JPH01193126A - ワイヤ放電加工機のテーパ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はワイヤ放電加工機に関し、テーパ加工を行う装
置に関する。

「従来の技術」 ワイヤ放電加工機では、ワイヤ電極を垂直に張架し、水
平面内でＸ、Ｙ方向に移動可能なテーブル上に載置した
加工物との間に放電を生じしめて加工を行う、ワイヤ電
極は垂直に張架され加工面も垂直に形成されるのが一般
的であるが、ワイヤ電極を張架する上下のワイヤガイド
のいずれか一方を水平面内で移動させてワイヤ電極を傾
斜させ、傾斜した加工面を形成するいわゆるテーパ加工
を行うものがある。

たとえば、第１図に示すテーパ加工装置を備えたワイヤ
放電加工機では、下ワイヤガイド２を固定とし、上ワイ
ヤガイド３をＵ軸モータ８及びＶ軸モータ９によりテー
ブル５のＸ軸、Ｙ軸と同方向に移動可能としてワイヤ電
極１を傾斜させ、テーパ加工を可能としている。Ｘ、Ｙ
軸及びＵ、Ｙ軸の各モータ６〜９は数値制御袋２１０に
より制御される。ここで、ワイヤ電極１の傾斜角を正確
に制御するためには、上ワイヤガイド３の移動量をどの
ように制御するかが問題になる。

第５図は上ワイヤガイド３の移動量とワイヤ電Ｉｉ＆１
の傾斜との関係を示す説明図である０円孔ダイス状の上
下のワイヤガイド２，３の間にワイヤ電極１が傾斜して
張架されている。上ワイヤガイド３の垂直位置からの移
動量はりで示され、テーブルの上面に対応する下基準面
Ａから下ワイヤガイド２内のワイヤ電極１の屈折点まで
の距離をａ、下基準面ＡからＺ軸スケールの指示値２だ
け上方の上基準１１Ｂから上ワイヤガイド３内のワイヤ
電極１の屈折点までの距離をｂとする。下基準面Ａから
任意の高さｐに想定される面Ｐは加工物４の加工形状を
規定するプログラム面である。ワイヤ電極１の傾斜角θ
と移動１ｔＵとの関係は次式で示される。

Ｕ　＝　ｔａｎθ−（ａ＋ｚ＋ｂ）　　　　　　　・・
（１）従って、所望の傾斜角θに対して上式を満足する
移動量ＵだけＵ軸モータ８及びＶ軸モータ９を駆動して
上ワイヤガイド３を移動させ、プログラム面Ｐ上での加
工通路に対してｔＪｐ−ｔａｎθ（ａ十ｐ）だけの補正
を加えた通路でもってテーブル５を移動すべくｘ軸モー
タ６及びＹ軸上−タ７を駆動すれば指令通りの加工が行
われることになる。

従来の装置においては、ワイヤ電極１の上下の屈折点ま
での距離ａ、ｂは機械固有の一定の値として取扱ってい
た。しかしながら、ワイヤ電極１と摺接するワイヤガイ
ド２，３のガイド面は、ワイヤ電極ｌの走行を円滑に行
うため適当なＲを持った曲面に形成されている。このた
め、傾斜角θに対応してワイヤ電極１が摺接する位置が
変動し、屈折点までの距離ａ、ｂの値が変動するので正
確な傾斜角θを得ることができないという問題点があっ
た。

また、このワイヤ電極１の摺接する位置の変動を積極的
に利用した装置として、ワイヤガイド２゜３のガイド面
の曲率半径を大きなものとし、摺接位置のずれに基づく
傾斜角誤差を電気的に補正する装置が提案されている（
特公昭６２−４０１２６号）、シかしながら、上記の装
置は、ワイヤガイド２，３のガイド面が正確に円弧をな
し、その曲率半径が設計値と一致していないと誤差を生
ずるという問題点があった。ワイヤガイド２，３のガイ
ド面を正確に円弧に加工するのは困難なことが多く、ガ
イド面の形状は個々のワイヤガイドによってばらつくこ
とが多いからである。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は上述のように、ワイヤ電極が摺接するワイヤガ
イドのガイド向」二の位置がワイヤ電極の傾斜角により
変動すること、その変動する摺接位置がワイヤガイドに
よって、即ち個々の機械によってばらつくこと、という
２つのことに起因する誤差を補正し、正確な傾斜角にワ
イヤ電極を制御することができるワイヤ放電加工機のテ
ーパ加工装置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」 上記の目的を達成するため、本発明では、工作物をワイ
ヤ電極に対して相対的に移動させると共に、ワイヤ電極
を張架する２個のワイヤガイドの少なくとも一方を水平
面内で移動させてワイヤ電極を傾斜させ、工作物にテー
パ加工を行うワイヤ放電加工機のテーパ加工装置におい
て、前記ワイヤガイドをワイヤ！糧が垂直となる位置か
ら２以五の異なる所定距離（Ｌｉｔ、Ｕｔ・・・Ｕ９゜
１）だけ水平移動してワイヤ電極を傾斜させ、それぞれ
の所定距離（Ｕ＋、Ｕｔ・・・Ｕ、、＋）におけるワイ
ヤ電極の傾斜角（θ１．θ、・・・θｏ、１）を測定す
る傾斜角測定手段と、基準面から前記２個のワイヤガイ
ドにおけるワイヤ電極の屈折点までの距離をワイヤ電極
の傾斜角（θ）の１１１次項式により近似した場合の当
該ｎ次多項式の係数を、前記二以上の所定距離（（」１
、Ｕ２・・・Ｕｌ、、１）と傾斜角（θｈθ２・・・θ
＋ｎ日）との関係から算出して記憶するｎ次多項式算出
記憶十段と、その記憶されたｎ次多項式に基づいて指定
された傾斜角（θ）を実現するワイヤガイドの水平移動
圧ｔｉｌｌ（Ｕ）を算出し、ワイヤガイドを移動させる
ワイヤガイド移動手段と、を備えることを特徴とするワ
イヤ放電加工機のテーパ加工装置が提供される。

１作用」 Ｆ記のように構成されたテーパ加工装置では、ワイヤガ
イドを交換する毎に、２以上の傾斜角におけるワイヤガ
イドの移動距離（Ｕ、、Ｕ、・・・Ｕ、、、）と傾斜角
（θ、θ、…θｎ＋）の関係が測定され、その測定結果
に基づいたｎ次多項式の係数が記憶保存される。以後は
、その記憶された係数に基づいてワイヤガイドの移動量
が算出され制御されるため、個々のワイヤガイドのガイ
ド面の形状精度のばらつきにワイヤ電極の傾斜角が影響
されない。

また、ｎ次多項式の次数を２次以上の適当な高次関数と
することにより、傾斜角θを実現する移動距離Ｕの精度
を必要十分なだけ高めることができ、大きな傾斜角θで
加工する場合も高精度に制御される。　　、 「実施例」 本発明の実施例について図面に従って説明する。

第１図はテーパ加工装置を備えたワイヤ放電加工機の概
略構成を示す説明図である。加工物４が載置固定される
テーブル５はＸ軸モータ６及びＹ軸上−タ７により水平
面内で移動される。ワイヤ電極ｌは上下のワイヤガイド
２．３により案内されて張架され、加工物４との間に放
電を生じしめて加工を行う、下ワイヤガイド２は所定の
位置に固定され、上ワイヤガイド３は、Ｕ軸モータ８及
び■軸モータ９により水平面内で移動可能に構成されて
いる。上ワイヤガイド３の位置によりワイヤ電極１の傾
斜が制御される。各モータ６〜９はＮＣ装置１０により
制御される。ＮＣ装置１０はメモリ１１及びＣＰＵ１２
を備え、ＣＰＵ１２では予め演算し記憶した係数に基づ
いて各軸の移動量を算出し、各軸のカウンタ１３にパル
ス分配して各軸ドライバ１４を駆動し、各軸モータ６〜
９を制御する。

第２図は上ワイヤガイド３の移動量りとワイヤ電極１の
傾斜角θとの関係を示す説明図である。

上下のワイヤガイド２，３は円孔ダイス状のものであり
、ワイヤ電極１が摺接するガイド面２１゜２２はその断
面が半径Ｒの円弧状に形成されている。上下のワイヤガ
イド２，３は同一のものを使用するが、製造上の形状の
ばらつきも問題とするため、下ワイヤガイド２のガイド
面２１の曲率半径をＲａ、上ワイヤガイド３のガイド面
２２の曲率半径をＲｂとして区別する。

今、テーブル４の上面に対応する下基準面Ａから下ワイ
ヤガイド２のガイド面２１の円弧の中心点までの距離を
Ｌａ、ワイヤ電極１の直径をｄとすると、下基準面Ａか
らワイヤ電極１の下層折点Ｔａｔでの距離ａは、傾斜角
をθとして次式で与えられる。

ａ−Ｌａ　　　（Ｒａ＋ｄ／２）（ｔａｎθ／２）　　
・−・（２）同様にして、Ｚ軸スケールの指示値２に対
応する上基準面Ｂからワイヤ電極１の上層折点Ｔｂまで
の距離すは次式で与えられる。

ｂ＝Ｌｂ−（Ｒｂ＋ｄ／２）（ｔａｎθ／２）　・−（
３）上式において、Ｌｂは上基準面ＢからＥワイヤガイ
ド３のガイド面２２の円弧の中心点までの距離である。

距離ａ、ｂが求まれば、ワイヤ電極１の傾斜角θと上ワ
イヤガイド３の移動量（移動距離）Ｕとの関係は（１）
式と同じ次式で求めることができる。

Ｕ　＝　（ａ　＋　ｂ　＋　ｚ　）　・（ｔａｎθ）　
　　　　−・−（４’）ところで、距離ａ、ｂを算出す
るための（２）。

（３）式において、基準面Ａ、Ｂからの距離Ｌａ。

Ｌｂはワイヤガイド２．３の取付精度及びワイヤガイド
２．３自体の精度により変化し得る値であり、また、ガ
イド面２１．２２の曲率半径Ｒａ。

Ｒｂはワイヤガイド２．３自体の′ｇＪ造誤差により変
化し得る値である。即ち、距ｍａｔ　ｂを算出するため
パラメータとなるＬａ、Ｌｂ、Ｒａ、Ｒｈはワイヤ放電
加工機ごとに、また、使用するワイヤガイド２．３ごと
にばらつく値であり、全ての機械に同一の値を用いると
誤差を生ずる。そこで、これらのパラメータを特定する
ための測定を行い、その値を記憶しておいて以後のテー
パ加工の制御に用いようとするのである。

テーパ前二［で主に使用する傾斜角度θは、０〜３０°
の範囲が多い、この角度範囲では（２）、（３）式は極
めて線型性が高く、次式の近似で十分である。

ａ＝Ｌａ−に鳳θ　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・（５）ｂ＝Ｌｂ−Ｋｂθ　　　　　　　　　　・
・・（６）ここで、Ｋａ、Ｋｂは機械及びワイヤガイド
２．３により決まる固有の定数である。（５）、（６）
式は、基準［ｆｉＡ、Ｂからワイヤガイド２．３におけ
るワイヤ電極１の屈折点Ｔａ、Ｔｂまでの距離ａ、ｂを
、ワイヤ電極１の傾斜角θの１衣用項式により近似した
場合に相当する。

この１衣用項式（５）、（６）の係数Ｌｍ、　Ｌｂ、　
Ｋａ。

Ｋｂを求める手順について第３図を参照し説明する。

まず、第３図（１）に示す様に、ワイヤ電極１の垂直出
しを行う、垂Ｉη出しは、上板３１及び下板３２が側方
に延出した垂直出しゲージ３０を用いて行う、垂直出し
ゲージ３０をテーブル５に載置固定し、テーブル５をた
とえばＸ軸方向に移動した場合に、ワイヤ電極１がゲー
ジ３０の上板３１及び下板３２に同時に触れるように上
ワイヤガイド３の位置（Ｕ軸位置）を微調整して行う、
Ｙ軸及びＶ軸方向についても同様に行う、この垂直出し
の手順は、ワイヤ電極１をセットした際に通常行われる
手順である。

次に、第３図（２）に示す様に、上ワイヤガイド３をＵ
軸の正方向に距離Ｕだけ移動し、ワイヤ電極１を角度θ
だけ傾斜させる。そして、ゲージ３０から離れたワイヤ
電極１を追いかけるようにテーブル５を移動し、ゲージ
３０の下板３２がワイヤ電極１に触れた位置でデープル
５を止める。

このときのＸ軸座標値から垂直出しの位Ｎ３３からのゲ
ージ３０の移動距＃ＩＣを読み込む。

次に、第３図（３）に示す様に、−旦、テーブル５をｘ
ｍｔｔ方向に移動してゲージ３０をワイヤ電極１から退
避させ、上ワイヤガイド３をＵ軸の負方向に距離２Ｕだ
け移動して、ワイヤ電極ｌを第３図（２）とは逆の方向
に角度θだけ傾斜させる。

そして退避していたテーブル５を再度Ｘ軸止方向に移動
し、ゲージ３０の上板３１がワイヤ電極１に触れた位置
でテーブル５を止める。このときのＸ軸座Ｉｌｌから垂
直出しの位置３３からのゲージ３０の移動距離ｅを読み
込む。

以上の手順により求められたゲージ３０の移動距離ｃ、
ｅ及び上ワイヤガイド３の移動距離Ｕから、基準面Ａ、
Ｂからの距離ａ、ｂ及び傾斜角θを算出する。即ち、第
３図（２）から明らかなように、 一方、第３１３！Ｉ（３）から ａｔ−ｎ　　　ａｔｏ士ｚ そして、（７）、（８）式の第１式から　−Ｃ また、（７）、（９）式から θ＝　ｔａｎ−’（−）　　　　　　　　　・・・（１
１）このようにして、（９）、　（１０）、　（１１）
式に示されるように、特定の傾斜角θにおける基準面Ａ
。

Ｂから屈折点Ｔａ、Ｔｂまでの距離ａ、ｂが算出される
ことになる。

以上述べた手順及び計算を異なった２つの移動距離Ｕ　
＋　、　Ｕ　１において繰り返せば、異なった２つの傾
斜角θ１．θ２における基準面からの距離ａ　ｌ　＋ｂ
、及びａｓ、ｂｔが求められることになる。

求められたこれらの値ａ＋＋　ａｔ＋　ｂ＋、　ｔ）２
＋θ１．θ、を前記（５）、（６）式に代入することに
より、一般的な傾斜角θと基準面からの距離ａ、ｂとの
関係を示す多項式の機械及びワイヤガイド固有の係数り
為、Ｌｂ、Ｋｉ、Ｋｂが求まる。

上記（１２）、　（１３）式で計算された１衣用項式の
係数Ｌａ、Ｋａ、Ｌｂ、Ｋｂを記憶しておく、そして、
テーパ加工時番こワイヤ電極１の任意の傾斜角θにおけ
る基準面Ａ、Ｂからの距離ａ、ｂを（５）。

（６）式から算出し、次いで、その値ａ、ｂを用いて（
４）式から所望の傾斜角θを与える上ワイヤガイド３の
移動ｔｕを演算してＵ軸モータ８．Ｖ軸モータ９を制御
することにより、ワイヤ電極１を指令された傾斜角θに
正確に制御することができる。

なお、第２図に示す様に、加ニブログラムは任意の高さ
ｐに設定されるプログラム面Ｐ上の形状としてプログラ
ムされるため、テーパ加工時には、（ａ　＋　ｐ　）ｔ
ａｎθだけの補正が加えられてＸ軸、Ｙ軸モータ６．７
が制御されることは勿論である。

第４図は、以上説明した手順の実際の処理を示すフロー
チャートである。

まず最初に、ワイヤ電極１の垂直出しを行う（ステップ
１０１）、この作業のみは作業者が手動で行い、垂直出
しゲージ３０をテーブル５上にセットし、Ｕ軸、Ｖ軸を
微動させて行う、垂直出し作業が終了すると、ＮＣ装Ｎ
１０を自動起動し、メモリｌｌ内に記憶された固定プロ
グラムに従って第３図で説明した一連の動作を開始させ
る（ステップ１０２）、以下の動作はＣＰＵ　１２の処
理として自動的に実行される。

ステップ１０３では、カウンタｎに初期値１を設定する
１次に、ステップ１０４では、上ワイヤガイド３を＋Ｕ
及び−Ｕの位置に移動しワイヤ電極１を傾斜させた状態
でテーブル５を移動し、ゲージ３０がワイヤ電極１に接
触する位Ｍｃ、ｅを求め、それらの値からａ、ｂ、θを
算出する処理、即ち、第３図（２）、（３）で説明した
一連の動作及び演算処理が行われる。なお、ゲージ３０
がワイヤ電極１に接触したか否かは、ワイヤ電極１に印
加している電圧の変化により容易に検出することができ
る。最初はｎ＝１であり、ワイヤガイド３の移動距離が
Ｕｌのときのａ　ｌ＋　ｂ　ｌ＋　θ１が測定されるこ
とになる。ステップ１０５では、その値ａｌ＋　ｔ’　
ｌ＋θ、を記憶し、ステップ１０６でｎ＝２としてステ
ップ１０７からステップ１０４に戻り、同様の動作を実
行して移動距離Ｕ、のときとのａ　２＋　ｂ　１＋　θ
、を測定し、記憶する。

そして、ステップ１０７からステップ１０８に進み、記
憶されたａ＋＋、ｂａ、θ、の値を基に前記（１２）、
（］　３）式に従ってり、ａ、　Ｋａ、　Ｌｂ、　Ｋｂ
を計算し、メモリ１１に記憶する（ステップ１０９）。

、ヒ述のステップ１０３乃至１０７の処理は、ワイヤガ
イド３をワイヤ電極１が垂直となる位置から２以」−の
異なる所定距離（Ｕｌ、Ｕｘ・・・Ｕ、、、）だけ水平
移動してワイヤ電極１を傾斜させ、それぞれの所定距離
（Ｕｌ、Ｕｔ・・・Ｕｏ□）におけるワイヤ電極１の傾
斜角（θ１．θ、・・・θ９．１）を測定する傾斜角測
定手段を構成する。

また、ステップ１０８及び１０９の処理は、基準面Ａ、
Ｂから２個のワイヤガイド３．２におけるワイヤ電極１
の屈折点Ｔａ、Ｔｂまでの距離（ａ。

ｂ）をワイヤ電極１の傾斜角（θ）のｎ次多項式により
近似した場合の当該ｎ次多項式の係数を、前記二以上の
所定距離（Ｕｌ、Ｕｔ・・・Ｕ　、、、、）と傾斜角（
θ２．θ２・・・θ７゜１）との関係からＷ出して記憶
するｎ衣用項式算出記憶手段を構成する。

そして、加ニブログラムにより指令された傾斜角θに従
い、前記（５）、（６）式及び（４）式から移動距離Ｕ
を算出し、その移動距離Ｕをテーパ加工の傾斜面の方向
に従ってＵ軸モータ８及びＶ軸モータ９に分配する図示
しない処理は、記憶されたｎ次多項式に基づいて指定さ
れた傾斜角（θ）を実現するワイヤガイド３の水平移動
距離（Ｕ）を算出し、ワイヤガイド３を移動させるワイ
ヤガイド移動手段を構成する。

以上述べた実施例では、基準面Ａ、Ｂからワイヤ電極ｌ
の屈折点Ｔａ、Ｔｂまでの距ｆｉａ、ｂとワイヤ電極１
の傾斜角θとの関係を与える多項式を、（５）、（６）
式に示す様に、１衣用項式により近似したが、傾斜角θ
（テーパ角）の範囲が大きい場合、あるいはワイヤガイ
ド２，３のガイド面２１゜２２の形状が円弧ではなく他
の曲面形状に形成されている場合などは、線型性が悪く
、誤差が大きくなる。このような場合は上式番こ示す様
な２次以にのθについての高次多項式で近似することに
より傾斜角θの精度を向」二さぜることができる。

ａ＝Ｇａ＋Ｇｔｏ十Ｇ、θ２＋・・・＋Ｇａθ”　　・
・−（１４）ｂ　”　Ｈｏ　＋Ｈ＋θ＋Ｈ２θ２＋・・
・＋Ｈ，θ１　・・・（１５）この場合、第３図（２）
、（３）に示す処理をｎ＋１個の異なった移動距離ＬＪ
＋、Ｕ＊・・・υ１１．で行い、それぞれの移動距離に
おける屈折点までの距離ａ　１ｂ　＊及び傾斜角０．を
測定することにより、１−記ｎ次多項式の係＆Ｇ、、Ｈ
，を次式により求める。

このような（ｎ＋１）回の測定及び複雑な演算はＣＰＵ
１２の処理として準備作業中に自動動作として行われる
ため、作業者に対する負担はほとんどなく、また、テー
パ加工中のＣＰＵ１２に対する負担もｎ次多項式の演算
のみであるから、それ程増加することがない。

前記実施例では、ワイヤ′：４極１と加工物４との相対
的な移動を明瞭にするため、下ワイヤガイド２を固定と
し、テーブル５を加工形状に合わせて移動させる構成と
して説明したが、テーブル５及び加工物４を固定とし、
Ｕ軸、Ｖ軸とは別に上下のワイヤガイド２．３及びワイ
ヤ電極１を、Ｘ軸。

Ｙ軸モータにより加工形状に合わせて一体に移動させる
構成としてもよいことは明白である。

１発明の効果」 以上説明したように本発明は上記の構成を有するもので
あるから、ワイヤガイドのガイド曲面の加工精度のばら
つきや、取付精度のばらつきに影響されることなく、正
確な傾斜角にワイヤ電極を制御することができるという
優れた効果がある。

また、ｎ次多項式として２次以上の高次多項式を用いる
ものにあっては、ワイヤガイドのガイド曲面の形状にか
かわらず、傾斜角の広い範囲にわたって精度よくワイヤ
電極の傾斜角を制御することができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はテーパ加工装置を備えたワイヤ放電加工機の説
明図、第２図はワイヤ電極の傾斜角とワイヤガイドの位
置との関係を示す説明図、第３図は測定手順を示す説明
図、第４図は実際の処理を示すフローチャート、第５図
は従来の傾斜角とワイヤガイド位置との関係を示す説明
図である。 １００．ワイヤ電極、　２．１．下ワイヤガイド、３１
５．上ワイヤガイド、　４０．、加工物、　　５１．。 テーブル、　８　、、、Ｕ軸モータ、　９゜１．ｖ軸モ
ータ、　１０．、、ＮＣ装置、　　１１．、、メモリ、
１２、、、ＣＰＵ、　　２１，２２．、、ガイド面、３
０、、、垂直出しゲージ。 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 工作物をワイヤ電極に対して相対的に移動させると共に
   、ワイヤ電極を張架する２個のワイヤガイドの少なくと
   も一方を水平面内で移動させてワイヤ電極を傾斜させ、
   工作物にテーパ加工を行うワイヤ放電加工機のテーパ加
   工装置において、前記ワイヤガイドをワイヤ電極が垂直
   となる位置から２以上の異なる所定距離（Ｕ＿１、Ｕ＿
   ２…Ｕ＿ｎ＿＋＿１）だけ水平移動してワイヤ電極を傾
   斜させ、それぞれの所定距離（Ｕ＿１、Ｕ＿２…Ｕ＿ｎ
   ＿＋＿１）におけるワイヤ電極の傾斜角（θ＿１、θ＿
   ２…θ＿ｎ＿＋＿１）を測定する傾斜角測定手段と、 基準面から前記２個のワイヤガイドにおけるワイヤ電極
   の屈折点までの距離をワイヤ電極の傾斜角（θ）のｎ次
   多項式により近似した場合の当該ｎ次多項式の係数を、
   前記二以上の所定距離（Ｕ＿１、Ｕ＿２…Ｕ＿ｎ＿＋＿
   １）と傾斜角（θ＿１、θ＿２…θ＿ｎ＿＋＿１）との
   関係から算出して記憶するｎ次多項式算出記憶手段と、 その記憶されたｎ次多項式に基づいて指定された傾斜角
   （θ）を実現するワイヤガイドの水平移動距離（Ｕ）を
   算出し、ワイヤガイドを移動させるワイヤガイド移動手
   段と、 を備えることを特徴とするワイヤ放電加工機のテーパ加
   工装置。