような連結パスに代えて未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成し、係る連結パスに基づいて工具電極をXY制御するようにした。このため、当該電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0039】
つぎの発明に係る放電加工装置および放電加工方法では、未加工領域上に連結パスがある場合、この連結パスに代えて既に加工した池形状部分を周回するような連結パスを生成し、係る連結パスに基づいて工具電極をXY制御するようにした。このため、未加工領域上を工具電極が通過しなくなるから、当該工具電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【0040】
つぎの発明に係る放電加工装置および放電加工方法では、複数の連結パスの経路長を計算し、そのうちから短いものを選択するようにした。このため、加工時間を短縮化できる。
【0041】
つぎの発明に係るコンピュータが読取可能な記録媒体では、上記放電加工方法を、コンピュータに実行させるプログラムを格納した。このため、当該プログラムをコンピュータに実行させることで、工具電極の消耗や被加工物に対する余計な除去加工を防止でき、加工面精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る放電加工装置の構成を示す説明図である。
【図2】図1に示した放電加工装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】新たに生成した連結パスを示す説明図である。
【図4】工具電極と被加工物との関係を示す説明図である。
【図5】連結パスの他の例を示す説明図である。
【図6】この発明の実施の形態2に係る放電加工装置の構成を示す説明図である。
【図7】図6に示した放電加工装置の動作を示すフローチャートである。
【図8】新たに生成した連結パスを示す説明図である。
【図9】従来の放電加工装置による加工パスと工具電極の動きの一例を示す説明図である。
【図10】工具電極と被加工物との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
100 放電加工装置、1 X軸サーボ機構、2 Y軸サーボ機構、3 テーブル・サドル、4 加工液、5 加工槽、6 Z軸サーボ機構、7 ヘッド、8工具電極、9 加工用電源、10 加工パス記録部、11 未加工領域回避連結パス記録部、12 電気条件記録部、13 未加工領域判断部、14 回避連結パス生成部、15 制御部、16 コンピュータ、17 記録装置、W 被加工物、K 加工パス、Rn 連結パス。
Claims (7)
- 加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工装置において、
離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断手段と、
連結パスが前記未加工領域上を移動する場合、前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回して未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成する未加工領域回避連結パス生成手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。 - 加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工装置において、
離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断手段と、
連結パスが前記未加工領域上を移動する場合、既に加工している池形状部分を前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回するような新たな連結パスを生成する池形状周回連結パス生成手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。 - さらに、前記新たな連結パスを複数生成し、各連結パスの経路長を計算する連結パス経路長計算手段と、
前記複数の連結パスから経路長の短いものを選択する連結パス選択手段と、
を備えた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。 - 加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工方法において、
離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断工程と、
連結パスが前記未加工領域を移動する場合、前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回して未加工領域を回避するような新たな連結パスを生成する未加工領域回避連結パス生成工程と、
を含むことを特徴とする放電加工方法。 - 加工パスに基づき工具電極をXY軸方向に送り制御すると共に工具電極の長さ方向消耗量を補正するZ軸方向の送り制御を合成して三次元制御を行い、加工パス上、及び離れた加工パスどうしを連結する連結パス上で、工具電極と非加工物の間にパルス状の電圧を印加することで所望の三次元形状の除去加工を行う放電加工方法において、
離れた加工パスどうしを連結する連結パス上にて、未加工領域を判断する未加工領域判断工程と、
連結パスが前記未加工領域上を移動する場合、既に加工している池形状部分を前記工具電極がZ軸方向に移動することなく水平に周回するような新たな連結パスを生成する池形状周回連結パス生成工程と、
を含むことを特徴とする放電加工方法。 - さらに、複数生成した各連結パスの経路長を計算する連結パス経路長計算工程と、
前記複数の連結パスから経路長の短いものを選択する連結パス選択工程と、
を含むことを特徴とする請求項4または5に記載の放電加工方法。 - 前記請求項4〜6のいずれか一つに記載された放電加工方法を、コンピュータに実行させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが読取可能な記録媒体。
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