WO1982002164A1 - Method of controlling wire cut electric discharge machining apparatus - Google Patents

Description

钥 細 甞

ワ イ ヤ カ ッ ト 放電加工機の制御方法 ，

Ψ

' 技 術 分 野

本発明は、 ワ イ ヤ カ ツ ト 放電加工接に ける放電加工 s 中の ワ イ ヤ電極のたわみに よ っ て生 じ る コ ー ナ加工時の 加工誤差を防止 し う る制御方法に関 し、 特に容易 な 万法 に よ っ て コ ー ナ部を精度良 く 加工 し う る ワ イ ヤ 力 -ノ ト 放 電加工機の制御方法に鬨する。

背 景 技 銜

10 ワ イ ヤ カ ツ ト 放電加工接の原理は、 ワ イ ヤ電極 と ヮ一 ク 間に所定の ギ ヤ ッ ブを保た しめ、 かつ ワ イ ヤ電 と フ ー ク 間に電圧き 印加 して こ の ギ ヤ ブ閭 に火花放電を発 生せ しめ、 その放鼋 エ ネ ル ギ ー にて ワ ー ク を削 取 る も の て あ る。 従'つ て、 加工指令デー タ に基いて ワ ー ク を ヮ

15 ィ ャ電極に対 し稆对的に移動せ しめれば所望の形状に該 ワ ー ク ¾：加工で き る。

即ち、 第 1 図の周知の ワ イ ヤ カ ツ ト 放電加工接の概略 説明図に示す様に、 ワ イ ヤ 1 は リ ー ル Lj か ら譟出され て下ガイ ド 4 と上ガ イ ド 4 と の間に張設され が ら リ ー

20 ル RL₂に巻取 られ、 図示 しない接 ¾電裎に よ っ て電圧が 加え られ る こ と に よ ワ ー ク 2 と の間に放電 ^生 じて、 ワ ーク 2 を ί/Πェする も のて ある 。 一 '方、 ワ ー ク 2 はモ ー タ MX, MYに よ ]3 それぞれ X , Y方问に移動され る X 一 Yテー ブ ル 丁 B上に固定さ れ てい るのて、 X - Y テ ー プ

2S ル T B を X , Y方 问に移 す る こ と に よ ]? 、 ワ ー ク 2 を

C).-?I

U '⁰ 、-、 V 任意の形犾に加工する こ と ができ る。 又、 上ガイ ド ⁴ も モー タ MU, MVに よ ΐ? それぞれ X , Y方 f¾に移動する移 動《構に取付け られ、 上ガイ ド 4 も X - Y方向に移動出 来る様養^されて る。

コ ラ ム C Mには前述の移動接搆、 リ ー ル RL₂ , 下ガ イ ド 4 が取付け られて る。

数値剞蜀装置 N Cは指令テ ー プ T P の内容 ¾読取 i) 、 分 S回路 1 03に よ って指令に対する各翱の分 ¾処¾を行 い、 各軸に対応する恵動回路 SVX， SVY, SVU, SVVに よ つ て各 のモ ー タ MX, MY, MU, MV 動 して、 テー プ ル T B及び移勣接搆を動泎せ しめ、 ワ ーク 2 を所望形状 に加工する も のである。

'こ の X う な ワ イ ヤ カ プ ト 放電加工機に:^ て 、 第 2 図 のその動作説 ¾図に示す よ う に ワ イ ヤ電¾ 1 が ワ ー ク 2 ¾故電に ょ ^ 削 が らその溝 5 を所定方向に違むと き、 第 3 図の新面図に示すよ う に、 ワ イ ヤ電裎 1 と ワ ー ク 2 間に放電のための圧力が生 じ、 結果的に ワ イ ヤ電 ¾ 1 は 矢印方向す わ ち進行方向 と 逆向の方向へ钾 し戾される。 このため、 ワ イ ヤ電 1 は ワ イ ヤ ガ イ ド 4 ， 4 の位置 よ 後^する。 す ¾わち ワ イ ヤ電 ¾ 1 がたわむこ と と る。 H籙壽の放電加工を行る つ て る場合には、 このたわみ 量はさ ほ ど加工精変に影響 ¾与えず 題に ¾ ら 。 し か し、 コ ー ナー 形 ¾する加工に際 しては こ のたわみ 量が大き る問題と る。 ち、 箅 4 図の ェ濤正面図に 示す ¾に第 ¹ の！：篛壽 L 1 と H¾ ffi L 1 ？1"角の第 2 の 直籙溝 L 2 て構成さ れる 溝 3 の形成のため には、 第 1 , 第 2 の直鎳篱 L i, L 2 の交点に コ ー ナ部 C N を加工に よ 形成 しな く てはな ら な い。 このため、 ワ ー ク 2 と ワ イ ャ ¾¾ 1 と の一方向の相対移動に よ つ て第 1 の直篛濤 L1 s の形成後、 第 2 の直篛濤 L 2 の形成のた め加工指令に よ 当 該稆对移動を直角方向に変更する必要があ る。 しか し、 前記放電に よ る ワ イ ヤ電極 1 のたわみのため、 故電 部分の ワ イ ャ電桎 1 が コ ーナ部 C N の内側へ引ず られ、 溝 3 の加工軌跡は指令された形状 （ 実篛 にて示す ）. と は 異な 、 点鎮て示す よ う に、 かな ]? 内镯にかた上 ]? 、 そ の加工形状がだれて しま う 。

同様に、 第 5 図の加工濤正面図 に示す様に、 第 1 の直 籙壽 L 1 と第 2 の直籙溝 L 2 の コ ー ナ部 CN'を 円弧状に 加工する篛に も 、 前記放電に よ る ワ イ ヤ電極 1 のたわみ のため、 コ ー ナ部 C Tの 加工孰跡は実線て示す指令され た形状に ¾ し、 点籙て示すだれた加工形 ^ と な っ て しま う 。

と こ ろて、 .か る 円弧状 コ ー ナ部 あ るいは角度を し て る コ ー ナ部に ける 加工誤差は加工経路、 加工電篛、 送 ]? 速度 どを変更する こ と に よ 改善され る こ と が知 られている。 しか しな が ら、 これ ら加工条件の組み合せ は ^数に ぁ 、 しか も どの よ う 基阜て ? Πェ经络、 送 速窆、 加工電漯電圧を制御する かの具 ^的 基準が ¾ く ¾雄て現実的で ¾ かっ た。

^ つ て、 2 ^癸 ^ 、 簡单 な 万法 て コ ー ナ ¾の だ を改善する こ とがてき る ワ イ ヤ カ ツ ト 放電加工接の制御 方法を提供する こ とを 目 的 とする。

又、 本発明は、 送 i? 速度を変更するだけて、 コ ー ナ部 の形状だれを改善 し、 精度の艮ぃ コ ーナ加工を行い う る ワ イ ヤ カ ク ト 放電加工^の制 ^方法を提供する こ と を 目 的 とする 。 .

発 明 の 開 示

本発钥制 方法では、 ワ ー クの放電加工中に ワ イ ヤ電 極の故電に よ るたわみ量を検出 し、 この検出されたたわ み量か ら コ ー ナ部の放電加工条件と して指令速度又は ¾ 対移動の停止時間の少な く と も ずれか一方を演算 し、 こ の漬箕された放電加工条件で稆对移動を劁街 して コ 一 ナ部の放電加工を行る. う も のてあ る。 即ち、 末発明制御 方法ては、 コ ー ナ部の加工誤差が ワ イ ヤ電極のたわみに よ って生 じる こ とか ら、 ワ イ ヤ電裎のたわみ量を検出 し、 たわみ量によ つて コ ー ナ部の加工誤差が生 じない様に、 放電加工条伴の 1 つてあ る ヮ ィ ャ電蓬と ワ ー ク との招対 移動の速度' :又は停止^間を剞镯する も のて ¾る。

図面の簡単る説钥

第 1 図 及び第 2 図は本発明の対象 とする ワ イ ヤ カ ツ 卜 放電加工接の説明図、 第 3 図は ワ イ ヤ のたわみを説 钥する説明図、 第 4 図及び第 5 図は： ¾発 ¾の譟題 と る たわみに よ る加工誤差を説明する説 図、 第 ό 図は円弧 ^コ — ナ部に 、け る本発明に よ る コ ー ナ 忒修正制 ¾方

S 第 7 図は角 ^ コ ーナ =に る ^ よ る 一 Ο ?Ι

Υ^ΓΙ?0 : コ ー ナ形状修正制 ¾i方法説明図、 第 δ 図は 癸 ¾ に用い られるたわみ量測定万法説明図、 第 9 図は本癸明に ¾い られ る 鲑感知装置の回路図、 第 1 0 図は本癸 ¾の一実 施例ブ ロ ッ ク 図 である 。 癸钥を実旄するための最良の形態 以下、 本発明の実 ^例を図 に 従っ て詳細に説明する。 m 6 図は円弧状コ ー ナ部に ける本 明の t ¾方法説 明図 であ る。

図中、 1 , は共に ワ イ.ャ電 の靳面であ 、 1 は故 電に よ るたわみを受けたたわみ位置に ける ヮ ィ ャ電極、 は ワ イ ヤ ガ イ ド位置に け る ワ イ ヤ電極、 2 は ワ ー ク、 5 はたわみを受けた ヮ ィ ャ電極に よ つ て放電加工された 円弧 の加工溝であ 、 その加工篱輻は 2 s«>、 その中心 の半径は R て あ る。

さ て、 第 図に示す円弧形状の加工に いては、 直線 加工時の ワ イ ヤ電極のたわみ量 ¾ Daとする と 、 円弧接線 方向のたわみ量 D_T及び半径内倒万向のたわみ量 Diiはそれ ぞれ

= D (1)

4

DR = — D, (2)

3 'て R

と な る。 尙、 半径方向のたわみ量 D_Sは、 刀 (3ェ壽 S の外倜 と 内倒に い て加工量が異る る ため に生 じる。

従っ て、 ) , (2)式か ら前述の半径 R の円 濞の形成の ため、 指令円 ¾半径を外側方向に補正すべ き 量 は

ά R = DT² ÷ ( R +DR )² 一 R 4

+ ( + ― - — D |2 一 R (3)

3 π R

と な る。 と ころて半径方向のたわみ量 D_Sが R に比べて小 さ い場合には竽径箱正量 R は近似的に

D A R ί=· 〔 Do 4- 0 〕 ( )

2R

と ¾ る。

この よ う に、 円 ¾ϋ半径の補正に よ って、 ワ イ ヤ電裎の たわみに よ る加工誤差を榣正する こ と がて き るが、 座標 系の褶正を行 う と、 これに锈 く 第 ² の！:籙壽等の座標 も 変更せざる をえず、 いささか処理が複 ϋと ¾ る。 つ て、 本発钥では、 送 ]? 速窆を変えて同等の幼杲を得る も の であ る。 即ち、 送 ' 透度 ¾下げる と 邡工濞 3 の幅は 加する 今、 こ の； οαェ壽辐の増加量 を

F₀ - F Fo - F

· (5)

Fo * F

と 伋定する。 即ち、 加工濞耰の増加量^ ί gが送 ]?速窆の续 少の割合に比例する も の と 仮定する。 简、 （5)式に いて

F₀は正.常 送 指令速度、 F は渎少させた送 速度、 は定数である o -

(4)式の J R と（⁵)式の ¾等 しい と く と、

R

{6) と る る。 诅 し ^D° ( D_{0 ÷} ⁸ て るる

2 ι . 3

以上か ら、 （ό)式に よ 定ま る祠正送 ]? 速愛 F で竿径 R O コ ー ナ ¾を ： ¾ェす ίΐば ¾ ^ 正がで き る と え る。 街、 この修正方法は、 送 速度 を半径 R 、 たわみ量 D。等に応 じて浚速 し、 これに よ ^ 加工溝幅を増邡 して コ ー ナの形 状だれ を修正す る も のてあ る。 このため、 コ ー ナ部の 凹 部 ¾状 ETC ( 第 5 図 ） を改善て き るが、 凸部 ITC ( 第 ⁵ ϋ ) の形状は改善で き な い と 考え られ る 。 し し、 実際 には 凹部の加工に よ つ て ヮ ィ ャ電接が円 のタ'ト镯方问に 移動する ため同時に凸部 も か ]? 艮 く 改眷て き る。

第 7 図は 2 つの直鏢 L L₂よ 成る角状コ ー ナ部に ける本発明の制御方法を說钥する 説明図て ある 。

さ て、 （ό)式は指令された半径 R の円 を速 £ F て移動 させる こ と を意味 し、 ^ だけ 径が增分 した円弧を指 令速度 Faて移動させる こ と と 同等の こ と ¾ ¾ ^ して いる。

一方、 第 7 図の コ ー ナ部 CM Sに いて半径 R は ^小で、 殆んど零で ある 。 従っ て、 第 7 図の コ ー ナ ¾の加工形杖 の修正は前述の円 ®状コ ーナ部 と 同様に考える と、 コ ー ナ点 よ も だけ外側の絰路を指令速 て加工すれ ば よ い こ と にな る。 、 は（ό)式に定数され る R - Do . _ . 8

Do + ) て ある

2 3 π

従っ て、 第（0)式の S を 铵小 と すれば、 福正された送 ]? を零とすれば よ い。 即ち、 ヮ ィ ャ電氇 ¾ ^式て定ま る加工送 停止時間

Td の間停止すれば よ い と にな る

Td = F (7) 尙、 式中 6 は コ ー ナ角度で あ る 。

と こ ろて、 実 ^に、 コ ー ナ点て ；]ェを停止 る と 、 こ

C :-'?1 れは Rが锼小の状態の加工と 同 じて、 コ ーナの外側のみ が加工される状態 と る るか ら修正定数を袅けて停止時間 Td ¾

とする。 尙、 （ό) (⁸)式の定数 , K₂は実験 ¾に定め られる。 以上の様に、 ワ イ ヤ電極 ¹ のたわみ量を検出て き れば、 このたわみ量か ら指令された形状に誤差な く 放電加工す るための指令速度 F や停止時間 Tdを濱箕に よ 得る こ と が出来る 。

この ワ イ ヤ電璲 1 のたわみ量の測定について、 次に説 §9する。

第 8 図はたわみ量測定方法を説明する 説明図てあ る。 図中、 は共に ワ イ ヤ電極の新面であ 、 1 は、 最大たわみ量に ける ワ イ ヤ電極位置を示 し、 はガイ ド位置に ける ワ イ ヤ電極位置を示す。 2 は ワ ー ク、 3 は放電加工された瀵であ る。

さ て、 たわみ量の測定は以下の .鎮序て行な われる。 即 ち、 ま ず

加工中 に て、 所定の測定点 （ 第 7 図 ） で一度放電 を停止する。 この放電停止に よ 、 故電圧力が作用 し く るた め、 たわんていた ワ イ ヤ電極 "！ は ガ イ ド方向 ( 図の A方向 ） に引張 られて ワ ー ク 2 に薆蝕する。 ワ イ ャ電接 ¹ が ワ ー ク 2 に接 ¾すれば , 感知装置が この蓥 ¾ ¾惑知す る。

第 9 な ^ ¾ , ¾装 ¾の回 ¾ てあ リ 、 R ワ イ ャ 電極、 は ワ ー ク 、 P S は加工電漯、 COMはコ ン パ レ ー タ、 R！ 〜 R<は抵抗、 Trは加工電圧を ワ イ ヤ - ワ ー ク間 に印加する ため の ト ラ ン ジ ス タ 、 D D は ダ イ オ ー ド、 VL は検出 レ ベ ル てあ る。 さ て、 ワ イ ヤ電極 WIRと ワ ー ク W K間が短終 して な い場合には、 一 Voの電圧がコ ンパ レ ー タ COM 入力されているため コ ン パ レ ー タ COMは作 動 し ¾いが、 短絡する と A点の電位が零ホ'ル ト と る コ ン パ レ 一 タ COMが作動 して接蝕信号 T S が出 力されて S 絡が検出される。

尙、 ト ラ ン ジ ス タ Tr、 抗 I ！、 加工電源 P_Sて放電回路 を搆 し、 ダ イ オー ド D D、 抵抗 R₂, R₃. コ ン パ レ ー タ COMが接触惑知装置 ¾搆成する。

さ て、 第 8 図に戾つ て、 ワ イ ヤ電極 1 が ワ ー ク 2 に接 蝕する と 、 こ の接斂 した状態か ら ワ イ ヤ電溼 ¹ を ワ ー ク 2 に対 し相対的 に加工羟路に沿っ て後 ^させ る。 尙、 上 記後退制芻に祭 しては、 ワ ー ク 2 が載置さ れたテ ー ブ ル ¾矢印 A方冋に ワ イ ャ 1 に対 して相対的に移動させて 良 い し、 或いは ガ イ ドを移動て き る構成の ワ イ ヤ カ グ 卜 放 電加工 ^ては該ガ イ ド を ワ ー ク 2 に对 して矢印 B 方向に 後退させて も よ い。

さ て、 上記後退剞御を続行する ワ イ ヤ電¾ と ワ ー ク の 接憨がいつか 涂さ れる 。 従っ て、 放電停止位置か ら ヮ ィ ャ電極 と ワ ー ク と の ¾が 除される位置ま ての後退 を ^定 して N c 内葳の メ モ リ に記憧す る。

つい て、 真のた 7 み量 Dpを ^式に よ っ て 算すれ た w "二 Aリ ' 、 ^V'"^I?0 - わみ量の測定は終了する。

Do = g 4- ≤ι (?)

但 し、 g は ¾電の ギ ャ ッ プて あ 、 第 8 図 に示す如 く 加工溝 ^を 2 s。 、 ワ イ ヤ ！：经.を 0と すれば、

g == ( 2 に 0) Z2 (10)

に よ ]? 求ま る。 ¾つ て、 予め加工濤輻 と ワ イ ヤ径 0を i定 して N C に入力 して けば、 {?\ (10) 式の濱箕を行 う こ と に よ ]? たわみ量が求ま る 。 尙、 この よ う に s₀, 0 を予め測定 して入力 して いて も 良いが ^の よ う 処涅 を行 つ て放電ギ ヤ プ ブ g を剽定 して も よ い。 ち、 前 述の後退制御に よ ]? ワ イ ヤ電裎 1 と ワ ー ク 2 と の ^蝕が 除された ら、 加工方向 （ 加工经路 ） と 直角方向に ワ イ ャ電 ¾を移動させ、 再び該 ワ イ ヤ電氇と ワ ー ク が接蝕 する位置迄の钜齄を測定 し、 該钜鏟を ¾電ギ ヤ プ ブ と し、 （9)式 よ たわみ量！)。を求める。

と ころで、 加工条袢に よ っ ては潮定点て放電を停止 し た漦 ワ イ ヤ ¾種 ¹ と ワ ー ク 2 が接 ¾ し い こ とがある。 これは ワ イ ヤ電毪 ¹ と ワ ーク 2 間に前述の故電 ギ ャ ッ プ g が ワ イ ヤ電¾ ¹ のたわみ量 よ 大き ためて あ る。 か ^ る場合には、 裒言すれば棻斂惑知装置が ¾電停止後に ワ イ ャ電 ^と ワ ー クの簦蝕を惑知 し ¾ 場合に は、 ヮ ィ ャ電裎 ¹ を加工： 5问へ ワ ー ク 2 に S憨する迄前違させ、 その前逞 m韹 ミ 潮定 し、

Do = g - (11)

O S寘を行 っ てたわみ量 D_Qを求め る 。 以上がたわみ量測定の詳細であるが、 実際に ワ ー ク の 板厚が厚い と 加工溝中 に切 ]} 屑があ つた i？ 、 加工液の電 導度に よ 検出 した後退钜齄 D₀は大き めにな る。 そ こ て 真のたわみ量を ^式に よ っ て求め て る 。

Do = £j + g - K₃ H (12)

但 し、 Κ₃は定数、 Ηは ワ ー ク の複厚であ る。

尙、 たわみ量測定は プ ロ グ ラ ム 中にたおみ量溺定のた めの補助機能侖令 M2 Qを入力 して く こ と に よ 行われ る 。 '

第 1 Q 図は本発钥 を実施する ロ ッ ク図てあ る。 図中、 1 CMは コ ン ピ ュ ー タ構成の N C であ 、 制御プ ロ グ ラ ム メ モ リ 1 0 1 a 、 処理装置 l Q 1 b 、 デー タ メ モ リ 1 0 1 c 、 テ ー プ リ ーダ ¹ 0 ¹ (1 ¾ ど ¾有 して る。 尙、 制御ブ ロ グ ラ ム メ モ リ 1 0 1 a には数値制 処理の制淘 プ ロ グ ラ ム の ほかたわみ量測定処理 ブ = グ ラ ム 、 たわみ量補正の プ ロ グ ラ ム な どが記億されて いる。 ¹ 02は エブ ロ グ ラ ム が 穿孔された加エブ ロ グ ラ ムテー プ、 はパ ル ス分配器、 1 04は ワ イ ヤ 力 ,ト 放電加工^で ¾感知装置 ¹ C a 、 サ ー ボ回路 ⁱ a 4 b その他強電回路 ¹ 0 ⁴ c ど を内葷 して いる。

N C は； 3Πエ ブ 。 グ ラ ム テ ー プ "I Q 2か ら福助接能侖令

M 20が読出 される と たわみ量 j定 ^理ブ α グ ラ ム の制 ¾ 下に置かれ、 処理装置 1 Q 1 b は劊 ¾ ブ ロ グ ラ ム メ モ リ

1 0 ¹ c のたわみ量測定 プ ロ グ ラ ム を実行 し、 前 述の シ ー ケ ン ス ¾つ て ワ イ ヤ '！： のた わみ量 D。を ¾ Sす る _n ]¾ デー タ メ モ リ ¹ CM c には予め （i2) 式 よ jJ D。を ¾算するた めのバ ラ.メ ー タ てある - 加工溝幅 、 ワ イ ヤ径 0、 夜厚 H、 定数 K₃が入力されて る。

潮定終了後、 処理装置 1 Q 1 b は制^ブコ グ ラ ム メ モ リ 10¹ c のたわみ量梢正プ α グ ラ ム き実行 し、 プ ロ グ ラ ム された円弧半径 R、 コ ー ナ角 ¾ β 、 指令送 達 。及び たわみ量 Doを周 いて（ 式或 は（⁸)式か ら送 ]? 違 g F 又は 7J0ェ俘止時間 をその都度求め コ一ナの形状だれを.修正 する。

尙、 発明 に よ 実際に加工 した結杲、 円 ¾状コ ー ナ の外側 ( 凹部 ) に て加工誤差を数 - ¾下に、 内倒の 凸 ¾に い て形 ^だれ を 7 0〜 8 0 ^程 g续小させる こ と か'て き、 加工精度を向上させる こ と がて き る。

本発明に よ.れぱ籣単な手法て コ ー ナ部の形状だ れを ¾善する こ と がて き その効杲は大き い。

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Claims

3 請 求 の 範 囲

1- ワ イ ヤ電極 と ワ ー ク と 間 に放電を癸生させる と と も に該 ワ イ ヤ電 ¾と ワ ー ク と を指令速度て稆対移動 して、

?1令された形状に該 ワ ー ク を放電加工する ワ イ ヤ カ ツ ト

5 放電加工機の制珣方法に い て 、

該 ワ ー ク の放電加工中に該 ヮ ィ ャ電裎の放電に よ るた わみ量を検出する検出ス テ ッ ブ と、

該検出さ れたたわみ量か ら コ ーナ部の放電加工条件 と しての該.？ 合速度又は相対移動俘止時間の少 〈 .と も

1 0 ずれか一方を湏算する演算ス テ ッ プ と 、

コ ー ナ ^の加工の際、 該演算された加工条 ^に従っ て 該相対移動を制御する制 ス テ ッ ブと を備える こ と を特 徵 とする ワ イ ヤ カ ク 卜 放電加工接の制御.方法。

2. 前記漬算ス テ ク ブに いて、 前記たわみ量、 栺定 i s された円弧半径、 加工幅壽及び指定された指令 ¾ g ¾：用 いて該指定さ Λた円弧半径の円弧 コ ー ナ部に け る前記 指令速度 を演算する こ と を特徴 とす る請求の範囹第 1 項 記載の ワ イ ヤ カ ツ 卜 放電加工 ¾の制御方法。

3. 前記濱箕ス テ ッ プに：^いて、 前記たわみ量、 ΖΙΠェ 0 幅 *、 コ ー ナ角 度及び指令速度を用いて該指定さ れた角 状 コ ー ナ部に ける ¾对移動停止時間 を演算する こ と を卷 徵と する請求の範囲第 1 項記載の ワ イ ヤ カ ツ ト.放電加工 ί¾の剞街方法。 5 "二《"v {J

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