(57)【要約】【課題】時間切り加工によっても所望の面精度の製品を得易い放電加工機を提供すること。【解決手段】加工電極を保持して移動させる加工電極移動手段と、所定の数値制御データに基づいて加工電極移動手段を移動させる移動手段制御部とを備えた放電加工機を構成するにあたり、前記被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するときには加工電極が段階的に下降し、一段下降するたびに該加工電極が揺動して下の段に下降するほど揺動量ＯＡが多くなるように、移動手段制御部による加工電極移動手段の動作制御を規定する。【選択図】        図２
2007326161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工電極を移動させながら該加工電極と被加工物との間で放電を生じさせて前記被加工物を加工する加工機本体と、前記加工電極の移動量および移動方向を数値制御する制御装置とを具備し、前記加工機本体は前記加工電極を保持して移動させる加工電極移動手段を備え、前記制御装置は所定の数値制御データに基づいて前記加工電極移動手段を移動させる移動手段制御部を備えた放電加工機であって、
前記移動手段制御部は、前記被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、前記加工電極が段階的に下降し、一段下降するたびに該加工電極が揺動して下の段に下降するほど揺動量が多くなるように前記加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御する、
ことを特徴とする放電加工機。
【請求項２】
前記加工機本体は、前記加工電極と前記被加工物との間の電位差を測定する電位差測定装置を更に備え、
前記制御装置は、前記電位差測定装置の測定結果に基づいて前記加工電極と前記被加工物との間の間隙を検知する間隙検知部を更に備え、
前記移動手段制御部は、前記被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、前記下穴に挿入された加工電極の下面と該下面に対応する前記被加工物の被加工面との間の間隙が前記間隙検知部により狭いと検知されたときにのみ、前記加工電極が段階的に下降し、一段下降するたびに該加工電極が揺動するように、かつ下の段に下降するほど揺動量が多くなるように前記加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。
【請求項３】
前記移動手段制御部は、前記被加工物に設けられた第１の下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、
前記第１の下穴の径が前記本穴と同じ径にまで拡張され、かつ前記本穴の径よりも小さな径をもって下方に突出した凹部が前記第１の下穴の底に形成された形状の第２の下穴が得られるように前記加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御した後、
前記加工電極が前記第２の下穴の開口端から底面に向かって段階的に下降し、一段下降するたびに該加工電極が揺動して下の段に下降するほど揺動量が多くなるように前記加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の放電加工機。
【請求項４】
前記加工機本体は、前記加工電極と前記被加工物との間の電位差を測定する電位差測定装置を更に備え、
前記制御装置は、前記電位差測定装置の測定結果に基づいて前記加工電極と前記被加工物との間の間隙を検知する間隙検知部を更に備え、
前記移動手段制御部は、前記第１の下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、前記第２の下穴に挿入された加工電極の下面と該下面に対応する前記被加工物の被加工面との間の間隙が前記間隙検知部によって条件値よりも狭いと検知されたときにのみ、前記加工電極が段階的に下降し、一段下降するたびに該加工電極が揺動して下の段に下降するほど揺動量が多くなるように前記加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の放電加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被加工物に穴（凹部）を形成するときに加工電極を揺動させる機能を有する放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工電極と被加工物とに高周波パルス電圧を印加し、このとき加工電極と被加工物との間に生じる放電により被加工物を微少量ずつ除去して当該被加工物を所定形状に加工する放電加工機は、高強度材料からなる被加工物を複雑な形状に加工するための工作機械として適しており、今日では高い寸法精度および形状精度が求められる金型加工等の精密加工に広く用いられている。また、面精度の高い加工面を比較的容易に形成することができることから、寸法精度や形状精度の高さよりも面精度の高さが求められる金型、例えば装飾品用の金型を作製する際にも放電加工機が多用されるようになってきている。
【０００３】
例えば内壁面の面精度が高い穴を被加工物に放電加工により形成するにあたっては、多くの場合、荒加工と一回または複数回の仕上げ加工とがこの順番で行われる。荒加工では、内壁面の面精度が比較的低い穴（下穴）を被加工物の所定箇所に放電加工や他の加工法により形成する。仕上げ加工では、荒加工で形成した下穴を放電加工して、該下穴を内壁面の面精度が高い穴に成形する。通常、仕上げ加工は加工電極を揺動させながら行われ、複数回の仕上げ加工を施す場合には、仕上げ加工の回数が増える程その際の放電エネルギーが小さな値に設定される。
【０００４】
加工電極の揺動方法としては、例えば特許文献１および特許文献２に記載されているように、加工電極が螺旋状の軌跡を描くことになるように下穴の開口端側から底面側に向かって揺動量と加工深さとを徐々に増加させる方法が知られている。また特許文献３には、下穴の底面を放電加工した後、加工電極が螺旋階段状の軌跡を描くことになるように下穴の底面側から開口端側に向けて加工深さを徐々に浅くしながら揺動させる方法が記載されている。
【０００５】
加工電極の揺動方法に拘わらず、仕上げ加工は加工電極と被加工物とに比較的低エネルギーの高周波パルス電圧を印加して行われるので、その加工速度は比較的遅い。換言すれば比較的長時間を要する。このため、例えば寸法精度や形状精度の高さよりも面精度の高さが求められる金型を放電加工により製造する際には、その生産性を上げるために、予め設定した加工時間を経過した時点で放電加工を強制的に終了して次工程に自動的に移行するという加工方法（以下、この加工方法を「時間切り加工」という。）が適用されることが多い。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９２９３６号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４６２０号公報
【特許文献３】特開平７−１８５９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
放電加工では、所望の放電状態で加工が進行するように加工電極と被加工物との間での放電状態を常時検出し、該放電状態に応じて加工速度が自動的に制御される。例えば被加工物に穴を形成する際に加工屑の排出が停滞すると、放電状態が不安定になって加工速度が低下することがある。時間切り加工では、設定された加工時間が経過すると次工程に自動的に移行するので、未加工の領域を残したまま次工程に移行するという事態も起こり得る。
【０００８】
特に、被加工物に形成された下穴を放電加工により成形して所望の穴を得るにあたって特許文献１〜３に記載された揺動方法の下に加工電極を揺動させると、加工電極の移動経路が長くなることから放電加工時間が長くなり、これに伴って放電状態が不安定になる危険性が高まる。また、下穴の内壁面を放電加工する際には加工電極の側面と被加工物との間でのみ放電が生じることになるので、加工電極の側面および底面の両方と被加工物との間で放電が生じる場合に比べて放電状態が不安定になり易い。
【０００９】
このため、特許文献１〜３に記載された揺動方法を適用して時間切り加工を行うと、未加工の領域を残したまま次工程に移行するという事態に陥り易く、未加工の領域を残したまま次工程に移行すると、加工電極が上記未加工の領域と衝突して加工電極が変形あるいは破損することがある。また、次工程で所望の加工をし終える前に当該次工程が強制的に終了することになり易い。従来の放電加工機では、面精度の高い製品を時間切り加工によって高い生産性の下に得ることが困難である。
【００１０】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、時間切り加工によっても所望の面精度の製品を得易い放電加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するこの発明の放電加工機は、加工電極を移動させながら加工電極と被加工物との間で放電を生じさせて被加工物を加工する加工機本体と、加工電極の移動量および移動方向を数値制御する制御装置とを具備し、加工機本体は加工電極を保持して移動させる加工電極移動手段を備え、制御装置は所定の数値制御データに基づいて加工電極移動手段を移動させる移動手段制御部を備えた放電加工機であって、移動手段制御部は、被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、加工電極が段階的に下降し、一段下降するたびに加工電極が揺動して下の段に下降するほど揺動量が多くなるように加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御する、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の放電加工機では、被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、上述のように加工電極を揺動させるので、例えば荒加工で形成した下穴を仕上げ加工する際に、鉛直方向での加工電極の位置を段階的に下降させときの最も下の段において仕上げ加工を行い、他の段では前工程で仮に未加工の領域があったときに当該未加工の領域を加工するように構成することができる。
【００１３】
このように構成された放電加工機では、加工電極の側面および底面の両方と被加工物との間で放電を生じさせて仕上げ加工を行うことができるので、当該仕上げ加工での放電状態を安定化させ易く、かつ加工電極の移動経路も短くて済むので、時間切り加工によっても下穴を所望形状に仕上げることが容易である。また、仮に前工程で未加工の領域があったとしても、加工電極を段階的に下降させる過程で上記未加工の領域を放電加工することができるので、加工電極と未加工の領域との衝突を回避することも容易である。したがって、この発明の放電加工機によれば、時間切り加工によっても所望の面精度の製品を得易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の放電加工機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の放電加工機の一例を概略的に示す一部切欠き正面図である。同図に示す放電加工機１００は、加工機本体３０と、制御装置８０Ａと、加工液供給装置８５と、電源装置９０と、電位差測定装置９５とを具備しており、制御装置８０Ａ、加工液供給装置８５、電源装置９０、および電位差測定装置９５は、いずれも加工機本体３０に接続されている。
【００１６】
上記の加工機本体３０は、ベッド１と、ベッド１上に配置された加工槽３と、加工槽３の後方においてベッド１上に配置されたコラム部１０と、コラム部１０の上部に配置された加工電極移動手段２０とを備えている。加工槽３内には定盤５が配置されており、その上にはワークチャック７が配置されている。ワークチャック７はワークパレット９を脱着自在に保持するものであり、被加工物１１０はワークパレット９上に取り付けられてワークパレット９ごとワークチャック７に保持される。被加工物１１０の加工時には、加工液供給装置８５から加工槽３に加工液（図示せず。）が供給されてここに貯留される。
【００１７】
コラム１０上に配置されている加工電極移動手段２０は、加工電極２５を保持して移動させるものであり、当該加工電極移動手段２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動可能なラム１２と、Ｚ軸方向に移動可能なヘッド１４と、ＸＹ平面上で回転運動を行う回転装置１６と、回転装置１６の下部に設けられた電極チャック（図示せず。）とを有している。なお、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」、「Ｚ軸方向」は、それぞれ、加工機本体３０を正面視したときの前後方向、左右方向、上下方向である。
【００１８】
上記のヘッド１４はラム１２の正面側に、また回転装置１６はヘッド１４の下部に設けられており、これらヘッド１４および回転装置１６は加工槽３の上方に位置している。加工電極２５はホルダー２８に取り付けられ、このホルダー２８を上記の電極チャックに保持させることによって加工電極移動手段２０に保持される。電極チャックは、加工電極２５をホルダー２８ごと脱着自在に保持する。
【００１９】
したがって、加工電極移動手段２０の移動量および移動方向、すなわち回転装置１６、ヘッド１４、およびラム１２それぞれの移動量および移動方向（回転装置１６の回転角を含む。）を数値制御することにより、電極チャックにホルダー２８ごと保持された加工電極２５の移動量および移動方向を制御することができる。加工電極２５の位置情報は、リアルタイムで制御装置８０Ａに伝えられる。
【００２０】
加工電極２５によって被加工物１１０を放電加工する際には、電源装置９０から加工電極２５と被加工物１１０とに高周波パルス電圧が印加される。また、電位差測定装置９５によって加工電極２５と被加工物１１０との間の電位差が常時測定され、これにより加工電極２５と被加工物１１０との間での放電状態が監視される。
【００２１】
制御装置８０Ａは、加工電極移動手段２０の移動量および移動方向を被加工物１１０の加工仕様に応じて規定する数値制御データが格納された記憶部、および前記の数値制御データに基づいて加工電極移動手段２０を移動させる移動手段制御部等を含んでいる。この制御装置８０Ａには、加工機本体３０での加工条件や加工機本体３０の運転状況等を表示する表示部７１、および当該制御装置８０Ａの動作を制御する操作パネル７３が設けられている。さらに、該制御装置８０Ａは、ネットワークを介して他の機器、例えば管理端末との間で情報の授受を行う通信機能も有している。
【００２２】
上述した構成を有する放電加工機１００の特徴の１つは、被加工物１１０に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、加工電極２５が段階的に下降し、一段下降するたびに該加工電極２５が揺動し、かつ下の段に下降するほど揺動量が多くなるように加工電極移動手段２０の移動量および移動方向が制御される点にある。
【００２３】
図２は、上述のように加工電極２５を揺動させたときに当該加工電極２５の底面の縁が描く軌跡の一例を示す概略図である。同図には５つの軌跡ＭＬ1〜ＭＬ5が示されている。これらの軌跡ＭＬ1〜ＭＬ5は、加工電極２５（図１参照）を５段階に分けて段階的に下降させ、加工電極２５が一段下降するたびに該加工電極２５を揺動させたときのものであり、加工電極２５の揺動量ＯＡは当該加工電極２５が下の段に下降するほど一定の比率で多くなるように設定されている。加工電極２５は、下穴での上下軸Ａｘを中心にして、各段で半径一定の円揺動（上下軸Ａｘを中心としたＸＹ平面上での円運動）を行う。
【００２４】
下穴の開口端と中心軸Ａｘとの交点Ｏ1は軌跡ＭＬ1よりも上方にあり、下穴の底面と中心軸Ａｘとの交点Ｏ5は軌跡ＭＬ5と同一平面上にある。各段での揺動量ＯＡは、交点Ｏ1から各軌跡ＭＬ1〜ＭＬ5に引いた接線ＴＬと中心軸Ａｘとがなす角度α（以下、「拡大角度α」という。）が一定となるように選定されている。
【００２５】
なお、加工電極２５を何段階に分けて段階的に下降させるかは、形成しようとする本穴の径や深さ等に応じて適宜選定される。また、下穴の開口端と加工電極２５を最初に揺動させる段との距離Ｄ1、および隣り合う段同士の距離Ｄ2〜Ｄ5についても、適宜選定可能である。
【００２６】
このようにして加工電極２５を揺動させながら下穴を放電加工して本穴を形成することができるように、制御装置８０Ａを構成する記憶部には、加工電極２５を上述のように揺動させる所定のデータ（以下、「揺動パターンデータ」という。）が格納されており、制御装置８０Ａを構成する後述の移動手段制御部は、上記の揺動パターンデータに基づいて加工電極移動手段２０（図１参照）の移動量および移動方向を制御する。制御装置８０Ａにおける他の構成は、例えば従来の放電加工機における制御装置と同様の構成にすることができる。以下、図３を参照して制御装置８０Ａの構成について詳述する。
【００２７】
図３は、図１に示した制御装置８０Ａを概略的に示す機能ブロック図である。同図に示すように、制御装置８０Ａは、記憶部３５、演算処理部５５Ａ、主制御部７０、表示部７１、操作パネル７３、送受信部７５、および通信処理部７７を有している。
【００２８】
上記の記憶部３５には、加工電極移動手段２０（図１参照）の移動量および移動方向を被加工物１１０（図１参照）の加工仕様に応じて規定する数値制御データが格納されており、この数値制御データには上述の揺動パターンデータが含まれている。また、記憶部３５には、加工液供給装置８５および電源装置９０それぞれの動作制御に用いられるデータ等も格納されている。
【００２９】
演算処理部５５Ａは、加工機本体３０や操作パネル７３、あるいは電位差測定装置９５（図１参照）等から送られてくる種々の情報に基づいて所定の演算処理を行うものであり、パラメータ設定部４１、位置検出部４３、揺動量選定部４５、終了判定部４７、計時部４９等を含んでいる。
【００３０】
上記のパラメータ設定部４１は、記憶部３５に格納されている上述の揺動パターンデータでの一部の項目の値、例えば加工電極２５を段階的に下降させるときの段数、拡大角度α（図２参照）の大きさ等をユーザが設定することを可能にすると共に、加工時間の設定を可能にするものである。このパラメータ設定部４１については、後に図４を参照して詳述する。
【００３１】
位置検出部４３は、加工機本体３０からリアルタイムで送られてくる加工電極２５の位置情報に基づいて、被加工物１１０に本穴を形成するときの加工電極２５の鉛直方向位置を検出する。また、揺動量選定部４５は、位置検出部４３の検出結果と、記憶部３５に格納されている前述の揺動パターンデータとに基づいて、加工電極２５の現在位置から当該加工電極２５を揺動パターンデータに基づいて揺動させるときの揺動量を選定する。
【００３２】
終了判定部４７は、揺動パターンデータに基づいて加工電極２５を揺動させたときに、所望の放電加工をし終えたか否かを電位差測定装置９５（図１参照）の測定結果に基づいて上記の段毎に判定する。被加工物１１０に所望の放電加工をし終えると加工電極２５と被加工物１１０との間で実質的に放電が生じなくなくなるので、所望の放電加工を終えたか否かは電位差測定装置９５の測定結果に基づいて判定することができる。終了判定部４７は、所望の放電加工をし終えたと判断すると、所定の信号を主制御部７０に送る。
【００３３】
計時部４９は時間切り加工の際に加工時間を計測し、パラメータ設定部４１により予め設定された加工時間を超えると所定の信号を主制御部７０に送る。計時部４９により計測する加工時間としては、例えば、被加工物１１０に形成された下穴の内壁面および底面を放電加工して本穴を得る際の総加工時間や、揺動パターンデータに基づいて加工電極２５を段階的に下降させる際の各段での加工電極２５の滞在時間等、所望の時間が適宜設定される。
【００３４】
制御装置８０Ａを構成する主制御部７０は、記憶部３５に格納されている数値制御データ、演算処理部５５Ａから送られてきたデータないし信号、操作パネル７３から入力されたデータないし信号、あるいは通信処理部７７で受信されたデータないし信号等に基づいて、加工電極移動手段２０（図１参照）、表示部７３、通信処理部７７、加工液供給装置８５、電源装置９０（図１参照）等の動作を制御する。そのために、この主制御部７０は移動手段制御部６１、表示制御６３、通信制御部６５、加工液供給装置制御部６７、および電源装置制御部６９を備えている。
【００３５】
上記の移動手段制御部６１は、記憶部３５に格納されている数値制御データ（揺動パターンデータを含む。）に基づいて加工電極移動手段２０の移動量および移動方向を制御する。その際、揺動量選定部４５により加工電極２５の揺動量が選定されているときには、この選定結果に従って揺動パターンデータの読み出し開始箇所を特定する。また、計時部４９から加工時間の超過を示す信号を受けると、放電加工中であっても加工電極移動手段２０の動作を停止させ、次の放電加工に備える。終了判定部４７から所望の放電加工をし終えたことを示す信号を受けると、次の放電加工に備えて、数値制御データの所定箇所を読み出す。
【００３６】
表示制御部６３は、記憶部３５に格納されているデータや、操作パネル７３から入力されたデータないし信号、通信処理部７７で受信されたデータないし信号、あるいは加工機本体３０（図１参照）から送られてきたデータないし信号等に基づいて、所定の画像を表示部７１に表示させる。また、パラメータ設定部４１を動作させる際には、所定の入力画面を表示部７１に表示させる。
【００３７】
通信制御部６５は通信処理部７７の動作を制御して、該通信処理部７７で受信したデータないし信号に基づく処理、および送受信部７５から送信すべきデータないし信号の生成を通信処理部７７に行わせる。加工液供給装置制御部６７は、所定の時期に加工槽３（図１参照）に加工液が供給されるように加工液供給装置８５の動作を制御する。
【００３８】
そして、電源装置制御部６９は、加工電極２５と被加工物１１０との間に所定エネルギーの高周波パルス電圧が印加されるように、記憶部３５に格納されている数値制御データに基づいて電源装置９０の動作を制御する。計時部４９から加工時間の超過を示す信号を受けると、電源装置制御部６９は電源装置９０の動作を制御して、放電加工中であっても加工電極２５および被加工物１１０への高周波パルス電圧の印加を停止する。
【００３９】
以上説明した構成の制御装置８０Ａを具備した放電加工機１００では、記憶部３５（図２参照）に揺動パターンデータを含む所定の数値制御データが予め格納される。また、放電加工機１００のユーザは、パラメータ設定部４１（図３参照）を動作させて、被加工物１１０に形成しようとする本穴毎に揺動パターンデータでの一部の項目の値を設定すると共に、加工時間を例えば被加工物１１０に形成しようとする本穴毎に設定する。
【００４０】
図４は、被加工物１１０に形成しようとする本穴毎に揺動パターンデータでの一部の項目の値をユーザが設定する際に表示部７１に表示される入力画面の一例を示す概略図である。同図に示す入力画面１２０は、被加工物１１０の放電加工に先だって表示部７１に表示されるものであり、この入力画面１２０には、加工電極２５（図１参照）を揺動させる際の拡大角度α（図２参照）を設定する欄である「拡大角度（°）」と、下穴を本穴に成形する際に加工電極２５を何段階に分けて下降させるかを設定する欄である「分割数」とが表示されている。また、下穴を本穴に成形する際の総加工時間に占める各段（加工電極２５を段階的に下降させる際の各段）での加工電極２５の滞在時間を百分率で降順または昇順に設定する欄である「分割割合（％  トータルで１００）」、および上記の総加工時間を設定する欄である「設定時間」も併せて表示されている。
【００４１】
放電加工機１００のユーザは、当該放電加工機１００にネットワークを介して接続された管理端末（図示せず。）あるいは制御装置８０Ａに設けられている操作パネル７３（図３参照）を用いて、被加工物１１０に形成しようとする本穴の径や深さ等に応じた所望の数値を各欄に入力する。被加工物１１０に形成しようとする本穴毎に、上述の入力画面が表示部７１に表示される。
【００４２】
図３に示したパラメータ設定部４１は、図４に示した各欄への数値の入力が確定されると、記憶部３５に格納されている揺動パターンデータでの所定の項目を上記各欄に入力された数値に基づいて書き換える。主制御部７０（図３参照）は、被加工物１１０に穴を形成する際に、上記書き換えられた揺動パターンデータに基づいて加工電極移動手段２０（図１参照）の移動量および移動方向を制御し、例えば図２に示したパターンで加工電極２５を揺動させる。
【００４３】
このようにして被加工物１１０に本穴を形成する放電加工機１００では、被加工物１１０に荒加工を施した後に一回または複数回の仕上げ加工を施して所望の製品を製造する。上述した揺動パターンデータを用いての本穴の形成は、時間切り加工によって本穴を形成する際、例えば仕上げ加工の際に行われる。揺動パターンデータは、下穴を所望形状に成形する（仕上げる）ために用いられる。このとき、加工電極２５を段階的に下降させたときの最も下の段において仕上げ加工を行うことを基本とし、他の段は、前工程で仮に未加工の領域が下穴内にあったときに当該未加工の領域を加工する段として利用される。
【００４４】
各回の仕上げ加工を時間切り加工とする場合、任意の回の仕上げ加工時に上述の揺動パターンデータに基づいて本穴の形成を行うことができるが、所望の面精度の本穴を高い良品率の下に得るという観点からは、全ての回の仕上げ加工時に上述の揺動パターンデータに基づいて穴の形成を行うことが好ましい。
【００４５】
なお、仕上げ加工を複数回行う場合に各回の仕上げ加工で得られる穴は、それぞれ、この発明でいう「本穴」に相当する。また、仕上げ加工を複数回行う場合に各回の仕上げ加工で加工対象とされる穴は、それぞれ、この発明でいう「下穴」に相当する。複数回の仕上げ加工の各々で上述の揺動パターンデータに基づいて加工電極２５を揺動させる場合、各回の仕上げ加工での加工電極２５の揺動パターンは、加工対象の穴が同一であれば、同じにすることができる。
【００４６】
上述のようにして仕上げ加工を行うと、加工電極２５の側面および底面の両方と被加工物１１０との間で放電を生じさせて仕上げ加工を行うことができるので、当該仕上げ加工での放電状態を安定化させ易く、かつ加工電極２５の移動経路も短くて済むので、時間切り加工によっても被加工物１１０に所望の放電加工を施すことが容易になる。また、仮に前工程で未加工の領域があったとしても、加工電極２５を段階的に下降させる過程で上記未加工の領域を放電加工することができるので、加工電極２５と未加工の領域との衝突を回避することも容易である。したがって、放電加工機１００によれば、時間切り加工によっても所望の面精度を有する製品を得易くなる。
【００４７】
実施の形態２．
この発明の放電加工機は、被加工物に設けられた第１の下穴の内壁面および底面を放電加工して第２の下穴を得た後に、実施の形態１で説明した揺動パターンデータに基づいて加工電極を揺動させながら放電加工を行って本穴を得るように構成することができる。この場合、上記第２の下穴を得るにあたっては、第１の下穴の径が本穴と同じ径にまで拡張され、かつ本穴の径よりも小さな径をもって下方に突出した凹部が第１の下穴の底に形成されるように、放電加工が行われる。
【００４８】
図５は、被加工物に形成された第１の下穴を放電加工して第２の下穴を得た後、実施の形態１で説明した揺動パターンデータに基づいて加工電極を揺動させながら放電加工を行って本穴を得る際の穴の形状変化を概略的に示す斜視図である。
【００４９】
同図に示す例では、まず、荒加工により被加工物１１０に形成された第１の下穴Ｈ1の内壁面が放電加工されて、径が本穴Ｈの径にまで拡張された穴Ｈ2となる。このときの放電加工は、本穴Ｈの深さよりも穴Ｈ2の深さ（最大深さ）が数μｍ〜数１０μｍ程度浅くなるように設定される。次いで、穴Ｈ2の底が放電加工されて、本穴Ｈの径よりも小さな径をもって下方に突出した凹部Ｃが穴Ｈ1の底に形成された形状の穴Ｈ3（以下、この穴を「第２の下穴Ｈ3」という。）となる。凹部Ｃの径が本穴Ｈの径よりも小さいことから、第２の下穴Ｈ3の底部には段部Ｔが形成される。
【００５０】
この後、実施の形態１で説明した揺動パターンデータに基づいて加工電極を揺動させながら第２の下穴Ｈ3の放電加工が行われて、該第２の下穴Ｈ3が本穴Ｈに成形される。このときの放電加工は、実施の形態１で説明した本穴の形成と同様に、加工電極を段階的に下降させたときの最も下の段において行うことを基本とし、他の段は、第２の下穴Ｈ3を形成する過程で仮に未加工の領域が第２の下穴Ｈ3内にあったときに当該未加工の領域を放電加工する段として利用される。したがって、第２の下穴Ｈ3の底部に形成されている段部Ｔ全体を除去することも比較的容易である。
【００５１】
このようにして被加工物１１０に本穴Ｈを形成するにあたっては、第１の下穴Ｈ1を穴Ｈ2に成形する際の放電加工、穴Ｈ2を第２の下穴Ｈ3に成形する際の放電加工、および第２の下穴Ｈ3を本穴Ｈに成形する際の放電加工の各々を、それぞれ別個の時間切り加工とすることができる。勿論、第１の下穴Ｈ1から第２の下穴Ｈ3を得るまでの放電加工を１つの時間切り加工とし、第２の下穴Ｈ3を本穴Ｈに成形する際の放電加工を他の時間切り加工とすることもできる。
【００５２】
上述のようにして被加工物１１０に本穴Ｈを形成する放電加工機の外観は、例えば実施の形態１で説明した放電加工機１００（図１参照）の外観と同じにすることができる。また、制御装置の構成も、例えば実施の形態１で説明した制御装置８０Ａ（図３参照）と同様の構成にすることができる。ただし、記憶部３５（図３参照）には、第１の下穴Ｈ1の内壁面および底面を放電加工して第２の下穴Ｈ3（図５参照）を得るためのデータ（以下、「二次加工用データ」という。）が数値制御データの一部として更に格納される。
【００５３】
制御装置の構成を図３に示した制御装置８０Ａと同様の構成にする場合、ユーザは、パラメータ設定部４１（図３参照）を動作させて、被加工物１１０に形成しようとする本穴毎に揺動パターンデータの一部の項目を設定すると共に、加工時間を例えば被加工物１１０に形成しようとする本穴毎に設定する。二次加工用データを用いての放電加工も時間切り加工とする場合には、第１の下穴Ｈ1を穴Ｈ2に成形する際の放電加工または穴Ｈ2を第２の下穴Ｈ3に成形する際の放電加工についても、その加工時間をパラメータ設定部４１により設定する。したがって、本形態の放電加工機における制御装置の機能と、実施の形態１で説明した放電加工機における制御装置の機能とは若干異なるが、以下では、本形態の放電加工機における制御装置の各構成要素についても図３で用いた参照符号を適宜引用して説明する。
【００５４】
図６は、二次加工用データを用いた放電加工も時間切り加工とする場合に表示部７１に表示される入力画面の一例を示す概略図である。同図に示す入力画面１３０は、被加工物の放電加工に先だって表示部７１に表示されるものであり、この入力画面１３０には、二次加工用データを用いた放電加工と揺動パターンデータを用いた放電加工とにより第１の下穴Ｈ1（図５参照）を所望面精度の本穴に成形する際の総加工時間を指定する欄である「全体の加工時間（分）」と、上記の総加工時間に占める第１下穴Ｈ1（図５参照）の内壁面の加工時間、穴Ｈ2（図５参照）の底の加工時間、および揺動パターンデータを用いた放電加工の加工時間それぞれの割合を指定する欄である「側面・底面・拡大加工の時間割合（％）」とが表示されている。また、この入力画面１３０には、上記２つの欄に加えて、穴Ｈ2の深さと本穴Ｈ（図５参照）の深さとの差を指定する欄である「側面加工時の底面控え量（μｍ）」、および第２の下穴Ｈ3における段部Ｔ（図５参照）の平面視上の幅を指定する欄である「底面加工時の側面控え量（μｍ）」も表示されている。
【００５５】
ユーザは、放電加工機にネットワークを介して接続された管理端末あるいは制御装置８０Ａに設けられている操作パネル７３を用いて、被加工物に形成しようとする本穴Ｈの径や深さ等に応じた所望の数値を各欄に設定する。被加工物に形成しようとする本穴Ｈ毎に、上述の入力画面が表示部７１に表示される。総加工時間に占める第１の下穴Ｈ1の内壁面の加工時間と穴Ｈ2の底の加工時間とは、例えば形成しようとする本穴Ｈでの内壁面の面積と底面の面積との比に基づいて適宜選定することができる。
【００５６】
パラメータ設定部４１は、図６に示した各欄への数値の入力が確定されると、記憶部３５に格納されている二次加工用データでの所定の項目の値を上記各欄に入力された数値に基づいて書き換える。また、揺動パターンデータについても、設定時間の値を「側面・底面・拡大加工の時間割合（％）」の欄に入力された数値に基づいて書き換える。主制御部７０は、被加工物に本穴Ｈを形成する際に、上記書き換えられた二次加工用データに基づいて加工電極移動手段２０（図１参照）の移動量および移動方向を制御して第１の下穴Ｈ1を第２の下穴Ｈ3（図５参照）に成形した後、上記書き換えられた揺動パターンデータに基づいて加工電極移動手段２０の動作を制御して例えば図２に示したパターンで加工電極２５（図１参照）を揺動させて、第２の下穴Ｈ3を本穴Ｈ（図５参照）に成形する。
【００５７】
このようにして被加工物に本穴を形成する放電加工機では、実施の形態１で説明した放電加工機１００（図１参照）におけるのと同様に、時間切り加工によっても被加工物に所望の放電加工を施すことが容易になる。また、仮に前工程で未加工の領域があったとしても、揺動パターンデータに基づいて加工電極を段階的に下降させる過程で上記未加工の領域を放電加工することができるので、加工電極と未加工の領域との衝突を回避ことも容易である。したがって、この放電加工機によれば、時間切り加工によっても所望の面精度を有する製品を得易くなる。また、被加工物に本穴を形成する際に該本穴の底面と内壁面との間に加工残りが生じ難いので、時間切り加工によっても所望の形状精度を有する製品を得易くなる。
【００５８】
なお、第１の下穴Ｈ1の内壁面の加工時間および穴Ｈ2の底の加工時間、ならびに揺動パターンデータを用いた放電加工での加工時間は、それぞれ、上述のように割合で規定する他に、具体的な時間で規定するように制御装置を構成することも可能である。また、第１の下穴Ｈ1を第２の下穴Ｈ3に成形するにあたっては、第１の下穴Ｈ1の底を放電加工して凹部Ｃ（図５参照）を形成した後に第１の下穴Ｈ1の内壁面であった箇所を放電加工し、これにより径を拡張して第２の下穴Ｈ3とすることもできる。
【００５９】
実施の形態３．
この発明の放電加工機は、被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって、下穴に挿入された加工電極の下面と該下面に対応する被加工物の被加工面との間の間隙が狭いときにのみ、前述した揺動パターンデータに基づいて加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御して加工電極を揺動させるように構成することもできる。
【００６０】
図７は、上述のように構成された放電加工機における制御装置の一例を概略的に示す機能ブロック図である。同図に示す制御装置８０Ｃは、間隙検知部５１を有する演算処理部５５Ｃを備えているという点で、図３に示した制御装置８０Ａと大きく異なる。また、主制御部７０Ｃは、新たな機能が付加された移動手段制御部６１Ｃを備えている。他の構成は図３に示した制御装置８０Ａにおける構成と同様であるので、図７に示した構成要素のうちで図３に示した構成要素と共通するものについては図３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。また、加工機本体の構成は図１に示した加工機本体３０の構成と同様であるので、ここではその説明および図示を省略する。
【００６１】
加工電極と被加工物との間の間隙が狭いときには両者の間で放電が生じるので、これら加工電極と被加工物との電位差が小さくなる。また、加工電極と被加工物との間の間隙が広いときには両者の間で放電が生じないので、これら加工電極と被加工物との電位差が大きくなる。あるいは、加工電極と被加工物との間の間隙が狭いときには両者の間での放電頻度が高くなり、加工電極と被加工物との間の間隙が広いときには両者の間での放電頻度が低くなる。
【００６２】
間隙検知部５１は、電位差測定装置９５（図１参照）の測定結果に基づいて、加工電極の下面と該下面に対応する被加工物の被加工面との間の間隙を検知する。例えば、電位差測定装置９５が加工電極と被加工物との電圧差を測定するものである場合には、電位差測定手段９５が測定した電圧差の変化に基づいて上記間隙を検知し、電位差測定装置９５が加工電極と被加工物との間に流れる電流値を測定するものである場合には、電位差測定手段９５が測定した電流値の変化に基づいて上記間隙を検知する。
【００６３】
電位差測定装置９５の測定結果と上記間隙の広さとの対応関係が予め実験的に求められ、該対応関係を示すデータ（例えばテーブル）が記憶部３５に格納される。また、上記の間隙が狭いと判断すべき条件値が予め記憶部３５に格納される。間隙感知部５１は、上記のデータと電位差測定装置９５の測定結果とに基づいて上記の間隙が条件値よりも狭いか否かを検知し、条件値未満であるときは所定の信号（以下、「検知信号」という。）を移動手段制御部６１に伝える。
【００６４】
被加工物に形成された下穴を放電加工して本穴を得ようとする場合、移動手段制御部６１Ｃは、間隙検知部５１から検知信号が伝えられないときは上記の間隙が広いと判断して、加工電極を揺動させることなくそのまま下降させる。一方、間隙検知部５１から検知信号が伝えられると上記の間隙が狭いと判断し、実施の形態１で説明した揺動パターンデータに基づいて加工電極を揺動させて、被加工物を放電加工する。このときの最初の揺動量は、位置検出部４３の検出結果に基づいて揺動量選定部４５が選定した揺動量となる。
【００６５】
図８は、被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成する際の制御装置８０Ｃによる制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示すように、下穴を放電加工して加工深さがＺmaxの穴を得る際には、まず、揺動させずに加工電極を下穴に挿入するステップＳ１が行われる。このときの加工電極の挿入深さ（以下、「加工深さ」という。）は、例えば揺動パターンデータに基づいて加工電極を段階的に下降させるときの所望の段の深さＺｎとすることができる。また、揺動半径（揺動量）は０（ゼロ）とされる。下穴内に未加工の領域が残ってきたときでも加工電極と未加工の領域との衝突を回避するという観点から、上記の加工深さＺｎは、揺動パターンデータに基づいて加工電極を段階的に下降させるときの最初の段の深さとすることが好ましい。
【００６６】
次いで、ステップＳ２で間隙検知部５１が上記の間隙を検知する。間隙が狭いと検知されると検知信号が移動手段制御部６１Ｃに伝えられ、検知信号を受けた移動手段制御部６１Ｃは、揺動量選定部４５が選定した揺動量を基に揺動パターンデータの読み出し開始箇所を特定し、揺動パターンデータに基づいて現在の加工深さ（現在の加工電極の位置）Ｚｎでの揺動半径Ｒｎ（揺動量）を記憶部３５から読み出すステップＳ３を行い、次いで、ステップＳ４で実際に放電加工を行う。一方、間隙検知部５１が上記の間隙は広いと検知すると、後述するステップＳ６に進む。
【００６７】
移動手段制御部６１Ｃは、ステップＳ４で放電加工を行った後には、揺動パターンデータに基づいて加工電極を１段下降させるステップＳ５を行う。揺動パターンデータに基づいて加工電極を段階的に下げるときの現在の段をｎで表すと、ステップＳ５はｎ＝ｎ＋１と表される。ステップＳ５を行った後はステップＳ６に進み、現在の加工電極の位置が最も下の段ｎmax（揺動パターンデータに基づいて加工電極を段階的に下げるときの最も下の段）に到達したか否かを移動手段制御部６１Ｃが判断し、最も下の段ｎmaxに到達していないと判断したときにはステップＳ１に戻ってステップＳ６までを繰り返す。なお、移動手段制御部６１は、位置検出部４３の検出結果と揺動パターンデータとに基づいて、加工電極が最も下の段ｎmaxに到達したか否かを判断する。
【００６８】
一方、ステップＳ６で加工電極は最も下の段ｎmaxに到達していると移動手段制御部６１Ｃが判断したときにはステップＳ７に進み、ここで揺動パターンデータから現在の加工深さ（最も下の段ｎmaxの深さ）Ｚmaxでの揺動半径Ｒmax（揺動量）を読み出し、ステップＳ８で実際に放電加工を行う。このステップ８まで行うことにより、下穴を所望の面精度を有する本穴に成形する工程が終了する。
【００６９】
上述のようにして下穴を放電加工すると、加工電極の下面と該下面に対応する被加工物の被加工面との間の間隙が広いときには加工電極がそのまま下降されるので、加工電極を被加工面（下穴の底面）の近傍に到達させるまでの時間が短縮される。一方、上記の間隙が狭いときには揺動パターンデータに基づいて加工電極を揺動させて被加工物を放電加工するので、仮に前工程で未加工の領域が下穴内にあったとしても、加工電極と未加工の領域との衝突を回避することが容易である。したがって、制御装置８０Ｃを備えた放電加工機によれば、時間切り加工によっても所望の面精度を有する製品を更に得易くなる。
【００７０】
以上、３つの形態を挙げてこの発明の放電加工機について説明したが、前述のように、この発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、揺動パターンデータに基づいて加工電極を段階的に下降させたときの各段で加工電極が行う揺動のパターンは円形に限定されるものではなく、被加工物に形成しようとする本穴の水平断面形状に応じて、四角形や六角形等の任意の幾何学形状に対応したパターン、あるいは任意の不定形に対応したパターンとすることもできる。
【００７１】
図９は、揺動パターンデータに基づいて上記の各段で加工電極を四角形状に揺動させたときに当該加工電極の底面の縁が描く軌跡の一例を示す概略図である。同図には６つの軌跡ＭＬ11〜ＭＬ16が示されている。これらの軌跡ＭＬ11〜ＭＬ16は、加工電極を６段階に分けて段階的に下降させ、加工電極が一段下降するたびに該加工電極を揺動させたときのものであり、加工電極の揺動量ＯＡは当該加工電極が下の段に下降するほど一定の比率で多くなるように設定されている。加工電極は、下穴での上下軸Ａｘを中心にして、各段で四角形状の揺動を行っている。
【００７２】
下穴の開口端と中心軸Ａｘとの交点Ｏ1は軌跡ＭＬ11よりも上方にあり、下穴の底面と中心軸Ａｘとの交点Ｏ6は軌跡ＭＬ16と同一平面上にある。各段での揺動量ＯＡは、交点Ｏ1から各軌跡ＭＬ11〜ＭＬ16の所定の辺に引いた接線ＴＬと中心軸Ａｘとがなす拡大角度αが一定となるように選定されている。また、隣り合う段同士の距離Ｄ12〜Ｄ16は一定であり、これらの距離Ｄ12〜Ｄ16は、穴の開口端と加工電極を最初に揺動させる段との距離Ｄ11よりも小さく選定されている。
【００７３】
揺動パターンデータに基づく加工電極の揺動のパターンをどのような形状にするかに拘わらず、拡大角度αは各段において同じ値に選定することもできるし、段毎に任意の値に選定することもできる。また、下穴の開口端と加工電極を最初に揺動させる段との距離、および隣り合う段同士の距離は、それぞれ別個に、任意の値に選定することができる。これらの値は比や百分率で表してもよいし、具体的な距離で表してもよい。
【００７４】
また、放電加工機を構成する制御装置は、パラメータ設定部によって揺動パターンデータでの一部の項目をユーザが設定できるように構成する他に、揺動パターンデータが書き換えられないように構成することもできる。揺動パターンデータの一部の項目をユーザが設定できるように制御装置を構成する場合には、設定の際に表示部に表示される入力画面に初期値（標準値）が表示されるように構成することもできる。
【００７５】
実施の形態１で説明した揺動パターンデータに基づいての加工電極移動手段の動作制御は、下穴が設けられていない被加工物に直接本穴を形成する際に適用することも可能である。また、実施の形態３で説明した間隙検知部５１による間隙の検知、および該間隙検知部５１の検知結果に応じての移動手段制御部による加工電極移動手段の動作制御は、実施の形態２で説明した移動手段制御部による加工電極移動手段の動作制御、すなわち、第１の下穴が第２の下穴に成形された後に当該第２の下穴が本穴に成形されるように加工電極移動手段の動作制御と組み合わせることもできる。この場合、第２の下穴を本穴に成形した後に実施の形態３で説明した移動手段制御部による加工電極移動手段の動作制御が行われる。この発明の放電加工機については、その他にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】この発明の放電加工機の一例を概略的に示す一部切欠き正面図である。
【図２】被加工物に設けられた下穴をこの発明の放電加工機により放電加工することで本穴を形成するにあたって、加工電極を段階的に下降させ、一段下降するたびに該加工電極を揺動させ、かつ下の段に下降するほどその揺動量を多くさせたときに当該加工電極の底面の縁が描く軌跡の一例を示す概略図である。
【図３】図１に示した放電加工機における制御装置を概略的に示す機能ブロック図である。
【図４】被加工物に設けられた下穴を図１に示した放電加工機により放電加工して本穴を形成するにあたって、被加工物に形成しようとする本穴毎に揺動パターンデータでの一部の項目をユーザが設定する際に表示部に表示される入力画面の一例を示す概略図である。
【図５】被加工物に設けられた第１の下穴をこの発明の放電加工機により放電加工することで本穴を形成するにあたって、下穴の内壁面および底面を放電加工して第２の下穴を得た後に揺動パターンデータに基づいて加工電極を揺動させながら放電加工を行って本穴を形成する際の穴の形状変化を概略的に示す斜視図である。
【図６】被加工物に設けられた第１の下穴をこの発明の放電加工機により放電加工することで本穴を形成するにあたって、二次加工用データおよび揺動パターンデータの各々に基づく放電加工をそれぞれ時間切り加工とする場合に表示部に表示される入力画面の一例を示す概略図である。
【図７】この発明の放電加工機のうち、被加工物に設けられた下穴を放電加工することで本穴を形成するにあたって加工電極の下面と該下面に対応する被加工物の被加工面との間の間隙が狭いときにのみ、揺動パターンデータに基づいて加工電極移動手段の移動量および移動方向を制御して加工電極を揺動させるように構成された放電加工機における制御装置の一例を概略的に示す機能ブロック図である。
【図８】被加工物に設けられた下穴をこの発明の放電加工機により放電加工することで本穴を形成する際の制御装置による制御の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図９】被加工物に設けられた下穴をこの発明の放電加工機により放電加工することで本穴を形成するにあたって、加工電極を段階的に下降させ、一段下降するたびに該加工電極を四角形状に揺動させ、かつ下の段に下降するほどその揺動量を多くさせたときに当該加工電極の底面の縁が描く軌跡の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７７】
２０  加工電極移動手段
２５  加工電極
３０  加工機本体
３５  記憶部
５１  間隙検知部
６１  移動手段制御部
８０Ａ，８０Ｃ  制御装置
９５  電位測定装置
１１０  被加工物
Ｈ1  第１の下穴
Ｈ3  第２の下穴
Ｈ  本穴
【図１】
2007326161.tif 000003
【図２】
2007326161.tif 000004
【図３】
2007326161.tif 000005
【図４】
2007326161.tif 000006
【図５】
2007326161.tif 000007
【図６】
2007326161.tif 000008
【図７】
2007326161.tif 000009
【図８】
2007326161.tif 000010
【図９】
2007326161.tif 000011