ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置および複合加工方法
【課題】 精度よくウォータジェット加工を行うことにより複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができるウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置および複合加工方法を提供する。
【解決手段】 ジェットノズル２の移動速度とワークＷのカット幅との相関関係に基づいてジェットノズル２の移動速度の変化に対応するワークＷのカット幅を演算するワークカット幅演算手段２３４と、ワークカット幅演算手段２３４により演算されたワークＷのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズル２を移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段２３７と、ウォータジェット加工実行手段２３７によりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段２３８と、を有する。
【解決手段】 ジェットノズル２の移動速度とワークＷのカット幅との相関関係に基づいてジェットノズル２の移動速度の変化に対応するワークＷのカット幅を演算するワークカット幅演算手段２３４と、ワークカット幅演算手段２３４により演算されたワークＷのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズル２を移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段２３７と、ウォータジェット加工実行手段２３７によりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段２３８と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置および複合加工方法に関し、特にウォータジェット加工をワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させて行う複合加工装置および複合加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超硬合金のような導電性の難切削材を複雑な任意の形状に切断加工することができる加工方法の１つとして、ワイヤカット放電加工がある。ワイヤカット放電加工は、放電エネルギを利用し非接触でワークを加工するので、ワークの材料が導電性であるならば、難切削材であっても加工形状精度が数μｍ以下で面粗度が数μｍＲｚ以下の極めて高精度な加工が可能である。なお、以下、加工形状精度と面粗度を合わせて加工精度という。
【０００３】
一方、研磨材粒や砥粒を混入させた高圧水をジェットノズルから噴射させてワークを切断するアブレーシブウォータジェット加工が知られている。ウォータジェット加工では、単位時間当たりのカット量に換算して、ワイヤカット放電加工の１０倍近い加工速度でワークを切断することが可能になってきている。しかしながら、ウォータジェット加工のように流体を工具のようにして使用する加工方法は、流体の特性上、ワイヤカット放電加工に比べて加工精度をよくすることが困難である。
【０００４】
そこで、ウォータジェット加工の高速加工性能とワイヤカット放電加工の高精度加工性能を生かすべく、特許文献１に示すようなウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合させて高速かつ高精度にワークの加工を行う複合加工装置が考えられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の複合加工におけるウォータジェット加工は、ジェットノズルの移動経路をワークの切断経路に対して所定量オフセットした位置に設定して行っており、このオフセット量は予めテスト加工等により得られるジェットノズルによるワーク上面側（ワーク上面側とは高圧水が噴射される側のワーク表面をいう）のカット幅に基づいて設定され、ワーク上面側のカット幅は常時一定と見做して切断加工を行っていた。
【０００７】
しかしながら、例えば切断形状にコーナー部を有し切断方向を変更しながらウォータジェット加工を行う場合には、コーナー付近でジェットノズルを一旦停止させた後、ジェットノズルの移動速度を徐々に上げながら所定時間後に目標移動速度に到達させ、次のコーナー付近で再び停止させるべく移動速度を徐々に下げる等、ジェットノズルの移動速度は変更して設定されることがあり、かかる場合にはジェットノズルの移動速度の変化に対応してワーク上面側のカット幅も僅かながら変化する。
【０００８】
したがって、上述の如くワーク上面側のカット幅を一定と見做してオフセット量を設定しウォータジェット加工を行うと実際の切断形状が所期の切断形状に対してずれてしまいウォータジェット加工における加工精度が低下することがあり、このような加工精度の低下はワイヤカット放電加工との複合加工では深刻な問題を引き起こす。
【０００９】
つまり、上述の如くワーク上面側のカット幅を一定と見做しつつも該カット幅が変化する場合には、取り過ぎとなる部分が生ずる可能性があるのでウォータジェット加工を所定に取り残しが生ずるように行わざるを得ず、その結果相対的に加工速度の遅いワイヤカット放電加工の加工代が多くなり、結局複合加工全体の加工時間が期待する程に短縮されないという状況に陥ってしまう。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度よくウォータジェット加工を行うことにより複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができるウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置および複合加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置に係る請求項１の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいてジェットノズルの移動速度の変化に対応するワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、ワークカット幅演算手段により演算されたワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、ウォータジェット加工実行手段によりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、上記各手段を有することとしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅が演算され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００１３】
ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置に係る請求項２の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度をワークの切断経路に対応するように設定するノズル移動速度設定手段と、ジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいて、ノズル移動速度設定手段により設定されたジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、ワークカット幅演算手段により演算されたワークのカット幅に基づいてワークの切断経路に対するジェットノズルのオフセット量を設定するオフセット量設定手段と、オフセット量設定手段により設定されたジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上をノズル移動速度設定手段により設定された移動速度でジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、ウォータジェット加工実行手段によりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、上記各手段を有することとしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算しつつジェットノズルのオフセット量が設定され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法に係る請求項３の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいてジェットノズルの移動速度の変化に対応するワークのカット幅を演算するステップと、ワークのカット幅を演算するステップにより演算されたワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、ウォータジェット加工を行うステップによりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、上記各ステップを含むこととしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅が演算され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００１７】
ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法に係る請求項４の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度をワークの切断経路に対応するように設定するステップと、ジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいて、ジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定されたジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算するステップと、ワークのカット幅を演算するステップにより演算されたワークのカット幅に基づいてワークの切断経路に対するジェットノズルのオフセット量を設定するステップと、オフセット量を設定するステップにより設定されたジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上をジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定された移動速度でジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、ウォータジェット加工を行うステップによりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、上記各ステップを含むこととしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算しつつジェットノズルのオフセット量が設定され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、精度よくウォータジェット加工を行うことにより複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る複合加工装置の全体構成を示す斜視図、図２は各種機構および系統の概略を示す図である。
【００２１】
これらの図を参照して複合加工装置の概要を説明すると、複合加工装置１は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工による複合加工を行うべく、研磨材粒を含む高圧水をワークWに向けて噴射する略円筒形状のジェットノズル２と、ワークWを挟んで設けられワイヤ電極Eを張架する上下ガイドアッセンブリ３，４と、加工槽５に収容されワークWを載置するワークスタンド６と、ジェットノズル２の移動機構７（以下、ノズル移動機構７とする）と、上下ガイドアッセンブリ３，４の移動機構８（以下、ガイド移動機構８とする）と、加工槽５に加工液を供給する加工液供給系統９と、研磨材粒を含む高圧水をジェットノズル２を介してワークWに噴射する高圧水噴射系統１０と、ワイヤ電極EとワークWとの間に形成される間隙に電圧を印加して放電を発生させる加工電源系統１１と、を有しており、ジェットノズル２を所定の移動経路上を所定の移動速度で移動させてウォータジェット加工によるワークＷの切断加工を行った後、切断されたワークＷをワークスタンド６に取り付けたままの状態でワイヤカット放電加工による仕上げ加工を行うべく構成されている。
【００２２】
すなわち、複合加工におけるウォータジェット加工は、例えば図３に示すように、平板状に形成されたワークWの外側部分を製品とすべく中央部分を矩形状に切断して切り落とし最終加工形状Ｗ´を得る場合、最終加工形状Ｗ´を得るワークＷの切断経路Ｗ１乃至Ｗ４に対し所定量Ｘだけオフセットした位置をジェットノズル２の移動経路Ｐ１乃至Ｐ４としてジェットノズル２の円筒中心軸Ｏが移動経路Ｐ１乃至Ｐ４上を通過するように行う。
【００２３】
そして、図４（ａ）に示すように、例えば切断経路Ｗ１の切断方向Ｒ１→Ｒ２におけるジェットノズル２の移動速度Ｖは、ジェットノズル２の移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔでは切断方向が切断経路Ｗ４におけるＲ４→Ｒ１から切断経路Ｗ１におけるＲ１→Ｒ２に変更されるのでジェットノズル２を一旦停止させるべく０となり、次いで加速区間Ｗ１Ａにおいて所定の速度増加率をもって目標移動速度「Ｈ」まで増加し、続いて定速区間Ｗ１Ｂにおいて目標移動速度「Ｈ」で一定に推移した後、減速区間Ｗ１Ｃにおいて所定の速度減少率をもって減少し、切断方向が切断経路Ｗ１におけるＲ１→Ｒ２から切断経路Ｗ２におけるＲ２→Ｒ３に変更されるジェットノズル２の移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐで再びジェットノズル２を停止させるべく０となる等、コーナー部を有し切断方向を変更しながらウォータジェット加工を行うような場合には適宜変化するように設定される（以下、このようにワークＷの切断経路に対応するように設定されたジェットノズル２の移動速度Ｖをノズル設定移動速度Ｖｓｅｔとする）。
【００２４】
ここで、ワークＷの切断経路Ｗ１乃至Ｗ４に対するジェットノズル２のオフセット量Ｘは予めテスト加工により得られるウォータジェット加工におけるジェットノズル２によるワーク上面側（ワーク上面側とは高圧水が噴射される側のワーク表面をいう）のカット幅Ｙに基づいて設定されるが、このワーク上面側のカット幅Ｙは、図４（ｂ）に示すように、高圧水の流動特性等から一般にジェットノズル２の移動速度Ｖに応じて僅かに変化する。
【００２５】
そこで、本実施形態にあっては、ジェットノズル２の移動速度Ｖを種々変化させたときのワーク上面側のカット幅Ｙの変化データを得て該カット幅Ｙとジェットノズル２の移動速度Ｖとの相関関係を示すデータベースを予め生成しておき、該データベースに基づいて、図５に示すように、ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化に対応するワーク上面側のカット幅Ｙのデータを得る（以下、このようにして得られたノズル設定移動速度Ｖｓｅｔに対応するワーク上面側のカット幅ＹをＹｓｅｔとする）。
【００２６】
そして得られたワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔに基づいて、更にワイヤカット放電加工における加工部分ΔＷも考慮してノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化に対応するジェットノズル２のオフセット量Ｘを数１の如く設定することとしている。
[数１]
Ｘ＝ΔＷ＋Ｙｓｅｔ／２
【００２７】
なお、図４（ｂ）に示すように、ウォータジェット加工においては高圧水の流動特性等から単にウォータジェット加工を行うとワークＷの切断面が傾斜するので、この切断面の傾斜が是正されるようにジェットノズル２の傾斜角度が所要に設定される。
【００２８】
このようにウォータジェット加工が行われた後は、ワイヤカット放電加工が行なわれる。このワイヤカット放電加工は、所期の加工精度で加工部分ΔＷが加工されるように図６に示す如く電気加工条件を所定に設定しつつ行われる。ウォータジェット加工終了時において切断面の加工精度が所望に得られる場合は、ワイヤカット放電加工の加工部分ΔＷが少なくなり、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。なお、図６に示すように、電気加工条件はON時間、OFF時間、ピーク電流値、サーボ基準電圧値、ワイヤ電極Ｅの移動速度等を含む。
【００２９】
複合加工装置１には、ＮＣ制御装置２０が併設されている。図７に示すように、このＮＣ制御装置２０はウォータジェット加工においてノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化に対応してワークＷのカット幅Ｙｓｅｔを演算しつつワークＷの切断加工が行われるように構成されており、入力部２１、記憶部２２、処理部２３、および表示部２４からなる。
【００３０】
入力部２１は、例えば、キーボード、マウス、或いはタッチパネル等で構成されており、複合加工の実行に必要な各種情報を入力する機能を有している。なお、各種情報の入力は、ＣＲＴディスプレーや液晶ディスプレー等で構成される表示部２４において、数値情報や図形情報等の形態で表示させながら行うことができる。
【００３１】
記憶部２２は、例えば、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等で構成されており、複合加工の実行に必要な各種データを記憶する機能を有している。この記憶部２２に記憶されているデータには、ジェットノズル２の移動速度Ｖとワーク上面側のカット幅Ｙとの相関関係を示す上述したワーク上面側カット幅データベースがある。
【００３２】
ワーク上面側カット幅データベースは、ワークＷの材質、ジェットノズル２の高さ位置、高圧水の噴射圧力、研磨材粒の種類等のカット幅に影響を与える因子を所要に変化させてジェットノズル２とワーク上面側のカット幅Ｙとの相関関係を示すデータを得て生成され記憶部２２に記憶される。
【００３３】
更に記憶部２２に記憶されているデータには、加速区間の距離（加速区間におけるワークＷの切断長さ）をパラメータとした該加速区間における速度増加設定カーブおよび減速区間の距離（減速区間におけるワークＷの切断長さ）をパラメータとした該減速区間における速度減少設定カーブがあり、図８に示すように、オペレータが速度増加率および速度減少率を所望に選択可能なように各設定カーブは複数記憶されている。
【００３４】
これら各設定カーブにより、加速区間Ｗ１Ａの距離およびジェットノズル２の移動速度が０からＨに増加するまでの該移動速度の変化カーブ、減速区間Ｗ１Ｃの距離およびジェットノズル２の移動速度がＨから０に減少するまでの該移動速度の変化カーブが設定される。
【００３５】
処理部２３は入力部２１から入力された各種情報および記憶部２２に記憶されている各種データに基づいて複合加工の実行に必要な処理を行う機能を有している。
【００３６】
すなわち、処理部２３は、切断開始位置や切断終了位置等のワークＷの切断データに基づいて各切断方向ごとにワークＷの切断経路を設定する切断経路設定手段２３１、加速区間における速度増加設定カーブおよび減速区間における速度減少設定カーブ等に基づきワークＷの切断経路に対応するようにノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブを設定するノズル移動速度設定手段２３２、ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブをワークＷの微小切断経路長さをもって複数の区間ｎに分割し該分割した区間ごとに分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎを演算するノズル設定移動速度分割演算手段２３３、ワーク上面側カット幅データベースに基づいて分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎに対応するワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔ１，・・・，Ｙｓｅｔｎを演算しつつワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔの変化カーブを設定するワーク上面側カット幅演算手段２３４、ワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔおよびワイヤカット放電加工の加工代ΔＷに基づいて数１により移動経路Ｐのオフセット量Ｘを設定するオフセット量設定手段２３５、オフセット量ＸおよびワークＷの切断経路に基づいてジェットノズル２の移動経路Ｐを設定するノズル移動経路設定手段２３６、ノズル移動機構７および高圧水噴射系統１０に対し所定の制御信号を出力して移動経路Ｐ上をノズル設定移動速度Ｖｓｅｔでジェットノズル２を高圧水を噴射させつつ移動させワークＷのウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段２３７、ウォータジェット加工が行われた後に、ガイド移動機構８、加工液供給系統９、および加工電源系統１１に対し所定の制御信号を出力して所定の電気加工条件のもとでワークＷの放電加工を実行するワイヤカット放電加工実行手段２３８の各手段を含んでいる。
【００３７】
次に、図３の加工を例にＮＣ制御装置２０による複合加工方法の詳細を図９のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下においては切断経路Ｗ１を切断方向Ｒ１→Ｒ２で切断する場合の複合加工方法について説明するものとし、その他の切断経路Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の複合加工方法についてはＷ１と同様の複合加工が行われるものとしてその説明を省略する。
【００３８】
まず、ステップＳ１において、オペレータ等が切断開始位置の座標情報Ｒ１（Ｒ１Ｘ，Ｒ１Ｙ）、切断終了位置の座標情報Ｒ２（Ｒ２Ｘ，Ｒ２Ｙ）、および切断経路の形状情報「直線」等のワークＷの切断データ、ジェットノズル２の加速区間Ｗ１Ａにおける速度増加設定カーブの選択情報、定速区間Ｗ１Ｂにおける目標移動速度「Ｈ」、減速区間Ｗ１Ｃにおける速度減少設定カーブの選択情報、ノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔにおける速度「Ｖ１ｓｔａｒｔ（＝０）」、ノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐにおける速度「Ｖ１ｓｔｏｐ（＝０）」、オフセット方向情報「切断経路Ｗ１に対し内側に向かって直交する方向」、分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎを演算する際の分割区間数「ｎ」、ワイヤカット放電加工における加工代「ΔＷ」、電気加工条件、およびウォータジェット加工におけるカット幅に影響を与える因子等を入力部２１から入力する。
【００３９】
続いて、ステップＳ２において、切断経路設定手段２３１がステップＳ１で入力された切断開始位置の座標情報Ｒ１（Ｒ１Ｘ，Ｒ１Ｙ）、切断終了位置の座標情報Ｒ２（Ｒ２Ｘ，Ｒ２Ｙ）、および切断経路形状「直線」に基づいてワークＷの切断経路Ｗ１を設定する。
【００４０】
次いで、ステップＳ３において、ノズル移動速度設定手段２３２がノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブを設定する。
より詳しくは、ノズル移動速度設定手段２３２がまずステップＳ１で入力されたノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔにおける速度「Ｖ１ｓｔａｒｔ（＝０）」、ノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐにおける速度「Ｖ１ｓｔｏｐ（＝０）」、およびワーク上面側カット幅データベースに基づいて各位置におけるワーク上面側のカット幅Ｙを演算する。
【００４１】
そして、該カット幅Ｙと同じくステップＳ１で入力されたワイヤカット放電加工の加工代ΔＷから数１に基づいてジェットノズル２のオフセット量すなわちワークＷの切断経路から各位置までの距離（図４のＷ１Ａ´，Ｗ１Ａ´´，Ｗ１Ｃ´，Ｗ１Ｃ´´）を演算する。これにより切断開始位置Ｒ１や切断終了位置Ｒ２を基点としたノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔおよびノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐが定まる。
【００４２】
続いて、ノズル移動速度設定手段２３２がステップＳ１で入力された設定カーブの選択情報に基づいて加速区間Ｗ１Ａにおける速度増加設定カーブを記憶部２２から読み出し該設定カーブにより加速区間Ｗ１Ａの距離およびノズル移動速度が０からＨまで増加するときの該移動速度の変化カーブを得るとともに、同様に減速区間Ｗ１Ｃにおける速度減少設定カーブを記憶部２２から読み出し該設定カーブにより減速区間Ｗ１Ｃの距離およびノズル移動速度がＨから０まで減少するときの該移動速度の変化カーブを得る。
【００４３】
これらノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔ、ノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐ、区間Ｗ１Ａの距離、および区間Ｗ１Ｃの距離により定速区間Ｗ１Ｂの開始位置と終了位置も定まるので、図４に示すようにノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔからノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐにおけるワークＷの切断経路に対応するノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブが設定される。
【００４４】
続いて、ステップＳ４において、図１０に示すように、ノズル設定移動速度分割演算手段２３３が、ステップＳ１で入力された分割区間数「ｎ」に基づいてステップＳ３で設定されたノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブを分割し該分割した区間ごとに分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎを演算する。
【００４５】
次いで、ステップＳ５において、ワーク上面側カット幅演算手段２３４がステップＳ１で入力されたカット幅に影響を与える因子と、ワーク上面側カット幅データベースと、ステップＳ３で演算した分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎと、に基づいて分割した区間「１，・・・，ｎ」ごとにワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔ１，・・・，Ｙｓｅｔｎを演算する。そして、各演算データ間を適宜補間してノズル設定移動速度Ｖｓｅｔに対応するワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔの変化カーブを図１１の如く設定する。
【００４６】
続いて、ステップＳ６において、オフセット量設定手段２３５がステップＳ１で入力されたワイヤカット放電加工の加工代「ΔＷ」およびステップＳ５で演算されたワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔに基づいて数１によりオフセット量Ｘを設定する。
【００４７】
そして、ステップＳ７において、ノズル移動経路設定手段２３６がステップＳ１で入力されたオフセット方向情報「切断経路Ｗ１に対し内側に向かって直交する方向」、ステップＳ２で設定されたワークＷの切断経路Ｗ１、およびステップＳ６で設定されたオフセット量Ｘ等に基づいて図３（図４（ａ））の如くジェットノズル２の移動経路Ｐ１を設定する。
【００４８】
次いで、ステップＳ８において、ウォータジェット加工実行手段２３７が高圧水噴射系統１０およびノズル移動機構７に対し所定の制御信号を出力して図３（図４（ａ））の如く設定された移動経路Ｐ１上を図４（ａ）に示すノズル設定移動速度Ｖｓｅｔで所定の傾斜角度のもと高圧水を噴射させつつジェットノズル２を移動させてウォータジェット加工を行う。
【００４９】
続いて、ステップＳ９において、ウォータジェット加工の終了後に、ワークＷをワークスタンド６に取り付けたままの状態でワイヤカット放電加工を行う。
すなわち、まずジェットノズル２を所定の退避位置（例えば、複合加工装置の正面左側）に退避させた後、ワイヤカット放電加工実行手段２３８が所定の制御信号を出力して加工液供給系統９により加工槽５に加工液を供給しつつガイド移動機構８により上下ガイドアッセンブリ３，４を所定の加工開始位置に位置決めし更にワイヤ電極Ｅを上下ガイドアッセンブリ３，４に結線した状態とする。
【００５０】
そして、ワイヤカット放電加工実行手段２３８がステップＳ１で入力した電気加工条件により放電加工が行なわれるようにガイド移動機構８および加工電源系統１１に対し所定の制御信号を出力しワイヤ電極ＥとワークＷとの間に形成される極間に所定の電圧を印加して放電を発生させつつワイヤ電極ＥをワークＷの切断経路に沿って移動させ、加工部分ΔＷのワイヤカット放電加工を行う。
【００５１】
以上説明したように本発明によれば、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算しつつジェットノズルのオフセット量が設定されるので、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施形態ではノズル設定移動速度Ｖｓｅｔに対応するワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔをデータベースに基づいて演算することとしているが、ワーク上面側のカット幅Ｙとジェットノズル２の移動速度Ｖとの相関関係を示す演算式を予め得ておき、該演算式により演算することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置におけるウォータジェット加工を、ワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させて行う場合に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る複合加工装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】複合加工装置の各種系統等の概略を示す系統図である。
【図３】ワークの複合加工方法を説明するための平面図である。
【図４】ジェットノズルの移動速度の変化（図４（ａ））および該変化に基づくワーク上面側のカット幅の変化（図４（ｂ））を説明するための図である。
【図５】ノズル設定移動速度に対応して設定されたワーク上面側のカット幅の変化カーブを説明するための図である。
【図６】ワイヤカット放電加工の電気加工条件を説明するための図である。
【図７】複合加工装置に併設されたＮＣ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】速度増加設定カーブ（図８（ａ））および速度減少設定カーブ（図８（ｂ））を説明するための図である。
【図９】ＮＣ制御装置による複合加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】分割ノズル設定移動速度を説明するための図である。
【図１１】ノズル設定移動速度に対応するワーク上面側のカット幅データの設定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｅ：ワイヤ電極
Ｈ：目標移動速
Ｍ：ジェットノズルの移動距離
ｎ：演算分割数
Ｏ：ジェットノズルの円筒中心軸
Ｐ：ジェットノズルの移動経路
Ｒ：切断方向変更位置
Ｖ：ジェットノズルの移動速度
Ｖｓｅｔ：ノズル設定移動速度
Ｗ：ワーク
Ｗ´：最終加工形状
ΔＷ：ワイヤカット放電加工における加工代（加工部分）
Ｘ：オフセット量
Ｙ：ワーク上面側のカット幅
Ｙｓｅｔ：ノズル設定移動速度に対応するワーク上面側のカット幅
１：複合加工装置
２：ジェットノズル
３：上ガイドアッセンブリ
４：下ガイドアッセンブリ
５：加工槽
６：ワークスタンド
７：ノズル移動機構
８：ガイド移動機構
９：加工液供給系統
１０：高圧水噴射系統
１１：加工電源系統
２０：ＮＣ制御装置
２１：入力部
２２：記憶部
２３：処理部
２４：表示部
２３１：切断経路設定手段
２３２：ノズル移動速度設定手段
２３３：ノズル設定移動速度分割演算手段
２３４：ワーク上面側カット幅演算手段
２３５：オフセット量設定手段
２３６：ノズル移動経路演算手段
２３７：ウォータジェット加工実行手段
２３８：ワイヤカット放電加工実行手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置および複合加工方法に関し、特にウォータジェット加工をワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させて行う複合加工装置および複合加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超硬合金のような導電性の難切削材を複雑な任意の形状に切断加工することができる加工方法の１つとして、ワイヤカット放電加工がある。ワイヤカット放電加工は、放電エネルギを利用し非接触でワークを加工するので、ワークの材料が導電性であるならば、難切削材であっても加工形状精度が数μｍ以下で面粗度が数μｍＲｚ以下の極めて高精度な加工が可能である。なお、以下、加工形状精度と面粗度を合わせて加工精度という。
【０００３】
一方、研磨材粒や砥粒を混入させた高圧水をジェットノズルから噴射させてワークを切断するアブレーシブウォータジェット加工が知られている。ウォータジェット加工では、単位時間当たりのカット量に換算して、ワイヤカット放電加工の１０倍近い加工速度でワークを切断することが可能になってきている。しかしながら、ウォータジェット加工のように流体を工具のようにして使用する加工方法は、流体の特性上、ワイヤカット放電加工に比べて加工精度をよくすることが困難である。
【０００４】
そこで、ウォータジェット加工の高速加工性能とワイヤカット放電加工の高精度加工性能を生かすべく、特許文献１に示すようなウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合させて高速かつ高精度にワークの加工を行う複合加工装置が考えられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の複合加工におけるウォータジェット加工は、ジェットノズルの移動経路をワークの切断経路に対して所定量オフセットした位置に設定して行っており、このオフセット量は予めテスト加工等により得られるジェットノズルによるワーク上面側（ワーク上面側とは高圧水が噴射される側のワーク表面をいう）のカット幅に基づいて設定され、ワーク上面側のカット幅は常時一定と見做して切断加工を行っていた。
【０００７】
しかしながら、例えば切断形状にコーナー部を有し切断方向を変更しながらウォータジェット加工を行う場合には、コーナー付近でジェットノズルを一旦停止させた後、ジェットノズルの移動速度を徐々に上げながら所定時間後に目標移動速度に到達させ、次のコーナー付近で再び停止させるべく移動速度を徐々に下げる等、ジェットノズルの移動速度は変更して設定されることがあり、かかる場合にはジェットノズルの移動速度の変化に対応してワーク上面側のカット幅も僅かながら変化する。
【０００８】
したがって、上述の如くワーク上面側のカット幅を一定と見做してオフセット量を設定しウォータジェット加工を行うと実際の切断形状が所期の切断形状に対してずれてしまいウォータジェット加工における加工精度が低下することがあり、このような加工精度の低下はワイヤカット放電加工との複合加工では深刻な問題を引き起こす。
【０００９】
つまり、上述の如くワーク上面側のカット幅を一定と見做しつつも該カット幅が変化する場合には、取り過ぎとなる部分が生ずる可能性があるのでウォータジェット加工を所定に取り残しが生ずるように行わざるを得ず、その結果相対的に加工速度の遅いワイヤカット放電加工の加工代が多くなり、結局複合加工全体の加工時間が期待する程に短縮されないという状況に陥ってしまう。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、精度よくウォータジェット加工を行うことにより複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができるウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置および複合加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置に係る請求項１の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいてジェットノズルの移動速度の変化に対応するワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、ワークカット幅演算手段により演算されたワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、ウォータジェット加工実行手段によりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、上記各手段を有することとしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅が演算され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００１３】
ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置に係る請求項２の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度をワークの切断経路に対応するように設定するノズル移動速度設定手段と、ジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいて、ノズル移動速度設定手段により設定されたジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、ワークカット幅演算手段により演算されたワークのカット幅に基づいてワークの切断経路に対するジェットノズルのオフセット量を設定するオフセット量設定手段と、オフセット量設定手段により設定されたジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上をノズル移動速度設定手段により設定された移動速度でジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、ウォータジェット加工実行手段によりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、上記各手段を有することとしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算しつつジェットノズルのオフセット量が設定され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法に係る請求項３の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいてジェットノズルの移動速度の変化に対応するワークのカット幅を演算するステップと、ワークのカット幅を演算するステップにより演算されたワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、ウォータジェット加工を行うステップによりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、上記各ステップを含むこととしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅が演算され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００１７】
ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法に係る請求項４の発明は、ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度をワークの切断経路に対応するように設定するステップと、ジェットノズルの移動速度とジェットノズルによるワークのカット幅との相関関係に基づいて、ジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定されたジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算するステップと、ワークのカット幅を演算するステップにより演算されたワークのカット幅に基づいてワークの切断経路に対するジェットノズルのオフセット量を設定するステップと、オフセット量を設定するステップにより設定されたジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上をジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定された移動速度でジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、ウォータジェット加工を行うステップによりウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、上記各ステップを含むこととしたので、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算しつつジェットノズルのオフセット量が設定され、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、精度よくウォータジェット加工を行うことにより複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る複合加工装置の全体構成を示す斜視図、図２は各種機構および系統の概略を示す図である。
【００２１】
これらの図を参照して複合加工装置の概要を説明すると、複合加工装置１は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工による複合加工を行うべく、研磨材粒を含む高圧水をワークWに向けて噴射する略円筒形状のジェットノズル２と、ワークWを挟んで設けられワイヤ電極Eを張架する上下ガイドアッセンブリ３，４と、加工槽５に収容されワークWを載置するワークスタンド６と、ジェットノズル２の移動機構７（以下、ノズル移動機構７とする）と、上下ガイドアッセンブリ３，４の移動機構８（以下、ガイド移動機構８とする）と、加工槽５に加工液を供給する加工液供給系統９と、研磨材粒を含む高圧水をジェットノズル２を介してワークWに噴射する高圧水噴射系統１０と、ワイヤ電極EとワークWとの間に形成される間隙に電圧を印加して放電を発生させる加工電源系統１１と、を有しており、ジェットノズル２を所定の移動経路上を所定の移動速度で移動させてウォータジェット加工によるワークＷの切断加工を行った後、切断されたワークＷをワークスタンド６に取り付けたままの状態でワイヤカット放電加工による仕上げ加工を行うべく構成されている。
【００２２】
すなわち、複合加工におけるウォータジェット加工は、例えば図３に示すように、平板状に形成されたワークWの外側部分を製品とすべく中央部分を矩形状に切断して切り落とし最終加工形状Ｗ´を得る場合、最終加工形状Ｗ´を得るワークＷの切断経路Ｗ１乃至Ｗ４に対し所定量Ｘだけオフセットした位置をジェットノズル２の移動経路Ｐ１乃至Ｐ４としてジェットノズル２の円筒中心軸Ｏが移動経路Ｐ１乃至Ｐ４上を通過するように行う。
【００２３】
そして、図４（ａ）に示すように、例えば切断経路Ｗ１の切断方向Ｒ１→Ｒ２におけるジェットノズル２の移動速度Ｖは、ジェットノズル２の移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔでは切断方向が切断経路Ｗ４におけるＲ４→Ｒ１から切断経路Ｗ１におけるＲ１→Ｒ２に変更されるのでジェットノズル２を一旦停止させるべく０となり、次いで加速区間Ｗ１Ａにおいて所定の速度増加率をもって目標移動速度「Ｈ」まで増加し、続いて定速区間Ｗ１Ｂにおいて目標移動速度「Ｈ」で一定に推移した後、減速区間Ｗ１Ｃにおいて所定の速度減少率をもって減少し、切断方向が切断経路Ｗ１におけるＲ１→Ｒ２から切断経路Ｗ２におけるＲ２→Ｒ３に変更されるジェットノズル２の移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐで再びジェットノズル２を停止させるべく０となる等、コーナー部を有し切断方向を変更しながらウォータジェット加工を行うような場合には適宜変化するように設定される（以下、このようにワークＷの切断経路に対応するように設定されたジェットノズル２の移動速度Ｖをノズル設定移動速度Ｖｓｅｔとする）。
【００２４】
ここで、ワークＷの切断経路Ｗ１乃至Ｗ４に対するジェットノズル２のオフセット量Ｘは予めテスト加工により得られるウォータジェット加工におけるジェットノズル２によるワーク上面側（ワーク上面側とは高圧水が噴射される側のワーク表面をいう）のカット幅Ｙに基づいて設定されるが、このワーク上面側のカット幅Ｙは、図４（ｂ）に示すように、高圧水の流動特性等から一般にジェットノズル２の移動速度Ｖに応じて僅かに変化する。
【００２５】
そこで、本実施形態にあっては、ジェットノズル２の移動速度Ｖを種々変化させたときのワーク上面側のカット幅Ｙの変化データを得て該カット幅Ｙとジェットノズル２の移動速度Ｖとの相関関係を示すデータベースを予め生成しておき、該データベースに基づいて、図５に示すように、ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化に対応するワーク上面側のカット幅Ｙのデータを得る（以下、このようにして得られたノズル設定移動速度Ｖｓｅｔに対応するワーク上面側のカット幅ＹをＹｓｅｔとする）。
【００２６】
そして得られたワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔに基づいて、更にワイヤカット放電加工における加工部分ΔＷも考慮してノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化に対応するジェットノズル２のオフセット量Ｘを数１の如く設定することとしている。
[数１]
Ｘ＝ΔＷ＋Ｙｓｅｔ／２
【００２７】
なお、図４（ｂ）に示すように、ウォータジェット加工においては高圧水の流動特性等から単にウォータジェット加工を行うとワークＷの切断面が傾斜するので、この切断面の傾斜が是正されるようにジェットノズル２の傾斜角度が所要に設定される。
【００２８】
このようにウォータジェット加工が行われた後は、ワイヤカット放電加工が行なわれる。このワイヤカット放電加工は、所期の加工精度で加工部分ΔＷが加工されるように図６に示す如く電気加工条件を所定に設定しつつ行われる。ウォータジェット加工終了時において切断面の加工精度が所望に得られる場合は、ワイヤカット放電加工の加工部分ΔＷが少なくなり、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。なお、図６に示すように、電気加工条件はON時間、OFF時間、ピーク電流値、サーボ基準電圧値、ワイヤ電極Ｅの移動速度等を含む。
【００２９】
複合加工装置１には、ＮＣ制御装置２０が併設されている。図７に示すように、このＮＣ制御装置２０はウォータジェット加工においてノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化に対応してワークＷのカット幅Ｙｓｅｔを演算しつつワークＷの切断加工が行われるように構成されており、入力部２１、記憶部２２、処理部２３、および表示部２４からなる。
【００３０】
入力部２１は、例えば、キーボード、マウス、或いはタッチパネル等で構成されており、複合加工の実行に必要な各種情報を入力する機能を有している。なお、各種情報の入力は、ＣＲＴディスプレーや液晶ディスプレー等で構成される表示部２４において、数値情報や図形情報等の形態で表示させながら行うことができる。
【００３１】
記憶部２２は、例えば、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等で構成されており、複合加工の実行に必要な各種データを記憶する機能を有している。この記憶部２２に記憶されているデータには、ジェットノズル２の移動速度Ｖとワーク上面側のカット幅Ｙとの相関関係を示す上述したワーク上面側カット幅データベースがある。
【００３２】
ワーク上面側カット幅データベースは、ワークＷの材質、ジェットノズル２の高さ位置、高圧水の噴射圧力、研磨材粒の種類等のカット幅に影響を与える因子を所要に変化させてジェットノズル２とワーク上面側のカット幅Ｙとの相関関係を示すデータを得て生成され記憶部２２に記憶される。
【００３３】
更に記憶部２２に記憶されているデータには、加速区間の距離（加速区間におけるワークＷの切断長さ）をパラメータとした該加速区間における速度増加設定カーブおよび減速区間の距離（減速区間におけるワークＷの切断長さ）をパラメータとした該減速区間における速度減少設定カーブがあり、図８に示すように、オペレータが速度増加率および速度減少率を所望に選択可能なように各設定カーブは複数記憶されている。
【００３４】
これら各設定カーブにより、加速区間Ｗ１Ａの距離およびジェットノズル２の移動速度が０からＨに増加するまでの該移動速度の変化カーブ、減速区間Ｗ１Ｃの距離およびジェットノズル２の移動速度がＨから０に減少するまでの該移動速度の変化カーブが設定される。
【００３５】
処理部２３は入力部２１から入力された各種情報および記憶部２２に記憶されている各種データに基づいて複合加工の実行に必要な処理を行う機能を有している。
【００３６】
すなわち、処理部２３は、切断開始位置や切断終了位置等のワークＷの切断データに基づいて各切断方向ごとにワークＷの切断経路を設定する切断経路設定手段２３１、加速区間における速度増加設定カーブおよび減速区間における速度減少設定カーブ等に基づきワークＷの切断経路に対応するようにノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブを設定するノズル移動速度設定手段２３２、ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブをワークＷの微小切断経路長さをもって複数の区間ｎに分割し該分割した区間ごとに分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎを演算するノズル設定移動速度分割演算手段２３３、ワーク上面側カット幅データベースに基づいて分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎに対応するワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔ１，・・・，Ｙｓｅｔｎを演算しつつワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔの変化カーブを設定するワーク上面側カット幅演算手段２３４、ワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔおよびワイヤカット放電加工の加工代ΔＷに基づいて数１により移動経路Ｐのオフセット量Ｘを設定するオフセット量設定手段２３５、オフセット量ＸおよびワークＷの切断経路に基づいてジェットノズル２の移動経路Ｐを設定するノズル移動経路設定手段２３６、ノズル移動機構７および高圧水噴射系統１０に対し所定の制御信号を出力して移動経路Ｐ上をノズル設定移動速度Ｖｓｅｔでジェットノズル２を高圧水を噴射させつつ移動させワークＷのウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段２３７、ウォータジェット加工が行われた後に、ガイド移動機構８、加工液供給系統９、および加工電源系統１１に対し所定の制御信号を出力して所定の電気加工条件のもとでワークＷの放電加工を実行するワイヤカット放電加工実行手段２３８の各手段を含んでいる。
【００３７】
次に、図３の加工を例にＮＣ制御装置２０による複合加工方法の詳細を図９のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下においては切断経路Ｗ１を切断方向Ｒ１→Ｒ２で切断する場合の複合加工方法について説明するものとし、その他の切断経路Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の複合加工方法についてはＷ１と同様の複合加工が行われるものとしてその説明を省略する。
【００３８】
まず、ステップＳ１において、オペレータ等が切断開始位置の座標情報Ｒ１（Ｒ１Ｘ，Ｒ１Ｙ）、切断終了位置の座標情報Ｒ２（Ｒ２Ｘ，Ｒ２Ｙ）、および切断経路の形状情報「直線」等のワークＷの切断データ、ジェットノズル２の加速区間Ｗ１Ａにおける速度増加設定カーブの選択情報、定速区間Ｗ１Ｂにおける目標移動速度「Ｈ」、減速区間Ｗ１Ｃにおける速度減少設定カーブの選択情報、ノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔにおける速度「Ｖ１ｓｔａｒｔ（＝０）」、ノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐにおける速度「Ｖ１ｓｔｏｐ（＝０）」、オフセット方向情報「切断経路Ｗ１に対し内側に向かって直交する方向」、分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎを演算する際の分割区間数「ｎ」、ワイヤカット放電加工における加工代「ΔＷ」、電気加工条件、およびウォータジェット加工におけるカット幅に影響を与える因子等を入力部２１から入力する。
【００３９】
続いて、ステップＳ２において、切断経路設定手段２３１がステップＳ１で入力された切断開始位置の座標情報Ｒ１（Ｒ１Ｘ，Ｒ１Ｙ）、切断終了位置の座標情報Ｒ２（Ｒ２Ｘ，Ｒ２Ｙ）、および切断経路形状「直線」に基づいてワークＷの切断経路Ｗ１を設定する。
【００４０】
次いで、ステップＳ３において、ノズル移動速度設定手段２３２がノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブを設定する。
より詳しくは、ノズル移動速度設定手段２３２がまずステップＳ１で入力されたノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔにおける速度「Ｖ１ｓｔａｒｔ（＝０）」、ノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐにおける速度「Ｖ１ｓｔｏｐ（＝０）」、およびワーク上面側カット幅データベースに基づいて各位置におけるワーク上面側のカット幅Ｙを演算する。
【００４１】
そして、該カット幅Ｙと同じくステップＳ１で入力されたワイヤカット放電加工の加工代ΔＷから数１に基づいてジェットノズル２のオフセット量すなわちワークＷの切断経路から各位置までの距離（図４のＷ１Ａ´，Ｗ１Ａ´´，Ｗ１Ｃ´，Ｗ１Ｃ´´）を演算する。これにより切断開始位置Ｒ１や切断終了位置Ｒ２を基点としたノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔおよびノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐが定まる。
【００４２】
続いて、ノズル移動速度設定手段２３２がステップＳ１で入力された設定カーブの選択情報に基づいて加速区間Ｗ１Ａにおける速度増加設定カーブを記憶部２２から読み出し該設定カーブにより加速区間Ｗ１Ａの距離およびノズル移動速度が０からＨまで増加するときの該移動速度の変化カーブを得るとともに、同様に減速区間Ｗ１Ｃにおける速度減少設定カーブを記憶部２２から読み出し該設定カーブにより減速区間Ｗ１Ｃの距離およびノズル移動速度がＨから０まで減少するときの該移動速度の変化カーブを得る。
【００４３】
これらノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔ、ノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐ、区間Ｗ１Ａの距離、および区間Ｗ１Ｃの距離により定速区間Ｗ１Ｂの開始位置と終了位置も定まるので、図４に示すようにノズル移動開始位置Ｐ１ｓｔａｒｔからノズル移動終了位置Ｐ１ｓｔｏｐにおけるワークＷの切断経路に対応するノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブが設定される。
【００４４】
続いて、ステップＳ４において、図１０に示すように、ノズル設定移動速度分割演算手段２３３が、ステップＳ１で入力された分割区間数「ｎ」に基づいてステップＳ３で設定されたノズル設定移動速度Ｖｓｅｔの変化カーブを分割し該分割した区間ごとに分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎを演算する。
【００４５】
次いで、ステップＳ５において、ワーク上面側カット幅演算手段２３４がステップＳ１で入力されたカット幅に影響を与える因子と、ワーク上面側カット幅データベースと、ステップＳ３で演算した分割ノズル設定移動速度Ｖｓｅｔ１，・・・，Ｖｓｅｔｎと、に基づいて分割した区間「１，・・・，ｎ」ごとにワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔ１，・・・，Ｙｓｅｔｎを演算する。そして、各演算データ間を適宜補間してノズル設定移動速度Ｖｓｅｔに対応するワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔの変化カーブを図１１の如く設定する。
【００４６】
続いて、ステップＳ６において、オフセット量設定手段２３５がステップＳ１で入力されたワイヤカット放電加工の加工代「ΔＷ」およびステップＳ５で演算されたワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔに基づいて数１によりオフセット量Ｘを設定する。
【００４７】
そして、ステップＳ７において、ノズル移動経路設定手段２３６がステップＳ１で入力されたオフセット方向情報「切断経路Ｗ１に対し内側に向かって直交する方向」、ステップＳ２で設定されたワークＷの切断経路Ｗ１、およびステップＳ６で設定されたオフセット量Ｘ等に基づいて図３（図４（ａ））の如くジェットノズル２の移動経路Ｐ１を設定する。
【００４８】
次いで、ステップＳ８において、ウォータジェット加工実行手段２３７が高圧水噴射系統１０およびノズル移動機構７に対し所定の制御信号を出力して図３（図４（ａ））の如く設定された移動経路Ｐ１上を図４（ａ）に示すノズル設定移動速度Ｖｓｅｔで所定の傾斜角度のもと高圧水を噴射させつつジェットノズル２を移動させてウォータジェット加工を行う。
【００４９】
続いて、ステップＳ９において、ウォータジェット加工の終了後に、ワークＷをワークスタンド６に取り付けたままの状態でワイヤカット放電加工を行う。
すなわち、まずジェットノズル２を所定の退避位置（例えば、複合加工装置の正面左側）に退避させた後、ワイヤカット放電加工実行手段２３８が所定の制御信号を出力して加工液供給系統９により加工槽５に加工液を供給しつつガイド移動機構８により上下ガイドアッセンブリ３，４を所定の加工開始位置に位置決めし更にワイヤ電極Ｅを上下ガイドアッセンブリ３，４に結線した状態とする。
【００５０】
そして、ワイヤカット放電加工実行手段２３８がステップＳ１で入力した電気加工条件により放電加工が行なわれるようにガイド移動機構８および加工電源系統１１に対し所定の制御信号を出力しワイヤ電極ＥとワークＷとの間に形成される極間に所定の電圧を印加して放電を発生させつつワイヤ電極ＥをワークＷの切断経路に沿って移動させ、加工部分ΔＷのワイヤカット放電加工を行う。
【００５１】
以上説明したように本発明によれば、ジェットノズルの移動速度が変化するときにも該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するようにワークのカット幅を演算しつつジェットノズルのオフセット量が設定されるので、精度よくウォータジェット加工を行うことができる。これにより、ウォータジェット加工の取り残し代すなわちワイヤカット放電加工の加工代を少なくすることができ、複合加工全体の加工時間の短縮を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施形態ではノズル設定移動速度Ｖｓｅｔに対応するワーク上面側のカット幅Ｙｓｅｔをデータベースに基づいて演算することとしているが、ワーク上面側のカット幅Ｙとジェットノズル２の移動速度Ｖとの相関関係を示す演算式を予め得ておき、該演算式により演算することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置におけるウォータジェット加工を、ワークのカット幅に基づく移動経路上をジェットノズルを移動させて行う場合に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る複合加工装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】複合加工装置の各種系統等の概略を示す系統図である。
【図３】ワークの複合加工方法を説明するための平面図である。
【図４】ジェットノズルの移動速度の変化（図４（ａ））および該変化に基づくワーク上面側のカット幅の変化（図４（ｂ））を説明するための図である。
【図５】ノズル設定移動速度に対応して設定されたワーク上面側のカット幅の変化カーブを説明するための図である。
【図６】ワイヤカット放電加工の電気加工条件を説明するための図である。
【図７】複合加工装置に併設されたＮＣ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】速度増加設定カーブ（図８（ａ））および速度減少設定カーブ（図８（ｂ））を説明するための図である。
【図９】ＮＣ制御装置による複合加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】分割ノズル設定移動速度を説明するための図である。
【図１１】ノズル設定移動速度に対応するワーク上面側のカット幅データの設定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｅ：ワイヤ電極
Ｈ：目標移動速
Ｍ：ジェットノズルの移動距離
ｎ：演算分割数
Ｏ：ジェットノズルの円筒中心軸
Ｐ：ジェットノズルの移動経路
Ｒ：切断方向変更位置
Ｖ：ジェットノズルの移動速度
Ｖｓｅｔ：ノズル設定移動速度
Ｗ：ワーク
Ｗ´：最終加工形状
ΔＷ：ワイヤカット放電加工における加工代（加工部分）
Ｘ：オフセット量
Ｙ：ワーク上面側のカット幅
Ｙｓｅｔ：ノズル設定移動速度に対応するワーク上面側のカット幅
１：複合加工装置
２：ジェットノズル
３：上ガイドアッセンブリ
４：下ガイドアッセンブリ
５：加工槽
６：ワークスタンド
７：ノズル移動機構
８：ガイド移動機構
９：加工液供給系統
１０：高圧水噴射系統
１１：加工電源系統
２０：ＮＣ制御装置
２１：入力部
２２：記憶部
２３：処理部
２４：表示部
２３１：切断経路設定手段
２３２：ノズル移動速度設定手段
２３３：ノズル設定移動速度分割演算手段
２３４：ワーク上面側カット幅演算手段
２３５：オフセット量設定手段
２３６：ノズル移動経路演算手段
２３７：ウォータジェット加工実行手段
２３８：ワイヤカット放電加工実行手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて前記ジェットノズルの移動速度の変化に対応する前記ワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、
前記ワークカット幅演算手段により演算された前記ワークのカット幅に基づく移動経路上を前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、
前記ウォータジェット加工実行手段により前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、
を有することを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置。
【請求項２】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度を前記ワークの切断経路に対応するように設定するノズル移動速度設定手段と、
前記ジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて、前記ノズル移動速度設定手段により設定された前記ジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するように前記ワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、
前記ワークカット幅演算手段により演算された前記ワークのカット幅に基づいて前記ワークの切断経路に対する前記ジェットノズルのオフセット量を設定するオフセット量設定手段と、
前記オフセット量設定手段により設定された前記ジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上を前記ノズル移動速度設定手段により設定された移動速度で前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、
前記ウォータジェット加工実行手段により前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、
を有することを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置。
【請求項３】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて前記ジェットノズルの移動速度の変化に対応する前記ワークのカット幅を演算するステップと、
前記ワークのカット幅を演算するステップにより演算された前記ワークのカット幅に基づく移動経路上を前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、
前記ウォータジェット加工を行うステップにより前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、
を含むことを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法。
【請求項４】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度を前記ワークの切断経路に対応するように設定するステップと、
前記ジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて、前記ジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定された前記ジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するように前記ワークのカット幅を演算するステップと、
前記ワークのカット幅を演算するステップにより演算された前記ワークのカット幅に基づいて前記ワークの切断経路に対する前記ジェットノズルのオフセット量を設定するステップと、
前記オフセット量を設定するステップにより設定された前記ジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上を前記ジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定された移動速度で前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、
前記ウォータジェット加工を行うステップにより前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、
を含むことを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法。
【請求項１】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて前記ジェットノズルの移動速度の変化に対応する前記ワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、
前記ワークカット幅演算手段により演算された前記ワークのカット幅に基づく移動経路上を前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、
前記ウォータジェット加工実行手段により前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、
を有することを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置。
【請求項２】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度を前記ワークの切断経路に対応するように設定するノズル移動速度設定手段と、
前記ジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて、前記ノズル移動速度設定手段により設定された前記ジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するように前記ワークのカット幅を演算するワークカット幅演算手段と、
前記ワークカット幅演算手段により演算された前記ワークのカット幅に基づいて前記ワークの切断経路に対する前記ジェットノズルのオフセット量を設定するオフセット量設定手段と、
前記オフセット量設定手段により設定された前記ジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上を前記ノズル移動速度設定手段により設定された移動速度で前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うウォータジェット加工実行手段と、
前記ウォータジェット加工実行手段により前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うワイヤカット放電加工実行手段と、
を有することを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工装置。
【請求項３】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて前記ジェットノズルの移動速度の変化に対応する前記ワークのカット幅を演算するステップと、
前記ワークのカット幅を演算するステップにより演算された前記ワークのカット幅に基づく移動経路上を前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、
前記ウォータジェット加工を行うステップにより前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、
を含むことを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法。
【請求項４】
ワークに向けて高圧水を噴射するジェットノズルの移動速度を前記ワークの切断経路に対応するように設定するステップと、
前記ジェットノズルの移動速度と前記ジェットノズルによる前記ワークのカット幅との相関関係に基づいて、前記ジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定された前記ジェットノズルの移動速度が変化するときに該ジェットノズルの移動速度に対応して変化するように前記ワークのカット幅を演算するステップと、
前記ワークのカット幅を演算するステップにより演算された前記ワークのカット幅に基づいて前記ワークの切断経路に対する前記ジェットノズルのオフセット量を設定するステップと、
前記オフセット量を設定するステップにより設定された前記ジェットノズルのオフセット量に基づく移動経路上を前記ジェットノズルの移動速度を設定するステップにより設定された移動速度で前記ジェットノズルを移動させてウォータジェット加工を行うステップと、
前記ウォータジェット加工を行うステップにより前記ウォータジェット加工が行われた後に、ワイヤカット放電加工を行うステップと、
を含むことを特徴とするウォータジェット加工およびワイヤカット放電加工を複合して行う複合加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５７７４（Ｐ２０１０−５７７４Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７１０９８（Ｐ２００８−１７１０９８）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００１３２７２５）株式会社ソディック (197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（０００１３２７２５）株式会社ソディック (197)
【Ｆターム（参考）】
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