JP3719305B2

JP3719305B2 - ワイヤ放電加工方法およびワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JP3719305B2
Application number: JP06990297A
Authority: JP
Inventors: 康有清水; 裕介殿木; 秀良吉沢
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2017-03-24
Also published as: JPH10263933A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ制御によりワイヤとワークとを相対的に移動させてワークを加工するワイヤ放電加工方法およびワイヤ放電加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ放電加工方法は、隙間を設けて対向させたワイヤとワークとの間に電圧を印加し、発生する放電エネルギによりワークを加工する方法である。このようなワイヤ放電加工方法を図５により説明する。図５は従来のワイヤ放電加工機の系統図である。図で、１は加工対象であるワーク。２はワークの取付台。３は取付台２を固定したテーブル。４Ｘ、４Ｙはそれぞれテーブル３をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させるモータである。５はワイヤで、所定の張力を付加された状態でリール６ａから引き出され、リール６ｂに巻取られる。７ａ、７ｂはガイドで、ワイヤ５を位置決めしている。８は加工電源で、ワーク１とワイヤ５との間に電力を供給する。９はＮＣ装置で、演算部９ａ、記憶部９ｂ、制御部９ｃを備え、加工を自動的に遂行するための種々の制御を行なう。１０はＮＣ装置９に必要な指令や数値を入力するキーボードである。
【０００３】
次に、上記従来のワイヤ放電加工加工機の加工手順を説明する。図６はワーク１の正面図である。１１は製品で、頂点がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの実線で示す正方形である。製品１１を２回の加工で仕上げる場合、通常、先ず加工面の品質よりも加工速度を重視し、放電エネルギが大きい加工条件で、ワーク１から製品寸法よりも僅かに大きい点線で示す正方形ａｂｃｄを切り出す（以下、ファーストカットという。）。次に、加工速度よりも加工面の品質を重視し、放電エネルギが小さい加工条件で、正方形ａｂｃｄを実線で示す正方形ＡＢＣＤに仕上げる（以下、セカンドカットという。）。
【０００４】
上記ファーストカット、セカンドカットのいずれの場合も、加工に先立ち、加工に必要な付帯情報と形状プログラムをＮＣ装置９に入力しておく。上記付帯情報の項目は、ワイヤ５の直径・材質とワーク１の材質・板厚および加工面の面粗さで決まる加工条件、ワイヤ５の直径、進行方向のいずれ側にワイヤ５をオフセットさせるかの指定等である。なお、記憶部９ｂに加工条件選定のためのデータベースが備えられている場合には、ワイヤ５の直径・材質とワークの材質・板厚および加工面の面粗さをＮＣ装置９に入力すると、適正な加工条件が演算部９ａにより選定され、記憶部９ｂに上記データベースがない場合には、加工条件データブックを参照して作業者が加工条件をＮＣ装置９に入力する。上記いずれの場合も、それぞれの加工条件には固有の加工条件番号が付され、整理されている。そして、加工条件が決まると、電力の供給方法、加工間隙の大きさおよびワイヤ５に付加すべき張力の大きさ等が決まる。また、形状プログラムの内容は、図６におけるファーストカットの場合、頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄ、加工開始点Ｓ、加工開始点Ｓから線分ｄａに下ろした垂線と線分ｄａとの交点ｔおよび加工終了点の各座標および加工順序等である。
【０００５】
ファーストカット時、ＮＣ装置９は付帯情報からワイヤ５の半径と加工条件で決まる加工間隙の大きさの和をオフセット量ｋとし、形状プログラムを解析して正方形ａｂｃｄからの距離が上記オフセット量ｋである、図で２点鎖線で示す経路ＳＲ−ＲＬ−ＬＭ−ＭＮ−ＮＰ−ＰＲを演算し、ワイヤ５の中心が上記経路上を等速度で移動するようにテーブル３をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させ、正方形ａｂｃｄを加工する。セカンドカット時も上記ファーストカットの同様に、付帯情報と形状プログラムとからワイヤ５の中心を移動させる図示しない経路を演算し、正方形ＡＢＣＤを仕上げる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加工時、放電反力によりワイヤ５はガイド７ａ、７ｂ間で弓形状にたわみ、ワーク１と対向する部分のワイヤ５はガイド７ａ、７ｂを結ぶ直線上から外れる。ファーストカットの場合、放電反力はワイヤ５の進行方向の前側半円部にほぼ一様に加わり、その大きさはほとんど変化しない。この結果、ワイヤ５のたわみの大きさはほとんど変化せず、ほぼ所望の加工をすることができる。
【０００７】
しかし、セカンドカットの場合、図７に示すように、頂点Ａに向かう側では斜線を付して示すワイヤ５と製品１１とが対向する長さ、すなわち加工量が徐々に減少するため、矢印で示す放電反力ｆが徐々に減少し、頂点Ａから離れる側では放電反力が徐々に増加する。ワイヤ５の張力は一定であるから、ワイヤ５のたわみ量は頂点Ａに向かう側で徐々に減少し、頂点Ａから離れる側では徐々に増加する。この結果、１点鎖線で示す演算で求めた経路ｌでワイヤ５の中心（実際はガイド７ａ、７ｂ）を移動させても、加工面は同図に実線で示すものとなり、コーナ部にいわゆるだれが発生する。
【０００８】
そこで、従来技術の１は、演算で求めた経路には手を付けず、コーナ部における加工条件（例えば加工速度、ワイヤの張力、加工液圧等）を変更していた。また、従来技術の２は、加工条件には手を付けず、コーナ部における経路を形状プログラムで変更することにより、形状精度を向上させていた。
【０００９】
しかし、上記従来技術のいずれも、加工に当たり、別のワークで実際の加工を行なってデータを採取する必要があった。通常、適切な加工条件または経路を１回のテスト加工で見出すことはできないから、作業能率が低下した。さらに、適切な加工条件あるいは経路を短時間で選定するためには、経験に富む作業者を必要とした。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、作業能率を向上させることがことができ、かつ経験の少ない作業者でも形状精度の優れた加工を行なうことができるワイヤ放電加工方法およびワイヤ放電加工装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、仕上げ形状に対しオフセット量の距離にある経路を演算し、ワイヤの中心を前記経路で移動させるワイヤ放電加工方法において、加工条件ごとに適用する３０°以上１７０°以下のコーナ角度とコーナ部の経路補正式とパラメータとを準備しておき、加工に先立ち、前記経路補正式と前記パラメータに基づいて前記コーナ部の移動方向手前側で一旦予め設定した第１の角度で加工部側から離間し、前記コーナ部を越えた後、転回して前記コーナ部に続く加工部に予め設定した第２の角度で戻って加工する補正経路を演算し、コーナ部はワイヤの中心を前記経路に代えて前記補正経路で移動させることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明は、仕上げ形状に対しオフセット量の距離にある経路を演算し、ワイヤの中心を前記経路で移動させるワイヤ放電加工装置において、加工条件ごとに適用する３０°以上１７０°以下のコーナ角度とコーナ部の経路補正式とパラメータとが格納されたデータ保存手段と、このデータ保存手段に格納された前記経路補正式と前記パラメータに基づいて前記コーナ部の移動方向手前側で一旦予め設定した第１の角度で加工部側から離間し、前記コーナ部を越えた後、転回して前記コーナ部に続く加工部に予め設定した第２の角度で戻って加工する補正経路を演算し、コーナ部はワイヤの中心を前記経路に代えて前記補正経路で移動させる制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るワイヤ放電加工機の系統図で、図５と同じものあるいは同一の機能のものは同一符号を付してある。２１はデータ保存装置で、図２に示すように、加工条件ごとに適用するコーナ角度θと、入口側の経路補正式ｆ（Ｘ，Ｙ）と出口側の経路補正式ｇ（Ｘ，Ｙ）と、パラメータである入口距離ｐ、出口距離ｑと、入り口角度αおよび出口角度βが登録されている。なお、入り口角度αおよび出口角度βは、オフセットの方向により符号が逆になる。
【００１４】
次に、本実施の形態の動作を、図２の加工条件番号１００１によりセカンドカットを行う場合について、図３、図４により説明する。図３は制御手順を示すフローチャートであり、図４はコーナ部の平面図で、図６における頂点Ａ部を拡大して示している。加工に先立ち、付帯情報と形状プログラムをＮＣ装置９に入力してから（図３に示す手順Ｓ１０）、コーナ部の経路補正を行なうことをＮＣ装置９に入力する（手順Ｓ２０）。経路の演算開始ボタンがオンされると（手順Ｓ３０）、ＮＣ装置９は従来と同様にワイヤ５中心の経路ＳＥ−ＥＦ−ＦＧ……を演算し（手順Ｓ４０）、その結果を記憶する（手順Ｓ５０）。なお、手順Ｓ５０までは従来と同一である。
【００１５】
次に、コーナ部の経路補正の要否を確認し（手順Ｓ６０）、要の場合は手順Ｓ７０の処理を行ない、否の場合は処理を終了する（手順Ｓ２００）。手順Ｓ７０では加工開始点Ｓから終点に向けて経路のコーナ部の有無をサーチし、コーナ部があるときには手順Ｓ８０の処理を行ない、コーナ部がないときには処理を終了する（手順Ｓ２００）。手順Ｓ８０では、加工開始点Ｓから加工終了点に向けて、ｉ番目（ｉは１，２，３…）の経路とｉ＋１番目の経路が接続点で交差する角度θを演算し、３０≦θか否かを判定する（手順Ｓ９０）。そして、３０≦θの場合には手順Ｓ１００の処理を行ない、θ＜３０の場合にはアラームを表示して動作を終了する（手順Ｓ１１０）。手順Ｓ１００ではθ≦１７０か否かを判定し、θ≦１７０の場合は手順Ｓ１２０の処理を行ない、１７０＜θの場合は当該コーナ部における補正を行なわず、手順７０の処理を行う。図４の場合、先ず、手順Ｓ８０において１番目の経路ＳＥと２番目の経路ＥＦの角度がθ_E＝２７０度であることを演算し、手順Ｓ９０、１００を経て手順７０に戻る。すなわち、経路ＳＥと経路ＥＦの接続点Ｅにおいては、経路の補正をしない。
【００１６】
次に、２番目の経路ＥＦと３番目の経路ＦＧの接続点Ｆにおける角度θ_Fを演算し、θ_F＝９０度であるから、手順Ｓ１２０の処理を行う。すなわち、経路ＥＦ上で点Ｆからデータ保存装置２１に登録された距離ｐとオフセット量ｋだけ離れた位置を補正開始点Ｉとし、補正開始点Ｉの座標Ｘ_I，Ｙ_IとＸＹ座標系における経路ＥＦの傾きγをデータ保存装置２１に登録された入口側補正式ｆ（Ｘ，Ｙ）に代入してｆ（Ｘ，Ｙ）を確定する（手順Ｓ１３０）。また、経路ＦＧ上で点Ｆからデータ保存装置２１に登録された距離ｑとオフセット量ｋだけ離れた位置を補正終了点Ｋとし（手順Ｓ１４０）、補正終了点Ｋの座標Ｘ_K，Ｙ_KとＸＹ座標系における経路ＦＧの傾きδをデータ保存装置２１に登録された出口側補正式ｇ（Ｘ，Ｙ）に代入してｇ（Ｘ，Ｙ）を確定する（手順Ｓ１５０）。次に、入口側補正式ｆ（Ｘ，Ｙ）と出口側補正式ｇ（Ｘ，Ｙ）の交点Ｑを求め（手順Ｓ１６０）、交点Ｑが存在するときは、手順Ｓ５０で記憶した経路ＥＦ−ＦＧを補正経路ＥＩ−ＩＱ−ＱＫ−ＫＧに置き換えてから（手順Ｓ１７０）、手順Ｓ７０の処理を行う。また、交点Ｑが存在しない場合、すなわち、入口側補正式ｆ（Ｘ，Ｙ）と出口側補正式ｇ（Ｘ，Ｙ）が平行の場合は手順Ｓ１１０の処理を行う。以下、同様にしてコーナ部の補正経路を演算し、手順Ｓ５０で記憶した経路を補正経路に置き換える。
【００１７】
加工時、ＮＣ装置９は、記憶した経路をワイヤ中心が移動するようにテーブル３をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させるから、コーナ部は上記補正経路を通ることになり、形状精度の優れる加工をすることができる。
【００１８】
上記実施の形態では、加工に先立ち、予めワイヤ５が通る経路を演算するようにしたから、例えばコーナ部の角度θが３０度未満あるいは交点Ｑがない場合でも加工が中断することはなく、形状精度の優れた加工をすることができる。
【００１９】
なお、上記では、総ての経路が直線の場合を説明したが、経路の一方が直線、他方が曲線の場合は、接続点における曲線の接線と直線が交差する角度を求めるようにすれば良い。また、入口側および出口側の補正経路を算出する関数式は１次式に限らず、ｎ次式あるいはその他の関数式としても良いし、角度θは３０≦θ≦１７０の範囲に限らず、さらに広げるようにしても良い。また、手順Ｓ９０においてθ＜３０の場合にはアラームの表示（手順Ｓ１１０）に代えて、手順Ｓ７０の処理を行なうようにしても良い。同様に、手順Ｓ１６０において交点が無い場合もアラームの表示（手順Ｓ１１０）に代えて、手順Ｓ７０の処理を行なうようにしても良い。さらに、補正制御の選択をプログラム上で行っても良いし、データ保存装置２１を設けず、ＮＣ装置９の記憶部９ｂにデータテーブルを保存させても良い。また、加工をしながらこれから加工をするコーナ部の補正経路を演算するようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コーナ部の移動方向手前側で一旦予め設定した第１の角度で加工部側から離間し、前記コーナ部を越えた後、転回して前記コーナ部に続く加工部に予め設定した第２の角度で戻って加工するので、コーナ部のだれの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るワイヤ放電加工機の系統図である。
【図２】データ保存装置に記憶されたデータを示す図である。
【図３】制御手順を示すフローチャートである。
【図４】コーナ部の平面図である。
【図５】従来のワイヤ放電加工機の系統図である。
【図６】ワークの正面図である。
【図７】コーナ部における放電反力の大きさと加工結果を示す図である。
【符号の説明】
５ワイヤ
２１データ保存装置

Claims

仕上げ形状に対しオフセット量の距離にある経路を演算し、ワイヤの中心を前記経路で移動させるワイヤ放電加工方法において、
加工条件ごとに適用する３０°以上１７０°以下のコーナ角度とコーナ部の経路補正式とパラメータとを準備しておき、
加工に先立ち、前記経路補正式と前記パラメータに基づいて前記コーナ部の移動方向手前側で一旦予め設定した第１の角度で加工部側から離間し、前記コーナ部を越えた後、転回して前記コーナ部に続く加工部に予め設定した第２の角度で戻って加工する補正経路を演算し、
コーナ部はワイヤの中心を前記経路に代えて前記補正経路で移動させることを特徴とするワイヤ放電加工方法。
仕上げ形状に対しオフセット量の距離にある経路を演算し、ワイヤの中心を前記経路で移動させるワイヤ放電加工装置において、
加工条件ごとに適用する３０°以上１７０°以下のコーナ角度とコーナ部の経路補正式とパラメータとが格納されたデータ保存手段と、
このデータ保存手段に格納された前記経路補正式と前記パラメータに基づいて前記コーナ部の移動方向手前側で一旦予め設定した第１の角度で加工部側から離間し、前記コーナ部を越えた後、転回して前記コーナ部に続く加工部に予め設定した第２の角度で戻って加工する補正経路を演算し、コーナ部はワイヤの中心を前記経路に代えて前記補正経路で移動させる制御手段と、
を設けたことを特徴とするワイヤ放電加工装置。