JP2596624B2

JP2596624B2 - 粉末混入加工液による放電加工方法

Info

Publication number: JP2596624B2
Application number: JP2047894A
Authority: JP
Inventors: 長男斎藤; 尚武毛利; 秀俊河津
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH03251322A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、粉末を混入した加工液による放電加工方
法に係り、特にその極間距離を制御する方法に関するも
のである。

［従来の技術］放電加工機の加工精度を決める要因には、電極製作精
度、被加工物の熱処理、加工機の熱変位などがあるが、
放電中のギャップ長、すなわち極間距離も大きな要因の
一つであり、極間距離を一定値に保つことが、放電加工
機の加工精度の向上につながる。

ところで、実際の放電加工機では、加工条件と極間距
離との関係をさきに求めておき、それを利用して所望の
加工精度を得るのが通常である。その場合、極間距離に
影響を与える加工条件には、電流ピーク値、パルス幅、
デューティーファクター、無負荷電圧、目標値である目
標サーボ電圧値などがある。

しかしながら、実際の加工ではスラッジがたまると電
極がサーボして極間距離が広がるため、所望の加工精度
が得られない。よってスラッジがたまらないように制御
することが所望の加工精度を得るためには必要である。

この制御の様子を第２図を用いて説明する。第２図に
おいて、（１）は電極、（２）は被加工物、（３）は駆
動装置及び検出器を含む主軸、（４）は加工液、（５）
は加工槽、（６）は加工液タンク、（７）はフィルタ
ー、（８）は加工液温制御装置、（９）は噴射液圧制御
装置、（10）は噴射ノズル、（11）はローパスフィルタ
ー、（12）はA/D変換器、（13）は数値制御装置（以
下、NC装置と略称）、（14）は加工電流制限抵抗、（1
5）はスイッチング素子、（16）は加工電源である。

次に、上記装置の動作について説明する。

電極（１）と被加工物（２）との間には、スイッチン
グ素子（15）がONの間、加工電源（16）の電圧が印加さ
れ、放電が発生すると加工電流制限抵抗（14）で制限さ
れた電流が流れる。放電は１秒間に数千回から数万回発
生するので、その極間電圧をローパスフィルター（11）
で平均化し、それをA/D変換器（12）を通してNC装置（1
3）に取り込む。平均加工電圧であるこの平均電圧とNC
装置（13）の内部でもっている目標サーボ電圧値を比較
して、NC装置（13）は駆動装置及び検出器を含む主軸
（３）に電極（１）を動かす指令を出す。

また、電極（１）と被加工物（２）は加工槽（５）の
加工液（４）に満たされていて、加工液（４）は加工液
タンク（６）に排出されフィルター（７）、加工液制御
装置（８）、噴射液圧制御装置（９）を経て噴射ノズル
（10）より噴射されて循環する。ここで加工深さが深い
とか加工形状が複雑である場合には、スラッジがたまり
極間距離が変化し易い。スラッジがたまると電圧・電流
波形に変化が現れるのでこれを検出して、電極（１）を
引き上げる電極引き上げ動作や、休止時間や噴射液圧を
制御し、スラッジを排出して極間距離を一定値に保とう
とする。

従来の放電加工機はこうして極間距離を一定値に制御
していた。

ところで、出願人は、被加工物（２）の仕上げ加工に
大きな効果のある、粉末混入加工液による放電加工とい
う技術を生み出した。この粉末混入加工液による放電加
工とは、加工液に半導体または抵抗体の微粉末（Si、G
r、Alなど）を混入し放電加工を行うものであり、加工
液に粉末を混入することにより、電極と被加工物とで形
成される極間距離が広がり、これにより極間浮遊容量が
減少しまたスラッジの排出が良好となり、また、放電の
分散、放電痕の縮小等の現象が起こり、加工の安定化、
大面積鏡面加工、表面積の改質等の効果が期待される。

このように、面粗度の向上に効果のある粉末混入加工
液による放電加工であるが、極間距離は広く、しかも電
気条件が加工液流通条件を一定としても極間距離は一定
となりにくい。極間距離か一定となりにくい理由は、放
電加工により粉末が加工されてしまい粉末の状態（粉末
粒径や粉末混入加工液の濃度）や粉末の形状が変化する
からであり、また粉末の種類によっても同じ加工条件に
対する極間距離は変化する。

すなわち通常加工液を用いた放電加工では、極間距離
は加工条件とスラッジにより変化するのに対して、粉末
混入加工液を用いた放電加工によれば、極間距離は加工
条件と粉末状態、形状、種類により変化する。

そして粉末状態、形状、種類は、前述のような電圧・
電流波形の変化では検出できず、また電極引き上げ動作
や休止時間や噴射液圧では制御できない。

［発明が解決しようとする課題］従来の放電加工方法は以上のように行われているの
で、通常加工液でのスラッジによる極間距離の変化に対
しては、電圧・電流波形の変化によりスラッジを検出
し、そのスラッジを排出する制御ができる。

しかしながら、粉末混入加工液における放電加工の進
行に伴う加工液に混入した粉末の変化により、放電発生
の起り易さ等が変化し、その結果平均電圧を目標値とす
べく制御を行おうとすると、極間距離が変動してしま
い、この極間距離の変動は、加工精度を低下してしまう
といった粉末根入加工液を用いた放電加工特有の課題が
あった。

また、加工液中に混入される粉末の変化により極間距
離が変化してしまうという理由から、極間距離を電流・
電圧波形の変化により検出することができないといった
粉末混入加工液を用いた放電加工特有の課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、粉末混入加工液による放電加工方法におい
て、粉末粒径、粉末混入加工液の濃度など粉末状態及び
粉末形状及び粉末種類等、極間距離の変動要因にかかわ
らず極間距離を一定に保ち、加工精度を向上させる放電
加工方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明にかかる粉末混入加工液による放電加工方法
は、電極と被加工物との極間に、粉末を混入した加工液
を介在させて上記被加工物を加工する方法において、上
記極間の平均電圧と目標値とを比較して上記電極を駆動
し、上記極間の極間距離を変化させる第１の極間制御
と、上記極間距離を上記極間の接触検知を利用して実測
し、この実測された上記極間距離と目標とする極間距離
との差に応じて、上記極間の変動要因の一つもしくは複
数を制御して、上記極間の極間距離を変化させる第２の
極間制御と、を備えたものである。

［作用］この発明によれば、上記極間の平均電圧と目標値とを
比較して上記電極を駆動し、上記極間の極間距離を変化
させる第１の極間制御に加え、さらに粉末混入加工液の
粉末状態及び粉末形状及び粉末種類等のが変化したとし
ても、電極及び被加工物間の実測した極間距離と目標と
する極間距離との差に基づいて、極間の変動要因の一つ
もしくは複数を制御して、極間距離を変化させる第２の
極間制御を加えるので、高精度に極間を制御できる。

［発明の実施例］以下、この発明の方法の一実施例について図を用いて
説明する。

第１図において、（17）は粉末混入装置、（18）は粒
径制御装置、（19）は粒径・濃度センサー、（20）は粉
末である。また図中の上記以外の符号は前述の第２図と
同等のものであり、その説明を省略する。

この発明方法を実施する装置は上記のように構成され
ており、次にその動作について説明する。

電極（１）と被加工物（２）との間には、スイッチン
グ素子（15）がONの間、加工電源（16）の電圧が印加さ
れ、放電が発生すると加工電流制限抵抗（14）で制限さ
れた電流が流れる。放電は１秒間に数千回から数万回発
生するので、その極間電圧をローパスフィルター（11）
で平均化し、それをA/D変換器（12）を通してNC装置（1
3）に取り込む。この平均電圧とNC装置（13）の内部で
もっている目標値である目標サーボ電圧値とを比較し
て、NC装置（13）は駆動装置及び検出器を含む主軸
（３）に電極（１）を動かす指令を出し、極間距離を変
化させる第１の極間制御を行う。

また、電極（１）と被加工物（２）は加工槽（５）の
中で粉末（20）を混入した加工液（４）に満たされてい
て、粉末混入加工液は加工液タンク（６）に排出され、
フィルター（７）でスラッジが除去される。その後、加
工液温制御装置（８）で冷却され、粒径・濃度センサー
（19）で粉末状態が検出されて、その粒径情報により粒
径制御装置（18）は粒径を制御する。そして、その濃度
情報により粉末混入装置（17）は濃度を制御し、噴射液
圧制御装置（９）を経て噴射ノズル（10）より噴射され
て循環する。

こうして粉末混入加工液による放電加工が行われるわ
けであるが、徐々に粉末（20）が加工されて粉末状態、
形状が変化し極間距離が変化する。また混入する粉末
（20）の種類を変えると極間距離は変化する。そこで極
間距離や粉末状態、形状、種類を検出して、極間距離を
一定に保つわけである。例えば本実施例のようなNC装置
付放電加工機ならば、適時自動的に加工を止めて加工中
の平均的な電極（１）の位置Z₁をNC装置（13）が記憶
し、公知の技術である端面位置決め、すなわち電極
（１）を被加工物（２）に向かって送り、接触を検知し
て電極（１）の送りを止めてその位置Z₂をNC装置（13）
が記憶する等の技術を用いて、前記Z₁とZ₂との差である
実際の極間距離をNC装置（13）が計算し、その実際の極
間距離と目標極間距離との差を求める。

ここで、端面位置決めを行う時、NC装置（13）より噴
射液圧制御装置（９）に指令を与え極間に噴射すること
が望ましい。

この実際の極間距離と目標極間距離との差に応じて、極
間の極間距離を変化させる第２の極間制御を行い、例え
ば極間距離が狭いなら、NC装置（13）は、目標サーボ電
圧値を大きくすればよく、または加工電源（16）に指令
を出して無負荷電圧を大きくしたりデューティーファク
ターを小さくすればよく、または粉末混入装置（17）に
指令を出して粉末混入加工液の濃度を大きくすればよ
く、または粒径制御装置（18）に指令を出し粉末粒径を
大きくするように制御すればよい。

また、NC装置末装備の放電加工機ならば、加工中適時
自動的に放電加工エネルギーを小さくした後、目標サー
ボ電圧値を小さくして極間を接触させ、そこから駆動装
置及び検出器を含む主軸（３）の検出信号をみながら所
望の極間距離まで目標サーボ電圧値をあげることによ
り、または目標サーボ電圧値は元の値とし無負荷電圧や
デューティーファクターや濃度の粒径を制御することに
より、極間距離を所望の値に保つ。

あるいは粒径・濃度センサー（19）で粉末状態を検出
し、例えば粒径が小さくなったり、濃度が小さくなった
りして極間距離か狭くなったら、粒径制御装置（18）で
粒径の大きな粉末を混入したり、粉末混入装置（17）で
粉末（20）を混入したりすればよい。

ここで粒径・濃度センサー（19）は、公知の技術であ
る光を利用したタイプのものでよく、または粒径制御装
置（18）は、粉末を粉砕して公知の技術である遠心分離
タイプのものやメッシュタイプのもので粒径を選択する
ことにより粒径を制御すればよい。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、電極と被加工物と
の極間の平均電圧と目標値とを比較して上記電極を駆動
し、上記極間の極間距離を変化させる第１の極間制御
と、上記極間距離を上記極間の接触検知を利用して実測
し、この実測された上記極間距離と目標とする極間距離
との差に応じて、上記極間の変動要因の一つもしくは複
数を制御して、上記極間の極間距離を変化させる第２の
極間制御とを備えたので、加工が進行して、粉末を混入
した加工液の濃度、粒径等の混入条件が変化したとして
も、実測する極間距離に基づき、被加工物と電極との極
間距離を一定に保つことができ、被加工の加工精度が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による方法を説明する
図、第２図は従来方法を説明する図である。図中、（１）は電極、（２）は被加工物、（４）は加工
液、（17）は粉末混入装置、（18）は粒径制御装置、
（19）は粒径・濃度センサー、（20）は粉末である。なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河津秀俊愛知県名古屋市東区矢田南５丁目１番14 号三菱電機株式会社名古屋製作所内 (56)参考文献特開昭57−107740（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−90823（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−45885（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−146419（ＪＰ，Ａ) 特公平１−51295（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と被加工物との極間に、粉末を混入し
た加工液を介在させて上記被加工物を加工する方法にお
いて、上記極間の平均電圧と目標値とを比較して上記電極を駆
動し、上記極間の極間距離を変化させる第１の極間制御
と、上記極間距離を上記極間の接触検知を利用して実測
し、この実測された上記極間距離と目標とする極間距離
との差に応じて、上記極間の変動要因の一つもしくは複
数を制御して、上記極間の極間距離を変化させる第２の
極間制御と、を備えた粉末混入加工液による放電加工方法。