数值控制装置的制作方法

本发明涉及一种数值控制装置。

背景技术：

为了通过线放电加工机进行高精度的加工，需要将工件水平地设置在工件放置台上，但实际上并不能进行理想的设置。例如，由于在工件和工件放置台之间残存尘土，或没有正确地安装固定工件的夹具等原因，有时在不水平的状态下将工件设置在工件放置台上。因此，如图14所示，有以下的技术：在通过触摸传感器等测定工件表面的3个代表点并计算工件的斜率后，修正用于修正上下线引导件位置的工件的设置误差(例如，德国专利申请公开第4243392号说明书)。

另外，在日本特开平08-243846号公报中公开了如下的现有技术：利用使电极丝(wire)和工件接近而得到的放电得到放电位置，计算出线电极的斜率，进行电极丝的垂直送出。能够在进行线垂直送出时通过该方法取得工件设置误差修正所需要的数据，修正工件的设置误差。

但是，在使用德国专利申请公开第4243392号说明书所示的工件设置误差修正技术的情况下，如果工件表面不是平滑的状况，则难以使用。例如，在修正铸件那样的工件表面凹凸的工件的设置误差的情况下，即使以3个代表点为基础想要计算工件的斜率，也如图15所示那样，因凹凸通过触摸传感器取得的代表点的位置发生偏移，因此根据该位置计算出的工件的斜率包含凹凸的误差，无法实现正确的修正。

另外，在使用日本特开平08-243846号公报的技术修正工件的设置误差的情况下，即使能够修正线电极与工件的斜率，也无法进行考虑到上下线引导件和工件的加工位置之间的严格的位置关系的误差修正，因此在精密性上也存在问题。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种数值控制装置，其与工件的凹凸、表 面粗糙度无关地，另外，不使用触摸传感器探头等测定专用器具地，就能够计算出工件设置误差修正量。

并且，本发明的数值控制装置控制具有XY轴和UV轴的线放电加工机来加工工件，其中，所述XY轴相对于线电极相对地在水平方向上控制工件，所述UV轴在水平方向上控制上线引导件和下线引导件中的至少一方，其特征在于，该数值控制装置具备：垂直送出控制部，其通过控制上述XY轴和上述UV轴的至少某一个，使插入到对上述工件垂直地开孔的至少1个加工开始孔中的上述线电极相对于上述加工开始孔的开孔方向平行，由此使上述线电极相对于上述工件垂直；倾斜度计算单元，其根据通过上述垂直送出控制部使上述线电极相对于上述工件垂直时的上述UV轴的位置，计算出上述工件相对于XY轴的斜率；加工开始孔径计算单元，其一边控制上述XY轴，一边检测上述线电极与上述加工开始孔的内壁的短路状态，由此计算出上述加工开始孔的直径；上部中心位置计算单元，其控制上述上线引导件相对于上述工件的相对位置，检测插入到上述加工开始孔中的上述线电极与上述加工开始孔的内壁的短路状态，由此求出上述加工开始孔上部的中心位置；下部中心位置计算单元，其控制上述下线引导件相对于上述工件的相对位置，检测插入到上述加工开始孔中的上述线电极与上述加工开始孔的内壁的短路状态，由此求出上述加工开始孔下部的中心位置；以及工件设置误差修正量计算单元，其根据通过上述倾斜度计算单元计算出的上述工件的斜率、通过加工开始孔径计算单元计算出的上述加工开始孔的直径、通过上述上部中心位置计算单元计算出的上述加工开始孔上部的中心位置以及通过上述下部中心位置计算单元计算出的上述加工开始孔下部的中心位置，计算出上线引导件面中上述上线引导件相对于上述工件的修正量以及下线引导件面中上述下线引导件相对于上述工件的修正量。

根据本发明，能够与工件的凹凸、表面粗糙度无关地使用工件设置误差修正。另外，不需要触摸传感器探头等测定专用器具，因此能够削减卸载器具的时间。

附图说明

根据参照附图的以下的实施例的说明，能够使本发明的上述以及其他目的和特征变得更加明确。

图1是说明本发明的工件设置误差修正方法的概要的图。

图2是线放电加工机的主要部分的框图。

图3是说明本发明的工件的斜率和加工开始孔径的计算方法的图。

图4A是说明线电极相对于工件的垂直送出方法的图，是说明线电极相对于加工开始孔的内壁倾斜的情况的图。

图4B是说明线电极相对于工件的垂直送出方法的图，是说明线电极相对于加工开始孔的内壁平行的情况的图。

图5是说明本发明的加工开始孔下部的中心位置的计算方法的图(1)。

图6是说明本发明的加工开始孔下部的中心位置的计算方法的图(2)。

图7是说明本发明的加工开始孔上部的中心位置的计算方法的图(1)。

图8是说明本发明的加工开始孔上部的中心位置的计算方法的图(2)。

图9是表示以加工开始孔下部的中心位置为中心的坐标系的图。

图10是表示包含工件的倾斜方向的单位向量和Z轴的平面中工件和线电极的位置的图。

图11是说明本发明的工件设置误差修正量的计算方法的图(1)。

图12是说明本发明的工件设置误差修正量的计算方法的图(2)。

图13是表示本发明的工件设置误差修正步骤的概要流程图。

图14是表示现有技术中工件斜率的计算方法的图。

图15是表示现有技术中工件斜率的计算方法的问题点的图。

具体实施方式

在本发明中，可以使用相对于工件垂直的加工开始孔来进行工件设置误差修正。

图1是说明本发明的工件设置误差修正方法的概要的图。在本发明中，首先，利用电极丝和工件的短路进行电极丝相对于加工开始孔的垂直送出，在进行了电极丝的垂直送出后，得到工件倾斜角、加工开始孔的直径、加工开始孔的中心位置信息。然后，根据这些取得的信息利用上述工件设置误差修正技术的计算方法，能够计算出上下线引导件(wire guide)位置的修正量。

在线放电加工机中，一般构成为经由UV轴驱动上线引导件，因此在根据UV轴修正电极丝的斜率的情况下，即使修正为电极丝相对于工件垂直，也会在电极丝和工件的加工位置之间的位置产生偏差。但是，在本发明中，如图1所示通过使用加工开始孔的中心位置信息来修正UV轴和XY轴，调整上下线 引导件双方相对于加工开始孔的位置，修正电极丝的斜率，因此能够进行高精度的工件设置误差修正。此外，针对1个工件得到多个加工开始孔的工件倾斜角、加工开始孔的直径、加工开始孔的中心位置信息，由此还能够提高工件设置误差修正的精度。

图2是表示在本发明的实施方式中采用的线放电加工机的概要结构的图，与线放电加工机的加工有关的部分的结构与现有技术相同。

即，符号1是设置/固定成为加工对象的工件30的工件放置台，具备具有高精度的平坦度的载置面2。在加工时，工件30被设置/固定在工件放置台上使得其底面32与载置面2相接。对于工件30，上表面31的整体为与底面32平行的面。作为工件30，假定具有与底面32平行的面(平坦区域)。在此，示例长方形状的工件作为工件30，上表面31的整体为与底面32平行的面，但也可以是只有上表面的一部分区域与底面平行的面。

符号7是为了对工件30实施放电加工而从线供给部12经由引导件11等供给的线电极，在加工时，通过接线操作而被架设在上下线引导件5、6之间，被施加用于在与工件30之间引起放电的电压。符号14具有通过线卷取部以预定张力而拉伸、卷取经过了线引导件6、引导件13等的线电极7。

加工位置是线电极7贯穿工件30的线状部分，在此，以上表面31上的加工点33为代表(如后述那样，也可以以底面32上的点为代表)。为了使加工点33在工件30上沿着示意的轨迹(也称为加工线，通常通过加工程序指定)移动，工件放置台1能够通过以各伺服电动机为驱动源的X轴驱动机构3和Y轴驱动机构4在XY平面内移动。

符号34示例了加工点33的移动轨迹(已加工的加工线)。

此外，如后述那样，也可以代替工件放置台1，而通过X轴驱动机构3和Y轴驱动机构4使线引导件6在XY平面内移动。另外，上线引导件5能够通过Z轴驱动机构8、U轴驱动机构9以及V轴驱动机构10来调整其XYZ位置。

一般，Z位置的调整用于在加工时将上线引导件5和工件30的上表面31之间的距离设为预定的恰当值，但在本实施方式中，除此以外也可以利用于测量工件30的倾斜(设置姿势误差)。

另一方面，U轴/V轴驱动机构9、10一般用于上述的锥角加工的角度调整，但在本实施方式中，也可以用于根据上述测量结果补偿工件30的设置姿 势误差的上线引导件位置调整。

符号20是电装部，是公知的形式，除了包含CPU、数值控制部(CNC)、存储器、输入输出装置(对外部装置用)的数值控制装置以外，还组装有用于向包含线电极的电气元件供给所需要的电压/电流的电源等。

数值控制部(CNC)控制驱动XYZ各轴和UV各轴的伺服电动机，输入输出装置(I/O)进行放电用电源的控制(省略图示)、电极丝的进给控制、显示器(装备于操作面板21)的显示控制等。

另外，在电装部20内具备以公知的形式监视XYZUV各轴的负荷电流并显示在显示器画面(省略图示)上的功能、监视线电极7相对于工件30的电位、放电电流等的功能等。

线放电的加工方法自身是公知的，如果简单说明，则依照存储在控制装置的存储器中的加工程序，通过数值控制部(CNC)对XYZUZ各轴的位置进行伺服控制，另一方面，向线电极7供给预定的放电电压/电流，沿着预定的切割线或切割面对工件30进行加工。

如上所述，通常以XY轴的移动来进行加工点33的XY位置的移动。

此外，虽然省略了图示，但如公知的那样，将工件放置台1设置在充满加工液的加工槽中，在加工液中进行对工件30的放电加工。另外，附设有使加工液以通过恒温装置、清洗装置(离子交换树脂)等的方式循环来管理加工液的温度、清洁度的装备，通过电装部20进行控制，但这些与本发明没有特别的关联，因此省略详细说明。

以下，说明在具备图2所示的结构的线放电加工机上进行的本发明的工件设置误差修正功能的工件设置误差修正方法。数值控制装置一边控制线放电加工机，一边执行加工开始孔的中心位置的计算步骤、工件设置误差修正量的计算步骤，由此实现本发明的工件设置误差修正方法。

<步骤1：加工开始孔的中心位置的计算步骤>

以下，根据图3～图7说明本发明的线放电加工机的工件设置误差的修正所需要的信息的计算方法的实施方式。

图3是设置有加工开始孔35的工件30的截面图。在线放电加工机中，从加工开始孔35被加工为相对于工件30垂直的状态，并且线电极7相对于工件30垂直的状态，使上线引导件5和下线引导件6在Z轴上的预定的坐标位置 上移动来检测出短路位置，由此计算出加工开始孔的直径、工件倾斜角、工件上下表面部的加工开始孔的中心位置。

首先，为了使线电极7成为相对于工件30垂直的状态，使用以日本特开平08-243846号公报的“ワイヤ放電加工装置及び方法”为代表的利用了线电极7和工件30的短路的垂直送出的技术。

在垂直送出中，在向线电极7施加了放电位置检测用电压的状态下，使线电极7接近加工开始孔35的内壁，检测出产生了预定次数的放电的位置(范围)，由此进行垂直送出。如图4A所示，在线电极7相对于加工开始孔35的内壁倾斜的情况下，放电集中在线电极7与加工开始孔35的内壁近的范围内，但如图4B所示，在线电极相对于加工开始孔35的内壁平行的情况下，在内壁整体上产生放电，因此在检测出前者的状态的情况下，通过调整UV轴，能够进行线电极相对于工件30的加工开始孔35的内壁的垂直送出。

然后，根据垂直状态下的线电极7的倾斜角度，得到工件倾斜角θ。

接着，如图3所示，维持线电极7相对于工件30垂直的状态下驱动X轴，使线电极7与加工开始孔35的X轴方向两端短路，检测出短路时的上线引导件5的位置X3、X5以及短路时的下线引导件6的位置X4、X6。根据这些检测结果计算出加工开始孔35的直径d。如果将X5的坐标设为(x5，z5)，将X3的坐标设为(x3，z3)，则通过以下的公式1计算出加工开始孔35的直径d。此外，在下述中与上述同样地，将位置Xα的坐标表现为(xα，zα)(α是任意的数字)。

[公式1]

d＝(x5-x3)×cosθ

接着，使线电极7移动到与加工开始孔35垂直且通过加工开始孔35的中心位置的位置。然后，如图5所示，使下线引导件6移动而使加工开始孔35的一端短路，得到加工开始孔35的一端与线电极7的短路位置X8、短路时的下线引导件6的位置X7。并且，得到从下线引导件6的位置X7到直线X1-X2的垂直线与直线X1-X2的交点位置X10。根据直角三角形X1-X7-X10和X1-X8-X9的相似关系，通过以下的公式2计算出从上线引导件5的位置到加工开始孔35的工件30的下部面的垂直线的长度H2。

[公式2]

$H2=H1\&times;\frac{d/2}{L1}.$

另外，通过以下的公式3计算出L1和H1。

[公式3]

L1＝(x2-x7)×cosθ

$H1=\sqrt{{(x1-x2)}^2+{(z1-z2)}^2}-(x2-x7)\&times;sin\mathrm{\&theta;}$

然后，根据图6，工件30的加工开始孔35下部的中心X9的坐标位置为(x1+H2×sinθ，z1-H2×cosθ)。

最后，使线电极7移动到与加工开始孔35垂直且通过加工开始孔35的中心位置的位置。然后，如图7所示，使上线引导件5移动而使加工开始孔35的一端短路，得到加工开始孔35的一端与线电极7的短路位置X12、短路时的上线引导件5的位置X11。并且，生成角度X2-X1-X14为直角那样的直线X2-X11上的点X14。根据直角三角形X1-X2-X14和X13-X2-X12的相似关系，通过以下的公式4计算出从下线引导件6的位置X2到加工开始孔35的工件30上部面的垂直线的长度H4。

[公式4]

$H4=H3\&times;\frac{d/2}{L2}$

另外，通过以下的公式5计算出L2和H3。

[公式5]

L2＝(x1-x11)×cosθ

$H3=\sqrt{{(x1-x2)}^2+{(z1-z2)}^2}$

然后，根据图8，工件30的加工开始孔35上部的中心X13的坐标位置为(x2-H4×sinθ，z2+H4×cosθ)。

对Y轴也执行以上所述的方法，也求出工件30的加工开始孔35上下部的Y轴方向的中心。

<步骤2：工件设置误差修正量的计算步骤>

以下，表示使用根据上述方法计算出的各值来计算工件设置误差修正量的 方法。

图9表示以工件30的加工开始孔35下部的中心位置X9为中心的坐标系。首先，根据X轴和Y轴的工件30的加工开始孔35上下部的中心位置的坐标的差值，得到工件的倾斜方向的单位向量(Xn，Yn，Zn)。另外，根据工件30的倾斜方向的单位向量(Xn，Yn，Zn)得到倾斜方向的倾斜角θn，并且使用以下的公式6得到XY平面中工件30的倾斜方向的单位向量(Xm，Ym，0)。

[公式6]

$X_m=\frac{X_n}{\sqrt{{X_n}^2+{Y_n}^2}}$

$Y_m=\frac{Y_n}{\sqrt{{X_n}^2+{Y_n}^2}}$

根据图9，如果在包含XY平面中的倾斜方向的单位向量(Xm，Ym，0)、Z轴的平面中，考虑线电极7的当前坐标值，则为图10。在此，为了容易进行说明，将检测后的工件考虑为长方体，将工件30的下表面作为程序面(通过加工程序指令XY位置的面)。另外，图10所示的直线X9-P和直线X9-Q分别表示延长倾斜方向的单位向量而得的直线、与倾斜方向的单位向量垂直的直线，工件30的下表面倾斜成与直线X9-Q重合。认为这时的直线X9-P上的上下线引导件在正方向上相对于Xm-Ym轴平行移动。

简化图10得到图11。如果在从点X9离R的位置，使线电极7相对于水平设置的理想的工件30垂直，则得到直线AB。如果使上线引导件5移动以便使直线AB倾斜倾斜方向的倾斜角θ，则成为直线BCD。这时，倾斜的工件底面的程序面上的加工位置为直线X9-Q上的点C，但位置与从点X9向直线X9-Q的方向离开距离R而得的点F不同。该位置的差成为只根据上线引导件5进行修正时所产生的误差。

因此，在使通过点F的直线EFG移动的情况下，下线引导件6的移动为对水平设置的工件的移动量R修正距离BE。如果现在将工件放置台和下引导件之间的距离设为H，则距离X9-D和距离Sxy(＝距离BE)成为以下所示的公式7。

[公式7]

距离X9-D＝R+H×tanθ_n

在此，如果将直线AB的下线引导件6的位置设为(Xr，Yr)，则移动量R成为以下所示的公式8。

[公式8]

R＝Xr×Xm+Yr×Ym

因此，如果求出下引导件的位置，则能够根据工件的倾斜方向及其坐标位置计算出修正量Sxy。另外，XY轴各自的修正向量(Sx，Sy)成为以下所示的公式9。

[公式9]

Sx＝Sxy×Xm

Sy＝Sxy×Ym

最后，计算出上线引导件5的修正量Suv以及U轴、V轴各自的修正向量(Su，Sv)。根据图12，如果将上下线引导件间距离设为W，则可以使用以下所示的公式10来计算出Suv、Su、Sv。

[公式10]

Suv＝W×tanθ_n-Sxy

Su＝Suv×Xm

Sv＝Suv×Ym

图13是上述加工开始孔的中心位置的计算步骤以及工件设置误差修正量的计算步骤的概要流程图。

[步骤SA01]在控制线放电加工机的XY轴而使上下线引导件到达加工开始孔位置后，通过线自动接线功能等控制成电极丝通过加工开始孔。

[步骤SA02]将放电位置检测用电源设为接通，对线电极施加电压。

[步骤SA03]在对线电极施加了电压的状态下，一边使线电极接近加工开始孔的内壁来检测放电位置，一边调整UV轴的位置，由此进行线电极相对于加工开始孔的内壁的垂直送出。

[步骤SA04]根据垂直送出状态下的上下线引导件的位置计算出工件倾斜角θ，并且一边使XY轴的位置移动，一边检测线电极与工件的短路，由此确 定加工开始孔的内壁的位置，计算出加工开始孔的直径。

[步骤SA05]在使线电极移动到加工开始孔的中心位置后，使下线引导件移动来检测短路，由此计算出工件的加工开始孔下部的中心位置。

[步骤SA06]在使线电极移动到加工开始孔的中心位置后，使上线引导件移动来检测短路，由此计算出工件的加工开始孔上部的中心位置。

[步骤SA07]检测是否对X轴、Y轴这2个轴结束了步骤SA05、步骤SA06的计算处理。在对2个轴结束了处理的情况下，前进到步骤SA09，在没有结束的情况下，前进到步骤SA08。

[步骤SA08]切换计算对象的轴，返回到步骤SA05。

[步骤SA09]根据在步骤SA04～步骤SA06中计算出的各值，计算基于上下线引导件的工件设置误差的修正量。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更，能够以各种形式实施。