(57)【要約】  ワークの加工期間中に電極ガイドがワーク等の対象物に干渉することを回避すべく、本発明では、棒状の電極を支持する電極ガイドを備える放電加工機の経路生成装置において、加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状を読み取る形状データ読取り部（５１）と、ワークの目標形状に基づいて、電極を側方に移動する電極の経路を生成する電極経路生成部（５３）と、ワークの初期形状に基づいて、電極ガイドとワークとの干渉を回避した電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成部（５４）とを備える構成とした。
2015132936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の電極を支持する電極ガイドを備え、電極ガイドから突出する電極の端部にて放電する放電加工機の加工プログラムの生成方法であって、
加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状を読み取る読取り工程と、
ワークの目標形状に基づいて、ワークに対して電極が相対移動する電極の経路を生成する電極経路生成工程と、
ワークの初期形状に基づいて、電極ガイドとワークとの干渉を回避した電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成工程と、
前記電極の経路および前記電極ガイドの経路に応じた加工プログラムを生成する工程とを含む、加工プログラムの生成方法。
【請求項２】
ガイド経路生成工程は、ワークの初期形状の表面に沿った前記電極ガイドの経路を生成する工程を含む、請求項１に記載の加工プログラムの生成方法。
【請求項３】
ガイド経路生成工程は、前記電極の経路に基づいて電極ガイドが予め定められた間隔にてワークの初期形状の表面から離れるように電極ガイドの第１の補助経路を生成する工程と、
第１の補助経路にて電極ガイドが移動したときに第１の補助経路の周りの対象物に電極ガイドが干渉するか否かを判別する判別工程と、
判別工程にて電極ガイドが対象物に干渉すると判別される場合に、対象物との干渉を回避するまで電極ガイドを対象物から遠ざけた電極ガイドの第２の補助経路を生成する工程とを含み、
第２の補助経路を前記電極ガイドの経路に設定して加工プログラムを生成する、請求項１に記載の加工プログラムの生成方法。
【請求項４】
電極経路生成工程は、放電加工に伴って消耗する電極の消耗量を補正する補正工程を含み、
補正工程は、電極の先端がワークに向かって進行する向きにワークに対して電極を相対移動する経路を生成する工程を含む、請求項１に記載の加工プログラムの生成方法。
【請求項５】
電極経路生成工程は、ワークの目標形状の表面に対してほぼ垂直に電極が延びる状態を維持しながら電極がワークに対して相対移動する経路を生成する工程を含む、請求項１に記載の加工プログラムの生成方法。
【請求項６】
電極経路生成工程にて生成された前記電極の経路およびガイド経路生成工程にて生成された前記電極ガイドの経路を表示部に表示して経路を確認する工程を含む、請求項１に記載の加工プログラムの生成方法。
【請求項７】
棒状の電極を支持する電極ガイドを備え、電極ガイドから突出する電極の端部にて放電する放電加工機の電極の経路および電極ガイドの経路を生成する経路生成装置であって、
加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状を読み取る形状データ読取り部と、
ワークの目標形状に基づいて、ワークに対して電極が相対移動する電極の経路を生成する電極経路生成部と、
ワークの初期形状に基づいて、電極ガイドとワークとの干渉を回避した電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成部とを備える、経路生成装置。
【請求項８】
ワークとの間で放電する棒状の電極と、
電極を支持する電極ガイドと、
ワークに対して電極および電極ガイドを相対移動させる移動装置と、
移動装置を制御する制御装置とを備え、
電極ガイドから突出する電極の端部にて放電加工を行うように形成されており、
制御装置は、ワークに電極を挿入した状態を維持しながら電極を相対移動させ、更に、ワークに対する電極の切込み量を変化させながらワークを加工する加工制御を実施し、
加工制御は、ワークの目標形状の表面に沿った経路にて、ワークに対して電極を相対的に移動させ、電極の経路と独立して電極ガイドとワークとの干渉を回避した経路にて、ワークに対して電極ガイドを相対的に移動させる制御を含む、放電加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工プログラムの生成方法、経路生成装置および放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術においては、被加工物としてのワークと電極との間で放電を生じさせて、ワークを加工する放電加工が知られている。放電加工では、ワークの一部分を溶融および除去することにより、所望の形状に加工することができる。放電加工としては、線状に長く延びる電極の中央部の放電領域にて放電を生じさせ、ワークに対して線状の電極を移動することにより、ワークを切断するワイヤ放電加工が知られている。また、棒状電極を用いて、棒状電極の先端にて放電を生じさせながら、ワークの内部に棒状電極を挿入することにより、ワークに穴部を形成する放電加工が知られている。【０００３】
このような放電加工は、たとえば硬い材質のワークの加工に好適である。硬い材質のワークを切削加工すると、加工が困難であったり、非常に多くの本数の工具が必要になったりする。これに対して、放電加工では、ワークの一部を溶融させるために、硬い材質のワークでも容易に加工を行うことができる。また、棒状の電極を用いてワークに穴部を形成する放電加工では、切削加工では形成することが困難な非常に小さな直径の穴部を形成することができる。【０００４】
特開平５−３４５２２８号公報においては、ワークピースにツール電極が接触する初期位置から電極を側方に移動させる加工方法が開示されている。この公報には、加工前に回転電極の長手方向の消耗をシミュレートし、この消耗を所定のパラメータから計算する。そして、ツール電極を前進させつつ、側方の消耗なしにワークピースを加工することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３４５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特開平５−３４５２２８号公報に開示されているように、棒状の電極の端部をワークに挿入した状態からワークに対して電極を側方に移動させて加工を行う放電加工が考えられている。このような放電加工は、創成加工と称され、加工面に穴部のみでなく、例えば溝部を形成することができる。【０００７】
棒状の電極の端部で放電を行う放電加工機では、棒状の電極が電極ガイドにより支持される。電極ガイドは、ワークを加工する棒状の電極の端部に近接して配置され、電極の振れを防ぐ機能を有する。例えば、電極ガイドから一定の長さの電極を突出した状態が維持される。【０００８】
ところが、創成加工を行う場合に、電極ガイドがワークの加工面に近い位置に配置されるために、電極ガイドがワークに干渉する場合があった。例えば、ワークの加工面が曲面状の場合には、電極ガイドがワークの加工面に干渉する場合があった。または、ワークの初期形状によっては加工期間中に電極ガイドがワークに干渉する場合があった。電極ガイドがワークに干渉すると、加工が中断したり、電極ガイドが破損したりするという問題が生じる。【０００９】
上記の特許文献に開示されている発明では、ワークを加工するときの電極ガイドの制御については考慮されておらず、ワークを加工した場合に電極ガイドがワーク等の対象物に干渉する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の加工プログラムの生成方法は、棒状の電極を支持する電極ガイドを備え、電極ガイドから突出する電極の端部にて放電する放電加工機の加工プログラムの生成方法であって、加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状を読み取る読取り工程と、ワークの目標形状に基づいて、ワークに対して電極が相対移動する電極の経路を生成する電極経路生成工程と、ワークの初期形状に基づいて、電極ガイドとワークとの干渉を回避した電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成工程と、電極の経路および電極ガイドの経路に応じた加工プログラムを生成する工程とを含む。【００１１】
上記発明においては、ガイド経路生成工程は、ワークの初期形状の表面に沿った電極ガイドの経路を生成する工程を含むことができる。【００１２】
上記発明においては、ガイド経路生成工程は、電極の経路に基づいて電極ガイドが予め定められた間隔にてワークの初期形状の表面から離れるように電極ガイドの第１の補助経路を生成する工程と、第１の補助経路にて電極ガイドが移動したときに第１の補助経路の周りの対象物に電極ガイドが干渉するか否かを判別する判別工程と、判別工程にて電極ガイドが対象物に干渉すると判別される場合に、対象物との干渉を回避するまで電極ガイドを対象物から遠ざけた電極ガイドの第２の補助経路を生成する工程とを含み、第２の補助経路を電極ガイドの経路に設定して加工プログラムを生成することができる。【００１３】
上記発明においては、電極経路生成工程は、放電加工に伴って消耗する電極の消耗量を補正する補正工程を含み、補正工程は、電極の先端がワークに向かって進行する向きにワークに対して電極を相対移動する経路を生成する工程を含むことができる。【００１４】
上記発明においては、電極経路生成工程は、ワークの目標形状の表面に対してほぼ垂直に電極が延びる状態を維持しながら電極がワークに対して相対移動する経路を生成する工程を含むことができる。【００１５】
上記発明においては、電極経路生成工程にて生成された電極の経路およびガイド経路生成工程にて生成された電極ガイドの経路を表示部に表示して経路を確認する工程を含むことができる。【００１６】
本発明の経路生成装置は、棒状の電極を支持する電極ガイドを備え、電極ガイドから突出する電極の端部にて放電する放電加工機の電極の経路および電極ガイドの経路を生成する経路生成装置であって、加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状を読み取る形状データ読取り部と、ワークの目標形状に基づいて、ワークに対して電極が相対移動する電極の経路を生成する電極経路生成部と、ワークの初期形状に基づいて、電極ガイドとワークとの干渉を回避した電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成部とを備える。【００１７】
本発明の放電加工機は、ワークとの間で放電する棒状の電極と、電極を支持する電極ガイドと、ワークに対して電極および電極ガイドを相対移動させる移動装置と、移動装置を制御する制御装置とを備える。放電加工機は、電極ガイドから突出する電極の端部にて放電加工を行うように形成されており、制御装置は、ワークに電極を挿入した状態を維持しながら電極を相対移動させ、更に、ワークに対する電極の切込み量を変化させながらワークを加工する加工制御を実施する。加工制御は、ワークの目標形状の表面に沿った経路にて、ワークに対して電極を相対的に移動させ、電極の経路と独立して電極ガイドとワークとの干渉を回避した経路にて、ワークに対して電極ガイドを相対的に移動させる制御を含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ワークの加工期間中に電極ガイドがワーク等の対象物に干渉することを回避でき、更に電極ガイドをワークにできるだけ接近させることによって、高い加工速度にて高精度の創成加工を行える加工プログラムの生成方法、経路生成装置および放電加工機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態における加工システムのブロック図である。
【図２】実施の形態の放電加工機の概略正面図である。
【図３】ワークを目標形状まで加工したときのワークの概略斜視図である。
【図４】電極ガイドの先端部、電極、およびワークの拡大概略側面図である。
【図５】実施の形態における第１の放電加工方法を説明するワーク、電極ガイドおよび電極の概略側面図である。
【図６】実施の形態における加工プログラムの生成方法のフローチャートである。
【図７】実施の形態のＣＡＭ装置の表示部に表示される画像例である。
【図８】実施の形態における第２の放電加工方法を説明する電極ガイドの先端部、電極およびワークの拡大概略側面図である。
【図９】実施の形態における第３の放電加工方法を説明する電極ガイドの先端部、電極およびワークの拡大概略断面図である。
【図１０】実施の形態における第３の放電加工方法を説明する電極ガイドの先端部、電極およびワークの他の拡大概略断面図である。
【図１１】実施の形態における他の加工プログラムの生成方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１から図１１を参照して、実施の形態における加工プログラムの生成方法、経路生成装置および放電加工機について説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態における加工システムのブロック図である。本実施の形態の加工システムは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置４０、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）装置５０および放電加工機３０を備える。この加工システムでは、ＣＡＭ装置５０が経路生成装置に相当する。ワークの目標形状は、ＣＡＤ装置４０にて作成することができる。ＣＡＤ装置４０にて生成したワークの目標形状データＤ１をＣＡＭ装置５０に入力する。
【００２２】
ＣＡＭ装置５０は、加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状に基づいて放電加工機３０の加工プログラムＰ１を生成する。ＣＡＭ装置５０は、放電加工機３０にてワークを加工するときの電極の経路および電極ガイドの経路に対応する加工プログラムＰ１を生成する。本実施の形態における電極の経路は、ワークに対する電極の相対的な経路である。また、電極ガイドの経路は、ワークに対する電極ガイドの相対的な経路である。
【００２３】
ＣＡＭ装置５０は、形状データ読取り部５１および経路生成部５２を備える。形状データ読取り部５１は、ＣＡＤ装置４０にて生成された目標形状データＤ１を読み取る。また、加工前のワークの初期形状データを読み取る。加工前のワークの初期形状データは、入力部５６にて入力することができる。または、ワークの初期形状データは、目標形状データＤ１に含まれていても構わない。
【００２４】
経路生成部５２は、電極の経路と、電極の経路とは異なる電極ガイドの経路を生成する。電極ガイドの経路は、電極の経路と平行に延びていない経路を含むことができる。電極の経路は、電極の先端の電極中心点が通る軌跡として生成することができる。たとえば、円筒状の電極の先端の円形の中心を電極中心点にすることができる。また、電極ガイドの経路は、電極ガイドの先端のガイド中心点が通る軌跡として生成することができる。
【００２５】
経路生成部５２は、目標形状データＤ１、ワークの初期形状データ、および電極の形状データ等に基づいて電極の経路および電極ガイドの経路を生成する。プログラム生成部５９は、経路生成部５２にて生成された経路に対応する加工プログラムＰ１を生成する。
【００２６】
ＣＡＭ装置５０により生成された加工プログラムＰ１は、放電加工機３０に入力される。放電加工機３０は、数値制御装置３１および各軸駆動部３２を含む。数値制御装置３１は、放電加工機３０の制御装置として機能する。各軸駆動部３２は、ワークに対して電極および電極ガイドを相対的に移動させる移動装置として機能する。数値制御装置３１は、加工プログラムＰ１を読み取って解釈する。数値制御装置３１は、加工プログラムＰ１に基づいて各軸駆動部３２に動作指令を送出すると共に、放電加工のサーボ制御を行う。そして、サーボ制御に従って各軸駆動部３２が駆動することにより、ワークに対して電極および電極ガイドが相対的に移動する。
【００２７】
図２は、本実施の形態における放電加工機の概略正面図である。本実施の形態の放電加工機３０では、機械座標として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が定められている。以下の説明では、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を前後方向、およびＺ軸方向を上下方向と称する場合がある。
【００２８】
基台となるベッド１の後部にはコラム２が立設されている。コラム２の上面には、Ｘスライダ３がＸ軸方向に移動可能に支持されている。Ｘスライダ３の上面には、ラム４がＹ軸方向に移動可能に支持されている。ラム４の前面には、主軸頭５がＺ軸方向に移動可能に支持されている。
【００２９】
主軸頭５の底面からは回転主軸６の先端部が突出している。回転主軸６の下部には電極ホルダ７が装着されている。電極ホルダ７の下方には、電極ガイド８が配置されている。電極ホルダ７と電極ガイド８との間には、電極ホルダ７と電極ガイド８の中心を通る上下方向の軸線ＣＬ０に沿って電極１０が配置されている。電極ガイド８は、把持アーム９の下端部に把持されている。把持アーム９は、ラム４の側面に設けられたブラケット４ａに、上下方向に移動可能に支持されている。把持アーム９の上下方向の移動軸をＷ軸と称する。本実施の形態のＷ軸は、Ｚ軸と平行である。
【００３０】
電極１０は、棒状に形成されている。本実施の形態の電極１０は、円筒形状のパイプ電極である。電極１０の上端は電極ホルダ７に保持されている。電極１０の下側の端部は、電極ガイド８に支持されている。電極１０は、電極ガイド８を上下方向に貫通している。電極ガイド８は、電極１０が電極ガイド８の内部を上下方向に摺動するように形成されている。電極１０は、電極ガイド８により前後方向および左右方向の振れが拘束されている。電極ガイド８から突出する電極１０の端部が放電の生じる加工部になる。すなわち、電極１０のワーク２０に対向する一方の端部において放電加工を行う。
【００３１】
電極１０の内部には、例えば水などの加工液が供給され、電極１０の下端から加工液が噴射される。なお、加工液には、油を用いることもできる。ワークや加工の種類等に応じて、加工液の種類および電極１０の材質が変更される。なお、電極１０としては、円筒状のパイプ電極に限られず、中実の電極を用いることもできる。
【００３２】
ベッド１の上面には、コラム２よりも前方にテーブル１１が配置されている。テーブル１１の上面には、傾斜回転テーブル装置１２が搭載されている。傾斜回転テーブル装置１２は、テーブル１１の上面に配置された一対の支持部材１３を含む。一対の支持部材１３の間には、Ｙ軸方向に延びる旋回軸ＣＬｂを中心としてＢ軸方向に旋回可能に支持された傾斜部材１４が配置されている。傾斜部材１４の端面には、旋回軸ＣＬｂに垂直な回転軸ＣＬａを中心としてＡ軸方向に回転可能に支持された回転テーブル１５が配置されている。
【００３３】
回転テーブル１５にはワーク２０が固定されている。テーブル１１の周囲には、テーブル１１および傾斜回転テーブル装置１２の全体を囲むように加工槽１７が設けられている。加工槽１７は、上下方向に移動可能に形成されている。ワークの加工時には、１点鎖線にて示すように加工槽１７が上昇する。これに対して、段取り作業時等の非加工時には、実線にて示すように加工槽１７が下降する。
【００３４】
放電加工機３０の各軸駆動部３２は、Ｘスライダ３をコラム２に対して左右方向に移動させるＸ軸駆動部と、ラム４をＸスライダ３に対して前後方向に移動させるＹ軸駆動部と、主軸頭５をラム４に対して上下方向に移動させるＺ軸駆動部とを含む。各軸駆動部３２は、軸線ＣＬ０を中心に回転主軸６を回転させる主軸駆動部と、旋回軸ＣＬｂの周りに傾斜部材１４を回動させるＢ軸駆動部と、回転軸ＣＬａの周りに回転テーブル１５を回転させるＡ軸駆動部とを含む。また、各軸駆動部３２は、把持アーム９を上下方向に移動させるアーム駆動部を含む。
【００３５】
電極１０は、ワーク２０に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に相対移動が可能に形成されている。また、電極１０は、ワーク２０に対してＢ軸方向およびＡ軸方向に相対移動が可能に形成されている。また、アーム駆動部による把持アーム９の移動により、電極ガイド８とワーク２０の表面との間隔が調整可能である。更に、放電加工の期間中には、回転主軸６を回転させることによって電極１０を回転させることができる。また、電極１０の消耗に伴って、Ｚ軸駆動部により主軸頭５がワーク２０に近づいて、電極１０の先端を所望の経路に配置することができる。
【００３６】
ラム４の前面には、主軸頭５の上下方向のＺ軸位置を検出するリニアスケールなどの位置検出器２１が設けられている。位置検出器２１からの信号により、電極ホルダ７の下端部の位置、すなわち電極１０の上端部の位置を検出することができる。把持アーム９のブラケット４ａには、ラム４に対する把持アーム９のＷ軸方向の位置を検出する位置検出器２２が設けられている。位置検出器２２からの信号によりラム４に対する電極ガイド８の位置を検出することができる。これらの位置検出器２１，２２から出力される信号により、電極ホルダ７の下端部と電極ガイド８の上端部との間隔Ｄを算出することができる。加工期間中に間隔Ｄが判定値未満になると接近する移動を停止することで、電極ホルダ７と電極ガイド８との接触を防止している。
【００３７】
加工槽１７が上下方向に移動することにより、加工槽１７に貯留する加工液の液面の高さが変化する。回転主軸６は、電極ホルダ７が電極ガイド８に接近して加工液に浸ると、故障する虞がある。また、電極ホルダ７が加工液に浸ると、加工液が周囲に飛散し、作業環境の悪化を招く虞がある。本実施の形態では、加工槽１７は、電極ガイド８の高さに応じて加工液の液面の高さを変更するように上下方向の位置が制御される。
【００３８】
ワーク２０としては、放電加工を行える任意の材質を選択することができる。特に、本実施の形態の放電加工では、耐熱性が高く、切削加工が困難なワークが好適である。例えば、耐熱性の高いニッケル合金のワークを用いることができる。
【００３９】
次に、本実施の形態における第１の放電加工方法について説明する。本実施の形態では、電極の端部をワークに挿入した状態からワークに対して電極を側方に移動させて加工を行う創成加工を実施する。
【００４０】
図３は、ワークを目標形状まで加工した後のワークの概略斜視図である。加工を行う前のワーク２０は、直方体の部材に加工面２０ａが形成されている。加工面２０ａは曲面であり、また湾曲している。この放電加工例では、加工面２０ａに溝部８０を形成する。溝部８０は、矢印９１に示すように、ワーク２０の長手方向に沿って延びている。また、溝部８０は、溝部８０の一方の端部の深さが他方の端部の深さよりも深くなるように形成されている。このために、放電加工機３０にて加工する深さを徐々に変化させながら放電加工を実施する。すなわち、ワーク２０に対する電極１０の切込み量を変化させながら放電加工を実施する。
【００４１】
図１および図３を参照して、第１の放電加工方法では、ワーク２０の底面および上面２０ｂがＸ軸およびＹ軸と平行になるようにワーク２０の傾きを調整する。すなわちＡ軸方向およびＢ軸方向の回転角度を調整する。次に、溝部８０を形成する領域の一方の端部に、放電しながら電極１０の端部をワーク２０に挿入する。電極１０の端部がワーク２０に挿入された状態を維持しながら、ワーク２０に対して電極１０を相対的に移動させる。第１の放電加工では、Ｘ軸方向およびＺ軸方向にワーク２０に対して電極１０を相対移動して細い溝部を形成する。矢印９１に示すように加工面２０ａの長手方向に沿って放電加工を行う。
【００４２】
本実施の形態では、１回の放電加工により線状の溝部を形成することができる。次に、電極をＹ軸方向に所定の移動量にて移動する。所定の移動量は、たとえば電極１０の直径に対応した移動量に設定することができる。そして、同様の放電加工を実施することにより溝部の幅を大きくすることができる。このように、線状の溝部を形成する放電加工を予め設定された間隔ごとに複数回繰り返すことにより、幅の広い溝部８０を形成することができる。
【００４３】
図４に、電極ガイドの先端部、電極、およびワークの概略側面図を示す。ワーク２０の初期形状の表面８２に対して目標形状の表面８１が示されている。表面８１は、形成される溝部８０の底面に対応する。電極ガイド８からは突出長さＬにて電極１０が突出している。電極ガイド８は、ワーク２０の表面８２から間隔ｄ離れて配置されている。電極１０のワーク２０への切込み量は長さ（Ｌ−ｄ）にて示される。本実施の形態の放電加工では、電極１０の延びる方向以外の方向にワーク２０に対して電極１０が相対移動する。図４に示す例では、矢印９０に示すように、ワーク２０に対して電極１０および電極ガイド８を側方に移動させながら加工を行う。
【００４４】
図５に、ワークを加工している期間中のワーク、電極ガイドおよび電極の概略側面図を示す。図４および図５を参照して、溝部８０の深さは、溝部８０の延びる方向に沿って変化している。第１の放電加工方法では、電極ガイド８とワーク２０の加工面２０ａとの間隔ｄが一定に維持される。従って、ワーク２０に対する電極１０の切込み量は、溝部８０の延びる加工方向に沿って変化する。このために、電極１０の突出長さＬ１，Ｌ２は、目標形状の表面８１の深さに応じて変化する。
【００４５】
本実施の形態の放電加工機３０は、ワーク２０に対する電極１０の切込み量を変化させながらワーク２０を加工する加工制御を実施する。この加工制御は、ワーク２０の目標形状の表面８１に沿った経路にて、ワーク２０に対して電極１０を相対的に移動させる。更に、電極ガイド８とワーク２０との干渉を回避した経路にて、ワーク２０に対して電極ガイド８を相対的に移動させる。
【００４６】
電極の経路は、電極１０の電極中心点１０ａが通る経路である。電極の経路は、矢印１０１にて示されている。電極ガイドの経路は、ガイド中心点８ａが通る経路である。電極ガイドの経路は、矢印１０２にて示されている。電極の経路は、目標形状の表面８１に沿って平行に延びている。また、電極ガイドの経路は、矢印１０２に示すようにワーク２０の加工前の初期形状の表面８２に沿って延びている。
【００４７】
放電加工機３０の数値制御装置３１は、電極１０を電極の経路に基づいて移動させる。電極中心点１０ａは、矢印１０１に示す電極の経路に沿って移動する。また、放電加工機３０の数値制御装置３１は、電極ガイド８を電極ガイドの経路に基づいて移動させる。ガイド中心点８ａは、矢印１０２に示す電極ガイドの経路に沿って移動する。電極１０は、ワーク２０に対してＸ軸方向およびＺ軸方向に相対移動する。電極ガイド８は、ワーク２０に対してＸ軸方向およびＷ軸方向に相対移動する。
【００４８】
本実施の形態の加工制御では、ワーク２０の目標形状の表面８１に沿った経路にてワーク２０に対して電極１０を相対的に移動させる。また、加工制御では、電極ガイド８とワーク２０との干渉を回避した経路にてワーク２０に対して電極ガイド８を相対的に移動させる。電極ガイド８の相対移動は、電極の経路とは平行にならずに、電極の経路とは異なる方向に延びる電極ガイドの経路にて実施される。つまり、電極ガイド８のＷ軸の動作は、電極１０のＺ軸の動作と独立して行われる。このために、ワーク２０に対する電極１０の切込み量を変化させながらワークを加工しても、ワーク２０に対する電極ガイド８の干渉を回避することができる。
【００４９】
次に、このような加工制御を実施するための加工プログラムの生成方法について説明する。本実施の形態の加工プログラムの生成方法では、電極の経路とは異なる電極ガイドの経路とを生成し、電極の経路および電極ガイドの経路にて加工を行う放電加工機３０の加工プログラムを生成する。
【００５０】
図１を参照して、このような加工プログラムは、ＣＡＭ装置５０にて生成することができる。ＣＡＭ装置５０の経路生成部５２は、電極の経路を生成する電極経路生成部５３と、電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成部５４とを含む。
【００５１】
ここで、放電加工にてワークを加工すると、ワークとの間で放電する電極１０の先端の部分が除々に消耗する。このため、電極１０の先端の電極中心点１０ａが、所望の電極の経路上を進行するように、ワーク２０に対してＺ軸方向に電極１０を送り込む補正制御を実施する。経路生成部５２は、電極１０の消耗分を補正する電極消耗補正部５５を含む。
【００５２】
ＣＡＭ装置５０は、経路生成部５２および形状データ読取り部５１に所望の入力が可能な入力部５６を含む。ＣＡＭ装置５０は、経路生成部５２にて生成された経路を、使用者が視覚的に確認できるように、３次元モデルの画像を表示部５８に表示する機能を有する。表示制御部５７は、経路生成部５２にて生成された経路に基づいて、表示部５８に３次元モデルの画像を表示させる。
【００５３】
図６に、加工プログラムの生成方法のフローチャートを示す。図１および図６を参照して、始めに、加工前のワークの初期形状およびワークの目標形状を読み取る読取り工程を実施する。ステップ１１１にて、３次元データを読み取る。形状データ読取り部５１は、ＣＡＤ装置４０にて生成された目標形状データＤ１を読み取る。また、ワークの初期形状は、例えば、入力部５６から形状データ読取り部５１に入力することができる。または、目標形状データＤ１の中に、ワークの初期形状のデータが含まれていても構わない。
【００５４】
次に、ステップ１１２において、電極の経路を生成する電極経路生成工程を実施する。経路生成部５２の電極経路生成部５３は、ワーク２０の目標形状に基づいて電極の経路を生成する。図４および図５を参照して、第１の放電加工では、目標形状の表面８１に沿った矢印１０１に示す電極の経路を生成する。ここでの電極の経路は、電極１０が延びるＺ軸方向に対して傾斜または直交する方向に延びる区間を有する。本実施の形態では、電極１０の延びる方向以外の方向に、ワークに対して電極が相対移動する電極の経路が生成される。
【００５５】
図１および図６を参照して、次に、ステップ１１３において、電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成工程を実施する。経路生成部５２のガイド経路生成部５４は、ワーク２０の初期形状に基づいて、電極ガイド８とワーク２０との干渉を回避した経路を生成する。図４および図５を参照して、第１の放電加工では、ワーク２０の加工前の表面８２に平行になる電極ガイドの経路を生成している。特に、ワーク２０の初期形状の表面８２から間隔ｄ離れた位置に電極ガイドの経路を生成する。間隔ｄは予め設定されている。
【００５６】
このような電極の経路および電極ガイドの経路は、放電加工機、電極、電極ガイドおよびワーク等の３次元データをモデル化し、モデル化した各部分の移動を解析することにより生成することができる。たとえば、それぞれのモデルは、ＣＡＤ装置４０から出力される目標形状データＤ１、ワークの初期の形状データ、および放電加工機の３次元データ等に基づいて生成することができる。
【００５７】
次に、ステップ１１４においては、放電加工に伴って消耗する電極の消耗量を補正する補正工程を実施する。補正工程では、電極１０の消耗がないと仮定した場合の電極中心点１０ａをワーク２０に向かって進行させる補正を実施する。図２を参照して、主軸頭５を電極の経路により設定される位置よりもＺ軸の負の方向に過剰に移動させる。電極１０の消耗を補償する送り量は、ワーク２０の材質、切込み量、電極１０の種類等に基づいて、予め一定の値を設定しておくことができる。この補正を行うことにより、電極１０の消耗分を補償して、電極１０の電極中心点１０ａを電極の経路上に配置することができる。なお、電極の消耗に対する補正は、この工程にて行わずに、ステップ１１９におけるプログラム生成部５９にて加工プログラムを生成する工程において行っても構わない。
【００５８】
このように生成された電極の経路、電極ガイドの経路、および電極の消耗の補正量に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直動軸、Ａ軸およびＢ軸の回転軸等の移動軸の移動が定まる。更に、把持アーム９を移動するＷ軸の移動が定まる。
【００５９】
次に、ステップ１１５においては、生成された電極の経路、電極ガイドの経路および消耗の補正量に基づいて、放電加工機の３次元のシミュレーションの結果を表示する。図１を参照して、表示制御部５７は、電極の経路、電極ガイドの経路および消耗の補正量に基づいて、３次元のシミュレーションの画像を生成する。シミュレーションの画像は、放電加工機、電極、電極ガイドおよびワークの３次元データをモデル化することにより生成することができる。そして、表示部５８は、シミュレーションの結果の画像を表示する。
【００６０】
図７に、表示部において表示されるシミュレーションの結果の画像の例を示す。シミュレーションの画像８８では、例えば加工を行う部分の要部が表示される。また、加工の進行状況に合わせて電極等の各部の位置を拡大して確認することができる。
【００６１】
図６を参照して、次に、ステップ１１６においては、使用者がシミュレーションの画像８８を確認して、電極の経路および電極ガイドの経路に不具合がないかを確認する。例えば、電極ガイド８がワーク２０等の対象物に干渉するか否かを判別する。ステップ１１６において、生成された電極の経路または電極ガイドの経路に不具合がある場合には、ステップ１１７に移行する。
【００６２】
ステップ１１７においては、電極の経路または電極ガイドの経路の修正事項を入力する。経路の修正事項は、入力部５６に入力することができる（図１参照）。そして、ステップ１１８においては、修正事項に基づいて経路の修正が実施される。この後にステップ１１５に戻る。このように、生成された電極の経路および電極ガイドの経路に修正が不要になるまでステップ１１５からステップ１１８を繰り返す。ステップ１１６において、生成された電極の経路および電極ガイドの経路に不具合がない場合には、ステップ１１９に移行する。
【００６３】
ステップ１１９においては、加工プログラムを生成するプログラム生成工程を行う。図１を参照して、加工プログラムＰ１の生成はプログラム生成部５９にて実施する。プログラム生成部５９は、電極の経路、電極ガイドの経路および消耗の補正量に基づいて加工プログラムＰ１を生成する。
【００６４】
本実施の形態において生成された加工プログラムＰ１には、ワーク２０に対するに電極１０の相対位置の情報の他に、ワーク２０に対する電極ガイド８の相対位置の情報が含まれる。特に、加工プログラムＰ１には、電極ガイド８の位置を変更するＷ軸方向の移動情報が設定されている。または、加工プログラムＰ１には、Ｗ軸方向に把持アーム９を移動させるアーム駆動部の指令が含まれている。
【００６５】
この様に、本実施の形態の加工プログラムの生成方法では、電極の経路とは別に電極ガイドの経路を設定する。このために、ワーク２０の加工期間中に電極ガイド８がワーク等の対象物に干渉することを回避できる加工プログラムを生成することができる。また、経路生成装置は、電極ガイド８がワーク等の対象物に干渉することを回避できる経路を生成することができる。
【００６６】
加工プログラムの生成方法において、ガイド経路生成工程は、ワーク２０の初期形状の表面に沿った電極ガイドの経路を生成する工程を含む。この方法を採用することにより、容易に電極ガイドの経路を生成することができる。なお、電極ガイドの経路の生成方法については、この形態に限られず、電極ガイド８とワーク２０等の対象物との干渉を回避した経路を生成すれば構わない。
【００６７】
また、電極経路生成工程は、放電加工に伴って消耗する電極１０の消耗量を補正する補正工程を含む。この方法により、電極１０の先端の消耗を補償して所望の目標形状に加工することができる。また、経路生成装置は、電極１０の先端の消耗を補償する経路を生成することができる。
【００６８】
次に、本実施の形態の第２の放電加工方法について説明する。図５を参照して、第１の放電加工方法では、電極１０の延びる方向に対して、ワーク２０の傾きを一定に維持しながら加工を行っている。これに対して、第２の放電加工方法では、電極１０の延びる方向に対してワーク２０の傾きを変更しながら加工を行う。第２の放電加工方法では、ワーク２０の目標形状の表面に対してほぼ垂直な方向に電極１０が延びる状態を維持しながら放電加工を行う。
【００６９】
図３を参照して、溝部８０の底面は曲面状である。第２の放電加工方法では、生成される溝部８０の底面と電極１０の延びる方向とがほぼ垂直になる状態を維持する。図１を参照して、第２の放電加工方法では、溝部８０の形成とともにＢ軸方向に傾斜部材１４を回転させながら加工を実施する。
【００７０】
図８は、第２の放電加工方法を説明する電極ガイドの先端部、電極およびワークの拡大概略側面図である。ワーク２０の目標形状の表面８１は、初期形状の表面８２に対して傾斜している。しかしながら、傾斜部材１４にてワーク２０の傾きを調整することにより、目標形状の表面８１に対して、電極１０の延びる方向がほぼ垂直になるように電極１０を配置することができる。図２および図８を参照して、この加工を行う場合には、例えば、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に電極１０を移動するとともに、矢印９２に示すようにＢ軸方向にワーク２０の傾きを変更することにより実施することができる。
【００７１】
電極の経路は、矢印１０１に示すように目標形状の表面８１にほぼ平行な経路に設定することができる。電極ガイドの経路は、電極ガイド８が初期形状の表面８２から間隔ｄにて離れた経路に設定される。
【００７２】
ここで、図４を参照して、第１の放電加工方法においては、間隔ｄは電極ガイド８の先端とワーク２０の表面８２との距離であった。これに対して、第２の放電加工方法では、ワーク２０が傾くことにより、ワーク２０の表面８２に最も近接する部分が変化する。図８に示す例では、電極ガイド８の側方の端部が、ワーク２０の表面８２と最も近接している。このように、電極ガイド８がワーク２０の表面８２と最も近接する部分についても、３次元モデルの解析により特定することができる。
【００７３】
そして、最も近接する部分において、電極ガイド８とワーク２０との間が間隔ｄになるように、Ｗ軸方向に電極ガイド８をワーク２０から遠ざけた電極ガイドの経路を生成することができる。電極ガイドの経路は、矢印１０２に示す様に、電極の経路とは平行にならずに表面８２との距離が変化しながら延びている。
【００７４】
第２の放電加工方法では、ワーク２０の目標形状の表面８１に対してほぼ垂直に電極が延びる状態を維持して加工するために、電極１０の消耗が均一になり、加工精度が向上する。第２の放電加工方法を実施するための加工プログラムは、第１の放電加工方法の加工プログラムと同様の方法により生成することができる（図６参照）。第２の放電加工方法の加工プログラムの生成方法では、ワークの加工精度が向上する加工プログラムを生成することができる。
【００７５】
第２の放電加工方法では、Ｂ軸方向の回転角度を変更しながら加工を行ったが、この形態に限られず、ワークの目標形状に応じてＡ軸方向の回転角度を変更する加工にも適用することができる。
【００７６】
次に、本実施の形態の第３の放電加工方法について説明する。第３の放電加工方法では、電極ガイドの経路を生成する工程が第１の放電加工方法および第２の放電加工方法と異なる。
【００７７】
図９に、本実施の形態の第３の放電加工方法の初期状態の概略断面図を示す。第３の放電加工方法においては、ワーク２０に予め溝部８３が形成されている。すなわち、ワーク２０の初期形状には溝部８３が形成されている。第３の放電加工方法では、溝部８３の内部に溝部８０を形成する。ところで、予め形成されている溝部８３の一方の端部の幅は、電極ガイド８の幅よりも広い。このために、放電加工の初期では、溝部８３の内部に電極ガイド８を配置して加工することができる。
【００７８】
ここで、電極ガイド８とワーク２０の初期形状の表面８２との間隔ｄは、短いことが好ましい。間隔ｄを短くすることにより、電極１０の振れを抑制して加工速度および加工精度を向上させることができる。放電加工の初期では、間隔ｄは予め定められた値になるように制御されている。たとえば、電極１０の振れを抑制するために最小の間隔ｄにて制御されている。このため、電極１０の突出長さＬ３についても最小値になるように制御されている。
【００７９】
図１０に、本実施の形態の第３の放電加工方法の終期の状態の概略断面図を示す。溝部８３は、溝部８３の延びる方向に沿って除々に幅が狭くなる形状を有する。そして、放電加工の終期においては、溝部８３の幅は電極ガイド８の幅よりも小さくなる。
【００８０】
図１０には、一点鎖線にて間隔ｄが最小となるように配置した電極ガイド８を示している。間隔ｄが最小となるように電極ガイドの経路を生成した場合には、電極ガイド８が溝部８３の壁面と干渉してしまう。このために、第３の放電加工方法においては、矢印９３に示す様に、ワーク２０との干渉を回避できるまで電極ガイド８をワーク２０から遠ざけて加工を実施する。この例では、電極１０の延びる方向、すなわちＷ軸方向に電極ガイド８を引き抜いている。ワーク２０と電極ガイド８とのＺ軸方向の最小の距離が間隔ｄになるように電極ガイド８の経路を設定している。
【００８１】
このような放電加工を実施するための加工プログラムの生成方法では、始めに電極の経路を設定する電極経路生成工程を実施する。次に、電極の経路に基づいて電極ガイド８が予め定められた間隔ｄにてワーク２０の初期形状の表面８２から離れて移動するように、電極ガイド８の第１の補助経路を生成する。本実施の形態では、最小の間隔ｄを維持して移動するように第１の補助経路を生成する。
【００８２】
次に、第１の補助経路にて電極ガイド８が移動したときに第１の補助経路の周りのワーク２０に電極ガイド８が干渉するか否かを判別する判別工程を実施する。そして、電極ガイド８がワーク２０に干渉すると判別される場合に、ワーク２０との干渉を回避するまで電極ガイド８をワーク２０から遠ざけた第２の補助経路を生成する。そして、電極の経路と電極ガイドの第２の補助経路に基づいて加工プログラムを生成する。
【００８３】
図１１に、本実施の形態の他の加工プログラムの生成方法のフローチャートを示す。ステップ１１１およびステップ１１２は、図６に示す加工プログラムの生成方法と同様である。ステップ１１２において電極の経路を生成した後に、電極ガイドの経路を生成するガイド経路生成工程を実施する。電極ガイドの経路は、ガイド経路生成部５４にて生成することができる（図１参照）。
【００８４】
ステップ１２１においては、電極ガイド８の第１の補助経路を生成する。第１の補助経路は、電極の経路に基づいて生成することができる。第１の補助経路としては、たとえば、ワーク２０の表面８２との最小の間隔ｄを維持し、更に電極の経路と平行になる経路を生成することができる。
【００８５】
次に、ステップ１２２においては、電極ガイド８に干渉が生じるか否かを判別する判別工程を実施する。本実施の形態では、放電加工機３０、ワーク２０等の３次元のモデルにより、第１の補助経路にて電極ガイド８を移動するとワーク２０との干渉が生じるか否かを判別する。なお、第１の補助経路の周りの電極ガイド８と干渉が生じる虞のある対象物としては、ワーク２０に限られず、放電加工機３０の一部分等の任意の物を採用することができる。
【００８６】
ステップ１２２において、電極ガイド８に干渉が生じないと判別される場合には、ステップ１２３に移行する。ステップ１２３においては、第１の補助経路を電極ガイドの経路に設定する。ステップ１２２において、電極ガイド８に干渉が生じると判別される場合には、ステップ１２４に移行する。
【００８７】
ステップ１２４においては、第１の補助経路を修正して第２の補助経路を生成する。本実施の形態では、電極ガイド８に干渉が生じる区間において、電極ガイド８とワーク２０とが干渉しない位置まで電極ガイド８を引き抜く。本実施の形態では、Ｗ軸方向に電極ガイド８の第１の補助経路を移動する。そして、ワーク２０との干渉が生じない第２の補助経路を生成する。次に、ステップ１２５においては、第２の補助経路を電極ガイドの経路に設定する。
【００８８】
この後のステップ１１４からステップ１１９は、図６に示す加工プログラムの生成方法と同様である。
【００８９】
本実施の形態の他の加工プログラムの生成方法においては、電極ガイドがワーク等の対象物と干渉するか否かの判断を行う。このために、確実に電極ガイドの干渉を回避することができる。また、対象物との干渉を回避する範囲内で、ワークの初期形状の表面と電極ガイドとの距離を、刻々のワークの加工部位の形状に応じて短く設定することができ、電極の振れが抑制されて加工速度および加工精度が向上する。
【００９０】
上記の実施の形態では、ワークの加工例として溝部を形成する例を示して説明したが、ワークの加工は、この形態に限られず、電極の外径よりも大きな穴部を形成する加工や、断面形状がテーパ状の穴部を形成する加工等に本発明を適用することができる。
【００９１】
本実施の形態の経路生成装置はＣＡＭ装置に含まれているが、この形態に限られず、経路生成装置が放電加工機等の他の装置に配置されていても構わない。
【００９２】
上述のそれぞれの方法では、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。
【００９３】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される形態の変更が含まれている。
【符号の説明】
【００９４】
８    電極ガイド
９    把持アーム
１０    電極
１２    傾斜回転テーブル装置
２０    ワーク
３０    放電加工機
３１    数値制御装置
３２    各軸駆動部
５０    ＣＡＭ装置
５１    形状データ読取り部
５２    経路生成部
５３    電極経路生成部
５４    ガイド経路生成部
５５    電極消耗補正部
５６    入力部
５８    表示部
５９    プログラム生成部
８０，８３    溝部
【図１】
2015132936.tif 000003
【図２】
2015132936.tif 000004
【図３】
2015132936.tif 000005
【図４】
2015132936.tif 000006
【図５】
2015132936.tif 000007
【図６】
2015132936.tif 000008
【図７】
2015132936.tif 000009
【図８】
2015132936.tif 000010
【図９】
2015132936.tif 000011
【図１０】
2015132936.tif 000012
【図１１】
2015132936.tif 000013
【国際調査報告】
2015132936.tif 000014
2015132936.tif 000015
2015132936.tif 000016
2015132936.tif 000017