(57)【要約】【課題】  加工効率が低下を防止するとともに、被加工物の加工形状不具合を防止する。【解決手段】  電極と被加工物の間隙にパルス電圧を印加する加工電圧供給手段からの電圧印加に伴い、間隙での放電回数を所定サンプリング期間計数する放電パルス数カウント手段と、電極及び被加工物の材質に応じて、放電による加工量が予め登録されたテーブルと、間隙の加工に伴い所定サンプリング期間における加工進行方向への加工進行量を検出する軸送り量検出手段と、電極と対向する被加工物の投影面積、被加工物の密度に基づき、軸送り量検出手段で検出された加工進行量に応じた加工量を演算し、放電パルス数カウント手段で計数された放電回数に放電による加工量を乗じた実加工量と比較することにより、側面放電の割合を検出する側面放電判定手段と、この側面放電判定手段による側面放電の割合に応じて、電極と被加工物との加工条件を変更する側面放電回避手段と、を備えた。【選択図】          図１
2007253260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と被加工物との間隙にパルス電圧を印加する加工電圧供給手段と、
この加工電圧供給手段からの電圧印加に伴い、上記間隙での放電回数を所定サンプリング期間計数する放電パルス数カウント手段と、
上記電極及び被加工物の材質に応じて、放電による加工量が予め登録されたテーブルと、
上記間隙の加工に伴い、上記所定サンプリング期間における加工進行方向への加工進行量を検出する軸送り量検出手段と、
上記電極と対向する被加工物の投影面積、被加工物の密度に基づき、上記軸送り量検出手段で検出された加工進行量に応じた加工量を演算し、上記放電パルス数カウント手段で計数された放電回数に放電による加工量を乗じた実加工量と比較することにより、側面放電の割合を検出する側面放電判定手段と、
この側面放電判定手段による側面放電の割合に応じて、電極と被加工物との加工条件を変更する側面放電回避手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
放電による加工量が予め登録されたテーブルは、電極及び被加工物における極間の電気条件に応じて、加工量が予め登録されてい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】
側面放電回避手段は、側面放電の割合30％を閾値として加工条件の変更を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工装置。
【請求項４】
側面放電回避手段による加工条件変更として、電極のジャンプ上昇量を制御することを特徴とする請求項３に記載の放電加工装置。
【請求項５】
電極と被加工物との間隙にパルス電圧印加に伴い、上記間隙での放電回数を所定サンプリング期間計数する放電パルス数カウント工程と、
上記電極及び被加工物の材質に応じて、放電による加工量が予め登録されたテーブルと、
上記間隙の加工に伴い、上記所定サンプリング期間における加工進行方向への加工進行量を検出する軸送り量検出工程と、
上記電極と対向する被加工物の投影面積、被加工物の密度に基づき、上記軸送り量検出工程で検出された加工進行量に応じた加工量を演算し、上記放電パルス数カウント工程で計数された放電回数に予め電極及び被加工物の材質に応じて登録された放電による加工量を乗じた実加工量と比較することにより、側面放電の割合を検出する側面放電判定工程と、
この側面放電判定工程による側面放電の割合に応じて、電極と被加工物との加工条件を変更する側面放電回避工程と、
を備えたことを特徴とする放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細穴放電加工、形彫放電加工に関し、所定形状に加工すべく放電加工が行われる際に、加工精度低下につながる側面方向への放電発生を検出する放電加工制御方法及び、その側面放電の割合をもとに対応制御を行う放電加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電極と被加工物とを所定間隙離間して対向配置し、電極と被加工物の両極間に放電電圧を印加して、極間に放電は発生されるとともに、電極と被加工物を相対移動させて被加工物に対し加工を行い、電極の形状を被加工物に転写して所望の形状に加工をする放電加工装置が存在する。
このような放電加工装置において、加工の進行に伴い極間に蓄積される加工屑等が電極の側面方向に分布することにより、加工屑を介して放電が行われる二次放電が起こった場合、実際の加工方向とは異なる側面方向での放電現象が発生してしまい、加工時間の増大、加工形状の不具合が発生する。
そこで、被加工物と電極との間隙距離及び正常放電回数に基づき、所定間隙距離以上離れている場合の正常放電は側面での無効放電と検出し、制御因子を調整する放電加工装置が特開昭５５−９６２２７号公報に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−９６２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の放電加工装置では、被加工物と電極との間隙距離を検出し、この間隙距離に応じて加工進行方向の放電か、側面放電かを検出し、制御を行っているが、間隙距離がある閾値5０μm以上大きくなった場合に側面放電を検出するため、それまでの区間ではいくら側面放電が発生しようとも、検出できず加工形状の不具合等が発生する問題があった。
また、放電加工では加工形状、条件設定、液処理の仕方などで間隙距離が変化するため、上記の閾値を小さく設定した場合、側面放電を誤検出してしまう問題もある。
【０００５】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、側面放電を検出し、適切な対応制御を実施することで、側面放電を抑制し、加工進行方向以外で放電が発生し、加工効率が低下することを緩和することができ、また側面放電による被加工物の加工形状不具合を防止することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、電極と被加工物との間隙にパルス電圧を印加する加工電圧供給手段と、この加工電圧供給手段からの電圧印加に伴い、上記間隙での放電回数を所定サンプリング期間計数する放電パルス数カウント手段と、上記電極及び被加工物の材質に応じて、放電による加工量が予め登録されたテーブルと、上記間隙の加工に伴い、上記所定サンプリング期間における加工進行方向への加工進行量を検出する軸送り量検出手段と、上記電極と対向する被加工物の投影面積、被加工物の密度に基づき、上記軸送り量検出手段で検出された加工進行量に応じた加工量を演算し、上記放電パルス数カウント手段で計数された放電回数に放電による加工量を乗じた実加工量と比較することにより、側面放電の割合を検出する側面放電判定手段と、この側面放電判定手段による側面放電の割合に応じて、電極と被加工物との加工条件を変更する側面放電回避手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は上述のように、側面放電を検出し、その対応制御を行うことで、側面放電が引き起こす加工効率の低下や側面放電による形状不具合による被加工物の品質低下を抑制することができ、放電加工装置における生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
本実施の形態では、放電１発あたりの加工（除去）量がある程度定まることを利用し、放電発生回数を乗じることにより、放電加工にも伴う総加工量を演算し、この総加工量と、放電加工による加工進行方向への加工進行量と、加工進行方向への投影面積との関係（加工進行量×投影面積×被加工物の密度）より求める加工進行方向への加工量とを比較することにより、加工進行方向以外の側面放電に基づく加工の割合を求め、放電加工制御に反映させるものである。
【０００９】
図1は、本実施の形態における放電加工装置を示すブロック構成図である。
電極１は主軸に設けられたサーボアンプに基づきＺ軸方向への加工進行方向への位置決めが行われ、加工電源４により印加されたパルス電圧に基づき、電極１及び被加工物２との極間で放電が発生し、被加工物２が所定形状に加工される。
そして、加工中においては、平均電圧検出部５により極間の平均電圧を検出し、予め定められたサーボ基準電圧と比較することにより、平均電圧が高い場合に電極１を加工進行方向へ移動させ、平均電圧が引く場合に極間距離を大きくする方向に制御されている。
【００１０】
放電パルス数カウント部６は、極間電圧を読み取り、有効な放電を検出し放電パルス数をカウントする例えば特開平５−２９３７１４号公報に開示されるようなカウント部分であり、カウントした放電発生回数を側面放電判定部８に出力する。
軸送り量検出部7は、放電位置を検出するためのものであり、エンコーダの値やリニアスケールの値に基づき、被加工物２に対し、どのぐらい加工が進行したかを検出し、側面放電判定部８に出力する。
加工データ入力部9は、電極材質、被加工物材質、被加工物２の加工進行方向からみた加工面積に相当する表面積データ（投影面積）、を入力し、また加工機上で設定される放電加工電流、放電パルス幅、休止時間、極間電圧、平均電圧、ジャンプ速度、ジャンプアップ量、ジャンプダウン時間を決定する部分である。特に表面積のデータはＣＡＤなどの図面データを読み込むことにより自動的に算出する機能を持つ。
【００１１】
側面放電判定部８は、加工データ入力部９により予め入力された電極材、被加工物材の組み合わせに応じて、放電一発あたりの加工重量を加工電流と放電パルス幅から計算できる計算式、もしくは加工電流と放電パルス幅ごとにテーブルを有しており、この部分で放電パルス数と放電一発あたりの加工重量よりあるサンプリング期間中の加工重量を算出する。
この放電一発あたりの加工重量ｍは、電流値Ｉpとパルス幅τpより式１で求まる。
ｍ = Ａ・ＩpＢ・τp    ・・・式１
ここで、銅電極と鋼材の組み合わせの場合は、Ａ＝1.5×102、Ｂ＝1.5となり、グラファイト電極と鋼材の組み合わせの場合は、Ａ＝1.17×102、Ｂ＝1.5となる。
【００１２】
また、式１でなくても、あらかじめ実験計測した電流値とパルス幅に対する放電一発あたりの加工重量を電極材と被加工材ごとにもつことでサンプリング区間あたりの加工重量を求めることができる。
また一方でＣＡＤデータより求められた投影面積と、軸送り量検出部7から出力された所定のサンプリング期間内の加工進行方向への加工進行量より、加工体積を算出し、さらに被加工物の密度より加工重量を求めることも可能である。
【００１３】
側面放電判定部８による実放電回数に基づく実際の総加工重量Mrと、加工進行方向への軸送りから計算した加工重量Ｍcとの比較の結果、Ｍc／Ｍr ＜0.7ならば側面放電が発生し、指定する加工進行方向へ寄与しない加工がなされていたと判断できる。
すなわち、この加工量の比を側面放電発生率として算出することができる。
【００１４】
側面放電発生率の情報から、側面放電回避部１０が、側面放電を抑制するようにジャンプアップ量や目標平均電圧を変更する等行ない、対応制御を行う。
例えば、0.3 ≦ Ｍc／Ｍr ＜ 0.7の場合は、ジャンプアップ量を上げ、Ｍc／Ｍr ＜ 0.3であれば平均電圧の設定を−10Vとする対応制御を行う。なお、Ｍc／Ｍr < 0.7状態が続いていれば、さらにジャンプアップ量の増加や平均電圧の低下の対応制御を実施する。
また対応制御を実行した前後での側面放電率を確認し、Ｍc／Ｍr（対応制御後）≧ 1.2×Ｍc／Ｍr（対応制御前）であれば、側面放電抑制に効果的であると判断して、そのまま対応制御を実行する。なお、一般的に加工深さが側面放電と原因となることが多いことから、対応制御は継続して行う。
一方、Ｍc／Ｍr （対応制御後）＜ 1.2×Ｍc／Ｍr（対応制御前）ならば、対応制御は効果的でないと判断して対応制御前の状態に戻し、他の対応制御を実行する。
【００１５】
図２は、対応制御実行の例を示した図である。
区間Ａでは、側面放電率は大きくなく、効果的な放電がなされている。
区間Ｂでは、加工深さが深くなるなどの要因で加工屑の排出効果が低くなり、徐々に側面放電率が増加している。
区間Ｃでは、側面放電率がしきい値30％を超え、対応制御１ジャンプアップ量を上げるが実行されている。
区間Ｄでは、対応制御１が実行後の側面放電率を検出し、対応制御１実行前の値と比較する。この場合、対応制御１の効果が得られなかったので、区間Ｅにて他の対応制御２平均電圧を下げるを実行する。
対応制御２実行後、同様に側面放電率を比較し、側面放電率が低下したことを確認したため、それ以後制御後の状態で加工を実施する。
【００１６】
本実施の形態によれば、このように側面放電の割合を自動認識し、その値が一定の値を超えたとき、側面放電を抑制する手段を講じることで側面放電の割合を下げ、加工進行方向に対し効率的な放電加工を実施し、加工形状の不具合も防ぐことができるようになる。
なお、従来技術と比較しても底面間隙距離が大きくなっていなくても側面放電の割合を検出できることにより、高速に対応制御を実施することができるため、加工形状の不具合を防止でき、加工効率もあがる。
今回の検出方法では放電一発あたりの加工量を基準としているので、放電状態により変わる間隙距離から判断する方法より正確に判断することができる。
また、複数の対応制御を持つことでより効果的に側面放電を抑制できる効果がある。
これらの処理は自動的に行われるため、オペレータは簡単な材料や加工面積の入力だけで、効率のよい加工が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】放電加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】放電加工装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００１８】
１  電極、２  被加工物、３サーボアンプ、４  加工電流供給手段、５  極間平均電圧検出手段、６  放電パルス数カウント手段、７  軸送り量検出手段、８  側面放電判定手段、９  加工データ入力手段、１０  側面放電回避手段。
【図１】
2007253260.tif 000003
【図２】
2007253260.tif 000004