(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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