本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置。

背景技術(shù)：

為了通過線放電加工機(jī)進(jìn)行高精度的加工，需要將工件水平地設(shè)置在工件放置臺上，但實(shí)際上并不能進(jìn)行理想的設(shè)置。例如，由于在工件和工件放置臺之間殘存塵土，或沒有正確地安裝固定工件的夾具等原因，有時(shí)在不水平的狀態(tài)下將工件設(shè)置在工件放置臺上。因此，如圖14所示，有以下的技術(shù)：在通過觸摸傳感器等測定工件表面的3個(gè)代表點(diǎn)并計(jì)算工件的斜率后，修正用于修正上下線引導(dǎo)件位置的工件的設(shè)置誤差(例如，德國專利申請公開第4243392號說明書)。

另外，在日本特開平08-243846號公報(bào)中公開了如下的現(xiàn)有技術(shù)：利用使電極絲(wire)和工件接近而得到的放電得到放電位置，計(jì)算出線電極的斜率，進(jìn)行電極絲的垂直送出。能夠在進(jìn)行線垂直送出時(shí)通過該方法取得工件設(shè)置誤差修正所需要的數(shù)據(jù)，修正工件的設(shè)置誤差。

但是，在使用德國專利申請公開第4243392號說明書所示的工件設(shè)置誤差修正技術(shù)的情況下，如果工件表面不是平滑的狀況，則難以使用。例如，在修正鑄件那樣的工件表面凹凸的工件的設(shè)置誤差的情況下，即使以3個(gè)代表點(diǎn)為基礎(chǔ)想要計(jì)算工件的斜率，也如圖15所示那樣，因凹凸通過觸摸傳感器取得的代表點(diǎn)的位置發(fā)生偏移，因此根據(jù)該位置計(jì)算出的工件的斜率包含凹凸的誤差，無法實(shí)現(xiàn)正確的修正。

另外，在使用日本特開平08-243846號公報(bào)的技術(shù)修正工件的設(shè)置誤差的情況下，即使能夠修正線電極與工件的斜率，也無法進(jìn)行考慮到上下線引導(dǎo)件和工件的加工位置之間的嚴(yán)格的位置關(guān)系的誤差修正，因此在精密性上也存在問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種數(shù)值控制裝置，其與工件的凹凸、表 面粗糙度無關(guān)地，另外，不使用觸摸傳感器探頭等測定專用器具地，就能夠計(jì)算出工件設(shè)置誤差修正量。

并且，本發(fā)明的數(shù)值控制裝置控制具有XY軸和UV軸的線放電加工機(jī)來加工工件，其中，所述XY軸相對于線電極相對地在水平方向上控制工件，所述UV軸在水平方向上控制上線引導(dǎo)件和下線引導(dǎo)件中的至少一方，其特征在于，該數(shù)值控制裝置具備：垂直送出控制部，其通過控制上述XY軸和上述UV軸的至少某一個(gè)，使插入到對上述工件垂直地開孔的至少1個(gè)加工開始孔中的上述線電極相對于上述加工開始孔的開孔方向平行，由此使上述線電極相對于上述工件垂直；傾斜度計(jì)算單元，其根據(jù)通過上述垂直送出控制部使上述線電極相對于上述工件垂直時(shí)的上述UV軸的位置，計(jì)算出上述工件相對于XY軸的斜率；加工開始孔徑計(jì)算單元，其一邊控制上述XY軸，一邊檢測上述線電極與上述加工開始孔的內(nèi)壁的短路狀態(tài)，由此計(jì)算出上述加工開始孔的直徑；上部中心位置計(jì)算單元，其控制上述上線引導(dǎo)件相對于上述工件的相對位置，檢測插入到上述加工開始孔中的上述線電極與上述加工開始孔的內(nèi)壁的短路狀態(tài)，由此求出上述加工開始孔上部的中心位置；下部中心位置計(jì)算單元，其控制上述下線引導(dǎo)件相對于上述工件的相對位置，檢測插入到上述加工開始孔中的上述線電極與上述加工開始孔的內(nèi)壁的短路狀態(tài)，由此求出上述加工開始孔下部的中心位置；以及工件設(shè)置誤差修正量計(jì)算單元，其根據(jù)通過上述傾斜度計(jì)算單元計(jì)算出的上述工件的斜率、通過加工開始孔徑計(jì)算單元計(jì)算出的上述加工開始孔的直徑、通過上述上部中心位置計(jì)算單元計(jì)算出的上述加工開始孔上部的中心位置以及通過上述下部中心位置計(jì)算單元計(jì)算出的上述加工開始孔下部的中心位置，計(jì)算出上線引導(dǎo)件面中上述上線引導(dǎo)件相對于上述工件的修正量以及下線引導(dǎo)件面中上述下線引導(dǎo)件相對于上述工件的修正量。

根據(jù)本發(fā)明，能夠與工件的凹凸、表面粗糙度無關(guān)地使用工件設(shè)置誤差修正。另外，不需要觸摸傳感器探頭等測定專用器具，因此能夠削減卸載器具的時(shí)間。

附圖說明

根據(jù)參照附圖的以下的實(shí)施例的說明，能夠使本發(fā)明的上述以及其他目的和特征變得更加明確。

圖1是說明本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正方法的概要的圖。

圖2是線放電加工機(jī)的主要部分的框圖。

圖3是說明本發(fā)明的工件的斜率和加工開始孔徑的計(jì)算方法的圖。

圖4A是說明線電極相對于工件的垂直送出方法的圖，是說明線電極相對于加工開始孔的內(nèi)壁傾斜的情況的圖。

圖4B是說明線電極相對于工件的垂直送出方法的圖，是說明線電極相對于加工開始孔的內(nèi)壁平行的情況的圖。

圖5是說明本發(fā)明的加工開始孔下部的中心位置的計(jì)算方法的圖(1)。

圖6是說明本發(fā)明的加工開始孔下部的中心位置的計(jì)算方法的圖(2)。

圖7是說明本發(fā)明的加工開始孔上部的中心位置的計(jì)算方法的圖(1)。

圖8是說明本發(fā)明的加工開始孔上部的中心位置的計(jì)算方法的圖(2)。

圖9是表示以加工開始孔下部的中心位置為中心的坐標(biāo)系的圖。

圖10是表示包含工件的傾斜方向的單位向量和Z軸的平面中工件和線電極的位置的圖。

圖11是說明本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正量的計(jì)算方法的圖(1)。

圖12是說明本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正量的計(jì)算方法的圖(2)。

圖13是表示本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正步驟的概要流程圖。

圖14是表示現(xiàn)有技術(shù)中工件斜率的計(jì)算方法的圖。

圖15是表示現(xiàn)有技術(shù)中工件斜率的計(jì)算方法的問題點(diǎn)的圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明中，可以使用相對于工件垂直的加工開始孔來進(jìn)行工件設(shè)置誤差修正。

圖1是說明本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正方法的概要的圖。在本發(fā)明中，首先，利用電極絲和工件的短路進(jìn)行電極絲相對于加工開始孔的垂直送出，在進(jìn)行了電極絲的垂直送出后，得到工件傾斜角、加工開始孔的直徑、加工開始孔的中心位置信息。然后，根據(jù)這些取得的信息利用上述工件設(shè)置誤差修正技術(shù)的計(jì)算方法，能夠計(jì)算出上下線引導(dǎo)件(wire guide)位置的修正量。

在線放電加工機(jī)中，一般構(gòu)成為經(jīng)由UV軸驅(qū)動上線引導(dǎo)件，因此在根據(jù)UV軸修正電極絲的斜率的情況下，即使修正為電極絲相對于工件垂直，也會在電極絲和工件的加工位置之間的位置產(chǎn)生偏差。但是，在本發(fā)明中，如圖1所示通過使用加工開始孔的中心位置信息來修正UV軸和XY軸，調(diào)整上下線 引導(dǎo)件雙方相對于加工開始孔的位置，修正電極絲的斜率，因此能夠進(jìn)行高精度的工件設(shè)置誤差修正。此外，針對1個(gè)工件得到多個(gè)加工開始孔的工件傾斜角、加工開始孔的直徑、加工開始孔的中心位置信息，由此還能夠提高工件設(shè)置誤差修正的精度。

圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中采用的線放電加工機(jī)的概要結(jié)構(gòu)的圖，與線放電加工機(jī)的加工有關(guān)的部分的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同。

即，符號1是設(shè)置/固定成為加工對象的工件30的工件放置臺，具備具有高精度的平坦度的載置面2。在加工時(shí)，工件30被設(shè)置/固定在工件放置臺上使得其底面32與載置面2相接。對于工件30，上表面31的整體為與底面32平行的面。作為工件30，假定具有與底面32平行的面(平坦區(qū)域)。在此，示例長方形狀的工件作為工件30，上表面31的整體為與底面32平行的面，但也可以是只有上表面的一部分區(qū)域與底面平行的面。

符號7是為了對工件30實(shí)施放電加工而從線供給部12經(jīng)由引導(dǎo)件11等供給的線電極，在加工時(shí)，通過接線操作而被架設(shè)在上下線引導(dǎo)件5、6之間，被施加用于在與工件30之間引起放電的電壓。符號14具有通過線卷取部以預(yù)定張力而拉伸、卷取經(jīng)過了線引導(dǎo)件6、引導(dǎo)件13等的線電極7。

加工位置是線電極7貫穿工件30的線狀部分，在此，以上表面31上的加工點(diǎn)33為代表(如后述那樣，也可以以底面32上的點(diǎn)為代表)。為了使加工點(diǎn)33在工件30上沿著示意的軌跡(也稱為加工線，通常通過加工程序指定)移動，工件放置臺1能夠通過以各伺服電動機(jī)為驅(qū)動源的X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)4在XY平面內(nèi)移動。

符號34示例了加工點(diǎn)33的移動軌跡(已加工的加工線)。

此外，如后述那樣，也可以代替工件放置臺1，而通過X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)4使線引導(dǎo)件6在XY平面內(nèi)移動。另外，上線引導(dǎo)件5能夠通過Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)8、U軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)9以及V軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)10來調(diào)整其XYZ位置。

一般，Z位置的調(diào)整用于在加工時(shí)將上線引導(dǎo)件5和工件30的上表面31之間的距離設(shè)為預(yù)定的恰當(dāng)值，但在本實(shí)施方式中，除此以外也可以利用于測量工件30的傾斜(設(shè)置姿勢誤差)。

另一方面，U軸/V軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)9、10一般用于上述的錐角加工的角度調(diào)整，但在本實(shí)施方式中，也可以用于根據(jù)上述測量結(jié)果補(bǔ)償工件30的設(shè)置姿 勢誤差的上線引導(dǎo)件位置調(diào)整。

符號20是電裝部，是公知的形式，除了包含CPU、數(shù)值控制部(CNC)、存儲器、輸入輸出裝置(對外部裝置用)的數(shù)值控制裝置以外，還組裝有用于向包含線電極的電氣元件供給所需要的電壓/電流的電源等。

數(shù)值控制部(CNC)控制驅(qū)動XYZ各軸和UV各軸的伺服電動機(jī)，輸入輸出裝置(I/O)進(jìn)行放電用電源的控制(省略圖示)、電極絲的進(jìn)給控制、顯示器(裝備于操作面板21)的顯示控制等。

另外，在電裝部20內(nèi)具備以公知的形式監(jiān)視XYZUV各軸的負(fù)荷電流并顯示在顯示器畫面(省略圖示)上的功能、監(jiān)視線電極7相對于工件30的電位、放電電流等的功能等。

線放電的加工方法自身是公知的，如果簡單說明，則依照存儲在控制裝置的存儲器中的加工程序，通過數(shù)值控制部(CNC)對XYZUZ各軸的位置進(jìn)行伺服控制，另一方面，向線電極7供給預(yù)定的放電電壓/電流，沿著預(yù)定的切割線或切割面對工件30進(jìn)行加工。

如上所述，通常以XY軸的移動來進(jìn)行加工點(diǎn)33的XY位置的移動。

此外，雖然省略了圖示，但如公知的那樣，將工件放置臺1設(shè)置在充滿加工液的加工槽中，在加工液中進(jìn)行對工件30的放電加工。另外，附設(shè)有使加工液以通過恒溫裝置、清洗裝置(離子交換樹脂)等的方式循環(huán)來管理加工液的溫度、清潔度的裝備，通過電裝部20進(jìn)行控制，但這些與本發(fā)明沒有特別的關(guān)聯(lián)，因此省略詳細(xì)說明。

以下，說明在具備圖2所示的結(jié)構(gòu)的線放電加工機(jī)上進(jìn)行的本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正功能的工件設(shè)置誤差修正方法。數(shù)值控制裝置一邊控制線放電加工機(jī)，一邊執(zhí)行加工開始孔的中心位置的計(jì)算步驟、工件設(shè)置誤差修正量的計(jì)算步驟，由此實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的工件設(shè)置誤差修正方法。

<步驟1：加工開始孔的中心位置的計(jì)算步驟>

以下，根據(jù)圖3～圖7說明本發(fā)明的線放電加工機(jī)的工件設(shè)置誤差的修正所需要的信息的計(jì)算方法的實(shí)施方式。

圖3是設(shè)置有加工開始孔35的工件30的截面圖。在線放電加工機(jī)中，從加工開始孔35被加工為相對于工件30垂直的狀態(tài)，并且線電極7相對于工件30垂直的狀態(tài)，使上線引導(dǎo)件5和下線引導(dǎo)件6在Z軸上的預(yù)定的坐標(biāo)位置 上移動來檢測出短路位置，由此計(jì)算出加工開始孔的直徑、工件傾斜角、工件上下表面部的加工開始孔的中心位置。

首先，為了使線電極7成為相對于工件30垂直的狀態(tài)，使用以日本特開平08-243846號公報(bào)的“ワイヤ放電加工裝置及び方法”為代表的利用了線電極7和工件30的短路的垂直送出的技術(shù)。

在垂直送出中，在向線電極7施加了放電位置檢測用電壓的狀態(tài)下，使線電極7接近加工開始孔35的內(nèi)壁，檢測出產(chǎn)生了預(yù)定次數(shù)的放電的位置(范圍)，由此進(jìn)行垂直送出。如圖4A所示，在線電極7相對于加工開始孔35的內(nèi)壁傾斜的情況下，放電集中在線電極7與加工開始孔35的內(nèi)壁近的范圍內(nèi)，但如圖4B所示，在線電極相對于加工開始孔35的內(nèi)壁平行的情況下，在內(nèi)壁整體上產(chǎn)生放電，因此在檢測出前者的狀態(tài)的情況下，通過調(diào)整UV軸，能夠進(jìn)行線電極相對于工件30的加工開始孔35的內(nèi)壁的垂直送出。

然后，根據(jù)垂直狀態(tài)下的線電極7的傾斜角度，得到工件傾斜角θ。

接著，如圖3所示，維持線電極7相對于工件30垂直的狀態(tài)下驅(qū)動X軸，使線電極7與加工開始孔35的X軸方向兩端短路，檢測出短路時(shí)的上線引導(dǎo)件5的位置X3、X5以及短路時(shí)的下線引導(dǎo)件6的位置X4、X6。根據(jù)這些檢測結(jié)果計(jì)算出加工開始孔35的直徑d。如果將X5的坐標(biāo)設(shè)為(x5，z5)，將X3的坐標(biāo)設(shè)為(x3，z3)，則通過以下的公式1計(jì)算出加工開始孔35的直徑d。此外，在下述中與上述同樣地，將位置Xα的坐標(biāo)表現(xiàn)為(xα，zα)(α是任意的數(shù)字)。

[公式1]

d＝(x5-x3)×cosθ

接著，使線電極7移動到與加工開始孔35垂直且通過加工開始孔35的中心位置的位置。然后，如圖5所示，使下線引導(dǎo)件6移動而使加工開始孔35的一端短路，得到加工開始孔35的一端與線電極7的短路位置X8、短路時(shí)的下線引導(dǎo)件6的位置X7。并且，得到從下線引導(dǎo)件6的位置X7到直線X1-X2的垂直線與直線X1-X2的交點(diǎn)位置X10。根據(jù)直角三角形X1-X7-X10和X1-X8-X9的相似關(guān)系，通過以下的公式2計(jì)算出從上線引導(dǎo)件5的位置到加工開始孔35的工件30的下部面的垂直線的長度H2。

[公式2]

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

另外，通過以下的公式3計(jì)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，根據(jù)圖6，工件30的加工開始孔35下部的中心X9的坐標(biāo)位置為(x1+H2×sinθ，z1-H2×cosθ)。

最后，使線電極7移動到與加工開始孔35垂直且通過加工開始孔35的中心位置的位置。然后，如圖7所示，使上線引導(dǎo)件5移動而使加工開始孔35的一端短路，得到加工開始孔35的一端與線電極7的短路位置X12、短路時(shí)的上線引導(dǎo)件5的位置X11。并且，生成角度X2-X1-X14為直角那樣的直線X2-X11上的點(diǎn)X14。根據(jù)直角三角形X1-X2-X14和X13-X2-X12的相似關(guān)系，通過以下的公式4計(jì)算出從下線引導(dǎo)件6的位置X2到加工開始孔35的工件30上部面的垂直線的長度H4。

[公式4]

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

另外，通過以下的公式5計(jì)算出L2和H3。

[公式5]

L2＝(x1-x11)×cosθ

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

然后，根據(jù)圖8，工件30的加工開始孔35上部的中心X13的坐標(biāo)位置為(x2-H4×sinθ，z2+H4×cosθ)。

對Y軸也執(zhí)行以上所述的方法，也求出工件30的加工開始孔35上下部的Y軸方向的中心。

<步驟2：工件設(shè)置誤差修正量的計(jì)算步驟>

以下，表示使用根據(jù)上述方法計(jì)算出的各值來計(jì)算工件設(shè)置誤差修正量的 方法。

圖9表示以工件30的加工開始孔35下部的中心位置X9為中心的坐標(biāo)系。首先，根據(jù)X軸和Y軸的工件30的加工開始孔35上下部的中心位置的坐標(biāo)的差值，得到工件的傾斜方向的單位向量(Xn，Yn，Zn)。另外，根據(jù)工件30的傾斜方向的單位向量(Xn，Yn，Zn)得到傾斜方向的傾斜角θn，并且使用以下的公式6得到XY平面中工件30的傾斜方向的單位向量(Xm，Ym，0)。

[公式6]

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

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

根據(jù)圖9，如果在包含XY平面中的傾斜方向的單位向量(Xm，Ym，0)、Z軸的平面中，考慮線電極7的當(dāng)前坐標(biāo)值，則為圖10。在此，為了容易進(jìn)行說明，將檢測后的工件考慮為長方體，將工件30的下表面作為程序面(通過加工程序指令XY位置的面)。另外，圖10所示的直線X9-P和直線X9-Q分別表示延長傾斜方向的單位向量而得的直線、與傾斜方向的單位向量垂直的直線，工件30的下表面傾斜成與直線X9-Q重合。認(rèn)為這時(shí)的直線X9-P上的上下線引導(dǎo)件在正方向上相對于Xm-Ym軸平行移動。

簡化圖10得到圖11。如果在從點(diǎn)X9離R的位置，使線電極7相對于水平設(shè)置的理想的工件30垂直，則得到直線AB。如果使上線引導(dǎo)件5移動以便使直線AB傾斜傾斜方向的傾斜角θ，則成為直線BCD。這時(shí)，傾斜的工件底面的程序面上的加工位置為直線X9-Q上的點(diǎn)C，但位置與從點(diǎn)X9向直線X9-Q的方向離開距離R而得的點(diǎn)F不同。該位置的差成為只根據(jù)上線引導(dǎo)件5進(jìn)行修正時(shí)所產(chǎn)生的誤差。

因此，在使通過點(diǎn)F的直線EFG移動的情況下，下線引導(dǎo)件6的移動為對水平設(shè)置的工件的移動量R修正距離BE。如果現(xiàn)在將工件放置臺和下引導(dǎo)件之間的距離設(shè)為H，則距離X9-D和距離Sxy(＝距離BE)成為以下所示的公式7。

[公式7]

距離X9-D＝R+H×tanθ_n

在此，如果將直線AB的下線引導(dǎo)件6的位置設(shè)為(Xr，Yr)，則移動量R成為以下所示的公式8。

[公式8]

R＝Xr×Xm+Yr×Ym

因此，如果求出下引導(dǎo)件的位置，則能夠根據(jù)工件的傾斜方向及其坐標(biāo)位置計(jì)算出修正量Sxy。另外，XY軸各自的修正向量(Sx，Sy)成為以下所示的公式9。

[公式9]

Sx＝Sxy×Xm

Sy＝Sxy×Ym

最后，計(jì)算出上線引導(dǎo)件5的修正量Suv以及U軸、V軸各自的修正向量(Su，Sv)。根據(jù)圖12，如果將上下線引導(dǎo)件間距離設(shè)為W，則可以使用以下所示的公式10來計(jì)算出Suv、Su、Sv。

[公式10]

Suv＝W×tanθ_n-Sxy

Su＝Suv×Xm

Sv＝Suv×Ym

圖13是上述加工開始孔的中心位置的計(jì)算步驟以及工件設(shè)置誤差修正量的計(jì)算步驟的概要流程圖。

[步驟SA01]在控制線放電加工機(jī)的XY軸而使上下線引導(dǎo)件到達(dá)加工開始孔位置后，通過線自動接線功能等控制成電極絲通過加工開始孔。

[步驟SA02]將放電位置檢測用電源設(shè)為接通，對線電極施加電壓。

[步驟SA03]在對線電極施加了電壓的狀態(tài)下，一邊使線電極接近加工開始孔的內(nèi)壁來檢測放電位置，一邊調(diào)整UV軸的位置，由此進(jìn)行線電極相對于加工開始孔的內(nèi)壁的垂直送出。

[步驟SA04]根據(jù)垂直送出狀態(tài)下的上下線引導(dǎo)件的位置計(jì)算出工件傾斜角θ，并且一邊使XY軸的位置移動，一邊檢測線電極與工件的短路，由此確 定加工開始孔的內(nèi)壁的位置，計(jì)算出加工開始孔的直徑。

[步驟SA05]在使線電極移動到加工開始孔的中心位置后，使下線引導(dǎo)件移動來檢測短路，由此計(jì)算出工件的加工開始孔下部的中心位置。

[步驟SA06]在使線電極移動到加工開始孔的中心位置后，使上線引導(dǎo)件移動來檢測短路，由此計(jì)算出工件的加工開始孔上部的中心位置。

[步驟SA07]檢測是否對X軸、Y軸這2個(gè)軸結(jié)束了步驟SA05、步驟SA06的計(jì)算處理。在對2個(gè)軸結(jié)束了處理的情況下，前進(jìn)到步驟SA09，在沒有結(jié)束的情況下，前進(jìn)到步驟SA08。

[步驟SA08]切換計(jì)算對象的軸，返回到步驟SA05。

[步驟SA09]根據(jù)在步驟SA04～步驟SA06中計(jì)算出的各值，計(jì)算基于上下線引導(dǎo)件的工件設(shè)置誤差的修正量。

以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式的例子，通過施加適當(dāng)?shù)淖兏?，能夠以各種形式實(shí)施。