JP2003266244A - 放電加工方法及び放電加工機の放電制御装置 - Google Patents

放電加工方法及び放電加工機の放電制御装置

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JP2003266244A
JP2003266244A JP2002076817A JP2002076817A JP2003266244A JP 2003266244 A JP2003266244 A JP 2003266244A JP 2002076817 A JP2002076817 A JP 2002076817A JP 2002076817 A JP2002076817 A JP 2002076817A JP 2003266244 A JP2003266244 A JP 2003266244A
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electrode
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pulse
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Yoshio Yamada
芳生 山田
Takeshi Masaki
健 正木
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電電圧パルス幅が狭い微細放電加工におい
て短絡状態を確実に検出し、加工品位と加工スピードの
向上を図る。 【解決手段】 放電用電源3と電極1間を導通遮断する
第1の導通遮断素子6と、放電用電源3と加工ワーク2
間を導通遮断する第2の導通遮断素子7とを、コントロ
ール部8にて所定のタイミングで導通遮断し、電極1と
加工ワーク2間に放電パルスを印加して放電加工する微
細放電加工方法において、放電用電源3とは別の検出用
電源9と電極1間を、第3の導通遮断素子10にて所定
タイミングで導通遮断して得られた検出パルスを、電極
1と加工ワーク2間に印加し、検出パルスにより電極1
と加工ワーク2間に流れる電流を測定することで、電極
1と加工ワーク2間の短絡状態を検出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタのノズル穴加工や化学繊維のノズル穴加工や自動
車エンジンの燃料噴射ノズル穴などの微細径穴加工や、
微細部品成形金型の加工等に好適に使用される放電加工
方法及び放電加工機の放電制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の放電加工機の放電制御回路の構成
例を図5に示す。図5において、電極21にて加工ワー
ク22に対して放電加工を行うように構成されている。
電極21に対して直流の放電用電源23から電流を制限
する抵抗24を介して電圧、電流を供給するように構成
され、また電極21と加工ワーク22間に並列に還流抵
抗25が介装されている。そして、電極21と放電用電
源23の間に第1の導通遮断素子26が介装されるとと
もに、加工ワーク22と放電用電源23との間に第2の
導通遮断素子27が介装され、コントロール部28から
指令される導通遮断指令信号が直接第1の導通遮断素子
26と第2の導通遮断素子27のゲートに入力されてい
る。また、電極21を流れる電流を検出する電流検出手
段29が設けられ、その検出信号が判定回路30に入力
されて短絡状態を判断するように構成されている。
【0003】次に、以上の構成における各部の電圧、電
流波形と動作を図6を参照して説明する。第1の導通遮
断素子26に図6(A)のようなゲート信号が加えら
れ、第1の導通遮断素子26のドレイン−ソース間電位
が、図6(B)のように、ゲート信号により立上がり、
立下がり時間に遅れが生じ、時間幅が長くなる。また、
第2の導通遮断素子27には図6(C)のようなゲート
信号が加えられ、第2の導通遮断素子27のドレイン−
ソース間電位は、図6(D)のように、ゲート信号によ
り立上がり、立下がり時間に遅れが生じ、時間幅が長く
なる。ただし、第2の導通遮断素子27に印加される図
6(C)のゲート信号は、第1の導通遮断素子26に印
加される図6(A)のゲート信号に比べ、立上がりに時
間差を持つが、立下がりは同時となるように制御されて
いる。この状態で電極21と加工ワーク22の間にかか
る電圧は、図6の(B)と(D)との差分になるため、
図6(E)のようなパルス電圧となる。このようにし
て、1ns〜100nsのパルス幅の短い電圧を電極2
1と加工ワーク22の間にかけることができる。従っ
て、脱イオン水で加工する場合に、電解腐食が起こら
ず、加工が安定するという利点が得られる。
【0004】ところで、加工送り深さが深い時や、加工
送り速度が大きい時など、加工屑や電極21と加工ワー
ク22が接触する場合があると、アークが発生して短絡
状態になり、その結果放電加工がなされず、加工が進ま
なくなる。
【0005】そこで、短絡状態を検出すると、機械的な
空間ギャップを設けることで、アークを遮断する方法が
とられるが、短絡状態を検出するに当たって、電極21
と加工ワーク22間に実際に流れる電流を電流検出手段
29で検出し、判定回路30において、特定の周波数フ
ィルタで放電電流のみパスさせ、短絡電流のみを検出す
る方法をとっている。すなわち、電極21と加工ワーク
22の間に流れる電流は、図6(F)のように放電パル
ス電流(前の2つのパルス電流)と短絡が生じたときに
流れるパルス電圧とほぼ相似形の短絡電流(後の1つの
パルス電流)の2種類があり、その短絡電流が上記のよ
うに判定回路30で判別され、短絡電流を検出したとき
に図6(G)のように短絡信号が出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微小幅
のパルス電圧を印加する場合には、上記放電電流のパル
ス幅と短絡電流のパルス幅が近い値になるため両者の区
別がし難くなり、短絡検出の安定性が悪くなるという問
題があった。
【0007】本発明は、上記従来の問題に鑑み、放電電
圧パルス幅が狭い微細放電加工において短絡状態を確実
に検出でき、加工品位と加工スピードの向上を図れる放
電加工方法及び放電加工機の放電制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の放電加工方法
は、放電用電源と電極との間、放電用電源と加工ワーク
との間にそれぞれ第1の導通遮断素子、第2の導通遮断
素子が配設され、所定のタイミングで導通遮断して得ら
れた放電パルスを、電極と加工ワークに印加することに
よって放電加工する放電加工方法であって、検出用電源
と電極との間に第3の導通遮断素子を設け、所定のタイ
ミングで導通遮断して得られた検出パルスを電極と加工
ワークに印加し、電極と加工ワークとの間に発生する電
流を測定することで、電極と加工ワークとの間の短絡状
態を検出するものであり、放電パルスとは別途に検出パ
ルスを印加して短絡を検出するため、放電電圧パルス幅
が狭い微細放電加工においても短絡状態を確実に検出で
き、加工品位と加工スピードの向上を図ることができ
る。
【0009】また、検出用電源の電圧値を放電用電源の
電圧値より低く、検出パルス幅を放電パルス幅より長く
すると、検出電流による電解腐食を生じず、かつパルス
幅の長い短絡電流を放電電流と確実に判別して検出する
ことができる。
【0010】また、検出用電源の電圧と放電用電源の電
圧を逆極性とし、放電パルスの休止期間に検出パルスを
印加すると、逆極性であるため電気分解で生じたイオン
を引き戻す作用が得られ、検出電流による電解腐食を一
層防止できる。
【0011】また、本発明の放電加工機の放電制御装置
は、電極と加工ワークとの間を放電させ加工する放電加
工機であって、放電用電源と、放電用電源と電極との間
に設けられた第1の導通遮断素子と、放電用電源と加工
ワークとの間に設けられた第2の導通遮断素子と、検出
用電源と、検出用電源と電極との間に設けられた第3の
導通遮断素子と、第1と第2と第3の導通遮断素子に対
して所定のタイミングで導通遮断を指令して電極と加工
ワーク間に差分電圧による放電パルスと検出パルスを印
加するコントロール部と、電極と加工ワーク間に流れる
検出パルスによる電流を測定して電極と加工ワーク間の
短絡状態を検出する短絡検出装置とを備えたものであ
り、上記微細放電加工方法を実施してその効果を奏する
ことができる。
【0012】また、検出用電源の電圧値を放電用電源の
電圧値より低くし、コントロール部は放電パルスよりパ
ルス幅の長い検出パルスを出力するように構成すると、
検出電流による電解腐食を生じず、かつパルス幅の長い
短絡電流を放電電流と確実に判別して検出することがで
きる。
【0013】また、放電用電源と検出用電源をそれらの
電圧が逆極性となるように電極と加工ワークに接続し、
コントロール部を放電パルスの休止期間に検出パルスが
印加されるように構成すると、逆極性であるため電気分
解で生じたイオンを引き戻す作用が得られ、検出電流に
よる電解腐食を一層防止できる。
【0014】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の放電加工機の放電制御装置の第1の実施形態につい
て、図1、図2及び図6を参照して説明する。
【0015】図1において、1は電極、2は加工ワーク
で、電極1にて加工ワーク2に対して放電加工を行うよ
うに構成されている。電極1に対して直流の放電用電源
3から電流を制限する抵抗4を介して電圧、電流を供給
するように構成され、また電極1と加工ワーク2間に並
列に還流抵抗5が介装されている。そして、電極1と放
電用電源3の間に第1の導通遮断素子6が介装されると
ともに、加工ワーク2と放電用電源3との間に第2の導
通遮断素子7が介装され、コントロール部8から指令さ
れる導通遮断指令信号が直接第1の導通遮断素子6と第
2の導通遮断素子7のゲートに入力されている。
【0016】また、放電用電源3とは別の短絡検出用の
検出用電源9が設けられ、電極1に対して第3の導通遮
断素子10を介して電圧、電流を供給するように構成さ
れ、かつコントロール部8から指令される導通遮断指令
信号が直接第3の導通遮断素子10のゲートに入力され
ている。また、検出用電源9から流れる電流を測定して
短絡判定を行う短絡検出装置11が設けられている。1
2は逆流防止用ダイオードである。
【0017】以上の構成において、第1の導通遮断素子
6に図6(A)のようなゲート信号が加えられ、第1の
導通遮断素子6のドレイン−ソース間電位が、図6
(B)のように、ゲート信号により立上がり、立下がり
時間に遅れが生じ、時間幅が長くなる。また、第2の導
通遮断素子7には図6(C)のようなゲート信号が加え
られ、第2の導通遮断素子7のドレイン−ソース間電位
は、図6(D)のように、ゲート信号により立上がり、
立下がり時間に遅れが生じ、時間幅が長くなる。ただ
し、第2の導通遮断素子7に印加される図6(C)のゲ
ート信号は、第1の導通遮断素子6に印加される図6
(A)のゲート信号に比べ、立上がりに時間差を持つ
が、立下がりは同時となるように制御されている。この
状態で電極1と加工ワーク2の間にかかる電圧は、図6
の(B)と(D)との差分になるため、図6(E)及び
図2(C)のようなパルス電圧となる。このようにし
て、1ns〜100nsのパルス幅の短い電圧を電極1
と加工ワーク2の間にかけることができる。
【0018】またそれと同時に、第3の導通遮断素子1
0に、図2(A)のようなゲートオン、オフ信号を印加
すると、図2(B)に示すように、検出用電源9の電圧
が第3の導通遮断素子10のドレイン−ソース間に印加
される。
【0019】かくして、電極1と加工ワーク2間には、
図2(B)と(C)の合成電圧が印加されることにな
る。電極1と加工ワーク2間に流れる電流は、図2
(E)の如く、放電パルス電流と短絡が生じたときに流
れる短絡電流の2種類があるが、放電電流のパルス幅に
比べて短絡電流のパルス幅を十分に長くすることで、図
2(F)の如く、短絡検出手段11にて短絡状態を明確
に検出することができる。
【0020】なお、放電パルス電圧と短絡検出電圧との
位相と周波数は任意でよいが、放電パルス幅に対して短
絡検出電圧パルス幅は十分に長くすることが望ましい。
また、短絡検出電圧の値は電解腐食が発生しない程度の
低い電圧を印加するのが望ましい。
【0021】(第2の実施形態)次に、本発明の放電加
工機の放電制御装置の第2の実施形態について、図3、
図4を参照して説明する。なお、第1の実施形態の構成
要素に対応するものには同一参照符号を付して説明を省
略し、主として相違点を説明する。
【0022】本実施形態においては、図3に示すよう
に、検出用電源9が、電極1及び加工ワーク2に対して
放電用電源3とは逆極性で接続されている。この検出用
電源9から電極1に対して第3の導通遮断素子10を介
して電圧、電流を供給するように構成され、かつコント
ロール部8から指令される導通遮断指令信号が直接第3
の導通遮断素子10のゲートに入力されている。また、
検出用電源9から流れる電流を測定して短絡判定を行う
短絡検出装置11が設けられている。
【0023】以上の構成において、第3の導通遮断素子
10に、図4(A)のようなゲートオン、オフ信号を印
加すると、図4(B)に示すように、検出用電源9の電
圧が第3の導通遮断素子10のドレイン−ソース間に印
加される。
【0024】かくして、電極1と加工ワーク2間には、
図4(B)と図4(C)(図6(C)に対応する)の合
成電圧が印加されることになる。電極1と加工ワーク2
間に流れる電流は、図4(E)の如く、放電パルス電流
と短絡が生じたときに流れる短絡電流の2種類がある
が、放電電流パルス幅に比べて短絡電流のパルス幅を十
分に長くすることで、図4(F)の如く、短絡検出手段
11にて短絡状態を明確に検出することができる。
【0025】なお、本実施形態においては、第1の導通
遮断素子6と第3の導通遮断素子10を同時に導通する
と、放電用電源3と検出用電源9をショートさせること
になり、素子を破壊することになる。従って、放電パル
ス電圧の休止期間に短絡検出電圧を印加する必要があ
る。
【0026】また、短絡検出電圧の値は、電解腐食が発
生しない程度の低い電圧を印加することが望ましい。短
絡検出電圧は、放電電圧と逆極性であるため、電気分解
で発生したイオンを引き戻す作用があり、電解腐食防止
により効果的である。
【0027】
【発明の効果】本発明の放電加工方法及び放電加工機の
放電制御装置によれば、以上のように、極短時間の放電
パルスを形成することによって微細な放電加工が実施で
き、しかも短絡検出を確実に行うことができるので、加
工品位と加工スピードの向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電加工機の放電制御装置の第1の実
施形態の概略構成図。
【図2】同実施形態の放電制御タイミングの説明図。
【図3】本発明の放電加工機の放電制御装置の第2の実
施形態の概略構成図。
【図4】同実施形態の放電制御タイミングの説明図。
【図5】従来例の放電加工機の放電制御装置の概略構成
図。
【図6】同従来例の放電制御タイミングの説明図。
【符号の説明】
1 電極 2 加工ワーク 3 放電用電源 6 第1の導通遮断素子 7 第2の導通遮断素子 8 コントロール部 9 検出用電源 10 第3の導通遮断素子 11 短絡検出装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電用電源と電極との間、放電用電源と
    加工ワークとの間にそれぞれ第1の導通遮断素子、第2
    の導通遮断素子が配設され、所定のタイミングで導通遮
    断して得られた放電パルスを、電極と加工ワークに印加
    することによって放電加工する放電加工方法であって、
    検出用電源と電極との間に第3の導通遮断素子を設け、
    所定のタイミングで導通遮断して得られた検出パルスを
    電極と加工ワークに印加し、電極と加工ワークとの間に
    発生する電流を測定することで、電極と加工ワークとの
    間の短絡状態を検出することを特徴とする放電加工方
    法。
  2. 【請求項2】 検出用電源の電圧値を放電用電源の電圧
    値より低く、検出パルス幅を放電パルス幅より長くする
    ことを特徴とする請求項1記載の放電加工方法。
  3. 【請求項3】 検出用電源の電圧と放電用電源の電圧を
    逆極性とし、放電パルスの休止期間に検出パルスを印加
    することを特徴とする請求項1又は2記載の放電加工方
    法。
  4. 【請求項4】 電極と加工ワークとの間を放電させ加工
    する放電加工機であって、放電用電源と、放電用電源と
    電極との間に設けられた第1の導通遮断素子と、放電用
    電源と加工ワークとの間に設けられた第2の導通遮断素
    子と、検出用電源と、検出用電源と電極との間に設けら
    れた第3の導通遮断素子と、第1と第2と第3の導通遮
    断素子に対して所定のタイミングで導通遮断を指令して
    電極と加工ワーク間に差分電圧による放電パルスと検出
    パルスを印加するコントロール部と、電極と加工ワーク
    間に流れる検出パルスによる電流を測定して電極と加工
    ワーク間の短絡状態を検出する短絡検出装置とを備えた
    ことを特徴とする放電加工機の放電制御装置。
  5. 【請求項5】 検出用電源の電圧値を放電用電源の電圧
    値より低くし、コントロール部は放電パルスよりパルス
    幅の長い検出パルスを出力するように構成したことを特
    徴とする請求項4記載の放電加工機の放電制御装置。
  6. 【請求項6】 放電用電源と検出用電源をそれらの電圧
    が逆極性となるように電極と加工ワークに接続し、コン
    トロール部を放電パルスの休止期間に検出パルスが印加
    されるように構成したことを特徴とする請求項4又は5
    記載の放電加工機の放電制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009066009A (ja) * 2007-09-10 2009-04-02 Denso Corp 車両用シート空調装置
JP2011093094A (ja) * 2004-10-28 2011-05-12 Mitsubishi Electric Corp 放電加工装置

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