(57)【要約】【課題】加工経路上に特徴がある形状を有するワークをワイヤ放電加工する際に、ワイヤ断線を防ぐことができる放電加工装置を得ること。【解決手段】数値制御プログラムで規定された加工経路上の前記ワークの板厚が変化する形状変化位置と、その形状の種類を抽出し、形状変化位置を中心とした所定の範囲の条件変更領域を加工経路上に設定した加工経路情報を作成する加工経路情報作成部１４と、放電加工処理中にワークでの現在の加工進行位置を取得する加工進行位置取得部１６と、ワークに形成された形状の種類ごとに条件変更領域での加工条件を格納する加工条件格納部１７と、加工進行位置取得部１６で取得した現在の加工進行位置が、加工経路情報中の条件変更領域に到達した場合に、その形状の種類に対応した加工条件を加工条件格納部１７から取得し、新たな加工条件として設定する加工条件変更部１９と、を備える。【選択図】        図１
2008100337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象のワークを所定の形状に放電加工するワイヤと、
前記ワイヤの延在方向から、前記ワイヤと前記ワークとの加工部分に向けて加工液を供給するノズルと、
数値制御プログラムに基づいて前記ワイヤを用いて前記ワークの加工処理を行う数値制御手段と、
を備える放電加工装置において、
前記数値制御プログラムで規定された加工経路上の前記ワークの板厚が変化する形状変化位置と、その形状の種類を抽出し、前記形状変化位置を中心とした所定の範囲の条件変更領域を前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成する加工経路情報作成手段と、
放電加工処理中に前記ワークでの現在の加工進行位置を取得する加工進行位置取得手段と、
前記ワークに形成された形状の種類ごとに前記条件変更領域での加工条件を格納する加工条件格納手段と、
前記加工進行位置取得手段で取得した現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の前記条件変更領域に到達した場合に、その形状の種類に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から取得し、新たな加工条件として設定する加工条件設定手段と、
を備え、
前記数値制御手段は、前記加工条件設定手段によって設定された加工条件に基づいて放電加工処理を実行することを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
前記ワークの輪郭から、この輪郭に垂直な方向に所定の範囲のワーク形状影響範囲を作成するワーク形状影響範囲作成手段と、
前記ワイヤの延在方向に垂直に所定の範囲の加工液影響範囲を作成する加工液影響範囲作成手段と、
をさらに備え、
前記加工経路情報作成手段は、前記条件変更領域として、前記ワーク形状影響範囲と前記ワイヤとの交差部分である加工経路上ワーク形状影響範囲と、前記ワークの輪郭と前記加工液影響範囲との交差部分である加工経路上加工液影響範囲と、前記ワーク形状影響範囲と前記加工液影響範囲との交差部分である加工経路上ワーク形状・加工液影響範囲とを求め、前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成し、
前記加工条件格納手段は、前記ワークに形成された形状の種類ごとに、前記加工経路上における形状変化位置、ワーク形状影響範囲、加工液影響範囲およびワーク形状・加工液影響範囲の重なり度合いを示す形状状態ごとに加工条件を格納し、
前記加工条件設定手段は、前記加工進行位置取得手段で取得した現在の加工進行位置における形状状態に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から取得し、新たな加工条件として設定することを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
【請求項３】
前記加工条件は、前記加工経路上における形状変化位置、ワーク形状影響範囲、加工液影響範囲およびワーク形状・加工液影響範囲の重なり度合いが大きいほど、抑えられた加工条件となることを特徴とする請求項２に記載の放電加工装置。
【請求項４】
前記ワークに形成された形状の種類は、穴形状、立壁、または段差のいずれかにであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の放電加工装置。
【請求項５】
前記加工条件格納手段に格納される加工条件は、加工速度または加工液量を含む機械条件と、加工エネルギを含む電気条件のいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の放電加工装置。
【請求項６】
前記加工条件格納手段に加工条件を入力する入力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の放電加工装置。
【請求項７】
形状種類を抽出するワークは３次元モデルであり、該３次元モデルの情報と各形状の特徴部分の形状名称を保持する３次元形状情報格納手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の放電加工装置。
【請求項８】
加工対象のワークを所定の形状に放電加工するワイヤと、
前記ワイヤの延在方向から、前記ワイヤの前記ワークとの加工部分に向けて加工液を供給するノズルと、
前記ワークの加工経路上に形成された形状の種類ごとの加工条件を格納する加工条件格納手段と、
数値制御プログラムに基づいて前記ワイヤを用いて前記ワークの加工処理を行う数値制御手段と、
を備える放電加工装置での放電加工方法であって、
前記数値制御プログラムの加工経路上の前記ワークの板厚が変化する形状変化位置とその形状の種類を抽出し、前記形状変化位置を中心とした所定の範囲の条件変更領域を前記加工経路上に設定し、加工経路情報を作成する加工経路情報作成工程と、
放電加工処理中に前記ワークでの現在の加工進行位置を取得する加工進行位置取得工程と、
前記加工進行位置取得工程で取得した現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の前記条件変更領域に到達した場合に、その形状の種類に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から取得し、新たな加工条件として設定する加工条件設定工程と、
前記数値制御手段は、前記加工条件設定手段によって設定された加工条件に基づいて放電加工処理を実行する加工処理工程と、
を含むことを特徴とする放電加工方法。
【請求項９】
前記ワークの輪郭から、この輪郭に垂直な方向に所定の範囲のワーク形状影響範囲を作成するワーク形状影響範囲作成工程と、
前記ワイヤの延在方向に垂直に所定の範囲の加工液影響範囲を作成する加工液影響範囲作成工程と、
をさらに含み、
前記加工条件変更位置設定工程では、前記条件変更領域として、前記ワーク形状影響範囲と前記ワイヤとの交差部分である加工経路上ワーク形状影響範囲と、前記ワークの輪郭と前記加工液影響範囲との交差部分である加工経路上加工液影響範囲と、前記ワーク形状影響範囲と前記加工液影響範囲との交差部分である加工経路上ワーク形状・加工液影響範囲とを求め、前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成し、
前記加工条件設定工程では、前記加工進行位置取得手段で取得した現在の加工進行位置における、前記加工経路上における形状変化位置、ワーク形状影響範囲、加工液影響範囲およびワーク形状・加工液影響範囲の重なり度合いを示す形状状態に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から取得し、新たな加工条件として設定することを特徴とする請求項８に記載の放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放電加工装置および放電加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電加工装置におけるワークの加工においては、加工液を吐出するノズル径による水柱とワーク板厚変化部との干渉によって、ワイヤが断線する可能性がある。そのため、ワイヤ放電加工中におけるワイヤの断線を防止する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１の放電加工装置は、ノズルがワークに密着しているときの加工条件を記憶する加工条件記憶手段と、板厚とノズル高さと液流量との関係を記憶する液流量データベースと、この関係に基づいて荒加工における液流量を決定する液流量決定手段と、決定された液流量に基づいて放電加工を行うコントローラと、を備えており、ワークの板厚、上ノズル高さ、下ノズル高さが入力されると、この板厚、上ノズル高さ、下ノズル高さに応じた液流量を、液流量データベースから抽出して決定するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／０３４４４５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の技術におけるワークを加工する際の加工条件の決定は、ワークを平板とみなして、すなわち、ワークの板厚変化がないことを前提として、加工条件の決定を行っている。そして、この決定された加工条件でワーク全体の加工処理を行っている。しかし、実際の放電加工装置で加工されるワークが平板で無い場合も多々あり、ワイヤ加工する経路上に段差や穴を有し、加工範囲においてワークの厚さが変化することがある。
【０００５】
従来の技術における加工液流量制御は、ワーク全体の板厚に応じた加工液流量制御しか行っておらず、特徴がある形状の近傍を加工することによって加工液の乱れが生じたり、加工サーボが取りにくくなったりする場合の処理については考慮されておらず、加工液流量の変化に伴い、ワイヤ断線が生じてしまうといった問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、加工経路上に断線が生じやすい形状を有するワークをワイヤ放電加工する際に、ワイヤ断線が生じずかつ加工速度低下を最小限に抑えた適切な加工が行われる放電加工装置と放電加工方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明にかかる放電加工装置は、加工対象のワークを所定の形状に放電加工するワイヤと、前記ワイヤの延在方向から、前記ワイヤと前記ワークとの加工部分に向けて加工液を供給するノズルと、数値制御プログラムに基づいて前記ワイヤを用いて前記ワークの加工処理を行う数値制御手段と、を備える放電加工装置において、前記数値制御プログラムで規定された加工経路上の前記ワークの板厚が変化する形状変化位置と、その形状の種類を抽出し、前記形状変化位置を中心とした所定の範囲の条件変更領域を前記加工経路上に設定した加工経路情報を作成する加工経路情報作成手段と、放電加工処理中に前記ワークでの現在の加工進行位置を取得する加工進行位置取得手段と、前記ワークに形成された形状の種類ごとに前記条件変更領域での加工条件を格納する加工条件格納手段と、前記加工進行位置取得手段で取得した現在の加工進行位置が、前記加工経路情報中の前記条件変更領域に到達した場合に、その形状の種類に対応した加工条件を前記加工条件格納手段から取得し、新たな加工条件として設定する加工条件設定手段と、を備え、前記数値制御手段は、前記加工条件設定手段によって設定された加工条件に基づいて放電加工処理を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、放電加工時にワークの有する形状特徴に応じた制御が行われるので、加工経路上または加工経路近傍に存在する加工形状変化位置による加工液の流れの乱れが生じる場合でも、ワイヤ断線を防ぐことができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる放電加工装置および放電加工方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これら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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明にかかる放電加工装置の実施の形態１の機能構成を模式的に示すブロック図である。この放電加工装置１０は、３次元形状情報格納部１１、ＮＣプログラム格納部１２、加工経路上板厚情報取得部１３、加工経路情報作成部１４、加工経路情報格納部１５、加工進行位置取得部１６、加工条件格納部１７、加工条件決定部１８、加工条件変更部１９、出力・表示部２０、数値制御部２１およびこれらの各処理部を制御する制御部２２を備える。
【００１１】
３次元形状情報格納部１１は、加工対象であるワークの３次元形状情報を格納する。３次元形状情報は、加工対象であるワークの形状が座標とその座標位置での厚さなどのデータの集合によって構成されているものである。この３元形状情報として、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）で作成されたデータを用いることができる。また、この３次元形状情報には、データ中の各形状の特徴部分について、その形状が何であるかを示す形状名称（穴、段差など）も含まれる。このデータ中の各形状の特徴部分について形状を識別して設定する技術は公知である（たとえば、特開２００６−１４２３９６号公報や国際公開第０１／０８１０３５号パンフレットを参照）ので、その詳しい説明を省略する。この３次元形状データは、放電加工装置１０のユーザによって、作成または入力される。
【００１２】
ＮＣプログラム格納部１２は、ワークを加工する際のＮＣプログラムを格納する。このＮＣプログラムには、ワークを加工する際の加工経路とその加工経路上の所定の位置での加工条件が含まれる。
【００１３】
加工経路上板厚情報取得部１３は、３次元形状情報格納部１１中のワークの３次元形状情報とＮＣプログラムの加工経路を重ね、加工経路上板厚情報を取得する。この加工経路上板厚情報は加工経路情報格納部へ格納され、ＮＣプログラムの加工経路を一方向に展開して、この加工経路上の各点における板厚を示すものである。すなわち加工距離に対応する板厚を表すことになる。なお、３次元形状情報における座標系とＮＣプログラムにおける座標系は一致しているものとする。
【００１４】
加工経路情報作成部１４は、加工経路上での形状変化位置を抽出し、その形状変化位置から所定の範囲を条件変更領域として設定する。具体的には、ワイヤをワークの上面図（平面図）上で見たときに点とみなし、この点をＮＣプログラムの加工経路上に沿って動かしたときに、ワークの厚さが変化する位置との交点を形状変化位置として抽出する。
【００１５】
その後、形状変化位置を中心として加工経路上の所定の範囲加工液噴出ノズル半径を条件変更領域として設定する。ノズル半径は通常１ｍｍ程度である。この条件変更領域は、ワークの形状が変化して放電加工処理に影響を与える領域であり、他の通常位置とは異なる加工条件を設定するための領域として設定されるものである。後述する図７−２に示す通り、これらの形状変化位置と条件変更領域は板厚情報に付加され、加工経路情報として加工経路情報格納部１５に格納される。なお、この明細書では、ワークの厚さが変化する部分を、形状特徴という。また、加工経路情報作成部１４は、加工経路上板厚情報取得部１３で取得した加工経路上板厚情報から、板厚が変化する部分を形状変化位置として抽出するようにしてもよい。この加工経路情報作成部１４は、特許請求の範囲における加工経路情報作成手段に相当する。
【００１６】
加工経路情報格納部１５は、加工経路上板厚情報取得部１３によって取得された加工経路上板厚情報と、加工経路情報作成部１４によって抽出された形状変化位置と条件変更領域とを含む加工経路情報を格納する。
【００１７】
加工進行位置取得部１６は、ワイヤ放電加工中に実際にワイヤがワーク上のどの位置に現在存在するのかを示す加工進行位置を取得する。この加工進行位置取得部１６は、特許請求の範囲における加工進行位置取得手段に相当する。
【００１８】
加工条件格納部１７は、加工中のワークに存在する形状の種類ごとに、ワイヤ断線が生じないように予め求められた加工条件を格納する。なお、加工条件には、ワイヤの移動速度などの機械条件や、放電加工における加工エネルギなどの電気条件が含まれる。図２は、加工条件の一例を示す図である。加工条件は、ワークの形状（形状名称）と、その形状の場合の加工条件とを含む情報からなる。この例では、加工条件は、通常位置（ＮＣプログラムに規定された）における加工条件に比して、何％の値で加工を行うかを示す場合を示しているが、加工速度や加工エネルギなどの機械条件や電気条件をより具体的に定めるようにしてもよい。この加工条件格納部１７は、特許請求の範囲における加工条件格納手段に相当する。
【００１９】
加工条件決定部１８は、加工進行位置取得部１６で取得された、現在の加工進行位置が条件変更領域にあるか否かを判定し、現在の加工進行位置が条件変更領域にある場合には、加工条件格納部１７内の加工条件に基づいて、加工経路上のつぎの位置で行う加工条件を決定する処理を行う。なお、この際、条件変更領域の形状については、３次元形状情報に含まれる形状名称が使用される。
【００２０】
加工条件変更部１９は、ＮＣプログラムに基づいて行われる加工条件について、加工条件決定部１８によって決定された加工条件に変更して設定する。なお、加工条件決定部１８と加工条件変更部１９は、特許請求の範囲における加工条件設定手段に相当する。
【００２１】
出力・表示部２０は、３次元形状情報やＮＣプログラム、条件変更領域などを、所定の表示プログラムに基づいて視覚的に表示する機能を有する。一般的には、液晶表示装置などのような表示装置によって構成される。
【００２２】
数値制御部２１は、ＮＣプログラムに基づいてワイヤやワークを載置するステージなどの実際の放電加工処理を行う図示しない放電加工機を制御する。なお、加工条件変更部１９によって加工条件が変更された場合には、数値制御部２１は、その変更された加工条件に基づいて、放電加工処理器の制御を行う。この制御としては、ワイヤの送り速度や加工液の流量などの機械条件や、放電エネルギなどの電気条件の制御を例示することができる。この数値制御部２１は、特許請求の範囲における数値制御手段に相当する。
【００２３】
通常の制御では加工不安定を検出して特別な処理を行うが、このような構成の放電加工装置１０では、条件変更領域を有する加工経路情報を用いて、加工不安定になる前に加工不安定にならないように放電加工処理の加工条件が制御されることになる。
【００２４】
つぎに、このような放電加工装置１０における放電加工の処理手順について説明する。
【００２５】
まず、加工経路上の形状特徴の抽出処理について、具体例を挙げながら説明する。図３は、加工経路上の形状情報の抽出処理の手順の一例を示すフローチャートであり、図４は、放電加工の対象となるワークの形状の一例を示す斜視図であり、図５は、図４のワークの上面図であり、図６は、図４のワークの加工経路を示す図である。なお、図６には、加工経路がワーク上のどの位置を通るのかをわかり易くするために、点線でワークの形状を示している。
【００２６】
図４に示されるように、このワーク１０１は、厚さがＴ1の直方体状のワークに１箇所の穴１１１と段差１１２が設けられた構造となっている。穴１１１の部分のワーク１０１の厚さはＴ2であり、段差１１２の部分のワーク１０１の厚さはＴ3である。このようなワーク１０１の形状と、ワーク１０１上に設けられた形状の種類が３次元形状情報として３次元形状情報格納部１１に格納されている。また、図６に示される加工経路を表すＮＣプログラム１２０は、ＮＣプログラム格納部１２に格納される。
【００２７】
まず、加工経路上板厚情報取得部１３は、３次元形状情報格納部１１から図４に示されるワーク１０１の３次元形状情報と、ＮＣプログラム格納部１２から図６に示される加工経路１２０と、を取得する（ステップＳ１１）。
【００２８】
ついで、加工経路上板厚情報取得部１３は、加工経路１２０をワーク１０１に重ね合わせる（ステップＳ１２）。その後、加工経路上板厚情報取得部１３は、３次元形状情報から加工経路１２０上における各点の厚さを取得し、加工経路１２０に対する板厚情報を作成する（ステップＳ１３）。図７−１は、図６に示される加工経路上の板厚情報を示す図である。この図７−１において、横軸は板厚を示し、縦軸は加工経路上の各点を示している。この図７−１では、厚さがＴ1の部分、穴１１１がある厚さがＴ2の部分、段差１１２がある厚さがＴ3の部分が示されている。なお、この板厚情報では、図６で２次元で示される加工経路１２０を一方向に展開して示している。
【００２９】
ついで、加工経路情報作成部１４は、取得した板厚情報を用いて、ワーク１０１の形状特徴を抽出する。具体的には、板厚が変化している形状変化位置を抽出する（ステップＳ１４）。さらに、加工経路情報作成部１４は、加工経路１２０上の形状変化位置の前後の所定の範囲を条件変更領域として設定し（ステップＳ１５）、加工経路情報を作成する。図７−２は、図７−１の板厚情報に形状変化位置を付加した図であり、図７−３は、図７−２に条件変更領域をさらに付加した図である。図７−２に示されるように、形状変化位置は、板厚情報において、加工経路１２０上で形状（板厚）が変化している部分を点として示すものである。また、図７−３に示されるように、条件変更領域は、図７−２の形状変化位置を中心に、その前後の所定の領域として示される。そして、図７−３に示される加工経路情報は、加工経路情報格納部に格納され、形状特徴抽出処理が終了する。
【００３０】
つぎに、実際の放電加工処理について図８のフローチャートを参照しながら説明する。まず、放電加工装置１０において、加工処理がスタートされ、ＮＣプログラムに基づいて、処理が進行しているものとする。このとき、数値制御部２１は、ＮＣプログラム格納部１２に格納されたＮＣプログラムに規定された所定の加工条件に基づいて、ワークに対する放電加工処理を実行する（ステップＳ３１）。
【００３１】
加工進行位置取得部１６は、ＮＣプログラムの加工速度に基づいて、現在の加工進行位置を取得する（ステップＳ３２）。そして、加工進行位置取得部１６は、図３の形状特徴抽出処理で取得した加工経路情報を参照して、現在の加工進行位置が、条件変更領域に達したか否かを判定する（ステップＳ３３）。条件変更領域に達していない場合（ステップＳ３３でＮｏの場合）には、それまでの条件で加工を継続する（ステップＳ３４）。
【００３２】
一方、条件変更領域に達した場合（ステップＳ３３でＹｅｓの場合）には、加工条件決定部１８は、その形状名称を加工経路情報（３次元形状情報）から取得し、その形状名称に応じた加工条件を加工条件格納部１７から抽出する（ステップＳ３５）。たとえば、現在の加工進行位置が図５または図６の穴１１１の位置の条件変更領域に達した場合には、加工経路情報（３次元形状情報）にその位置が穴である旨の情報が含まれているので、加工条件決定部１８は、図２の加工条件から形状名称が「穴」に対応する加工条件を抽出する。図２を参照すると形状名称が「穴」の加工条件は通常のエネルギの５０％の条件で加工を行うものであるので、それまでのエネルギを５０％にする加工条件を決定する。
【００３３】
その後、加工条件決定部１８は、抽出した加工条件を新たな加工条件として決定する（ステップＳ３６）。この加工条件は、形状特徴に応じてワイヤ断線が生じないように求められた加工条件である。ついで、加工条件変更部１９は、今まで設定されていたＮＣプログラム中の加工条件を、加工条件決定部１８で決定された加工条件に変更し（ステップＳ３７）、数値制御部２１は、変更された新たな加工条件でワークの放電加工処理を実行する（ステップＳ３８）。
【００３４】
その後、加工進行位置取得部１６は、新たな加工条件を考慮した現在の加工進行位置を取得する（ステップＳ３９）。そして、加工進行位置取得部１６は、形状特徴抽出処理で取得した加工経路情報を参照して、現在の加工進行位置が、条件変更領域外に達したか否かを判定する（ステップＳ４０）。条件変更領域外に達していない場合（ステップＳ４０でＮｏの場合）には、ステップＳ３８に戻り、変更された加工条件で加工処理を進める。
【００３５】
また、条件変更領域外に達した場合（ステップＳ４０でＹｅｓの場合）には、加工条件決定部１８は、ＮＣプログラムに規定されている通常の加工条件を取得し（ステップＳ４１）、加工条件変更部１９は、それまでに設定されていた加工条件を取得した加工条件に変更する（ステップＳ４２）。そして、数値制御部２１は、変更された加工条件（すなわち、ＮＣプログラムに規定されている加工条件）でワークの放電加工処理を実行する（ステップＳ４３）。
【００３６】
その後またはステップＳ３４の後、加工進行位置取得部１６は、現在の加工進行位置を取得し（ステップＳ４４）、ＮＣプログラムを参照して、加工が終了したか否かを判定する（ステップＳ４５）。加工が終了していない場合には、ステップＳ３２に戻り、加工経路が終了点に達するまで上述した処理が繰り返し実行される。また、加工処理が終了した場合には、放電加工処理が終了する。
【００３７】
この実施の形態１によれば、加工対象であるワークの３次元形状情報に基づいて、加工経路上におけるワークの形状特徴の変化を予め抽出し、このワークの形状特徴に基づいて加工条件を変化させるようにしたので、加工進行時にワークの形状特徴が変化する場合でも、ワイヤ断線が生じずかつ加工速度低下を最小限に抑えた適切な加工が行われるという効果を有する。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１では、加工経路上での形状特徴が変化する点を取得し、この形状特徴の変化点から加工経路上の所定の範囲を条件変更領域として設定し、条件変更領域に現在の加工進行位置が達した場合に、放電加工の加工条件を変更させるようにした。
【００３９】
しかし、実施の形態１の方法では、加工経路上に存在する形状特徴の変化には加工条件を変化させることができるが、加工経路の近傍に形状特徴の変化する領域がある場合については、加工条件を変化させることができない。
【００４０】
そのため、そのような領域を加工する際に、ワイヤ断線が生じてしまう可能性があった。そこで、この実施の形態２では、加工経路の近傍に形状特徴の変化する領域がある場合にも、それを考慮して加工条件を制御することができる放電加工装置および放電加工方法について説明する。
【００４１】
図９は、この発明にかかる放電加工装置の実施の形態２の機能構成を模式的に示すブロック図である。この放電加工装置１０は、図１の放電加工装置１０において、ワーク形状影響範囲作成部２３と加工液影響範囲作成部２４をさらに備える構成を有する。
【００４２】
ワーク形状影響範囲作成部２３は、ワークに存在する形状変化部分が放電加工時においてワイヤに及ぼす影響の範囲であるワーク形状影響範囲を求めるものである。ワーク形状影響範囲は例えば段差加工の場合１ｍｍ程度であることが実験により明らかになっている。
【００４３】
具体的には、ワークの輪郭上の各点からその輪郭に対して垂直な方向の所定の範囲を、ワーク形状影響範囲として捉え、ワークの３次元形状情報に重ね合わせる。図１０−１〜図１０−３は、ワーク形状影響範囲の取得方法の一例を示す図であり、図１０−１は、ワークの形状の一例を示す斜視図であり、図１０−２は、図１０−１のワーク形状の上面図であり、図１０−３は、図１０−２にワーク形状にワーク形状影響範囲を付加したものである。ここでは、説明の便宜上、ワーク１０１の上面図においてワーク形状影響範囲Ａ’を付加した図を示している。この図１０−３に示されるように、ワークの輪郭Ａから外側と内側の所定の範囲にワーク形状影響範囲Ａ’が作成される。このワーク形状影響範囲作成部２３は、特許請求の範囲におけるワーク形状影響範囲作成手段に相当する。
【００４４】
加工液影響範囲作成部２４は、放電加工時において、ノズルからワイヤに供給される加工液がワイヤに及ぼす影響の範囲を求めるものである。図１１は、加工液影響範囲を模式的に示す図である。この図に示されるように、加工経路を求める際に点とみなされるワイヤＷに、加工液の影響が及ぶワイヤＷから所定の範囲を加工液影響範囲Ｗ’としている。この加工液影響範囲Ｗ’は、実際の放電加工時におけるワイヤの水柱の範囲を示している。ワイヤのノズル半径２ｍｍの場合水柱も２ｍｍなので加工液影響範囲も２ｍｍ程度となることが実験により明らかになっている。この加工液影響範囲作成部２４は、特許請求の範囲における加工液影響範囲作成手段に相当する。
【００４５】
また、加工経路情報作成部１４は、実施の形態１で説明した条件変更領域ＡＷの設定に加えて、加工経路上におけるワーク形状影響範囲（特許請求の範囲における加工経路上ワーク形状影響範囲に対応する）Ａ’Ｗ、加工液影響範囲（特許請求の範囲における加工経路上加工液影響範囲に対応する）ＡＷ’およびワーク形状・加工液影響範囲（特許請求の範囲における加工経路上ワーク形状・加工液影響範囲に対応する）Ａ’Ｗ’を求める処理を行う。具体的には、ワーク形状影響範囲Ａ’とワイヤＷとの交差部分であるワーク形状影響範囲Ａ’Ｗと、ワークの輪郭Ａと加工液影響範囲Ｗ’との交差部分である加工液影響範囲ＡＷ’と、ワーク形状影響範囲Ａ’と加工液影響範囲Ｗ’との交差部分であるワーク得形状・加工液影響範囲Ａ’Ｗ’とを、３次元形状情報、加工経路、ワーク形状影響範囲、加工液影響範囲を用いて求め、その結果を加工経路情報として加工経路情報格納部１５に格納する機能を有する。なお、加工経路情報作成部１４による形状変化位置の抽出処理は、ワークの輪郭ＡとワイヤＷとの交差部分を求めることと同じである。なお、図９の放電加工装置１０におけるその他の構成要素は、実施の形態１と同一であるので、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
つぎに、この実施の形態２における放電加工装置の形状特徴抽出処理について図１２のフローチャートを参照しながら説明する。また、ここでは、図１０−１〜図１０−２に示した形状を有するワーク１０１を、図１０−２に点線で示した加工経路で放電加工処理を行う場合を例に挙げて説明するものとする。
【００４７】
ワークについて説明すると、図１０−１〜図１０−２に示されるように、厚さがＴ１の直方体状のワークに、加工方向の途中から厚さがＴ1よりも小さいＴ2となる段差１１２が設けられている。また、この段差１１２の部分には１箇所の穴１１１が設けられた構造となっている。穴１１１の部分のワークの厚さはＴ3である。このようなワーク１０１の形状が３次元形状情報として３次元形状情報格納部１１に格納される。また、図１０−２で点線に示される加工経路を表すＮＣプログラムは、ＮＣプログラム格納部１２に格納される。
【００４８】
つぎに、形状特徴抽出処理について説明すると、まず、加工経路上板厚情報取得部１３は、３次元形状情報格納部１１から図１０−１に示される３次元形状情報と、ＮＣプログラム格納部１２から図１０−２に示される加工経路とを取得する（ステップＳ６１）。
【００４９】
ついで、加工経路上板厚情報取得部１３は、図１０−２に示されるように加工経路をワークに重ね合わせる（ステップＳ６２）。その後、加工経路上板厚情報取得部１３は、３次元形状情報から加工経路上における各点の厚さを取得し、加工経路に対する板厚情報を作成する（ステップＳ６３）。図１３は、図１０−２に示される加工経路上の板厚変化を示す板厚情報である。この図１３において、縦軸は板厚を示し、横軸は加工経路上の各点を示している。この図１３では、何の加工も施されていない厚さがＴ１の部分、段差１１２のある厚さがＴ2の部分、穴１１１の形成された厚さがＴ3の部分が示されている。
【００５０】
ついで、ワーク形状影響範囲作成部２３は、図１０−１〜図１０−２のワークに対して、その輪郭から所定距離だけ離れた位置を範囲とするワーク形状影響範囲を作成する（ステップＳ６４）。図１０−３に示されるように、ワーク１０１の輪郭Ａから外側と内側に所定の距離ｓだけ離れた位置に輪郭Ａと平行した線が引かれ、この２本の線に挟まれた領域がワーク形状影響範囲Ａ’となる。
【００５１】
また、加工液影響範囲作成部２４は、ワイヤの長手方向に垂直な断面形状に、点で表されるワイヤＷから所定距離ｔだけ離れた位置を範囲とする加工液影響範囲Ｗ’を作成する（ステップＳ６５）。この様子が図１１に示されている。なお、ここでは、ステップＳ６４のワーク形状影響範囲の作成の後に、ステップＳ６５の加工液影響範囲の作成を行っているが、順番は逆でもよい。
【００５２】
その後、加工経路情報作成部１４は、ステップＳ６３で取得した板厚情報を用いて、ワークの板厚が変化している形状変化位置を抽出する（ステップＳ６６）。この形状変化位置は、上述したようにワーク１０１の輪郭ＡとワイヤＷとの交差部分と同じであるので、板厚情報を用いずに、ワークの輪郭ＡとワイヤＷとの交差部分として求めてもよい。
【００５３】
ついで、加工経路情報作成部１４は、ステップＳ６４で取得したワーク形状影響範囲Ａ’が付加された３次元形状情報とワイヤＷとの交差部分であるワーク形状影響範囲Ａ’Ｗを抽出する処理を行う（ステップＳ６７）。また、加工経路情報作成部１４は、ワークの３次元形状情報（ワークの輪郭Ａ）とステップＳ６５で取得した加工液影響範囲Ｗ’が付加されたワイヤ形状との交差部分である加工液影響範囲ＡＷ’を抽出する処理を行う（ステップＳ６８）。さらに、ステップＳ６４で取得したワーク形状影響範囲Ａ’が付加された３次元形状情報とステップＳ６５で取得した加工液影響範囲Ｗ’が付加されたワイヤ形状との交差部分であるワーク形状・加工液影響範囲Ａ’ Ｗ’を抽出する処理を行う（ステップＳ６９）。なお、これらのステップＳ６６〜Ｓ６９の処理の順番も、入れ替えることができる。
【００５４】
図１４は、板厚情報に、形状変化位置、ワーク形状影響範囲、加工液影響範囲、ワーク形状・加工液影響範囲を付加した加工経路情報の一例を示す図である。形状変化位置抽出処理では、形状が変化する部分は、ワークの３次元形状情報の輪郭ＡとワイヤＷとの交差部分とみなされる。そのため、図中では、形状変化位置は、ＡＷと示されている。
【００５５】
また、ワーク形状影響範囲抽出処理では、ワーク形状影響範囲Ａ’とワイヤＷの交差部分がワーク形状影響範囲とみなされる。そのため、図中では、ワーク形状影響範囲は、Ａ’Ｗと示されている。
【００５６】
さらに、加工液影響範囲抽出処理では、ワーク形状の輪郭Ａと加工液影響範囲Ｗ’が付加されたワイヤとの交差部分が加工液影響範囲とみなされる。そのため、図中では、加工液影響範囲は、ＡＷ’と示されている。
【００５７】
さらにまた、ワーク形状・加工液影響範囲抽出処理では、ワーク形状影響範囲Ａ’と加工液影響範囲Ｗ’が付加されたワイヤの交差部分がワーク形状・加工液影響範囲とみなされる。そのため、図中では、ワーク形状・加工液影響範囲は、Ａ’Ｗ’と示されている。以上のようにして、形状特徴抽出処理が終了する。
【００５８】
つぎに、実際の放電加工処理について図１５のフローチャートを参照しながら説明する。まず、放電加工装置１０において、加工処理がスタートされ、ＮＣプログラムに基づいて、処理が進行しているものとする。このとき、数値制御部２１は、ＮＣプログラムに規定されている加工条件にしたがって、ワークに対する放電加工処理を実行する（ステップＳ９１）。
【００５９】
加工進行位置取得部１６は、ＮＣプログラムの加工速度に基づいて、現在の加工進行位置を取得する（ステップＳ９２）。そして、加工進行位置取得部１６は、形状特徴抽出処理で取得した形状特徴情報を参照して、現在の加工進行位置が、条件変更領域に達したか否かを判定する（ステップＳ９３）。条件変更領域に達していない場合（ステップＳ９３でＮｏの場合）には、それまでの条件で放電加工を進める（ステップＳ９４）。
【００６０】
一方、条件変更領域に達した場合（ステップＳ９３でＹｅｓの場合）には、加工条件決定部１８は、形状状態に応じた加工条件を加工条件格納部１７から抽出する（ステップＳ９５）。ここで、形状状態とは、上記の形状変化位置ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’、ワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’の重なり状態を意味する。一般的に、Ａ’Ｗ’＞［ＡＷ’，Ａ’Ｗ］＞ＡＷの順に範囲は小さくなり、またこの順でワイヤ断線が発生しやすくなる。そこで、これらの領域の重なり具合に応じて、加工条件を変化させるように予め用意しておいた加工条件に基づいて、加工条件を選択する。
【００６１】
図１６は、加工条件の一例を示す図である。この加工条件には、ワーク上に存在する形状特徴である形状（形状名称）、形状変化位置ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’、ワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’、加工条件を含む項目からなる。ここで、加工条件は、電気条件や機械条件を含む条件であり、この図の例では、通常の処理に比べてどの程度割合で加工条件を抑制するかを示している。ここでは、抑制する割合を下向きの三角マークで示している。１つの下向きの三角マークを所定の割合とすると、２つの下向きの三角マークはその２倍量で抑制し、３つの下向きの三角マークはその３倍量で抑制することを示している。また、この図に示されるように、形状変化位置ＡＷ、すなわち、形状変化位置ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’、ワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’がすべて重なる領域では、加工条件を最も抑制し、形状変化位置ＡＷから離れるにしたがって、すなわち、形状状態の重なり具合が低くなるにしたがって、抑制する割合が小さくなる。
【００６２】
その後、加工条件決定部１８は、抽出した加工条件を新たな加工条件として決定する（ステップＳ９６）。ついで、加工条件変更部１９は、今まで設定されていた加工条件を、加工条件決定部１８で決定された加工条件に変更し（ステップＳ９７）、数値制御部２１は、変更された加工条件でワークの加工を実行する（ステップＳ９８）。
【００６３】
その後、加工進行位置取得部１６は、新たな加工条件を考慮した現在の加工進行位置を取得する（ステップＳ９９）。そして、加工進行位置取得部１６は、図１２の形状特徴抽出処理で取得した加工経路情報を参照して、現在の加工進行位置が、条件変更領域外に達したか否かを判定する（ステップＳ１００）。条件変更領域外に達していない場合（ステップＳ１００でＮｏの場合）には、さらに異なる条件変更領域に達したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。異なる条件変更領域に達していない場合（ステップＳ１０１でＮｏの場合）には、ステップＳ９８に戻り、変更された加工条件で加工処理を進める。また、異なる条件変更領域に達した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓの場合）には、ステップＳ９５に戻り、上述した処理が繰り返し実行される。
【００６４】
また、条件変更領域外に達した場合（ステップＳ１００でＹｅｓの場合）には、加工条件決定部１８は、ＮＣプログラムに規定されている通常の加工条件を取得し（ステップＳ１０２）、加工条件変更部１９は、それまでに設定されていた加工条件を取得した加工条件に変更する（ステップＳ１０３）。そして、数値制御部２１は、変更された新たな加工条件（すなわち、ＮＣプログラムに規定されている加工条件）でワークの放電加工処理を実行する（ステップＳ１０４）。
【００６５】
図１７は、図１０−２のワークを加工する際の加工経路情報の一例を示す図である。なお、この図では板厚情報を省略している。この図に示されるように、加工経路上では、形状変化位置ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’およびワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’が重なる領域、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’およびワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’が重なる領域、加工液影響範囲ＡＷ’およびワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’が重なる領域、並びにワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’のみの領域に大別することができる。これらのそれぞれの領域に、図１６の加工条件を適用したものが、図中に「電気条件、機械条件」と示されている部分である。なお、ワークの位置との対応付けを明確にするために、この図にはワーク形状影響範囲を付加したワークの上面図も示している。
【００６６】
ここで、領域Ａで表される部分は、ワーク１０１の端部であり、形状名称としては「縁」に相当する。そのため、この部分の加工条件としては、図１６の形状が「縁」の中から、形状状態に応じて選択される。なお、「縁」では、どの領域でも加工条件を抑制する割合は同じであるので、この領域Ａでは、すべて同じ条件での加工処理となる。これは、領域Ｂで表される部分と領域Ｃで表される部分も同じである。
【００６７】
また、領域Ｃ，Ｄで表される部分は、穴１１１であり、形状名称としては「穴」に相当する。そのため、この部分の加工条件としては、図１６の形状が「穴」の中から、形状状態に応じて選択される。図１６に示されるように、形状変化位置ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’およびワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’のすべてが重なる領域で加工条件を抑制する割合が最大であり、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’およびワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’が重なる領域と、加工液影響範囲ＡＷ’およびワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’が重なる領域とは、加工条件を抑制する割合がつぎに大きく、ワーク形状・加工液影範囲Ａ’Ｗ’のみの領域では、加工条件を抑制する割合が最も小さい。これらの加工条件が図の加工経路上の各位置に示されている。つまり、形状変化位置では最も加工条件を抑制して加工処理を行い、形状変化位置から離れるにしたがって徐々に加工条件を抑制する割合が少なくなる。上述したステップＳ９５〜ステップＳ１０１の処理では、図１７に示されるように加工条件が制御されて、放電加工処理が実行される。
【００６８】
その後またはステップＳ９４の後、加工進行位置取得部１６は、現在の加工進行位置を取得し（ステップＳ１０５）、ＮＣプログラムを参照して、加工が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。加工が終了していない場合には、ステップＳ９２に戻り、加工経路が終了点に達するまで上述した処理が繰り返し実行される。また、加工処理が終了した場合には、放電加工処理が終了する。
【００６９】
この実施の形態２では、加工状態として、形状特徴情報ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’、ワーク形状・加工液影響範囲Ａ’Ｗ’の加工経路上における重なり具合に応じて加工条件の変更を行なうようにしているが、いずれか１つの範囲を選択して、実施の形態１のように処理することも可能である。
【００７０】
この実施の形態２によれば、加工対象であるワークの３次元形状情報とワイヤとの交差部分を、それぞれ加工形状影響範囲と加工液影響範囲を考慮して、形状特徴情報ＡＷ、ワーク形状影響範囲Ａ’Ｗ、加工液影響範囲ＡＷ’、ワーク形状・加工液影響範囲Ａ’Ｗ’を求め、これらの範囲の重なり方に応じて加工条件を変化させるようにしたので、加工進行時にワークの形状特徴が変化する場合でも、ワイヤ断線が生じない条件で放電加工を実行することができるという効果を有する。また、厚さの変化する領域付近で、段階的に加工条件を変化させることができるという効果も有する。
【００７１】
図１８〜図１９は、実施の形態２の特徴を説明するための図であり、図１８は、ワーク中の形状特徴と加工経路の位置関係の一例を示す図であり、図１９は、ワーク中の立壁と加工経路の位置関係の一例を示す図である。図１８に示されるように、ワーク１０１に形成された２つの穴１１１の中心付近を通る加工経路Ａ、２つの穴１１１の端部付近を通る加工経路Ｂのような場合には、実施の形態１でもワイヤ断線を生じさせずに加工処理を行うことが可能である。しかし、２つの穴１１１の端部の近傍を通る加工経路Ｃのように、穴１１１の端部近傍を加工する場合には、穴の存在により加工液の流れが変化し、実施の形態１の方法では、形状特徴による加工制御を行えないので、加工処理中にワイヤ断線が生じる可能性がある。また、加工経路Ａ，Ｂ，Ｃでは、加工経路上の形状やそれに伴う加工液の流れの変化が異なるために、それぞれで加工条件の制御方法が異なる。一方、上述したこの実施の形態２によれば、加工経路上の形状状態に基づいて、加工条件を変化させるようにしたので、加工経路Ａ〜Ｃのような場合でも、それぞれに適した加工条件で加工処理を実行することができるので、ワイヤ断線が生じずかつ加工速度低下を最小限に抑えた適切な加工が行われるという効果を有する。
【００７２】
また、図１９に示されるように、加工経路がワーク１０１に形成された立壁１１３に沿う場合にも、立壁１１３の存在によって加工液の流れが変化する。この実施の形態２では、このような場合でも、立壁１１３の存在が影響を与える加工形状影響範囲と、ワイヤ形状が影響を与えるワイヤ形状影響範囲とを考慮して加工条件が設定されるので、ワイヤ断線が生じずかつ加工速度低下を最小限に抑えた適切な加工が行われるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、この発明にかかる放電加工装置は、形状変化を有するワークの放電加工処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明による放電加工装置の実施の形態１の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】加工条件の一例を示す図である。
【図３】加工経路上の形状情報の抽出処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】放電加工の対象となるワークの形状の一例を示す斜視図である。
【図５】図４のワークの上面図である。
【図６】図４のワークの加工経路を示す図である。
【図７−１】図６に示される加工経路上の板厚情報を示す図である。
【図７−２】図７−１の板厚情報に形状変化位置を付加した図である。
【図７−３】図７−２に条件変更領域をさらに付加した図である。
【図８】放電加工処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】この発明による放電加工装置の実施の形態２の機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図１０−１】ワークの形状の一例を示す斜視図である。
【図１０−２】図１０−１のワーク形状の上面図である。
【図１０−３】図１０−２にワーク形状にワーク形状影響範囲を付加した図である。
【図１１】加工液影響範囲を模式的に示す図である。
【図１２】形状特徴抽出処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１０−２に示される加工経路上の板厚変化を示す板厚情報を示す図である。
【図１４】板厚情報に、形状変化位置、ワーク形状影響範囲、加工液影響範囲、ワーク形状・加工液影響範囲を付加した加工経路情報の一例を示す図である。
【図１５】放電加工処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１６】加工条件の一例を示す図である。
【図１７】図１０−２のワークを加工する際の加工経路情報の一例を示す図である。
【図１８】ワーク中の形状と加工経路の位置関係の一例を示す図である。
【図１９】ワーク中の立壁と加工経路の位置関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  放電加工装置
１１  ３次元形状情報格納部
１２  ＮＣプログラム格納部
１３  加工経路上板厚情報取得部
１４  形状特徴抽出部
１５  加工経路情報作成部
１６  加工経路情報格納部
１７  加工進行位置取得部
１８  加工条件格納部
１９  加工条件決定部
２０  加工条件変更部
２１  出力・表示部
２２  数値制御部
２３  制御部
２４  ワーク形状影響範囲作成部
２５  加工液影響範囲作成部
１０１  ワーク
１１１  穴
１１２  段差
１１３  立壁
【図１】
2008100337.tif 000003
【図２】
2008100337.tif 000004
【図３】
2008100337.tif 000005
【図４】
2008100337.tif 000006
【図５】
2008100337.tif 000007
【図６】
2008100337.tif 000008
【図７−１】
2008100337.tif 000009
【図７−２】
2008100337.tif 000010
【図７−３】
2008100337.tif 000011
【図８】
2008100337.tif 000012
【図９】
2008100337.tif 000013
【図１０−１】
2008100337.tif 000014
【図１０−２】
2008100337.tif 000015
【図１０−３】
2008100337.tif 000016
【図１１】
2008100337.tif 000017
【図１２】
2008100337.tif 000018
【図１３】
2008100337.tif 000019
【図１４】
2008100337.tif 000020
【図１５】
2008100337.tif 000021
【図１６】
2008100337.tif 000022
【図１７】
2008100337.tif 000023
【図１８】
2008100337.tif 000024
【図１９】
2008100337.tif 000025