JP5705907B2 - テーパ加工を行うワイヤ放電加工機 - Google Patents
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Description
本発明はテーパ加工を行うワイヤ放電加工機に関する。
図１５は、ワイヤ放電加工機において、テーブル面に対して上ガイド部を平行移動することで、ワイヤガイド部にて支持されたワイヤ電極を鉛直方向に対して斜めに張って加工するテーパ加工を図示している。図１５に示されるように、従来のテーパ加工は、ワイヤ電極４を鉛直方向５に対して傾斜させ、テーブル２に載置されたワーク３を放電加工する。
ワイヤ電極４を垂直方向（鉛直方向５）に対して斜めに張って加工を行うテーパ加工は、ワイヤ電極４を垂直に張って加工を行う垂直加工に比べると技術的な問題を多く抱えている。主な問題は次の通りである。
１）加工屑の排出が困難なので加工速度を上げられない。
２）ワイヤガイド部でワイヤ電極に摩擦力が加わり、面粗さに悪影響をおよぼす。
３）ワイヤガイド部で曲げられるワイヤ電極の支持点が、ガイドの形状精度や、加工状態により変動する為、高精度加工が困難である。
４）加工条件を設定するのが難しい。
これらはワイヤ電極を斜めに張ることによって生じる問題であり、テーパの角度が大きくなるほど顕著化するという性質を持っている。
１）加工屑の排出が困難なので加工速度を上げられない。
２）ワイヤガイド部でワイヤ電極に摩擦力が加わり、面粗さに悪影響をおよぼす。
３）ワイヤガイド部で曲げられるワイヤ電極の支持点が、ガイドの形状精度や、加工状態により変動する為、高精度加工が困難である。
４）加工条件を設定するのが難しい。
これらはワイヤ電極を斜めに張ることによって生じる問題であり、テーパの角度が大きくなるほど顕著化するという性質を持っている。
ここで、従来のテーパ加工技術を使用した場合について、図１６のようなワーク上面と下面の形状が異なる部材の加工を例にして説明する。加工プログラムは図１７のようになる。なお、Ｕ／Ｖ指令はワイヤ電極４のワーク上面側のＸ／Ｙ方向への移動量である。
加工プログラムにしたがった動きを説明する。
まず、Ｍ１５の指令によってテーパ加工の機能が有効になる。
Ｇ９２Ｘ５．００００Ｙ−３５．００００の指令で、加工プログラム用の座標系と加工開始点（５，−３５）が設定される。
Ｇ９０Ｇ０１Ｇ４２Ｘ１０．の指令で、ワイヤ電極４はオフセット量が加味されて移動する。
Ｙ−３０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。
Ｙ−２０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
Ｘ２０．Ｕ−５．Ｖ５．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ２、ワーク下面側はＰｂ２に向かってワイヤを傾けながら移動する。
Ｙ−１０．Ｕ０．Ｖ０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ３、ワークの下面側Ｐｂ３に向かってワイヤ電極４を垂直にしながら移動する。
Ｘ３５．の指令で、ワーク３の外まで移動する。
Ｇ４０Ｙ−５．の指令でワイヤ電極４は加工終了点に向かって移動する。
まず、Ｍ１５の指令によってテーパ加工の機能が有効になる。
Ｇ９２Ｘ５．００００Ｙ−３５．００００の指令で、加工プログラム用の座標系と加工開始点（５，−３５）が設定される。
Ｇ９０Ｇ０１Ｇ４２Ｘ１０．の指令で、ワイヤ電極４はオフセット量が加味されて移動する。
Ｙ−３０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。
Ｙ−２０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
Ｘ２０．Ｕ−５．Ｖ５．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ２、ワーク下面側はＰｂ２に向かってワイヤを傾けながら移動する。
Ｙ−１０．Ｕ０．Ｖ０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ３、ワークの下面側Ｐｂ３に向かってワイヤ電極４を垂直にしながら移動する。
Ｘ３５．の指令で、ワーク３の外まで移動する。
Ｇ４０Ｙ−５．の指令でワイヤ電極４は加工終了点に向かって移動する。
このように、従来のテーパ加工技術を使用した場合、加工中にワイヤ電極４を傾けてかつ傾きを変化させながら加工を行うため、上述した問題が発生する。
そこで、特許文献１には、直交する２軸からなる平面と座標系を有して被加工物を載置するテーブルを備え、テーパ加工を行う加工プログラムに従ってワイヤ電極と該被加工物とを相対移動させながら、放電加工を行うワイヤ放電加工機において、前記被加工物を前記平面に対して傾けて載置する載置部と、傾けて載置された前記被加工物と前記平面とがなす傾斜角度を設定する傾斜角設定部と、前記傾斜角度に基づいて前記座標系を前記傾斜角度傾ける座標系変換部と、前記変換された座標系に基づいて前記加工プログラムによって指令される加工指令値を補正する加工指令値補正部と、を有することを特徴とするワイヤ放電加工機が開示されている。
特許文献１に開示されるワイヤ放電加工機は、解決しようとする課題は同じであるが、被加工物の傾きを固定して加工を行うことで、ワイヤ電極の傾きを軽減し、テーパ加工の課題を解決しようとするものである。しかしながら、実際には軽微ではあるがワイヤ電極の傾きが発生する。そのため、背景技術の欄で説明したワイヤ電極を鉛直方向に対して斜めに張ることによって生じる問題を十分に回避することができない。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、加工中にワークの傾きを変化させながら加工を行うことで、ワイヤ電極の傾きを軽減することが可能なワイヤ放電加工機を提供することである。
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、加工中にワークの傾きを変化させながら加工を行うことで、ワイヤ電極の傾きを軽減することが可能なワイヤ放電加工機を提供することである。
本願の請求項１に係る発明は、ワークを載置するテーブルとワイヤ電極と前記ワークとを相対移動させる少なくとも２つ以上の直線軸とを有するワイヤ放電加工機において、前記ワークを取付け可能でかつ前記テーブルに載置可能な少なくとも２つ以上の旋回軸を有する載置部と、前記加工プログラムで指令されている前記ワイヤ電極の傾き量および前記ワークに対する前記ワイヤ電極の直線軸の相対移動量と、予め記憶した前記旋回軸の回転中心線をもとに、前記ワイヤ電極を鉛直方向にした状態で加工するための前記ワークに対する前記ワイヤ電極の新たな相対移動量および前記旋回軸の回転量を生成し、該生成された前記ワークに対する前記ワイヤ電極の新たな相対移動量および前記旋回軸の回転量に従って前記直線軸と前記旋回軸を同期させて動かすことで前記ワイヤ電極に対して前記ワークの傾きを相対的に変化させながら加工する制御部とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機である。
請求項２に係る発明は、ワークを載置するテーブルとワイヤ電極と前記ワークとを相対移動させる少なくとも２つ以上の直線軸とを有するワイヤ放電加工機において、前記ワークを取付け可能でかつ前記テーブルに載置可能な少なくとも２つ以上の旋回軸を有する載置部と、前記加工プログラムで指令されている前記ワイヤ電極の傾き量および前記ワイヤ電極の移動量と、予め記憶した前記旋回軸の回転中心線をもとに、前記ワイヤ電極を鉛直方向にした状態で加工するための、前記加工プログラムの前記ワイヤ電極の傾き指令および前記ワークに対する前記ワイヤ電極の相対移動指令を、前記ワークに対する前記ワイヤ電極の移動指令および前記旋回軸の回転指令に変換し、該変換された前記ワークに対する前記ワイヤ電極の移動指令および前記旋回軸の回転指令に従って前記直線軸と前記旋回軸を同期させて動かすことで前記ワイヤ電極に対して前記ワークの傾きを相対的に変化させながら加工する制御部とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機である。
請求項３に係る発明は、前記制御部は、前記回転中心線と前記ワイヤ電極の鉛直方向からの傾き量を用いて回転マトリクスを求め、前記回転マトリクスを用いて前記ワークに対する前記ワイヤ電極の相対移動量と前記旋回軸の回転量を求めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機である。
請求項２に係る発明は、ワークを載置するテーブルとワイヤ電極と前記ワークとを相対移動させる少なくとも２つ以上の直線軸とを有するワイヤ放電加工機において、前記ワークを取付け可能でかつ前記テーブルに載置可能な少なくとも２つ以上の旋回軸を有する載置部と、前記加工プログラムで指令されている前記ワイヤ電極の傾き量および前記ワイヤ電極の移動量と、予め記憶した前記旋回軸の回転中心線をもとに、前記ワイヤ電極を鉛直方向にした状態で加工するための、前記加工プログラムの前記ワイヤ電極の傾き指令および前記ワークに対する前記ワイヤ電極の相対移動指令を、前記ワークに対する前記ワイヤ電極の移動指令および前記旋回軸の回転指令に変換し、該変換された前記ワークに対する前記ワイヤ電極の移動指令および前記旋回軸の回転指令に従って前記直線軸と前記旋回軸を同期させて動かすことで前記ワイヤ電極に対して前記ワークの傾きを相対的に変化させながら加工する制御部とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機である。
請求項３に係る発明は、前記制御部は、前記回転中心線と前記ワイヤ電極の鉛直方向からの傾き量を用いて回転マトリクスを求め、前記回転マトリクスを用いて前記ワークに対する前記ワイヤ電極の相対移動量と前記旋回軸の回転量を求めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機である。
本発明により、加工中にワークの傾きを変化させながら加工を行うことで、ワイヤ電極の傾きを軽減することが可能なワイヤ放電加工機を提供できる。これによって、ワイヤ電極を斜めに張ることによって生じる問題を回避できる。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明は、従来技術の問題を解決するため、加工中にワイヤ電極を垂直位置に保ちながらワークの傾きを変化させて加工する。図１に示されるような形状にワーク３を加工する場合を例にして説明する。なお、垂直位置（鉛直方向）は、背景技術の説明の欄で摘記した問題が回避される範囲で、例えばテーパ角度が５度などの垂直位置（鉛直方向）近傍でも良い。
本発明は、従来技術の問題を解決するため、加工中にワイヤ電極を垂直位置に保ちながらワークの傾きを変化させて加工する。図１に示されるような形状にワーク３を加工する場合を例にして説明する。なお、垂直位置（鉛直方向）は、背景技術の説明の欄で摘記した問題が回避される範囲で、例えばテーパ角度が５度などの垂直位置（鉛直方向）近傍でも良い。
従来のテーパ加工技術では、はじめに、ワイヤ電極４は加工開始点８にある。次に、ワイヤ電極４はＹ軸方向に傾きを変化させながら、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。そして、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワイヤ電極４のワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
次に、ワイヤ放電加工におけるテーパ加工においてワイヤ電極４を垂直位置に保ちながら加工する本発明のテーパ加工方法を以下に説明する。図２は図１においてワーク３を−Ｘ軸方向に見た図である。図３は図１においてワーク３をＹ軸方向に見た図である。なお、ワーク３は点Ｐｂを通りＹＺ平面（図２参照）およびＸＺ平面（図３参照）に直交する回転中心軸６，７まわりに傾けることができるとする。
図１のＹＺ平面にＰｔおよびＰｂを投影すると、以下の図２のようになる。ここで、図２においてワイヤ電極４をＺ軸（垂直方向、つまり、鉛直方向）と平行にするためには、点Ｐｂを中心にしてθｒｏｔｘ傾ける必要がある。ワイヤ電極４とワーク３の上面の交点を点Ｐｔ’とすると、θｒｏｔｘは、数１式により表すことができる。
ここで、点Ｐｂを通りＹＺ平面と直交する軸（回転中心軸６）まわりの回転マトリクスをＭｒｏｔｘとすると、数２式により表される。
よって、点Ｐｔ’を求める式は以下の数３式で表される。
続いて、図１のＸＺ平面にＰｔおよびＰｂを投影すると、図３のようになる。
ここで、図３においてワイヤ電極４をＺ軸と平行にするためには、点Ｐｂを中心にしてθｒｏｔｙ傾ける必要がある。ワイヤ電極４とワーク３の上面の交点を点Ｐｔ’’とすると、θｒｏｔｙは、数４式により表すことができる。
ここで、図３においてワイヤ電極４をＺ軸と平行にするためには、点Ｐｂを中心にしてθｒｏｔｙ傾ける必要がある。ワイヤ電極４とワーク３の上面の交点を点Ｐｔ’’とすると、θｒｏｔｙは、数４式により表すことができる。
ここで、点Ｐｂを通りＸＺ平面と直交する軸（回転中心軸７）まわりの回転マトリクスをＭｒｏｔｙとすると、数５式により表される。
よって、点Ｐｔ”を求める式は数６式により表される。
そして、数３式および数６式より、点Ｐｔ”は数７式により表される。
このようにして、回転マトリクスを求めることでワイヤ電極４の垂直位置を算出することが出来る。また、ワーク３の傾きを変化させるためには、上記の過程で求めたθｒｏｔｙ、およびθｒｏｔｘをそれぞれ傾き量として利用すればよい。このようにして、ワイヤ電極４を垂直（鉛直方向）に保ち、ワーク３の傾きを変化させながら加工することができる。
ここで、背景技術の欄で説明した従来技術の問題点が本発明により解決されることを説明する。
１）加工スラッジの排出が困難なので加工速度を上げられない。
図４は加工溝からの加工屑の排出を説明する図である。従来のテーパ加工方法は、図４（ａ）に示されるようにテーブル面に垂直な位置からワイヤ電極４がテーパ角度分傾くため、加工液の噴出方向とワイヤ電極４の向きが一致せず、加工液は加工溝に流れ込み難くなる。従って、加工屑を効率よく排出できなくなる。
一方、本発明のテーパ加工方法は、（ｂ）に示されるように、テーブル面から被加工物をテーパ角度分だけ傾けるが、ワイヤの被加工物との相対的な位置関係は従来のテーパ加工と同じである。しかし、ワイヤ電極４はテーブル面に対して垂直な位置なので、加工液は垂直加工と同様に加工溝にスムーズに流れ込む。従って、加工屑を効率よく排出することができる。よって問題点の１）が解消される。
１）加工スラッジの排出が困難なので加工速度を上げられない。
図４は加工溝からの加工屑の排出を説明する図である。従来のテーパ加工方法は、図４（ａ）に示されるようにテーブル面に垂直な位置からワイヤ電極４がテーパ角度分傾くため、加工液の噴出方向とワイヤ電極４の向きが一致せず、加工液は加工溝に流れ込み難くなる。従って、加工屑を効率よく排出できなくなる。
一方、本発明のテーパ加工方法は、（ｂ）に示されるように、テーブル面から被加工物をテーパ角度分だけ傾けるが、ワイヤの被加工物との相対的な位置関係は従来のテーパ加工と同じである。しかし、ワイヤ電極４はテーブル面に対して垂直な位置なので、加工液は垂直加工と同様に加工溝にスムーズに流れ込む。従って、加工屑を効率よく排出することができる。よって問題点の１）が解消される。
２）ワイヤガイド部でワイヤに摩擦力が加わり、面粗さに悪影響をおよぼす。
従来のテーパ加工技術では、ワイヤ電極４がワイヤガイド部分で急激に曲がるため、ワイヤ電極４のワイヤガイド孔内での移動が円滑にされず、振動が生じたりしてワイヤ電極４が断線したり被加工面に筋が入って面粗さが悪化する（図５（ａ）参照）ことがあるが、ワイヤ電極４がテーブル面に対して垂直な位置を維持することができれば、ワイヤ電極４はワイヤガイド部で急激に曲げられることがなくなる。よって、問題点の２）が解消される。
従来のテーパ加工技術では、ワイヤ電極４がワイヤガイド部分で急激に曲がるため、ワイヤ電極４のワイヤガイド孔内での移動が円滑にされず、振動が生じたりしてワイヤ電極４が断線したり被加工面に筋が入って面粗さが悪化する（図５（ａ）参照）ことがあるが、ワイヤ電極４がテーブル面に対して垂直な位置を維持することができれば、ワイヤ電極４はワイヤガイド部で急激に曲げられることがなくなる。よって、問題点の２）が解消される。
３）ワイヤガイド部で曲げられるワイヤの支持点が、ガイドの形状精度や加工状態により変動し、高精度加工が困難。
問題点の２）に対応するために、大きなＲのワイヤガイド（図５（ｂ）参照）を使用することで、支点誤差という精度に関わる新たな問題（図６参照）が発生するが、上述のとおりに問題点の２）が解消されることで、問題点の３）が解消される。
４）加工条件を設定するのが難しい。
ワイヤ放電加工における加工条件は、通常、垂直加工用のものがワーク３の板厚毎に用意されているが、テーパ加工用のものは用意されていない。それは、テーパ加工時の最適な加工条件を決めるということは非常に難しいからである。
これに対して本発明は、ワイヤ電極４が垂直（鉛直方向）になっているので、図７に示されるように、加工における板厚をｔ´と考え、ワーク３の本来の板厚をｔとすると数８式の関係が成り立つ。なお、図７（ａ）は従来技術のテーパ加工を説明する図であり、図７（ｂ）は本発明のテーパ加工を説明する図である。
ワイヤ放電加工における加工条件は、通常、垂直加工用のものがワーク３の板厚毎に用意されているが、テーパ加工用のものは用意されていない。それは、テーパ加工時の最適な加工条件を決めるということは非常に難しいからである。
これに対して本発明は、ワイヤ電極４が垂直（鉛直方向）になっているので、図７に示されるように、加工における板厚をｔ´と考え、ワーク３の本来の板厚をｔとすると数８式の関係が成り立つ。なお、図７（ａ）は従来技術のテーパ加工を説明する図であり、図７（ｂ）は本発明のテーパ加工を説明する図である。
これは、ワーク３の板厚とテーパ角度を元に本発明のテーパ加工における板厚ｔ´を求め、ワーク３の板厚がｔ´となる垂直加工用の加工条件を設定すれば、テーパ加工用の加工条件が得られるということである。これによって、問題点の４）が解消される。
次に、上述した本発明に係るテーパ加工方法を実施するためのワイヤ放電加工機の一構成例を説明する。図８は本発明に係るテーパ加工を行う放電加工機の一実施形態を説明する図である。
ワイヤ放電加工機７０はワイヤ電極４と、被加工物であるワーク３との間に放電を発生させることでワーク３の加工を行う機械である。ワイヤ放電加工機７０は、基台２０上に、Ｘ軸モータ２６が駆動するボールネジ３１によってＸ軸方向に移動するＸ軸サドル１９を備え、Ｘ軸サドル１９の上に、Ｙ軸モータ２５が駆動するボールネジ３０によってＹ軸方向に移動するＹ軸サドル１８を備える。Ｙ軸サドル１８上には内部に載置装置４４（図９参照）を載置するテーブル２を備えた加工槽１４が固定されている。
コラム２１は基台２０に垂直に立てられる。コラム２１の側面部には下アーム４２が水平に取り付けられる。下アーム４２の先端には下ノズル１０とガイド１３が取り付けられている。下ノズル１０とガイド１３はテーブル２の下方に位置する。コラム２１はその上部にＶ軸サドル１５を備える。Ｖ軸サドル１５はＶ軸モータ２９が駆動するボールネジ３４によってＶ軸方向に移動する。Ｖ軸方向はＹ軸方向と同じである。Ｖ軸サドル１５にはＵ軸テーブル１６が取り付けられている。Ｕ軸テーブル１６はＵ軸モータ２８が駆動するボールネジ３３によってＵ軸方向に移動する。Ｕ軸方向はＸ軸方向と同じである。
Ｕ軸テーブル１６には上アーム支持部材１７が取り付けられている。上アーム支持部材１７はＺ軸モータ２７が駆動するボールネジ３２によってＺ軸方向に移動する。上アーム支持部材１７には上アーム４１が固定されている。上アーム４１の端部に上ノズル９およびガイド１３が取り付けられている。Ｙ軸モータ２５，Ｘ軸モータ２６，Ｚ軸モータ２７，Ｕ軸モータ２８，Ｖ軸モータ２９はそれぞれ、制御装置５０と動力・信号線３５，３６，３７，３８，３９によって接続されており、各モータは図示しないアンプを備えた制御装置５０から動力（電力）が供給されると共に、制御装置５０との間で各種信号の授受を行う。なお、図８では、Ｘ軸およびＵ軸は紙面に垂直な方向、Ｙ軸およびＶ軸は紙面の左右方向、Ｚ軸は紙面の上下方向である。
加工槽１４がＹ軸サドル１８上に取り付けられている。加工槽１４の槽内にテーブル２が配設される。テーブル２には、図９を用いて説明するワーク３が載置される載置装置が固定される。放電加工は加工槽１４内に加工液１１を貯留した状態で実行される。上ノズル９はワーク３の上部に加工液１１を噴出させる。下ノズル１０はワーク３の下部に加工液を噴出させる。上ノズル９内のガイド１３はワーク３の上部でワイヤ電極４を支持し、下ノズル１０内のガイド１３はワーク３の下部でワイヤ電極４を支持する。
ワイヤ放電加工機７０はワイヤ電極４とワーク３の間で加工液１１を介して放電加工を行う。安定した放電加工を行うため、加工液ポンプ４３は加工液１１を貯留する貯留槽（図示省略）から加工液１１を汲み上げ、管路２２，管路２３，管路２４を経由して上ノズル９及び下ノズル１０から加工液１１を加工部に高圧で噴出させる。噴出された加工液１１で加工溝１２内の加工屑を吹き飛ばしながらワイヤ放電加工を行う。
加工液ポンプ４３は図示しないアンプを備えた制御装置５０と動力・信号線４０で接続され、制御装置５０によって駆動制御される。制御装置５０から加工液ポンプ４３に動力（電力）が供給され、制御装置５０と加工液ポンプ４３との間で信号の授受を行う。加工液ポンプ４３は、分岐管路２２、管路２３を介して上ノズル９に加工液１１を供給すると共に、分岐管路２２、管路２４を介して下ノズル１０に加工液１１の供給を行う。上ノズル９から放電加工中の加工部に加工液１１が噴射される。下ノズル１０から放電加工中の加工部に加工液１１が噴射される。
制御装置５０はワイヤ放電加工機を全体的に制御する装置であり、図示しない演算装置、表示装置、各種信号の入出力用インタフェース、アンプを備えており、さらに、各種データを記憶する記憶装置５１を備えている。図８では図示しない演算装置、表示装置、各種信号の入出力用インタフェース、アンプを総称して演算処理装置５２と称する。
図９は本発明の実施形態におけるワークを載置する載置装置を説明する図である。ワーク３を載置する載置装置４４は旋回軸Ａと旋回軸Ｂを備える。旋回軸Ａと旋回軸Ｂはそれぞれ図示しないサーボモータ（Ａ軸モータ，Ｂ軸モータ）によって駆動される。旋回軸Ａと旋回軸Ｂを駆動するサーボモータ（Ａ軸モータ，Ｂ軸モータ）は、他の移動軸と同様に図８に示される制御装置５０によって駆動制御される。
旋回軸Ａは、Ｘ軸に平行な回転中心軸をもつ（但し、旋回軸Ｂがある角度の場合）。旋回軸Ｂは、Ｙ軸に平行な回転中心軸をもつ。旋回軸Ａは、旋回軸Ｂに載置する。ワーク３は、旋回軸Ａに固定する。旋回軸Ｂを回転させると旋回軸Ｂに載置した旋回軸Ａ自身が回転４７し、旋回軸Ａを回転させるとワーク３が回転４６する。このような構成により、ワーク３の傾きを任意に変化させることが可能となる。旋回軸Ａと旋回軸Ｂを備えた載置装置４４の機械構成は、制御装置５０の記憶装置５１にパラメータとして記憶されている。
次に、本発明によるワーク３のテーパ加工について説明する。図９に示されるワーク３を載置する載置装置４４をテーブル２に取り付けたワイヤ放電加工機７０を用いてワーク３にテーパ加工をほどこす。図１０のようなワーク上面と下面の形状が異なる部材の加工を例にして説明する。なお、ワーク３は点Ｐｂ２を通りＸＺおよびＹＺ平面に直交する回転中心軸まわりに傾けることができるとする。
加工プログラムは図１１のようになる。加工プログラムにしたがった動きを説明する。
まず、Ｇ６６６Ｐ１の指令により本発明に係る機能を有効にする。
Ｍ１５の指令によってテーパ加工の機能が有効になる（従来のワイヤ放電加工機が備えている機能である）。
Ｇ９２Ｘ５．Ｙ−３５．の指令で、加工プログラム用の座標系と加工開始点（５，−３５）が設定される。
Ｇ９０Ｇ０１Ｇ４２Ｘ１０．の指令で、ワイヤ電極４はオフセット量が加味されて移動する。
Ｙ−３０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。
Ｙ−２０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
Ｘ２０．Ｕ−５．Ｖ５．の指令でのワイヤ電極４のＹＺ平面上での傾き角度をθとすると、ワイヤ電極４に対してワーク３の傾きを相対的に変化させながら加工する。ワイヤ電極４のＹＺ平面上での傾きθは数９式により表される。
まず、Ｇ６６６Ｐ１の指令により本発明に係る機能を有効にする。
Ｍ１５の指令によってテーパ加工の機能が有効になる（従来のワイヤ放電加工機が備えている機能である）。
Ｇ９２Ｘ５．Ｙ−３５．の指令で、加工プログラム用の座標系と加工開始点（５，−３５）が設定される。
Ｇ９０Ｇ０１Ｇ４２Ｘ１０．の指令で、ワイヤ電極４はオフセット量が加味されて移動する。
Ｙ−３０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。
Ｙ−２０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
Ｘ２０．Ｕ−５．Ｖ５．の指令でのワイヤ電極４のＹＺ平面上での傾き角度をθとすると、ワイヤ電極４に対してワーク３の傾きを相対的に変化させながら加工する。ワイヤ電極４のＹＺ平面上での傾きθは数９式により表される。
ここで、ｙｔ−ｙｂは、Ｖ軸の指令値から求まり、ｚｔ−ｚｂは、ワーク板厚なので、傾き角度θは数１０式により算出される。
同様に、ＸＺ平面での傾き角度も算出すると、４．７６３６４となる。軸の動きとしては、Ｕ軸，Ｖ軸の動作が旋回軸Ａ，旋回軸Ｂに置き換わり、図９の旋回軸の回転方向から、次の指令と同等の動きとなる。
Ｘ２０．Ａ４．７６３６４Ｂ４．７６３６４
Ｙ−１０．Ｕ０．Ｖ０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク３の上面側はＰｔ３、ワーク３の下面側Ｐｂ３に向かってワイヤ電極４を垂直（鉛直方向）にしながら移動する。Ｘ３５．の指令で、ワーク３の外まで移動する。
Ｇ４０Ｙ−５．の指令でワイヤ電極は加工終了点に向かって移動する。
最後に、Ｇ６６６Ｐ０の指令により、本発明のテーパ加工の機能は無効になり、加工が終了する。
Ｘ２０．Ａ４．７６３６４Ｂ４．７６３６４
Ｙ−１０．Ｕ０．Ｖ０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク３の上面側はＰｔ３、ワーク３の下面側Ｐｂ３に向かってワイヤ電極４を垂直（鉛直方向）にしながら移動する。Ｘ３５．の指令で、ワーク３の外まで移動する。
Ｇ４０Ｙ−５．の指令でワイヤ電極は加工終了点に向かって移動する。
最後に、Ｇ６６６Ｐ０の指令により、本発明のテーパ加工の機能は無効になり、加工が終了する。
なお、Ｇ６６６Ｐ１，Ｐ０の設定は、プログラム指令以外に設定を行う対話画面等で予め設定しても良い。また、本実施形態においては、回転中心軸が点Ｐｂ２を通りＸＺおよびＹＺ平面に直交する、すなわち、ＸおよびＹ軸に平行な場合を例にして説明しているが、これらがＸおよびＹ軸に平行で無い場合でも同様の結果が得られることは明らかである。
このように、本発明に係るテーパ加工技術を使用した場合、ワイヤ電極４を垂直位置（鉛直方向）に保ち、ワーク３の傾きを変化させながら加工することができるので（図１２参照）、前述した問題は発生しない。
次に、図１３と同様の加工を例にして、ワーク３は点Ｐｂ２を通りＸＺ平面に直交する回転中心軸および点Ｐｃを通りＹＺ平面に直交する回転中心軸のまわりに傾けることができるとした場合について説明する。
加工プログラムは上記の実施例と同様に図１１のようになる。
加工プログラムにしたがった動きを説明する。
まず、Ｇ６６６Ｐ１の指令により本発明のテーパ加工機能を有効にする。
Ｍ１５の指令によってテーパ加工の機能が有効になる。
Ｇ９２Ｘ５．Ｙ−３５．の指令で、加工プログラム用の座標系と加工開始点（５，−３５）が設定される。
Ｇ９０Ｇ０１Ｇ４２Ｘ１０．の指令で、ワイヤ電極４はオフセット量が加味されて移動する。
Ｙ−３０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。
Ｙ−２０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
Ｘ２０．Ｕ−５．Ｖ５．の指令で、ワイヤ電極のワーク上面側はＰｔ２’’、ワーク下面側はＰｂ２’’に向かって移動する（図１４参照）。
このときのワーク３の傾き角度θ´は、上述の実施形態と同様の方法で求まる。
Ｙ−１０．Ｕ０．Ｖ０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク３の上面側はＰｔ３、ワーク３の下面側Ｐｂ３に向かって旋回軸を元の位置に移動しながら移動する。
Ｘ３５．の指令で、ワーク３の外まで移動する。
Ｇ４０Ｙ−５．の指令でワイヤ電極４は加工終了点に向かって移動する。
最後に、Ｇ６６６Ｐ０の指令により、本発明の機能は無効になり、加工が終了する。
加工プログラムにしたがった動きを説明する。
まず、Ｇ６６６Ｐ１の指令により本発明のテーパ加工機能を有効にする。
Ｍ１５の指令によってテーパ加工の機能が有効になる。
Ｇ９２Ｘ５．Ｙ−３５．の指令で、加工プログラム用の座標系と加工開始点（５，−３５）が設定される。
Ｇ９０Ｇ０１Ｇ４２Ｘ１０．の指令で、ワイヤ電極４はオフセット量が加味されて移動する。
Ｙ−３０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ０、ワーク下面側はＰｂ０に向かって移動する。
Ｙ−２０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク上面側はＰｔ１、ワーク下面側はＰｂ１に向かって移動する。
Ｘ２０．Ｕ−５．Ｖ５．の指令で、ワイヤ電極のワーク上面側はＰｔ２’’、ワーク下面側はＰｂ２’’に向かって移動する（図１４参照）。
このときのワーク３の傾き角度θ´は、上述の実施形態と同様の方法で求まる。
Ｙ−１０．Ｕ０．Ｖ０．の指令で、ワイヤ電極４のワーク３の上面側はＰｔ３、ワーク３の下面側Ｐｂ３に向かって旋回軸を元の位置に移動しながら移動する。
Ｘ３５．の指令で、ワーク３の外まで移動する。
Ｇ４０Ｙ−５．の指令でワイヤ電極４は加工終了点に向かって移動する。
最後に、Ｇ６６６Ｐ０の指令により、本発明の機能は無効になり、加工が終了する。
このような場合でも、前述した実施形態と同様の効果を発揮するため、背景技術で説明した問題は発生しない。また、本実形態では、回転マトリクスを用いているが、例えばクウォータニオン等の他の数学的手法を用いて、本発明のテーパ加工技術を使用した場合でも同様の効果を得られる。
２ テーブル
３ ワーク
４ ワイヤ電極
５ 鉛直方向
６ 回転中心軸
７ 回転中心軸
８ 加工開始点
９ 上ノズル
１０ 下ノズル
１１ 加工液
１２ 加工溝
１３ ガイド
１３ａ 小Ｒガイド
１３ｂ 大Ｒガイド
１４ 加工槽
１５ Ｖ軸サドル
１６ Ｕ軸テーブル
１７ 上アーム支持部材
１８ Ｙ軸サドル
１９ Ｘ軸サドル
２０ 基台
２１ コラム
２２ 分岐管路
２３ 管路
２４ 管路
２５ Ｙ軸モータ
２６ Ｘ軸モータ
２７ Ｚ軸モータ
２８ Ｕ軸モータ
２９ Ｖ軸モータ
３０ ボールネジ
３１ ボールネジ
３２ ボールネジ
３３ ボールネジ
３４ ボールネジ
３５ 動力・信号線
３６ 動力・信号線
３７ 動力・信号線
３８ 動力・信号線
３９ 動力・信号線
４０ 動力・信号線
４１ 上アーム
４２ 下アーム
４３ 加工液ポンプ
４４ 載置装置
４６ 回転
４７ 回転
５０ 制御装置
５１ 記憶装置
５２ 演算処理装置
７０ ワイヤ放電加工機
３ ワーク
４ ワイヤ電極
５ 鉛直方向
６ 回転中心軸
７ 回転中心軸
８ 加工開始点
９ 上ノズル
１０ 下ノズル
１１ 加工液
１２ 加工溝
１３ ガイド
１３ａ 小Ｒガイド
１３ｂ 大Ｒガイド
１４ 加工槽
１５ Ｖ軸サドル
１６ Ｕ軸テーブル
１７ 上アーム支持部材
１８ Ｙ軸サドル
１９ Ｘ軸サドル
２０ 基台
２１ コラム
２２ 分岐管路
２３ 管路
２４ 管路
２５ Ｙ軸モータ
２６ Ｘ軸モータ
２７ Ｚ軸モータ
２８ Ｕ軸モータ
２９ Ｖ軸モータ
３０ ボールネジ
３１ ボールネジ
３２ ボールネジ
３３ ボールネジ
３４ ボールネジ
３５ 動力・信号線
３６ 動力・信号線
３７ 動力・信号線
３８ 動力・信号線
３９ 動力・信号線
４０ 動力・信号線
４１ 上アーム
４２ 下アーム
４３ 加工液ポンプ
４４ 載置装置
４６ 回転
４７ 回転
５０ 制御装置
５１ 記憶装置
５２ 演算処理装置
７０ ワイヤ放電加工機
Claims (3)
- ワークを載置するテーブルとワイヤ電極と前記ワークとを相対移動させる少なくとも２つ以上の直線軸とを有するワイヤ放電加工機において、
前記ワークを取付け可能でかつ前記テーブルに載置可能な少なくとも２つ以上の旋回軸を有する載置部と、
前記加工プログラムで指令されている前記ワイヤ電極の傾き量および前記ワークに対する前記ワイヤ電極の直線軸の相対移動量と、予め記憶した前記旋回軸の回転中心線をもとに、前記ワイヤ電極を鉛直方向にした状態で加工するための前記ワークに対する前記ワイヤ電極の新たな相対移動量および前記旋回軸の回転量を生成し、該生成された前記ワークに対する前記ワイヤ電極の新たな相対移動量および前記旋回軸の回転量に従って前記直線軸と前記旋回軸を同期させて動かすことで前記ワイヤ電極に対して前記ワークの傾きを相対的に変化させながら加工する制御部とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機。 - ワークを載置するテーブルとワイヤ電極と前記ワークとを相対移動させる少なくとも２つ以上の直線軸とを有するワイヤ放電加工機において、
前記ワークを取付け可能でかつ前記テーブルに載置可能な少なくとも２つ以上の旋回軸を有する載置部と、
前記加工プログラムで指令されている前記ワイヤ電極の傾き量および前記ワイヤ電極の移動量と、予め記憶した前記旋回軸の回転中心線をもとに、前記ワイヤ電極を鉛直方向にした状態で加工するための、前記加工プログラムの前記ワイヤ電極の傾き指令および前記ワークに対する前記ワイヤ電極の相対移動指令を、前記ワークに対する前記ワイヤ電極の移動指令および前記旋回軸の回転指令に変換し、該変換された前記ワークに対する前記ワイヤ電極の移動指令および前記旋回軸の回転指令に従って前記直線軸と前記旋回軸を同期させて動かすことで前記ワイヤ電極に対して前記ワークの傾きを相対的に変化させながら加工する制御部とを有することを特徴とするワイヤ放電加工機。 - 前記制御部は、前記回転中心線と前記ワイヤ電極の鉛直方向からの傾き量を用いて回転マトリクスを求め、前記回転マトリクスを用いて前記ワークに対する前記ワイヤ電極の相対移動量と前記旋回軸の回転量を求めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工機。
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- 2014-04-01 EP EP14163099.6A patent/EP2792444B1/en active Active
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- 2014-04-14 CN CN201410147996.9A patent/CN104096928B/zh active Active
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