JP2853092B2 - 被加工体を電食加工するための方法及びパルス発生器 - Google Patents

被加工体を電食加工するための方法及びパルス発生器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電流の方向または極
性を変えるパルスによって被加工体を電食加工する方法
及びその方法を実施するためのパルス発生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】周知の通り、電食加工は加工電極と被加
工体電極（以下、前者を単に「電極」と称し、後者を
「被加工体」と称する。）との間に生ずる電気火花放電
を利用する加工方法である。因みに、この場合電極と被
加工体は絶縁液、即ち誘電性液体に浸漬される。火花放
電の発生、維持に必要なエネルギーはパルス発生装置か
ら供給される。
【０００３】所望の電食結果は、被加工体及び電極に作
用する（加工）パルスの電流方向または極性に大きく依
存すると共に、使用する電極材料、被加工体材料、誘電
性液体等にも大きく依存する。それ故、極性の決定に当
たっては、パルスの時間期間（以下、「パルス持続時
間」と称する。）の関数としての被加工体及び電極の電
食除去動作が個々のケースに応じて利用される。
【０００４】一定方向の流れを持つ電流パルスを用いて
従来の電食加工による穿孔を行う場合、電極上の再凝固
効果を勘案して望ましくない電極の電食除去（電極消
耗）をできる限り小さく抑えるために、被加工体を陰極
とし、電極を陽極としてパルス発生装置に接続すること
がよく行われる。他方、ワイヤ電極による電食加工の場
合の電極消耗は、ワイヤ電極が連続的に置き換えられる
ため、脇役的作用を果たすに過ぎない。一定方向の流れ
を持つ電流パルスを用いた従来のワイヤ電食加工の場
合、基本的には、被加工体の最大電食除去が望ましい。
この場合には、被加工体はパルス発生装置の陽極に接続
され、電極はその陰極に接続される。
【０００５】電流方向を交互する電流パルスを用いた被
加工体の電食加工方法については、スイス国特許第５３
６１６６号による開示によって公知である。この方法で
は、加工ユニットの給電路に設けたスイッチ手段を作動
させることによって、被加工体と電極との間を流れる電
流の方向を電流パルス持続時間毎に逆転させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記いずれの電食加工
方法においても、電極と被加工体との間に生ずる放電路
の消イオン化を行い、こうして電食過程の衰退を避ける
ために連続（加工）パルスのパルス間にパルス間隔期間
を設けることが本質的に必要となる。因みに、この場
合、加工ユニットの電流または電圧をゼロに設定し、パ
ルス間隔期間中電極と被加工体との間のポテンシャル差
を無くしてやる。公知の方法においては、パルス間隔期
間は少なくとも消イオン化過程を経て、新たな放電が新
たな場所で発生する程度に放電路のコンダクタンスが下
がるまでの間、それを継続しなければならない。パルス
間隔期間が短すぎれば、好ましくない同一地点への集中
放電を招き、そして電食過程の衰退を起こす可能性があ
る。
【０００７】しかしながら、所詮連続パルス間に介在す
るパルス間隔期間は、望ましくない時間のロスに過ぎ
ず、この時間ロスは周知の被加工体電食加工方法の経済
性に好ましくない影響を与えている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の状態を
改善することをその目的としている。
【０００９】この目的は、本願の請求項１及び１２に記
載の本発明によって達成される。それらの発明によれ
ば、この種の方法において、電流方向または極性を異に
する連続パルスのパルス波形は、パルス間隔期間をゼロ
の値に減縮できるように最適化され、選択される。被加
工体を電食加工する装置に対して電流方向または極性を
変化するパルスを発生するパルス発生装置の場合、パル
ス間隔期間をゼロの値に減縮することを可能とするよう
に、異なる電流方向または極性の連続パルスのパルス波
形を制御するための制御装置が設けられる。
【００１０】この提案は、本質的に次の発見に基づいて
なされている。即ち、連続パルスを用いて電食を行うに
当たって、電食過程に衰退を生じさせることなく、連続
パルスのパルス間のパルス間隔期間をゼロの値に減縮さ
せるように、パルス電流の方向または極性、並びにパル
ス持続時間および／またはパルス振幅等のパルスパラメ
ータを選択することが可能であるという発見に基づいて
いる。他方、これまでの方法では、相隣る二つのパルス
の間で放電路の消イオンを想定するためにパルス間隔期
間は差し当たり常に必要なものであった。
【００１１】
【発明の作用・効果】本発明によってゼロに減縮したパ
ルス間隔期間の電食領域では、こうした減縮にも拘わら
ず放電路の基点において所望の材料電食除去作用が見ら
れる。更に、本発明による方法は、パルス間隔期間を利
用する従来の電食加工に比して以下の利点を有してい
る。 − 材料電食除去率の５０％以上の上昇と共に、「電食
除去の無い」パルス間隔期間をゼロとしたことによる可
成りな時間的節約、 − 電流方向をことにするパルスを直に連続したパルス
よる被加工体表面における腐食現象および／または電解
現象の回避、 − 極めて細密な加工表面：本発明によって局所的放電
集中が避けられるため、所謂最大面荒さ(Rmax)が可成り
小さくなる。理想的な加工では、新たな放電は常に新た
な場所で発生する。こうして、電食加工は自動的に、一
様に被加工体の加工領域を覆うことが保証され、そして − 被加工体の（好ましくない）表面荒さを増すことな
しに材料電食除去量を増加させる。
【００１２】小さいパルス電流及び中程度のパルス電流
の場合、電流方向を異にする連続パルスのパルス波形
は、パルス間隔期間を完全に取り去ることができるよう
に最適化される。放電路の強いイオン化を伴うパルス電
流が極めて高いときだけは、電流方向を異にするパルス
間にパルス間隔期間を設けることに意味はある。しか
し、これとても一定方向のパルス電流を使用する場合に
比べれば、可成り短いものである。
【００１３】従って、本発明の方法による電食加工の適
用範囲は、パルス間隔期間を有する従来の電食加工はも
とより、一定の短いパルス間隔期間を含む電食加工にわ
たり、更には如何なるパルス間隔期間をも含まない電食
加工にもわたる。
【００１４】
【実施の形態】本発明の一実施形態によれば、電流方向
を異にする連続パルスのパルス持続時間 は、電食過程
を衰退させる如何なる危険を招くことなしに、少なくと
も一つのパルスが直前のパルスに直に追随するように短
く選択される（請求項２）。換言すれば、連続パルスの
最大許容パルス持続時間(tmax)というものが存在し、こ
の持続時間以下であればパルス間隔期間なしで電食を行
うことができるということである。その時、電食電流は
電子流優位に発生され、イオンの寄与は無視できる。同
一方向のパルス電流による電食の場合に比べ、放電路の
消イオン化を可成り早い時間で行うことができる。それ
故、電食過程に衰退が起こる危険はない。
【００１５】最大許容パルス持続時間(tmax)を決定する
ために、本発明のパルス発生装置は制御回路を備えてい
る。この制御回路においては、所定の電流の強さ、誘電
性液体の成分、並びに電極または被加工体材料の成分を
勘案して、パルス持続時間を段階的に短縮し、パルス間
隔期間なしで動作できる所まで短くすることができる。
この場合の判断基準として、電食過程の衰退化傾向が利
用される。因みに、加工ユニットにおける電極電圧が基
準値に対して可能な範囲で降下しているかどうかを監視
するか、および／または電気火花遅延が可能な不在時間
内にあるかどうかを監視する。前述のtmaxの値は、加工
ユニットの制御回路、好ましくは点火及び放電過程を監
視する計測回路を備えた制御回路によって決定される
（請求項３、１３、および１４）。
【００１６】こうして、特定の電食パラメータに基づい
て、異なる最大許容パルス持続期間が得られる。一般
に、この最大許容パルス持続期間は周知の電食過程にお
ける単極性加工パルスのパルス持続時間より短くなって
いる。最大許容パルス持続時間は、加工パルスの周波数
を下方限定する。周波数が１MHz 乃至４MHz の間にあっ
て、パルス電流が４アンペアから８アンペアの間にある
とき、良好な結果が得られている。
【００１７】特に、高いパルス電流と、異なる電流方向
又は極性を有する学習した短い連続パルスの組み合わせ
は、細密な表面加工に適しているばかりではなく、例え
ば表面の粗加工仕上げに際しての大面積加工にも適して
いる。パルス電流を上げることによって、（このことは
他方において加工表面粗さを大きくすることになる）パ
ルスの最大許容パルス持続時間が増大することは実験的
に知ることができる。それ故、より高いパルス電流の場
合には、パルスの最大許容パルス持続時間(tma x)をより
長く選択することは有意である。
【００１８】本発明の他の形態によれば、連続パルスの
パルス持続時間(topt)−−tmaxを最大限界とする範囲内
ある−−を連続パルスによる被加工体からの電食除去量
の総和が最大となるように、および／または電極消耗が
最小または所定値を越えないように選択する。従って、
本発明の制御装置は被加工体からの最大電食除去量およ
び／または電極の最小消耗量または所定消耗量に関し
て、許容パルス持続時間を自動的に最適化するように構
成されていることが好ましい（請求項４及び５）。こう
して、火花−電食加工を異なる電食条件に対して容易
に、かつ柔軟に適応することができる。例えば、孔を電
食加工する場合、コストの掛かる加工電極についてはそ
の消耗が最小であることが望ましい。また他方、ワイヤ
電食加工においては、高い被加工体電食除去能力と、そ
れに伴う高加工速度がしばしば主たる要素となる。
【００１９】許容パルス持続時間(topt)を自動的に最適
化する好ましい実施例では、 − 加工ユニットにおける電食電圧、電食電流、および
／または電食速度（送り速度）に関する現在値は計測装
置によって決められ、そして − この計測結果に対応する信号は上記計測装置の後段
に設けたファジイ制御装置に供給され、そこで上述の基
準に従って許容パルス持続時間が自動的に最適化される
（請求項５及び１６）。
【００２０】連続パルスの最適許容パル持続時間(topt)
の自動最適化のためには、所謂ファジイ論理が特に適し
ており、この論理によれば従来の連続制御技術に比べt
optの値に関する解をより早く導き出すことができる。
【００２１】また、本発明は更に自動化を進め、例えば
電流の強さ、誘電性液体の組成、電極材料及び被加工体
材料の組成等、特定の電食加工パラメータの関数として
確定した連続パルスの最大許容パルス持続時間(tmax)お
よび／または最適許容パルス持続時間(topt)の値を制御
装置、特に数値制御装置に好適に記憶するようにしてい
る。これらの値は、例えば電食加工の開始時に自動的に
読み出すことができるようになっている（請求項６、１
７、及び１８）。このことは電食加工過程の可成りの簡
素化を意味すると共に、電食加工装置操作の容易性の改
善を意味するものである。
【００２２】電流方向または極性が異なる連続パルスの
特定のパルス形状を選択することも重要な事項である。
【００２３】加工ユニットは電流方向の異なる連続直流
パルスによって動作させることが好ましい。「正」のパ
ルスとそれに続く「負」のパルスの最適パルス持続時間
および／またはパルス振幅は一般に同じではない。多く
の場合、連続直流パルスのパルス持続時間および／また
はパルス振幅は同じ大きさに選ぶことが可能である。こ
の場合には、そうしたパルスに応じて、それらを発生す
るパルス発生装置はより簡単な構造とすることができ
る。何故ならばそうしたパルス発生装置では、費用の嵩
むスイッチ手段および／または多重記憶手段の制御装置
を省くことができるからである。このことは、加工ユニ
ットに交流パルスを供給する高周波交流パルス電流源の
利用に対しても適用される（請求項７、８、及び１
０）。
【００２４】誘電性液体を使用する電食加工に際して、
加工ユニットにおける平均パルス電流がゼロになるよう
に電流方向の異なる連続直流パルスのパルス持続時間お
よび／またはパルス振幅を選ぶことは有利である（請求
項９）。この様にして、電解反応や、被加工体上と共に
電食加工装置のその他の金属部に対する好ましくない所
謂「白色層」の堆積を実質的に回避することができる。
【００２５】与えられた電食加工条件の下では、逆極性
または流れの異なる二つ以上の連続パルスから成るパル
スパッケイジによって加工ユニットを動作させることが
有利である。特に、非常に高い周波数のパルス電流を使
用し、そのことによる強度のイオン化現象が伴う場合に
有利である（請求項９）。
【００２６】上記パルス波形を発生させるためには、以
下の回路構成を有するパルス発生装置が好適である。即
ち、加工ユニットを含む分流路及び共通の制御装置によ
って制御される少なくとも一個のパワースイッチ、特に
パワーMOSFETをそれぞれに含む直列路から成るブリッジ
回路と、前記分流路に並列に設けられた少なくとも一つ
の直流電源、または接地したブリッジ回路に対し直列に
設けられた電圧源を備えた回路が好適である（請求項１
９）。パワースイッチの位置に応じて、電流はブリッジ
回路の互いに他のブリッジ対角路の一つを選択的に流れ
る。対向する一対のスイッチを同時に切り替えることに
よって、加工ユニットを流れるパルス電流の方向を所望
する方向に反転させる事ができる。この様にして、パル
ス発生装置は現実の電食加工条件に対して、望ましい極
性の電流方向を持つ加工パルスを適応させることができ
る。
【００２７】更に、パルスの技術的パラメータを制御す
るために、以下の好適な回路構成を提案する。
【００２８】前述の制御可能なパワースイッチのそれぞ
れは、その制御電極を作動させるそれ自身の供給電源を
備えている。こうすることによって、パワースイッチに
対する制御命令が、如何なる好ましくない方法によって
も、相互に不利に影響し合うことが防止される。パワー
スイッチへの給電路に設けたパルス変成器及びパワース
イッチの制御パスは、対応するパワースイッチへの制御
命令の外乱のない伝送を保証する。抵抗またはインダク
タンスを含む幾つかの並列接続された制御可能な電流制
限回路はブリッジ回路の分流路に、加工ユニットの共通
制御装置による断続指令に対し適応可能に設けるのが好
ましい。こうして連続パルスの所望のパルス振幅が調整
される（請求項２０、２１、及び２２）。
【００２９】本発明のその他の利点及び展開は、以下
の、添付図面を参照して述べる好適な実施例に関する記
載から明らかになろう。
【００３０】
【実施例】ここで次の点、即ち以下の明細書中「流れの
方向を変える電流パルス」という表現は、「極性を変え
る電圧パルス」という表現と勿論同義である点を指摘し
ておく。
【００３１】本発明による電食方法の有利な一実施例に
よれば、電食加工装置の被加工体と電極とからなる加工
ユニットは、流れの方向を変える直に連続する直流パル
スによって動作する。所定の電流の強さ、またはパルス
振幅に対して、この直流パルスのパルス持続時間は、パ
ルスとパルスの間にパルス間隔期間を要しないように短
く選択される。最大許容パルス持続時間tmax、 即ちこれ
以下の時間では電食過程の衰退を招くことなしにパルス
間隔期間を不要とすることができる最大許容パルス持続
時間は実験的に決定される。因みに、電流パルスの持続
時間を一定のパルス振幅と共に段階的に短縮して行き、
それと同時に電食過程が衰退に向かう傾向を観察する。
この目的のために、例えば電食加工ユニットの電食電圧
を連続的に監視する。もしその電圧が所定値を越える
か、または放電火花が可成りな火花遅延を起こすことな
く生ずれば、これは電食過程の衰退を示すことになる。
連続電流パルスのパルス持続時間を漸進的に短縮して行
っても電食過程に衰退が見られない場合には、パルス間
隔期間を置かずに電食を行うことが可能な最大許容パル
ス持続時間tmaxの限界に達したとする。
【００３２】次いで、この値tmaxは電食加工装置の数値
制御装置に特定の電食加工パラメータとして記憶され、
与えられた基準に従って最適化される値toptに対して自
動的に設定されるのが好ましい。
【００３３】連続パルス、好ましくは直流連続パルスの
パルス持続時間 t を適当に選択することによって（但
し、ｔ≦ tmax)、本発明による電食方法は従来方法に比
べて被加工体の電食除去率に可成りな増加をもたらす。
即ち、決められた方向の各電流パルスの後に「電食除去
の無い」パルス間隔期間を挿入する代わりに、逆方向の
流れの直流パルスを更に直接挿入することによって、こ
の直流パルスはその直前に先行する直流パルスと全く同
様な仕方で被加工体の電食除去に寄与する。従って、流
れの異なる連続直流パルスによる電食除去量が相互に加
え合わされる。
【００３４】この点を図１を参照して説明する。この図
では、例えば銅製の被加工体と、鉄製の電極に関する典
型的な電食除去過程Vwを、一定の電流強さを有し、互い
に電流方向を異にする二つの単極性直流パルスのパルス
持続時間の関数としてプロットしてある。図中、実線は
被加工体を正極W(+)とし、電極を負極E(-)とした場合の
電食除去過程を示し、他方点線は被加工体を負極W(-)と
し、電極を正極E(+)とした場合の電食除去過程を示して
いる。
【００３５】従来のワイヤ電食加工では、加工ユニット
は、例えば図１の実線で示される極性を持つ単極性直流
パルスによって作動する。この場合、被加工体の最大電
食除去量が望ましいことは知られていることである。こ
の際、電極の電食除去量（電極消耗）は、電極が規則的
に更新されるため重要な役割は演じない。それ故、被加
工体の最大電食除去領域における値tdは単極性直流パル
スのパルス持続時間に対して選択される。しかし、この
方法で放電路の消イオン化を行うためには、従来の方法
でパルス間隔期間を二つの電流パルスの間に挿入しなけ
ればならない。
【００３６】本発明による実施例では、パルス間隔期間
を省くことができるほど短いパルス持続時間を備えた電
流方向の異なる連続直流パルスを選択する。パルス間隔
期間を挿入する代わりに、各負極性パルスの後に正極性
パルスを直に追随させる。図１において、もし短いパル
ス持続時間の領域にあるパルス間隔期間が逆電流方向の
追随電流パルスに置き換えられれば、被加工体及び電極
からの電食除去量は実際上倍加される。
【００３７】許容し得るパルス持続時間の領域は、従来
方法で使用されている単極性電流パルスのパルス持続時
間に比べて、一般に可成り短いパルス持続時間の最大許
容パルス持続時間tmaxによって限定される。
【００３８】図１の電食過程を基にして、パルス持続時
間t は所望の電食加工結果に関する特定の電食加工パラ
メータ、例えば被加工体と電極との材料上の組み合わ
せ、誘電性液体等に対して最大許容パルス持続時間の範
囲内 t≦tmaxで最適化することができる。パルス持続時
間は、例えばワイヤ電食加工、または電食ドリル等孔の
電食加工といった特殊な応用加工の場合、被加工体から
の電食除去総量、即ち連続直流パルスの電食除去量の総
和を、パルス電流の振幅に依存する所定の表面加工荒さ
に対して最大になるように選択することができる。それ
と同時に、電極の総電極除去量（電極消耗）は、例えば
ワイヤ電極の最終強度に関する所定値を越えてはならな
い。このことから導かれる最適許容パルス持続時間topt
は電流パルスの周波数を決定する。その他の場合、例え
ば本発明によって孔を電食加工する場合、パルス持続時
間は電極消耗が最小となるか、または電極消耗と被加工
体の除去量との比、所謂相対消耗量が所定値を越えない
ようにt ≦tmaxの範囲で図１に基づいて選択することが
できる。
【００３９】図５は図１に示す電食除去過程に基づいて
連続直流パルスの許容パルス持続時間を自動的に最適化
するための制御回路を示すブロック図である。図におい
て、計測装置１３、１４は電食過程のモニター用として
設けられ、電食電流Ｉ（ｔ）、電食電圧Ｕ（ｔ）、及び
電食率、または穿孔用電食装置の電極１０及び被加工体
１２から成る加工ユニットにおける送り速度Ｖ（ｔ）の
実計測値を連続的に決定する。最後に述べた電食率Ｖ
（ｔ）は、電極１０に対する被加工体のｘ、ｙ、ｚ軸方
向への送りを制御する位置制御装置１４によって与えら
れる。これらの計測値はファジイ制御装置１６に送ら
れ、この制御装置は先ず始めに送られてきた被加工体１
２及び穿孔電極１０の電食除去量に関する情報を得、そ
してファジイ論理における上述の基準に基づいて、所定
のパルス振幅を持った連続直流パルスのパルス持続時間
を最適化する。次いで、最適許容パルス持続時間ｔ１ｏ
ｐｔ、ｔ２ｏｐｔはジェネレータ制御装置１８に送ら
れ、電流強さ、誘電性液体、電極材料、被加工体材料の
組成等の特定の電食加工パラメータの関数として記憶装
置１９に記憶される。被加工体の電食加工開始時に、最
適許容パルス持続時間と、それに対応するパルス振幅が
ジェネレータ制御装置１８から送られる電食条件に基づ
いて自動的に選択され、出力回路２０に伝送され、この
出力回路は選択されたパラメータの直流パルスによって
加工ユニット１０、１２を駆動する。
【００４０】これまで、加工パルスの電流の強さ、即ち
パルス振幅は所望の加工表面荒さの関数として予め定め
られるものとされてきた。電流の強さI の増加とそれに
伴って起こる加工表面荒さの増加と共に、一般には最大
許容パルス持続時間tmaxもまた、例えば図２に示す曲線
に従って増加する。
【００４１】しかし、電流が逆方向になる連続直流パル
スの最適パルス持続時間は一般に上記のものとは同じに
ならない。例えば、図３は本発明による方法における電
流Iの時間変化を示す図であり、図示の通り加工ユニッ
トは異なるパルス持続時間t1、t2及び異なるパルス振幅
+I1 、-I2 を持つ連続直流パルスにより動作する。時間
t1の間、振幅I1の「正」のパルス電流が存在し、この電
流は直に振幅I2の「負」のパルス電流によって追随さ
れ、そして時間t2の間は電流方向が逆になる。このサイ
クルはパルス持続時間t1の「正」パルス電流から始めて
繰り返される。
【００４２】図４は加工ユニットに作用する更に他の電
流I を示す図であり、図中その電流は「正」、「負」何
れの直流パルスも同じパルス持続時間t1および互いに他
に直に追随する同じパルス振幅+I、-Iを有している。
【００４３】図３及び４には、前記電流により加工ユニ
ットに生ずる電圧U(t)を細い実線で示してある。被加工
体と電極の間の電気火花即ち放電路に掛かる電圧U(t)
は、放電の場所及びそれに対応する放電路の状態によっ
て異なると考えられる。既に述べたように、これらの値
は、例えば連続的に計測され、そして再評価のために上
述の制御装置１６に伝送される。
【００４４】図６は図３及び４に図示の電流I を発生す
る回路の好適な実施例を示す図である。この実施例にお
いて、電極１０と被加工体１２から成る加工ユニットは
ブリッジ回路の分流路に配置されている。パワースイッ
チS1、S2、S3、S4はブリッジ回路の直列路のそれぞれに
配置される。パワースイッチS1からS4は共通の図示しな
い制御装置（図５中、参照番号１８によって示されてい
るタイプの制御装置）を介して接続することができ、こ
の制御装置は連続電流パルスのパルス持続時間t1、t2の
値を設定する。各パワースイッチS1、S2、S3、S4には個
別に供給電源Q1からQ4が接続され、これらパワースイッ
チの制御電極相互の間に影響がないようにして、それら
にスイッチ動作を行わせる。図６の回路では、パワース
イッチS1、S2、S3、S4の給電制御回路に更にパルス変成
器が設けられ、この変成器がパワースイッチS1、S2、S
3、S4からの給電制御信号を外乱なしで伝送することを
保証する。
【００４５】正の直流電圧源Ubは、この直流電圧源Ubと
接地電位間に直列に接続された上述のブリッジ回路に電
圧を供給する。
【００４６】更に、ブリッジ回路の分流路、正確には電
極１０に対する給電ラインには、相互に並列接続された
抵抗R とインダクタンスL とから成る数個の制御可能な
電流制限回路２０が接続され、その各は一つのスイッチ
を介して共通制御装置によって加工ユニットに接続され
ている。ブリッジ回路の分流路にある一つまたは数個の
電流制限回路２０を選択的に開閉することによって、連
続電流パルスの振幅は所望の値、例えば図３に示す電流
の値I1、I2に調整される。
【００４７】動作状態において、この回路は、例えばパ
ワースイッチS1、S2、S3、S4並びに電流制限回路２０を
周期的に開閉することによって図３に示す電流進路を形
成する。即ち、「正」パルスのパルス持続時間t1の間、
パワースイッチS2、S3は導通状態となり、他方、パワー
スイッチS1、S4はブロック状態となる。その時電流は電
圧源UbからパワースイッチS3を通り、加工ユニット１
０、１２を介してパワースイッチS2を通って接地に至
る。つまり、電流は電流制限回路２０のスイッチ位置に
依存するパルス振幅I1で上記の経路で電圧電源から接地
に至る。パルス持続時間t1の終了後パワースイッチS1、
S2、S3、S4は、次のパルス持続時間t2の間、パワースイ
ッチS2、S3がブロック状態、パワースイッチS1、S4が導
通状態となるように対単位で直ちに切り替えられる。こ
れと同時に電流限定回路２０のスイッチは切り替えられ
て「負」のパルスをパルス振幅I2に調整する。このとき
パルス電流は第二のブリッジ対角路を介して流れる。即
ち、電圧電源UbからパワースイッチS1を通り、加工ユニ
ット１０、１２を介してパワースイッチS4を通って接地
に至る。そして「正」のパルスt1、I1から始まる新たな
サイクルがパルス間隔期間を置かずに始まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被加工体と電極の極性を変えたときの、被加工
体または電極の電食除去量を一定パルス振幅を持つ電流
パルスのパルス持続時間の関数として示すグラフ。
【図２】パルス振幅の関数として採った最大許容パルス
持続時間を示すグラフ。
【図３】異なるパルス持続時間で電流方向を変える電流
パルスと、その結果生ずる電食加工間隙における電圧の
変化を示すグラフ。
【図４】同じパルス持続時間で電流方向を変える電流パ
ルスと、その結果生ずる電食加工間隙における電圧の変
化を示すグラフ。
【図５】電流方向を変える連続パルスの最適許容パルス
持続時間を決定するための制御回路を示すブロック図。
【図６】図３並びに図４に示す電流の変化を作り出すた
めに構成された回路図。
【符号の説明】
１０ 電極 １２ 被加工体 １３、１４ 計測装置 １６、１８ 制御装置 １９ 記憶装置 ２０ 電流限定段（出力段） ＋I 、-I、+I1 、-I2 パルス振幅 Q1、Q2、Q3、Q4 パワースイッチ制御電極に対する供給
電源 t1、t2 パルス持続時間 U(t) 加工間隙電圧 Ub 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−19016（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−26897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227323（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−75822（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−55119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−102825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270025（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−134621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−113896（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−19689（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭40−28034（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23H 1/00 - 1/02 H03K 3/78

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電流方向または極性を変えるパルスを用
    いる火花放電に基づく被加工体の電食加工方法であっ
    て、 電流方向または極性が異なる連続パルスを電極と工作物
    との間に形成された加工間隙に供給し、 本質的に電子電流により浸食電流を生じさせるべく前記
    連続パルスのパルス持続時間を、少なくとも連続パルス
    のパルス間隔期間がゼロの値まで減じるようにパルス持
    続時間が短縮する値に選択し、 各連続パルスの間中、材料除去を実行すべく前記連続パ
    ルスを前記加工間隙に供給する、 ことを含む、電食加工方法。
  2. 【請求項２】 連続パルスのパルス持続時間を、電食過
    程の衰退を招く危険を伴うことなしに、一つのパルスが
    他のパルスに直に追随できるように少なくとも非常に短
    く選択することを特徴とする請求項１に記載の電食加工
    方法。
  3. 【請求項３】 電食過程衰退の危険を判断するために、
    被加工体（１０）と電極（１２）からなる加工ユニット
    （１０，１２）における電食電圧（Ｕ（ｔ））を、基準
    値以下の可能な電圧降下に基づいておよび／または電気
    火花過程を電気火花遅延の可能な不在時間に基づいて、
    モニターすることを特徴とする請求項２に記載の電食加
    工方法。
  4. 【請求項４】 連続パルスの許容パルス持続時間（ｔｏ
    ｐｔ）を、被加工体の電食除去量が最大となるように、
    および／または電極消耗が所定値を越えないように、選
    択することを特徴とする請求項２または３に記載の電食
    加工方法。
  5. 【請求項５】 加工ユニット（１０，１２）における電
    食電圧（Ｕ（ｔ））、電食電流（Ｉ（ｔ））および／ま
    たは電食率（Ｖ（ｔ））を連続的に検出し、この検出結
    果に基づいてパルス持続時間（ｔｏｐｔ）を最大被加工
    体電食除去量および／または所定の電極消耗量に関して
    ファジイ制御装置（１６）において最適化することを特
    徴とする請求項４に記載の電食加工方法。
  6. 【請求項６】 最大許容パルス持続時間（ｔｍａｘ）お
    よび／または最適許容パルス持続時間（ｔｏｐｔ）を、
    特定電食パラメータの関数として制御装置（１８）、特
    に数値制御装置の記憶装置（１９）に記憶し、適宜選択
    して読み出すことを特徴とする請求項２乃至５の何れか
    １項に記載の電食加工方法。
  7. 【請求項７】 加工ユニット（１０，１２）を電流方向
    を異にする直に連続する直流パルスによって動作するこ
    とを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電
    食加工方法。
  8. 【請求項８】 連続直流パルスのパルス持続時間および
    ／またはパルス振幅を同じ大きさで選択することを特徴
    とする請求項７に記載の電食加工方法。
  9. 【請求項９】 連続直流パルスのパルス持続時間および
    ／またはパルス振幅をその平均パルス電流がゼロになる
    ように選択することを特徴とする請求項７に記載の電食
    加工方法。
  10. 【請求項１０】 加工ユニット（１０，１２）を交流電
    流パルスによって動作させることを特徴とする請求項１
    乃至６の何れか１項に記載の電食加工方法。
  11. 【請求項１１】 加工ユニット（１０，１２）を電流方
    向または極性が逆である二以上の連続パルスから成るパ
    ルスパッケイジによって動作させることを特徴とする請
    求項１乃至１０の何れか１項に記載の電食加工方法。
  12. 【請求項１２】 電流方向または極性を変えるパルスを
    用いる火花放電に基づく電食加工装置に供給するパルス
    を発生するパルス発生装置であって、 電流方向または極性が異なる連続パルスを供給するため
    の出力ステージ及びメモリを含む発生器制御器と、 少なくとも連続パルスのパルス間隔期間がゼロの値まで
    減じるようにパルス間隔期間が短縮する値に前記連続パ
    ルスのパルス持続時間を選択し、各連続パルスの間中、
    材料を除去すべく選択した連続パルスを前記加工間隙に
    供給する制御回路と、 を含む、パルス発生装置。
  13. 【請求項１３】 前記制御回路は、電食過程の衰退を招
    く危険を伴うことなしに、一つのパルスが他のパルスに
    直に追随できるように最大許容パルス持続時間（ｔｍａ
    ｘ）を決定することを特徴とする請求項１２に記載のパ
    ルス発生装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御回路は、被加工体（１０）と
    電極（１２）から成る加工ユニット（１０，１２）にお
    ける電食電圧（Ｕ（ｔ））を、基準値以下の可能な電圧
    降下に基づいておよび／または電気火花過程を電気火花
    遅延の可能な不在時間に基づいて、モニターする計測装
    置を備えていることを特徴とする請求項１３に記載のパ
    ルス発生装置。
  15. 【請求項１５】 前記制御回路は、最大被加工体電食除
    去量および／または所定値以下の電極消耗に関し、許容
    パルス持続時間（ｔｏｐｔ）を自動的に最適化するよう
    に設計されていることを特徴とする請求項１３または１
    ４に記載のパルス発生装置。
  16. 【請求項１６】 前記制御回路は、加工ユニット（１
    ０，１２）における電食電圧（Ｕ（ｔ））、電食電流
    （Ｉ（ｔ））および／または電食率（Ｖ（ｔ））を検出
    する計測装置と、この計測装置の後段に接続され、許容
    パルス持続時間（ｔｏｐｔ）を自動的に最適化するファ
    ジイ制御装置（１６）とから成ることを特徴とする請求
    項１５に記載のパルス発生装置。
  17. 【請求項１７】 特定電食パラメータの関数として連続
    パルスの最大許容パルス持続時間（ｔｍａｘ）および／
    または最適許容パルス持続時間（ｔｏｐｔ）を自動的に
    選択する制御装置（１８）、特に数値制御装置を備える
    ことを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか１項に記
    載のパルス発生装置。
  18. 【請求項１８】 前記制御装置（１８）は、特定電食パ
    ラメータの関数としての最大許容パルス持続時間（ｔｍ
    ａｘ）および／または最適許容パルス持続時間（ｔｏｐ
    ｔ）を記憶する記憶装置（１９）を備えていることを特
    徴とする請求項１７に記載のパルス発生装置。
  19. 【請求項１９】 ブリッジ回路を含み、このブリッジ回
    路の分流路には加工ユニット（１０，１２）が接続さ
    れ、その直列回路の各には少なくとも一個の制御可能な
    パワースイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）、特にＭＯ
    ＳＦＥＴが接続されると共に、少なくとも一つの直流電
    圧源がこのブリッジ回路に並列に接続されるか、または
    一つの電圧源（＋Ｕ）が接地されたブリッジ回路に直列
    に接続されていることを特徴とする請求項１２乃至１８
    の何れか１項に記載のパルス発生装置。
  20. 【請求項２０】 供給電源（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）
    がパワースイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）にそれぞ
    れ接続されていることを特徴とする請求項１９に記載の
    パルス発生装置。
  21. 【請求項２１】 パワースイッチ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，
    Ｓ４）に信号伝送するためのパルス変成器（ｔ１，ｔ
    ２，ｔ３，ｔ４）を備えることを特徴とする請求項１９
    または２０に記載のパルス発生装置。
  22. 【請求項２２】 前記ブリッジ回路の分流路に、複数の
    制御可能な電流制限回路（２０）、特に抵抗（Ｒ）およ
    び／またはインダクタンス（Ｌ）から成る電流制限回路
    が開閉自在に設けられていることを特徴とする請求項１
    ９乃至２１の何れか１項に記載のパルス発生装置。
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