(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単純な形状の電極で加工対象物を所定の加工形状に創成放電加工する放電加工装置であって、
前記加工形状に要求される加工精度の許容値を設定する許容値設定手段と、前記加工形状を加工するための加工プログラムを実行する実行手段と、前記加工形状を加工した後に前記電極の消耗量を測定する消耗量測定手段と、前記許容値と前記消耗量とを比較する消耗量比較手段と、前記許容値と前記消耗量との比較結果に基づいて前記加工形状が要求される加工精度で加工されたか否かを判断する判断手段と、を含み、
前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されていないと判断して前記加工プログラムを繰り返し実行し、前記消耗量が前記許容値よりも小さいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されたと判断して加工を終了することを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放電加工装置において、
前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極を交換する電極交換手段を備えること、を特徴とする放電加工装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の放電加工装置において、
前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量だけ除去する電極除去手段を備えること、を特徴とする放電加工装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放電加工装置において、
前記加工形状の加工に必要な前記電極の必要長さを設定する長さ設定手段と、前記加工形状を加工した後に前記電極の残存量を測定する残存量測定手段と、前記必要長さと前記残存量とを比較する残存量比較手段と、前記消耗量が前記許容値よりも大きく、かつ、前記残存量が前記必要長さよりも小さいときには、前記電極を交換する電極交換手段と、前記消耗量が前記許容値よりも大きく、かつ、前記残存量が前記必要長さよりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量だけ除去する電極除去手段と、を含む放電加工装置。
【請求項５】
単純な形状の電極で加工対象物を所定の加工形状に創成放電加工する放電加工方法であって、
前記加工形状に要求される加工精度の許容値を設定する許容値設定工程と、前記加工形状を加工するための加工プログラムを実行する実行工程と、前記加工形状を加工した後に前記電極の消耗量を測定する消耗量測定工程と、前記許容値と前記消耗量とを比較する消耗量比較工程と、前記許容値と前記消耗量との比較結果に基づいて前記加工形状が要求される加工精度で加工されたか否かを判断する判断工程と、を含み、
前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されていないと判断して前記加工プログラムを繰り返し実行し、前記消耗量が前記許容値よりも小さいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されたと判断して加工を終了することを特徴とする放電加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の放電加工方法において、
前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極を交換する電極交換工程を含むこと、を特徴とする放電加工方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の放電加工方法において、
前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量だけ除去する電極除去工程を含むこと、を特徴とする放電加工方法。
【請求項８】
請求項５に記載の放電加工方法において、
前記加工形状の加工に必要な前記電極の必要長さを設定する長さ設定工程と、前記加工形状を加工した後に前記電極の残存量を測定する残存量測定工程と、前記必要長さと前記残存量とを比較する残存量比較工程と、前記消耗量が前記許容値よりも多く、前記残存量が前記必要長さよりも少ないときには、前記電極を交換する電極交換工程と、前記消耗量が前記許容値よりも大きく、かつ、前記残存量が前記必要長さよりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量だけ除去する電極除去工程と、を含む放電加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、単純な形状の電極で加工対象物を所定の加工形状に創成放電加工する放電加工装置及び放電加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加工対象物を工具によって切削するミーリング加工などが知られている。このようなミーリング加工によって、１ｍｍ以下の形状寸法部分を含む三次元形状のキャビティ（底付き穴）を加工する場合に、加工深さがある程度浅いときには、１ｍｍ以下の形状寸法部分もミーリング加工によって切削加工することができる。しかし、ミーリング加工では、加工深さが深くなると工具が逃げてしまうために、１ｍｍ以下の形状寸法部分に要求される加工精度を満たすことが困難であった。また、加工対象物に焼入れが必要な場合には、加工後に焼入れすると加工形状が変形するために、焼入れ後に加工する必要がある。しかし、ミーリング加工やグラインダ加工などでは、加工形状にシャープなコーナー部が要求される場合や焼入れ後の加工対象物を切削加工するのは困難であった。
【０００３】
そこで、加工対象物を小物で複雑な加工形状に三次元形状の電極を使用して放電加工する形彫放電加工機が知られている。このような形彫放電加工機においては、ミーリング加工では加工が困難である１ｍｍ以下の形状寸法部分を加工することができる。しかし、形彫放電加工機では、加工対象物を小物で複雑な加工形状に加工するためには、その加工形状に合わせた三次元形状の電極（総型電極）も小物で複雑な形状に製作する必要があり、総型電極の製作が極めて困難であった。このため、加工形状を複数の形状部分に分割するとともに、分割形状部分を加工するための部分電極を複数製作し、各々の分割形状部分を夫々に対応する部分電極によって順番に加工して、最終的な加工形状に加工対象物を加工する方法が採用されている。しかし、このような加工方法では、一つの分割加工形状を加工する時間は短いが、複数の部分電極を製作する時間が長くかかっていた。また、同一形状の金型を多数個製作する場合や、一つの加工対象物上に小物で複雑な同一形状のキャビティを多数加工する場合には、放電加工による電極の消耗を考慮して、上述した複数の部分電極をそれぞれ多数準備する必要があった。
【０００４】
そこで、加工対象物を単純な形状の電極で所望の加工形状に放電加工する創成放電加工（放電ミーリング）が知られている。この創成放電加工は、上述の三次元形状の総型電極を使用する形彫放電加工とは異なる創成電極（単純形状電極）を使用して、キャビティの加工形状に合わせて電極を輪郭軌跡に沿って相対移動させ、ミーリング加工のように加工対象物を３次元形状に放電加工する。しかしながら、このような創成放電加工では、単純形状電極によってキャビティを加工するために、電極一本当りの加工量が多くなり電極が消耗する。このため、加工対象物を所定の加工形状に加工するには電極消耗を考慮した加工方法が要求される。特に、加工対象物を深さ方向（Ｚ軸方向）に加工する場合には、Ｚ軸方向に電極が消耗するために加工深さが浅くなるので、深さ方向の加工精度が許容値内になるように、Ｚ軸方向に電極を消耗量分だけ補正して送り込む加工方法が採用される。しかし、加工条件のデータブックなどを参照して電極の消耗率から補正送り量（オフセット量）を正確に決定することが困難ある。そこで、Ｚ軸方向における電極消耗量を予め測定し、この電極消耗量をオフセット量として加工対象物を加工する創成放電加工法が採用されている。
【０００５】
例えば、特許第２９８３４３６号公報には、予め加工したときに測定された電極消耗量と放電パルス数との関係を非線形な消耗補正データとして記憶する手段と、実際の加工中に発生した放電パルス数を計数する手段と、記憶された消耗補正データと加工中に計数された放電パルス数とを用いて電極消耗量を予測演算する手段と、予測演算された電極消耗量によって電極を相対移動するための位置指令値を修正する手段とを備える放電加工装置が記載されている。この放電加工装置は、電極消耗量に対するオフセット制御によって、加工対象物を所定の加工形状に放電加工する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような創成放電加工では、特に加工形状が小物である場合に、電極消耗量が使用する電気的加工条件、電極寸法、加工状態や加工時の環境によって大きく影響されるために、電極消耗量を予測して加工するだけでは、要求される加工精度で加工形状を加工することが困難であった。また、特許第２９８３４３６号公報に記載された放電加工装置では、電極の一部が消耗したときには、電極消耗量に対するオフセット制御によって全ての加工形状を放電加工できない場合があった。
【０００７】
図１１は、従来の放電加工装置の放電加工動作を示す断面図である。
従来の放電加工装置では、図１１に示すように、電極１０３の一部を使用して加工対象物１０２を放電加工すると、この電極１０３の一部だけが消耗して、電極の先端部に消耗部分１０３ａと非消耗部分１０３ｂとが形成されることがある。例えば、加工部分を荒加工した後に仕上げ加工する場合には、荒加工された加工部分と電極との間で放電が発生するために、電極の先端部周縁が部分的に消耗することがある。このために、従来の放電加工装置では、図１１に示すように、消耗部分１０３ａの電極消耗量を予測演算してオフセット制御によって加工すると、図中点線で示すように、キャビティの底面（加工形状）１０２ａを要求される加工精度よりも深く非消耗部分１０３ｂによって加工してしまうことがある。また、図１２（ａ）と（ｂ）は、電極を回転させながら電極半径分以下の部分を使用して加工を行ったときの電極消耗形状を示しており、この電極で深さ補正を行うと非消耗部分１０３ｂにより所望の深さ以上に加工してしまうことを示している。
【０００８】
また、従来の放電加工装置では、図１１に示すように、電極１０３の消耗に偏りが発生した場合には、消耗した電極１０３を新しい電極に交換する必要がある。このために、電極１０３をＺ軸方向にオフセット制御するか否かを加工部分に応じて決定して加工プログラムを作成する必要があり、加工プログラムの作成作業が非常に煩雑になるとともに、プログラムミスが発生する原因になる。また、電極１０３をＺ軸方向にオフセット制御して加工部分を加工できる場合であっても、Ｚ軸方向の加工精度（深さ精度）が許容値内であるか否かを最終的に測定する必要がある。このために、電極消耗量がオフセット値（補正値）と何らかの原因で異なる場合には、全ての加工が無駄になり加工をやり直さなければならない危険性があった。
【０００９】
この発明の課題は、加工形状を加工精度の許容値内で確実に加工することができる放電加工装置及び放電加工方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載する解決手段により、前記課題を解決する。なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定するものではない。請求項１の発明は、単純な形状の電極（３）で加工対象物（２）を所定の加工形状（Ｓ0 ）に創成放電加工する放電加工装置であって、前記加工形状に要求される加工精度の許容値（Ｔ）を設定する許容値設定手段（１１）と、前記加工形状を加工するための加工プログラムを実行する実行手段（１４）と、前記加工形状を加工した後に前記電極の消耗量（Ｃ1 ，Ｃ2 ）を測定する消耗量測定手段（１５）と、前記許容値と前記消耗量とを比較する消耗量比較手段（１９）と、前記許容値と前記消耗量との比較結果に基づいて前記加工形状が要求される加工精度で加工されたか否かを判断する判断手段（１９）と、を含み、前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されていないと判断して前記加工プログラムを繰り返し実行し、前記消耗量が前記許容値よりも小さいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されたと判断して加工を終了することを特徴とする放電加工装置（１）である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の放電加工装置において、前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極を交換する電極交換手段（２２）を備えることを特徴とする放電加工装置である。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の放電加工装置において、前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量（ΔＬ）だけ除去する電極除去手段（１７，１８）を備えることを特徴とする放電加工装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１に記載の放電加工装置において、前記加工形状の加工に必要な前記電極の必要長さを設定する長さ設定手段（１１）と、前記加工形状を加工した後に前記電極の残存量（Ｌ）を測定する残存量測定手段（１５）と、前記必要長さと前記残存量とを比較する残存量比較手段（１９）と、前記消耗量が前記許容値よりも大きく、かつ、前記残存量が前記必要長さよりも小さいときには、前記電極を交換する電極交換手段（２２）と、前記消耗量が前記許容値よりも大きく、かつ、前記残存量が前記必要長さよりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量だけ除去する電極除去手段（１７，１８）とを含む放電加工装置である。
【００１５】
請求項５の発明は、単純な形状の電極（３）で加工対象物（２）を所定の加工形状（Ｓ0 ）に創成放電加工する放電加工方法であって、前記加工形状に要求される加工精度の許容値（Ｔ）を設定する許容値設定工程（Ｓ２００）と、前記加工形状を加工するための加工プログラムを実行する実行工程（Ｓ８００）と、前記加工形状を加工した後に前記電極の消耗量（Ｃ1 ，Ｃ2 ）を測定する消耗量測定工程（Ｓ９１０）と、前記許容値と前記消耗量とを比較する消耗量比較工程（Ｓ９２０）と、前記許容値と前記消耗量との比較結果に基づいて前記加工形状が要求される加工精度で加工されたか否かを判断する判断工程（Ｓ１０００）と、を含み、前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されていないと判断して前記加工プログラムを繰り返し実行し、前記消耗量が前記許容値よりも小さいときには、前記加工精度で前記加工形状が加工されたと判断して加工を終了することを特徴とする放電加工方法である。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５に記載の放電加工方法において、前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極を交換する電極交換工程（Ｓ９６０）を含むこと、を特徴とする放電加工方法。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載の放電加工方法において、前記消耗量が前記許容値よりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量（ΔＬ）だけ除去する電極除去工程（Ｓ９５０）を含むことを特徴とする放電加工方法である。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項５に記載の放電加工方法において、前記加工形状の加工に必要な前記電極の必要長さを設定する長さ設定工程（Ｓ２００）と、前記加工形状を加工した後に前記電極の残存量（Ｌ）を測定する残存量測定工程（Ｓ９３０）と、前記必要長さと前記残存量とを比較する残存量比較工程（Ｓ９４０）と、前記消耗量が前記許容値よりも多く、前記残存量が前記必要長さよりも少ないときには、前記電極を交換する電極交換工程（Ｓ９６０）と、前記消耗量が前記許容値よりも大きく、かつ、前記残存量が前記必要長さよりも大きいときには、前記電極の使用部分を所定量だけ除去する電極除去工程（Ｓ９５０）とを含む放電加工方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る放電加工装置のブロック図である。
放電加工装置１は、加工対象物２を所定の加工形状に電極３によって放電加工する装置である。放電加工装置１は、図１に示すように、テーブル４と、Ｘ軸駆動部５と、Ｙ軸駆動部６と、電極ホルダ７と、主軸８と、Ｚ軸駆動部９と、主軸８内に内蔵されたＣ軸回転部１０と、入力装置１１と、表示装置１２と、記憶装置１３と、プログラム実行手段１４と、電極測定制御手段１５と、測定子１６と、電極修正制御手段１７と、修正用電極１８と、判断手段１９と、加工電源装置２０と、電圧検出部２１と、電極交換装置２２と、駆動制御装置２３とを備えている。
【００２１】
加工対象物２は、所定の加工形状に放電加工される工作物（被加工物）である。加工対象物２は、テーブル４上に搭載され固定されている。電極３は、３次元形状放電加工を行う創成電極（単純形状電極）である。電極３には、例えば銅や銅タングステンなどの材質を用い、電極は、０．１ｍｍ〜３ｍｍ径の丸棒や１ｍｍ〜１５ｍｍ角の角柱形状ものなどが加工形状に合わせて適宜使用される。
【００２２】
テーブル４は、加工対象物２を移動させて位置決めする位置決め装置である。Ｘ軸駆動部５は、テーブル４をＸ軸方向に駆動する駆動モータであり、Ｙ軸駆動部６はテーブル４をＹ軸方向に駆動する駆動モータである。電極ホルダ７は、電極３を着脱自在に装着するための中間アダプタである。Ｃ軸回転部１０は、その下端に電極ホルダ７を装着する図示していないチャック部を有している。Ｃ軸回転部１０は、図示していない回転軸（Ｃ軸）駆動モータで装着された電極ホルダを回転または角度割り出しする。Ｚ軸駆動部９は、主軸８に内蔵されたＣ軸回転部１０をＺ軸方向に駆動する駆動モータである。
【００２３】
入力装置１１は、加工形状に要求される加工精度許容値や電極有効長さ、電極必要長さなどの初期設定項目や加工条件、側面オフセット量などの諸条件設定項目を設定するとともに、３次元輪郭加工のＮＣプログラムなどの入力するための装置である。入力装置として、作業者が入力作業や選択作業をするためのキーボードやマウスなど入力装置が用いられ、さらに、フレキシブルディスクやＣＤなどリムーバブルメディアの読取装置、そしてＬＡＮやモデムなどの外部通信装置を用いることができる。入力装置１１から入力された初期設定項目及び諸条件設定項目はプログラム実行部１４に送られる。
【００２４】
初期設定項目は、電極有効長さ、電極必要長さ及び加工精度許容値などのパラメータである。ここで、電極有効長さは、創成放電加工を行う際に使用可能な電極長さであり、電極把持部から加工に用いられない部分を除いた電極先端部からの長さである。電極必要長さは、一回の輪郭加工を行う時にＺ軸方向に送り込むために必要となる電極長さであり、複数回の輪郭加工で一つの加工形状を完成させる時には最終的な加工深さがその値となる。加工精度許容値は、創成放電加工される加工形状に許容される寸法公差である。加工精度許容値は、創成放電加工を行う際の一回の輪郭加工当り、又は所定距離当りの電極消耗限界値でもある。
【００２５】
加工諸条件設定項目は、最終加工深さ、加工条件、側面オフセット量、底面オフセット量、深さ補正加工の有無、深さ補正量、電極修正量及び電極最小消耗量などのパラメータである。ここで、最終加工深さは、一つの部分形状を完成させる場合の最終的なＺ軸方向の加工深さである。したがって、加工を行う上でこの最終加工深さ以上の電極長が必要となる。加工条件は、荒加工から仕上げ加工までの各加工に適用される条件であり、通常の放電加工に適用される電極極性、ピーク電流値及びサーボ電圧などの条件である。側面オフセット量は、荒加工から仕上げ加工までの各加工において電極３が移動する軌跡に対するＸ軸方向及びＹ軸方向（側面方向）の加工間隙長を含む工具径補正量である。底面オフセット量は、電極３のＺ軸方向（底面方向）の加工間隙長とＺ軸方向の残し量（仕上げしろ）とを含む値である。深さ補正加工の有無は、電極消耗量を補正しつつＺ軸方向に電極３を移動させて放電加工するか否かを設定するものである。深さ補正量は、深さ方向に電極消耗分を補正する値である。電極最小消耗量は、創成放電加工に深さ補正を選択して行った際の所定加工段階当り又は所定距離当りの最低消耗量であり、電極消耗量を最も少なく見積もった量で非消耗部分により加工しすぎることを避ける為の設定である。電極修正量は、電極先端部を消耗（ドレッシング）させて電極３の使用部分を所定量だけ除去するときの深さ方向の長さである。電極修正量は、通常、加工深さの２０％程度の値であり、作業者によって加工条件特性表を参照して設定される。
【００２６】
表示装置１２は、加工形状や加工状態などを表示するモニタである。表示装置１２は、入力装置１１を使用して作業者が容易に入力作業や選択作業を行えるように、種々の情報やメニューを画面上に表示する。
【００２７】
記憶装置１３は、プログラム実行手段１４が出力する初期設定項目及び諸条件設定項目を記憶するとともに、電極測定制御手段１５が測定し演算した電極消耗量及び電極残存量などの種々の情報を記憶する装置である。また、記憶装置１３は、加工条件に対応する側面オフセット量、底面オフセット量及び電極最小消耗量などを予めテーブル化して記憶するとともに、図示しないＮＣプログラム作成装置によって作成されリムーバブルディスクの入力装置（読取装置）等を介して入力された３次元輪郭加工プログラムなどを記憶する。
【００２８】
プログラム実行手段１４は、加工対象物２を所定の加工形状に電極３によって放電加工するための輪郭加工プログラム、電極測定プログラム、電極修正プログラム等を実行する中央処理部である。プログラム実行手段１４は、プログラム軌跡（加工軌跡）に沿って電極３を相対移動させて加工形状を加工するための輪郭加工プログラムと、電極消耗量を測定するための電極測定プログラムと、電極３の使用部分を電極修正量だけ除去するための電極修正プログラムなどを実行する。また、プログラム実行手段１４は、記憶装置１３が記憶する初期設定項目、諸条件設定項目、電極消耗量、電極残存量などの種々の情報を読み出して、電極測定制御手段１５、電極修正制御手段１７、判断手段１９、加工電源装置２０及び駆動制御装置２３などに出力する。
【００２９】
電極測定制御手段１５は、電極消耗量を測定し電極残存量を演算するための種々の制御を行う手段である。電極測定制御手段１５は、電極測定プログラムを保持しており、電極測定プログラムをプログラム実行手段１４に送る。プログラム実行手段１４は電極測定プログラムに基づいて、駆動制御装置２３に測定動作を指令する。電極測定制御手段１５は、電圧検出部２１が出力する電圧検出信号及び駆動制御装置２３が出力するＸ、Ｙ、Ｚ軸位置信号とに基づいて、電極消耗量及び電極残存量を演算し記憶装置１３及び判断手段１９に出力する。
【００３０】
測定子１６は、電極の長さ方向及び側面方向の電極消耗量を測定するときに電極３の使用部分を接触させる部材である。測定子１６は、電極３の側面方向及び電極３の先端部全体を使用して放電加工したときにこの電極３を接触させる基準球１６ａと、電極３の先端部周縁部の一部を使用して放電加工したときにこの電極３を接触させる基準針１６ｂとを備えている。測定子１６は、テーブル４上に搭載され固定されている。
【００３１】
電極修正制御手段１７は、電極３の使用部分を電極修正量だけ除去するための指令を行う手段である。電極修正制御手段１７は、電極修正プログラムを保持しており、電極修正プログラムをプログラム実行手段１４に送る。プログラム実行手段１４は、電極修正プログラムに基づいて、駆動制御装置２３に修正動作を指令する。
【００３２】
修正用電極１８は、電極３の使用部分を電極修正量だけ除去するときに使用する電極である。修正用電極１８は、銅タングステンなどからなり、電極３の使用部分との間で放電を発生する平坦面を有する。修正用電極１８は、電極消耗量が加工精度許容値よりも大きいときに、電極３の使用部分を電極修正量だけ除去して電極先端部を整える。修正用電極１８は、テーブル４上に搭載され固定されている。
【００３３】
判断手段１９は、プログラム実行手段１４が実行するＮＣプログラムに基づいて、種々の判断を行う手段である。判断手段１９は、プログラム実行手段１４が実行する電極測定プログラムに基づいて、電極消耗量と加工精度許容値とを比較し、加工形状が要求加工精度で加工されたか否かを判断する。また、判断手段１９は、プログラム実行手段１４が実行する電極測定プログラムに基づいて、電極測定制御手段１５が測定値から演算した電極残存量と電極有効長さとを比較し、電極３を交換するか否かを判断するとともに、電極３の使用部分を電極修正量だけ除去するか否かを判断する。判断手段１９は、これらの判断結果をプログラム実行手段１４に出力する。
【００３４】
加工電源装置２０は、電極３と加工対象物２との間に放電を発生させる装置である。加工電源装置２０は、プログラム実行手段１４が実行するＮＣ加工プログラムに基づいて、電極３と加工対象物２との間に所定のパルス電圧を供給する。
【００３５】
電圧検出部２１は、電極３と測定子１６との接触を電気的に検知する電気式接触検出装置などである。電圧検出部２１は、電極３と測定子１６とが接触し短絡状態になると、電極測定制御手段１５に接触検出信号を出力する。
【００３６】
電極交換装置２２は、電極３を自動的に交換する装置である。電極交換装置２２は、電極消耗量が加工精度許容値よりも大きく、かつ、電極残存量が電極修正を実行した場合に次の加工を行うために必要とされる電極必要長さよりも小さいときに、駆動制御装置２３の動作指令に基づいて、電極必要長さに満たない消耗した電極３を電極ホルダ７Ａに取付けられた新しい電極３に交換する。
【００３７】
駆動制御装置２３は、Ｘ軸駆動部５、Ｙ軸駆動部６、Ｚ軸駆動部９、Ｃ軸回転部１０及び電極交換装置２２を駆動制御する装置である。駆動制御装置２３は、図示しない位置検出装置が出力するＸ軸位置信号、Ｙ軸位置信号及びＺ軸位置信号に基づいて、テーブル４及び電極３を目標位置まで移動するように、Ｘ軸駆動部５及びＹ軸駆動部６、Ｚ軸駆動部９に指令する。また、駆動制御装置２３は、電極３の回転や角度割出しをするようにＣ軸回転部１０に指令する。
【００３８】
次に、この発明の実施形態に係る放電加工装置の動作を説明する。
図２は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップ（以下、Ｓとする）１００において、放電加工装置１が動作を開始する。加工対象物２がテーブル４上に搭載されて、電極３が主軸８に装着されると、プログラム実行手段１４が機械座標系の原点を調整するように駆動制御装置２３に指令する。
【００３９】
Ｓ２００において、設定項目が入力される。入力装置１１が作業者によって操作されて、初期設定項目が加工開始前に設定される。ここで、設定項目は、電極有効長さ、電極必要長さ及び加工精度許容値などの初期設定項目であり、ＮＣ加工プログラムもこの段階で入力される。入力装置１１は、プログラム実行手段１４に設定項目を出力し、プログラム実行手段１４はこれらの情報を記憶装置１３に記憶させる。
【００４０】
Ｓ３００において、加工諸条件に関する設定項目が入力される。入力装置１１が作業者によって操作されて、加工に関する諸条件設定項目が加工開始前に設定される。ここで、加工諸条件に関する設定項目は、加工条件、側面オフセット量、底面オフセット量、深さ補正の有無、深さ補正量、１回当りの電極修正量などであり、複数の加工条件で加工形状を仕上げる場合には各加工条件毎の側面オフセット量及び底面オフセット量なども設定される。これらの諸条件が入力されると、電極測定制御手段１５は、Ｚ軸方向の機械座標系原点を自動的に設定した後に、現在電極長さを確認するために駆動制御装置２３に測定動作を指令して、機械座標系原点を基準とする電極先端部の座標位置を電極座標系原点に設定する。入力装置１１は、加工諸条件に関する設定項目をプログラム実行手段１４に出力し、プログラム実行手段１４はこれらの情報を記憶装置１３に記憶させる。
【００４１】
Ｓ４００において、記憶装置１３から設定項目が読み込まれる。プログラム実行手段１４は、記憶装置１３から初期設定項目、加工諸条件設定項目及びＮＣ加工プログラムを読み出して、このＮＣ加工プログラムに運転パラメータとして読み込む。
【００４２】
Ｓ５００において、深さ補正加工か否かが判断される。深さ補正加工は、諸条件設定項目が入力される時に、深さ補正加工を行う場合に入力されている。電極３の先端部全体を使用して放電加工する場合には、電極３の先端面全体が消耗するために、深さ補正加工によって最終加工深さよりも深く底面を加工するおそれが少なく、また、深さ補正加工が可能であると加工形状が加工精度許容値で加工されたか否かを判断する頻度を少なく出来るため加工時間も短くなる。そこで、諸条件設定項目において深さ補正加工を行うよう入力されているときにはＳ６００に進み、深さ補正加工を行うよう入力されていないときにはＳ８００に進む。ここで、深さ補正有無の入力の代わりに深さ補正量が入力されているか否かで判断してもよい。
【００４３】
Ｓ６００において、電極最小消耗量が読み込まれる。プログラム実行手段１４は、深さ補正加工を行うときには加工条件に対応する電極最小消耗量を記憶装置１３から読み出し、入力された深さ補正量と比較し小さいほうの値を補正量とする。この深さ補正加工では、最終加工深さより深く加工しすぎるのを防ぐように、電極最小消耗量以下の補正値を設定する。従って、実際には電極は電極最小消耗量以上に消耗するので、最終深さ以上に加工することがない。深さ補正加工を行っても電極修正動作は必要であるが、深さ補正加工を行わない場合に比べて電極修正動作を行う頻度は少なくて済む。
【００４４】
Ｓ７００において、深さオフセット量が設定される。プログラム実行手段１４は、深さオフセット量を輪郭加工プログラムの変数パラメータ（補正項）として取り込む。
【００４５】
Ｓ８００において、ＮＣ加工プログラム中の最初の輪郭加工プログラムが実行される。プログラム実行手段１４は、加工対象物２を所定の加工形状に電極３によって放電加工するための輪郭加工プログラムを実行する。駆動制御装置２３は、プログラム実行手段１４が実行するＮＣ加工プログラムに基づいて、加工形状に沿って電極３が相対移動するように、Ｘ軸駆動部５及びＹ軸駆動部６などを駆動制御する。また、加工電源装置２０は、プログラム実行手段１４が実行する加工プログラムに基づいて、加工対象物２と電極３との間に放電を発生させる。
【００４６】
図３は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の放電加工動作を説明するための図である。
図３に示すように、加工開始位置Ｐ1 において所定の深さまで電極３をＺ軸方向に加工を行うとともに、加工開始位置Ｐ1 から加工終了位置Ｐ2 まで電極３を移動させると、電極３と加工対象物２との間で放電が発生する。その結果、加工対象物２に加工形状Ｓ1 が放電加工されるとともに、電極先端部が放電加工によって電極消耗量Ｃ1 だけ消耗する。
【００４７】
図２に示すＳ９００において、電極測定・修正処理Ａが実行される。放電加工装置１は、電極測定修正処理を実行する。
【００４８】
図４は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極測定修正処理のフローチャートである。
図４に示すＳ９１０において、電極消耗量の測定処理Ｂが実行される。放電加工装置１は、電極消耗量の測定処理を実行する。
【００４９】
図５は、この発明の実施形態に係る放電加工装置における電極消耗量の測定処理のフローチャートである。図６は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極消耗量の測定動作を説明するための図である。
図５に示すＳ９１１において、電極の一部を使用して加工したか否かが判断される。判断手段１９は、電極３の一部を使用して放電加工が行われたか否かを判断する。この判断は、１輪郭形状の最初の加工であるか、加工対象物２の表面から加工が行われたか、仕上げ加工ではないかなどＮＣ加工プログラムに基づいて、判断手段１９により行われる。図６に示すように、電極３の全部（先端面全体）を使用して放電加工が行われたときにはＳ９１２に進み、電極３の一部（先端面周縁部）を使用して放電加工が行われたときにはＳ９１３に進む。
【００５０】
Ｓ９１２において、電極測定位置ＰA に電極３が移動する。電極測定制御手段１５は、判断手段１９の判断結果に基づいて、駆動制御装置２３に測定動作を指令する。その結果、駆動制御装置２３は、図３に示す加工終了位置Ｐ2 から図６に示す電極測定位置ＰA まで電極３を移動させて基準球１６ａと電極３とが中心線上に整列するように、Ｘ軸駆動部５及びＹ軸駆動部６などを駆動制御する。
【００５１】
Ｓ９１３において、電極測定位置ＰB に電極３が移動する。電極測定制御手段１５は、判断手段１９の判断結果に基づいて、駆動制御装置２３に測定動作を指令する。その結果、駆動制御装置２３は、図３に示す加工終了位置Ｐ2 から図６に示す電極測定位置ＰB まで電極３を移動させて基準針１６ｂと電極３の使用部分とが整列するように、Ｘ軸駆動部５及びＹ軸駆動部６などを駆動制御する。
【００５２】
Ｓ９１４において、電極測定プログラムが実行される。プログラム実行手段１４は、電極消耗量を測定するための電極測定プログラムを実行する。プログラム実行手段１４は、電極測定プログラムに基づいて駆動制御装置２３に測定動作を指令する。駆動制御装置２３は、電極先端部が測定子１６に上方から接触するようにＺ軸駆動部９を駆動制御する。電極測定制御手段１５は、電圧検出部２１が出力する接触検出信号を受取ると、プログラム実行手段１４にプログラム実行を一時的に止める信号を出力し、駆動制御装置２３からＸ、Ｙ、Ｚ軸位置信号を取込むとともにとに、Ｚ軸位置信号に基づいて、電極座標系原点を基準とする電極先端部の接触座標位置（以下、座標位置測定値という）を読み取る。
【００５３】
Ｓ９１５において、座標位置測定値から電極消耗量が演算される。電極測定制御手段１５は、加工開始前に測定した最初の座標位置測定値（電極座標系原点）と、今回の電極測定動作で電極３が測定子１６に接触した座標位置測定値との差を演算し、図３に示す電極消耗量Ｃ1 を演算する。
【００５４】
Ｓ９２０において、電極消耗量Ｃが加工精度許容値Ｔよりも大きいか否かが判断される。判断手段１９は、電極測定制御手段１５が演算する電極消耗量とプログラム実行手段１４が出力する加工精度許容値とを比較する。判断手段１９は、電極消耗量が加工精度許容値よりも小さいときには、要求される加工精度で加工形状が加工されたと判断し、電極消耗量が加工精度許容値よりも大きいときには、要求される加工精度で加工形状が加工されていないと判断する。
【００５５】
図７は、この発明の実施形態に係る放電加工装置による電極消耗量と加工精度許容値との関係を説明するための図である。
図７に示すように、加工精度許容値Ｔは、加工形状Ｓ0 に対して所定の範囲内に設定されている。加工開始位置Ｐ1 から加工終了位置Ｐ2 まで電極３が移動して加工形状Ｓ1 が放電加工されると、電極測定制御手段１５が電極消耗量Ｃ1 を演算する。この場合には、判断手段１９は、電極消耗量Ｃ1 が加工精度許容値Ｔよりも大きいために、加工形状Ｓ1 が要求される加工精度（最終加工深さ）に達していないと判断する。このために、加工開始位置Ｐ1 から加工終了位置Ｐ2 まで電極３が再び移動し加工形状Ｓ2 が放電加工されて、電極測定制御手段１５が電極消耗量Ｃ2 を演算する。この場合には、判断手段１９は、電極消耗量Ｃ2 が加工精度許容値Ｔよりも小さいために、加工形状Ｓ2 が要求される加工精度（最終加工深さ）に達し加工終了と判断する。
【００５６】
図４に示すＳ９３０において、電極残存量が演算される。加工開始前に測定した最初の座標位置測定値（電極座標系原点）と今回の電極測定動作で電極３が測定子１６に接触した座標位置測定値との差として得られた電極消耗量Ｃ1 に電極修正量△Ｌを加えた長さと、設定された電極有効長さとの差を演算し電極残存量Ｌを求める。
【００５７】
Ｓ９４０において、電極残存量Ｌが電極必要長さＭＬよりも大きいか否かを判断する。判断手段１９は、電極測定制御手段１５が演算した電極残存量Ｌと記憶装置１３に記憶されている電極必要長さＭＬあるいは輪郭加工の最終加工深さとを比較する。判断手段１９は、電極残存量Ｌが電極必要長さＭＬよりも大きいときには、加工を続行するために最低限必要な長さを電極３が備えていると判断する。一方、判断手段１９は、電極残存量Ｌが電極必要長さＭＬよりも小さいときには、加工を続行するために最低限必要な長さを電極３が備えていないと判断する。電極残存量Ｌが電極必要長さＭＬよりも大きいときにはＳ９５０に進み、電極残存量Ｌが電極必要長さＭＬよりも小さいときにはＳ９６０に進む。
【００５８】
Ｓ９５０において、電極修正処理Ｃが実行される。放電加工装置１は、電極修正処理を実行する。
【００５９】
図８は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極修正処理のフローチャートである。図９は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極修正動作を説明するための図である。
Ｓ９５１において、電極修正位置ＰC1に電極３が移動する。電極修正制御手段１７が電極修正プログラムをプログラム実行手段１４に送り、プログラム実行手段１４が実行する。駆動制御装置２３は、図６に示す電極測定位置ＰA ，ＰB から図９に示す電極修正位置ＰC1まで電極３が移動するように、Ｘ軸駆動部５及びＹ軸駆動部６などを駆動制御する。
【００６０】
Ｓ９５２において、電極修正量ΔＬが読み込まれる。プログラム実行手段１４は、電極修正時の加工条件及び電極修正量ΔＬを記憶装置１３から読み出す。
【００６１】
Ｓ９５３において、電極修正プログラムに基づく加工が実行される。プログラム実行手段１４は、電極３の使用部分を所定量だけ除去するための電極測定プログラムを実行し、電極測定プログラムに基づいて駆動制御装置２３に修正動作を指令する。駆動制御装置２３は、Ｘ軸駆動部５（Ｙ軸駆動部６）及びＺ軸駆動部９を同時２軸サーボ動作によって駆動制御する。その結果、電極３は、図９に示すように、電極修正位置ＰC1から電極修正位置ＰC2まで移動する間に、電極修正量ΔＬだけＺ軸方向に送られるとともに、予め設定されている移動量だけＸ軸方向又はＹ軸方向に送られて電極３の使用部分が電極消耗量ΔＬだけ除去される。
【００６２】
Ｓ９５４において、修正後の電極座標系原点が設定される。電極測定制御手段１５は、駆動制御装置２３に測定動作を指令する。その結果、電極３は、図９に示す電極修正位置ＰC2 から図６に示す電極測定位置ＰA まで移動して基準球１６ａと接触する。電極測定制御手段１５は、電圧検出部２１が出力する接触検出信号と駆動制御装置２３が出力するＺ軸位置信号とに基づいて、電極修正後の電極座標系原点を再設定する。
【００６３】
Ｓ９５５において、電極３が加工開始位置Ｐ1 に移動する。駆動制御装置２３は、図６に示す電極測定位置ＰA から図７に示す加工開始位置Ｐ1 まで電極３が移動するように、Ｘ軸駆動部５及びＹ軸駆動部６などを駆動制御する。
【００６４】
図４に示すＳ９６０において、電極交換が実行される。判断手段１９の判断結果に基づいて、プログラム実行手段１４は、駆動制御装置２３に交換動作を指令し、駆動制御装置２３は、電極交換装置２２を駆動制御する。その結果、電極交換装置２２は、電極残存量Ｌが電極必要長さＭＬに満たない電極３を新しい電極３に自動的に交換する。
【００６５】
図２に示すＳ１０００において、加工精度許容値以下の消耗であったか否かが判断される。図７に示すように、電極消耗量Ｃ2 が加工精度許容値Ｔよりも小さいときには、加工形状Ｓ2 が要求される加工精度に達しているために、Ｓ１１００に進む。一方、図７に示すように、電極消耗量Ｃ1 が加工精度許容値Ｔよりも大きいときには、加工形状Ｓ1 が要求される加工精度に達していない。このために、加工形状Ｓ1 を電極３によって再度加工する必要があるために、Ｓ８００に戻る。
【００６６】
図１０は、この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極長さの変化を説明するための図である。
図１０に示すように、加工開始位置Ｐ1 から加工終了位置Ｐ2 まで電極３が移動すると、電極消耗量Ｃ1 だけ電極先端部が消耗する。このときに、電極消耗量Ｃ1 が加工精度許容値Ｔよりも大きいために、加工形状Ｓ1 が加工精度許容値内に達しておらず、電極３の一部が消耗している可能性がある。このために、電極修正位置ＰC1から電極修正位置ＰC2まで電極３が移動して、電極修正量ΔＬだけ電極先端部が除去される。その後、加工形状Ｓ1 を加工精度許容値内に加工するために、加工開始位置Ｐ1 から加工終了位置Ｐ2 まで再度移動すると、電極消耗量Ｃ2 だけ電極先端部が消耗する。このときに、電極消耗量Ｃ1 が加工精度許容値Ｔよりも小さいために、加工形状Ｓ2 が加工精度に達し加工が終了する。
【００６７】
Ｓ１１００において、次の輪郭形状加工があるか否かが判断される。判断手段１９は、プログラム実行手段１４が実行する加工プログラムに基づいて、次の加工形状があるか否かを判断する。次の加工形状があるときにはＳ４００に戻り、電極消耗量が加工精度許容値になるまで、Ｓ４００からＳ１０００までの処理が繰り返される。一方、次の加工形状がないときにはＳ１２００に進み放電加工装置１が動作を終了する。
【００６８】
以上の説明では、底面部分を加工する場合を例に挙げて説明したが、側面部分を加工する場合についても、この発明を適用することができる。この場合には、電極先端部の電極消耗量を測定するとともに電極側面部の電極消耗量を測定して、加工精度を向上させることができる。すなわち、電極の径方向またはＸＹ方向の消耗量を基準球で測定して、予め設定された電極径またはＸＹ方向の加工精度許容値と消耗量を比較することにより、電極消耗が加工精度許容値以内になったとき所望の加工精度が得られたものと判断する。
【００６９】
この発明の実施形態に係る放電加工装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、電極消耗量が加工精度許容値よりも大きいときには、要求される加工精度で加工形状が加工されたと判断し、電極消耗量が加工精度許容値よりも小さいときには、要求される加工精度で加工形状が加工されていないと判断する。このために、電極消耗量と加工精度許容値とを比較することによって、加工穴を実際に測定しなくても、加工形状が最終加工深さに達しているか否かを電極消耗量に基づいて判断することができる。また、従来のミーリング加工や形彫放電加工では加工が難しかった小物で複雑な形状の加工対象物を任意の加工形状に、個々の電極消耗量を考慮せずに加工精度許容値内で容易に加工することができる。
【００７０】
(2) この実施形態では、電極消耗量が加工精度許容値よりも大きいときには、電極３の使用部分を電極修正量だけ除去する。その結果、電極先端部が部分的に消耗するようなときに、この電極先端部を所定量だけ除去して整えることができるとともに、要求される加工精度よりも深く電極先端部の非消耗部分が加工してしまうのを防止することができる。
【００７１】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。(1) この実施形態では、初期設定項目を設定した後に諸条件設定項目を設定しているが、これらの設定順序は逆であってもよい。また、この実施形態では、一つの加工形状（輪郭形状）を加工した後に電極消耗量を測定しているが、輪郭一周毎、所定長さ加工毎又は所定経路加工毎に電極消耗量を測定してもよい。
【００７２】
(2) この実施形態では、電極３を斜め方向に移動させて電極先端部を除去しているが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向のいずれか一方向に電極３を移動させてもよいし、複数回に分けて電極を修正してもよい。また、この実施形態では、修正用電極１８の水平な平坦面を使用して電極先端部を除去しているが、加工対象物２の製品とはならない水平な平坦面を使用して電極先端部を除去してもよい。
【００７３】
(3) この実施形態では、電極修正後に電極を交換してしまう無駄を省くために、電極修正量を考慮して電極残存量と電極必要長さとを比較しているが、電極修正量を考慮せずに比較してもよい。さらに、この実施形態では、放電加工装置１内で電極修正処理を実行しているが、放電加工装置１とは別に電極修正装置を設置し電極修正処理を実行してもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、加工形状を加工精度の許容値内で確実に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る放電加工装置のブロック図である。
【図２】この発明の実施形態に係る放電加工装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】この発明の実施形態に係る放電加工装置の放電加工動作を説明するための図である。
【図４】この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極測定修正処理のフローチャートである。
【図５】この発明の実施形態に係る放電加工装置における電極消耗量の測定処理のフローチャートである。
【図６】この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極消耗量の測定動作を説明するための図である。
【図７】この発明の実施形態に係る放電加工装置による電極消耗量と加工精度許容値との関係を説明するための図である。
【図８】この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極修正処理のフローチャートである。
【図９】この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極修正動作を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施形態に係る放電加工装置の電極長さの変化を説明するための図である。
【図１１】従来の放電加工装置の放電加工動作を示す断面図である。
【図１２】従来の放電加工装置で電極を回転させた場合での状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  放電加工装置
２  加工対象物
３  電極
１１  入力装置
１４  プログラム実行手段
１５  電極測定制御手段
１６  測定子
１７  電極修正制御手段
１８  修正用電極
１９  判断手段
２２  電極交換装置
Ｃ1 ，Ｃ2   電極消耗量
Ｓ0 ，Ｓ1 ，Ｓ2   加工形状
Ｔ  加工精度許容値
Ｌ  電極残存量
ΔＬ  電極修正量
ＭＬ  電極必要長さ
【図１】
0004157258.tif 000002
【図２】
0004157258.tif 000003
【図３】
0004157258.tif 000004
【図４】
0004157258.tif 000005
【図５】
0004157258.tif 000006
【図６】
0004157258.tif 000007
【図７】
0004157258.tif 000008
【図８】
0004157258.tif 000009
【図９】
0004157258.tif 000010
【図１０】
0004157258.tif 000011
【図１１】
0004157258.tif 000012
【図１２】
0004157258.tif 000013