JP2578999B2 - 放電加工装置 - Google Patents

放電加工装置

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JP2578999B2
JP2578999B2 JP1302617A JP30261789A JP2578999B2 JP 2578999 B2 JP2578999 B2 JP 2578999B2 JP 1302617 A JP1302617 A JP 1302617A JP 30261789 A JP30261789 A JP 30261789A JP 2578999 B2 JP2578999 B2 JP 2578999B2
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、加工中に電気条件を変更しても安定でか
つ精度が低下しない放電加工装置に関するものである。
[従来の技術] 第9図は従来のワイヤ放電加工装置の基本構成を示す
図であり、図において、(1)はワイヤ電極、(2)は
被加工物であり、ワイヤ電極(1)と被加工物(2)の
間には水などの加工液を媒体として電圧印加手段である
ところの加工用電源(3)により電圧が印加される。
ワイヤ電極(1)と被加工物(2)との間に与えるワ
イヤ電極(1)に交差する方向の相対的な送りは、ワイ
ヤ電極(1)と被加工物(2)との間で放電加工が行わ
れる場合の極間電圧もしくは電流を一定にするように制
御するサーボ手段いわゆる極間サーボによって与えるの
が一般的であり、このため極間における平均加工電圧Eg
と目標値である基準電圧EOとを比較する比較器(5a)、
A/D変換器(5b)、数値制御装置(6)、駆動制御装置
(8)およびXYクロステーブル(4)を駆動するX軸モ
ータ(9A)、Y軸モータ(9B)が備えられている。
すなわち、比較器(5a)は極間における平均加工電圧
Egと基準電圧EOとを比較して、その差に比例した電圧を
A/D変換器(5b)に与え、A/D変換器(5a)はこれを情報
化して数値制御装置(6)に送る。数値制御装置(6)
では、上記入力情報とN/Cテープ(7)からの移動指令
から加工送り速度を計算して駆動制御装置(8)にその
結果を送り、これによりX軸、Y軸のモータ(9A),
(9B)がそれぞれ駆動される。
このようにして極間における平均加工電圧Egが基準電
圧EOになるように加工送り速度が制御されるわけであ
る。
以下、上記制御方法を平均電圧一定サーボと称す。
また、加工電圧(3)はスイッチングトランジスタ
(TR)、パルス幅(ON)と休止時間(OFF)を決めるON/
OFF制御回路(10)、ピーク電流を定める抵抗(R1)〜
(R4)を備え、抵抗の大きさはトランジスタ(TR1)〜
(TR4)をIp制御回路(11)によって制御して決定す
る。また、加工条件制御回路(12)は数値制御装置
(6)からの指令によりON/OFF制御回路(10)、Ip制御
回路(11)を制御する。
上記の従来装置において加工を行う場合、加工中に加
工電源(3)の加工条件を変更する必要のある場合があ
る。例えば第10図に示すように助走部および切り落とし
部では、通常本走部の電気条件より弱い条件で加工す
る。
また、第11図に示すように加工途中で被加工物(2)
の板厚が変化するような場合はそれぞれの板厚に最適の
加工条件に設定する必要がある。
加工電源(3)の電気条件の変更は数値制御装置を電
気条件指令手段として機能させるべく作業者が加工中に
直接数値制御装置(6)の操作盤から切り換えるか、ま
たは数値制御装置(6)に入力するデータ(NCデータ)
を電気条件指令手段として機能させるべく、そこにあら
かじめ電気条件切り換えの命令を挿入しておくのが通常
の方法である。
[発明が解決しようとする課題] 従来の電気加工装置は以上のように構成されているの
で、XYクロステーブル(4)を含めた系が機械系である
ため電気系の応答に比較し応答性が悪く、加工中に加工
電源(3)の加工条件(電気条件)を変更した際、その
内でも特に条件を大きく変更したとき平均加工電圧が急
激に変化するので加工送り速度が忠実に追従しない場合
がある。例として加工中に加工電源(3)の電気条件を
切り換えた場合を説明するグラフを第12図と第13図に示
す。
第12図は平均電圧一定サーボの場合に、加工電源
(3)の電圧パルスの休止幅時間を増大させたときの平
均加工電圧Eg、加工送り速度を表している。第12図
(a)は平均加工電圧Egを表しており、EOは目標電圧
(基準電圧)である。第12図(b)は平均加工電圧Eg
変化に伴う加工送り速度の変化を表し、横軸は上記両波
形に共通な時間軸である。同図に示すように瞬間に電圧
パルスの休止幅を急激に増大させると放電周波数が減少
するので、一瞬平均加工電圧Egが大きく下降する。この
際、平均加工電圧Egが一定になるように加工送り速度を
制御しているため、見かけ上加工間隙は狭くなっている
ことになり加工送りは一旦停止し、平均加工電圧Egが上
昇するまでしばらくその位置で放電が継続される。その
後、平均加工電圧Egが基準電圧に達すると再び加工送り
が始まり安定した加工が行われる。このように、加工送
りが停止した後再び加工送りの開始から安定するまでの
間加工送りが停止するため加工面に筋ができる。
又、第13図は上述の場合と同様に、平均電圧一定サー
ボの場合に加工電源(3)の電圧パルスの休止幅時間を
減少させたときの平均加工電圧Eg、加工送り速度を表し
ている。同図に示すように瞬間に電圧パルスの休止幅を
急激に減少させると、放電周波数が増大するので一瞬平
均加工電圧Egが大きく上昇する。その瞬間は加工電圧Eg
と基準電圧EOとの差は非常に大きい。そのため、指令さ
れる加工送り速度は非常に大きなものとなり、この大き
な加工送り速度によって加工間隙は急速に縮められてい
く。そして加工間隙が小さくなれば加工送り速度は小さ
くなるはずであるが、被加工物(2)もしくはワイヤ電
極(1)に相対的な加工送りを与える駆動系等の送れに
より、指令される加工送りの速度が小さくなっても、そ
のまま相対送りが与えられ、ついにはワイヤ電極(1)
と被加工物(2)とが接触するか、あるいは最悪の場合
にはワイヤ電極(1)は断線してしまうという不都合が
生じる。そして、ワイヤ放電加工装置には通常接触探知
装置が備えられており、この装置が上記接触を探知する
とワイヤ電極(1)と被加工物(2)とが急激に元の軌
道に沿って逆行するため再び加工間隙が広がった状態に
なり、非常に大きな加工送り速度が指令され、その結果
いわゆるハンチング状態に移行して加工続行が不可能と
なってしまい加工を中断した後加工を再開させたとして
も、加工面に不均一な面が残ってしまう等の解決すべき
課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、加工中に加工条件を変更しても、加工送り速
度の急激な変化がなく、電極の損傷あるいは加工精度の
低下等を生ずることなく安定した加工ができる放電加工
装置を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係る放電加工装置は、第1の電気条件に基
づく加工から、第2の電気条件に基づく加工へと変更を
指令する電気条件指令手段と、この電気条件指令手段に
より指令された第2の電気条件に基づき電極と被加工物
との間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記電極と被
加工物との間の平均加工電圧または平均加工電流を検出
して目標値と比較し、その比較結果に基づき、加工送り
速度を制御するサーボ手段と、上記電気条件指令手段に
よる第2の電気条件への変更時、第1の電気条件から新
たに指令された第2の電気条件への変更を段階的に行う
と共に、その各段階から次の段階への移行時、段階的に
移行する各々の電気条件に基づき変化する平均加工電圧
または平均加工電流が、予め設定された基準範囲内であ
ることを条件として、上記サーボ手段により加工送り速
度制御しつつ、次の段階へ電気条件を移行させる電気条
件移行手段と、を備えたものである。
[作用] この発明においては、電気条件指令手段による電気条
件の変更時、現在の第1の電気条件から新たに指令され
た第2の電気条件への変更を段階的に行うと共に、その
各段階から次の段階への移行時、段階的に移行する各々
の電気条件に基づき変化する平均加工電圧または平均加
工電流が、予め設定された基準範囲内であることを条件
として、次の段階へ電気条件を移行させることにより、
加工速度の激変を抑制する。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、符号(1)〜(12)は第9図の従来
装置と同一の構成要素を示している。
数値制御装置(6)の構成は第2図で示すように、中
央処理装置(61)、X軸、Y軸モータ(9A)、(9B)を
制御する駆動制御装置(8)との入出力を行うサーボイ
ンターフェイス(62)、平均加工電圧一定サーボの加工
送り速度を演算するための誤差電圧を入力するための誤
差電圧入力回路(63)、加工電源(3)の加工条件制御
回路(12)にデータを送る加工条件出力回路(64)、テ
ープリーダー(図示せず)、操作盤(図示せず)等の入
力装置からのデータを入力する入力インターフェイス
(65)、プログラムおよびデータを記憶するROM(6
6)、RAM(67)、電気条件列や各種パラメータを記憶す
るデータテーブル(68)等から構成される。また、比較
器(5a)、A/D変換器(5b)から構成されるサーボ手段
の一部としての比較部1とは別に、比較器(13)、A/D
変換器(14)、基準電圧設定部(15)から電気条件移行
手段の一部としての比較部2を構成する。
比較器(13)では基準電圧設定部(15)で設定された
値|EH|(=Eg±ΔEH)と、平均加工電圧EHとを比較し、
結果を数値制御装置(6)に送り、数値制御装置(6)
は|EH|≧|Eg|となるよう、第3図に示すような加工電源
(3)の電気条件(電圧パルスのパルス幅、休止幅、電
流ピーク値等)を制御する。
ここで、電気条件移行手段の動作、すなわち前記電気
条件の制御方法のフローチャートを第4図に示す。
次に、上記実施例の全体動作を説明する。
まず、加工前に紙テープ(7)のNCデータをテープリ
ーダーにより読み取り、数値制御装置(6)のメモリに
格納する。
加工開始の指令を操作盤(図示せず)から与えると、
メモリに格納されたNCデータを順次読み出して実行す
る。NCデータは加工経路データおよび加工制御データか
ら成っており、数値制御装置(6)では加工経路データ
を読み出すことにより、指定形状に加工できるようにX
軸移動指令およびY軸移動指令を算出し、駆動制御装置
(8)に送りX軸モータ(9A)およびY軸モータ(9B)
を駆動する。
また、加工制御データには加工液入り・切り、ワイヤ
電極送り出し入り・切り、加工電源入り・切りや、加工
電源(3)の電気条件設定コードにより既述できるよう
にし、これらのコードを読み出すとともに順次実行し加
工条件を制御する。電気条件は本実施例においては電気
条件列によって設定変更できるようにする。電気条件は
第5図のように設定できるようにし、NCデータに“E00
1"というように記述することにより電気条件列を設定で
きる。
ところで、第5図のパルス幅(ON)、休止幅(OF
F)、電流ピーク値(Ip)を示す数値は第6図に示すよ
うにそれぞれ強度を示す番号であり、例えばIpの場合に
は第8図の加工電源(3)に示すスイッチングトランジ
スタ(TR1)〜(TR4)の組合せ(16通り)で決まる値で
ある。
ここで、電気条件指令手段により加工中にNCデータ中
の加工電源(13)、すなわち、電圧印加手段の電気条件
を変更する命令が実行された場合の動作を第4図のフロ
ーチャートを用いつつ説明する。
今、第1の電気条件である電気条件列E001(ON=5,OF
F=5、Ip=5)で加工中である場合に、第2の電気条
件として電気条件列E002(ON=5,OFF=16、Ip=5)に
変更するとする。
休止幅OFFを5から16まで変化させるために数値制御
装置(6)ではOFFを5から1加算して加工電源に指令
を送る。
この際、休止幅が増大するので平均加工電圧が減少す
るが、この減少分を比較部(2)によって|EH|−|Eg|=
ΔEとして検出し、この減少分ΔEが予め設定された基
準範囲、即ち許容値ΔEH(=|EH|−|Eg|)以下であれば
さらにOFFを1加算して加工電源(3)に指令を送る。
もし、ΔEがΔEH以上になれば加工電源(3)に指令
を送る動作を停止し、ΔE≦EHが満たされた時点でOFF
を1加算して加工電源に指令を送る。
この動作をOFFが16になるまで繰り返し、OFFの変更を
終了させる。
電気条件列の変更でパルス幅ONおよび電流ピーク値Ip
の変更も同時に行うときには、上記の動作をON,OFF,Ip
それぞれについて順次行うようにすればよい。ON,Ipの
変更時にもOFFの変更時と同様な現象が発生するので同
一の処理をすればよい。
このように、平均加工電圧Egが常にΔEH(=|EH|−|E
g|)の範囲で変動するように加工電源(3)の電気条件
を変更するので、第7図あるいは第8図に示すように平
均電圧一定サーボによって制御される加工送り速度が一
定の範囲の振幅で安定した速度に収束でき、加工送り速
度の急激な上昇、または減少を防止できる。
ところで、これまでは加工条件変更をNCデータの命令
によって行う場合について説明したが、数値制御装置
(6)の操作盤から直接加工条件を変更した場合も同様
に動作する。
なお、上記実施例では第1図に示す比較器(2)にお
いて平均加工電圧Egと設定電圧EOとを比較するようにし
たが、平均加工電流と設定電流とを比較するようにして
もよい。同様に、上記実施例では平均加工電圧一定サー
ボにより加工送り速度を演算しているため平均加工電圧
が変動すると加工送り速度も同様に変動する。したがっ
て、加工条件を減算または加算する前の加工送りを基準
値として比較するようにしてもよい。
また、上記実施例では加工送り速度を平均加工電圧Eg
を一定に制御するサーボ方式としたが、平均加工電流を
一定に制御するサーボ方式など他の制御方式でも同様な
効果が得られる。
又、上記実施例ではワイヤ放電加工装置を例にとって
説明したが型彫放電加工機であっても上記実施例と同様
の効果を奏することは言うまでもない。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、第1の電気条件に
基づく加工から、第2の電気条件に基づく加工へと変更
を指令する電気条件指令手段と、この電気条件指令手段
により指令された第2の電気条件に基づき電極と被加工
物との間に電圧を印加する電圧印加手段と、上記電極と
被加工物との間の平均加工電圧または平均加工電流を検
出して目標値と比較し、その比較結果に基づき、加工送
り速度を制御するサーボ手段と、上記電気条件指令手段
による第2の電気条件への変更時、第1の電気条件から
新たに指令された第2の電気条件への変更を段階的に行
うと共に、その各段階から次の段階への移行時、段階的
に移行する各々の電気条件に基づき変化する平均加工電
圧または平均加工電流が、予め設定された基準範囲内で
あることを条件として、上記サーボ手段により加工送り
速度制御しつつ、次の段階へ電気条件を移行させる電気
条件移行手段と、を備えたので、加工中に加工条件を変
更しても、加工送り速度の急激な変化がなく、電極損傷
あるいは加工精度の低下等を生ずることなく安定した加
工ができるものが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるワイヤ放電加工装置
の構成を示す回路図、第2図はこの発明の一実施例によ
る数値制御装置の構成を示すブロック図、第3図は放電
波形の各部の名称を説明するための図、第4図はこの発
明の一実施例による放電加工装置の動作を説明するため
のフローチャート、第5図および第6図はこの発明の一
実施例による放電加工装置による電気加工条件の切り換
えに用いるテーブル内容を説明するための図、第7図お
よび第8図はこの発明の一実施例による放電加工装置に
よる加工送り速度の状態を説明するための図、第9図は
従来のワイヤ放電加工装置の構成を示す回路図、第10図
および第11図は加工条件を切り換える必要のある加工形
状を説明するための図、第12図および第13図は従来の放
電加工装置による加工送り速度の変化の状態を説明する
ための図である。 図において、(1)はワイヤ電極、(2)は被加工物、
(6)は数値制御装置、(8)は駆動制御装置である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の電気条件に基づく加工から、第2の
    電気条件に基づく加工へと変更を指令する電気条件指令
    手段と、 この電気条件指令手段により指令された第2の電気条件
    に基づき電極と被加工物との間に電圧を印加する電圧印
    加手段と、 上記電極と被加工物との間の平均加工電圧または平均加
    工電流を検出して目標値と比較し、その比較結果に基づ
    き、加工送り速度を制御するサーボ手段と、 上記電気条件指令手段による第2の電気条件への変更
    時、第1の電気条件から新たに指令された第2の電気条
    件への変更を段階的に行うと共に、その各段階から次の
    段階への移行時、段階的に移行する各々の電気条件に基
    づき変化する平均加工電圧または平均加工電流が、予め
    設定された基準範囲内であることを条件として、上記サ
    ーボ手段により加工送り速度制御しつつ、次の段階へ電
    気条件を移行させる電気条件移行手段と、 を備えたことを特徴とする放電加工装置。
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