(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ電極に張力を付与して加工領域を走行させると共に、前記ワイヤ電極とワークとの極間にパルス電圧を印加してワークを加工するワイヤ放電加工方法において、
正常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギよりも異常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギの方が小さいことを勘案して、放電加工中に発生する正常放電パルスと異常放電パルスとに予めウエイトを加味した係数を定め、
前記極間に生じる正常放電パルスの数と異常放電パルスの数とをそれぞれ計数し、
前記計数した正常放電パルス数と異常放電パルス数の各々に前記予め定めた係数を掛けて加算しエネルギ評価データを演算し、
前記エネルギ評価データの移動平均処理を行い、前記移動平均値に所定の係数を掛けて制御閾値を演算し、前記エネルギ評価データが前記制御閾値より大きい場合、パルス電圧の休止時間を増加するよう制御することを特徴としたワイヤ放電加工方法。
【請求項２】
ワイヤ電極に張力を付与して加工領域を走行させると共に、前記ワイヤ電極とワークとの極間にパルス電圧を印加してワークを加工するワイヤ放電加工装置において、
前記極間の放電パルスを検出する手段と、
正常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギよりも異常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギの方が小さいことを勘案して、放電加工中に発生する正常放電パルスと異常放電パルスとに予めウエイトを加味した係数を定め、記憶する手段と、
前記検出された極間に生じる正常放電パルス数と異常放電パルス数とを計数する手段と、
前記計数した正常放電パルス数と異常放電パルス数の各々に前記予め定めた係数を掛けて加算してエネルギ評価データを演算する手段と、
前記エネルギ評価データの移動平均処理を行う手段と、
前記移動平均値に所定の係数を掛けて制御閾値を演算する手段と、
前記エネルギ評価データと前記制御閾値との大小を判断する手段と、
前記エネルギ評価データが前記制御閾値より大きい場合、パルス電圧の休止時間を増加する手段と、
を具備することを特徴とした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】
本発明は、ワイヤ電極に印加されるパルス電圧を制御するワイヤ放電加工方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤ放電加工装置は、ワイヤ電極に張力を付与して加工領域を走行させると共に、前記ワイヤ電極とワークとの極間にパルス電圧を印加してワークを加工する。ワイヤ電極に印加されるパルス電圧は、主電源によるパルス電圧の印加に先行して副電源によるサーチ電圧が印加される。サーチ電圧が印加されてから制御不能の不特定の待機時間を経て極間に放電が発生して放電加工が開始される。正常な放電であっても所定時間当りの放電パルス数が急激に増加したり、或いは、短絡等の異常放電によるパルス数が増加すると、ワイヤ電極が損耗して断線することがある。そのため従来技術では、こうした所定時間内の正常放電パルス数と異常放電パルス数とを計数して、所定基準値を超過した場合に極間のパルス電圧の印加を一時停止することが行われている。
【０００３】
例えば、特開平５−１７７４３８公報は、複数の放電を所定サンプリング時間内で順次計数して計数値を求め、該計数値と基準値とを比較して、所定サンプリング時間内に計数値が基準値を上回ったときには、所定サンプリング時間が経過するまで放電を停止するワイヤカット放電加工機を開示している。
特開平８−９０３４２公報は、所定時間内のパルス列のパルス数を積算し、この積算結果に基づいて休止時間を制御するワイヤ放電加工装置およびその制御方法を開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、放電パルスを正常放電と異常放電とに分けて、それぞれ独立に所定の時間当りの正常放電パルス数または異常放電パルス数が急激に上昇したときに、パルス電圧の休止時間を増加させている。しかし、正常放電パルス数または異常放電パルス数が急激に増加しても、ワイヤ電極の断線が生じないこともある。このように正常放電パルス数または異常放電パルス数が急激に増加しても、ワイヤ電極の断線が生じない場合でも、従来技術では、加工エネルギを低減しているために加工速度を必要以上に低下させている問題がある。
【０００５】
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、ワイヤ電極の断線防止に寄与する休止時間を最適化して、不必要に加工速度を低下することなくワイヤ放電加工を安定的に行えるようにしたワイヤ放電加工方法および装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、ワイヤ電極に張力を付与して加工領域を走行させると共に、前記ワイヤ電極とワークとの極間にパルス電圧を印加してワークを加工するワイヤ放電加工方法において、
正常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギよりも異常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギが小さいことを勘案して、放電加工中に発生する正常放電パルスと異常放電パルスとに予めウエイトを加味した係数を定め、前記極間に生じる正常放電パルスの数と異常放電パルスの数とをそれぞれ計数し、前記計数した正常放電パルス数と異常放電パルス数の各々に前記予め定めた係数を掛けて加算しエネルギ評価データを演算し、前記エネルギ評価データの移動平均処理を行い、前記移動平均値に所定の係数を掛けて制御閾値を演算し、前記エネルギ評価データが前記制御閾値より大きい場合、パルス電圧の休止時間を増加するよう制御することを特徴としたワイヤ放電加工方法を要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、ワイヤ電極に張力を付与して加工領域を走行させると共に、前記ワイヤ電極とワークとの極間にパルス電圧を印加してワークを加工するワイヤ放電加工装置において、
前記極間の放電パルスを検出する手段と、
正常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギよりも異常放電状態でワイヤ電極の断線が生じるときの加工エネルギの方が小さいことを勘案して、放電加工中に発生する正常放電パルスと異常放電パルスとに予めウエイトを加味した係数を定め、記憶する手段と、
前記検出された極間に生じる正常放電パルス数と異常放電パルス数とを計数する手段と、
前記計数した正常放電パルス数と異常放電パルス数の各々に前記予め定めた係数を掛けて加算してエネルギ評価データを演算する手段と、
前記エネルギ評価データの移動平均処理を行う手段と、
前記移動平均値に所定の係数を掛けて制御閾値を演算する手段と、
前記エネルギ評価データと前記制御閾値との大小を判断する手段と、
前記エネルギ評価データが前記制御閾値より大きい場合、パルス電圧の休止時間を増加する手段と、
を具備することを特徴としたワイヤ放電加工装置を要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。添付図面において、図１は本発明実施形態によるワイヤ放電加工装置の概略ブロック図であり、図２は本発明実施形態によるワイヤ放電加工方法を示すフローチャートであり、図３は、極間電圧の変化を示すタイムチャートである。
【０００９】
図１において、本発明実施形態によるワイヤ放電加工装置では、ワイヤ電極５３が所定の張力を付与された状態で加工領域を走行しており、加工電源３１から一対の給電子５５を介して、ワークＷとワイヤ電極５３との極間Ｇに所定のパルス電圧が印加される。ワイヤ放電加工制御装置１１は、加工電源３１によりワークＷとワイヤ電極５３との極間Ｇに印加されるパルス電圧を制御する。ワイヤ放電加工制御装置１１は、ＮＣ装置１３から入力される加工条件から、極間Ｇの放電状態が正常である場合の給電時間、極間Ｇに異常放電が発生している場合の給電時間、極間Ｇの放電状態が正常である場合の休止時間、および、極間Ｇに異常放電が発生している場合の休止時間の各々を演算、出力する正常放電給電時間出力部１５、異常放電給電時間出力部１７、正常放電休止時間出力部１９、異常放電休止時間出力部２１を有している。
【００１０】
ここで、図３を参照して給電時間および休止時間を説明する。
なお、図３は、ワイヤ電極５３とワークＷとの間の極間電圧波形の例を示したものである。
サーチ電圧の印加が開始されるｔ0 から次のサーチ電圧が印加されるｔ3 までが放電パルスの１サイクルを構成しており、そのうち、サーチ電圧が印加されているｔ0 〜ｔ1 で示す区間が待機時間であり、サーチ電圧が印加された後の制御不能な不定長さの待機時間ｔ0 〜ｔ1 を経た後に放電が開始し、ｔ1 〜ｔ2 で示す区間が放電加工が行われる給電時間であり、ｔ2 〜ｔ3 で示す区間がパルス電圧の印加が休止されている休止時間となる。
【００１１】
次に、図３に示す極間電圧波形の例を参考に正常放電、異常放電について説明する。放電状態判断部３５は極間電圧の高さを判定する複数の基準レベルを備えている。この複数の基準レベルは加工条件として登録されており、これをＮＣ部が解読し設定する。
図３の例では２つの基準レベルを設け、レベル１は短絡判定用、レベル２は不良放電判定用であり、パルスＰ１、Ｐ２は正常放電の例でありパルス電圧が印加されるとサーチ電源の電圧まで立上がり待機時間があって放電が発生している。パルスＰ３はパルス電圧が印加されるとレベル２に達する前に放電状態に移行してしまった場合であり、極間の絶縁度が充分回復していないときや加工チップを介して放電したときに発生する。
パルスＰ４はパルス電圧を印加してもほとんど電圧が検出されず、所定時間（ｔｓ）後短絡と判定されて短絡時用の主パルスが印加された場合を示す。
ここではパルスＰ３、Ｐ４を異常放電の扱いにして説明する。
【００１２】
再び図１に戻ると、極間Ｇに印加されるパルス電圧は極間電圧検出部３３により検出され、検出されたパルス電圧が放電状態判断部３５に出力される。放電状態判断部３５は、極間電圧検出部３３から受け取ったパルス電圧から、放電状態が正常な状態であるか、異常な状態であるかを示すパラメータを給電時間選択部２３および休止時間選択部２５に出力する。給電時間選択部２３は放電状態判断部３５からの極間状態に関するパラメータが正常放電である場合に正常放電時の給電時間を選択して加工電源３１に出力し、前記パラメータが異常放電である場合に異常放電時の給電時間を選択して加工電源３１に出力する。同様に、休止時間選択部２５は放電状態判断部３５からの極間状態に関するパラメータが正常放電である場合に正常放電時の休止時間を選択して休止時間加算部２９に出力し、前記パラメータが異常放電である場合に異常放電時の休止時間を選択して休止時間加算部２９に出力する。
【００１３】
放電状態判断部３５は、また、極間電圧検出部３３からのパルス電圧から、正常放電パルス数と異常放電パルス数とを選別して、各々正常放電パルス数カウンタ３７と、異常放電パルス数カウンタ４１へ出力する。正常放電パルス数カウンタ３７は、所定時間、例えば１０ms内の正常放電パルス数を計数して、その結果を正常放電係数演算部３９へ出力する。同様に、異常放電パルス数カウンタ４１は、所定時間、例えば１０ms内の異常放電パルス数を計数して、その結果を異常放電係数演算部４３へ出力する。
【００１４】
次いで、正常放電係数演算部３９および異常放電係数演算部４３において所定の重み付け演算を行い、演算結果がエネルギ評価データ演算部４５に出力され、後述するようにエネルギ評価データが演算される。更に、エネルギ評価データ演算部４５における演算結果は、移動平均演算部４７において移動平均され、これに基づいて閾値演算部４９において、後述する休止時間加算判断部５１における判断基準となる閾値が演算される。休止時間加算判断部５１では、閾値演算部４９で演算された閾値とエネルギ評価データ演算部４５における演算結果とを比較し、正常放電休止時間出力部１９および異常放電休止時間出力部２１により設定された休止時間の値を増加させるか否かを決定し、その決定に基づいて正常放電休止時間加算部２９および異常放電休止時間加算部３０はそれぞれ加工条件で設定された休止時間に所定の増分を加えた休止時間を演算し、休止時間選択部２５により選択された休止時間を加工電源制御部２７へ出力する。
【００１５】
以下、図２に示すフローチャートを参照して、放電状態判断部３５から正常放電パルス数カウンタ３７および異常放電パルス数カウンタ４１への放電パルス数の計数処理から休止時間加算部２９における休止時間の出力までの処理について更に詳細に説明する。
【００１６】
放電状態判断部３５は、既述したように、極間電圧検出部３３からのパルス電圧から、正常放電パルス数と異常放電パルス数とを選別して、各々、正常放電パルス数カウンタ３７、異常放電パルス数カウンタ４１へ出力する。これにより正常放電パルス数カウンタ３７および異常放電パルス数カウンタ４１は、計数処理を行い正常放電パルス数Ｐd 、異常放電パルス数Ｐs を読み込む（ステップＳ１１）。
【００１７】
既述したように、従来技術では、正常放電パルス数または異常放電パルス数が急激に増加したときに、休止時間を増加させてワイヤ電極の断線を防止していた。然しながら、実際には正常放電パルス数または異常放電パルス数が急激に増加していてもワイヤ電極の断線が生じないことがある。本願出願人は、加工状況を詳細に観察した結果、正常放電パルス数が急激に増加していても異常放電パルス数が減少している場合、或いは、異常放電パルス数が急激に増加していても正常放電パルス数が減少している場合がしばしば発生し、こうした場合にはワイヤ電極の断線が生じないことを見出した。
【００１８】
そこで、正常放電パルス数または異常放電パルス数をパラメータとして休止時間を制御するよりも、正常放電パルス数および異常放電パルス数に予め定めた係数を掛けて加算したエネルギ評価データをパラメータとして休止時間を制御する方がより適切な制御が可能となる。ところが、正常放電と異常放電とを比較すると、異常放電状態でワイヤ電極の断線を生じさせる加工エネルギは、正常放電状態でワイヤ電極の断線を生じさせる加工エネルギよりも格段に小さくなっている。そこで、本発明では、ワイヤ電極の断線に対する正常放電と異常放電との寄与度を勘案して、上述のようにして求めた正常放電パルス数Ｐd 、異常放電パルス数Ｐs の各々に重みを付してエネルギ評価データを求めることとした。
【００１９】
すなわち、ステップＳ１３において、正常放電パルス数係数演算部３９および異常放電パルス数係数演算部４３が以下の式にて重み付き正常放電パルス数および異常放電パルス数を算出する。
Ｐdk＝Ｐd ×Ｋd 
Ｐsk＝Ｐs ×Ｋs 
ここで、
Ｐdk：重み付き正常放電パルス数
Ｋd ：正常放電用重み係数
Ｐsk：重み付き異常放電パルス数
Ｋs ：異常放電用重み係数
なお、正常放電パルス数に対する重み付け係数Ｋd 、異常放電パルス数に対する重み付け係数Ｋs は加工条件のパラメータとして登録されており、ＮＣ装置１３から正常放電パルス数計数演算部３９及び異常放電パルス数計数演算部４３に与えられる。
【００２０】
次いで、ステップＳ１５において、エネルギ評価データ演算部４５が上記重み付き正常放電パルス数Ｐdkおよび異常放電パルス数Ｐskから以下の式にてエネルギ評価データを演算する。
Ａ＝Ｐdk＋Ｐsk
ここで、
Ａ：エネルギ評価データ
【００２１】
次いで、ステップＳ１７において、サンプリングの度に得られたエネルギ評価データを移動平均演算部４７に送り、移動平均即ちデジタルフィルタ処理を行う。デジタルフィルタ処理の演算には次式に示す２つの方程式があり、どちらか一方を用いるか又は混合したものを使用しても良い。
0003856603.tif 000002
ここで
Ｙ（ｎ）：デジタルフィルタ演算の出力値
Ａｎ：エネルギ評価データ
Ｙ（ｎ−１）：前回の演算出力値
Ａ（ｎ−１）：前回のエネルギ評価データ
ａ0 ，ａ1 ，ａ2 ・・・：フィルタ計数
尚、（１）式は演算する項数をＮ項とすると次の近似式で代用できる。
Ｙ（ｎ）＝（１／Ｎ）・｛Ａｎ＋（Ｎ−１）・Ｙ（ｎ−１）｝…（１−１）
この（１−１）式のみを用いても充分な効果が得られる。
【００２２】
次いで、ステップＳ１９では閾値演算部４９において、ワイヤ電極５３の断線限界を判別する閾値を求める。ＮＣ装置１３から加工条件のパラメータとして与えられた閾値計数ＫとステップＳ１７でデジタルフィルタ演算された値とを以下の式により乗算し、制御閾値を演算する。
Ｓ＝Ｙ（ｎ）×Ｋ
ここで
Ｓ：制御閾値
Ｙ（ｎ）：デジタルフィルタの出力値
Ｋ：閾値係数
【００２３】
次いで、ステップＳ２１において、休止時間加算判断部５１が、エネルギ評価データ演算部４５にて求められた重み付きエネルギ評価データＡおよび閾値演算部４９にて求められた制御閾値Ｓの大小を比較する。すなわち、エネルギ評価データＡが制御閾値Ｓよりも大きい場合（ステップＳ２１においてＹｅｓの場合）は、放電パルス数がワイヤ電極の断線限界に近づいていることを意味しており、ステップＳ２５において正常放電休止時間加算部２９および異常放電休止時間加算部３０が、正常放電休止時間出力部１９および異常放電休止時間出力部２１により設定された休止時間に増分Δ（休止時間）を演算し、加算して増加させた休止時間を休止時間選択部２５を介して加工電源制御部２７に送出し、以てワイヤ電極の断線を未然に防止する。反対に、エネルギ評価データＡが制御閾値Ｓ以下の場合（ステップＳ２１においてＮｏの場合）ステップＳ２３において正常放電休止時間加算部２９及び異常放電休止時間加算部３０が、正常放電休止時間出力部１９および異常放電休止時間出力部２１が設定した休止時間に増分０（零）を加えて、すなわち初期の休止時間を加工電源制御部２７に出力する。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ワイヤ電極とワークとの極間に生じる所定時間当りの正常放電パルス数と異常放電パルス数とをそれぞれ計数し、計数した正常放電パルス数と異常放電パルス数の各々に所定の重みを与えて加算しエネルギ評価データを演算し、該エネルギ評価データに基づき、ワイヤ電極とワークとの極間に付与される加工エネルギを制御するようにしたので、不必要に加工速度を低下させることなく、最適なワイヤ放電加工を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態によるワイヤ放電加工装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明実施形態によるワイヤ放電加工方法を示すフローチャートである。
【図３】極間電圧の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１…ワイヤ放電加工制御装置
１３…ＮＣ装置
１５…正常放電給電時間出力部
１７…異常放電給電時間出力部
１９…正常放休止電時間出力部
２１…異常放電給電時間出力部
２３…給電時間選択部
２５…休止時間選択部
２７…加工電源制御部
２９…給電時間加算部
３１…加工電源
３３…極間電圧検出部
３５…放電状態判断部
３７…正常放電パルス数カウンタ
３９…正常放電パルス数計数演算部
４１…異常放電パルス数カウンタ
４３…異常放電パルス数計数演算部
４５…エネルギ評価データ演算部
４７…移動平均化処理部
４９…閾値演算部
５１…休止時間加算判断部
５３…ワイヤ電極
５５…給電子
Ｇ…極間
Ｗ…ワーク
【図１】
0003856603.tif 000003
【図２】
0003856603.tif 000004
【図３】
0003856603.tif 000005