JP5496064B2 - EDM machine - Google Patents
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Description
本発明は、放電加工装置に関する。 The present invention relates to an electric discharge machining apparatus.
放電加工現象を利用することにより、導電性のある被加工物であれば、被加工物と電極との極間に発生させる放電エネルギーにより、高硬度材などの難加工材であっても所望の形状加工を実現することができる。このとき、加工速度を向上させるために、極間に放電エネルギーを大量に投入すると、加工面あらさが悪化したりや加工精度を維持することが困難になる。そのため、放電加工を利用して高精度加工を実現するためには、より微細な放電エネルギーに切り替えて加工をするのが一般的となっている。このように、微細な放電エネルギー（微細な放電パルス）を使用した場合、加工効率は低下するため、荒加工条件と比較して加工速度は低下する傾向にある。また、微細な放電エネルギーによる加工では、放電発生時の極間間隙も小さくなるため、加工屑が逃げにくく、加工の不安定化により、さらに加工速度が低下する傾向にある。 By using the electric discharge machining phenomenon, if the workpiece is conductive, the discharge energy generated between the workpiece and the electrode can be used even if it is a difficult-to-work material such as a hard material. Shape processing can be realized. At this time, if a large amount of discharge energy is input between the electrodes in order to improve the machining speed, the roughness of the machined surface is deteriorated and it is difficult to maintain the machining accuracy. Therefore, in order to realize high-accuracy machining using electric discharge machining, it is common to perform machining by switching to finer discharge energy. As described above, when the fine discharge energy (fine discharge pulse) is used, the machining efficiency is lowered, so that the machining speed tends to be lowered as compared with the rough machining conditions. Further, in machining with fine electric discharge energy, the gap between the electrodes at the time of occurrence of electric discharge becomes small, so that machining scraps are difficult to escape and the machining speed tends to further decrease due to instability of the machining.
それに対して、特許文献１には、被加工物を保持する加工台と、加工台に接続された板ばねと、板ばねに接続された圧電素子からなる振動付加部とを備えた放電加工装置において、振動付加部が、板ばねを介して、被加工物の加工中常に被加工物を振動させることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、放電間隙の加工屑の排出を促進し、微細な加工の高速化及び安定化を実現できるとされている。 On the other hand, Patent Document 1 discloses an electric discharge machining apparatus including a machining table for holding a workpiece, a leaf spring connected to the machining table, and a vibration applying unit including a piezoelectric element connected to the leaf spring. Describes that the vibration applying unit vibrates the workpiece through the leaf spring at all times during the processing of the workpiece. Thereby, according to patent document 1, discharge | emission of the processing waste of a discharge gap is accelerated | stimulated, and it is supposed that the speeding-up and stabilization of a fine process are realizable.
特許文献２には、電極と被加工物との間の極間電圧を評価し、極間電圧と設定電圧とに電圧差がある場合に、その電圧差に応じて被加工物と電極との間隙を一定に保つように揺動半径を増減させた後、一定周回速度で揺動運動させる放電加工方法が記載されている。これにより、特許文献２によれば、極間の間隔が常に一定に保たれるので、高速で高精度の加工が可能になるとされている。
特許文献３には、放電加工装置において、電極の送り方向に垂直な揺動平面内において可変な旋回速度で電極を揺動させながら被加工物を加工する際に、加工遅れ量（電極の指令された位置からの現在の電極位置の差）が大きくなるに従って旋回速度を小さくすることが記載されている。これにより、特許文献３によれば、電極形状や加工くずによって生じる加工の進行速度の差をなくし、揺動平面内の全領域において加工が均一に進行するので、高速かつ高精度な加工が可能になるとされている。 In Patent Document 3, in an electric discharge machining apparatus, when machining a workpiece while oscillating the electrode at a swing speed that is variable in a oscillating plane perpendicular to the feed direction of the electrode, a machining delay amount (electrode command) It is described that the turning speed decreases as the difference in the current electrode position from the determined position increases. As a result, according to Patent Document 3, the difference in the processing speed caused by the electrode shape and processing waste is eliminated, and the processing proceeds uniformly in the entire region within the oscillation plane, so that high-speed and high-precision processing is possible. It is supposed to be.
特許文献１に記載された放電加工装置では、圧電素子と板ばねとがＺ軸方向に接続されており、振動付加部が被加工物をＺ軸方向のみに振動させると考えられる。すなわち、特許文献１には、電極の送り方向に垂直な揺動平面内で電極と被加工物とを揺動させることに関する記載がないため、そのように揺動させながら被加工物を加工する際にどのようにして加工速度を向上させるのかに関しても一切記載がない。 In the electric discharge machining apparatus described in Patent Document 1, it is considered that the piezoelectric element and the leaf spring are connected in the Z-axis direction, and the vibration applying unit vibrates the workpiece only in the Z-axis direction. That is, since Patent Document 1 does not have any description about swinging the electrode and the workpiece in the swing plane perpendicular to the feed direction of the electrode, the workpiece is processed while swinging in such a manner. There is no mention of how to improve the processing speed.
特許文献２に記載された放電加工方法では、被加工物と電極との間隙を常に一定に保つので、間隙（極間）に加工屑やタールがつまった場合に、極間に存在する加工屑やタールを除去できない可能性がある。このため、揺動半径が初期値に戻った際に、加工不安定化が発生し、加工速度を向上できない傾向にある。
In the electric discharge machining method described in
特許文献３に記載された放電加工装置では、加工遅れ量が大きくなった際に旋回速度を低下させるので、加工速度の改善には限界がある。 In the electric discharge machining apparatus described in Patent Document 3, the turning speed is reduced when the machining delay amount becomes large, so there is a limit to the improvement of the machining speed.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極の送り方向に垂直な平面内で電極と被加工物とを相対的に揺動させながら被加工物を加工する際における加工速度を向上できる放電加工装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and the processing speed when processing a workpiece while relatively swinging the electrode and the workpiece in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode is increased. It aims at obtaining the electric discharge machining apparatus which can be improved.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる放電加工装置は、被加工物を加工する際に、電極揺動指令に従って、電極の送り方向に垂直な平面内で前記電極と前記被加工物とを相対的に揺動させる揺動手段と、基準揺動軌道からの実際の電極位置の差を算出する算出手段と、前記差が小さくなるように前記電極揺動指令を変更する変更手段とを備え、前記揺動手段は、前記変更手段により変更された前記電極揺動指令に従って、前記電極と前記被加工物とを相対的に揺動させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an electric discharge machining apparatus according to one aspect of the present invention is a plane perpendicular to an electrode feed direction according to an electrode swing command when machining a workpiece. Oscillating means for relatively oscillating the electrode and the workpiece, a calculating means for calculating a difference of an actual electrode position from a reference oscillating track, and the electrode so that the difference becomes small Changing means for changing a swing command, wherein the swing means swings the electrode and the workpiece relatively according to the electrode swing command changed by the change means. And
本発明によれば、高速に揺動動作を行いながら基準揺動軌道に追従させることができるため、加工屑の排出特性が悪い状態においても、的確に加工屑を排除できる。これにより、電極の送り方向に垂直な平面内で電極と被加工物とを相対的に揺動させながら被加工物を加工する際における加工速度を向上できる。 According to the present invention, it is possible to follow the reference swinging trajectory while performing a swinging operation at a high speed, and therefore it is possible to accurately remove the processing scrap even in a state in which the processing scrap discharge characteristic is poor. Accordingly, it is possible to improve the processing speed when processing the workpiece while relatively swinging the electrode and the workpiece in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode.
以下に、本発明にかかる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。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。 Embodiments of an electric discharge machining apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態１．
実施の形態１にかかる放電加工装置１００の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１にかかる放電加工装置１００の概略構成を示すブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
A schematic configuration of the electric
放電加工装置１００は、電極１０、被工作物２０、駆動部（揺動手段）３０、電極位置検出装置４０、駆動制御部５０、ＮＣ制御装置６０、加工電源７０、及び極間電圧検出部（検出手段）８０を備える。
The electric
電極１０は、加工電源７０の一端に接続されている。電極１０は、図１に示すように、例えば、その長手方向に沿って送られる。
The
被工作物２０は、定盤（図示せず）上に載置され固定されている。定盤は、加工電源７０の他端に接続されている。すなわち、被工作物２０は、定盤を介して加工電源７０の他端に接続されている。
The
駆動部３０は、駆動制御部５０により制御され、電極１０を駆動する。すなわち、駆動部３０は、電極揺動指令を駆動制御部５０から受ける。駆動部３０は、被加工物２０を加工する際に、電極揺動指令に従って、電極１０の送り方向に垂直な平面（揺動平面）内で電極１０と被加工物２０とを相対的に揺動させる。
The
電極位置検出装置４０は、電極１０の送り方向に垂直な平面（揺動平面）内における電極１０の位置を検出する。電極位置検出装置４０は、検出結果を駆動制御部５０へ供給する。
The electrode
駆動制御部５０は、電極揺動指令をＮＣ制御装置６０から受けて駆動部３０へ供給する。また、駆動制御部５０は、電極位置検出装置４０による検出結果を電極位置検出装置４０から受けてＮＣ制御装置６０へ供給する。
The
ＮＣ制御装置６０は、放電加工装置１００による加工開始時に、初期状態の電極揺動指令を生成して駆動制御部５０へ供給する。ＮＣ制御装置６０は、所定の（任意に予め設定された）基準揺動軌跡を記憶している。ＮＣ制御装置６０は、電極位置検出装置４０による検出結果を受け、受けた検出結果に応じて実際の電極位置を求める。そして、ＮＣ制御装置６０は、基準揺動軌跡と実際の電極位置とに応じて電極揺動指令を変更する。具体的には、ＮＣ制御装置６０は、算出手段６１及び変更手段６２を有する。算出手段６１は、基準揺動軌跡からの実際の電極位置の差を算出する。変更手段６２は、算出手段６１により算出される差が小さくなるように、電極揺動指令を変更して駆動制御部５０へ供給する。
The
加工電源７０は、電極１０と被加工物２０との間（極間）に高周波電圧を印加し、特定微小距離にて発生するアーク放電現象を利用した放電を極間に発生させる。これにより、被加工物２０の放電加工が行われる。
The
極間電圧検出部８０は、極間における平均電圧をモニタリング（検出）する。極間電圧検出部８０は、検出結果をＮＣ制御装置６０へ供給する。これに応じて、ＮＣ制御装置６０は、極間電圧検出部８０によりモニタリング（検出）された平均電圧に応じた軸制御を行う。駆動制御部５０は、ＮＣ制御装置６０からの位置指令と、電極位置検出装置４０からの位置フィードバック情報とを元に、電極１０と被加工物２０との相対的な位置関係を制御している。
The
なお、駆動部３０は、電極１０と被加工物２０とを相対的に移動（揺動）させる手段であるため、電極１０側と被加工物２０側（定盤側）とのどちらに装着されていても問題なく、３次元動作をさせるために、ＸＹＺ３軸方向それぞれについて駆動手段（駆動機構）を備えてもよい。また、ＮＣ制御装置６０による位置制御は、極間を一定に維持するための加工サーボだけではなく、電極の送り方向に垂直な平面内に、任意の速度で電極を揺動させながら加工する場合の軌跡制御にも活用される。本実施形態では、揺動軌跡制御を効果的に行うために、基準揺動軌跡と実際の電極位置との差を算出する算出手段６１と、その差が小さくなるように電極揺動指令を変更する変更手段６２とが、ＮＣ制御装置６０に組み込まれている。
The
次に、電極位置検出装置４０、駆動制御部５０、及びＮＣ制御装置６０の構成について図２を用いて説明する。図２は、電極位置検出装置４０、駆動制御部５０、及びＮＣ制御装置６０それぞれの内部構成を示す図である。
Next, the configuration of the electrode
電極位置検出装置４０は、電極位置情報取得手段４１を有する。電極位置情報取得手段４１は、電極１０又は駆動部３０の位置を直接検出したり、駆動部３０による駆動量から算出したりすることにより、電極１０の位置を検出し、その検出結果を、実際の電極１０の位置（電極位置）を示す電極位置情報として取得する。電極位置情報取得手段４１は、取得した電極位置情報をＮＣ制御装置６０へ供給する。
The electrode
ＮＣ制御装置６０は、電極位置情報記憶手段６３、基準揺動軌道記憶手段６４、算出手段（差の算出手段）６１、及び変更手段（電極揺動指令の変更手段）６２を有する。電極位置情報記憶手段６３は、電極位置情報取得手段４１から供給された電極位置情報を一時的に記憶保持している。基準揺動軌道記憶手段６４は、所定の（任意に予め設定された）基準揺動軌跡を示す基準揺動軌跡情報を記憶している。算出手段６１は、所定のタイミングで、電極位置情報を電極位置情報記憶手段６３から読み出すとともに、基準揺動軌跡情報を基準揺動軌道記憶手段６４から読み出す。算出手段６１は、基準揺動軌跡情報と電極位置情報とに応じて、基準揺動軌跡からの実際の電極位置の差を算出する。算出手段６１は、算出した差を変更手段６２へ供給する。変更手段６２は、算出した差が閾値ＴＨより大きい場合に、算出手段６１により算出される差が例えば閾値ＴＨより小さくなるように電極揺動指令を変更して駆動制御部５０へ供給する。
The
駆動制御部５０は、電極位置制御手段５１を有する。電極位置制御手段５１は、変更手段６２から供給された電極揺動指令を駆動部３０へ供給する。これにより、駆動部３０は、変更手段６２により変更された電極揺動指令に従って、電極１０と被加工物２０とを相対的に揺動させる。
The
次に、電極位置検出装置４０、駆動制御部５０、及びＮＣ制御装置６０の動作について図３を用いて説明する。図３は、放電加工装置１００における制御動作を示すフロー図である。
Next, operations of the electrode
ステップＳ１１１では、放電加工装置１００による放電加工を行う前に、ＮＣ制御装置６０の基準揺動軌道記憶手段６４に、所定の（任意に予め設定された）基準揺動軌跡を示す基準揺動軌跡情報が記憶される。その後、放電加工装置１００による放電加工の開始の指示を受けたら、ＮＣ制御装置６０は、初期状態の電極揺動指令（初期指令値）を生成して駆動制御部５０経由で駆動部３０へ供給し、駆動部３０が電極揺動指令に従って電極１０の送り方向に垂直な平面内で電極１０と被加工物２０とを相対的に揺動させるように、駆動制御部５０及び駆動部３０を制御する。また、ＮＣ制御装置６０は、加工電源７０を制御して極間に放電を発生させ放電加工を開始させる。そして、ＮＣ制御装置６０は、処理をステップＳ１１２へ進める。
In step S111, a reference swing trajectory indicating a predetermined (arbitrarily preset) reference swing trajectory is stored in the reference swing trajectory storage means 64 of the
ステップＳ１１２では、電極位置検出装置４０の電極位置情報取得手段４１が、電極１０の位置を検出し、その検出結果を、実際の電極１０の位置（電極位置）を示す電極位置情報として取得する。電極位置情報取得手段４１は、取得した電極位置情報をＮＣ制御装置６０へ供給する。ＮＣ制御装置６０の電極位置情報記憶手段６３は、電極位置情報取得手段４１から供給された電極位置情報を一時的に記憶保持する。
In step S112, the electrode position
ステップＳ１１３では、ＮＣ制御装置６０の算出手段６１が、所定のタイミングで、電極位置情報を電極位置情報記憶手段６３から読み出すとともに、基準揺動軌跡情報を基準揺動軌道記憶手段６４から読み出す。算出手段６１は、基準揺動軌跡情報と電極位置情報とに応じて、基準揺動軌跡からの実際の電極位置の差を算出する。算出手段６１は、算出した差を変更手段６２へ供給する。
In step S113, the
ステップＳ１１５では、変更手段６２が、基準揺動軌跡からの実際の電極位置の差が存在するか否かを判断する。すなわち、変更手段６２は、算出手段６１により算出された差が閾値ＴＨ以上である（ステップＳ１１５で「有」の）場合、差が存在すると判断し処理をステップＳ１１６へ進め、算出手段６１により算出された差が閾値ＴＨ未満である（ステップＳ１１５で「無」の）場合、差が存在しないと判断し処理をステップＳ１１２へ戻す。
In step S115, the changing
ステップＳ１１６では、変更手段６２が、算出手段６１により算出される差が例えば閾値ＴＨより小さくなるように電極揺動指令を変更して駆動制御部５０へ供給する。
In step S116, the changing
ステップＳ１１７では、駆動制御部５０の電極位置制御手段５１が、変更手段６２から供給された電極揺動指令を駆動部３０へ供給する。これにより、駆動部３０は、変更手段６２により変更された電極揺動指令に従って、電極１０と被加工物２０とを相対的に揺動させる。そして、ＮＣ制御装置６０は、処理をステップＳ１１２へ戻す。
In step S <b> 117, the electrode
所定の電極揺動指令にて、電極１０を高速に移動させた場合、移動速度が大きくなるほど、駆動部３０の軸端での追従が遅れることになり、目標とする移動速度の実現と基準揺動軌道への追従とを両立することが困難になる傾向にある。その対策として、特許文献１に示すような圧電素子を放電加工装置に新たに追加するのではなく、本実施形態では、基準揺動軌道からの実際の電極位置の差を検出してその差が小さくなるように電極揺動指令を変更している。このため、既存の駆動構成のままで、目標とする移動速度の実現と基準揺動軌道への追従とを両立させた状態で加工を行うことができる。
When the
次に、放電加工装置１００における電極１０の位置補正について、図４を使用して具体的に説明する。図４（ａ）は、電極１０が揺動中心１０２に対して、旋回方向１０５に旋回しながら揺動距離１０３で基準揺動軌道１０４を移動したときの動作を示している。基準揺動軌道１０４からの実際の電極位置の差が無い（差が閾値ＴＨより小さい）場合、電極中心１０１の軌跡は基準揺動軌道１０４と一致する。一方、基準揺動軌道１０４からの実際の電極位置の差が発生する（差が閾値ＴＨ以上になる）と、図４（ｂ）に示すように、電極中心軌跡１０６と基準揺動軌道１０４との間に、差１０７が発生したものとして変更手段６２が認識する。そのため、変更手段６２は、図４（ｃ）のように、差１０７に応じた揺動補正量１０８を電極揺動指令に追加するように、電極揺動指令を変更する。これにより、補正後の電極中心軌跡１０９は、基準揺動軌道１０４とほぼ同じ形状になる。
Next, the position correction of the
次に、変更手段６２の構成について図５を用いて説明する。図５は、変更手段６２の内部構成を示す図である。
Next, the configuration of the changing means 62 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an internal configuration of the changing
変更手段６２は、電極揺動指令の変更を、揺動の１周期が経過する毎に行い、揺動の１周期が経過する途中に行わない。なお、揺動１周期とは、図４（ａ）で示す電極中心１０１が、基準揺動軌跡１０４に沿って１周する期間である。
The changing means 62 changes the electrode swing command every time one cycle of swing elapses, and does not change it while one cycle of swing elapses. Note that one cycle of oscillation is a period in which the
具体的には、変更手段６２は、判断手段６２４、差の最大値の記憶手段６２１、揺動周期管理手段６２５、揺動補正量算出手段６２２、及び電極揺動指令変更手段６２３を有する。
Specifically, the changing
判断手段６２４は、基準揺動軌道１０４からの実際の電極位置の差の算出結果を算出手段６１から供給される。判断手段６２４は、算出手段６１から供給された差の算出結果と、差の最大値の記憶手段６２１に記憶された差の値とを比較し、差の算出結果と差の値とのいずれが大きいか判断する。判断手段６２４は、差の算出結果のほうが大きいと判断した場合、差の最大値の記憶手段６２１に記憶された差の値を差の算出結果で上書き更新し、差の値のほうが大きいと判断した場合、特に上書き更新を行わない。
The
差の最大値の記憶手段６２１には、上記のようにして、例えばＮ回目（Ｎは整数）の揺動開始からＮ＋１回目の揺動開始までの間、すなわち揺動の１周期が経過するまでの間、差の最大値が常に記憶される。例えば、数ｍｓｅｃ〜数１００ｍｓｅｃの周期（揺動の１周期より小さい周期）で、位置情報に基づく差のサンプリングを行い、その最大値を記憶するようにすれば良いが、このような方法に限るものではなく、（揺動の１周期より小さい）任意のサンプリング周期にて対応が可能である。 In the maximum difference storage means 621, as described above, for example, from the Nth (N is an integer) swing start to the (N + 1) th swing start, that is, until one swing period elapses. During this time, the maximum difference is always stored. For example, the difference may be sampled based on the position information in a cycle of several msec to several hundred msec (a cycle smaller than one cycle of oscillation), and the maximum value may be stored. Instead of this, it is possible to cope with an arbitrary sampling period (less than one period of oscillation).
揺動周期管理手段６２５は、タイマ（図示せず）等を用いて、１回目の揺動開始からの経過時間をカウントしており、そのカウント値に応じて揺動１周期が経過するタイミングを管理している。そして、揺動周期管理手段６２５は、例えば揺動１周期が経過するたびに次の揺動開始のタイミングになったことを判断手段６２４及び揺動補正量算出手段６２２へ通知する。例えば、揺動周期管理手段６２５は、Ｎ回目の揺動１周期が経過するタイミングで、Ｎ＋１回目の揺動開始のタイミングになったことを判断手段６２４及び揺動補正量算出手段６２２へ通知する。
The oscillation cycle management means 625 counts the elapsed time from the start of the first oscillation using a timer (not shown) or the like, and determines the timing at which one oscillation cycle elapses according to the count value. I manage. Then, the oscillation
揺動補正量算出手段６２２は、揺動周期管理手段６２５からの通知に応じて、例えばＮ＋１回目の揺動開始のタイミングになったことを把握する。揺動補正量算出手段６２２は、例えばＮ＋１回目の揺動開始のタイミングにおいて、差の最大値の記憶手段６２１から差の最大値を読み出す。揺動補正量算出手段６２２は、差の最大値に応じて、揺動補正量（図４（ｃ）に示す揺動補正量１０８）を算出して設定する。揺動補正量算出手段６２２は、例えば、差の最大値をそのまま揺動補正量としてもよいし、差の最大値に所定の係数をかけたものを揺動補正量としてもよいし、所定の関数を用いて差の最大値から演算したものを揺動補正量としてもよい。また、揺動補正量算出手段６２２は、差の最大値の記憶手段６２１にアクセスして、差の最大値の記憶手段６２１に記憶されていた差の最大値をリセット（消去）する。
In response to the notification from the swing
電極揺動指令変更手段６２３は、揺動補正量算出手段６２２により設定された揺動補正量に応じて、Ｎ＋１回目の揺動用に電極揺動指令を変更する。例えば、電極揺動指令変更手段６２３は、Ｎ回目の電極揺動指令値を初期指令値＋揺動補正量で置き換える。これにより、電極揺動指令変更手段６２３は、電極揺動指令を、Ｎ回目の揺動用の電極揺動指令からＮ＋１回目の揺動用の電極揺動指令へ変更する。 The electrode swing command changing means 623 changes the electrode swing command for the (N + 1) th swing according to the swing correction amount set by the swing correction amount calculating means 622. For example, the electrode swing command changing means 623 replaces the Nth electrode swing command value with the initial command value + the swing correction amount. Accordingly, the electrode swing command changing means 623 changes the electrode swing command from the Nth swing electrode swing command to the (N + 1) th swing electrode swing command.
次に、変更手段６２の動作について図６を用いて説明する。図６は、図３の電極揺動指令変更ステップ（ステップＳ１１６）における変更手段６２の詳細動作を示すフロー図である。
Next, the operation of the changing
ステップＳ２１１では、変更手段６２の揺動周期管理手段６２５が、Ｎ回目の揺動開始のタイミングになったことを示すＮ回目揺動開始フラグを生成して判断手段６２４及び揺動補正量算出手段６２２へ供給する。
In step S211, the swing period managing means 625 of the changing
ステップＳ２１２では、変更手段６２の判断手段６２４が、所定のサンプリング周期で、算出手段６１から供給された差の算出結果と、差の最大値の記憶手段６２１に記憶された差の値とを比較し、差の算出結果と差の値とのいずれが大きいか判断する。判断手段６２４は、差の算出結果のほうが大きいと判断した場合、差の最大値の記憶手段６２１に記憶された差の値を差の算出結果で上書き更新し、差の値のほうが大きいと判断した場合、特に上書き更新を行わない。
In step S212, the
ステップＳ２１３では、揺動周期管理手段６２５が、Ｎ＋１回目の揺動開始のタイミングになったか否かを判断する。揺動周期管理手段６２５は、Ｎ＋１回目の揺動開始のタイミングになっていない（ステップＳ２１３でＮｏ）と判断する場合、処理をステップＳ２１２へ戻す。揺動周期管理手段６２５は、Ｎ＋１回目の揺動開始のタイミングになった（ステップＳ２１３でＹｅｓ）と判断する場合、Ｎ＋１回目の揺動開始のタイミングになったことを示すＮ＋１回目揺動開始フラグを生成して判断手段６２４及び揺動補正量算出手段６２２へ供給し、処理をステップＳ２１４へ進める。
In step S213, the swing cycle management means 625 determines whether or not the timing of the (N + 1) th swing start has come. If the swing cycle management means 625 determines that the timing of the N + 1th swing start is not reached (No in step S213), the process returns to step S212. When it is determined that the swing timing management means 625 has reached the timing of the (N + 1) th swing start (Yes in step S213), the N + 1th swing start flag indicating that the timing of the (N + 1) th swing start has been reached. Is generated and supplied to the
ステップＳ２１４では、揺動補正量算出手段６２２が、揺動周期管理手段６２５からＮ＋１回目揺動開始フラグが供給されたことに応じて、例えばＮ＋１回目の揺動開始のタイミングになったことを把握する。揺動補正量算出手段６２２は、例えばＮ＋１回目の揺動開始のタイミングにおいて、差の最大値の記憶手段６２１から差の最大値（最新の差の最大値）を読み出す。揺動補正量算出手段６２２は、差の最大値に応じて、揺動補正量（図４（ｃ）に示す揺動補正量１０８）を算出して設定する。揺動補正量算出手段６２２は、例えば、差の最大値をそのまま揺動補正量としてもよいし、差の最大値に所定の係数をかけたものを揺動補正量としてもよいし、所定の関数を用いて差の最大値から演算したものを揺動補正量としてもよい。また、揺動補正量算出手段６２２は、差の最大値の記憶手段６２１にアクセスして、差の最大値の記憶手段６２１に記憶されていた差の最大値をリセット（消去）する。
In step S214, the swing correction amount calculation means 622 recognizes that, for example, the timing of the (N + 1) th swing start is reached in response to the supply of the (N + 1) th swing start flag from the swing cycle management means 625. To do. The swing correction
ステップＳ２１５では、電極揺動指令変更手段６２３が、揺動補正量算出手段６２２により設定された揺動補正量に応じて、Ｎ＋１回目の揺動用に電極揺動指令を変更する。例えば、電極揺動指令変更手段６２３は、Ｎ回目の電極揺動指令値を初期指令値＋揺動補正量で置き換える。これにより、電極揺動指令変更手段６２３は、電極揺動指令を、Ｎ回目の揺動用の電極揺動指令からＮ＋１回目の揺動用の電極揺動指令へ変更する。
In step S215, the electrode swing
なお、揺動補正量算出手段６２２におけるＮ回目揺動開始フラグに応じた処理、すなわちＮ回目揺動開始フラグに応じたステップＳ２１４の処理は、Ｎ回目揺動開始フラグに応じたステップＳ２１２及びステップＳ２１３の処理に並行して行なわれるが、Ｎ＋１回目揺動開始フラグに応じたステップＳ２１４の処理と同様であるため、その説明を省略する。 Note that the processing according to the Nth swing start flag in the swing correction amount calculation means 622, that is, the processing of step S214 according to the Nth swing start flag is performed in steps S212 and S2 according to the Nth swing start flag. Although it is performed in parallel with the process of S213, since it is the same as the process of step S214 according to the (N + 1) th swing start flag, the description thereof is omitted.
本プロセスにより、揺動１周期中は、常に一定の揺動半径で加工が行われることとなる。揺動加工中に、揺動半径が変動した場合、加工間隙のスラッジ排出量が不規則化し、加工不安定化につながる。そのため、本プロセスのように揺動半径を一定化し、揺動平面方向の軌跡動作を安定化すれば、放電加工中の間隙が均一に維持され、加工速度を向上させる場合においても、加工精度を維持することができる。 With this process, machining is always performed with a constant oscillation radius during one oscillation cycle. If the oscillating radius changes during oscillating machining, the sludge discharge amount of the machining gap becomes irregular, leading to unstable machining. Therefore, if the oscillation radius is made constant and the trajectory motion in the oscillation plane direction is stabilized as in this process, the gap during electric discharge machining is maintained uniformly, and machining accuracy can be improved even when the machining speed is improved. Can be maintained.
一方、機械本体の応答性が、揺動平面内における交差する少なくとも２軸方向の間で異なる場合が考えられる。例えば、Ｘ軸方向の機械剛性に比較してＹ軸方向の機械剛性が弱く、応答性を低く設定する場合に、揺動動作を行った場合における基準揺動軌道から実際の電極位置の差は、Ｙ軸方向の方が大きくなる傾向にある。この場合、電極揺動軌跡は揺動中心に対して非円形状になることが想定される。 On the other hand, there may be a case where the responsiveness of the machine body differs between at least two intersecting directions in the swing plane. For example, when the mechanical rigidity in the Y-axis direction is weak compared to the mechanical rigidity in the X-axis direction and the responsiveness is set low, the difference in the actual electrode position from the reference swing trajectory when the swing operation is performed is The Y-axis direction tends to be larger. In this case, the electrode swing locus is assumed to be non-circular with respect to the swing center.
図７は、基準揺動軌道からの実際の電極位置の差がＸＹ軸方向間で均等な場合（図７（ａ））と不均等な場合（図７（ｂ）、（ｃ））とについて電極中心軌跡１０６を比較したものである。図７（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の差１１０に比べてＹ軸方向の差１１１が大きい場合、電極中心軌跡１０６は楕円形状の歪な形状になる。
FIG. 7 shows the case where the difference in the actual electrode position from the reference swing trajectory is uniform between the XY axis directions (FIG. 7A) and the case where the difference is not uniform (FIGS. 7B and 7C). The
それに対する対処手段として、本実施形態では、算出手段６１（図２参照）が、揺動平面内における交差する少なくとも２軸（Ｘ軸及びＹ軸）について差１１０、１１１（図７（ｂ）参照）をそれぞれ算出する。また、変更手段６２（図２参照）は、少なくとも２軸（Ｘ軸及びＹ軸）について電極揺動指令をそれぞれ変更する。例えば、変更手段６２の電極揺動指令変更手段６２３は、Ｎ回目のＸ軸方向の電極揺動指令値をＸ軸方向の初期指令値＋Ｘ軸方向の揺動補正量１１２（図７（ｃ）参照）で置き換えるとともに、Ｎ回目のＹ軸方向の電極揺動指令値をＹ軸方向の初期指令値＋Ｙ軸方向の揺動補正量１１３（図７（ｃ）参照）で置き換える。これにより、電極揺動指令変更手段６２３は、２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向のそれぞれについて、電極揺動指令を、Ｎ回目の揺動用の電極揺動指令からＮ＋１回目の揺動用の電極揺動指令へ変更する。なお、このような対処手段は、揺動平面内における交差する３軸以上の方向について適用してもよい。
As a countermeasure against this, in the present embodiment, the calculation means 61 (see FIG. 2) is configured such that the
このような対処手段により、例えば機械剛性がＸＹ軸方向間で異なり、揺動動作時に電極揺動軌跡が揺動平面内にて非円形状となる場合でも、応答性の低い軸方向の電極揺動指令を相対的に増加することができる。そのため、揺動軌跡を本来の真円形状に補間できるため、加工速度を向上させる場合においても、加工精度を維持することができる。 By such countermeasures, for example, even when the mechanical rigidity differs in the XY axis directions and the electrode swing locus is non-circular in the swing plane during the swing operation, the electrode swing in the axial direction with low responsiveness is not achieved. The motion command can be relatively increased. Therefore, since the swing locus can be interpolated into the original perfect circle shape, the machining accuracy can be maintained even when the machining speed is improved.
次に、高速揺動時に電極中心からの揺動距離を変化させた場合の加工速度特性を図８に示す。ここで示す加工速度とは、電極が加工進行方向に対して、単位時間当たりに移動する量のことである。揺動が無い状態（揺動距離が０μｍの状態）と比較して、揺動距離を２μｍ以上にすることにより加工速度が向上することが確認できる。例えば、揺動距離を５μｍにすると、３０％程度の速度改善効果（加工速度が約１．３倍となる効果）が得られる。ただし、揺動距離が大きくなりすぎると、加工対向面積が大きくなることにより加工速度が低下する。そのため、加工速度が極大となる揺動距離を選択することにより、最大６０％程度の速度改善効果（加工速度が約１．６倍となる効果）が得られる。 Next, FIG. 8 shows the machining speed characteristics when the swing distance from the electrode center is changed during high-speed swing. The processing speed shown here is the amount by which the electrode moves per unit time with respect to the processing progress direction. It can be confirmed that the machining speed is improved by setting the swing distance to 2 μm or more, compared with the state where there is no swing (state where the swing distance is 0 μm). For example, when the swing distance is 5 μm, a speed improvement effect of about 30% (an effect that the machining speed is about 1.3 times) can be obtained. However, if the swing distance becomes too large, the machining speed decreases due to an increase in the machining facing area. Therefore, by selecting the swing distance at which the machining speed is maximized, a speed improvement effect of up to about 60% (an effect that the machining speed is about 1.6 times) can be obtained.
また、図９は、高速揺動時に揺動距離５μｍにて加工した場合の、揺動速度と加工速度の関係を示したものである。揺動速度（揺動周波数）を５Ｈｚ以上とすることにより、３０％程度の速度改善効果（加工速度が約１．３倍となる効果）が得られる。 FIG. 9 shows the relationship between the rocking speed and the machining speed when machining is performed at a rocking distance of 5 μm during high-speed rocking. By setting the rocking speed (rocking frequency) to 5 Hz or more, a speed improvement effect of about 30% (an effect that the machining speed is about 1.3 times) can be obtained.
このように、加工速度を向上させるためには、揺動速度（揺動周波数）は５Ｈｚ以上に維持することが好ましく、揺動距離（揺動量）は２μｍ以上に維持することが好ましい。これにより、加工時の不安定化を効果的に解消し、それにより加工速度の向上を図ることが可能である。 Thus, in order to improve the processing speed, it is preferable to maintain the rocking speed (rocking frequency) at 5 Hz or more, and it is preferable to maintain the rocking distance (rocking amount) at 2 μm or more. Thereby, it is possible to effectively eliminate the instability at the time of machining, thereby improving the machining speed.
ここで、仮に、放電加工装置において、電極１０を駆動するための駆動部３０のほかに、被加工物２０を加工中に常に振動させるための圧電素子からなる振動付加部を備えた場合について考える。この場合、本来の放電加工装置とは別に、独立した高応答の圧電素子（特別なアクチュエータ）が必要となるため、装置全体の構成が複雑化し、トータルコストが増大する傾向にある。また、微細加工、高精度仕上げ加工などにおいて、微細放電パルス条件を使用した場合、放電発生時の極間間隙が小さくなるため、駆動部３０を使用したとしても加工屑が逃げにくくなる。特に、振動付加部による被加工物２０の振動方向が加工進行方向（電極１０の送り方向）に限定された場合、加工屑は加工底面部に停滞し続けるため、加工不安定化を解消することが困難となり、加工速度が低下することとなる。
Here, it is assumed that the electric discharge machining apparatus includes a vibration applying unit made of a piezoelectric element for constantly vibrating the
それに対して、実施の形態１では、基準揺動軌道からの実際の電極位置の差を算出し、算出される差が小さくなるように電極揺動指令を変更する。このため、特別なアクチュエータなしに、既存の駆動系を使用した加工が可能であり、さらに、電極の追従遅れを揺動半径の変更により補完することができるため、所定の揺動半径で高速に旋回動作させることができる。すなわち、既存の駆動装置を用いて高速に揺動動作を行いながら所望の揺動軌道（基準揺動起動）に追従させることができるため、駆動軸端の応答性が低い放電加工装置においても、加工中に極間に発生する加工屑やタールを的確に排除し、加工速度を向上させることができる。この結果、形彫放電加工、細穴加工等の高速化を実現できる。特に、微細放電加工など、加工屑の排出特性が悪い状態においても、的確に加工屑を排除でき、高速化が可能となる。すなわち、実施の形態１によれば、トータルコストを抑制しながら、放電加工の加工速度を高速化できる。 In contrast, in the first embodiment, the actual electrode position difference from the reference swing trajectory is calculated, and the electrode swing command is changed so that the calculated difference becomes smaller. For this reason, machining using an existing drive system is possible without a special actuator, and the follow-up delay of the electrode can be complemented by changing the rocking radius, so that high speed can be achieved with a predetermined rocking radius. It can be swiveled. That is, since it is possible to follow a desired swinging trajectory (reference swinging activation) while performing a swinging motion at high speed using an existing driving device, even in an electric discharge machining device with low responsiveness of the drive shaft end, Machining waste and tar generated between the electrodes during processing can be accurately eliminated, and the processing speed can be improved. As a result, it is possible to realize high speeds such as sculpting electric discharge machining and fine hole machining. In particular, even in a state where machining waste discharge characteristics are poor, such as fine electrical discharge machining, the machining waste can be accurately eliminated, and the speed can be increased. That is, according to Embodiment 1, the machining speed of electric discharge machining can be increased while suppressing the total cost.
あるいは、仮に、油中加工などにおいて微細加工を行う場合について考える。この場合、放電が発生する際の極間間隙が小さくなるため、加工中に電極と被加工物とが接触する、短絡という動作が頻発する。極間短絡状態で電圧を印加した場合、極間では放電現象は発生せずに、短絡電流が流れることとなる。短絡電流により発生する熱エネルギーは、加工液である油をタール状の付着物へ変成させ、被加工物の加工面へ付着することとなる。この場合、加工進行方向に電極を振動させたとしても、付着したタールは適切に排除されにくく、短絡現象の継続により、加工速度が低下する傾向にある。 Alternatively, let us consider a case where fine processing is performed in processing in oil or the like. In this case, since the gap between the electrodes when the electric discharge is generated becomes small, an operation called a short circuit in which the electrode and the workpiece are in contact with each other frequently occurs. When a voltage is applied in a short-circuited state between electrodes, a short-circuit current flows without causing a discharge phenomenon between the electrodes. The thermal energy generated by the short-circuit current transforms the oil, which is the working fluid, into a tar-like deposit and adheres to the processed surface of the workpiece. In this case, even if the electrode is vibrated in the processing progress direction, the attached tar is not easily removed, and the processing speed tends to decrease due to the continuing short circuit phenomenon.
それに対して、実施の形態１では、所定の基準揺動軌道と実際の電極位置の差を算出し、算出される差が小さくなるように電極揺動指令を変更する。このため、上記のように、油中加工などの加工屑の排出特性が悪い状態においても、的確に加工屑を排除でき、加工の高速化が可能となる。すなわち、実施の形態１によれば、油中加工などの微細加工を行う場合でも、電極の送り方向に垂直な平面内で電極と被加工物とを相対的に揺動させながら被加工物を加工する際における加工速度を向上できる。 In contrast, in the first embodiment, the difference between the predetermined reference swing trajectory and the actual electrode position is calculated, and the electrode swing command is changed so that the calculated difference becomes smaller. For this reason, as described above, even in a state where processing waste discharge characteristics such as in-oil processing are poor, the processing waste can be accurately eliminated, and the processing speed can be increased. That is, according to the first embodiment, even when performing fine processing such as processing in oil, the workpiece is moved while relatively swinging the electrode and the workpiece in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode. The processing speed at the time of processing can be improved.
あるいは、仮に、電極を一定角速度で円運動させて揺動半径方向にサーボし、被加工物と電極との間隔を一定に保って揺動運動をさせつつ、加工深さ方向に一定速度で往復動作を繰り返す放電加工を行う場合について考える。この場合、加工エネルギーの大きい荒加工や中仕上げ加工での加工安定化に効果があるものの、揺動半径が小さい高精度条件を考慮に入れていない。このような高精度条件では加工屑を十分に排除することが困難であり、加工不安定化の解消には限界がある。特に、加工屑滞留などにより極間にて短絡現象が頻発した場合、極間電圧が低下することによる問題が発生する。つまり、電極は被加工物に対して揺動半径方向にサーボしているため、極間電圧が低下した場合、揺動中心方向へ電極は退避し、それに伴い有効放電率は低下し、結果的に加工速度が低下する。 Alternatively, if the electrode is circularly moved at a constant angular velocity and servoed in the oscillating radius direction, the oscillating motion is performed while keeping the distance between the workpiece and the electrode constant, and reciprocating at a constant speed in the machining depth direction. Consider the case of performing electrical discharge machining that repeats operations. In this case, although there is an effect in stabilizing the machining in rough machining and medium finishing machining with large machining energy, high precision conditions with a small oscillation radius are not taken into consideration. Under such high accuracy conditions, it is difficult to sufficiently remove the machining waste, and there is a limit to the elimination of machining instability. In particular, when a short-circuit phenomenon frequently occurs between the electrodes due to machining waste or the like, a problem occurs due to a decrease in the voltage between the electrodes. In other words, since the electrode is servoed in the oscillating radial direction with respect to the workpiece, when the voltage between the electrodes decreases, the electrode retracts toward the oscillating center, and the effective discharge rate decreases accordingly. However, the processing speed decreases.
それに対して、実施の形態１では、所定の基準揺動軌道と実際の電極位置の差を算出し、算出される差が小さくなるように電極揺動指令を変更する。このため、上記のように、揺動半径が小さい高精度条件などの加工屑の排出特性が悪い状態においても、的確に加工屑を排除し、加工の高速化が可能となる。すなわち、実施の形態１によれば、高精度条件で加工を行う場合でも、電極の送り方向に垂直な平面内で電極と被加工物とを相対的に揺動させながら被加工物を加工する際における加工速度を向上できる。 In contrast, in the first embodiment, the difference between the predetermined reference swing trajectory and the actual electrode position is calculated, and the electrode swing command is changed so that the calculated difference becomes smaller. For this reason, as described above, even in a state in which the machining waste discharge characteristic is poor such as a high precision condition with a small swing radius, the machining waste can be accurately removed, and the machining speed can be increased. That is, according to the first embodiment, even when machining is performed under high precision conditions, the workpiece is machined while relatively swinging the electrode and the workpiece within a plane perpendicular to the feed direction of the electrode. The processing speed can be improved.
あるいは、仮に、極間電圧と設定電圧とに差がある場合に、電圧差に応じて被加工物と電圧との間隙を一定に保つように揺動半径を増減させた後、一定周回速度で揺動運動させる場合について考える。この場合、揺動中心方向へ電極が退避することで不安定化を解消できるものの、極間に存在する加工屑やタールを除去できない可能性がある。極間に存在する加工屑やタールを除去できないと、揺動半径が初期値に戻った際に、再び加工不安定化が発生し、加工速度を向上させることができない。 Alternatively, if there is a difference between the voltage between the electrodes and the set voltage, the rocking radius is increased or decreased so as to keep the gap between the workpiece and the voltage constant according to the voltage difference, and then at a constant rotation speed. Consider the case of rocking motion. In this case, although the destabilization can be eliminated by retracting the electrode toward the oscillation center, there is a possibility that the machining waste and tar existing between the electrodes cannot be removed. If machining scraps and tar existing between the electrodes cannot be removed, machining instability occurs again when the oscillation radius returns to the initial value, and the machining speed cannot be improved.
それに対して、実施の形態１では、基準揺動軌道からの実際の電極位置の差を算出し、算出される差が小さくなるように電極揺動指令を変更する。これにより、被加工物と電圧との間隙が変動したとしても、基準揺動軌道に追従するように高速に揺動させながら加工を行うことができるため、極間の加工屑を的確に排出でき、加工速度向上を中心とした加工性能を最大限に発揮することができる。 In contrast, in the first embodiment, the actual electrode position difference from the reference swing trajectory is calculated, and the electrode swing command is changed so that the calculated difference becomes smaller. As a result, even if the gap between the workpiece and the voltage fluctuates, machining can be performed while swinging at high speed so as to follow the reference swing trajectory. The processing performance centered on improving the processing speed can be maximized.
あるいは、仮に、電極位置と最前進位置との差である加工遅れ量が大きくなるに従い、旋回速度を小さくなるように動作させる場合について考える。この場合、不安定時に旋回速度を低下させるので、加工速度の向上に限界がある。 Alternatively, let us consider a case where the turning speed is decreased as the machining delay amount, which is the difference between the electrode position and the most advanced position, increases. In this case, the turning speed is reduced when unstable, so there is a limit to the improvement of the processing speed.
それに対して、実施の形態１では、高速移動時の揺動半径方向の電極の追従遅れ量が小さくなるように揺動半径を増加させるので、既存の駆動装置を用いて高速に揺動動作を実施したとしても、所望の揺動軌道を維持できる。すなわち、旋回速度を低下させることなく電極の追従遅れを補完することができるため、不安定時であっても加工速度を向上できる。すなわち、実施の形態１によれば、不安定時であっても、電極の送り方向に垂直な平面内で電極と被加工物とを相対的に揺動させながら被加工物を加工する際における加工速度を向上できる。 On the other hand, in the first embodiment, the swing radius is increased so that the follow-up delay amount of the electrode in the swing radius direction at the time of high-speed movement is reduced, so that the swing operation can be performed at high speed using an existing drive device. Even if implemented, the desired swinging trajectory can be maintained. That is, since the follow-up delay of the electrode can be complemented without reducing the turning speed, the machining speed can be improved even when unstable. That is, according to the first embodiment, even when the workpiece is unstable, machining when machining the workpiece while relatively swinging the electrode and the workpiece in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode. Speed can be improved.
また、実施の形態１では、電極揺動指令の変更を、揺動の１周期が経過する毎に行い、揺動の１周期が経過する途中に行わない。これにより、揺動平面方向の軌跡動作を安定化でき、放電加工間隙を均一に維持できるため、加工速度を向上させる場合においても、加工精度を維持できる。 Further, in the first embodiment, the change of the electrode swing command is performed every time one cycle of the swing elapses, and is not performed in the middle of one cycle of the swing. Thereby, the trajectory operation in the swing plane direction can be stabilized and the electric discharge machining gap can be maintained uniformly, so that the machining accuracy can be maintained even when the machining speed is improved.
また、実施の形態１では、基準揺動軌道からの実際の電極位置の差を、揺動平面内における交差する少なくとも２軸についてそれぞれ算出するとともに、少なくとも２軸について電極揺動指令をそれぞれ変更する。これにより、放電加工装置の機械本体剛性が揺動平面内におけるＸＹ軸方向で異なる場合においても、加工精度を維持できる。つまり、機械剛性がＸＹ軸方向で非対称の場合、高速揺動動作時に揺動軌跡が揺動平面内にて非円形状となってしまうが、このような場合でも、剛性が弱い軸方向の揺動指令値を相対的に増加させることができる。この結果、揺動軌跡を本来の真円形状に補間できるため、加工速度の向上と加工精度の維持とを両立できる。 In the first embodiment, the actual electrode position difference from the reference swing trajectory is calculated for at least two intersecting axes in the swing plane, and the electrode swing command is changed for at least two axes. . As a result, the machining accuracy can be maintained even when the machine body rigidity of the electric discharge machining apparatus is different in the XY-axis direction in the swing plane. In other words, when the mechanical rigidity is asymmetric in the XY axis direction, the swing locus becomes non-circular in the swing plane during high-speed swing operation, but even in this case, the swing in the axial direction is weak. The motion command value can be relatively increased. As a result, the swing trajectory can be interpolated into the original perfect circular shape, so that both the improvement of the machining speed and the maintenance of the machining accuracy can be achieved.
また、実施の形態１では、揺動動作時の旋回速度（旋回周波数）が５Ｈｚ以上であり、電極中心（揺動中心）からの揺動距離（揺動量）が２μｍ以上である。これにより、加工面への加工油からの生成物であるタール付着や、加工屑が排出されにくいような加工形状であったとしても、それらを着実に除去可能となり、加工の安定化と加工速度を向上させることとを両立できる。 In the first embodiment, the turning speed (swinging frequency) during the swinging operation is 5 Hz or more, and the swinging distance (swinging amount) from the electrode center (swinging center) is 2 μm or more. This makes it possible to steadily remove tar deposits that are products from the processing oil on the processing surface and processing shapes that make it difficult for processing scraps to be discharged, stabilizing processing and processing speed. It is possible to improve both.
なお、図８に相当する加工において、揺動無し（揺動距離０μｍ）の時と、揺動距離５μｍの時の極間電圧の平均値の変化を図１０（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。揺動が無い状態（図１０（ａ））では、極間の平均電圧の変動幅（変動量）が平均電圧の実効値に対して最大１００％（±１００％）に達する場合があるのに対して、揺動距離を５μｍとする（図１０（ｂ））ことにより平均電圧の変動幅（変動量）が平均電圧の実効値に対して３０％（±３０％）程度まで抑制されていることがわかる。
In the processing corresponding to FIG. 8, the change in the average value of the interelectrode voltage when there is no oscillation (
揺動が無い状態で電圧変動が大きい理由は、極間に加工屑やタールが停滞しているため、極間短絡現象を回避するために、加工サーボ動作により極間を離したり近接したりする動作を繰り返しているためである。しかし、短絡現象を回避させるために極間を離しても、近接時に再び短絡が発生していることが想定される。 The reason why the voltage fluctuation is large in the absence of oscillation is because the machining waste and tar are stagnant between the poles, so the poles are separated or brought close by machining servo operation to avoid the short-circuit phenomenon between the poles. This is because the operation is repeated. However, even if the poles are separated in order to avoid the short circuit phenomenon, it is assumed that the short circuit has occurred again in the vicinity.
一方、揺動距離を５μｍとした場合、電圧変動は極めて少ない。これは、揺動動作により極間の加工屑やタールが除去されているため、極間の短絡現象が発生しにくくなっていることを示している。例えば、変更手段６２（図２参照）は、図１０（ｃ）に示すように、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ｃ（第１の閾値）以上の時には揺動距離の指令値を増加させ、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ｃ（第２の閾値）未満である場合には、揺動距離の指令値を小さくする、もしくは現状値に維持する。規定値Ｃは、例えば、５０％に設定できる。これにより、最小限の揺動距離にて加工速度の高速化が実現できる。 On the other hand, when the swing distance is 5 μm, the voltage fluctuation is extremely small. This indicates that the short-circuit phenomenon between the electrodes is less likely to occur because the processing waste and tar between the electrodes are removed by the swinging operation. For example, as shown in FIG. 10C, the changing unit 62 (see FIG. 2) sets the command value of the swing distance when the fluctuation range of the average voltage between the poles is equal to or greater than a specified value C (first threshold value). If the fluctuation range of the average voltage between the electrodes is less than the specified value C (second threshold), the command value of the swing distance is decreased or maintained at the current value. The prescribed value C can be set to 50%, for example. As a result, the machining speed can be increased with a minimum swing distance.
あるいは、例えば、変更手段６２（図２参照）は、図１０（ｃ）に示すように、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ａ（第１の閾値）より大きい時には揺動距離の指令値を増加させ、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ａ以上規定値Ｂ以上の時には揺動距離の指令値を現状値に維持させ、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ｂ（第２の閾値）未満である場合には揺動距離の指令値を小さくすることにより、最小限の揺動距離にて加工速度の高速化が実現できる。 Alternatively, for example, as shown in FIG. 10 (c), the changing means 62 (see FIG. 2) instructs the swing distance when the fluctuation range of the average voltage between the poles is larger than the specified value A (first threshold value). When the fluctuation range of the average voltage between the poles is a specified value A or more and a specified value B or more, the command value of the swing distance is maintained at the current value, and the fluctuation range of the average voltage between the poles is a specified value B ( If it is less than the second threshold value, the machining speed can be increased with a minimum rocking distance by reducing the command value of the rocking distance.
このような考え方に従い、変更手段６２は、図６に示す動作に代えて、図１１に示す動作を行ってもよい。図１１は、実施の形態１の変形例における図３の電極揺動指令変更ステップ（ステップＳ１１６）での変更手段６２の動作を示すフロー図である。以下では、図６に示すフロー図と異なる部分を中心に説明する。
In accordance with this way of thinking, the changing
図１１に示すステップＳ３０１では、変更手段６２の判断手段６２４が、極間における平均電圧の検出結果を極間電圧検出部８０から受けて変動履歴記憶手段（図示せず）に記憶させる。判断手段６２４は、所定の期間において、極間の平均電圧の変動幅を求めて差の最大値の記憶手段６２１に記憶させる。
In step S301 shown in FIG. 11, the
ステップＳ３０２では、変更手段６２の揺動補正量算出手段６２２が、揺動周期管理手段６２５からＮ＋１回目揺動開始フラグが供給されたことに応じて、例えばＮ＋１回目の揺動開始のタイミングになったことを把握する。揺動補正量算出手段６２２は、例えばＮ＋１回目の揺動開始のタイミングにおいて、差の最大値の記憶手段６２１から極間の平均電圧の変動幅を読み出す。揺動補正量算出手段６２２は、極間の平均電圧の変動幅と規定値Ａ及び規定値Ｂとを比較する。また、揺動補正量算出手段６２２は、差の最大値の記憶手段６２１にアクセスして、差の最大値の記憶手段６２１に記憶されていた差の最大値をリセット（消去）する。
In step S302, the swing correction amount calculating means 622 of the changing
揺動補正量算出手段６２２は、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ａよりも大きい場合（ステップＳ３０２で「変動幅＞規定値Ａ」）、加工状態が不安定と認識して、処理をステップＳ３０３へ進める。揺動補正量算出手段６２２は、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ａ以下規定値Ｂ以上である場合（ステップＳ３０２で「規定値Ａ＞変動幅＞規定値Ｂ」）、加工状態が適正であると認識して、処理をステップＳ３０４へ進める。揺動補正量算出手段６２２は、極間の平均電圧の変動幅が規定値Ｂより小さい場合（ステップＳ３０２で「規定値Ｂ＞変動幅」）、揺動距離が大きすぎると判断し、処理をステップＳ３０５へ進める。
When the fluctuation range of the average voltage between the poles is larger than the specified value A (“variation range> specified value A” in step S302), the fluctuation correction
ステップＳ３０３では、揺動補正量算出手段６２２が、揺動距離（揺動半径）を増加させるための揺動補正量を算出する。例えば、揺動補正量算出手段６２２は、（変動幅−規定値Ａ）×ｆ（ｆは正の係数）を揺動補正量として算出して設定する。 In step S303, the swing correction amount calculation means 622 calculates a swing correction amount for increasing the swing distance (swing radius). For example, the fluctuation correction amount calculation means 622 calculates and sets (variation width−specified value A) × f (f is a positive coefficient) as the fluctuation correction amount.
ステップＳ３０４では、揺動補正量算出手段６２２が、揺動距離（揺動半径）を現状値に維持させるための揺動補正量を算出する。例えば、揺動補正量算出手段６２２は、０（ゼロ）を揺動補正量として算出して設定する。
In step S304, the swing correction
ステップＳ３０５では、揺動補正量算出手段６２２が、揺動距離（揺動半径）を減少させるための揺動補正量を算出する。例えば、揺動補正量算出手段６２２は、（変動幅−規定値Ｂ）×ｆ（ｆは正の係数）を揺動補正量として算出して設定する。
In step S305, the swing correction
このように、極間の平均電圧の変動幅を検出し、その変動幅が規定値より大きい場合に揺動距離（揺動半径）を増加させ、その変動幅が規定値より小さい場合に揺動距離（揺動半径）を減少させる。これにより、加工の安定化に最低限必要な揺動距離を、あらかじめ加工試験などにより調査すること無く、加工中の安定度に応じて自動的に設定できるため、加工プロセスの自動化、省人化への効果が期待される。規定値Ａ、Ｂは、実験結果に基づき決定可能である。一例として、揺動半径を増加させ、加工速度が最速になった場合の電圧変動値をＢとし、また、無揺動時の電圧変動値に対して、前記Ｂの値との中間値をＡとすれば良い。本プロセスは、電圧変動をできるだけ規定値Ａと規定値Ｂとの間の範囲に近づけることにより、最低限必要な揺動距離で、高速加工条件を選択することができる。 In this way, the fluctuation range of the average voltage between the poles is detected, and if the fluctuation range is larger than the specified value, the oscillation distance (oscillation radius) is increased, and if the fluctuation range is smaller than the specified value, the fluctuation occurs. Reduce the distance (oscillation radius). This makes it possible to automatically set the rocking distance necessary for stabilization of machining according to the stability during machining without investigating beforehand by machining tests, etc., thus automating the machining process and saving labor. Expected to be effective. The prescribed values A and B can be determined based on the experimental results. As an example, the voltage fluctuation value when the oscillation radius is increased and the machining speed becomes the fastest is B, and the intermediate value between the value B is A with respect to the voltage fluctuation value when there is no oscillation. What should I do? In this process, the voltage fluctuation is brought as close as possible to the range between the specified value A and the specified value B, so that the high-speed machining condition can be selected with the minimum required swing distance.
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる放電加工装置２００について図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態２におけるＮＣ制御装置２６０の内部構成を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
Next, an electric
放電加工装置２００は、ＮＣ制御装置２６０を備える。ＮＣ制御装置２６０は、揺動軌跡記憶手段２６１、揺動速度記憶手段２６２、高速揺動半径記憶手段２６３、高速揺動速度記憶手段２６４、及び軌跡・速度合成手段２６５を有する。
The electric
揺動軌跡記憶手段２６１には、低速揺動軌跡（図１４（ａ）、図１５（ａ）参照）に関する情報が記憶されている。低速揺動軌跡に関する情報は、低速揺動における揺動距離（第１の揺動量）の情報を含む。揺動速度記憶手段２６２には、低速揺動における揺動速度（第１の速度）の情報が記憶されている。 The rocking locus storage means 261 stores information relating to the low-speed rocking locus (see FIGS. 14A and 15A). The information regarding the low-speed swing locus includes information about the swing distance (first swing amount) in the low-speed swing. The swing speed storage means 262 stores information on the swing speed (first speed) in the low speed swing.
高速揺動半径記憶手段２６３には、高速揺動軌跡（図１４（ｂ）、図１５（ｂ）参照）に関する情報が記憶されている。高速揺動軌跡に関する情報は、高速揺動における揺動半径（第２の揺動量）の情報を含む。第２の揺動量は、第１の揺動量より小さい（図１５参照）。高速揺動速度記憶手段２６４には、高速揺動における揺動速度（第２の速度）の情報が記憶されている。第２の速度は、第１の速度より高速である。
The high-speed rocking radius storage unit 263 stores information related to the high-speed rocking locus (see FIGS. 14B and 15B). The information on the high-speed swing locus includes information on the swing radius (second swing amount) in the high-speed swing. The second swing amount is smaller than the first swing amount (see FIG. 15). The high-speed rocking
軌跡・速度合成手段２６５は、揺動軌跡記憶手段２６１、揺動速度記憶手段２６２、高速揺動半径記憶手段２６３、及び高速揺動速度記憶手段２６４に記憶された情報に応じて、電極揺動指令を生成する。具体的には、軌跡・速度合成手段２６５は、合成手段２６５１及び生成手段２６５２を有する。
The trajectory /
合成手段２６５１は、所定のタイミングで、低速揺動軌跡に関する情報を揺動軌跡記憶手段２６１から読み出し、揺動速度の情報を揺動速度記憶手段２６２から読み出す。合成手段２６５１は、読み出したそれらの情報に基づいて、第１の速度及び第１の揺動量を有する低速揺動軌跡情報（第１の揺動軌跡情報）を生成する。
The
同様に、合成手段２６５１は、所定のタイミングで、高速揺動軌跡に関する情報を揺動軌跡記憶手段２６３から読み出し、揺動速度の情報を高速揺動速度記憶手段２６４から読み出す。合成手段２６５１は、読み出したそれらの情報に基づいて、第２の速度及び第２の揺動量を有する高速揺動軌跡情報（第２の揺動軌跡情報）を生成する。
Similarly, the
そして、合成手段２６５１は、低速揺動軌跡情報と高速揺動軌跡情報とを合成して、合成された情報を揺動軌跡情報として生成手段２６５２へ供給する。
Then, the
生成手段２６５２は、合成手段２６５１により合成された揺動軌跡情報に従って、電極揺動指令を生成して駆動制御部５０へ供給する。これにより、駆動制御部５０は、生成手段２６５２により生成された電極揺動指令に従って、電極１０と被加工物２０とを相対的に揺動させる（図１参照）。
The
次に、ＮＣ制御装置２６０の動作について図１３を用いて説明する。図１３は、実施の形態２における制御動作を示すフロー図である。
Next, the operation of the
ステップＳ４１１では、軌跡・速度合成手段２６５の合成手段２６５１が、低速揺動軌跡に関する情報を揺動軌跡記憶手段２６１から読み出し、揺動速度の情報を揺動速度記憶手段２６２から読み出す。合成手段２６５１は、読み出したそれらの情報に基づいて、第１の速度及び第１の揺動量を有する低速揺動軌跡情報（第１の揺動軌跡情報）を生成する。
In step S411, the
ステップＳ４１３では、合成手段２６５１が、高速揺動軌跡に関する情報を高速揺動半径記憶手段２６３から読み出し、揺動速度の情報を高速揺動速度記憶手段２６４から読み出す。合成手段２６５１は、読み出したそれらの情報に基づいて、第２の速度及び第２の揺動量を有する高速揺動軌跡情報（第２の揺動軌跡情報）を生成する。
In step S413, the
このように、合成手段２６５１は、ステップＳ４１１の処理とステップＳ４１３の処理とを並行して行う。そして、合成手段２６５１は、ステップＳ４１１の処理の完了（低速揺動軌跡情報の生成）とステップＳ４１３の処理の完了（高速揺動軌跡情報の生成）とを確認したら、ステップＳ４１５の処理を開始する。
As described above, the
ステップＳ４１５では、合成手段２６５１は、低速揺動軌跡情報と高速揺動軌跡情報とを合成して、合成された情報を揺動軌跡情報として生成手段２６５２へ供給する。生成手段２６５２は、合成手段２６５１により合成された揺動軌跡情報に従って、電極揺動指令を生成して駆動制御部５０へ供給する。
In step S415, the
揺動軌跡の合成に関して、図１４にて説明する。例えば、図１４（ａ）に示す低速の揺動軌跡に対して、図１４（ｂ）に示す高速の揺動軌跡を合成すると、図１４（ｃ）に示す合成後の揺動軌跡が得られる。高速揺動軌跡は、単位時間毎に変遷していくため（図１４（ｄ）参照）、単位時間毎に高速揺動軌跡の進行方向と距離を算出し、低速揺動軌跡との合成を行えば良い。以上のようなプロセスによる実際の電極軌跡を、図１５に一例として示す。今回の事例では、四角状の低速揺動軌跡２０１に対して、円状の高速揺動軌跡２０２を合成した例となる。合成された揺動軌跡２０３の輪郭は、凹凸状になっているが、実際の高速揺動速度は、低速揺動速度よりも格段に速いため、螺旋状の軌跡は圧縮され、図で示されるような凹凸上の輪郭は、実際には平均化された形状になる。
The synthesis of the swing locus will be described with reference to FIG. For example, when the high-speed swing locus shown in FIG. 14 (b) is combined with the low-speed swing locus shown in FIG. 14 (a), the combined swing locus shown in FIG. 14 (c) is obtained. . Since the high-speed rocking locus changes every unit time (see FIG. 14D), the traveling direction and distance of the high-speed rocking locus are calculated for each unit time and synthesized with the low-speed rocking locus. Just do it. An actual electrode trajectory by the process as described above is shown as an example in FIG. In this example, a circular high-
このように、実施の形態２では、任意の速度で揺動する軌跡に対して、電極の軸中心に高速揺動する速度指令と軌跡を合成し、合成された速度指令、軌跡に従い電極を駆動する。これにより、円などの単純な揺動形状だけでなく、複雑な揺動形状においても、極間の加工屑を的確かつ効率的に排除できる。例えば、形彫放電加工機のように複雑な三次元形状の電極を使用する場合においても、形状に応じた揺動軌跡を適用しながら、加工速度を向上させることができる。 As described above, in the second embodiment, a trajectory that swings at an arbitrary speed is combined with a trajectory and a trajectory that swings at high speed around the axis of the electrode, and the electrode is driven according to the combined speed command and trajectory. To do. As a result, not only a simple rocking shape such as a circle but also a complicated rocking shape can accurately and efficiently eliminate machining waste between the electrodes. For example, even when a complicated three-dimensional electrode is used like a sculpting electric discharge machine, the machining speed can be improved while applying a swing locus corresponding to the shape.
以上のように、本発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物との間に電圧をかけて、両者の間に発生する放電現象を利用して加工する放電加工に有用である。 As described above, the electric discharge machining apparatus according to the present invention is useful for electric discharge machining in which a voltage is applied between an electrode and a workpiece, and machining is performed using an electric discharge phenomenon generated between the two.
１０ 電極
２０ 被加工物
３０ 駆動部
４０ 電極位置検出装置
４１ 電極位置情報取得手段
５０ 駆動制御部
５１ 電極位置制御手段
６０ ＮＣ制御装置
６１ 算出手段
６２ 変更手段
６３ 電極位置情報記憶手段
６４ 基準揺動軌道記憶手段
７０ 加工電源
８０ 極間電圧検出部
１００ 放電加工装置
１０１ 電極中心
１０２ 揺動中心
１０３ 揺動距離
１０４ 基準揺動軌道
１０５ 揺動時の旋回方向
１０６ 電極中心軌跡
１０７ 差
１０８ 揺動補正量
１０９ 補正後の電極中心軌跡
１１０ Ｘ軸方向の差
１１１ Ｙ軸方向の差
１１２ Ｘ軸方向の揺動補正量
１１３ Ｙ軸方向の揺動補正量
２０１ 低速揺動軌跡
２０２ 高速揺動軌跡
２０３ 合成された揺動軌跡
２６０ ＮＣ制御装置
２６１ 揺動軌跡記憶手段
２６２ 揺動速度記憶手段
２６３ 高速揺動半径記憶手段
２６４ 高速揺動速度記憶手段
２６５ 軌跡・速度合成手段
６２１ 差の最大値の記憶手段
６２２ 揺動補正量算出手段
６２３ 電極揺動指令変更手段
６２４ 判断手段
６２５ 揺動周期管理手段
２６５１ 合成手段
２６５２ 生成手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基準揺動軌道と実際の電極位置の差を、揺動周期毎に、算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した今回の揺動周期における前記差に基づき、次回揺動周期の前記電極揺動指令を前記差が小さくなるように変更する変更手段と、
を備え、
前記変更手段は、前記揺動の１周期が経過する毎に前記電極揺動指令の変更を行い、前記揺動の１周期が経過する途中では前記電極揺動指令の変更を行わない
ことを特徴とする放電加工装置。 When machining the work piece, in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode, according to an electrode swing command for periodically swinging the electrode at a swing frequency of 5 Hz or more along the reference swing track. Rocking means for relatively periodically rocking the electrode and the workpiece;
The difference between the actual electrode position and the reference swing path, each swinging period calculating means for calculating,
Changing means for changing the electrode swing command for the next swing period so that the difference becomes small , based on the difference in the current swing period calculated by the calculating means ;
With
The changing means changes the electrode swing command every time one cycle of the swing elapses, and does not change the electrode swing command while the one cycle of the swing elapses. EDM machine.
前記変更出段は、次回揺動周期の前記電極揺動指令を、前記差の最大値が小さくなるように変更するThe change stage changes the electrode swing command for the next swing cycle so that the maximum value of the difference becomes smaller.
ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。The electric discharge machining apparatus according to claim 1.
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。 The changing means is electric discharge machining apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to change the swing radius of the swing in the difference becomes smaller as the vertical plane.
前記変更手段は、前記少なくとも２軸について前記電極揺動指令をそれぞれ変更する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放電加工装置。 The calculating means calculates the difference with respect to at least two intersecting axes in the vertical plane;
The electric discharge machining apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the changing unit changes the electrode swing command for each of the at least two axes.
前記変更手段は、前記検出手段により検出された前記変動幅が第１の閾値より大きい場合、揺動量が増加するように前記電極揺動指令を変更し、前記検出手段により検出された前記変動幅が第２の閾値より小さい場合、揺動量が減少するように前記電極揺動指令を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。 A detecting means for detecting a fluctuation range of an average voltage between the electrode and the workpiece;
The change means changes the electrode swing command so that the swing amount increases when the fluctuation range detected by the detection means is larger than a first threshold, and the change width detected by the detection means. 2. The electric discharge machining apparatus according to claim 1, wherein the electrode swing command is changed so that the swing amount is reduced when is smaller than a second threshold value.
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の放電加工装置。 The electric discharge machining apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the swing amount of the swing is 2 µm or more.
第１の速度及び第１の揺動量を有し、電極の送り方向に垂直な平面内で前記電極と前記被加工物とを相対的に周期的に揺動させるための第１の揺動軌道情報と、第２の速度及び第２の揺動量を有し、電極の送り方向に垂直な平面内で前記電極と前記被加工物とを相対的に周期的に揺動させるための第２の揺動軌道情報とを合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された揺動軌道情報に従って、前記電極揺動指令を生成する生成手段と、
を備え、
前記揺動手段は、前記生成手段により生成された前記電極揺動指令に従って、前記電極と前記被加工物とを相対的に揺動させる
ことを特徴とする放電加工装置。 When machining a workpiece, the electrode and the workpiece are relatively periodically oscillated within a plane perpendicular to the electrode feed direction in accordance with an electrode oscillation command having an oscillation frequency of 5 Hz or more. Rocking means for causing
A first swing trajectory having a first speed and a first swing amount and swinging the electrode and the workpiece relatively periodically in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode. Information, a second speed and a second swing amount, and a second for swinging the electrode and the workpiece relatively periodically in a plane perpendicular to the feed direction of the electrode . A synthesis means for synthesizing the rocking trajectory information;
Generating means for generating the electrode swing command according to the swing trajectory information combined by the combining means;
With
The oscillating means oscillates the electrode and the workpiece relative to each other in accordance with the electrode oscillating command generated by the generating means.
前記第２の揺動量は、前記第１の揺動量より小さい
ことを特徴とする請求項７に記載の放電加工装置。 The second speed is higher than the first speed;
The electric discharge machining apparatus according to claim 7, wherein the second swing amount is smaller than the first swing amount.
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