(57)【要約】【課題】全ての加工工程において、被加工物の輪郭上での円弧部の単位距離当たりの放電エネルギー密度が直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないように加工経路上での円弧部の指令速度を制御して、円弧部の形状精度を向上させるワイヤ放電加工機を提供する。【解決手段】ワイヤ放電加工機１００は、複数の加工工程夫々における加工経路を作成する加工経路作成手段１０１、加工経路に沿ってワイヤ電極を移動させるワイヤ移動制御手段１０６、ワイヤ電極に放電を発生させて放電加工を行う放電発生手段１０３、ワイヤ電極の相対移動速度を加工速度として指令する加工速度制御手段１０４、加工経路を解析して直線部と円弧部を判別する加工経路解析手段１０２、被加工物の加工後の輪郭部における単位距離当たりの放電エネルギー密度が、直線部を加工する場合と円弧部を加工する場合とで変化しないよう加工速度を制御する円弧部速度制御手段１０５を備える。【選択図】図５
2017113825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工工程により被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、
加工プログラムに基づいて、各加工工程における加工経路を作成する加工経路作成手段と、
前記加工経路に沿ってワイヤ電極と被加工物を相対移動させるワイヤ移動制御手段と、
前記ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生させて放電加工を行う放電発生手段と、
前記放電の結果得られる物理量に基づいて前記ワイヤ電極と前記被加工物の相対移動速度を加工速度として指令する加工速度制御手段と、を有するワイヤ放電加工機において、
前記加工経路を解析し、前記加工経路の直線部と円弧部を判別する加工経路解析手段と、
加工した後に生じる被加工物の輪郭部における単位距離当たりの放電エネルギー密度が、前記直線部を加工する場合と、前記円弧部を加工する場合と、で変化しないよう、前記円弧部を加工する際の前記加工速度を制御する円弧部速度制御手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤ放電加工機。
【請求項２】
前記円弧部速度制御手段は、前記被加工物の輪郭の円弧長と、前記加工経路の円弧長との違いに基づいて、前記加工速度を制御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機。
【請求項３】
前記円弧部速度制御手段は、前記被加工物の輪郭の円弧部の曲率半径と、前記加工経路の円弧部の曲率半径との比に基づいて、前記加工速度を制御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機。
【請求項４】
前記円弧部速度制御手段は、ワイヤの端点の軌跡の曲率半径と、前記加工経路の円弧部の曲率半径との比に基づいて、前記加工速度を制御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機。
【請求項５】
前記加工速度制御手段は、予め定められた速度に基づいて前記加工速度を制御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機。
【請求項６】
前記加工速度制御手段は、前記放電の結果得られる物理量に基づいて前記加工速度を制御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機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ放電加工機に関し、特に円弧コーナにおける被加工物の輪郭と加工経路の違いを考慮して速度指令を行うワイヤ放電加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤ放電加工を行う際には、被加工物を所望の形状に加工できるよう、予め加工経路をプログラミングすることが一般的である。このプログラミングされた経路をプログラム経路と呼ぶ。また、プログラム経路に放電ギャップやワイヤ径などを加味したワイヤ中心の移動経路を加工経路と呼ぶ。ここで加味された放電ギャップやワイヤ径などを総じて「オフセット」と称する。図１及び図２に、プログラム経路と加工経路との関係を示す。
【０００３】
実際の加工では、ワイヤ放電加工機に装備している数値制御装置が、加工経路に沿ってワイヤ電極と被加工物を相対移動させる。このとき、数値制御装置は、ワイヤ電極と被加工物との間に発生させた放電の結果得られる物理量に基づいて、加工速度の制御を行う。仕上げ加工を伴う多重加工をする場合は、最初の加工工程である１ｓｔカット、２回目の加工工程である２ｎｄカット、以降３ｒｄカット、４ｔｈカットと複数の加工工程が実施されるが、数値制御装置は、これら全ての加工工程において上述の加工速度の制御を行い、被加工物を所望の形状に仕上げていく。
【０００４】
図２に示すような直線部の加工の場合、被加工物の輪郭と加工経路は並行しているため、加工によって生じる被加工物の輪郭長は加工経路長に等しい。しかし、円弧部を加工する場合は、被加工物の輪郭長と加工経路長との関係は等しくならない。図３に、凸円弧部及び凹円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す。凸円弧部を加工する場合は、加工によって生じる被加工物の輪郭長は、加工経路長よりも短い。よって、被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度は、直線部を加工する場合より高くなる。したがって、直線部よりも凸円弧部は過剰に加工される。一方、凹円弧部を加工する場合は、加工によって生じる被加工物の輪郭長は、加工経路長よりも長い。よって、被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度は、直線部を加工する場合より低くなる。したがって、直線部よりも凹円弧部は取残しが発生しやすい。このような事象は、円弧部の形状精度を低下させる原因となる。
【０００５】
近年、このような問題を解決するための様々な技術が提案されている。例えば、円弧部での速度を制御することによって、円弧部の形状精度の向上を図る技術として、特許文献１乃至３がある。
【０００６】
特許文献１は、直線部を高速条件で加工するのに対し、円弧部を中速条件で加工する手法を開示している。特許文献２は、円弧部も直線部と同様な手法によって指令速度を計算し、プログラム円弧半径と電極オフセット量の関数によって速度の上限値を計算する手法を開示している。特許文献３は、円弧部におけるプログラム経路と加工経路の違いを考慮して、プログラム経路上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度が直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないように加工経路上での円弧部の指令速度を制御する手法を開示している。
【０００７】
また、加工量に応じて加工速度を制御することによって、円弧部の形状精度の向上を図る技術として、特許文献４乃至６がある。
【０００８】
特許文献４は、加工量に応じてコーナ部における加工速度を制御し、加工速度の制御のみで形状精度を確保できない場合、記憶装置に記憶された円弧半径ごとの補正値を用いて補正を行う手法を開示している。特許文献５は、４つの変更点を設定し、それぞれの区間における除去距離と直線部での除去距離との比を設定された送り速度に乗じて適正送り速度を求める手法が提案されている。特許文献６は、（コーナ部での所定単位距離毎の加工体積）／（直線部での所定単位距離毎の加工体積）に直線部における平均速度を乗じ、コーナ部での加工速度を算出する手法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１６２４４６号公報
【特許文献２】特開平６−１２６５３６号公報
【特許文献３】特開２０１５―１６０２６３号公報
【特許文献４】特許第５２４１８５０号
【特許文献５】特許第４１４３３８４号
【特許文献６】特許第５０７７４３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、凸円弧の場合は、加工によって生じる被加工物の輪郭が加工経路よりも短くなるため、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度が直線部より高くなり、直線部を加工するときよりも過剰に加工される。この過剰加工を防ぐために凸円弧では直線部よりも速い速度で加工すべきにも関わらず、特許文献１では直線部よりも遅い中速条件で加工する。その結果、円弧部の形状精度は逆に悪くなってしまう。
【００１１】
また、特許文献２記載の手法に関しては、円弧部を加工する場合は、被加工物の輪郭長と加工経路上での円弧長が異なるため、直線部と同様な手法で指令速度を計算すると、必ずしも所望の形状が得られないという問題がある。また、当該手法では円弧部における速度上限値を計算するにはいくつかの係数が必要であるが、特許文献２はこれらの係数の求め方を明示していない。
【００１２】
また、特許文献３記載の手法に関しては、多重加工をする場合、最後の加工工程においては、加工により生じる被加工物の輪郭はプログラム経路と一致するので、被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度は確かに直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しない。しかしながら、最後の加工工程以前の加工工程で生じる被加工物の輪郭はプログラム経路と一致しない。よって、これらの加工工程で生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度は、直線部と円弧部とでかい離する。すなわち、多重加工をする場合に、途中の加工工程において、コーナだれや取り残しを生じ、被加工物の形状精度に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。
【００１３】
また、特許文献４については、円弧半径ごとの補正値の求め方について明示されていないという重大な問題がある。あらゆる円弧半径に対応する補正値を試行錯誤により求めるには、莫大な時間と労力が必要である。
【００１４】
また、特許文献５記載の技術では幾つかの変更点を設定する必要があるが、実際のオペレーションにおいてこれを実施することは煩雑である。また、当該技術は定速送りを前提としているため、適用可能な場面は極めて狭い。
【００１５】
また、特許文献６記載の手法については、荒加工の場合は、加工プログラムによって所定単位距離毎の加工体積をある程度見積もることができるから、当該手法を適用できる可能性がある。しかし、仕上げ加工の場合は、荒加工の加工具合によって、各部分における加工代が大きく変わるため、所定単位距離毎の加工体積を見積もることは非常に困難である。したがって、当該手法を仕上げ加工に適用することは現実的でない。
【００１６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、全ての加工工程において、被加工物の輪郭上での円弧部の単位距離当たりの放電エネルギー密度が直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないように加工経路上での円弧部の指令速度を制御することによって、円弧部の形状精度を向上させるワイヤ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】
【００１７】
本発明の一実施の形態にかかるワイヤ放電加工機は、複数の加工工程により被加工物を加工するワイヤ放電加工機であって、加工プログラムに基づいて、各加工工程における加工経路を作成する加工経路作成手段と、前記加工経路に沿ってワイヤ電極と被加工物を相対移動させるワイヤ移動制御手段と、前記ワイヤ電極と被加工物との間に放電を発生させて放電加工を行う放電発生手段と、前記放電の結果得られる物理量に基づいて前記ワイヤ電極と前記被加工物の相対移動速度を加工速度として指令する加工速度制御手段と、を有するワイヤ放電加工機において、前記加工経路を解析し、前記加工経路の直線部と円弧部を判別する加工経路解析手段と、加工した後に生じる被加工物の輪郭部における単位距離当たりの放電エネルギー密度が、前記直線部を加工する場合と、前記円弧部を加工する場合と、で変化しないよう、前記円弧部を加工する際の前記加工速度を制御する円弧部速度制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
他の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機は、前記円弧部速度制御手段は、前記被加工物の輪郭の円弧長と、前記加工経路の円弧長との違いに基づいて、前記加工速度を制御することを特徴とする。
【００１９】
他の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機は、前記円弧部速度制御手段は、前記被加工物の輪郭の円弧部の曲率半径と、前記加工経路の円弧部の曲率半径との比に基づいて、前記加工速度を制御することを特徴とする。
【００２０】
他の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機は、前記円弧部速度制御手段は、ワイヤの端点の軌跡の曲率半径と、前記加工経路の円弧部の曲率半径との比に基づいて、前記加工速度を制御することを特徴とする。
【００２１】
他の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機は、前記加工速度制御手段は、予め定められた速度に基づいて前記加工速度を制御することを特徴とする。
【００２２】
他の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機は、前記加工速度制御手段は、前記放電の結果得られる物理量に基づいて前記加工速度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、全ての加工工程において、被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度が直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないように加工経路上での円弧部の指令速度を制御することによって、円弧部の形状精度を向上させるワイヤ放電加工機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】プログラム経路と加工経路との関係を示す図である。
【図２】プログラム経路と加工経路との関係を示す図である。
【図３】円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【図４】円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【図５】ワイヤ放電加工機１００の構成を示すブロック図である。
【図６】円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【図７】円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【図８】円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【図９】円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【図１０】加工経路上での円弧半径、オフセット、ワイヤ径、および円弧部の放電ギャップの関係を示す図である。
【図１１】ワイヤの端点が描く軌跡により、被加工物の輪郭を近似する手法を示す図である。
【図１２】加工プログラムの一例を示す図である。
【図１３】オフセット値の設定の一例を示す図である。
【図１４】実施例１における指令速度の制御処理を説明するフローチャートである。
【図１５】実施例２における指令速度の制御処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
はじめに、本発明の概要について説明する。
まず、図４を用いて、加工によって生じる被加工物の輪郭上の直線部と円弧部における単位距離当たりの放電エネルギー密度の違いと、これに起因する形状精度の低下について説明する。
【００２６】
図４左は、凸円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係をそれぞれ示している。加工経路上での円弧部の円心を点Ｏとする。点Ｏから、加工によって生じる被加工物の輪郭（実線）上に下ろした垂線と、前記被加工物の輪郭との交点をそれぞれＡ、Ｂとする。ＯＡとＯＢをそれぞれ延長して加工経路（鎖線）と交わった点をそれぞれＣ、Ｄとする。加工経路上の直線部に位置し、点ＣからＤＣと同じ距離だけ離れた位置にある点をＦとする。点Ｆから、加工によって生じる被加工物の輪郭（実線）上に下ろした垂線と、前記被加工物の輪郭との交点をＥとする。
【００２７】
ここで、単位距離当たりの放電エネルギー密度をＥａとすると、ＤＣ間の放電エネルギーＥＤＣ及びＣＦ間の放電エネルギーＥＣＦは式１によって求められる。
ＥＤＣ＝Ｅａ×ＤＣ
ＥＣＦ＝Ｅａ×ＣＦ      ・・・式１
【００２８】
ワイヤが加工経路ＤＣに沿って加工する場合、被加工物のＢＡ部分が加工される。ワイヤが加工経路ＣＦに沿って加工する場合、被加工物のＡＥ部分が加工される。式１で算出された加工経路ＤＣ及びＣＦにおける放電エネルギーを用いると、加工によって生じた被加工物の輪郭ＢＡ及びＡＥにおける単位距離当たりの放電エネルギー密度は、式２によって計算できる。
ＥＢＡ＝ＥＤＣ／ＢＡ
ＥＡＥ＝ＥＣＦ／ＡＥ      ・・・式２
【００２９】
加工経路ＤＣとＣＦとの距離が同じであることからＥＤＣ＝ＥＣＦが成り立ち、ＥＤＣ＝ＥＣＦ＝Ｅｔとおくと、式２は下記のように書き換えることができる。
ＥＢＡ＝ＥＤＣ／ＢＡ＝Ｅｔ／ＢＡ
ＥＡＥ＝ＥＣＦ／ＡＥ＝Ｅｔ／ＡＥ      ・・・式３
【００３０】
ＡＥ＝ＣＦ＝ＤＣ＞ＢＡであるから、式３よりＥＢＡ＞ＥＡＥとなる。すなわち、加工によって生じる被加工物の輪郭ＢＡにおける単位距離当たりの放電エネルギー密度は、輪郭ＡＥにおける単位距離当たりの放電エネルギー密度よりも大きくなる。その結果、円弧部ＢＡは、直線部ＡＥよりも過剰に加工されることになり、被加工物の形状精度は低下してしまう。
【００３１】
図４右は、凹円弧部を加工する場合の、被加工物の輪郭と加工経路との関係をそれぞれ示している。この場合は、加工によって生じる被加工物の輪郭Ｂ’Ａ’における単位距離当たりの放電エネルギー密度は、輪郭Ａ’Ｅ’における単位距離当たりの放電エネルギー密度よりも低くなる。その結果、円弧部Ｂ’Ａ’では取残しが発生してしまう。
【００３２】
本発明にかかるワイヤ放電加工機は、加工によって生じる被加工物の輪郭上で、単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度が直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないよう、加工経路上での指令速度を制御する。これにより、円弧部の形状精度を向上させることができる。
【００３３】
具体的には、凸円弧部においては、加工経路上での加工速度を直線部より速くすることで、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度を抑制することができる。また、凹円弧部においては、加工経路上での加工速度を直線部より遅くすることで、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度を向上させることができる。よって、本発明にかかるワイヤ放電加工機は、凸円弧では加速、凹円弧では減速するよう、加工経路上での円弧部の指令速度を制御する。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図５は、本発明の実施の形態にかかるワイヤ放電加工機１００の構成を示すブロック図である。ワイヤ放電加工機１００は、加工経路作成手段１０１、加工経路解析手段１０２、放電発生手段１０３、加工速度制御手段１０４、円弧部速度制御手段１０５、ワイヤ移動制御手段１０６を有する。
【００３５】
加工経路作成手段１０１は、図示しない記憶領域に格納された加工プログラム及びワイヤオフセット量に基づいて、加工経路を作成する。
【００３６】
放電発生手段１０３は、ワイヤ電極と被加工物の間に放電を発生させることで、被加工物の放電加工を行う。
【００３７】
加工速度制御手段１０４は、放電発生手段１０３による放電の結果得られる物理量に基づいて、ワイヤ電極と被加工物の相対移動速度を算出し、加工経路上での指令速度とする。加工速度制御手段１０４は、この司令速度をワイヤ移動制御手段１０６に出力する。
【００３８】
加工経路解析手段１０２は、加工経路作成手段１０１が作成した加工経路を解析し、加工経路に円弧部が含まれるか否かを判断する。円弧部が含まれると判断した場合、円弧部速度制御手段１０５を動作させる。
【００３９】
円弧部速度制御手段１０５は、加工経路を通過した後に生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの放電エネルギー密度が、加工速度制御手段１０４が算出した指令速度で直線部を加工する場合と同じになるように、円弧部における指令速度を算出する。円弧部速度制御手段１０５は、円弧部を加工する場合には、この司令速度を、加工速度制御手段１０４が算出した指令速度に代えて、ワイヤ移動制御手段１０６に出力する。
【００４０】
ワイヤ移動制御手段１０６は、加工速度制御手段１０４又は円弧部速度制御手段１０５から入力される指令速度に従い、加工経路に沿ってワイヤ電極と被加工物を相対移動させる。
【００４１】
＜実施例＞
以下、ワイヤ放電加工機１００の幾つかの実施例を開示する。
ワイヤ放電加工機１００は、ワイヤ電極と被加工物との間に発生させた放電の結果得られる物理量に応じて加工速度を算出することができる。この場合、算出される加工速度は、そのときに得られる物理量に応じたものとなる。一方、このような加工速度制御方法の他に、定速送りと呼ばれる加工速度の制御方法もある。定速送りの場合は、加工速度を予め設定された速度に固定し、加工中は始終同じ速度でワイヤ電極を被加工物と相対運動させる。
【００４２】
実施例１では、定速送りの場合に、本発明を適用して速度制御を行う手法について説明する。実施例２では、ワイヤ電極と被加工物との間に発生させた放電の結果得られる物理量に応じて加工速度を算出する場合の速度制御について説明する。実施例３では、加工によって生じる被加工物の輪郭上及び加工経路上における円弧長の関係を利用し、指令速度を制御する方法について説明する。実施例４では、加工によって生じる被加工物の輪郭の近似としてワイヤの端点の軌跡を考え、このワイヤの端点の軌跡上及び加工経路上での円弧長の関係を利用し、指令速度を制御する方法について説明する。
【００４３】
＜実施例１＞
実施例１は、定速送りの場合に、本発明を適用して速度制御を行う手法に関するものである。上述のように、円弧部の形状精度を確保するためには、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度は、直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにする必要がある。定常送りの場合にも、加工経路上での円弧部における指令速度を制御することによって、円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにできる。
【００４４】
（１）図４左の凸円弧を加工する場合の速度制御について説明する。
単位時間当たりの放電エネルギー密度ＥＴを一定とし、加工によって生じる被加工物の輪郭ＢＡにおける平均加工速度をｖＢＡ、加工によって生じる被加工物の輪郭上でのＡＥにおける平均加工速度をｖＡＥとする。このとき、輪郭ＢＡ及びＡＥにおける単位距離当たりの放電エネルギー密度は下記の式４によって求められる。
ＥＢＡ＝Ｅｔ／ｖＢＡ
ＥＡＥ＝Ｅｔ／ｖＡＥ      ・・・式４
【００４５】
式４において、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と変化しないようにするためには、ＢＡとＡＥでの平均加工速度が下記の関係を満たさなければならない。
ｖＢＡ＝ｖＡＥ      ・・・式５
【００４６】
図６は、図４左の部分拡大図である。図６左は直線部ＡＥ、図６右は円弧部ＢＡを示している。まずは直線部について考える。ワイヤ電極が加工経路ＣＦに沿って時間ｔ移動することで生じる被加工物の輪郭をＡＥとすると、下記のような関係式が得られる。
ｔ＝ＣＦ／ｖＣＦ＝ＡＥ／ｖＡＥ      ・・・式６
ここで、ｖＣＦは予め設定された加工速度である。
【００４７】
直線部においては、加工経路ＣＦと加工によって生じる被加工物の輪郭ＡＥの長さは等しいため、下記のような速度関係式が得られる。
ｖＣＦ＝ｖＡＥ      ・・・式７
【００４８】
次に、円弧部について考える。ワイヤ電極が加工経路ＤＣに沿って時間ｔ移動することで生じる被加工物の輪郭をＢＡとすると、下記のような関係式が得られる。
ｔ＝ＤＣ／ｖＤＣ＝ＢＡ／ｖＢＡ      ・・・式８
ここで、ｖＤＣは予め設定された加工速度である。
【００４９】
円弧部においては、加工経路ＤＣと加工によって生じる被加工物の輪郭ＢＡの長さは等しくないため、加工経路上での加工速度と被加工物の加工によって生じる輪郭上での加工速度は異なる。両者の関係は下記の式によって表すことができる。
ｖＤＣ＝（ＤＣ／ＢＡ）×ｖＢＡ      ・・・式９
【００５０】
上述のように、単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と変化しないようにするため、式５に示したような速度関係を満たさなければならない。この関係を満たし、円弧部の形状精度を確保するためには、式５、式７及び式９に基づき、加工経路ＤＣ上での指令速度を下記の関係式に基づいて制御すれば良い。
ｖＤＣ＝（ＤＣ／ＢＡ）×ｖＣＦ      ・・・式１０
ｖＤＣは円弧部速度制御手段１０５によって出力される指令速度である。
【００５１】
（２）図４右の凹円弧を加工する場合の速度制御について説明する。
図７は、図４右の部分拡大図である。図７左は直線部、図７右は円弧部を示している。上述の凸円弧と同様の考え方によって、下記のような速度制御式が得られる。
ｖＤ’Ｃ’＝（Ｄ’Ｃ’／Ｂ’Ａ’）×ｖＣ’Ｆ’      ・・・式１１
ここで、ｖＣ’Ｆ’は予め設定された加工速度である。また、ｖＤ’Ｃ’は円弧部速度制御手段１０５によって出力される指令速度である。
【００５２】
以上説明したように、定速送りの場合、凸円弧と凹円弧のいずれの場合であっても、円弧部における指令速度は下記の式により求められる。
加工経路上での円弧部指令速度＝（加工経路上での円弧長／加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧長）×設定された加工速度      ・・・式１２
【００５３】
図１４は、実施例１における指令速度の制御処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１０１で、加工経路解析手段１０２は、加工経路作成手段１０１が作成した加工経路を受け取る。ステップＳ１０２で、加工経路解析手段１０２は、受け取った加工経路をブロックごとに解析する。ステップＳ１０３で、加工経路解析手段１０２は、加工経路が円弧部を含むか否かを判定し、円弧部があればステップ１０４に、円弧部がなければステップ１０６に進む。ステップＳ１０４で、加工経路解析手段１０２は、予め設定された加工速度、加工によって生じる被加工物の輪郭上の円弧長、及び、加工経路上の円弧長を、円弧部速度制御手段１０５に出力する。ステップＳ１０５で、円弧部速度制御手段１０５は、実施例１の式１２によって指令速度を算出する。ステップＳ１０６で、加工経路解析手段１０２は、全てのブロックを解析したか否かを判定する。未解析のブロックが存在すれば、ステップＳ１０２に戻る。全てのブロックの解析が終了した場合は、制御を終了する。
【００５４】
＜実施例２＞
実施例２は、ワイヤ電極と被加工物との間に発生させた放電の結果得られる物理量に応じて加工速度を算出する場合の速度制御に関するものである。実施例１で説明したように、円弧部を加工する場合と、直線部を加工する場合とでは、加工経路上での指令速度を変化させる必要がある。これは、加工によって生じる被加工物の輪郭長と加工経路長の違いに起因する。
【００５５】
換言すれば、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにするには、加工によって生じる被加工物の輪郭上での加工速度を加工速度制御手段によって算出された加工速度に等しくすれば良い。つまり、円弧部を加工する際は、加工によって生じる被加工物の輪郭上での加工速度が加工速度制御手段１０４によって算出した加工速度に等しくなるよう、加工経路上での加工速度を制御すれば良い。
【００５６】
以下、図８を用いて、実施例２にかかる速度制御手法の一例について説明する。図８は、凸円弧部と凹円弧部を加工する際に生じる被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。
【００５７】
（１）図８左の凸円弧部を加工する場合について説明する。
加工速度制御手段１０４によって算出された加工経路ＤＣ上での加工速度をｖＤＣとする。上述したように、被加工物の加工後の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにするためには、被加工物の輪郭ＢＡ上での加工速度をｖＤＣに等しくしなければならない。
【００５８】
図８左の円弧部に関しては、ワイヤ電極のワークに対する相対移動時間をｔとすれば、下記の式が得られる。
ｔ＝ＢＡ／ｖＤＣ      ・・・式１３
【００５９】
加工によって生じる被加工物の輪郭上においても加工経路上においても、ワイヤ電極の被加工物に対する相対移動時間は等しいため、円弧部速度制御手段１０５によって出力される加工経路ＤＣ上での指令速度をｖとすれば、下記の式が得られる。
ｔ＝ＤＣ／ｖ      ・・・式１４
【００６０】
式１３及び式１４に基づき、加工経路上での制御速度を、下記の式によって求めることができる。
ｖ＝（ＤＣ／ＢＡ）×ｖＤＣ      ・・・式１５
【００６１】
（２）図８右の凹円弧部を加工する場合について説明する。
上述の凸円弧部と同様の考え方により、下記のような速度制御式が得られる。
ｖ’＝（Ｄ’Ｃ’／Ｂ’Ａ’）×ｖＤ’Ｃ’      ・・・式１６
ここで、ｖＤ’Ｃ’は加工速度制御手段１０４によって算出される加工速度、ｖ’は円弧部速度制御手段１０５によって出力される指令速度である。
【００６２】
以上説明したように、ワイヤ電極と被加工物との間に発生させた放電の結果得られる物理量に基づいて加工速度を算出する場合、凸円弧と凹円弧のいずれの場合であっても、円弧部における指令速度は下記の式により求められる。
加工経路上での円弧部指令速度＝（加工経路上での円弧長／加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧長）×加工速度制御手段１０４により算出された加工速度      
・・・式１７
【００６３】
図１５は、実施例２における加工経路上での指令速度の制御を説明するフローチャートである。ステップＳ２０１で、加工経路解析手段１０２は、加工経路作成手段１０１が作成した加工経路を受け取る。ステップＳ２０２で、加工経路解析手段１０２は、加工速度制御手段１０４が算出した加工速度を受け取る。ステップＳ２０３で、加工経路解析手段１０２は、加工経路をブロックごとに先読み、解析する。ステップＳ２０４で、加工経路解析手段１０２は、加工結果が円弧部を含むか否かを判定し、円弧部があればステップＳ２０４に、円弧部がなければステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０５で、加工経路解析手段１０２は、加工速度制御手段１０４から受け取った加工速度、被加工物の加工によって生じる輪郭上と加工経路上での円弧長を円弧部速度制御手段１０５に出力する。ステップＳ２０６で、円弧部速度制御手段１０５は、実施例２の計算式１７によって指令速度を算出する。ステップＳ２０７で、加工経路解析手段１０２は、全てのブロックを解析したか否かを判定する。未解析のブロックが存在すれば、ステップＳ２０２に戻る。全てのブロックの解析が終了した場合は、制御を終了する。
【００６４】
＜実施例３＞
実施例３では、加工によって生じる被加工物の輪郭上及び加工経路上における円弧長の関係を利用し、指令速度を制御する方法に関するものである。上述のように、ワイヤ放電加工では、予め所望の形状に基づいて加工経路がプログラミングされる。このプログラミングされた経路をプログラム経路と呼ぶ。また、プログラム経路に放電ギャップやワイヤ径などを加味したワイヤ中心の移動経路を加工経路と呼ぶ。この加味された放電ギャップやワイヤ径などを総じてオフセットと呼ぶ。
【００６５】
実施例１と実施例２で説明したように、加工によって生じる被加工物の輪郭上と加工経路上での円弧長の関係を利用することで、円弧部における指令速度を求めることができる。図９は、円弧部における、加工によって生じる被加工物の輪郭と加工経路との関係を示す図である。この図から、円弧部では、加工によって生じる被加工物の輪郭と加工経路とは同心円になっていることがわかる。同心円の場合、円心角が同じであれば、円弧長の比例関係は円弧半径によって表すことができる。
ＤＣ／ＢＡ＝（πＲ×θ／１８０°）／（πｒ×θ／１８０°）＝Ｒ／ｒ      
・・・式１８
ここで、ｒは加工によって生じる被加工物の輪郭ＢＡの円弧半径、Ｒは加工経路ＤＣの円弧半径、θは円弧ＢＡと円弧ＤＣの円心角である。
【００６６】
実施例２で説明した計算式は、加工によって生じる被加工物の輪郭上と加工経路上での円弧半径を用いれば、式１９のように表現できる。
加工経路上での円弧部指令速度＝（加工経路上での円弧半径／被加工物の輪郭上での円弧半径）×加工速度制御手段１０４によって算出された加工速度      ・・・式１９
【００６７】
加工によって生じる被加工物の輪郭上の円弧半径は、図１０より、加工経路上での円弧半径、オフセット、ワイヤ径、および円弧部の放電ギャップを用いて式２０のように表される。
（凸円弧の場合）
加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧半径＝加工経路上での円弧半径−（ワイヤ径／２）−円弧部の放電ギャップ
（凹円弧の場合）
加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧半径＝加工経路上での円弧半径＋（ワイヤ径／２）＋円弧部の放電ギャップ
・・・式２０
【００６８】
よって、加工によって生じる被加工物の輪郭の円弧半径を求めるには、加工経路上での円弧半径の他にオフセット、ワイヤ径、および各加工工程における円弧部の放電ギャップが必要となる。オフセットおよびワイヤ径はプログラムおよび加工条件から既知である。各加工工程における円弧部の放電ギャップは実際に加工した被加工物の寸法を測定することで得られるが、円弧部の寸法を測定することは容易ではない。そこで、加工によって生じる輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度が直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しない場合、理想的には直線部と円弧部の放電ギャップも変化しないことから、円弧部の放電ギャップを直線部の放電ギャップで代替する。直線部の寸法を調べることは容易であるから、実際に加工した被加工物の直線部の放電ギャップを事前に測定し、図示しない記憶領域に直線部の放電ギャップを記憶しておく。加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧半径は、記憶領域から読み出した直線部の放電ギャップを用いて、式２１により求められる。
（凸円弧の場合）
加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧半径＝加工経路上での円弧半径−（ワイヤ径／２）−直線部の放電ギャップ
（凹円弧の場合）
加工によって生じる被加工物の輪郭上での円弧半径＝加工経路上での円弧半径＋（ワイヤ径／２）＋直線部の放電ギャップ
・・・式２１
【００６９】
＜実施例４＞
実施例３で説明したように、加工によって生じた被加工物の輪郭上と加工経路上での円弧部の曲率半径の比に基づいて、式１９により、加工経路上での円弧部の指令速度を算出することができる。これにより、加工によって生じた被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにすることができる。しかし、直線部の放電ギャップの記録には莫大な時間と労力がかかる。そこで、加工によって生じた被加工物の輪郭とのかい離が小さく、かつ加工経路上での加工速度を簡単に算出できるようなもので、加工によって生じた被加工物の輪郭を近似することを考える。放電ギャップは、一般に数μｍ〜十数μｍと十分に小さい値となる。そこで、本実施例では、図１１に示すように、ワイヤが加工経路上を移動する際にワイヤの端点が描く軌跡で、加工によって生じた被加工物の輪郭を近似する方法を提案する。この際、ワイヤの振動や遅れなどは考慮せず、ワイヤの中心が加工経路上を理想的に移動するものとする。
【００７０】
ワイヤ端点の軌跡上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と変化しないようにするには、実施例２及び３と同様の考え方で、加工経路上での指令速度を式２２によって求めればよい。
加工経路上での円弧部指令速度＝（加工経路上での円弧半径／ワイヤ端点の軌跡上での円弧半径）×加工速度制御手段１０４によって算出された加工速度      ・・・式２２
【００７１】
ワイヤ端点の軌跡上での円弧半径は、図１１に示すように、加工経路上の円弧半径とワイヤ径を用いて、式２３により求められる。
ワイヤ端点の軌跡上での円弧半径＝加工経路上での円弧半径−ワイヤ径／２
・・・式２３
【００７２】
したがって、ワイヤ端点の軌跡上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにするための加工経路上での制御速度は、加工経路上での円弧半径、ワイヤ半径、及び加工速度演算手段によって算出された加工速度の３つの要素のみに基づき、式２２を用いて簡単に求めることができる。
【００７３】
例えば、図１２に示すプログラムにより加工を行う場合、プログラム中に被加工物の完成品の円弧半径およびオフセット番号に関する記述があり、当該オフセット番号に対応するオフセット値が予め定義されていれば（図１３参照）、この円弧半径及びオフセット値を加工経路作成手段に出力すれば、３つ要素の１つである加工経路上での円弧半径が分かる。
【００７４】
また、加工条件の設定からワイヤ径を知ることができる。さらに、加工経路上でのワイヤ電極の被加工物に対する相対移動速度は加工速度制御手段１０４が算出できる。したがって、必要な３つ要素を簡単に入手できる。
【００７５】
上述の実施の形態によれば、円弧部速度制御手段１０５が、加工経路上での指令速度を制御することによって、加工によって生じる被加工物の輪郭上での単位距離当たりの円弧部の放電エネルギー密度を直線部の放電エネルギー密度と比べて変化しないようにする。これにより、円弧部における形状精度の向上を実現できる。
【００７６】
また、加工によって生じる被加工物の輪郭をワイヤ端点の軌跡で近似することにより、円弧部における形状精度の向上を維持しつつ、設定の手間を省くことができる。
【００７７】
また、速度を制御する係数として、ワイヤ端点の軌跡上での円弧半径と加工経路上での円弧半径の比のみ利用することにより、いくつかの係数を用意する手間を省くことができる。さらに、円弧の開始点や終了点は加工プログラムに基づいて容易に解析できるため、従来技術のように、幾つかの変更点を設定する手間は不要である。
【００７８】
また、特にプログラム中に円弧長や円弧半径などの情報が含まれる場合には、人為的な設定を全く要せずに自動的に速度制御を行うことが可能である。
【００７９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で、構成要素の置換、省略、付加、順序の入れ替え等の変更を施すことが可能である。例えば、本発明はコーナ部の円弧に限らず、単独円弧に適用することも可能であり、この場合においても形状精度の向上効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１００  ワイヤ放電加工機
１０１  加工経路作成手段
１０２  加工経路解析手段
１０３  放電発生手段
１０４  加工速度制御手段
１０５  円弧部速度制御手段
１０６  ワイヤ移動制御手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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