JP2001157921A

JP2001157921A - 放電加工装置

Info

Publication number: JP2001157921A
Application number: JP33812999A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Suzuki; 昭弘鈴木; Taichiro Tamida; 太一郎民田; Akihiko Iwata; 明彦岩田; Munemasa Kimura; 宗雅木村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】高速の荒加工と高面精度の仕上加工の工程数
を減らし、加工時間を短縮することを目的とする。【解決手段】荒加工電源と高周波仕上電源を加工電極
に並列に接続する。お互いの電源が加工時に悪影響を及
ぼすのをふせぐため、電源と加工電極間に直列または並
列にインピーダンス調整回路またはスイッチを接続す
る。荒加工用電源と高周波仕上電源が干渉しあわなくな
り、加工制御がしやすくなると同時に工程数をへらして
加工時間を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工機には、形彫り放電加工、ワイ
ヤ放電加工などの方式がある。形彫り放電加工では特定
形状の電極を用いて電極と加工対象物間に放電を発生さ
せ、この放電により所定の形状を加工する。またワイヤ
放電加工では電極として導電性ワイヤを用い、上記ワイ
ヤに給電しながら巻取り・移動させてワイヤと加工対象
物間に放電を発生させ、この放電により加工を行う。

【０００３】第１９図は、『放電加工技術』（斎藤、毛
利、高鷲、古谷：日刊工業新聞社（１９９７））ｐ．１
１７に示されている一般的なワイヤ放電加工機の構成で
ある。図において１００１はワイヤ、１００２は加工対
象、１００３は加工電源、１００４ａ、１００４ｂはそ
れぞれ給電ケーブル、１００５は給電端子、１００６は
供給リール、１００７は巻取りリール、１００８はブレ
ーキ、１００９は巻取りローラ、１０１０はクロステー
ブル、１０１１はＸ軸モータ、１０１２はＹ軸モータ、
１０１３ａ、１０１３ｂはそれぞれモータ制御ケーブ
ル、１０１４は制御装置、１０１５はサーボ回路、１０
１６は加工液タンク、１０１７はポンプ、１０１８ａ、
１０１８ｂはそれぞれ加工液供給パイプである。

【０００４】次に動作について説明する。加工電源１０
０３からワイヤ１００１、加工対象１００２間に給電ケ
ーブル１００４ａ、１００４ｂ、および給電端子１００
５を通じて電圧を印加する。ここでワイヤ１００１と加
工対象１００２間の電位差が放電開始電圧を超えるとワ
イヤ１００１と加工対象１００２間に放電が発生し、こ
の放電により加工対象１００２の一部が除去されて加工
が行われる。この場合ワイヤ表面も同様に放電により除
去される。このため通常はワイヤの断線を防ぐためワイ
ヤを巻取りながらワイヤ表面上の異なる位置で放電が発
生するようにして加工を行う。ワイヤは供給リール１０
１６よりブレーキ１００８、ガイド１０１９を通じて供
給される。加工対象１００２の下部には巻取りローラ１
００９、巻取りリール１００７があり、使用ずみのワイ
ヤを巻取る。ワイヤとしては例えば直径０．３ｍｍ〜
０．０３ｍｍの銅線、黄銅線などが用いられる。

【０００５】加工対象１００２はクロステーブル１０１
０に固定される。クロステーブル１０１０にはＸ軸モー
タ１０１１、Ｙ軸モータ１０１２が設けられている。さ
らにＸ軸モータ１０１１、Ｙ軸モータ１０１２にはそれ
ぞれモータ制御ケーブル１０１３ａ、１０１３ｂが接続
され、制御回路１０１４、サーボ回路１０１５からの制
御信号が供給される。この構成にてクロステーブル１０
１０は制御回路１０１４、サーボ回路１０１５からなる
ＮＣ装置の指示に従い加工対象１００２の位置を動か
す。これにより加工対象をＮＣ装置の命令通りの形状に
加工することができる。

【０００６】１０１６は加工液タンクである。このタン
クには例えば脱イオン水が用いられる。加工液はポンプ
１０１７の作用により加工液供給パイプ１０１８を通じ
て放電場に供給される。

【０００７】次にワイヤ放電加工機にて加工時に加工電
極間に印加される電圧波形について説明する。一般的に
はワイヤと加工対象の間にパルス状の電圧を印加する
が、その電圧波形によって加工性能が変化することが知
られている。例えば特開平６−８０４９では高周波の電
源を用い、電圧を高速で断続させて印加することによっ
て仕上げの微細な加工を行うことが示されている。ここ
で高周波とは一般に１ＭＨｚ程度以上の周波数を指す。
また加工対象を高速切断する場合には周波数を数十ｋＨ
ｚ程度に下げ、高ピーク電流が流れるタイプの電源を用
いる。

【０００８】加工対象を高速加工する場合の回路構成の
例を図２０に示す。図２０にて、１００３は加工電源、
１００４ａ、１００４ｂはそれぞれ加工電源１００３と
加工電極を結ぶ給電線である。図２０では加工電極間を
負荷１１０５として示している。１１０１、１１０２は
それぞれ加工負荷部の浮遊のインダクタンスおよびキャ
パシタンス、１１０３は放電の断続を模擬したスイッ
チ、１１０４は放電抵抗を表わしている。ここで加工電
源１００３は周波数を数十ｋＨｚ程度に下げ、高ピーク
電流が流れるタイプの電源である。この電源を用いると
加工対象を高速に切断することができるが一方切断面の
面粗さは荒い。ここではこのタイプの電源を荒加工電源
と称する。

【０００９】次に動作について説明する。負荷部は電源
から電圧が印加されない状態ではワイヤと加工対象で構
成される電極、および電極間を満たす加工液で構成され
る。この部分の等価回路を図２０にてインダクタンス１
１０１、およびキャパシタンス１１０２で表わしてい
る。電圧が印加されない状態では等価回路上のスイッチ
１１０３はＯＦＦしている。電源から電圧が印加される
と負荷部にてキャパシタンス１１０２両端の電圧が上昇
する。そしてキャパシタンス１１０２両端の電圧が放電
開始電圧に達すると電極間に導電路が形成され放電が発
生する。図２０では放電開始を等価回路上でスイッチ１
１０３で表わしている。つまり放電開始とともに等価回
路上のスイッチ１１０３がＯＮし、電流が放電抵抗１１
０４に流れる。これにより放電抵抗部分で発熱して加工
対象が局所的に温度上昇し、加工がなされる。

【００１０】荒加工電源の構成例を図２１に示す。図２
１にて１２１０は直流電源、１２２０〜１２２３はトラ
ンジスタ、１２３０〜１２３３は抵抗器、１２４０は発
振回路、１２５０はデジタル制御回路、１２６０は加工
条件設定回路である。次に動作について説明する。加工
条件設定回路１２６０では電圧印加パルス幅τｐ、休止
期間τｒ、ピーク電流Ｉｐ、加工電圧Ｖなどを設定す
る。これら設定値をデジタル制御回路１２５０にてデジ
タル指令値に変換し、発振回路１２４０に入力する、発
振回路１２４０では入力された指令値にもとづきトラン
ジスタ１２２０〜１２２３をオン、オフさせる。トラン
ジスタ１２２０〜１２２３には直列に異なった抵抗値を
もつ抵抗器１２３０〜１２３３が接続されており、指令
値に基づく電流を加工電極間に流す。

【００１１】トランジスタの動作と加工電極間の電圧、
電流の関係を図２２に示す。トランジスタがパルス幅τ
ｐの期間オンするとこの期間に加工電極間の電圧は上昇
する。また休止期間τｒの間は電極間のＣ成分により電
圧が維持され、再び電圧印加期間になると加工電極間電
圧は上昇する、やがて電圧値が放電開始電圧に達すると
放電が開始し、加工電極間に放電電流が流れる。

【００１２】高周波電源１１０６を用いる場合の回路構
成の例を図２３に示す。高周波電源の場合は加工部と電
源の間に一般に整合回路１１０７が設けられ、これを調
整することによりエネルギの反射を抑え、電源から出力
したエネルギができるだけたくさん加工負荷に入るよう
にする。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の放電加工機は以
上のように構成されており、通常加工対象を先に荒加工
電源１００３を用いて切断し、その後高周波電源を荒加
工電源と入れ替えて加工電極に接続し、切断面の仕上げ
加工を行っていた。このように加工内容により電源接続
を変更する手間がかかる、加工が仕上げ内容により多く
の工程に別れ加工時間がかかる問題があった。

【００１４】また、荒加工電源と高周波電源とを同時に
並列に加工電極に接続する場合、お互いの電源が干渉し
て正常に動作しないという問題がしばしば発生してい
た。たとえばこの問題は、荒加工電源を加工電極に接続
した状態で高周波電源を動作させる場合に発生しやす
い。

【００１５】この現象を図２４を用いて説明する。図２
４は荒加工電源１００３などと仕上げ用の高周波電源１
００６を併用する場合の等価回路図であり、図において
１１０２は主として放電ギャップの容量Ｃ₀、１１０４
は放電時の放電抵抗Ｒ、１１０３は放電の断続を模擬す
るスイッチＳＷ、１１０１、１２１０はそれぞれ放電加
工機内の浮遊のインダクタンス分Ｌ₀および抵抗分Ｒ₀、
１１０５は放電負荷部、１１２１は荒加工電源のインダ
クタンスＬ₁を示す。放電開始前において、高周波電源
１００６のみが接続されている場合、電源から見た放電
負荷部１１０５のインピーダンスＺは次式で表わせる。

【００１６】Ｚ＝Ｒ₀＋ｊ（ωＬ₀−１／ωＣ₀）・・・（１）インダクタンスＬ₀と容量Ｃ₀は直列共振回路となってお
り、電源周波数が共振周波数に近ければ容量Ｃ₀の両端
の電圧が上昇し、放電負荷１１０３、１１０４に放電が
生じやすい状態となるので、高周波放電加工機はこのよ
うな条件で使用されることが多いと考えられる。このよ
うな場合のインピーダンスＺのベクトル図の例を図２５
に示す。

【００１７】ここで荒加工電源が並列に接続されると、
式（１）のインピーダンスＺはＺ＝Ｒ₀＋ｊω（Ｌ₀＋Ｌ₁／（１−ω²Ｌ₁Ｃ₀））・・・（２）（ここに、Ｌｅｑ＝Ｌ₀＋Ｌ₁／（１−ω²Ｌ₁Ｃ₀））と
なり共振周波数が変化（一般に上昇）する。もともと共
振条件に近い条件で使用されることの多い高周波放電加
工機に荒加工電源が並列に接続されると、共振条件に近
づきすぎる場合がある。電源周波数が共振周波数に丁度
一致する場合は式（２）のリアクタンス分Ｚ（Ｉｍ）＝
ωＬｅｑがゼロとなり、インピーダンスＺはＲ₀のみと
なって非常に小さくなる。この場合のインピーダンスＺ
のベクトル図を図２６に示す。この場合は電源と負荷と
の整合条件が悪化して放電負荷へのパワーの投入が困難
となり、放電が不能となる場合がある。このように、高
周波電源を荒加工電源と並列に接続して併用する場合は
相互に干渉を生じやすく、加工が不可能となるという問
題がしばしば発生していた。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
わる放電加工機は、高周波交流電源を含む複数の加工電
源を加工電極に並列に接続し、このうち荒加工電源と加
工間隙間にダイオードを設けたものである。

【００１９】本発明の請求項２にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、複数の電源と加工電極の間に一つまたは
複数の電源選択用スイッチを設けたものである。

【００２０】本発明の請求項３にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、加工電極と直列または並列にインピーダ
ンス調整回路を接続したものである。

【００２１】本発明の請求項４にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、加工電極と直列または並列ににインピー
ダンス調整回路を接続し、上記並列に接続したインピー
ダンス調整回路と直列にスイッチを設けるかあるいは上
記直列に接続したインピーダンス調整回路と並列にスイ
ッチを設けたものである。

【００２２】本発明の請求項５にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、高周波交流電源と加工電極の間に直列に
コンデンサを接続したものである。

【００２３】本発明の請求項６にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、加工電極間の電圧・電流を検出する検出
器、および電圧・電流を制御する制御基板を備え、上記
加工電極と直列または並列にインピーダンス調整回路を
接続し、上記インピーダンス調整回路の回路定数を上記
制御基板により制御するものである。

【００２４】本発明の請求項７にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、さらに請求項１〜６のいずれかの構成を
とり、上記複数の加工電源のうち少なくとも２つから同
時に電圧を加工電極間に印加するようにしたものであ
る。

【００２５】本発明の請求項８にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、さらに請求項１〜６のいずれかの構成を
とり、上記複数の加工電源のうち高周波交流電源以外の
電源からの電圧印加休止期間に上記高周波交流電源から
加工電極間に電圧を印加するようにしたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１図１は本発明に第１の実施の形態を示す図である。図に
おいて１００３は荒加工電源であり、周波数は数十ｋＨ
ｚ程度で高ピーク電流が流れ、高速切断加工を行う。荒
加工電源は給電線１００４ａ、１００４ｂを通じて負荷
部１１０５に接続される。ここで本実施の形態は、高周
波仕上電源１１０６を整合回路１１０７を通じて負荷部
１１０５に、荒加工電源と並列に接続する構成とした。

【００２７】次に動作について説明する。加工対象を切
断し、加工面を高面精度に仕上げる加工を行う場合にお
いて、まず荒加工電源１００３を通電して加工電圧を負
荷部１１０５に印加して切断加工を行う。次に高周波仕
上電源１００６を通電して加工電圧を負荷部１１０５に
印加し、面仕上げ加工を行う。図１の構成では図２０、
図２３の構成と異なり、荒加工電源１００３および高周
波仕上電源１００６が負荷部１１０５に並列に接続され
ているので、加工切り替え時に配線の変更を行う必要が
なく、加工工程を短縮することができる。これにより加
工時間を短縮することができる。

【００２８】ここで、前述したように荒加工電源と高周
波仕上電源が負荷部に並列に接続されている時、荒加工
電源系のインダクタンス分Ｌ₁の値によっては、高周波
仕上電源を用いて加工を行うと高周波仕上電源から負荷
部をみたインピーダンスが非常に小さくなり負荷部に電
圧がかかりにくいという問題があった。そこで本実施の
形態ではこの問題を解決するために、荒加工電源と負荷
部の間にダイオード１２００を設けた。ダイオード１２
００は、その内部インピーダンスが高周波電源の周波数
において負荷部のインピーダンスに比べて大きくなるよ
うに選ぶ。荒加工を行う場合にはダイオード１２００を
通じて加工電極間に電圧を印加する。高周波電源を用い
る場合はダイオード１２００により高周波電源側から荒
加工電源系の内部インピーダンスが遮断されるので、高
周波電源から負荷部をみたインピーダンスが非常に小さ
くなる現象を防ぐことができる。

【００２９】なお、ここでは荒加工電源と高周波仕上電
源を各１台としたが、それぞれあるいは一方が複数の場
合にも、本実施の形態は適用できる。以下の実施の形態
についても同様である。

【００３０】実施の形態２図２は本発明の第２の実施の形態を示す図である。図２
において１は荒加工電源と負荷部の間に設けられたスイ
ッチである。

【００３１】前述したように荒加工電源と高周波仕上げ
電源が負荷部に並列に接続せれている時、荒加工電源系
のインダクタンス分Ｌ₁の値によっては、高周波仕上げ
電源を用いて加工を行うと高周波仕上げ電源から負荷部
をみたインピーダンスが非常に小さくなり負荷部に電圧
がかかりにくいという問題があった。そこで本実施の形
態ではこの問題を解決するために、荒加工電源と負荷部
の間にスイッチ１を設けた。荒加工を行う場合にはスイ
ッチ１をオンにして加工を行い、高周波仕上げ加工を行
う場合にはスイッチ１をオフにして加工を行う。これに
より荒加工電源系により高周波仕上げ加工が影響される
のをふせぐことができる。図２ではスイッチ１を給電線
１００４ａに設ける例を示したが、１００４ｂに設けて
もよい。さらにスイッチ１を給電線１００４ａ、１００
４ｂの両方に設けるとアースを通じた浮遊のリアクタン
ス分の影響を除去でき、より一層効果が高まる。

【００３２】荒加工時に高周波仕上げ電源系の影響が現
われる場合には、図３に示すように高周波仕上げ電源と
負荷部の間にスイッチ２を設けてもよい。荒加工を行う
時スイッチ２をオフにし、高周波仕上げ加工を行うとき
スイッチ２をオンすることにより、荒加工時に高周波仕
上げ電源系の影響を受けることを防ぐことができる。図
３ではスイッチ２を給電線１００４ｃに設ける例を示し
たが、１００４ｄに設けてもよい。さらにスイッチ２を
給電線１００４ｃ、１００４ｄの両方に設けるとアース
を通じた浮遊のリアクタンス分の影響を除去でき、より
一層効果が高まる。

【００３３】さらに荒加工電源、高周波仕上げ加工電源
の双方が悪影響を及ぼしあう場合には、図４に示すよう
にスイッチ１、スイッチ２の両方を設けてもよい。図４
にて１２１０はスイッチ１、スイッチ２のオン、オフを
制御する制御系、１２２０ａ、１２２０ｂはそれぞれ制
御系１２１０とスイッチ１、スイッチ２を結ぶ制御線で
ある。制御系１２１０により荒加工を行う時にはスイッ
チ１をオン、スイッチ２をオフにする。また高周波仕上
加工を行うときはスイッチ１をオフ、スイッチ２をオン
する。このように制御することにより、荒加工時に高周
波仕上電源の影響を受けることを防ぐことができ、高周
波仕上加工時に荒加工電源の影響を防ぐことができる。

【００３４】実施の形態３図５は本発明の第３の実施の形態を示す図である。図５
において、１０は荒加工電源に並列に接続したインピー
ダンス調整回路である。

【００３５】図２５、図２６でみたように荒加工電源と
高周波仕上げ電源を並列に負荷部に接続した場合に高周
波仕上電源から電圧が負荷部にかかりにくくなるのは、
高周波仕上げ電源からみた負荷部および荒加工電源のリ
アクタンス分が直列共振により０に近づくためであっ
た。そこで本実施の形態では荒加工電源と並列にインピ
ーダンス調整回路１０を接続した。インピーダンス接続
回路には例えば図６に示すようにコンデンサ２０を用い
ればよい。この場合のインピーダンスＺについて図７に
て説明する。インピーダンス調整回路１０を設けない場
合に高周波仕上電源から負荷部および荒加工電源をみた
時のインピーダンスＺ_Aが図７に示す状態であるとす
る。これは図２６でみたのと同じ状態であり、荒加工電
源のインダクタンス分Ｌ₁のために負荷部のリアクタン
ス分Ｚ（Ｉｍ）＝ωＬｅｑが０に近くなっている。この
場合、負荷部のインピーダンスはほとんど抵抗分Ｒ₀の
みとなって非常に小さくなり、高周波電源から負荷部に
電圧を印加しても負荷部の電圧が上昇せず放電が発生し
ない。そこでインピーダンス調整回路１０によりこの問
題に対処する。例えばインピーダンス回路１０としてコ
ンデンサ２０を電源と並列に接続すると直列共振が除か
れてＺ（Ｉｍ）≠０となり、図７に示すように高周波仕
上げ電源から負荷部および荒加工電源系をみた時のイン
ピーダンスはＺ_Bに変化する。これにより負荷部のイン
ピーダンスが高くなり、負荷部の電圧が上昇し、放電が
得られるようになる。

【００３６】上記実施の形態ではインピーダンス調整回
路１０としてコンデンサ２０を用いる例を示したが、他
のインピーダンス回路でもよく、同様の効果を奏する。

【００３７】実施の形態４上記実施の形態ではインピーダンス調整回路を荒加工電
源と並列に接続したが、直列に接続してもよい。その場
合の例を図８に示す。図８にて３０は、電源から負荷部
に対して直列に接続したインピーダンス調整回路であ
る。またインピーダンス調整回路としてリアクトル４０
を用いた例を図９に示す。

【００３８】この場合のインピーダンス変化を図１０に
示す。インピーダンス調整回路３０を設けない場合に高
周波仕上電源から負荷部および荒加工電源系をみた時の
インピーダンスＺ_Aが図１０に示す状態であるとする。
これは図２６でみたのと同じ状態であり、荒加工電源の
インダクタンス分Ｌ₁のために負荷部のリアクタンス分
Ｚ（Ｉｍ）＝ωＬｅｑが０に近くなっている。この場
合、負荷部のインピーダンスはほとんど抵抗分Ｒ₀のみ
となり、非常に小さくなり、高周波電源から負荷部に電
圧を印加しても負荷部の電圧が上昇せず放電が発生しな
い。そこでインピーダンス調整回路３０によりこの問題
に対処する。例えばインピーダンス回路３０としてリア
クトル４０を荒加工電源と直列に接続すると直列共振が
除かれてＺ（Ｉｍ）≠０となり、図１０に示すように高
周波仕上げ電源から負荷部および荒加工電源系をみた時
のインピーダンスはＺ_Cに変化する。これにより負荷部
のインピーダンスが高くなり、負荷部の電圧が上昇し、
放電が得られるようになる。

【００３９】上記実施の形態ではインピーダンス調整回
路３０としてリアクトル４０を用いる例を示したが、抵
抗器など他の素子、他の回路でもよく、同様の効果を奏
する。

【００４０】実施の形態５図１１は本発明による第５の実施の形態を示す図であ
る。図１１において５０はインピーダンス調整回路１０
に直列に設けたスイッチである。また図１２ではインピ
ーダンス調整回路１０としてコンデンサ２０を用いた場
合の例を示している。

【００４１】実施の形態３でみたように、荒加工電源と
並列にインピーダンス調整回路１０を接続することによ
り高周波仕上電源からみた負荷部および荒加工電源系の
インピーダンスを調整することができ、高周波仕上電源
により負荷部で放電を発生できるようになる。ただし荒
加工を行う場合にこのインピーダンス調整回路１０が影
響を及ぼす場合がある。本実施の形態はこれを避けるた
めのものである。本実施の形態では荒加工を行う場合は
スイッチ５０をオフにしてインピーダンス調整回路１０
を切り離す。これによりインピーダンス調整回路１０の
影響をうけることなく荒加工を行うことができる。

【００４２】実施の形態６図１３は本発明による第６の実施の形態を示す図であ
る。図１３において７０はインピーダンス調整回路３０
に並列に設けたスイッチである。また図１４ではインピ
ーダンス調整回路３０としてリアクトル４０を用いた場
合の例を示している。

【００４３】実施の形態４でみたように、荒加工電源と
直列にインピーダンス調整回路３０を接続することによ
り高周波仕上電源からみた負荷部および荒加工電源のイ
ンピーダンスを調整することができ、高周波仕上電源に
より負荷部で放電を発生できるようになる。ただし荒加
工を行う場合にこのインピーダンス調整回路３０が影響
をおよぼす場合がある。本実施の形態はこれを避けるた
めのものである。本実施の形態では荒加工を行う場合は
スイッチ７０をオンにしてインピーダンス調整回路３０
を短絡する。これによりインピーダンス調整回路３０の
影響をうけることなく荒加工を行うことができる。

【００４４】実施の形態７図１５は本発明による第７の実施の形態を示す図であ
る。図１５において８０は高周波交流電源と加工電極の
間に直列に接続したコンデンサである。

【００４５】荒加工電源から負荷部に投入されるパワー
は非常に大きい。このため負荷部に対して荒加工電源と
高周波仕上電源を並列接続した状態で荒加工を行うと、
荒加工電源からのパワーの一部が高周波仕上電源に流れ
込み、高周波仕上電源を破壊するおそれがある。本実施
の形態ではこれを防ぐために高周波仕上電源と加工電極
の間に直列にコンデンサを接続している。荒加工電源で
は高周波仕上電源に比べて動作周波数が低いのでコンデ
ンサのインピーダンス１／ωＣはその分高くなる。つま
りコンデンサ８０は高周波仕上電源から見れば低インピ
ーダンスとなり、荒加工電源から見れば高インピーダン
スとなる。これにより荒加工電源から高周波仕上電源へ
のパワー流入を防ぐことができる。

【００４６】コンデンサ８０の容量は、荒加工時に負荷
部のインピーダンスに比べてコンデンサ８０のインピー
ダンスが高くなるように選べばよい。

【００４７】また、このコンデンサ８０は、前記の実施
の形態のように荒加工電源の接続により負荷部のインピ
ーダンスが非常に小さくなる問題を生じた場合の解決手
段としても有効である。

【００４８】実施の形態８図１６は本発明による第８の実施の形態を示す図であ
る。図１６において９０は加工電極間の電圧を検出する
電圧検出器、１００は加工電極間の電流を検出する電流
検出器、１１０は電圧・電流を制御する制御回路、１２
０ａ〜ｄは電圧・電流検出器９０、１００と制御回路１
１０、およびインピーダンス調整回路１０、３０と制御
回路１１０をそれぞれ接続する信号線である。

【００４９】実施の形態３、実施の形態４に述べたよう
に、インピーダンス調整回路１０、３０を用いることに
より、負荷部および負荷部と並列の電源系のインピーダ
ンスＺを調整することができる。ここでインピーダンス
Ｚは負荷部の状態により変化し、場合によっては加工中
に再び放電が発生しにくい状態になることもある。そこ
で本実施の形態ではこのインピーダンスＺを自動調整す
る。

【００５０】電圧検出器９０、電流検出器１００はそれ
ぞれ高周波仕上げ電源が動作する場合の負荷部の電圧・
電流を検出する。制御回路１１０ではこれらの電圧・電
流の検出信号からインピーダンスを検出し、電極間に放
電が発生しやすいようにインピーダンス調整回路１０、
３０を調整する。これにより負荷部のインピーダンスが
大きく変動する場合においても安定した加工を行うこと
ができる。

【００５１】実施の形態９以上実施の形態１〜実施の形態８で述べたように、荒加
工電源と高周波仕上げ電源を負荷部に並列に接続して動
作できるようになると、荒加工電源と高周波仕上げ電源
の両者から同時に負荷部に電圧印加できるようになる。
本実施の形態では、実施の形態１〜実施の形態８で述べ
た構成をとり、荒加工電源と高周波仕上げ電源の両者か
ら同時に負荷部に電圧を印加して加工を行う。

【００５２】図１７はこの場合の加工特性を示す図であ
る。図１７において左縦列に示した（ａ）は荒加工電源
のみを用いた加工、右縦列に示した（ｂ）は荒加工電源
と高周波仕上電源の両者から同時に負荷部に電圧を印加
して行う加工の例である。図１７（ａ）に示すように、
荒加工電源のみを用いる場合には電流波形は通常三角波
に近いパルス形状となる。この場合、発生する放電パル
スごとに加工対象は大きく削りとられる。例えば時刻ｔ
＝ｔ₁にて加工対象のＡＢ間が放電で削りとられると、
次の放電が発生する時刻ｔ＝ｔ₂では加工対象の突起部
分であるＡ、Ｂ部に放電が発生してこの部分が削りとら
れる。そして新たな突起部Ｃ、Ｄができる。次の放電が
発生する時刻ｔ＝ｔ₃では加工対象の突起部分である
Ｃ、Ｄ部に放電が発生してこの部分が削りとられる。そ
して新たな突起部Ｅ、Ｆができる。これを繰り返して加
工対象の切断が進む。ここで荒加工電源のみを用いて加
工する場合には放電の各パルスが高速切断加工用の高ピ
ーク電流によりなされるので加工表面には大きな突起部
が残る。

【００５３】ここで、本実施の形態では荒加工電源と高
周波仕上電源の両者から同時に負荷部に電圧を印加す
る。このため電流波形は荒加工電流波形に１ＭＨｚ以上
の高周波が重畳した形となる。これにより荒加工を進め
るとともに高周波放電が発生して突起部分を細かく削り
とる。これにより図１７（ｂ）に示すように突起部の少
ない良好な仕上げ面を得ることができる。

【００５４】本実施の形態では荒加工電源による切断工
程と高周波仕上電源による面仕上加工を同時に行うこと
ができるので、加工工程を減らすことができ加工時間を
大幅に短縮することができる。

【００５５】実施の形態１０実施の形態９では荒加工電源と高周波仕上電源の両者か
ら同時に負荷部に電圧を印加する例を示したが、図１８
（ａ）に示すように荒加工期間と仕上加工期間を分けて
もよい。こうすることにより、加工部分の電圧が過度に
低下する現象を防ぐことができる。この場合は実施の形
態２に述べたように図４にて制御系１２１０により荒加
工を行う時にはスイッチ１をオン、スイッチ２をオフに
し、また高周波仕上げ加工を行うときはスイッチ１をオ
フ、スイッチ２をオンすればよい。このように制御する
ことにより、互いの電源が干渉することなく加工を行う
ことができる。

【００５６】また荒加工の周波数は仕上加工の周波数に
比べて低いので図１８（ｂ）に示すように荒加工を連続
して行いながら、荒加工のパルスとパルスの間に仕上電
源から電圧を印加して仕上げ加工を行ってもよい。さら
に図１８（ｃ）に示すように荒加工と仕上げ加工の間に
休止期間を入れてもよい。こうすることにより、加工電
極間のインピーダンスが休止期間に回復した後に加工電
極間に電圧を印加できるようになり、効率よく加工を行
うことができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、このうち荒加工電源と加工間隙間にダイ
オードを設けているので、複数の電源どうしが干渉して
動作不良をおこすことを防ぐことができる。

【００５８】本発明の請求項２にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、複数の電源と加工電極の間に一つまたは
複数の電源選択用スイッチを設けているので、複数の電
源どうしが干渉して動作不良をおこすことを防ぐことが
できる。

【００５９】本発明の請求項３にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、加工電極と直列または並列にインピーダ
ンス調整回路を接続しているので、複数の電源どうしが
干渉して動作不良をおこすことを防ぐことができる。

【００６０】本発明の請求項４にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、加工電極と直列または並列ににインピー
ダンス調整回路を接続し、上記並列に接続したインピー
ダンス調整回路と直列にスイッチを設けるかあるいは上
記直列に接続したインピーダンス調整回路と並列にスイ
ッチを設けているので、複数の電源どうしが干渉して動
作不良をおこすことを防ぐことができる。またインピー
ダンス調整回路が荒加工に影響を与えることを防ぐこと
ができる。

【００６１】本発明の請求項５にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、高周波交流電源と加工電極の間に直列に
コンデンサを接続していいるので、荒加工電源と高周波
電源を並列に接続した場合にも高周波電源が荒加工電圧
で破壊されるのをふせぐことができる。

【００６２】本発明の請求項６にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、加工電極間の電圧・電流を検出する検出
器、および電圧・電流を制御する制御基板を備え、上記
加工電極と直列または並列にインピーダンス調整回路を
接続しているので、複数の電源どうしが干渉して動作不
良をおこすことを防ぐことができる。またインピーダン
ス調整回路が荒加工に影響を与えることを防ぐことがで
きる。

【００６３】本発明の請求項７にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、さらに請求項１〜６のいずれかの構成を
とり、上記複数の加工電源のうち少なくとも２つから同
時に電圧を加工電極間に印加するようにしているので荒
加工と仕上げ加工を同時に行うことができ、加工時間を
大幅に短縮することができる。

【００６４】本発明の請求項８にかかわる放電加工機
は、高周波交流電源を含む複数の加工電源を加工電極に
並列に接続し、さらに請求項１〜６のいずれかの構成を
とり、上記複数の加工電源のうち高周波交流電源以外の
電源からの電圧印加休止期間に上記高周波交流電源から
加工電極間に電圧を印加するようにしいるので、荒加工
と仕上げ加工を別工程にわける必要がなく、加工時間を
大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す回路図であ
る。

【図２】この発明の実施の形態２を示す回路図であ
る。

【図３】この発明の実施の形態２を示す回路図であ
る。

【図４】この発明の実施の形態２を示す回路図であ
る。

【図５】この発明の実施の形態３を示す回路図であ
る。

【図６】この発明の実施の形態３を示す回路図であ
る。

【図７】この発明の実施の形態３の効果を示す図であ
る。

【図８】この発明の実施の形態４を示す図である。

【図９】この発明の実施の形態４を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態４の効果を示す回路
図である。

【図１１】この発明の実施の形態５を示す回路図であ
る。

【図１２】この発明の実施の形態５を示す回路図であ
る。

【図１３】この発明の実施の形態６を示す回路図であ
る。

【図１４】この発明の実施の形態６を示す回路図であ
る。

【図１５】この発明の実施の形態７を示す回路図であ
る。

【図１６】この発明の実施の形態８を示す回路図であ
る。

【図１７】この発明の実施の形態９を示す波形図であ
る。

【図１８】この発明の実施の形態１０を示す波形図で
ある。

【図１９】従来の放電加工機の構成を示す図である。

【図２０】従来の放電加工機の回路構成を示す図であ
る。

【図２１】従来の放電加工機の回路構成を示す図であ
る。

【図２２】従来の放電加工機の動作を示す波形図であ
る。

【図２３】従来の放電加工機の回路構成を示す図であ
る。

【図２４】放電加工機の荒加工電源と高周波電源を併
用する場合の回路構成を示す図である。

【図２５】従来の放電加工機の放電開始前の負荷イン
ピーダンスを示す図である。

【図２６】従来の放電加工機の放電開始前の負荷イン
ピーダンスを示す図である。

【符号の説明】

１スイッチ、２スイッチ、１０インピーダンス調
整回路、２０コンデンサ、３０インピーダンス調整
回路、４０リアクトル、５０スイッチ、７０スイ
ッチ、８０コンデンサ、９０電圧検出器、１００
電流検出器、１１０制御回路、１２０信号ケーブ
ル、１００１加工電極としてのワイヤ、１００２加
工電極としての加工対象、１００４給電線、１００３
荒加工電源、１１０６高周波仕上電源、１２００
ダイオード、１２１０制御系。

フロントページの続き (72)発明者岩田明彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者木村宗雅東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3C059 AA01 AB01 AB05 BA06 BA10 BB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工電極と第１の加工電源と第２の加工
電源を備え、加工電極と被加工物を対向してなる加工間
隙に電圧を印加して放電を発生して加工を行う放電加工
機であって、上記第２の加工電源は第１の加工電源より
高い周波数で動作する高周波交流電源であり、上記第１
の加工電源と第２の加工電源を上記加工電極に並列に接
続し、上記第１の加工電源と加工間隙の間にダイオード
を設けた放電加工装置。
【請求項２】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、上
記複数の加工電源の少なくとも一つは高周波交流電源で
あり、上記複数の加工電源を上記加工電極に並列に接続
し、上記複数の電源と加工電極の間に一つまたは複数の
電源選択用スイッチを設け、高周波交流電源から負荷部
に電圧を印加する期間にその他の電源と負荷部を切り離
すように制御する制御系を設けた放電加工装置。
【請求項３】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、上
記複数の加工電源の少なくとも一つは高周波交流電源で
あり、上記複数の加工電源を上記加工電極に並列に接続
し、上記加工電極と直列または並列にインピーダンス調
整回路を接続した放電加工装置。
【請求項４】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、上
記複数の加工電源の少なくとも一つは高周波交流電源で
あり、上記複数の加工電源を上記加工電極に並列に接続
し、上記加工電極と直列または並列ににインピーダンス
調整回路を接続し、上記並列に接続したインピーダンス
調整回路と直列にスイッチを設けるか、または上記直列
に接続したインピーダンス調整回路と並列にスイッチを
設けた放電加工装置。
【請求項５】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、上
記複数の加工電源の少なくとも一つは高周波交流電源で
あり、上記複数の加工電源を上記加工電極に並列に接続
し、上記高周波交流電源と加工電極との間に直列にコン
デンサを接続した放電加工装置。
【請求項６】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、加
工電極間の電圧・電流を検出する検出器、および電圧・
電流を制御する制御回路を備え、上記複数の加工電源の
少なくとも一つは高周波交流電源であり、上記複数の加
工電源を上記加工電極に並列に接続し、上記加工電極と
直列または並列にインピーダンス調整回路を接続し、上
記インピーダンス調整回路の回路定数を上記制御回路に
より制御することを特徴とする放電加工装置。
【請求項７】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、上
記複数の加工電源の少なくとも一つは高周波交流電源で
あり、上記複数の加工電源を上記加工電極に並列に接続
し、上記複数の加工電源のうち少なくとも２つから同時
に電圧を加工電極間に印加することを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載の放電加工装置。
【請求項８】加工電極と複数の加工電源とを備え、加
工電極と被加工物を対向してなる加工間隙に電圧を印加
して放電を発生して加工を行う放電加工機であって、上
記複数の加工電源の少なくとも一つは高周波交流電源で
あり、上記複数の加工電源を上記加工電極に並列に接続
し、上記複数の加工電源のうち高周波交流電源以外の電
源からの電圧印加休止期間に上記高周波交流電源から加
工電極間に電圧を印加することを特徴とする請求項１〜
６のいずれかに記載の放電加工装置。