JPH06238521A - ワイヤ放電加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工形状のコーナ部に生じる“だれ”を防止
することのできるワイヤ放電加工方法を提供すること。 【構成】 １加工ブロックの終了毎にワークの送りを停
止し、該終了ブロックと次の加工ブロックとの間に形成
されるコーナ部の角度θまたはコーナ部の丸み半径ｒの
値によりコーナ部分の屈曲度の緩急を求める。そして、
屈曲度の緩急に対応して電流値Ｉａを基準に設定された
所定の割合よりも平均放電加工電流の現在値Ｉが下降す
るまで待機することにより、ワイヤ電極１とワーク２と
の間の放電間隙を増大させてワイヤ電極１に作用する放
電衝撃圧力を減少させ、ワイヤ電極１の撓みを解消させ
る。コーナ部の手前でワイヤ電極１の撓みを解消してか
ら次の加工ブロックの送りを開始させることにより、加
工ブロック間のコーナ部分に生じる“だれ”を未然に防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工方法の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】加工形状のコーナ部で加工電源の電圧を
低下させたりワークの送り速度を高速化したりすること
により加工除去効率を一時的に落とし、ワークの送り方
向の変更に伴う実質的な加工除去面積の減少によって加
工溝幅が増大してコーナ部に生じる“だれ”を防止する
ようにしたワイヤ放電加工方法が特公昭５６−２０１３
３号として既に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、送り方向の変
更による加工除去面積の実質的な減少に比例して加工除
去効率を落とすことにより加工除去効率を加工形状の直
線部とコーナ部で一定の値に保ったとしても、ワークの
未加工部分とワイヤ電極との間の放電衝撃圧力によって
ワークの送り方向に生じるワイヤ電極自体の撓みを除去
することは不可能である（図４（ａ）参照）。加工形状
の直線部を加工除去する場合にはワイヤ電極の撓みがワ
イヤ電極に対するワークの相対送り方向と一致するので
ワイヤ電極自体の撓みによって加工溝幅が変化すること
はないが、コーナ部においてはワイヤ電極の撓みが所期
の加工軌跡を外れてその側方に突出するため、たとえコ
ーナ部における加工除去効率を直線部と同様に保つこと
ができたとしても、やはり、コーナ部に生じる“だれ”
を解消することはできない（図４（ｂ）参照）。

【０００４】本発明の目的は、ワークの未加工部分とワ
イヤ電極との間の放電衝撃圧力によって加工形状のコー
ナ部に生じる“だれ”を防止することのできる新規なワ
イヤ放電加工方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のワイヤ放電加工
方法は、１加工ブロックの移動終了毎にワークに対する
ワイヤ電極の相対送りを停止し、平均放電加工電流の現
在値が所定の電流値を下回るまで、もしくは、平均放電
加工電圧の現在値が所定の電圧値に達するまで待機して
から次の加工ブロックの送りを開始することにより、前
記目的を達成した。

【０００６】また、加工ブロック間の屈曲度に応じて前
記所定の電流値や電圧値を予め複数設定しておき、加工
ブロック間の屈曲度に対応して前記電流値や電圧値を選
択することにより、加工ブロック間の屈曲度に応じて次
の加工ブロックの送り開始タイミングを制御できるよう
にした。

【０００７】

【作用】放電間隙を一定の値に保つべく設定された平均
放電加工電圧Ｖａまたは平均放電加工電流Ｉａに平均放
電加工電圧Ｖまたは平均放電加工電流Ｉが一致するよう
にワイヤ放電加工機の各軸をサーボ送りにより駆動制御
し（いわゆるサーボ送り制御）、プログラムされた加工
軌跡に沿ってワークに送りを掛け、放電加工を行ってワ
ークを加工除去する。そのため、ワークに送りを掛ける
間の平均放電加工電圧Ｖは図３に示されるように設定平
均放電加工電圧Ｖａと略一致し、また、平均放電加工電
流Ｉは設定平均放電加工電圧Ｖａに対応する電流値Ｉａ
となる。ワークに送りを掛ける間、ワイヤ電極とワーク
の未加工部分との間の放電衝撃圧力によって、ワーク送
り方向の撓みがワイヤ電極に生じる。

【０００８】１加工ブロックの移動が終了してサーボ送
りを停止するとワークの移動が止まり、ワイヤ電極とワ
ークの位置関係が固定された状態で放電による加工除去
作業が行われる。このため、放電加工除去作業が行われ
れば行われるほど、ワークとワイヤ電極との間の間隙が
増大し、放電間隙の増大に伴って放電頻度が稀薄となる
結果、図３に示されるように、送り停止後の平均放電加
工電圧の現在値Ｖは設定平均放電加工電圧Ｖａを越えて
徐々に増大し、平均放電加工電流の現在値Ｉは前記電流
値Ｉａを下回って徐々に減少する。また、放電頻度の稀
薄化に伴ってワイヤ電極に作用する放電衝撃圧力が徐々
に減少し、ワイヤ電極の撓み量も徐々に減少して行く。
なお、このまま送りを停止して無制限の時間で放電を行
えば、図３に示されるように、絶縁破壊可能な離間距離
を越えて放電間隙が増大した段階で放電が停止し、平均
放電加工電圧Ｖの値が加工電源からの印加電圧のデュー
ティー比で決まる平均放電加工電圧Ｖmax.に一致し、ま
た、平均放電加工電流Ｉの値は零となる。

【０００９】そこで、加工ブロック間の屈曲度に応じ、
ワイヤ電極の撓みが加工形状のコーナ部に不都合な“だ
れ”を生じさせない程度にまで減衰される時の平均放電
加工電流Ｉの値Ｉｂもしくは平均加工電圧Ｖの値Ｖｂを
予め実験等で求めておく。

【００１０】そして、加工実行時においては、１加工ブ
ロックの移動終了毎にワークの送りを一時停止させ、平
均放電加工電流Ｉの現在値が加工ブロック間の屈曲度に
応じて設定された平均放電加工電流の値Ｉｂを下回る
か、もしくは、平均加工電圧Ｖの現在値が加工ブロック
間の屈曲度に応じて設定された平均放電加工電圧の値Ｖ
ｂに達するまで待機し、ワイヤ電極の撓みを解消してか
ら次の加工ブロックの送りを開始することにより、加工
ブロック間の屈折部や屈曲部に生じる“だれ”を防止し
て良好な加工形状を得る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図２は本発明の方法を実施する一実施例のワイ
ヤ放電加工機を概略で示すブロック図で、符号１はワイ
ヤ電極、符号２はワイヤ放電加工機のテーブルに載置固
定されたワークである。ワークを載置するテーブルはワ
イヤ放電加工機の本体に装着されたＸ軸用サーボモータ
Ｍ１およびＹ軸用サーボモータにＭ２により水平面内で
送りを掛けられ、また、上ガイドと下ガイドとの間に張
設されたワイヤ電極１はＵ軸用サボモータＭ３およびＶ
軸用サーボモータＭ４により傾きを調整される（テーパ
加工等の場合）。

【００１２】符号３はワイヤ放電加工機を駆動制御する
ためのＣＮＣ装置で、従来と同様、与えられた加工プロ
グラムに基いてサーボ送りによる各軸の軸補間処理を実
行し、テーブルの送りやワイヤ電極１の傾きを駆動制御
する。符号４は予め設定されたＯＮ／ＯＦＦタイムやピ
ーク電圧等の加工条件に従って加工用のパルスを発生す
る放電加工電源であり、電流制限抵抗Ｒ１を介してワイ
ヤ電極１とワーク２に加工用のパルスを印加する。ワイ
ヤ電極１とワーク２との間の間隙電圧は抵抗Ｒ２および
Ｒ３により分圧されて平滑回路５ａで平滑された後、Ａ
／Ｄ変換器６ａを介して所定周期毎に平均放電加工電圧
の現在値ＶとしてＣＮＣ装置３に入力される。ＣＮＣ装
置３は、この平均放電加工電圧Ｖが所定の放電間隙に対
応する電圧値Ｖａと一致するように、加工プログラムに
従って各軸の送り速度をサーボ送り制御する。また、電
流制限抵抗Ｒ１に流れる電流は平滑回路５ｂで平滑され
た後、Ａ／Ｄ変換器６ｂを介して所定周期毎に平均放電
加工電流の現在値ＩとしてＣＮＣ装置３に入力される
（なお、平均放電加工電圧Ｖの現在値により次の加工ブ
ロックの開始の可否を判定する場合には、必ずしも、こ
の判定を目的として平滑回路５ｂおよびＡ／Ｄ変換器６
ｂを設ける必要はない）。

【００１３】図１は本発明のワイヤ放電加工方法を実施
するためにＣＮＣ装置３に格納された制御プログラムの
一例を概略で示すフローチャートであり、この処理は、
加工プログラム実行モードにおいて放電加工電源４に電
源が投入された後、ＣＮＣ装置３のＣＰＵにより実行さ
れる。以下、図１を参照して本実施例のワイヤ放電加工
方法について説明する。

【００１４】加工プログラムの実行を開始したＣＰＵ
は、まず、与えられた加工プログラムから第１ブロック
およびこれに続く第２ブロックの移動指令を読み込み、
その各々を、移動指令記憶レジスタＲ１およびＲ２に記
憶する（ステップＳ１〜ステップＳ２）。次いで、ＣＰ
Ｕは、予め設定されたワイヤオフセット量とレジスタＲ
１，Ｒ２の移動指令とに基いてレジスタＲ１の移動指令
に対応する実質的な加工軌跡を求めると共に（ステップ
Ｓ３）、レジスタＲ２の移動指令が円弧補間であるか否
かを判別し、円弧補間でなく直線補間であれば、レジス
タＲ１の移動指令とレジスタＲ２の移動指令とに基い
て、レジスタＲ１の加工軌跡とレジスタＲ２の加工軌跡
とによって形成されるコーナの角度θの値を求めて一時
記憶し、また、レジスタＲ２の移動指令が円弧補間であ
れば該レジスタＲ２に記憶された曲率半径ｒを読み込ん
でコーナ部の曲率として一時記憶する（ステップＳ
４）。

【００１５】次いで、ＣＰＵは、平均放電加工電圧Ｖの
値が所定の放電間隙に対応する設定電圧値Ｖａと一致す
るように各軸のサーボモータＭ１，Ｍ２にサーボ送り制
御による送りを掛けてテーブルの移動を開始し、以下、
テーブルに対して相対移動するワイヤ電極１がレジスタ
Ｒ１の移動指令に対応する実質的な加工軌跡の終点に到
達するまでの間、サーボ送り制御によるテーブル移動を
継続する（ステップＳ５〜ステップＳ６）。

【００１６】この間、サーボ送りによる駆動制御で放電
条件が安定するため、平均放電加工電圧Ｖは図３に示さ
れるように設定平均放電加工電圧Ｖａと略一致し、ま
た、平均放電加工電流Ｉは設定平均放電加工電圧Ｖａに
対応する電流値Ｉａと略一致する。ワーク２にサーボ送
り制御に基く送りを掛ける間、ワイヤ電極１とワーク２
の未加工部分との間の放電衝撃圧力が一定の値に保たれ
るので、ワイヤ電極１にはワーク送り方向に沿った定常
的な撓みが生じる。なお、ワーク送り方向に直交する向
きではワイヤ電極１の両側にワーク２の未加工部分が存
在し、両側から受ける放電衝撃圧力がワイヤ電極１を挟
んで釣り合うので、加工軌跡が直線であればワイヤ電極
１の撓みが加工軌跡から突出することはない。

【００１７】しかし、次ブロックの移動指令により加工
軌跡の進路が変更されて当該加工ブロックと次の加工ブ
ロックとの間に屈折または屈曲によるコーナ部が生じる
と、各方向からの放電衝撃圧力の不釣合によりワイヤ電
極１の撓みが所期の加工軌跡を外れてその側方に突出す
るので、このコーナ部分に“だれ”を生じる恐れがあ
る。ワイヤ電極１の撓みはワイヤガイドに対するワイヤ
電極１の移動遅れとなって現れるため、加工軌跡の進路
変更に際して何等の補正操作も行わないと、多くの場
合、内側コーナ部の取り残しと外側コーナ部の取り過ぎ
とが同時に生じる結果となる。

【００１８】そこで、レジスタＲ１に対応する加工ブロ
ックの軸補間を終了したＣＰＵは、まず、レジスタＲ２
の移動指令を次の軸補間の対象となる移動指令としてレ
ジスタＲ１に移し換え（ステップＳ７）、この指令がプ
ログラムエンドを定義するものであるか否かを判別する
が（ステップＳ８）、プログラムエンドを示すものでな
ければ、加工プログラムから次の移動指令を１ブロック
読み込み、この移動指令をレジスタＲ１に続く移動指令
としてレジスタＲ２に記憶する（ステップＳ９）。

【００１９】次いで、ＣＰＵはサーボ送り制御によるテ
ーブルの送りを停止し（ステップＳ１０）、このままワ
イヤ電極１の送給と放電加工電源４の作動状態を維持し
て、所定周期毎に平均放電加工電流の現在値Ｉを検出す
る。

【００２０】すると、ワーク２の材料が放電によって徐
々に除去されて放電間隙が増大し、放電の発生する頻度
が徐々に稀薄となって行くため、送り停止後の平均放電
加工電圧の現在値Ｖは図３に示されるように徐々に増大
し、また、平均放電加工電流の現在値Ｉは徐々に減少し
てゆく。また、放電頻度の稀薄化に伴ってワイヤ電極１
に作用する放電衝撃圧力も徐々に減少するので、ワイヤ
電極１の撓み量が徐々に減少して行く。

【００２１】テーブルの送りを停止したＣＰＵは、ステ
ップＳ４の処理で求めたコーナ角度θの値または曲率半
径ｒの大きさ、即ち、当該ブロックから次ブロックへの
進路変更の緩急度に応じ（ステップＳ１１〜ステップＳ
１２）、平均放電加工電流の現在値Ｉが、設定平均放電
加工電圧Ｖａに対応する電流値Ｉａを基準として設定さ
れた所定の割合よりも下降するまで待機し（ステップＳ
１３〜ステップＳ１５）、ワイヤ電極１の撓みがコーナ
部の加工に悪影響を与えない程度にまで解消されるのを
待つ。

【００２２】なお、ステップＳ４の処理で算出されるコ
ーナ角度θの値は、レジスタＲ１の移動指令の終点を中
心にレジスタＲ１の加工軌跡を回転させた時にレジスタ
Ｒ１の加工軌跡がレジスタＲ２の加工軌跡に重なるまで
の回転量の内で値の小さな方を取ったものであり、θの
取り得る最大値は１８０°である（θ＝１８０°は実質
的なコーナ部が存在しない状態）。つまり、θまたはｒ
の値が大きければ、当該ブロックから次ブロックへの進
路変更が緩慢であることを意味し、ワイヤ電極１の撓み
がある程度大きくてもコーナ加工に実質的な悪影響を与
えることはないが、θまたはｒの値が小さければ、当該
ブロックから次ブロックへの進路変更が急であることを
意味するので、ワイヤ電極１の撓みをできる限り解消し
てやる必要がある。

【００２３】こうして、コーナ加工に悪影響を及ぼさな
い程度にワイヤ電極１の撓みを解消させたＣＰＵは、再
びステップＳ３の処理へと移行し、ワイヤオフセット量
とレジスタＲ１，Ｒ２の移動指令とに基いてレジスタＲ
１の移動指令に対応する実質的な加工軌跡を求め（ステ
ップＳ３）、軸補間対象となる移動指令を記憶するレジ
スタＲ１にプログラムエンドを示す指令が読み込まれる
までの間、レジスタＲ１の移動指令終了毎に前記と同様
の処理を繰り返し実行し、各ブロック間のコーナの緩急
度に応じて必要とされるだけワイヤ電極１の撓みを解消
させ、順次、加工プログラムに基く加工軌跡を正確に加
工除去して行く。

【００２４】以上、一実施例として、平均放電加工電流
の現在値Ｉが、設定放電加工電圧Ｖａに対応する電流値
Ｉａを基準として設定された所定の割合（１００％より
も小さな値）を下回るまで送りを停止させてから次のブ
ロックの送りを開始させるようにしたものについて説明
したが、平均放電加工電圧の現在値Ｖが設定平均放電加
工電圧Ｖａを基準として設定された所定の割合（１００
％よりも大きな値）を越えるまで送りを停止させて次の
ブロックの送りを開始させるようにしても、前記実施例
と同様にワイヤ電極１の撓みを解消させることができ
る。

【００２５】また、サーボ送りのための設定平均放電加
工電圧Ｖａやこれに対応する平均放電加工電流Ｉａおよ
び割合等を用いた判別基準の設定方式に換え、次ブロッ
ク開始の判別基準となる平均放電加工電流や平均放電加
工電圧の値を直接数値設定するようにすれば、通常のス
テップ定速送りで各軸の補間制御を行うワイヤ放電加工
機に対しても前記実施例と同様にして本発明のワイヤ放
電加工方法を容易に適用することができる。無論、サー
ボ送りで各軸の送りを制御する場合であっても、次ブロ
ック開始の判別基準となる平均放電加工電流や平均放電
加工電圧の値を直接数値設定することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明のワイヤ放電加工方法は、１加工
ブロックの終了毎にワークの送りを停止して放電間隙を
増大させ、放電衝撃圧力を減少させてワイヤ電極の撓み
を解消してから次の加工ブロックの送りを開始させるよ
うにしたから、加工除去効率の実質的な均一化のみでは
技術的に困難であったコーナ部分における“だれ”の防
止を有効に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する一実施例のワイヤ放電加
工機の制御プログラムの概略を示すフローチャートであ
る。

【図２】同実施例のワイヤ放電加工機を概略で示すブロ
ック図である。

【図３】本発明方法の作用原理となる放電加工特性を概
略で示す線図である。

【図４】放電衝撃圧力によってワイヤ電極に生じる撓み
（ａ）、および、ワイヤ電極の撓みによって生じるコー
ナ加工の不都合（ｂ）を例示する概念図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ電極 ２ ワーク ３ ＣＮＣ装置 ４ 放電加工電源 ５ａ 平滑回路 ５ｂ 平滑回路 ６ａ Ａ／Ｄ変換器 ６ｂ Ａ／Ｄ変換器 Ｍ１〜Ｍ４ サーボモータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ放電加工機において、１加工ブロ
   ックの移動終了毎にワークに対するワイヤ電極の相対送
   りを停止し、平均放電加工電流の現在値が所定の電流値
   を下回るまで待機してから次の加工ブロックの送りを開
   始することを特徴としたワイヤ放電加工方法。
2. 【請求項２】 前記所定の電流値を加工ブロック間の屈
   曲度に応じて予め複数設定しておき、加工ブロック間の
   屈曲度に対応して前記電流値を選択するようにした請求
   項１記載のワイヤ放電加工方法。
3. 【請求項３】 ワイヤ放電加工機において、１加工ブロ
   ックの移動終了毎にワークに対するワイヤ電極の相対送
   りを停止し、平均放電加工電圧の現在値が所定の電圧値
   に達するまで待機してから次の加工ブロックの送りを開
   始することを特徴としたワイヤ放電加工方法。
4. 【請求項４】 前記所定の電圧値を加工ブロック間の屈
   曲度に応じて予め複数設定しておき、加工ブロック間の
   屈曲度に対応して前記電圧値を選択するようにした請求
   項３記載のワイヤ放電加工方法。