図面 (/)

技術 ワイヤ放電加工機用数値制御装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 井上徹佐藤清侍
出願日 1998年11月20日 (20年9ヶ月経過) 出願番号 1998-331103
公開日 2000年6月13日 (19年3ヶ月経過) 公開番号 2000-158235
状態 特許登録済
技術分野 放電加工、電解加工、複合加工
主要キーワード とり代 基準加 加工速度比 電極支持装置 計算結果表示 寄せ量 パンチ形状 加工者
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年6月13日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (14)

課題

ワイヤ放電加工において、加工形状を直接計測しなくても形状の精度が予測できるようにすること。

解決手段

加工時の放電間隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装置において、ワイヤ放電加工装置用数値制御装置に仕上加工時の加工速度から、被加工物ワイヤ電極に対する相対位置を推測する計算手段を設けた。

概要

背景

ワイヤ放電加工装置とは、被加工物に対してワイヤ電極所定間隔おいて配置し、これら被加工物及びワイヤ電極を加工液を浸した加工槽の中に浸透し、この状態で被加工物とワイヤ電極との間に電圧印加する。

そしてワイヤ電極と被加工物を接近させ、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量が所定量になるとワイヤ電極と被加工物との間に放電が発生する。これにより、この放電エネルギーによって被加工物は加工される。

このときワイヤ放電加工では常に最適な放電状態を保つために、そのワイヤ電極と被加工物とのギャップ量を最適に保つことが必要となる。しかしながら被加工物は加工され、ギャップ量は常に変化する上に電極間には加工屑が発生するため直接そのギャップ量を計測することは困難である。

一方ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量と、その加工電圧平滑化した平均加工電圧との間にはほぼ線形な関係が成り立っており、平均加工電圧を一定に保つことはギャップ量を一定に保つこととほぼ等価である。よって加工速度またはワイヤ電極位置を操作することにより平均加工電圧を一定に保つことが必要となるので、その時のギャップ量によりワイヤ電極の加工速度は決定されることになる。

逆に、加工速度によってギャップ量、つまりワイヤ電極と被加工物の相対距離がわかることになる。

このようなワイヤ放電加工では、1度目の加工では加工液および電気的な条件が強いためワイヤ電極の振動や変形が激しく、形状の精度を上げることが困難であることや、加工面が荒くなるため、オフセット量をつけて1度目の加工面をなぞるようにしてワイヤ電極をはわせると同時に、比較的弱い電気条件で放電を発生させ、形状精度や加工面の面荒さを向上させる仕上加工法は一般的な手法として用いられている。

具体的に図2を用いて説明を行う。パンチ形状を加工する場合、1度目の加工ではあらかじめ目的のプログラム軌跡に対して、ワイヤ径放電ギャップからさらに2回目以降のとり代を見込んでオフセット量を設定して加工を行う。続いて2度目の加工では図3のようにある所定の距離だけ被加工物側にオフセットさせ、同一方向または逆方向に同一の形状プログラムにより加工を行う。これにより2度目の加工後は一回り小さくなる。このときはワイヤ電極301の変形などは比較的小さいため、形状精度は向上する。

また、さらに形状精度や加工面の向上を要求するときには3回、4回と加工回数を増やしていくことが必要である。

しかしながら、加工を行ううちにワイヤ電極を支持するワイヤガイドが、加工中に発生する加工熱により微少ながら伸張した場合や、図4のように被加工物の加工形状を支持している部分401で曲がってしまった場合、被加工物のすべての加工面においてワイヤ電極402を等間隔によせることが不可能となってしまう。

このような場合、2度目の放電が均等に発生しないため加工面にむらがおきたり、形状精度が悪くなるが、具体的にどの程度かたよったのか、回転したのかを知るには、加工者の経験によるしかなく、形状の精度も切り落として実際に計測するしかなかった。

また、この種の従来の技術として特開昭61−121821号公報に開示されたものがある。これは放電加工装置において、加工中の加工速度と基準とした加工速度を比較して自動的に加工条件切り替えることによる加工効率の向上を目的としたものである。

しかしながら、これは具体的に電極と被加工物の相対的な位置関係、または偏りを示すものではなく、加工終了後に形状の精度がおもわしくなくても、どのようにしてなぜ悪かったのかなどを知る手段を持つものではない。

概要

ワイヤ放電加工において、加工形状を直接計測しなくても形状の精度が予測できるようにすること。

加工時の放電間隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装置において、ワイヤ放電加工装置用数値制御装置に仕上加工時の加工速度から、被加工物のワイヤ電極に対する相対位置を推測する計算手段を設けた。

目的

この発明は、上述のような従来の技術の欠点を補うものであり、加工終了後にその加工の良否を判断する材料を計算する工作機械用数値制御装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

加工時の被加工物ワイヤ電極との放電間隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装置において、1度加工を行ったワイヤ放電加工パスに対してオフセットを付加して順方向または逆方向に比較的弱い電気条件で放電を発生させながら加工する仕上加工時の加工速度から、前記被加工物の前記ワイヤ電極に対する実際の相対位置を推測する計算手段を有することを特徴とするワイヤ放電加工装置用数値制御装置

請求項2

実際の相対位置とは水平方向のある軸、X軸とそれに直交する水平方向の別の軸、Y軸方向に関するものである請求項1記載のワイヤ放電加工装置用数値制御装置。

請求項3

実際の相対位置とは水平の回転方向に関するものである請求項1記載のワイヤ放電加工装置用数値制御装置。

請求項4

仕上加工時の加工速度は、一定の条件を満たしたものである請求項1から3のいずれかに記載のワイヤ放電加工装置用数値制御装置。

請求項5

一定の条件は、同時期の平均加工電圧基準加電圧付近である請求項4記載のワイヤ放電加工装置用数値制御装置

技術分野

0001

この発明は、ワイヤ放電加工機数値制御装置に関するものである。

背景技術

0002

ワイヤ放電加工装置とは、被加工物に対してワイヤ電極所定間隔おいて配置し、これら被加工物及びワイヤ電極を加工液を浸した加工槽の中に浸透し、この状態で被加工物とワイヤ電極との間に電圧印加する。

0003

そしてワイヤ電極と被加工物を接近させ、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量が所定量になるとワイヤ電極と被加工物との間に放電が発生する。これにより、この放電エネルギーによって被加工物は加工される。

0004

このときワイヤ放電加工では常に最適な放電状態を保つために、そのワイヤ電極と被加工物とのギャップ量を最適に保つことが必要となる。しかしながら被加工物は加工され、ギャップ量は常に変化する上に電極間には加工屑が発生するため直接そのギャップ量を計測することは困難である。

0005

一方ワイヤ放電加工では、ワイヤ電極と被加工物とのギャップ量と、その加工電圧平滑化した平均加工電圧との間にはほぼ線形な関係が成り立っており、平均加工電圧を一定に保つことはギャップ量を一定に保つこととほぼ等価である。よって加工速度またはワイヤ電極位置を操作することにより平均加工電圧を一定に保つことが必要となるので、その時のギャップ量によりワイヤ電極の加工速度は決定されることになる。

0006

逆に、加工速度によってギャップ量、つまりワイヤ電極と被加工物の相対距離がわかることになる。

0007

このようなワイヤ放電加工では、1度目の加工では加工液および電気的な条件が強いためワイヤ電極の振動や変形が激しく、形状の精度を上げることが困難であることや、加工面が荒くなるため、オフセット量をつけて1度目の加工面をなぞるようにしてワイヤ電極をはわせると同時に、比較的弱い電気条件で放電を発生させ、形状精度や加工面の面荒さを向上させる仕上加工法は一般的な手法として用いられている。

0008

具体的に図2を用いて説明を行う。パンチ形状を加工する場合、1度目の加工ではあらかじめ目的のプログラム軌跡に対して、ワイヤ径放電ギャップからさらに2回目以降のとり代を見込んでオフセット量を設定して加工を行う。続いて2度目の加工では図3のようにある所定の距離だけ被加工物側にオフセットさせ、同一方向または逆方向に同一の形状プログラムにより加工を行う。これにより2度目の加工後は一回り小さくなる。このときはワイヤ電極301の変形などは比較的小さいため、形状精度は向上する。

0009

また、さらに形状精度や加工面の向上を要求するときには3回、4回と加工回数を増やしていくことが必要である。

0010

しかしながら、加工を行ううちにワイヤ電極を支持するワイヤガイドが、加工中に発生する加工熱により微少ながら伸張した場合や、図4のように被加工物の加工形状を支持している部分401で曲がってしまった場合、被加工物のすべての加工面においてワイヤ電極402を等間隔によせることが不可能となってしまう。

0011

このような場合、2度目の放電が均等に発生しないため加工面にむらがおきたり、形状精度が悪くなるが、具体的にどの程度かたよったのか、回転したのかを知るには、加工者の経験によるしかなく、形状の精度も切り落として実際に計測するしかなかった。

0012

また、この種の従来の技術として特開昭61−121821号公報に開示されたものがある。これは放電加工装置において、加工中の加工速度と基準とした加工速度を比較して自動的に加工条件切り替えることによる加工効率の向上を目的としたものである。

0013

しかしながら、これは具体的に電極と被加工物の相対的な位置関係、または偏りを示すものではなく、加工終了後に形状の精度がおもわしくなくても、どのようにしてなぜ悪かったのかなどを知る手段を持つものではない。

発明が解決しようとする課題

0014

この発明は、上述のような従来の技術の欠点を補うものであり、加工終了後にその加工の良否を判断する材料を計算する工作機械用数値制御装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0015

第1の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、加工時の被加工物とワイヤ電極との放電間隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装置において、1度加工を行ったワイヤ放電加工のパスに対してオフセットを付加して順方向または逆方向に比較的弱い電気条件で放電を発生させながら加工する仕上加工時の加工速度から、前記被加工物の前記ワイヤ電極に対する実際の相対位置を推測する計算手段を有するものである。

0016

第2の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記の実際の相対位置を水平方向のある軸、X軸とそれに直交する水平方向の別の軸、Y軸方向とするものである。

0017

第3の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記の実際の相対位置を水平方向の回転とするものである。

0018

第4の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、仕上げ加工速度を一定の条件を満たしたものとするものである。

0019

第5の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記の一定の条件を同時期の平均加工電圧が基準加工電圧付近であるものである。

発明を実施するための最良の形態

0020

実施例1.この発明の一実施例を図1を用いて説明する。図1はワイヤ放電加工装置全体を示す構成図である。被加工物101は加工槽102の中で加工液103に浸漬されており、この被加工物101には所定間隔をおいてワイヤ電極104が配置されている。なお、このワイヤ電極104は上部ワイヤガイド105と下部ワイヤガイド106によって支持されている。これら被加工物101とワイヤ電極104との間には発振器107を介して直流電源108が接続されて放電回路を形成している。

0021

一方、放電回路には電圧検出装置109が直流電源108に対して並列接続されており、この電圧検出装置の検出した電圧を情報としてデジタル化するA/D(アナログデジタル変換装置110が電圧検出装置109には取り付けられている。上部または下部ワイヤガイド105、106にはワイヤ電極104の現在位置と速度を検出する検出装置111が取り付けられている。また、これらA/D変換装置110、現在位置・速度検出装置111にはそれぞれタイマ装置112が取り付けられており、信号の取り込みタイミングを制御し、CPU113から命令されたサンプリングタイムごとにそれぞれの情報をサンプリングしたものをデジタル変換してバス114を介しメモリ115に保存される。またメモリ115には上記のようなタイマ装置112での両検出装置110、111に対する信号採取イミングプログラムが記憶されている。このようにして両検出装置110、111とタイマ装置112とCPU113とメモリ115により信号採取手段が構成されている。

0022

CPU113にはバス114を介して、計算結果表示装置117、メモリ115、キーボード117が接続されている。メモリ115には採取した情報をもとに偏りや回転を計算する計算プログラムおよび、加工速度と偏りや回転を関連付けるデータベースが記憶されており、これを使用してCPU113により計算を行い、計算結果表示装置により計算結果が表示される。キーボード117からは加工の命令などがキー入力される。

0023

次に図5に示すフローチャートにより、図12のような四角形状を切り出した場合の前後左右方向の偏りの計算方法一連の流れを説明する。この時、偏りとは図11に示すように被加工物が本来の位置から偏った場合を現す。

0024

まず、加工開始(ステップ501)と同時にメモリ115に加工情報としてワイヤ電極の位置情報速度情報平均電圧情報が一定サンプリングごとに図6のように貯えられる(ステップ502)。加工終了(ステップ503)と同時に情報検出も終了し、次に加工プログラムまたは手入力などにより右回り左回りかという加工方向(ステップ504)及び、ワイヤ電極の径や材質(ステップ505)、被加工物の板厚・材質(ステップ506)及び基準加工電圧(ステップ507)などを選択する。

0025

次に偏りの計算(ステップ701)を開始する。図7に示すようにまず、行ごとのデータが情報として有効であるかを平均加工電圧から判別する(ステップ702、ステップ703)。ワイヤ放電加工においては平均加工電圧を一定に保っていることが必要であり、前提条件となっているので基準加工電圧を中心にして一定の幅を超えていた平均加工電圧のデータは情報として使用しないこととする。

0026

次に、データが加工形状の上下左右のどちら側のものであるかによって、4種類に分類する(ステップ704〜ステップ710)。図において例えば、1つ前のデータと比較して、X軸方向には動いていないがY軸のプラス方向には動いている場合には、グループaと判断する。同じようにしてグループb,c,dに分類する。

0027

分類が終了したら、分類ごとのデータの平均値を式S(x)を用いて算出する(ステップ712)。一方、加工速度と相対位置の間には、電気加工条件・ワイヤ電極などが同一であった場合には図8のような曲線に乗った関係を持ち、板厚が変化した場合、この曲線の傾きはそのままでY切片が上下する。よって式T(x)を用いてそれぞれのグループについて相対位置を算出して(ステップ713)、図のAA−BBとCC−DD及び加工方向から図9の表をもとに加工形状の上下左右方向の偏り量E,Fとその偏った方向を算出する(ステップ714)。

0028

次に回転計算を開始する(ステップ1001)。この場合、回転とは図12に示すように被加工物が本来の位置から回転した場合を表す。基準加工電圧入力および、情報が有効であるかどうかの判断までは実施例1と同様である(ステップ1002〜ステップ1003)。次にそれぞれの有効であると判断されたデータについて図8グラフから式T(x)を使用して加工速度を相対位置に変換する(ステップ1004、ステップ1005)。この時、加工形状の偏りが回転だけであった場合、図13のように相対位置は推測される。この傾いた相対位置の大まかな傾きWをそれぞれの部分a,b,c,dについて算出し(ステップ1006)、これらの傾きの平均をとった(ステップ1007)あとarctan(W)を計算することにより(ステップ1008)、回転角Δθが算出される。

0029

以上のようにして偏り量を算出する。このとき相対位置の算出方法として式を使用したが加工速度と相対位置と被加工物の板厚をデータテーブルに細かく分けたデータを保管し、それを使用してもよい。また、偏った方向の算出方法としては加工NCプログラム加工データのX、Y軸との関係から加工方向を推測してもよい。さらに、今回は四角形状について説明したため縦方向か横方向のデータしか存在しなかったが、ななめ方向でもどちらの方向により近い傾きを持つかにより分類可能であるので、分類したうえで計算に入れてもよい。また偏りおよび回転を変換する情報としては、ワイヤ電極と被加工物の相対的な位置関係を用いたが、同様に偏り量を推測できる情報として、被加工物の取り量やワイヤ電極の寄せ量などに変換してもよい。また、実施例ではパンチ形状を取り上げたが、ダイ形状でも偏りや回転がわかるのは言うまでもない。さらに、加工間隙を制御する操作量として加工電圧を使用したが、加工電流無負荷時間の長さ等を使用したものでも偏り量・回転を計算できる。また、偏りを被加工物の偏りとしたが、ワイヤ電極の本来のパスからの偏りとしてもよい。

発明の効果

0030

第1の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、加工時の被加工物とワイヤ電極との放電間隙に応じて加工速度を自動制御するワイヤ放電加工装置において、1度加工を行ったワイヤ放電加工のパスに対してオフセットを付加して順方向または逆方向に比較的弱い電気条件で放電を発生させながら加工する仕上加工時の加工速度から、被加工物のワイヤ電極に対する実際の相対位置を推測する計算手段を設けたので、加工形状の精度を実際に図らなくても予測することが可能になる。

0031

第2の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記の実際の相対位置を水平方向のある軸、X軸とそれに直交する水平方向の別の軸、Y軸方向としたので、加工形状の精度を実際に図らなくても予測することが可能になる。

0032

第3の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記における実際の相対位置を水平の回転方向としたので、加工形状の精度を実際に図らなくても予測することが可能になる。

0033

第4の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記における仕上加工時の加工速度を一定の条件を満たしたものとしたので、加工形状の精度を実際に図らなくても予測することが可能になる。

0034

第5の発明のワイヤ放電加工装置用数値制御装置は、前記における一定の条件を同時期の平均加工電圧が基準加工電圧付近であることとしたので加工形状の精度を実際に図らなくても予測することが可能になる。

図面の簡単な説明

0035

図1この発明の構成を示す図である。
図2ワイヤ放電加工装置で1度目の加工を行っている図である。
図3ワイヤ放電加工装置で2度目の加工を行っている図である。
図4加工形状が偏ったときの図である。
図5この発明の偏りを計算する全体的なフローチャートを示す図である。
図6メモリに保存される加工状態のデータを示す図である。
図7偏りを計算する詳細なフローチャートを示す図である。
図8加工速度と相対位置の関係を示す図である。
図9加工方向と引き算の符号によりどちらの方向に偏っているかを対応づける図である。
図10この発明のひねりを計算する詳細なフローチャートを示す図である。
図11四角形状を切って偏りが生じた場合のイメージを表す図である。
図12四角形状を切ってひねりが生じた場合のイメージを示す図である。
図13従来の放電加工装置において加工速度に応じて電気条件をきりかえる装置の構成図である。

--

0036

101被加工物、102加工槽、103加工液、104ワイヤ電極、上部ワイヤガイド、106 下部ワイヤガイド、107発振器、直流電源、109加工電圧検出回路、110アナログデジタル変換器、111 現在位置・速度検出装置、112タイマ装置、113 CPU、114バス、115メモリ
116計算結果表示装置、117キーボード、210 被加工物
301 ワイヤ電極、401 被加工物における支持点、402 ワイヤ電極、1301電極支持装置、1302加工用電極、1303 被加工物、1304電極位置検出装置、1305時計、1306時刻記憶装置、1307 加工速度演算装置、1308加工速度比較装置、1309加工条件切換装置、1310 発振器、1311 加工速度計測装置、1312 加工速度基準設定装置

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ