KR101107544B1

KR101107544B1 - 와이어 커트 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법 및 와이어 방전 가공기

Info

Publication number: KR101107544B1
Application number: KR1020100079763A
Authority: KR
Inventors: 야스오 아라카와; 유시 다카야마
Original assignee: 화낙 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-01-31
Anticipated expiration: 2030-08-18
Also published as: TW201124220A; KR20110041981A; CN102039458B; JP2011083866A; EP2311594A3; JP4772142B2; EP2311594B1; TWI442986B; EP2311594A2; CN102039458A

Abstract

와이어 커트 방전 가공기에 의해 마무리 가공을 실시할 때, 가공 개시 위치로부터 가공 형상으로의 어프로치부 이동 프로그램 블럭을 방전 오프 (OFF) 상태 (드라이 런) 에서 진행하고, 다음의 형상 가공 블럭에서 방전을 온 (ON) 상태로 한다. 이렇게 함으로써, 어프로치에 의해 작업물의 가공면에 패인 홈 (22) 이 형성되는 것을 억제할 수 있다.

Description

와이어 커트 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법 및 와이어 방전 가공기{FINISH PROCESSING METHOD IN WIRE CUT ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE AND WIRE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINE}

본 발명은 와이어 커트 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법 및 와이어 방전 가공기에 관한 것이다.

와이어 커트 방전 가공기에 있어서, 마무리 가공에서는, 전회의 초벌 가공 표면으로부터 최종 마무리 가공까지, 가공 표면을 복수회, 순차적으로 가공량을 30 ～ 1 ㎛ 정도까지 줄이면서 방전 가공으로 깎아낸다.

이 마무리 가공에 있어서, 가공 개시 위치로부터 실제의 가공 형상으로 가공을 진행시켜, 처음에 전회의 작업물 가공 표면에 와이어 전극이 가까워질 때 (이하, 이 작업물 가공 표면에 와이어 전극이 가까워지는 동작을 「어프로치」라고 한다), 와이어 커트 방전 가공기의 와이어 전극을 이동시키는 지령인 어프로치부의 이동 프로그램 블럭에 의한 지령 위치의 최종 도달 위치보다 수 10 ㎛ 앞에서부터 방전이 시작되어, 최종 도달 위치에 도달할 때까지, 필요 이상으로 방전 가공하여 작업물에 깊은 홈을 발생시키는 경우가 있다.

마찬가지로, 가공 형상의 가공을 마치고, 가공 개시 위치에 복귀하는 프로그램 블럭에 있어서, 와이어 전극이 작업물 가공 표면으로부터 멀어지기 시작할 때 (이하, 이 작업물 가공 표면으로부터 와이어 전극이 멀어지는 동작을 「이스케이프」라고 한다) 에도, 작업물로부터의 이탈점에 방전 가공이 연속하여 이어지고, 그 결과 이 부분을 필요 이상으로 방전 가공하여, 깊은 홈을 작업물 표면에 형성하는 경우가 있다. 또한, 이탈점에 생기는 깊은 홈은, 와이어 전극이 선 형상이기 때문에, 와이어 전극의 축 방향으로 연장된 형상을 나타낸다.

이를 도 1 및 도 2 를 사용하여 설명한다. 도 1 은 다이 구멍 가공의 상면도이다. 도 2 는 와이어 전극의 절삭시와 릴리프시에 작업물에 형성되는 깊은 흠집을 설명하는 도면이다.

작업물 (2) 에 가공되는 다이 구멍 (3) 의 마무리 가공을 실시하기 위하여, 절삭시에는 와이어 전극 (1) 을 도 1 에 나타내는 어프로치 이동 방향 (20) 으로, 조 (粗) 가공 상태의 다이 구멍 (3) 이 형성된 작업물 (2) 의 벽면에 접근시킨다. 그리고, 와이어 전극 (1) 은, 작업물 (2) 에 대하여 도 1 에 나타내는 마무리 가공 이동 방향 (21) 으로 이동함으로써 다이 구멍 (3) 의 벽면 전체 둘레를 마무리 가공한다. 마무리 가공 후의 릴리프시에는 와이어 전극 (1) 은, 작업물 (2) 에 대하여 이스케이프 이동 방향 (24) 으로 이동하여 작업물 (2) 로부터 멀어진다. 이와 같이, 절삭시의 어프로치나 릴리프시의 이스케이프시에 작업물 (2) 에 패인 홈 (22) 이 발생한다.

도 3 은, 도 2 에 나타낸 다이 구멍 가공의 측면 단면도이다. 와이어 전극 (1) 이 작업물 (2) 을 향하여 상대 이동하면, 와이어 전극 (1) 은 정전 흡인력 (23) 에 의해 그 중심부가 작업물 (2) 에 끌어 당겨져 만곡 형상을 이룬다. 그렇게 되면, 도 4 에 도시되는 바와 같이 와이어 전극 (1) 의 상 와이어 가이드 (14) 와 하 와이어 가이드 (15) 가 방전 개시 위치에 도달하기 전에 방전 (25) 을 개시해 버린다. 요컨대, 와이어 전극 (1) 이 프로그램된 위치에 도달하는 동안, 동일 위치에서 방전이 계속되어 1 지검을 과잉 방전해 버린다. 와이어 전극 (1) 의 중앙부에 의해 패인 홈 (22) 이 작업물 (2) 표면에 형성된다.

도 5 는, 종래 기술에 있어서의 어프로치에 의해 흠집이 발생하는 것을 설명하는 그래프이다.

상기 서술한 바와 같이, 작업물 (2) 에 대한 와이어 전극 (1) 의 어프로치에 의해 패인 홈 (22) 이 형성되어 문제이다. 패인 홈 (22) 의 발생 원인의 하나로서, 작업물 (2) 을 상하에 끼운 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 에 의해 지지된 와이어 전극 (1) 이, 방전 가공을 위한 전압 인가 상태에서, 작업물 가공 표면에 가까워질 때에, 전기적인 작용으로 인해 발생하는 정전 흡인력 (23) 에 의해 작업물 표면에 흡인되어 당겨지는 것을 들 수 있다.

정전 흡인력 (23) 이란, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이에 전압을 인가하였을 때에 발생하는 정전기력이다. 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 에는 전압이 인가되어 있기 때문에, 일반적으로 와이어 전극 (1) 은 작업물 (2) 에 끌어 당겨지고, 이 끌어 당겨지는 힘을 정전 흡인력 (23) 이라고 한다. 정전 흡인력 (23) 은, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이의 인가 전압의 2 제곱에 비례하고, 그 간극의 거리에 반비례한다. 즉, 인가 전압이 높을수록 흡인하는 힘이 크고, 이들 간극의 거리가 작을수록 흡인하는 힘이 커진다.

또, 작업물 (2) 와 와이어 전극 (1) 의 대향하는 면적이 클수록, 요컨대 작업물 (2) 의 판두께가 두꺼울수록 정전 흡인력 (23) 도 커진다. 당연히, 역학적으로, 와이어 전극 (1) 을 상하에서 지지하고 있는 상 와이어 가이드 (14) 와 하 와이어 가이드 (15) 사이의 거리가 크면, 상 와이어 가이드 (14) 와 하 와이어 가이드 (15) 사이의 와이어 전극 (1) 은 휘기 쉽고, 작업물 (2) 에 끌어 당겨지기 쉬우며, 와이어 전극 (1) 에 가해지는 장력이 낮은 경우에도 작업물 (2) 에 끌어 당겨지기 쉽다.

상기 현상을 상세하게 설명한다. 와이어 전극 (1) 은, 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 에 의해 작업물 (2) 의 상하면측에서 지지되어 있는데, 작업물 (2) 에 근접하는 와이어 전극 (1) 의 중앙부는 지지되어 있지 않고, 와이어 전극 (1) 에 가해진 장력으로 진직성을 유지하고 있다.

그러나, 방전을 위한 인가 전압을 가한 상태에서 와이어 전극 (1) 이 작업물의 표면에 가까워지면, 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 의 위치가, 방전이 발생하기에는 지나치게 먼 어프로치부 이동 프로그램 블럭 종점보다 앞에 있음에도 불구하고, 정전 흡인력 (23) 에 의해 와이어 전극 (1) 이 활 형상이 되어 작업물 (2) 의 가공 표면으로 흡인되어 당겨지고, 가장 변위가 큰 중앙부가 가까워져 최초로 방전을 개시해 버린다.

통상, 마무리 가공에서는, 가공 표면을 적절한 속도로 통과하면서 매끄럽게 하는 가공을 실시하는데, 어프로치부에서는, 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 의 위치가 프로그램 블럭의 종점까지 도달하는 동안, 동일 어프로치부를 연속 방전 가공해 버린다. 그 때문에, 이 방전하고 있는 시간이 길면 길수록, 패인 홈 (깊은 방전 가공 흠집 : 22) 이 작업물 (2) 의 표면에 발생한다.

상기한, 패인 홈 (방전 가공 흠집 : 22) 의 발생을 방지하는 기술로서, 일본 공개특허공보 2007-75996호에는, 어프로치부의 위치를 인식하고, 인식한 어프로치 부분과 가공 형상 부분에 있어서의 와이어 전극의 중심과의 거리를 계산하고, 계산하여 얻어진 거리에 따라 가공시에 투입하는 에너지가 설정된 가공 에너지 투입 테이블에 기초하여, 상기 계산하여 얻어진 거리에 대응한 가공 에너지로 가공을 실시하는 와이어 방전 가공의 기술이 개시되어 있다.

또, 국제 공개 제2003/045614호에는, 피가공물의 용도에 따라, 작업자가 형상 지시 수단에 의해, 피가공물 가공면의 어프로치 부분 근방에 볼록 형상으로 형성하고자 하는 경우에는 부 (負) 의 지시값을 지시함으로써, 피가공물 가공면의 어프로치 부분 근방의 형상을 원하는 형상으로 조절하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 상기한 일본 공개특허공보 2007-75996호나 국제 공개 제2003/045614호에 개시되는 기술은, 와이어 전극 (1) 에 대한, 가공 전원 전압을 인가함으로써 발생하는 정전 흡인력 (23) 에 의한 패인 홈 (22) 이 작업물 (2) 의 표면에 형성되는 것을 억제하는 기술은 아니다.

방전 가공을 실시하는 경우, 미리 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이에 전압을 인가하여 가동축을 이동시키고, 적절한 방전 간극에 가까워질 때까지 방전을 기다리는 것이 지금까지의 통상적인 방전 프로세스였다. 이 때문에, 방전이 개시될 거리에 가까워질 때에, 와이어 전극 (1) 을 지지하고 있는 와이어 가이드 위치보다 정전 흡인력에 의해 선행한 와이어 전극 (1) 의 중앙부가 작업물에 가까워져 방전을 시작되는 것을 막을 수 없었다.

마찬가지로, 가공 종료시에, 와이어 전극이 작업물 가공면으로부터 그 가공면에 대하여 수직 방향으로 멀어지는 순간에 방전이 중단되는 것이 아니라, 와이어 전극이 10 ～ 30 ㎛ 정도의 거리로 멀어질 때까지 방전이 계속된다. 그 때문에 과잉 방전이 발생하여 작업물 표면이 도려져 패인다.

가공면으로부터 와이어 전극이 멀어질 때에는, 멀어짐에 따라서, 단계적으로 방전이 뜸해지고, 그 결과, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이의 전압도 높아지고, 또한 정전 흡인력 (23) 이 증대되고, 축의 이동은 가공면으로부터 멀어져 있음에도 불구하고, 와이어 전극 (1) 의 중앙부는 가공면에 흡인되어 있는 상태가 계속되고, 더욱 과잉 방전을 일으킨다.

정전 흡인력 (23) 을 감소시키는 방법으로서, 방전 전압의 인가 시간과 휴지 시간의 비율을 결정하는 방전 휴지 시간 (이하, 「오프 (OFF) 시간」이라고 한다) 을 매우 길게 늘림으로써 평균 전압을 낮추어 정전 흡인력을 줄이는 방법도 있는데, 오프 (OFF) 시간을 늘려도 강한 방전용 인가 전압이 인가되는 한, 정전 흡인력 (23) 을 완전히 제로로 할 수는 없다.

그래서 본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 어프로치나 이스케이프에 있어서의 방전을 막아, 방전 흠집이 작업물 표면에 형성되는 것을 억제할 수 있는, 어프로치나 이스케이프에 있어서의 방전 흠집의 발생을 억제하는 기능을 구비한, 와이어 커트 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법 및 와이어 방전 가공기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한, 와이어 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법의 제 1 형태에서는, 와이어 전극이 작업물에 어프로치할 때에, 적어도 과잉 방전이 발생하지 않는 거리만큼 와이어 전극이 작업물에 근접할 때까지, 방전을 오프 (OFF) 상태로 하여 어프로치하고, 그 후 방전을 온 (ON) 상태로 하여 마무리 가공을 실행시킨다.

상기 방전을 오프 (OFF) 상태로 하는 수단은, 가공 전원을 온 (ON) 하지 않고 가공 프로그램의 지령을 실행하는 와이어 방전 가공기의 드라이 런 기능을 사용할 수 있다.

본 발명에 의한, 와이어 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법의 제 2 형태에서는, 마무리 가공 후, 와이어 전극이 작업물로부터 이스케이프할 때에, 적어도 과잉 방전이 발생하지 않는 거리만큼 와이어 전극이 작업물로부터 멀어진 후에, 방전을 오프 (OFF) 상태로 하여 이스케이프 동작시킨다.

본 발명에 의한 와이어 방전 가공기의 제 1 형태는, 가공 프로그램을 해석하여, 어프로치부만 자동적으로 방전 오프 (OFF) 를 지령하고, 그 블럭 종료시에 방전 온 (ON) 을 지령함으로써, 가공 전원 전압을 인가하여 방전을 개시한다.

본 발명에 의한 와이어 방전 가공기의 제 2 형태는, 가공 프로그램을 해석하여, 가공 종료시의 작업물의 이스케이프 부분에 도달하면 방전 오프 (OFF) 를 지령한다.

상기한 방전 오프 (OFF) 의 상태는, 와이어 전극과 작업물의 접촉을 검출하기 위한 미약한 펄스 형상의 전압을 인가하는 것을 포함할 수 있다.

와이어 전극과 작업물이 접촉하여 전기적으로 단락 상태로 되어 있을 때, 와이어 전극과 작업물의 접촉 상태를 해제하기 위하여, 자동적으로, 진행된 궤적을 단락이 해제될 때까지 후퇴시키고, 단락이 해제된 것을 검출한 후, 방전용 가공 전압을 인가하여 방전 가공을 재개할 수 있다.

본 발명에 의해, 어프로치나 이스케이프에 있어서의 과잉 방전을 방지하여, 방전 흠집이 작업물 표면에 형성되는 것을 억제할 수 있는, 어프로치나 이스케이프에 있어서의 방전 흠집의 발생을 억제하는 기능을 구비한 와이어 커트 방전 가공기를 제공할 수 있다.

도 1 은 다이 구멍 가공의 상면도이다.
도 2 는 와이어 전극의 절삭시와 릴리프시에 작업물에 형성되는 깊은 흠집을 설명하는 도면이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 다이 구멍 가공의 측면 단면도이다.
도 4 는 와이어 전극의 상 와이어 가이드와 하 와이어 가이드가 방전 개시 위치에 도달하기 전에 방전을 개시하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5 는 종래 기술에 있어서의 어프로치에 의해 흠집이 발생하는 것을 설명하는 그래프이다.
도 6 은 본 발명에 의한 와이어 커트 방전 가공기 본체의 일 형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 7 은 와이어 커트 방전 가공기 본체를 제어하는 수치 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 8 은 정전 흡인력에 의한 와이어 전극의 변위를, 광 투과형 센서를 사용하여 측정하는 것을 설명하는 도면이다 (가공 전원 전압을 인가하지 않을 때).
도 9 는 정전 흡인력에 의한 와이어 전극의 변위를, 광 투과형 센서를 사용하여 측정하는 것을 설명하는 도면이다 (가공 전원 전압을 인가하고 있을 때).
도 10 은, 와이어 전극의 흡인력과 와이어 전극과 작업물 사이의 거리 관계를 설명하는 도면이다.
도 11 은 가공 전원 전압 인가시에 있어서의 어프로치시의 상하의 와이어 가이드의 위치와 와이어 전극의 위치 관계를 설명하는 도면이다 (가공 전원 전압을 인가하였을 때).
도 12 는 방전 오프 (OFF) 상태에 있어서의 어프로치시의 상 와이어 가이드 및 하 와이어 가이드의 위치와 와이어 전극의 위치 관계를 설명하는 도면이다 (가공 전원 전압을 인가하지 않을 때).
도 13 은 본 발명에 의한 방전 가공기에 의해 어프로치 부분에 있어서 흠집의 발생이 억제된 것을 설명하는 그래프이다.
도 14 는 본 발명에 의한 방전 가공기의 처리 알고리즘을 나타내는 플로우 차트의 일례이다.
도 15 는 종래 기술에 의한 방전 가공기에 의한 방전 가공을 설명하는 도면이다.
도 16 은 본 발명에 의한 방전 가공기에 의한 방전 가공을 설명하는 도면이다.

도 6 은, 본 발명에 의한 와이어 커트 방전 가공기 본체의 일 형태를 나타내는 개략 구성도이다.

와이어 전극 (1) 이 감긴 와이어 보빈 (11) 은, 송출부 토크 모터 (10) 에 의해, 와이어 전극 (1) 의 인출 방향과는 역방향으로 지령된 소정의 저 (低) 토크가 부여된다. 와이어 보빈 (11) 으로부터 풀려나온 와이어 전극 (1) 은, 복수의 가이드 롤러를 경유하여 (도시 생략), 브레이크 모터 (12) 에 의해 구동되는 브레이크 슈 (13) 에 의해, 브레이크 슈 (13) 와 와이어 전극 송출 모터 (도시 생략) 에 의해 구동되는 피드 롤러 (19) 와의 사이의 장력이 조절된다.

브레이크 슈 (13) 를 통과한 와이어 전극 (1) 은, 상 와이어 가이드 (14), 하 와이어 가이드 (15), 및 하 가이드 롤러 (16) 를 경유하여, 핀치 롤러 (18) 와 와이어 전극 송출 모터 (도시 생략) 에 의해 구동되는 피드 롤러 (19) 에 끼워져, 와이어 전극 회수 상자 (17) 에 회수된다.

와이어 커트 방전 가공기 본체 (30) 는, 도 7 에 나타내는 수치 제어 장치 (CNC : 50) 에 의해 제어되어 작업물의 가공을 실시한다. 수치 제어 장치 (50) 는, 프로세서 (CPU : 51), RAM, ROM 등의 메모리 (52), 표시용 인터페이스 (53), 표시 장치 (54), 키보드 인터페이스 (55), 키보드 (56), 서보 인터페이스 (57), 서보 앰프 (58), 및 외부 기기와 신호를 수수하는 입출력 인터페이스 (60) 를 포함한다. 그들 수치 제어 장치를 구성하는 각 요소는 버스 (61) 를 통해 서로 접속되어 있다.

와이어 커트 방전 가공기 본체 (30) 는, 가공 전원을 포함하며, 인터페이스 (59) 를 통해 제어된다. 서보 모터 (31) 는 서보 앰프 (58) 에 의해 구동된다. 가공 프로그램을 기동하면, 인터페이스 (59) 를 통해 가공 전원 온 (ON) 의 지령이 이루어진다. 가공 전원을 오프 (OFF) 하는 경우에도 인터페이스 (59) 를 통해 와이어 커트 방전 가공기 본체 (30) 에 지령된다. 입출력 기기 (32) 는 입출력 인터페이스 (60) 를 통해 입출력 신호가 수수된다.

그리고, 와이어 커트 방전 가공기는, 종래부터 가공 프로그램의 체크 방법으로서, 실기 (實機) 를 동작시키는 드라이 런 기능을 구비하고 있다. 드라이 런이란, 가공 전원을 온 (ON) 하지 않고 가공 프로그램의 지령을 실행하여 축 이동을 확인하는 것이다.

본 발명은 상기한 종래부터의 와이어 커트 방전 가공기를 사용하여, 마무리 가공의 어프로치나 이스케이프에 있어서, 가공 프로그램을 기동시켜 프로그램 대로 축 이동을 실시하고, 또한 방전 오프 (OFF) 상태 (방전 전압을 인가하지 않고, 방전 가공을 실시하지 않는, 예를 들어 드라이 런 상태) 로 하여, 이 구간에서의 방전을 방지하여, 깊은 방전 흠집의 문제를 해결하는 것이다.

여기서, 정전 흡인력 (23) 에 의한 와이어 전극 (1) 의 변형에 대하여 도 8 및 도 9 를 사용하여 설명한다.

도 8 및 도 9 는, 정전 흡인력에 의한 와이어 전극의 변위를, 광 투과형 센서를 사용하여 측정하는 것을 설명하는 도면으로서, 도 8 은 가공 전원 전압이 오프 (OFF) 일 때의 상태이며, 도 9 는 가공 전원 전압이 온 (ON) 일 때의 상태이다.

광 투과형 센서 (26) 는 와이어 전극 (1) 의 변위량을 측정하는 센서이다. 광 투과형 센서 (26) 는 발광부 (도시 생략) 와 수광부 (도시 생략) 를 구비하고, 그들 발광 소자와 수광 소자 사이에 와이어 전극 (1) 을 배치한다. 광 투과형 센서 (26) 와 하 와이어 가이드 (15) 의 위치 관계는 일정하다. 정전 흡인력 (23) 에 의해 발광부의 광을 차단하고 있는 와이어 전극 (1) 의 위치가 변화되어, 수광부에 입사하는 광을 차단하는 면적을 변화시킨다. 이에 따라, 수광부에 입사하는 광량이 변화된다. 이 광량의 변화를 측정함으로써, 와이어 전극 (1) 의 변위량을 계측할 수 있다. 또한, 부호 27 은 광 투과형 센서 (26) 의 중심 위치를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 도 8 은 가공 전원 전압이 오프 (OFF) 일 때의 상태이다. 가공 전원용 스위치 (28) 를 오프 (OFF) 로 함으로써, 가공 전원 (29) 의 가공 전원 전압이 와이어 전극 (1) 에 인가되지 않는다. 이 경우, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이에 정전 흡인력 (23) 이 발생하지 않아, 와이어 전극 (1) 의 상 와이어 가이드 (14) 와 하 와이어 가이드 (15) 사이의 중앙부는 변위되지 않는다.

한편, 도 9 는, 가공 전원 전압이 온 (ON) 일 때의 상태이다. 가공 전원용 스위치 (28) 를 온 (ON) 함으로써, 가공 전원 (29) 의 가공 전원 전압이 와이어 전극 (1) 에 인가된다. 이 때에는, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이에 정전 흡인력 (23) 이 발생하여, 와이어 전극 (1) 의 중앙부가 작업물 (2) 방향으로 흡인됨으로써 와이어 전극 (1) 에 변위가 발생한다. 정전 흡인력 (23) 의 크기는, 인가 전압과 와이어와 작업물 사이의 간극의 크기에 따라 상이하다. 바꾸어 말하면, 정전 흡인력 (23) 은, 인가 전압의 2 제곱에 비례하며 또한 와이어와 작업물 사이의 거리의 역수에 비례한다.

도 10 은, 와이어 전극의 흡인력과 와이어 전극과 작업물 사이의 거리 관계를 설명하는 도면으로서, 정전 흡인력과 와이어 전극의 변위량을, 전압, 와이어 직경, 와이어 장력, 작업물 판두께, 와이어와 작업물 사이의 거리로부터 계산한다.

그래프의 가로축은 와이어와 작업물 사이의 거리 (㎛) 를 나타내고, 좌측의 세로축은 와이어 전극 (1) 의 흡인력 (N/m), 우측의 세로축은 와이어 전극 (1) 의 변위를 나타낸다. 정전 흡인력 (23) 은 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이의 거리의 역수에 비례한다. 마찬가지로, 와이어 전극 (1) 의 변위도 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이의 거리의 역수에 비례한다.

도 10 에 있어서, 와이어와 작업물 사이의 거리가, 어프로치부의 이동 프로그램에 의해 15 ㎛ 로까지 가까워졌을 때 (도 10 의 가로축 b 점), 발생한 정전 흡인력에 의해 와이어 전극의 변위가 10 ㎛ 발생하고, 그 결과 와이어와 작업물 사이의 거리가 15 - 10 ＝ 5 ㎛ 가 되어, 방전이 개시되기 시작하는 방전 도달 갭 (간극 : 도 10 의 가로축 a 점) 에 이르러 버리고, 본래의 와이어 전극 (1) 이 변위되지 않고 방전이 개시되는 경우의 와이어 전극 (1) 의 위치 (도 10 의 가로축 a 점) 로부터 10 ㎛ 앞 (도 10 의 가로축 b 점) 에서부터 방전이 시작되어, 실제의 도달 위치에 이르기 까지의 이동 구간인 10 ㎛ 동안 (도 10 의 구간 c) 과잉 방전이 계속된다.

도 11 은, 가공 전원 전압 인가시에 있어서의 어프로치시의 상하 와이어 가이드의 위치와 와이어 전극의 위치 관계를 설명하는 도면으로서, 도 10 의 그래프에서 설명한 과잉 방전의 발생 프로세스를, 실제의 와이어 전극과 작업물의 도면으로 나타낸 것이다 (가공 전원 전압을 인가하였을 때).

도 10 의 그래프를 사용하여 설명한 바와 같이, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이의 정전 흡인력 (23) 에 의해, 와이어 전극 (1) 은 작업물 (2) 에 흡인되어 본래 방전이 발생해야 할 위치보다 멀어진 위치에서부터 방전이 개시되기 때문에, 방전 계속 구간이 길어져 작업물 (2) 에 패인 홈 (22) 이 형성된다 (종래 기술의 문제점).

도 11 에서는, 작업물 가공면의 위치를 기준으로 하여 그 위치로부터 멀어지는 방향의 거리를 나타내고 있다. 와이어 전극 (1) 에 전원 전압을 인가하면, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 가공면 사이에 정전 흡인력 (23) 이 발생하여, 와이어 전극 (1) 의 중앙부가 작업물 (2) 의 가공면을 향하여 흡인된다. 와이어 전극 (1) 이 어프로치에 의해 작업물 (2) 의 가공면에 가까워지는 방향으로 상대 이동하면, 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 가 15 ㎛ 의 위치에 도달하였을 때, 와이어 전극 (1) 의 중앙부는 방전이 발생하는 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 의 간극에 이른다. 따라서, 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 가 15 ㎛ 로부터 5 ㎛ 까지 이동하는 구간이 방전 계속 구간이 된다.

본 발명에서는, 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 가 작업물 (2) 에 대하여 방전 개시 위치에 도달할 때까지, 방전 오프 (OFF) 의 상태로 유지됨으로써, 불필요한 방전 계속 구간이 발생하지 않도록 한다. 이것을, 도 12 를 사용하여 설명한다. 도 12 는, 방전 오프 (OFF) 상태에 있어서의 어프로치시의 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 의 위치와 와이어 전극 (1) 의 위치 관계를 설명하는 도면이다 (가공 전원 전압을 인가하지 않을 때). 도 12 에 나타내는 바와 같이, 도 11 의 방전 계속 구간을 드라이 런 구간으로 함으로써 과잉 방전이 발생하지 않고, 그에 따라 패인 홈 (22) 이 작업물 (2) 에 형성되는 것을 방지할 수 있다.

도 12 에서는 어프로치에 대하여 설명하였다. 이와 마찬가지로 이스케이프에 있어서 드라이 런 구간을 형성함으로써, 어프로치부와 마찬가지로 과잉 방전을 회피할 수 있고, 이스케이프부에 있어서 패인 홈 (22) 이 형성되지 않는다.

이와 같이, 본 발명에서는, 어프로치부나 이스케이프부에서 방전을 오프 (OFF) 하는 상태로 함으로써, 작업물 (2) 의 가공면에 패인 홈 (22) 이 형성되는 것을 억제할 수 있다.

다음으로, 방전 오프 (OFF) 를, 프로그램 지령의 추가에 의해 실시하는 예와, 방전 제어 소프트웨어에 의한 자동 제어에 의해 실시하는 예에 대하여 설명한다.

(방전 오프 (OFF) 를 프로그램 지령의 추가에 의해 실시하는 예)

이 예에서는, 가공 프로그램에 방전을 오프 (OFF) 하기 위한 프로그램 지령을 추가한다. 어프로치에서는 어프로치의 이동 블럭에 방전 오프 (OFF) 지령, 예를 들어 드라이 런 기능 지령 (M40) 을 삽입하고, 어프로치 프로그램 블럭 (통상, 오프셋 보정 개시 지령과 동일 블럭) 다음의 블럭에 방전 온 (ON) 지령, 예를 들어 드라이 런 해제 (방전 개시) 지령 (M80) 을 삽입한다.

또, 이스케이프에서는 이스케이프 블럭 (통상, 오프셋 보정 캔슬 지령 (G40) 과 동일 블럭) 에 방전 오프 (OFF) 지령 (드라이 런 지령 (M40)) 혹은 위치 결정 지령 (G00) 을 삽입한다.

어프로치부에 있어서는, 위치 결정 지령인 G00 지령에서는, 종점에서 와이어 전극 (1) 이 작업물 (2) 에 접촉되어 있어 단락 상태이기 때문에, 다음의 블럭 G01, G02, G03 의 가공 지령이 지령되어도 방전 가공을 개시할 수 없으므로 방전 오프 (OFF) 지령이 바람직하다.

(방전 오프 (OFF) 를 방전 제어 소프트웨어에 의한 자동 제어에 의해 실시하는 예)

가공 프로그램을 해석하여, 와이어 방전 가공기를 제어하는 수치 제어 장치 (CNC) 내부의 소프트웨어에 의해, 어프로치부만 자동적으로 방전 오프 (OFF) 를 지령 (예를 들어, 드라이 런 기능을 유효하게) 하고, 그 블럭 종료시에 방전 온 (ON) 을 지령 (드라이 런 기능을 무효하게) 함으로써, 가공 전원 전압을 인가하여 방전을 개시하도록 한다.

마찬가지로, 가공 종료시의 작업물의 이스케이프 부분에 도달하면 재차 방전 오프 (OFF) 를 지령하고 (예를 들어, 드라이 런 기능 유효), G40 의 이동 블럭이 종료될 때에 방전 온 (ON) 의 지령 (드라이 런 기능 무효) 으로 되돌려, 다음의 가공 블럭에 대비한다.

상기 2 개의 예로 설명한 바와 같이, 본 발명은 어프로치나 이스케이프의 이동 프로그램 블럭을 방전 오프 (OFF) 상태 (드라이 런 기능 유효) 로 하기만 해도 되고, 특별한 제어도 필요없이 정전 흡인력이 전혀 발생하지 않아, 와이어 전극 (1) 의 진직성을 유지할 수 있다.

어프로치의 프로그램 블럭의 판정에서는, 예를 들어 프로그램 스타트로부터 예측을 실시하고, G41, G42 의 오프셋 개시 지령을 포함하는 이동 블럭을 검출하여, 그것을 어프로치 프로그램 블럭으로 판정한다. 또, 이스케이프의 프로그램 블럭의 판정에서는, 예를 들어 G40 의 오프셋 캔슬 지령 블럭을 포함하는 이동 블럭을 검출하고, 그것을 이스케이프 프로그램 블럭으로 하여 방전 오프 (OFF) 의 제어를 실시한다.

또, 와이어 커트 방전 가공기에서의 방전 가공 사례에서는, 도 1 에 도시되는 바와 같이, 둥근 구멍 형상의 가공과 같이, 작업물 (2) 의 어프로치 부분과 이스케이프 부분이 1 바퀴 돌아 겹쳐져서 동일 부분이 되는 경우가 많다. 이 경우, 이 겹쳐지는 부분을 프로그램의 예측 해석에 의해 검출하고, 어프로치에서는 검출된 겹쳐지는 부분에 가까워지는 블럭을 방전 오프 (OFF) 상태로 제어하고, 또 이스케이프에서는 검출된 겹쳐지는 부분으로부터 다음의 블럭을 방전 오프 (OFF) 상태로 제어할 수도 있다.

여기서, 방전 오프 (OFF) 상태란, 방전 오프 (OFF) 의 지령에 의해, 와이어와 작업물 사이에 방전 가공용 전압을 인가하지 않아, 방전을 발생시키지 않는 상태이다. 또, 예를 들어 와이어 전극과 작업물의 접촉 (단락) 을 검출하기 위한 미약한 펄스 형상의 전압을 인가하고 있는 경우로서 실제로는 미약한 방전 가공에 의해 가공량이 극단적으로 적으면, 이 경우에도 방전 상태 오프 (OFF) 상태라고 할 수 있다.

다음으로, 어프로치에 있어서의 방전 오프 (OFF) 로부터 방전 온 (ON) 으로의 전환에 대하여 설명한다. 마무리 가공에 있어서는, 어프로치에서, 전회의 가공 부분 보다 더욱 마무리 가공 영역분까지 파고들게 되어, 와이어 전극 (1) 이 작업물 (2) 의 가공면에 접촉하는 상태가 발생할 가능성이 있다. 그러나, 방전 오프 (OFF) 상태에서의 이동 (드라이 런 기능 유효) 을 위하여, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 이 접촉하여 단락 상태에 있어도 가공 프로그램 궤적대로 진행되게 된다.

방전 가공을 재개하기 위하여, 블럭 엔드에 있어서 드라이 런 기능을 해제하여 방전 온 (ON) 상태로 하기 때문에, 방전 전압을 인가하는 제어로 전환할 때, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 이 접촉하여 전기적으로 단락 (쇼트) 상태가 되어 있을 때의 상태에서 강한 방전 전압을 인가하면, 와이어 전극 (1) 이 용단될 위험성이 있다.

그래서, 와이어 커트 방전 가공기에서는, 먼저 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 의 접촉 (단락) 상태를 해제하기 위하여, 자동적으로, 진행된 궤적을 단락이 해제될 때까지 후퇴 (후퇴 제어) 시키고, 단락이 해제된 것을 검출한 후 방전용 가공 전압을 인가하여 방전 가공을 재개한다.

단락 검출용 미약 전압은 드라이 런 기능 중에 인가해도 되고, 또 드라이 런 기능이 해제된 단계에서 인가해도 된다. 단락 검출용 미약 전압에 의해, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 의 단락이 검출되지 않고 개방 상태인 것이 확인되어, 방전 온 (ON) 지령에 의해 방전 상태로 전환될 때, 단락 검출용 미약 전압은, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 사이에 인가되지 않고 끊어지며, 대신에 방전용의 강한 전압이 인가된다. 이 때문에, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 의 단락 상태에서는 높은 전압이 인가되어 있지 않으며, 후퇴 제어 중에는 와이어 전극 (1) 의 정전 흡인력이 발생하지 않아, 와이어 전극의 위치 변위가 발생하지 않는다.

따라서, 와이어 전극 (1) 과 작업물 (2) 의 단락이 해제된 직후에 방전 가공이 재개되기 때문에, 와이어 전극 (1) 이 지지되어 있는 상 와이어 가이드 (14) 및 하 와이어 가이드 (15) 의 위치와 거의 동일 위치의 상태인 적절한 위치에서부터 방전이 개시되게 된다. 이로써, 드라이 런에 의해 지나치게 파고든 후의 단락 해제를 위한 후퇴 제어 후의 재개에 의해서도 지나치게 방전 가공될 걱정은 없다.

다음으로, 이스케이프에 있어서의 방전 온 (ON) 으로부터 방전 오프 (OFF) 로의 전환에 대하여 설명한다. 릴리프측 (이스케이프) 도, 방전 오프 (OFF) 상태 (예를 들어, 드라이 런 기능 유효) 로 전환한다. 또한, 이스케이프에서는, 보간형 G00 (위치 결정의 이동 지령을, 최단 거리가 아니라 프로그램대로 지령하는 방법) 으로 제어해도 된다.

본 발명은 단순하게, 어프로치나 이스케이프의 이동 블럭을 드라이 런으로 하기만 해도 되고, 특별한 제어도 필요없이 정전 흡인력 (23) 이 전혀 발생하지 않아, 와이어 전극 (1) 의 진직성을 유지할 수 있다. 가공 결과 비교의 도면 (도 5 와 도 13) 에 나타내는 바와 같이, 전압을 인가한 경우 종래 기술에서는 수 ㎛ 의 과잉 방전이 관찰되지만, 본 발명을 실시함으로써 과잉 방전을 없앨 수 있다.

도 13 은, 본 발명에 의한 방전 가공기에 의해 어프로치 부분에 있어서 흠집의 발생이 억제된 것을 설명하는 그래프이다. 도 13 으로부터, 본 발명에 의해, 작업물 (2) 의 어프로치 부분에 있어서, 패인 홈의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

도 14 는, 본 발명에 의한 방전 가공기의 처리 알고리즘을 나타내는 플로우 차트의 일례이다. 이하, 각 단계에 따라 설명한다.

[단계 SA100] 가공 블럭을 1 블럭 판독한다.

[단계 SA101] 단계 SA100 에서 판독한 블럭이 프로그램의 종료를 의미하는지 여부를 판단하여, 종료의 블럭이면 처리를 종료하고, 종료의 블럭이 아니면 단계 SA102 로 이행한다.

[단계 SA102] 판독한 블럭의 코드를 꺼낸다.

[단계 SA103] 꺼내어진 블럭의 코드는, 어프로치부 혹은 이스케이프부의 프로그램 블럭인지 여부를 판단하여, 어프로치부 혹은 이스케이프부의 블럭인 경우에는 단계 SA104 로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 SA105 로 이행한다.

[단계 SA104] 드라이 런 신호를 온 (ON) 으로 하고, 단계 SA107 로 이행한다.

[단계 SA105] 드라이 런 신호가 온 (ON) 인지 여부를 판단하여, 드라이 런 신호가 온 (ON) 인 경우에는 단계 SA106 로 이행하고, 그렇지 않은 경우에는 단계 SA107 로 이행한다.

[단계 SA106] 드라이 런 신호를 오프 (OFF) 로 하고, 단계 SA107 로 이행한다.

[단계 SA107] 단계 SA100 에서 판독한 1 블럭을 실행하고, 단계 SA100 으로 되돌아와 처리를 계속한다.

다음으로, 가공 프로그램을 예로 들어 설명한다.

도 15 는, 종래 기술에 의한 방전 가공을 설명하는 도면이다. 도 15 에 나타내는 가공 형상은 프로그램 예 1 에 의해 가공할 수 있다. 프로그램 예 1 은 하기와 같다. 종래 기술에서는, 작업물 (2) 의 어프로치부에 패인 홈 (22) 이 형성된다.

(프로그램 예 1)

G92X0Y0

G90G01G42Y-5.;

X-5.;

Y5.;

X5.;

X0;

G40Y0;

M30;

상기 프로그램 예 1 에 있어서, G92 는 좌표계 설정, G90 은 앱설루트 지령, G01 은 직선 보간, G42 는 공구 직경 보정, G40 는 공구 직경 보정의 오프셋의 캔슬, M30 은 프로그램 엔드를 각각 나타낸다.

도 16 은, 본 발명에 의한 방전 가공기에 의한 방전 가공을 설명하는 도면이다. 도 16 에 나타내는 가공 형상은 프로그램 예 2 에 의해 가공할 수 있다. 프로그램 예 2 는 하기와 같다. 도 16 에 나타내는 바와 같이 작업물 (2) 의 어프로치부에 패인 홈 (22) 은 형성되지 않는다.

(프로그램 예 2)

G92X0Y0

G90G01G42M40Y-5.;

M80X-5.;

Y5.;

X5.;

X0;

G40Y0;

M30;

상기한 프로그램 예 2 에서는, M40 의 드라이 런 지령과 M80 의 머시닝 지령을 프로그램 예 1 에 추가하고 있다. M40 은 방전 오프 (OFF) 지령으로서, 방전이 오프가 되어 드라이 런이 된다. 또, M80 은 방전 온 (ON) 지령으로서, M40 이 캔슬되고 드라이 런이 해제되어 통상적인 가공 상태로 되돌아온다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해, 마무리 가공시의 와이어 전극 (1) 의 작업물로의 어프로치시, 이스케이프시, 혹은 어프로치 및 이스케이프시에, 방전 오프 (OFF) 상태로 함으로써, 작업물에 패인 홈이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 어프로치와 이스케이프의 양방 모두에서 본 발명을 실행하면, 어느 일방에서 실시하는 경우보다 효과가 더욱 좋다.

Claims

와이어 방전 가공기에 있어서의 마무리 가공 방법으로서,
와이어 전극이 작업물에 어프로치할 때에, 적어도 과잉 방전이 발생하지 않는 거리만큼 와이어 전극이 작업물에 근접할 때까지, 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않는 상태로 하여 어프로치 하고, 그 후 방전 전압을 인가하고 방전 가공을 실시하는 상태로 하여 마무리 가공을 실행시키는 것을 특징으로 하는 마무리 가공 방법.
제 1 항에 있어서,
마무리 가공 후, 와이어 전극이 작업물로부터 이스케이프할 때에, 적어도 과잉 방전이 발생하지 않는 거리만큼 와이어 전극이 작업물로부터 멀어진 후에, 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않는 상태로 하여 이스케이프 동작시키는 것을 특징으로 하는 마무리 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않는 상태로 하는 수단은, 가공 전원을 온 (ON) 하지 않고 가공 프로그램의 지령을 실행하는 와이어 방전 가공기의 드라이 런 기능을 사용하는 것을 특징으로 하는 마무리 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않는 상태는, 와이어 전극과 작업물의 접촉 (단락) 을 검출하기 위한 미약한 펄스 형상의 전압을 인가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 마무리 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
와이어 전극과 작업물이 접촉하여 전기적으로 단락 (쇼트) 상태로 되어 있을 때, 와이어 전극과 작업물의 접촉 (단락) 상태를 해제하기 위하여, 자동적으로, 진행된 궤적을 단락이 해제될 때까지 후퇴 (후퇴 제어) 시키고, 단락이 해제된 것을 검출한 후, 방전용 가공 전압을 인가하여 방전 가공을 재개하는 것을 특징으로 하는 마무리 가공 방법.
가공 프로그램을 해석하여, 어프로치부만 자동적으로 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않도록 지령하고, 그 블럭 종료시에 방전 전압을 인가하고 방전 가공을 실시하도록 지령함으로써, 가공 전원 전압을 인가하여 방전을 개시하도록 한 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.
제 6 항에 있어서,
가공 프로그램을 해석하여, 가공 종료시의 작업물의 이스케이프 부분에 도달하면, 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않도록 지령하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 방전 전압을 인가하지 않고 방전 가공을 실시하지 않는 상태는, 와이어 전극과 작업물의 접촉 (단락) 을 검출하기 위한 미약한 펄스 형상의 전압을 인가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
와이어 전극과 작업물이 접촉하여 전기적으로 단락 (쇼트) 상태로 되어 있을 때, 와이어 전극과 작업물의 접촉 (단락) 상태를 해제하기 위하여, 자동적으로, 진행된 궤적을 단락이 해제될 때까지 후퇴 (후퇴 제어) 시키고, 단락이 해제된 것을 검출한 후, 방전용 가공 전압을 인가하여 방전 가공을 재개하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.