(57)【要約】【課題】  単純な形状の電極を３次元制御して、金型製作や部品加工を行う放電加工装置において、加工状態が常に一定となり均一な加工面を得ることが可能な放電加工装置を提供する。【解決手段】  回転する単純形状の電極６を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に電極６の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工粉の排出状態を予測し、加工進行方向に対して加工代が左側にある場合は電極６を右回転に、加工代が右側にある場合は電極６を左回転にそれぞれ制御する。また、加工粉の排出が困難な箇所では、予め設定された回数毎に電極５の回転方向を切り換えて制御する。【選択図】        図１
2005125492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する単純形状の電極を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に上記電極の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工粉の排出状態を予測し、加工進行方向に対して加工代が左側にある場合は上記電極を右回転に、加工代が右側にある場合は上記電極を左回転にそれぞれ制御することを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
上記加工粉の排出が困難な箇所では、予め設定された回数毎に上記電極の回転方向を切り換えて制御することを特徴とする請求項１記載の放電加工装置。
【請求項３】
回転する単純形状の電極を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に上記電極の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工量を計算し、上記加工量に比例して上記電極の回転数を制御する電極回転数制御手段を備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項４】
上記加工粉の排出が困難な箇所では、上記電極の回転数を上げて制御することを特徴とする請求項３記載の放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単純な形状の電極を３次元制御して、金型製作や部品加工を行う放電加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、円柱、円筒、角柱などの比較的単純な形状をした電極をＮＣ制御装置により３次元制御を行い、所望の３次元形状を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においては、複雑な３次元形状の総型電極を製作しなくてよく、金型製作コストおよび製作時間を大きく改善することができる。また、電極形状をあらかじめ規定できることからＣＡＭシステムなどの導入が容易となり加工工程の自動化が期待できる。
【０００３】
しかしながら、このような放電加工では、総型電極による放電加工に比べて加工精度の点で電極消耗が大きな問題となる。このような問題を解決するために、山形大学の土屋、金子氏らによる一連の研究報告「円筒電極による三次元制御放電加工（第１報）」電気加工学会誌，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．３３，ｐ３１／４４（１９８３）、「円筒電極による三次元制御放電加工（第２報）」電気加工学会誌，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．３４，ｐ．１／１２（１９８４）にて、円柱や円筒電極を回転させながらＺ軸に一定量切り込んだのちＸ，Ｙ軸によって平面加工を行う場合、あらかじめ実測データから求めた電極消耗長さの補正データをプログラム中に与えて加工の進行に伴い予測された消耗分だけ電極を送る方法が提案されている。
【０００４】
図７は上記のような電極消耗の補正が採用された従来の放電加工装置の構成を示すブロック図である。
図において、１は各駆動モータ２、３によってＸ、Ｙ方向に駆動されるＸＹテーブル、４はこのＸＹテーブル３上に載置された被加工物、５は主軸、６はこの主軸５の先端に被加工物４と対応して固着され、例えば円柱、円筒等のように単純な形状をした加工電極、７は駆動モータの駆動力を主軸５を介して加工電極６に伝達し回転させる電極回転機構である。
【０００５】
９は加工電極６と被加工物４との間にパルス状の電流を加える加工電源、１０は補正が考慮されていない加工経路が格納された加工経路格納手段、１１は加工電極６の消耗を補正するための補正データが格納された補正データ格納手段、１２はこの補正データ格納手段１１に格納された補正データを用いて、加工経路格納手段１０に格納されている加工経路を補正し電極経路を生成する電極経路生成手段、１３はこの電極経路生成手段１２で生成された電極経路に基づいて電極経路指令を送出する電極経路指令手段、１４はこの電極経路指令手段１３により送出される電極経路指令に基づいて、各駆動モータ２、３を制御することにより加工電極６の位置を設定する電極位置制御手段である。
【０００６】
次に、上記のように構成された従来の放電加工装置の動作について説明する。
まず、加工に先立って予備実験により消耗補償パラメータを決定する。電極消耗が定常状態であれば軌道送り長さＬと電極消耗長さｚの間には補正データｍを介してｚ＝ｍＬの関係が成立するので、適当な加工長さＬにわたって加工を行い、電極消耗長さｚを測定してｍを計算すればよい。もちろん、以前行った実験、既知の経験や知識、理論などによりｍが決定できる場合、予備実験は不要である。
【０００７】
さて、被加工物４の加工形状に応じて設定され加工経路格納手段１０に格納された加工経路は、加工電極６の消耗については考慮されていないため、電極経路生成手段１２により補正データ格納手段１１に格納された補正データｍを用いて、単位軌道送り長さΔＬ毎に電極長手方向の消耗長さΔｚ＝ｍ・ΔＬの軌道を付加し電極消耗量を補償した、修正軌道データを生成するための電極経路を作成し電極経路指令手段１３に送出される。
【０００８】
次いで、電極経路指令手段１３によりこの電極経路に基づいて電極経路指令が送出され、この電極経路指令により電極位置制御手段１４は各駆動モータ２、３を制御することによりＸＹテーブル１を移動させ、被加工物４に対する加工電極６の位置を設定して、被加工物４を所望の形状に加工する。
すなわち、図８にそのフローを示すように、補正データｍを用いて加工経路を補正して電極経路を生成し、この電極経路に基づいて加工を行うものである。
【０００９】
なお、当然のことながら、加工電極６の消耗量の決定は加工軌跡によって生じる加工量の差を考慮に入れる必要があり、加工量によって補正データｍには係数がかかる。
又、上述したと同様の消耗補正方法については、例えば特開平５−３４５２２９号公報においても述べられている。
【００１０】
さらに又、山形大学による研究報告「輪郭放電加工における学習予測補正制御」電気加工学会誌，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．３３，ｐ７／１１（１９８７）にて、補正データｍをより正確なものとするために、加工中に接触検知を行って実際の消耗量を確かめ、補正データ格納手段１１に格納された補正データｍを消耗量に応じて変更する方法も提案されている。
【００１１】
図９は上記のような電極消耗の補正が採用された放電加工装置の構成を示すブロック図である。
図において、図７に示す放電加工装置と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。１５は一定の計測区間ΔＬ毎に接触検知で電極消耗を計測する電極消耗計測手段、１６はこの電極消耗計測手段１５で計測され電極消耗に応じて、補正データ格納手段１１内の補正データｍを修正する補正データ修正手段、１７はこの補正データ修正手段１６で修正された補正データｍに基づいて、電極位置制御手段１４による制御量を補正して加工電極６の位置設定を修正する補正手段である。
【００１２】
次に、上記のように構成された従来の放電加工装置の動作について説明する。
まず、補正手段１７は補正データ格納手段１１に予め格納されている補正データｍを用いて、単位軌道送り長さΔＬ毎に電極長手方向の消耗長さΔｚ＝ｍ・ΔＬの軌道を付加することによって、電極経路指令手段１３から電極位置制御手段１４に指令される電極経路を補正する。次いで、この補正された電極経路に基づいて、電極位置制御手段１４は加工電極６の位置設定を行い加工電極６により加工が進行する。
【００１３】
一方、電極消耗計測手段１５は電極位置制御手段１４によって設定される加工電極６の位置から、その位置が平面進行方向にＸ進むごとに、加工電源９に信号を送出して加工電源９を切り、接触検知により実際の電極消耗長さΔｚを計測する。そして、計測が終了すると加工電極６を元の位置に戻して加工電源９を投入し、補正データ修正手段１６は補正データ格納手段１１に格納される補正データｍによって計算で得られるΔｚ＝ｍ・ΔＬと、上記したように接触検知によって実際に得られたΔｚ２とを比較し補正データｍを修正する。なお、図１０は上記動作をフローで示す図である。
【００１４】
【非特許文献１】「円筒電極による三次元制御放電加工（第１報）」電気加工学会誌，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．３３，ｐ３１／４４（１９８３）
【非特許文献２】「円筒電極による三次元制御放電加工（第２報）」電気加工学会誌，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．３４，ｐ．１／１２（１９８４）
【非特許文献３】「輪郭放電加工における学習予測補正制御」電気加工学会誌，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．３３，ｐ７／１１（１９８７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の３次元加工を行う放電加工装置は以上のように構成されていた。ところで、放電加工は非接触加工のため、外乱が含まれ必ずしも予測通りに加工が行われるわけではない。例えば、加工時に発生する加工粉は、加工間隙の状態に影響を及ぼし、クリアランスを変化させる。
【００１６】
例えば、加工電極６の回転方向を例にすると、図１１（Ａ）に示すように加工電極６の回転方向を加工液を排出しながら加工が進行するようにした場合に比べて、図１１（Ｂ）に示すように加工電極６の回転方向を加工液を巻き込みながら加工が進行するようにした場合は、加工電極６の周囲に加工粉が溜まりやすくなる。したがって加工が不安定となりクリアランスが広くなるというように少しの外乱で、加工前に行った予測が大きくはずれてしまうことになる。そして、さらにある点で発生した誤差はその後の加工にも影響を及ぼし誤差を蓄積させる。
【００１７】
又、図９にその構造を示す従来の装置では、加工電極６の消耗誤差の問題については一部解決する。しかしながら、ある区間毎に電極消耗誤差をいちいち測定するのは無駄を含む上に、測定以前に発生した誤差による形状の乱れについては考慮されていない。又、通常、３次元放電加工は所望の加工深さを一回の動作で進むのではなく、少しずつ薄く何層にもわたって加工を行う、いわゆる多層加工を行うが、前の層の形状のみだれに対し考慮がなされていない。
【００１８】
又、なるべく加工が安定し理想に近い状態で加工を行うことができれば、そもそも消耗誤差は最小限ですむはずであるが、そのような考慮がなされていない。又、多層加工において、どのようにそれぞれの層の厚みを決定するか、どのように加工条件を切り替えるかについては何ら考慮がされていない。又、単純な形状の加工電極を用いた加工では、総型電極を用いた場合に比べて電極の消耗が多いため、何らかのタイミングで電極の交換を行う必要があるが、その点についても考慮がなされていない等、数多くの問題点があった。
【００１９】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、加工状態が常に一定となり均一な加工面を得ることが可能な放電加工装置を提供する。また、高速、高精度の加工を可能にする放電加工装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明に係る放電加工装置は、回転する単純形状の電極を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に電極の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工粉の排出状態を予測し、加工進行方向に対して加工代が左側にある場合は電極を右回転に、加工代が右側にある場合は電極を左回転にそれぞれ制御することを特徴とする。
【００２１】
また、この発明に係る放電加工装置は、回転する単純形状の電極を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に電極の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工量を計算し、加工量に比例して電極の回転数を制御する電極回転数制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、回転する単純形状の電極を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に電極の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工粉の排出状態を予測し、加工進行方向に対して加工代が左側にある場合は電極を右回転に、加工代が右側にある場合は電極を左回転にそれぞれ制御するようにしたので、加工状態が常に一定となり均一な加工面を得ることが可能な放電加工装置を提供することができる。
【００２３】
また、この発明によれば、回転する単純形状の電極を用いて３次元形状加工を行う放電加工装置において、加工経路に電極の消耗分の補正を加えた電極経路に対して加工量を計算し、加工量に比例して電極の回転数を制御する電極回転数制御手段を備えたので、加工状態が常に一定となり均一な加工面を得ることが可能な放電加工装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における放電加工装置の構成を示すブロック図、図２は図１における放電加工装置の動作を示すフロー図、図３は図１における放電加工装置の加工電極の回転方向と加工代の位置との関係を説明するための図、図４は図１における放電加工装置の加工電極の加工粉の排出が困難な箇所における回転方向の制御を説明するための図である。
【００２５】
図において、図７に示す従来装置と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。１８は電極経路生成手段１２で生成された電極経路に対して加工粉の排出状態を予測し、この排出状態に応じて加工電極６の回転方向を決定する電極回転方向決定手段、１９はこの電極回転方向決定手段１８で決定された回転方向に基づいて、電極回転機構７を介して加工電極６の回転方向を制御する電極回転方向制御手段である。
【００２６】
次に、上記のように構成された実施の形態１における放電加工装置の動作を図２に示すフローに基づいて説明する。
まず、補正データ格納手段１１に格納された補正データに基づいて、電極経路生成手段１２により加工経路格納手段１０に格納された加工経路に、電極消耗量の補正がなされて電極経路が生成される（ステップＳ１）。次いで、電極回転方向決定手段１８により電極経路に対して加工粉の排出状態が予測され、この排出状態に応じて加工粉が排出されやすいように加工電極６の回転方向が決定される（ステップＳ２）。例えば図３に示すように、加工電極６が点Ａの位置にあって、加工代が加工電極６の進行方向に対して右側にある場合は、図中矢印で示すように左回転に決定される。
【００２７】
このようにして加工電極６の回転方向が決定されると、所定の区間Ｋ毎に電極経路のチェックが行われる。そして、例えば図３に示すように、加工電極６が点Ｂの位置に移動して、加工代が加工電極６の進行方向に対して左側に変わったことが確認（ステップＳ３）されると、電極回転方向決定手段１８は電極逆回転指令を送出（ステップＳ４）して、加工粉が排出されやすいようにする。又、加工代の方向とともに加工粉が排出されやすいか否かも順次確認（ステップＳ５）され、例えば加工電極６が図４に点Ａで示すように、窪んだ位置で加工粉が溜まりやすい箇所にある場合は、右に１０回転、左に１０回転というように、適当な回数毎に回転方向を切り換える（ステップＳ６）。
【００２８】
このようにして、電極経路生成手段１２によって電極経路が生成され、電極回転方向決定手段１８によって加工電極６の回転方向が決定（ステップＳ７）されると、電極経路指令手段１３により電極経路に基づいた電極経路指令が送出され、この電極経路指令により電極位置制御手段１４は各駆動モータ２、３を制御することによりＸＹテーブル１を移動させ、加工電極６に対する被加工物４の位置を設定するとともに、電極回転方向制御手段１９は電極回転機構７を介して加工電極６の回転方向を設定して、被加工物４を所定の形状に加工する（ステップＳ８）。
【００２９】
このように上記実施の形態１によれば、電極経路生成手段１２によって生成された電極経路に対して、加工代が加工電極６の進行方向に対して左側にある場合は加工電極６を右回転に、加工代が右側にある場合は加工電極６を左回転に電極回転方向決定手段１８で設定して、加工粉が排出されやすいようにするとともに、加工粉の排出が困難な箇所では、予め設定された回数毎に加工電極６の回転方向を切り換えて制御するようにしているので、加工状態が常に一定になり均一な加工面が得られるという効果がある。
【００３０】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における放電加工装置の構成を示すブロック図、図６は図５における放電加工装置の動作を示すフロー図である。
図において、図１に示す実施の形態１と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。２０は電極経路生成手段１２で生成された電極経路に対して加工量を計算し、この加工量に比例して加工電極６の回転数を決定する電極回転数決定手段、２１はこの電極回転数決定手段２０で決定された回転数に基づいて、電極回転機構７を介して加工電極６の回転数を制御する電極回転数制御手段である。
【００３１】
次に、上記のように構成された実施の形態２における放電加工装置の動作を図６に示すフローに基づいて説明する。
まず、補正データ格納手段１１に格納された補正データに基づいて、電極経路生成手段１２により加工経路格納手段１０に格納された加工経路に、電極消耗量の補正がなされて電極経路が生成される（ステップＳ１１）。次いで、電極回転数決定手段２０により電極経路に対して加工量の計算をし、この加工量に比例して加工電極６の回転数が決定される（ステップＳ１２）。
【００３２】
このようにして加工電極６の回転数が決定されると、所定の区間Ｋ毎に電極経路のチェックが行われる。そして、加工量の変化が確認（ステップＳ１３）されると、電極回転数決定手段２０は電極回転数変更指令を送出（ステップＳ１４）して、加工粉が排出されやすいようにする。又、電極経路のチェック中には加工粉が排出されやすいか否かも順次確認（ステップＳ１５）され、加工電極６が加工粉の溜まりやすい箇所にある場合は、回転数を所定の値Ｃｒ・ｐ・ｍだけさらに増速させる（ステップＳ１６）。
【００３３】
このようにして、電極経路生成手段１２によって電極経路が生成され、電極回転数決定手段２０によって加工電極６の回転数が決定（ステップＳ１７）されると、電極経路指令手段１３により電極経路に基づいた電極経路指令が送出され、この電極経路指令により電極位置制御手段１４は各駆動モータ２、３を制御することによりＸＹテーブル１を移動させ、加工電極６に対する被加工物４の位置を設定するとともに、電極回転数制御手段２１は電極回転機構７を介して加工電極６の回転方向を設定して、被加工物４を所定の形状に加工する（ステップＳ１８）。
【００３４】
このように上記実施の形態２によれば、電極経路生成手段１２によって生成された電極経路に対して、電極回転数決定手段２０により加工量を計算し、この加工量に比例させて加工電極６の回転数を設定して、加工粉が排出されやすいようにするとともに、加工粉の排出が困難な箇所では、回転数をさらに所定の値Ｃｒ・ｐ・ｍだけ増速させて加工粉の排出を促進させるようにしているので、加工状態が常に一定になり均一な加工面が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１における放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１における放電加工装置の動作を示すフロー図である。
【図３】図１における放電加工装置の加工電極の回転方向と加工代の位置との関係を説明するための図である。
【図４】図１における放電加工装置の加工電極の加工粉の排出が困難な箇所における回転方向の制御を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態２における放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５における放電加工装置の動作を示すフロー図である。
【図７】従来の放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７における放電加工装置の要部の動作を示すフロー図である。
【図９】図７に示すものとは異なる他の従来の放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９における放電加工装置の要部の動作を示すフロー図である。
【図１１】加工電極の回転方向と加工代の位置との関係で加工液の排出程度が異なることを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ＸＹテーブル、２，３，８  駆動モータ、４  被加工物、５  主軸、
６  加工電極、７  電極回転機構、９  加工電極、１０  加工経路格納手段、
１１  補正データ格納手段、１２  電極経路生成手段、１３  電極経路指令手段、
１４  電極位置制御手段、１８  電極回転方向決定手段、１９  電極回転方向制御手段、
２０  電極回転数決定手段、２１  電極回転数制御手段。
【図１】
2005125492.tif 000003
【図２】
2005125492.tif 000004
【図３】
2005125492.tif 000005
【図４】
2005125492.tif 000006
【図５】
2005125492.tif 000007
【図６】
2005125492.tif 000008
【図７】
2005125492.tif 000009
【図８】
2005125492.tif 000010
【図９】
2005125492.tif 000011
【図１０】
2005125492.tif 000012
【図１１】
2005125492.tif 000013