JP3055277B2 - ワイヤカット放電加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ電極と被加工物
の間に所定の電圧を印加して、被加工物を加工するワイ
ヤカット放電加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、放電加工機の電極と被加工物
との間に、アーク放電の集中やショート等の異常放電が
生じると、電極の消耗や被加工物の表面荒さ等に影響を
与えるので、アーク放電やショートが生じないように制
御するものが知られている。例えば、特開昭５５−７０
５２４号公報にあるように、アーク放電等の異常放電が
生じる前駆現象として、電極と被加工物との間に電圧を
印加してから放電が開始するまでの無負荷時間が減少す
ることに着目して、所定のサンプリング時間毎に、無負
荷時間を測定する。そして、無負荷時間が減少したとき
には、休止時間を増加させ、逆に無負荷時間が増加した
ときには、休止時間を減少させて、異常放電の防止と加
工能率の改善の両立を図ったものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
カット放電加工機におけるワイヤ電極の断線直前の異常
放電が集中する時間は、所定サンプリング時間に比べて
短時間である。また、従来の装置では、所定サンプリン
グ時間が経過した後に、その所定サンプリング時間内の
無負荷時間を積算する。そして、無負荷時間が減少した
ときには、休止時間を増加するように制御している。即
ち、所定サンプリング時間が経過した後に、その所定サ
ンプリング時間内の無負荷時間の増減を判断し、休止時
間を増加・減少する制御をしていた。

【０００４】このため、休止時間の増減制御をする前
に、例えば、所定サンプリング時間が経過する前に、異
常放電が生じてしまう場合があり、異常放電防止の制御
が間に合わず、ワイヤ電極の断線が生じる場合があると
いう問題があった。そこで本発明は上記の課題を解決す
ることを目的とし、異常放電の発生の予測を速やかに行
い、ワイヤ電極の断線の防止を図ったワイヤカット放電
加工機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、図１に例示する如く、ワイヤ電極Ｍ１
と被加工物Ｍ２とが対向した加工間隙に所定のパルス電
圧を印加し、所定の加工条件に制御しながらパルス放電
を繰り返して加工する加工手段Ｍ３を有するワイヤカッ
ト放電加工機において、前記加工手段Ｍ３による１パル
ス毎の放電の終了から次の電圧の印加開始までの放電休
止を検出する休止検出手段Ｍ４と、複数の前記放電休止
中の各休止時間を所定サンプリング時間内で順次積算し
た積算値を算出する休止時間積算手段Ｍ５と、該積算値
と所定の基準値とを比較し、前記所定サンプリング時間
内に前記積算値が前記基準値を上回ったときには、前記
所定サンプリング時間が経過するまで以後の前記加工手
段Ｍ３による前記加工条件を放電抑制側に制御する抑制
制御手段Ｍ６とを備えたことを特徴とするワイヤカット
放電加工機の構成がそれである。

【０００６】

【作用】前記構成を有するワイヤカット放電加工機は、
加工手段Ｍ３が、ワイヤ電極Ｍ１と被加工物Ｍ２とが対
向した加工間隙に所定のパルス電圧を印加し、所定の加
工条件に制御しながらパルス放電を繰り返し、被加工物
Ｍ２を加工する。そして、休止検出手段Ｍ４が、１パル
ス毎の放電終了から次の電圧の印加開始までの放電休止
を検出し、休止時間積算手段Ｍ５が、複数の放電休止中
の各休止時間を所定サンプリング時間内で、順次積算し
た積算値を算出する。また、抑制制御手段Ｍ６が、積算
値と所定の基準値とを比較し、所定サンプリング時間内
に積算値が基準値を上回ったときには、所定サンプリン
グ時間が経過するまで以後の加工手段Ｍ３による加工条
件を放電抑制側に制御する。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図２は本発明の一実施例であるワイヤカット
放電加工機の概略構成図である。１はワイヤ電極であ
り、このワイヤ電極１は、所定の間隔で配置された１組
のワイヤガイド２，４間に所定の張力でほぼ垂直に張設
されている。そして、図示しない供給装置によりワイヤ
電極１が、所定の供給速度で供給されるように構成され
ている。

【０００８】また、このワイヤ電極１が貫通した状態で
配置される被加工物６は、ワイヤ電極１と直交する水平
面内で、１組の送りモータ８，１０により移動可能に支
持されている。この被加工物６は、図示しない液槽内に
配置されており、絶縁性の加工液中に浸漬されている。
この加工液は、図示しないポンプ等により循環されて、
ワイヤ電極１と被加工物６との間の加工間隙Ｇに供給さ
れる。

【０００９】更に、ワイヤ電極１と接触してワイヤ電極
１に給電可能な給電子１２が設けられており、この給電
子１２と直流電源１４の負極側とが、本実施例ではトラ
ンジスタを用いたスイッチング素子１６を介して、電力
線１８により接続されている。また、前記直流電源１４
の正極側は、電力線２０により、被加工物６に接続され
ると共に、接地されている。

【００１０】スイッチング素子１６は、駆動回路２２に
よりオン・オフするように制御されており、駆動回路２
２は、電子制御装置２４からの出力信号に応じて、制御
される。電子制御装置２４は、周知のＣＰＵ２６、ＲＯ
Ｍ２８、ＲＡＭ３０を論理演算回路の中心として構成さ
れ、外部との入出力を行う入出力回路、ここでは駆動出
力回路３２、休止時間積算回路３４、モータ駆動回路３
６、キーボード入力回路３８等とコモンバス４０を介し
て相互に接続して構成されている。

【００１１】ＣＰＵ２６は、キーボード４２により設定
された加工条件、例えば、放電周期、放電電流値、ワイ
ヤ送り速度、所定サンプリング時間等をキーボード入力
回路３８を介して入力し、ＲＡＭ３０の所定の番地に記
憶する。また、ＣＰＵ２６は、休止検出回路４４からの
信号を休止時間積算回路３４でカウントし、その積算値
を入力する。

【００１２】この休止検出回路４４は、図３に示すよう
に、ワイヤ電極１の電圧を受けるバッファアンプ４６
と、そのバッファアンプ４６からの出力電圧を電源電圧
を分圧して設定された所定のしきい値電圧Ｖｔと比較す
る比較器４８とを備えている。このしきい値電圧Ｖｔ
は、図５に示すように、ワイヤ電極１と被加工物６との
間の加工間隙Ｇに電圧が印加され、放電が終了するまで
の加工間隙Ｇ間の電圧よりも低い値に設定されている。
尚、休止検出回路４４が休止検出手段Ｍ４として働く。

【００１３】そして、比較器４８からの出力電圧は、休
止時間積算回路３４に入力される。休止時間積算回路３
４は、比較器４８からの出力電圧を反転する反転回路５
０と、その反転回路５０からの出力信号及びクロック回
路５２からの所定のクロック信号、本実施例では約１Ｍ
Ｈｚのクロック信号とを受けるアンド回路５４と、アン
ド回路５４からのクロックパルス信号をカウントするカ
ウンタ５６とを備えている。このカウンタ５６の積算値
がＣＰＵ２６に入力されるように構成されている。尚、
休止時間積算回路３４が休止時間積算手段Ｍ５として働
く。

【００１４】一方、これらのデータや信号及びＲＯＭ２
８、ＲＡＭ３０内のデータに基づいて、ＣＰＵ２６は、
モータ駆動回路３６を介して、各送りモータ８，１０に
加工条件に応じた駆動信号を出力して、被加工物６の移
動速度を制御するようにされている。また、駆動出力回
路３２を介して、駆動回路２２に制御信号を出力して、
加工条件に応じた所定周期の印加パルスに基づいて、ス
イッチング素子１６をオン・オフ制御して、ワイヤ電極
１と被加工物６との加工間隙Ｇにパルス電圧を印加する
と共に、１パルス毎の放電エネルギがほぼ一定になるよ
うに放電電流を制御するように構成されている。尚、電
子制御装置２４、駆動回路２２、スイッチング素子１６
が加工手段Ｍ３として働く。

【００１５】次に、前述した電子制御装置２４で行われ
る断線防止制御処理について、図４に示すフローチャー
トによって説明する。まず、キーボード４２からキーボ
ード入力回路３８を介して、所定サンプリング時間を設
定し、ＲＡＭ３０の所定の番地に記憶する（ステップＳ
１、以下Ｓ１という。以下同様。）。所定サンプリング
時間としては、放電周期の整数倍、例えば、１０μＳの
１００倍の１ｍＳとしてもよい。但し、所定サンプリン
グ時間としては、放電周期の整数倍に限らず、異常放電
が発生する、つまりアーク放電が集中する、あるいはシ
ョート状態が続く前に、カウンタ５６の積算値から放電
の異常を検出できる時間で有ればよい。

【００１６】次に、所定サンプリング時間内における１
ＭＨｚのクロック信号数の８０％を基準値として、キー
ボード４２から設定する（Ｓ２）。本実施例では、基準
値を８０％としたが、これに限らず、基準値としては、
加工条件等に応じて設定すればよく、カウンタ５６の積
算値が基準値を超える前には、異常放電が生じないよう
に、実験等により求めた値を用いるとよい。

【００１７】続いて、駆動出力回路３２を介して駆動回
路２２に加工条件に応じた印加パルスを出力し、ワイヤ
電極１と被加工物６との加工間隙Ｇにパルス電圧を印加
し（Ｓ３）、休止時間積算回路３４のカウンタ５６をリ
セットする（Ｓ４）。加工間隙Ｇにパルス電圧が印加さ
れると、図５に示すように、その加工間隙Ｇの状態、例
えば、加工間隙Ｇの距離や加工間隙Ｇ内の加工屑の量な
どにより、パルス電圧が印加されてから実際に放電が終
了するまでの時間は、一定ではない。

【００１８】そして、休止検出回路４４では、所定のし
きい値電圧Ｖｔとワイヤ電極１の電圧とを比較し、しき
い値電圧Ｖｔを超えたときには、休止時間積算回路３４
にハイレベル信号を、また、放電終了から次の電圧が印
加されるまでの放電休止に応じてローレベル信号を出力
する。休止時間積算回路３４では、反転回路５０により
この信号を反転して、放電終了から次の電圧が印加され
るまでの放電休止に応じた区間、ハイレベル信号とす
る。アンド回路５４では、このハイレベルとなる放電休
止に応じた区間、クロック信号がカウンタ５６に出力さ
れ、カウンタ５６がこのクロック信号をカウントする。

【００１９】印加パルスに応じて、ワイヤ電極１と被加
工物６との加工間隙Ｇに電圧が印加されて、放電が行わ
れる。そして、放電休止の区間が検出されて、その区間
のクロック信号がカウントされ、積算値が算出される。
この積算値と前記基準値とが比較されて（Ｓ５）、積算
値が基準値以下であると（Ｓ５・ＮＯ）、所定サンプリ
ング時間が経過するまで（Ｓ６）、パルス毎の放電休止
の区間のクロック信号がカウントされて積算値が算出さ
れる。

【００２０】所定サンプリング時間が経過したときに、
積算値が基準値以下であると（Ｓ６・ＹＥＳ）、カウン
タ５６をリセットし（Ｓ４）、再び、放電休止の区間に
応じて、クロック信号がカウントされて積算値が算出さ
れ、この積算値と基準値とを比較する処理を繰り返す
（Ｓ５，６）。

【００２１】放電休止の区間の長さは、加工間隙Ｇの状
態に応じて異なり、所定サンプリング時間内の積算値で
あっても、その都度異なる。加工間隙Ｇの状態が、放電
が起こり易い状態にあるときには、加工間隙Ｇに電圧を
印加してから放電が開始されるまでの時間が短くなり、
放電休止の区間が長くなる。よって、所定サンプリング
時間内での積算値は大きな値になる。一方、放電が起こ
り難い状態にあるときには、放電休止の区間が短くな
り、積算値も小さくなる。

【００２２】放電が起こり易い状態が続くと、積算値が
大きくなり、その積算値が基準値を上回ると（Ｓ５・Ｙ
ＥＳ）、所定サンプリング時間の経過前に、直ちに駆動
回路２２にオフ信号を出力し、スイッチング素子１６を
オフ状態にする（Ｓ７）。これにより、ワイヤ電極１と
被加工物６との間の加工間隙Ｇには電圧が印加されなく
なる。

【００２３】その後、所定サンプリング時間が経過した
か否かを判断し（Ｓ８）、所定サンプリング時間が経過
するまで、スイッチング素子１６をオフ状態にしたまま
待機する。その間に、加工間隙Ｇの状態が変化、例え
ば、供給される加工液により加工間隙Ｇの加工屑が排除
され、アーク放電の集中やショート状態が起こり難い状
態、つまり絶縁状態に回復する。

【００２４】そして、所定サンプリング時間が経過した
とき、前記Ｓ３以下の処理を繰り返し、再び、駆動回路
２２によりスイッチング素子１６を印加パルスに応じて
オン・オフ制御して、加工間隙Ｇにパルス電圧を印加
し、放電加工を繰り返す。尚、本実施例では、Ｓ７の処
理により、所定サンプリング時間が経過するまで、スイ
ッチング素子１６をオフにしたが、これに限らず、放電
周期を長くしたり、放電エネルギを減少させたり、ワイ
ヤ電極１の送り速度やワイヤ張力等を変えたり、あるい
は加工液の供給量を増加させたり等、放電を抑制するよ
うに加工条件を変更する処理で有ればよい。また、Ｓ４
〜Ｓ８の処理の実行が、抑制制御手段Ｍ６として働く。

【００２５】前述した如く、本実施例のワイヤカット放
電加工機は、所定サンプリング時間内に積算値が基準値
を上回ったときには、所定サンプリング時間が経過する
まで、スイッチング素子１６をオフにして、放電を抑制
する。よって、所定サンプリング時間が経過する前に、
積算値が基準値を上回ると、直ちに加工間隙Ｇへの電圧
の印加を停止するので、異常放電の発生を速やかに予測
してその発生を未然に防止し、異常放電によるワイヤ電
極１の断線を防止する。従って、ワイヤ電極１の断線の
発生回数が減少し、加工速度も向上する。

【００２６】また、所定サンプリング時間が経過するま
で、放電を抑制するので、積算値が基準値を上回るまで
の時間が短いと、スイッチング素子１６をオフ状態にし
ている放電抑制期間は長くなる。逆に、積算値が基準値
を上回るまでの時間が長いと、放電抑制期間は短くな
る。従って、放電が起こり易い状態の程度によって、放
電抑制期間の長さが変わり、放電が起こり易いときほ
ど、放電抑制期間が長く、逆に、起こり難いときは、短
くなるので、加工速度が向上する。

【００２７】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明のワイヤカッ
ト放電加工機は、所定サンプリング時間が経過する前
に、積算値が基準値を上回ると、直ちに放電を抑制する
側に加工条件を制御し、異常放電の発生を速やかに予測
してその発生を未然に防止する。よって、異常放電によ
るワイヤ電極の断線を防止し、ワイヤ電極の断線の発生
回数が減少し、加工速度も向上するという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤカット放電加工機の基本的構成
を例示するブロック図である。

【図２】本実施例のワイヤカット放電加工機の概略構成
図である。

【図３】本実施例の休止検出回路と休止時間積算回路と
を示す電気回路図である。

【図４】本実施例の電子制御装置で行われる断線防止制
御処理を示すフローチャートである。

【図５】本実施例の印加パルス、加工間隙間電圧、放電
電流を示す拡大タイムチャートである。

【図６】本実施例の印加パルス、所定サンプリング時
間、積算値、放電抑制期間を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

Ｍ１，１…ワイヤ電極 Ｍ２，６…被加工物
Ｍ３…加工手段 Ｍ４…休止検出手段 Ｍ５…休止時間積算手段
Ｍ６…抑制制御手段 １６…スイッチング素子 ２２…駆動回路
２４…電子制御装置 ３４…休止時間積算回路 ４４…休止検出回路
５６…カウンタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ電極と被加工物とが対向した加工
   間隙に所定のパルス電圧を印加し、所定の加工条件に制
   御しながらパルス放電を繰り返して加工する加工手段を
   有するワイヤカット放電加工機において、 前記加工手段による１パルス毎の放電の終了から次の電
   圧の印加開始までの放電休止を検出する休止検出手段
   と、 複数の前記放電休止中の各休止時間を所定サンプリング
   時間内で順次積算した積算値を算出する休止時間積算手
   段と、 該積算値と所定の基準値とを比較し、前記所定サンプリ
   ング時間内に前記積算値が前記基準値を上回ったときに
   は、前記所定サンプリング時間が経過するまで以後の前
   記加工手段による前記加工条件を放電抑制側に制御する
   抑制制御手段とを備えたことを特徴とするワイヤカット
   放電加工機。