(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ放電加工において、前工程での加工終了時の被加工物の面粗さ又は真直度と、所定の加工条件と、を入力する手段と、上記前工程での加工終了時の被加工物の面粗さ又は真直度と加工条件と、を入力データとして、加工後の被加工物の面粗さ又は真直度をシミュレーションする手段と、を具備することを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記被加工物の面粗さ又は真直度と、前記加工条件と、前記被加工物の面粗さ又は真直度と前記加工条件とをシミュレーションした後の被加工物の面粗さ又は真直度と、がセットで複数構成されている加工シミュレーションデータベースを有することを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤ放電加工装置に関し、特に実加工なしで被加工物の適切な加工条件を決定することを目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ワイヤ放電加工は、荒加工、中加工、中仕上げ加工、仕上げ加工というように、加工条件をエネルギーの大きいものから小さいものに切り換えながら、３〜７工程の加工行なう。これは、面粗さを段々に細かくして行くことにより加工時間を短縮するという目的に加え、面の真直度を出すという目的がある。ワイヤ放電加工では、加工による、放電反発力、静電気力などにより、ワイヤが振動し、あるいは、引き付けられ、図６の(ａ)に示すように被加工物の中心部分がへこんだり、あるいは、ふくらんだたいこ形状になることが知られている。たいこ形状のイメージを図６の(ｂ)に示す。たいこ形状は、サーボ電圧や、ワイヤ送り速度や、ワイヤ寄せ量や、その他、さまざまなパラメータの影響を受けている。例えば、２回加工以降では、ワイヤ送り速度が大きいほど、サーボ電圧が小さいほど、中膨らみの形状になることが知られている（放電加工技術 P．１７２,１７３）。どのように加工条件を選択するかは、エキスパートの経験と実加工試行錯誤によって決められ、表や、加工条件検索システムとして、ユーザに提供されていた。
【０００３】
従来の加工条件検索の構成図を図８に示す。ワイヤ放電加工装置内の加工条件
検索システムには、あらかじめ、ワイヤ径、ワイヤ材質、ワーク材質、板厚、指定面荒さで検索できる形で加工条件列が図８のように保存されている。ユーザから、ワイヤ径、ワイヤ材質、ワーク材質、板厚、指定面荒さのデータを入力装置（図示せず）より入力されると、ワイヤ放電加工装置は、入力データと一致した加工条件列を検索してくる。ユーザは、検索された加工条件列を用いて、ワイヤ放電加工を行なう。加工結果を評価できない場合、例えば、真直度が出ていない場合には、加工条件列のどこかの値を変更して追加工を行なうか、再度加工をし直すことが必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加工条件は以上のように構成されていたが、前工程の面粗さや真直度が次工程にも影響を与えるため、真に最適値を求めるには、莫大な量の組み合わせ実験が必要で、放電加工は加工時間も大変に長く、試行錯誤が困難であった。また、ユーザに提供される加工条件は安全目で、かつ標準的であり、最適であるとは言えなかった。また、加工結果がどのようになるかは、加工をしてみるまでわからなかった。この発明は、このような問題を解決するためになされたもので、実加工を行なわずに、加工前に、加工結果を予測することにより、最適な加工条件を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の構成によるワイヤ放電加工装置は、ワイヤ放電加工において、前工程での加工終了時の被加工物の面粗さ又は真直度と、所定の加工条件と、を入力する手段と、上記前工程での加工終了時の被加工物の面粗さ又は真直度と加工条件と、を入力データとして、加工後の被加工物の面粗さ又は真直度をシミュレーションする手段と、を具備するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は実施の形態１を説明するための概念構成図である。図１のAは加工条件生成部、Bは加工結果生成部である。ワイヤ放電加工装置内の加工条件生成部Ａに構成された加工条件データベース１には、あらかじめ、入力条件として、ワイヤ径、ワイヤ材質、ワーク材質、板厚、指定面粗さ等により検索できる形で入力条件と加工条件が対構成で保存されており、この構成、機能は図８と同一である。加工条件検索部２の構成、機能も図８と同一である。
また、加工結果生成部Ｂに構成された加工シミュレーションデータベース３は、板厚、ワイヤ径ごとに存在し、個々のデータベースは、図２で示す通り、前工程での面粗さ、前工程での真直度、今回の加工条件すなわち、電源種類、電流値、休止時間等、また、前記今回の加工条件に対し、予想される加工結果すなわち、面粗さ、真直度等について被加工物の加工形状のセットで構成され、それぞれのセットにシミュレーションＮＯ．がついている。図中、４は加工結果シミュレーション部、５は被加工物、６はワイヤ、７、８はワイヤ６の両端部に配置された上下ノズルである。
【０００８】
加工結果シミュレーション部４の概念的な動作を図３に従い説明する。
図３は１工程分の加工結果シミュレーションにおける入出力の説明図である。ユーザにより、ワイヤ径、ワイヤ材質、ワーク材質、板厚、指定面粗さの各データが加工条件検索部２にキーボード等から入力される(加工条件を入力する手段)。入力加工条件生成部Ａでは、加工条件検索部２により入力されたデータと一致した加工条件を加工条件データベース１から検索する。検索された加工条件、前工程面粗さ、前工程真直度は、データとして加工結果生成部Ｂに送られる。加工結果生成部Ｂの加工結果シミュレーション部４では、加工条件生成部Ａから送られたデータすなわち、設定されたデータに基づき、加工シミュレーションデータベース３を検索しながらシミュレーションを行ない(シミュレーションする手段)、ＣＲＴ(図示せず)上に加工結果として面粗さと真直度に基づく被加工物の加工形状を表示する(被加工物形状を出力する手段)。
【０００９】
実施の形態２
図４は複数の工程をシミュレーションする実施の形態２の具体的な動作を示すフロー図である。以下図４によりシミュレーション動作を説明する。
図４において、例えば、ワイヤ径０．２５、ワイヤ材質ＢＳ、ワーク材質Ｓｔｅｅｌ、板厚１０、指定面粗さ２０がデータとして加工条件検索部２へ入力される。このデータ入力に対し、加工条件検索部２では加工条件データベース１から図８に示す加工条件１〜３に対応する入力条件と同列の加工条件が上記入力された各データと同一であるため、加工条件ＮＯ１〜３に対応する入力条件とこの入力条件に対応する加工条件である電源種類、電流値、休止時間等を加工条件ＮＯ１としてＰＳ．５．５、加工条件ＮＯ２としてＰＳ．４．４、加工条件ＮＯ３としてＰＳ．３．３が列状に検索結果として出力される。出力された３列の上記加工条件は加工結果生成部Ｂに送られる。加工結果生成部Ｂでは、送られた３列の上記加工条件の列、すなわち加工条件ＮＯ１としてＰＳ．５．５、加工条件ＮＯ２としてＰＳ．４．４、加工条件ＮＯ３としてＰＳ．３．３が加工結果シミュレーション部４にデータとして設定される。
加工結果シミュレーション部４では設定された上記データに基づいてシミュレーションを行う。最初に、加工シミュレーションデータ３の中で板厚１０、ワイヤ径２５のデータベース図２を得る（ＳＴ１）。次に、前工程面粗さ、前工程真直度―、加工条件ＮＯ．１と一致する加工シミュレーションデータを検索する。シミュレーションＮＯ．１０４と一致し、シミュレーションＮＯ．１０４の予想される加工結果は、面粗さ４０、真直度２０となるので、面粗さ４０、真直度２０のワイヤ形状をＣＲＴに表示する（ＳＴ２）。次に、前工程面粗さ４０、真直度２０、加工条件ＮＯ．２と一致する加工シミュレーションデータを検索する。
検索されたシミュレーションＮＯ．は１０５で、予想される加工結果は、面粗さ１０、真直度１０となるのでワイヤ形状をＣＲＴに表示する（ＳＴ３）。同様に、加工条件ＮＯ．３についても検索を行ない、ワイヤ形状をＣＲＴに表示する（ＳＴ４）。
ユーザは、例えば、加工条件ＮＯ．２のワイヤ形状に不満足な場合は、加工条件ＮＯ．２の一部を変えた条件で検索する。例えば休止時間を４から３に変更してみる。さきほどの加工条件ＮＯ．２での検索結果はシミュレーションＮＯ．１０５で、予想される面粗さ１０、真直度１０であったが、休止時間を変更した条件では、シミュレーションＮＯ．１０７で、面粗さ８、真直度７というようになり（ＳＴ５）、加工条件ＮＯ．３を用いてのシミュレーションＮＯ．が、１０６から１０８に変わることになる（ＳＴ６）。
この実施の形態１によると、実加工を行なわずに、最適な加工条件を得ることができるようになる。また、加工前に、加工結果を予測できるようになる。
【００１０】
実施の形態３
実施の形態１、２では、検索された加工条件をもとに、シミュレーションを動作させるようにしたが、図５で示すように、加工条件を直接入力するようにしてもよい。加工シミュレーションデータベース３に、加工条件と完全に一致するデータベースが存在しない場合には、前後の近いデータから、補間してデータを作成するようにすれば、適用範囲をより拡大かることができる。
【００１１】
この実施の形態２によると、実加工を行なわずに、最適な加工条件を得ることができるようになる。また、加工前に、加工結果を予測できるようになる。
【００１２】
実施の形態４
実施の形態１、２では、予想される加工結果を加工結果データベースから直接に抽出するようにしたが、加工結果ではなく、加工条件に対する静電気力のデータベースを保持、あるいは、算出する式を保持し、そこから加工結果を算出するようにしてもよい。加工結果を求めるためには、例えばワイヤ放電加工におけるワイヤ振動挙動に関する研究（山田久、博士（工学）学位論文１９９８）のＰ５０に記載されている３．１式を使用することができる。また、加工条件に対する静電気力ではなくいわゆる放電反力を利用して加工結果を算出してもよい。
この実施の形態４によれば、シミュレーションシステムに汎用性を持たせることができ、機種変更、電源変更の際などの修正が楽になる。
【００１３】
なお、上記実施の形態では、面粗さと真直度を被加工物形状としたが、上下寸法差など、被加工物形状をあらわすものであればよい。
また、上記実施の形態では、被加工物形状と加工条件を使用して被加工物形状をシミュレーションする場合を示したが、被加工物ではなくワイヤ形状と加工条件を使用して被加工物形状をシミュレーションする場合もこの発明の範囲に含まれる。この場合、ワイヤ形状は真直度をデータとして用いればよい。
また、上記実施の形態では、シミュレーションの対象を被加工物形状として説明したが、被加工物の代わりにワイヤ形状をシミュレーションする場合もこの発明に含まれる。
【００１４】
なお、上記実施の形態では、加工条件生成部Ａ、加工結果生成部Ｂは、ワイヤ放電加工機内に具備するよう記述したが、別置きのＣＡＤ／ＣＡＭシステムなどの中にあっても構わない。
【００１５】
【発明の効果】
この発明の第１の構成によれば、ワイヤ放電加工において、前工程での加工終了時の被加工物の面粗さ又は真直度と、所定の加工条件と、を入力する手段と、上記前工程での加工終了時の被加工物の面粗さ又は真直度と加工条件と、を入力データとして、加工後の被加工物の面粗さ又は真直度をシミュレーションする手段と、を具備することにより、実加工を行なわずに、加工前に、加工結果を予測することにより、最適な加工条件を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を説明するための構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における加工シミュレーションデータベースを説明するための構成図である。
【図３】  この発明の実施の形態１を説明するためのフロー図である。
【図４】  この発明の実施の形態２を説明するためのフロー図である。
【図５】  この発明の実施の形態３を説明するための構成図である。
【図６】  従来の技術を説明するための構成図である。
【図７】  従来における加工条件の生成について説明する構成図である。
【図８】  従来の加工条件データベースを示す構成図である。
【符号の説明】
１  加工条件データベース、  ２  加工条件検索部、  ３  加工シミュレーションデータベース、  ４  加工結果シミュレーション部、５  被加工物、  ６  ワイヤ。
【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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