JP4336616B2 - 揺動放電加工電極図作成方法および揺動放電加工電極図作成システム - Google Patents

Description

この発明は、電極または被加工物が揺動しながら放電加工を行う放電加工における、揺動放電加工電極図作成方法および揺動放電加工電極図作成システムに関するものである。

放電加工とは、工作物と電極との間に直流電荷を印可した際に起こる放電現象によって工作物の表面を溶かして加工する方法であり、穴あけ、切断、形彫などの加工を行うことができる。この放電加工は、電極を小さく揺動させながら加工することが一般的である。電極を揺動させる量を揺動量と呼び、また揺動の動作パターンには４角の方向に揺動する角揺動、円を描いて揺動する円揺動などがある。

従来の２次元及び３次元ＣＡＤによる電極設計では、被加工物の２次元または３次元図面中の加工形状より電極の基礎となる形状を作成し、その後この電極基礎形状を揺動量分オフセットして電極形状を作成している。その際に、形状全体を一律にオフセットしてしまうと円弧形状の箇所はオフセットにより円弧の半径までが変更されてしまうなど、単純なオフセット処理では正確な形状を作成できず、揺動量とそれぞれの揺動動作パターンにあわせて形状を再計算する必要があった。そのため、作り直す手間や計算間違いによる品質悪化の問題があった。

このような問題に対し、従来では、角揺動する電極の設計において、形状を構成する線分・円弧のうち円弧の半径は固定しつつ、その他の線分を移動させて電極形状を自動作成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来では、被加工物形状を揺動パターンおよび揺動量に従って移動複写し、集合演算によって電極形状を作成する方法を提案している（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２２８７４１号 特開平５−９２３４８号

しかし、先に示した従来の方法では、特に近年一般化した３次元ＣＡＤでのソリッド形状による設計方法においては、２次元形状の編集から３次元形状を再構成することとなり、手間や間違いの問題を解決しえないという問題点が生じていた。

しかし、後に示した従来の方法では、金型などの複雑な形状となる被加工物を集合演算することで、計算量・計算時間が増大して作業性が悪くなる可能性があり、特に一つの被加工物で複数の放電加工形状を持つような場合には大きく影響するという問題点が生じていた。また、円揺動用電極形状の作成方法のような解析的な形状作成方法は、３次元ＣＡＤにおいては３次元形状から一旦２次元形状を抽出して行う必要があり手間がかかるという問題点が生じていた。さらに、被加工形状が穴形状か凸形状かによって積集合、和集合と演算処理が異なるため、その選択によっては間違った電極形状が作成されてしまうという問題点が生じていた。

この発明は、このような問題を解決することにあり、特に、角揺動、円揺動を行う放電加工電極の形状をミスが無く、かつ、短時間で作成できる揺動放電加工電極図作成方法および揺動放電加工電極図作成システムを提供することを目的とする。

この発明は、揺動しながら放電加工を行う揺動放電加工用の電極の形状図を作成する揺動放電加工電極図作成方法において、被加工物形状を転写して電極基礎形状を作成し、放電加工の揺動条件の揺動方向に応じた複数の方向に放電加工の揺動条件の揺動量に応じた移動量分電極基礎形状を移動複写し、複写された複数の電極基礎形状の積集合形状を取り出し電極の形状図を作成するものである。

本発明の揺動放電加工電極図作成方法は、揺動しながら放電加工を行う揺動放電加工用の電極の形状図を作成する揺動放電加工電極図作成方法において、被加工物形状を転写して電極基礎形状を作成し、放電加工の揺動条件の揺動方向に応じた複数の方向に放電加工の揺動条件の揺動量に応じた移動量分電極基礎形状を移動複写し、複写された複数の電極基礎形状の積集合形状を取り出し電極の形状図を作成するので、容易な方法にて電極の形状図を形成することができる。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る揺動放電加工電極図作成方法を実施するための揺動放電加工電極図作成システムの構成を示すブロック図である。揺動放電加工電極図作成システム１はＣＡＤシステムなどの機能を用いて構築されている。電極基礎形状作成手段２は被加工物形状３から電極基礎形状４を作成する手段で、例えばＣＡＤシステムの差形状作成機能を利用して実現される。そして例えば被加工物形状３が穴形状の場合、反転した凸形状を持つ電極基礎形状４が作成される。電極基礎形状複写手段５は電極基礎形状４を揺動条件の揺動方向および揺動量に従って複数の移動方向および移動量を決定して複数移動複写して複写電極形状６を作成する手段で、例えばＣＡＤシステムの移動・複写機能を利用して実現される。電極積集合形状作成手段７は複数の複写電極形状６の積集合形状６０を作成する手段である。尚、ＣＡＤシステムは、一般的なコンピュータシステム上で使用されるものである。ここでは、このコンピュータシステム自体については図示を省略する。

図２は電極基礎形状作成手段２の電極基礎形状４の作成方法について説明する図、図３は揺動条件が角揺動の場合の電極の作成図を作成するためのフローチャート、図４は揺動条件が角揺動の場合の移動転写方法および積集合形状の形成方法について説明する図、図５は揺動条件が円揺動の場合の電極の作成図を作成するためのフローチャート、図６は揺動条件が円揺動の場合の移動転写方法および積集合形状の形成方法について説明する図、図７は揺動条件が角揺動の場合に作成された電極の作成図を示す図、図８は揺動条件が円揺動の場合に作成された電極の作成図を示す図である。

次に、上記のように構成された実施の形態１の揺動放電加工電極図作成システムの揺動放電加工電極図作成方法について説明する。まず、被加工物形状を転写して電極基礎形状を作成する。具体的には図２に示すように、被加工物形状が３次元的に作成されており（図２（ａ）））、その被加工部分、ここではポケット形状を３次元的に転写することにより、電極基礎形状が３次元的に作成される（図２（ｄ））。よって図２に示すように、電極基礎形状４は被加工物形状３をちょうど反転した形状となって形成される。
尚、図２（ｂ）は被加工形状の２次元モデルを、図２（ｃ）は被加工形状の２次元寸法形状を、図２（ｅ）は電極基礎形状の２次元モデルを、図２（ｆ）は電極基礎形状の２次元寸法形状をそれぞれ示した図である。

次に、揺動条件として角揺動を用いて行う電極の形状図を作成する場合の電極基礎形状複写手段５および電極積集形状作成手段７について、図３のフローチャートおよび図４に基づいて説明する。まず、上記に示した図２のようにして求められた電極基礎形状４を図４（ａ）に示すように認識する処理を行う（図３のステップＳ１）。次に、ここでは揺動条件が角揺動であり、その揺動方向が図４（ｂ）に示すような４５°、１３５°、２２５°、３１５°の４方向であるため、それぞれの角度に対応した４５°、１３５°、２２５°、３１５°を４複写方向とする。そして、この４複写方向に揺動条件の揺動量を移動量として電極基礎形状４の原点（図４（ａ）の電極基礎形状４の中央部の×印にて示す箇所）から図４（ｃ）に示すようにそれぞれ複写電極形状６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを作成する（図３のステップＳ２）。最後に、この４複写方向に作成されたの複写電極形状６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを積集合して図４（ｄ）に示すように積集合形状６０として作成し、角揺動用の電極の形状図が作成される（図３のステップＳ３）。

次に、揺動条件として円揺動を用いて行う電極の形状図を作成する場合の電極基礎形状複写手段５および電極積集形状作成手段７について、図５のフローチャートおよび図６に基づいて説明する。まず、上記に示した図２のようにして求められた電極基礎形状４を図６（ａ）に示すように認識する処理を行う（図５のステップＳ４）。次に、ここでは揺動条件が円揺動であり、その揺動方向が円周分（３６０°）であるため、一定の角度毎に、ここでは１０°毎に、図６（ｂ）に示すように円周分を３６の複数方向に設定する。そして、それぞれの角度に対応した３６方向を複写方向とする。そして、この複数複写方向に揺動条件の揺動量を移動量として電極基礎形状４の原点（図６（ａ）の電極基礎形状４の中央部の×印にて示す箇所）から図６（ｃ）に示すようにそれぞれ複写電極形状６ｅ、６ｆ、６ｇ・・・を作成する（図５のステップＳ５）。最後に、この複数複写方向に作成された複写電極形状６ｅ、６ｆ、６ｇ・・・を積集合して図６（ｄ）に示すように積集合形状６０として作成し、円揺動用の電極の形状図が作成される（図５のステップＳ６）。

図７は、図２に示した電極基礎形状に対して図４に示すような角揺動用の処理を行った場合の例を示す。揺動条件が角揺動で、揺動方向が４５°、１３５°、２２５°、３１５°、揺動量が０．５ｍｍと設定されるものである。図７（ａ）は図４の処理にて形成された電極の形状図、図７（ｂ）は図４の処理にて形成された電極の形状図の３次元ワイヤーフレームを示す。図７（ｃ）は図４の処理にて形成された電極の形状図の２次元寸法を示す図で、図７（ｄ）は図７（ｃ）に示した電極の形状図の角部の拡大図を示す。図７（ｃ）から明らかなように、揺動量が０．５ｍｍであるため、横方向および縦方向の長さはそれぞれ１ｍｍ縮小されている。しかし角部の円弧の大きさはＲ５ｍｍが保存されて電極の形状図が作成されることとなる。これは電極基礎形状の角部の方向が複写方向に含まれ、角部の形状が確実に反映されているためである。

図８は、図２に示した電極基礎形状に対して図４に示すような角揺動用の処理を行った場合の例を示す。揺動条件が円揺動で、揺動方向が１０°度毎の３６０°分で、揺動量が０．５ｍｍと設定されるものである。図８（ａ）は図４の処理にて形成された電極の形状図、図８（ｂ）は図４の処理にて形成された電極の形状図の３次元ワイヤーフレームを示す。図８（ｃ）は図４の処理にて形成された電極の形状図の２次元寸法を示す図で、図８（ｄ）は図８（ｃ）に示した電極の形状図の角部の拡大図を示す。図８（ｃ）から明らかなように、揺動量が０．５ｍｍであるため、横方向および縦方向の長さはそれぞれ１ｍｍ縮小されている。しかし角部の円弧は、細分化された複数のＲ５ｍｍの円弧からなり、全体としてその大きさはほぼＲ５ｍｍが保存されて電極の形状図が作成されることとなる。

上記のように構成された実施の形態１の揺動放電加工電極図作成システムは、上記に示したような揺動放電加工電極図作成方法にて実施されているため、容易な方法にて放電加工用の電極の形状図を形成することができるため、放電加工用の電極の形状図の形成においてミスが無く、かつ、短時間で作成することができる。また、円揺動の場合には複写方向を一定の角度毎に円周分設定するため精度よく電極の形状図を形成することができる。尚、図４および図６は便宜上２次元的に示したもので、実際には３次元的に処理が行われているものである。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２における揺動放電加工電極図作成システムの構成を示すブロック図、図１０は図９に示した揺動放電加工電極図作成システムの揺動放電加工電極図作成方法を説明するためのフローチャートを示したものである。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。揺動放電加工電極図作成システム１０１は揺動放電加工を行う場合の揺動方法および揺動量を対話的に設定するための揺動情報設定手段８を備える。そして、揺動情報設定手段８は例えば揺動放電加工電極図作成システム１０１のコマンド入力画面へキーボードなどの入力装置により入力して実現することができる。そしてこの入力された揺動条件としての揺動方法および揺動量情報９に従って複写処理を行う。

次に上記のように構成された実施の形態２の揺動放電加工電極図作成方法について説明する。まず、上記実施の形態１と同様に動作を行い電極基礎形状を認識する（図１０のステップＳ７）。次に、作業者が揺動条件としての揺動方法および揺動量を揺動情報設定手段８から入力する（図１０のステップＳ８）。次に、入力された揺動方法が角揺動か否かを判断する（図１０のステップＳ９）。次に、角揺動の場合はステップＳ１０、円揺動の場合はステップＳ１１に進み、それぞれ上記実施の形態１にて示した図３のステップＳ２からの処理または図５のステップＳ５からの処理と同様の処理を行い、積集合形状６０を作成する。

上記のように構成された実施の形態２の揺動放電加工電極図作成システムの揺動放電加工電極図作成方法によれば、揺動条件を対話的に設定することができるため、あらかじめ揺動条件を設定することなく行うことができる。また、角揺動か円揺動かを判断して行うようにしたため、揺動条件を容易に選択することができる。

実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３における揺動放電加工電極図作成システムの構成を示すブロック図、図１２は図１０に示した揺動放電加工電極図作成システムの揺動放電加工電極図作成方法を説明するためのフローチャートを示したものである。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。揺動放電加工電極図作成システム１０２は複写方向を対話的に設定するための円揺動複写方向設定手段１０を備える。そして、円揺動複写方向設定手段１０は例えば揺動放電加工電極図作成システム１０１のコマンド入力画面へキーボードなどの入力装置により入力して実現することができる。そしてこの入力された揺動条件としての複数複写方向１１に従って複写処理を行う。この設定方法としては、角度ピッチを設定したり、回数を設定して３６０°をその回数にて均等に分割して設定される。

次に上記のように構成された実施の形態３の揺動放電加工電極図作成方法について説明する。まず、上記各実施の形態と同様に動作を行い電極基礎形状を認識する（図１２のステップＳ１３）。次に、作業者が揺動条件としての揺動方法および揺動量を揺動情報設定手段８から入力する（図１２のステップＳ１４）。次に、入力された揺動方法が角揺動か否かを判断する（図１２のステップＳ１５）。次に、角揺動の場合はステップＳ１６に進み、上記各実施の形態にて示した図３のステップＳ２からの処理と同様の処理を行い、積集合形状６０を作成する。また、円揺動の場合は作業者が複数複写方向１１を円揺動複写方向設定手段１０から入力する（図１２のステップＳ１７）。次に、ステップＳ１８に進み、上記各実施の形態にて示した図５のステップＳ５からの処理と同様の処理を行い、積集合形状６０を作成する。

上記のように構成された実施の形態３の揺動放電加工電極図作成システムの揺動放電加工電極図作成方法によれば、複写方向を任意に設定することができるため、被加工物形状に応じたり、被加工物の加工精度に応じて複写回数を設定することができる。

尚、上記各実施の形態では角揺動および円揺動の場合について示したがこれに限られることはなく、他の揺動方法でも同様に揺動方向および揺動量を設定することができれば、同様に電極の形状図を形成することができる。また、角揺動の場合の複写方向および円揺動の場合の複写方向の例を示したがこれに限られることはなく、他の方向でも同様に行うことができることはいうまでもなく、円揺動の場合には一定の角度毎に円周分設定するればよく、被加工物形状および計算量などに応じて適宜設定することができる。

この発明の実施の形態１における揺動放電加工電極図作成システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける電極基礎形状の形成方法についての説明する図である。 図１に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける角揺動の場合の揺動放電加工電極図作成方法のフローチャートである。 図１に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける角揺動の場合の揺動放電加工電極図作成方法を説明するための図である。 図１に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける円揺動の場合の揺動放電加工電極図作成方法のフローチャートである。 図１に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける円揺動の場合の揺動放電加工電極図作成方法を説明するための図である。 図３に示す揺動放電加工電極図作成方法の角揺動の場合の電極の作成図の例を示す図である。 図５に示す揺動放電加工電極図作成方法の円揺動の場合の電極の作成図の例を示す図である。 この発明の実施の形態２における揺動放電加工電極図作成システムの構成を示すブロック図である。 図９に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける電極基礎形状の形成方法についての説明する図である。 この発明の実施の形態３における揺動放電加工電極図作成システムの構成を示すブロック図である。 図１２に示す揺動放電加工電極図作成システムにおける電極基礎形状の形成方法についての説明する図である。

符号の説明

１，１０１，１０２ 揺動放電加工電極図作成システム、２ 電極基礎形状作成手段、３ 被加工物形状、４ 電極基礎形状、５ 電極基礎形状複写手段、
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ 複写電極形状、
７ 電極積集合形状作成手段、８ 揺動情報設定手段、９ 揺動方法および揺動量情報、１０ 円揺動複写回数設定手段、１１ 複数複写方向、６０ 積集合形状。

Claims (7)

1. 揺動しながら放電加工を行う揺動放電加工用の電極の形状図を作成する揺動放電加工電極図作成方法において、被加工物形状を転写して電極基礎形状を作成し、上記放電加工の揺動条件の揺動方向に応じた複数の方向に上記放電加工の揺動条件の揺動量に応じた移動量分上記電極基礎形状を移動複写し、上記複写された複数の電極基礎形状の積集合形状を取り出し上記電極の形状図を作成することを特徴とする揺動放電加工電極図作成方法。
2. 上記揺動条件が角揺動または円揺動のいずれかであるかを判断して行うことを特徴とする請求項１に記載の揺動放電加工電極図作成方法。
3. 上記電極基礎形状が角部を有する形状の場合、上記揺動方向は上記角部方向を含むように設定することを特徴とする請求項２に記載の揺動放電加工電極図作成方法。
4. 上記揺動条件が円揺動の場合、上記複数の複写方向として一定の角度毎に円周分設定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の揺動放電加工電極図作成方法。
5. 揺動しながら放電加工を行うための揺動放電加工用の電極の形状図を作成する揺動放電加工電極図作成装置において、被加工物形状を転写することで電極基礎形状を作成する電極基礎形状作成手段と、上記放電加工の揺動条件の揺動方向に応じた複数の方向に上記放電加工の揺動条件の揺動量に応じた移動量分上記電極基礎形状を移動複写する電極基礎形状複写手段と、上記電極基礎形状複写手段により複写された複数の複写電極基礎形状の積集合形状を上記電極の形状図として作成する電極積集合形状作成手段とを備えることを特徴とする揺動放電加工電極図作成システム。
6. 上記揺動条件を外部から対話的に設定することができる揺動情報設定手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の揺動放電加工電極図作成システム。
7. 上記揺動条件が円揺動の場合、上記複写方向を対話的に設定することができる円揺動複写方向設定手段を備えることを特徴とする請求項５または請求項６記載の揺動放電加工電極図作成システム。

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