JP3164964B2 - ワイヤ放電加工方法及びワイヤ放電加工用電源回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工方法、
特に該ワイヤ放電加工による荒加工（ファーストカット
加工）から、仕上げ加工までの加工を、高い加工速度
（主として短い加工時間）で、且つ、優れた加工面粗さ
（より小さい加工面粗さ）の、又さらに、所定の寸法精
度に仕上げることができる加工方法、及び該加工方法を
実施するに好適な加工用電源回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のワイヤ放電加工は、一対の
間隔を置いて配置したガイド間に所定の状態に張架した
ワイヤ電極を軸方向に更新送り移動せしめつつ前記軸方
向と略直角方向から被加工体を微小間隙を介して相対向
せしめ、該間隙に加工液を供給介在させた状態で両者間
に間歇的な電圧パルスを印加し発生する放電パルスによ
り加工を行ない、前記ワイヤ電極と被加工体間に前記直
角方向の平面上における所定の加工輪郭線形状に沿う相
対的加工送りを与えることにより、被加工体の切断、切
抜き等の加工を行なうものである。

【０００３】この様なワイヤ放電加工方法により、各種
の金型や部材、及び部品等を加工して仕上げるには、先
ず前記のワイヤ放電加工を、加工する被加工体の材質、
板厚、及び加工の目的等に応じて、ワイヤ電極の材質、
線径、加工部張架付与張力、及び更新送り速度等を選
択、設定し、又同様に加工液の種類、性状、及び特に電
気伝導度、さらには加工液の噴射、浸漬等の供給介在方
式及びその加工条件等を選択、設定すると共に、加工送
り速度やサーボ制御等の加工送り条件、及び加工のため
の電圧又は放電パルスの電圧値、放電パルス幅、休止
幅、及び放電電流振幅等の電気的加工条件を選択、設定
し、前記ワイヤ電極と被加工体間の所定の加工輪郭線形
状から所定量オフセットした軌跡に沿う加工送りを数値
制御装置により制御しつつ与えて最初の加工溝を加工形
成するファーストカット加工（通常荒加工）を行なう。
次に該ファーストカット加工後、前記の各種の設定加工
条件を所定のセカンドカット（中加工）加工条件に設定
を切換えると共に、加工送り経路の所定加工輪郭線形状
に対するオフセットを切換設定して加工を行ない、次い
で次段加工工程のサードカット加工に順次移行するが如
く、通常は前記ファーストカット加工（荒加工）から、
中加工、中仕上げ加工、仕上げ加工、及び最終仕上げ加
工の如く、３〜７工程の加工により被加工体を所定の寸
法精度、及び面粗さに仕上げるものである（例えば、特
開昭５７−１０２７２４号公報、特開平１−４５５２３
号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、前記ファース
トカット加工工程の加工は、被加工体が鉄系の材料で通
常の板厚（例えば約２０〜９０ｍｍｔ程度）、ワイヤ電
極として約０．２〜０．３ｍｍφ程度の黄銅系ワイヤを
用いると共に、加工液として慣用の水系加工液を用いた
場合、その加工のための加工用電源又は電源回路として
多種多様なものがあるが、それ等の加工性能は、大凡加
工面粗さが約２０〜３５μｍＲｍａｘ前後程度で、加工
速度が約１５０〜３００ｍｍ^２前後のもので、平均加工
電流の上限に制約があるところから、さほど大きな差異
はないのであるが、セカンドカット以後の中加工乃至仕
上げ加工の加工工程に於いて、特に最終仕上げの寸法・
形状精度が約１〜２μｍ前後程度又はそれ以内とか、最
終仕上げ面粗さが約１〜３μｍＲｍａｘ前後程度又はそ
れ以内と言うように、加工性能に対する要求が厳しくな
ると、前記セカンドカット以後の中加工、中仕上げ加
工、及び仕上げ加工等の加工工程として、例えば６〜７
工程、又はそれ以上の加工工程を必要とすることが少な
くなく、長い加工所要時間を要し、著しく加工効率が低
下するものであった。

【０００５】そして、この点に付き検討すると、従来の
加工用電源の多くのものでは、加工面粗さが約３〜５μ
ｍＲｍａｘ前後程度以上に仕上げるには適しておらず、
その加工条件の切換調整設定だけでは多数回の加工工程
による長時間加工となることが避けられず、他方上記従
来の加工用電源の上記加工面（約３〜５μｍＲｍａｘ）
を仕上げる設定加工条件では、被加工体の太鼓又は真直
度や取り残し等に対する寸法・形状精度出し加工するの
はかなり困難なものであり、逆に前記寸法・形状精度出
し加工がそこそこに可能な選択・設定加工条件では、加
工面粗さを約３〜５μＲｍａｘ以上に仕上げることは困
難なものであることが知られている。

【０００６】即ち、従来のワイヤ放電加工方法、及びそ
の加工方法のための加工用電源回路又は電源装置には、
特に最終的に加工面粗さを改善仕上げるには問題があっ
たのである。而して、近時、例えば、高周波電源又は高
周波交流電圧を放電間隙に印加して仕上げ加工すること
が試みられてきつつある（例えば、特開平５−１７７４
３５号公報、特開平６−８０４９号公報参照）が、それ
等の性能を充分に、かつ確実に発揮し得るようにワイヤ
放電加工用電源回路として構成することが出来なかっ
た。

【０００７】そこで本発明の目的は、出来るだけ少ない
加工工程数、例えば、好ましくはファーストカット加工
工程からフォース又はフィフスカット加工工程まで以内
の、さらに好ましくは、サード又はフォースカット加工
工程までの、３乃至５加工工程数程度の加工で、被加工
体を約２〜３μｍ以内、好ましくは約１〜２μｍ以内の
所定の寸法・形状精度で、約３〜５μｍＲｍａｘ以内、
好ましくは約１〜２μｍＲｍａｘ以内の所定面粗度に仕
上げるワイヤ放電加工方法、及びそのためのワイヤ放電
加工用電源回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の本発明の目的は、 （１）一対の間隔を置いて配置したガイド間に所定の状
態に張架したワイヤ電極を軸方向に更新送り移動せしめ
つつ前記軸方向と略直角方向から被加工体を微小間隙を
介して相対向せしめ、該間隙に加工液を供給介在させた
状態で両者間に加工電圧を印加し発生する放電により加
工を行ない、前記ワイヤ電極と被加工体間に前記直角方
向の平面上における所定の加工成形すべき輪郭線形状に
沿う相対的加工送りを与えるワイヤ放電加工において、
前記のワイヤ放電加工を、（ａ）前記の加工電圧とし
て、直流電圧源に直列に接続した電子スイッチ素子をオ
ン・オフすることによって得られる休止時間を有する間
欠的な電圧パルスを用い、使用する加工液、電極・被加
工体の材質、組み合わせ、板厚、及び加工の目的等に応
じて設定された加工条件で、前記輪郭線形状の加工溝を
所定の寸法・形状精度に加工形成する第１の加工工程
と、（ｂ）前記第１の加工工程の加工の後、前記の加工
電圧を、前記電圧パルス供給源と放電間隙との間に挿設
した高周波結合トランスによって得られる所定条件の高
周波交流電圧に切換えて面粗度改善の仕上げ放電加工を
する第２の加工工程とを順次に行なうようにするととも
に、

【０００９】前記第１の加工工程が、前記輪郭線形状の
加工溝を最初に加工形成するファーストカット加工工程
と、該加工工程の後、加工条件を切換えて所定の寸法・
形状精度出しの加工をするセカンドカット加工工程とか
らなり、

【００１０】さらに、前記ファーストカット加工工程の
ワイヤ電極・被加工体間のサーボ送り制御方式を、サー
ボ基準電圧に対する放電間隙平均電圧の偏差が零のとき
送り速度が零となるゼロ・メソッドサーボ制御方式、前
記セカンドカット加工工程に於けるサーボ送り制御方式
を、サーボ基準電圧に対する放電間隙平均電圧が、前記
サーボ基準電圧より高い電圧領域から、該サーボ基準電
圧を経てより低い所定下限電圧値の領域まで低下する間
に、送り速度が設定最大送り速度から、サーボ基準電圧
時の所定送り速度を経て順次に減少して行って送り速度
が零となる減速サーボ制御方式に設定して夫々の加工工
程の加工を行なうワイヤ放電加工方法とすることによ
り、

【００１１】 又、（２）前記（１）の加工方法に於い
て、前記第２の加工工程が、前記第１の加工工程の加工
が終了した後に被加工体を所定面粗度に仕上げる加工条
件が順次に切換えられる又は切換えられない１回以上複
数回の加工から成るワイヤ放電加工方法とすることによ
り、

【００１２】 又、（３）前記（１）又は（２）の加工方
法に於いて、前記第２の加工工程のワイヤ電極・被加工
体間のサーボ送り制御方式を、前記減速サーボ制御方式
に設定して加工を行なうワイヤ放電加工方法とすること
により、

【００１３】 又、（４）前記（１），（２）又は（３）
の加工方法に於いて、前記第１の加工工程における直流
電圧源をスイッチ素子によりオン・オフすることにより
得られる休止時間を有する間歇的な電圧パルス源が、直
流電圧源をスイッチ素子のオン・オフにより電圧パルス
を形成する直列回路中に所定の電流制限抵抗を挿設した
通常電圧パルス供給回路と、直流電圧源をスイッチ素子
のオン・オフにより電流パルスを形成する直列回路中に
抵抗が挿設されていない、又は電流検出用等の小抵抗以
外の電流制限抵抗が挿設されていない無抵抗の電流パル
ス供給回路とを並設すると共に、該電流パルス供給回路
のスイッチ素子が前記通常電圧パルス供給回路の放電間
隙印加電圧パルスにより放電が開始したのを検出して所
定時間幅のオン制御させられるワイヤ放電加工方法とす
ることにより、

【００１４】又、（５）前記（１）、（２）又は（３）
の加工方法に於いて、前記高周波結合トランスの２次巻
線から放電間隙へ高周波交流電圧を出力供給するため
に、前記トランスの１次巻線に供給される休止時間を有
する間歇的な電流パルスが前記無抵抗の電流パルス供給
回路から供給されるように切換接続及び制御されるワイ
ヤ放電加工方法とすることによって達成される。

【００１５】又、前述の本発明の目的は、（６）ワイヤ
電極と被加工体からなる放電間隙に、第１の直流電圧源
と電流制限抵抗と第１のオン・オフ電子スイッチ素子と
を直列に接続した電圧パルス供給回路を並列に接続する
と共に、第２の直流電圧源と第２のオン・オフ電子スイ
ッチ素子とを直列に接続した直列回路中に電流制限抵抗
を有しない電流パルス供給回路を並列に接続し、前記第
１のオン・オフ電子スイッチ素子のオン後放電間隙での
放電開始に応じ前記第２のオン・オフ電子スイッチ素子
に所定時間幅のオン信号を供給するようにしたワイヤ放
電加工用電源回路に於いて、前記第２のオン・オフ電子
スイッチ素子のゲート入力に切換え接続可能に高周波の
オン・オフゲート信号回路を設け、前記各電圧及び電流
パルス供給回路の両端出力と放電間隙との間に、捲回さ
れた１次巻線と２次巻線とを有するリングコアの高周波
結合トランスと、前記出力を放電間隙と１次巻線との接
続に切換え得ると共に前記放電間隙を前記出力と２次巻
線との接続に切換え得る切換えスイッチとを設け、前記
ワイヤ放電加工用電源回路による荒加工及び寸法・形状
精度出し加工の後の仕上げ加工に際し、前記第２のオン
・オフ電子スイッチ素子のゲート入力を前記高周波のゲ
ート信号回路に切換え接続すると共に、前記切換えスイ
ッチの切換え操作により前記電流パルス供給回路出力を
前記１次巻線に又放電間隙を２次巻線出力に接続し、前
記放電間隙に高周波交流電圧を供給して仕上げ放電加工
するように構成したワイヤ放電加工用電源回路を設ける
ことにより、

【００１６】又、（７）前記（６）のワイヤ放電加工用
電源回路に於いて、前記高周波結合トランスを前記切換
えスイッチと共に一体に結合して函体中に収納して設け
ると共に、該函体を放電間隙に近い加工槽中又はその近
傍に設けたワイヤ放電加工用電源回路とすることによ
り、

【００１７】又、（８）前記（６）、又は（７）のワイ
ヤ放電加工用電源回路に於いて、前記高周波結合トラン
スが、フェライトリングコアに、前記入力１次巻線の捲
回数よりも、前記出力２次巻線の捲回数を多くした構成
のワイヤ放電加工用電源回路とすることにより、

【００１８】又、（９）前記（７）のワイヤ放電加工用
電源回路に於いて、前記函体が、高周波結合トランスを
収納するトランス室と、該トランス室の両側に設けた給
電回路開閉スイッチのスイッチボックスと１次巻線及び
２次巻線開閉スイッチのスイッチボックスとから成り、
更にワークスタンドへの接続端子が設けられる前記スイ
ッチボックスの側壁面を端子金属板で構成するかあるい
は該側壁面に端子金属板を取り付け、該端子金属板をワ
ークスタンドに電気的及び機械的に接続取付ける構成の
ワイヤ放電加工用電源回路とすることによって達成され
る。

【００１９】

【作用】本発明のワイヤ放電加工方法は、上述のような
構成であるから、休止時間を有する間歇的な電圧パルス
による本発明第１の加工工程としてのファーストカット
加工工程、及び／乃至はセカンドカット加工工程の加工
が効率良く高速度に行なわれて、所定の寸法・形状精度
を確実に出すことができ、そして前記の第１の加工工程
に引き続いて行なわれる第２の加工工程としてのサード
カット及び／又はフォースカット等の仕上加工工程の加
工が、好ましくは１サイクル毎に休止時間を有せしめ得
る高周波交流電圧印加によって行なわれるところから、
高速度で表面面粗度をより微細に仕上げることができ、
微細、高精度のワイヤ放電加工を、全体として加工所要
時間を減じて効率よく行なうことができるようになる。

【００２０】又、本発明のワイヤ放電加工用電源回路
は、上述のような構成であるから、前記寸法・形状精度
出しの荒加工乃至セカンドカット加工工程等の第１の加
工工程は、従来型のワイヤ放電加工機が備えている加工
用電源回路を実質上そのまま使用して高速度加工及び寸
法・形状精度出し加工を行ない、そして主として面粗度
改善の仕上げ加工である第２の加工工程に際しては、前
記荒加工に使用した電圧パルス電源中の電流制限抵抗が
挿入されていない電流パルス供給回路と別に設けた切換
スイッチを有する高周波結合トランスとを組み合わせて
高周波交流電圧を得るようにしたので、回路素子や機器
の有効利用状態で、面粗度改善加工に有効な高周波交流
電圧による仕上げ加工をすることができるようになっ
た。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明のワイヤ放電加工用電源回路
を、従来慣用のワイヤ放電加工用電源回路との組み合わ
せ、かつ従来例の電源回路の一部を利用すると共に一部
を切換えることにより構成した場合の一実施例の概略構
成を示すもので、１は一対の間隔を置いて配置した位置
決めガイド２Ａ、２Ｂ間を所定の張力を付与した状態で
軸方向に更新送り移動させられるワイヤ電極、３は図示
しないｘｙクロステーブルに載置したワークスタンド４
に取り付けられ、ワイヤ電極軸方向と略直角方向から微
小放電間隙を介して相対向せしめられる被加工体で、図
示しない加工液供給手段による加工液供給介在の下に両
者間に印加される間歇的な電圧パルス等の加工電圧によ
り放電を生ぜしめて加工が行なわれるものである。

【００２２】そして、前記本発明第１の加工工程の加工
のための加工電圧、即ち、間歇的な電圧パルスは、図示
した一実施例のワイヤ放電加工用電源回路５から、給電
接続線１１Ａ、１１Ｂとしての同軸又はシールド線を介
し、或いは更に、放電間隙近傍の引き回しリード線に
は、好ましくは縒線を利用するが如くにしてワイヤ電極
１と被加工体３間に供給印加される。前記電源回路５
は、直流電圧源６Ａと電流容量に応じ複数個が並列に接
続されるＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ等の電子スイッチ
素子６Ｂと電流制限抵抗６Ｃ及び逆電圧防止整流器６Ｄ
との直列回路からなる、従来最も通常の間歇的な電圧パ
ルスの生成供給回路６が、放電間隙に並列となるように
給電接続線１１Ａ、１１Ｂに接続され、前記間歇的な電
圧パルスはパルス制御装置７によるスイッチ素子６Ｂの
制御により所望に生成される。即ち、制御装置７の前記
スイッチ素子６Ｂの制御装置部分としては、スイッチ素
子６Ｂを放電間隙の放電状態検出情報による変更制御を
する場合を除き、予め選択設定した一定のオン時間信号
τ_ＯＮとオフ時間信号τ_ＯＦＦとを規則的に交互に繰り
返して電圧パルスを供給制御する場合と、スイッチ素子
６Ｂのオン時間信号を放電間隙に電圧パルスの印加開始
時より放電間隙で放電が開始するまでの該放電開始遅延
期間の関数とし増大する、即ち各放電パルスの放電持続
時間を設定の一定値とするよう電圧パルス印加開始後放
電間隙での放電開始時より前記オン時間信号の計測を開
始し、計測完了によりスイッチ素子６Ｂをオフとしてオ
フ時間に移行させる制御をするもの等があり、以下の説
明では、主として前記後者の場合について説明を加える
が、本発明は何等これに限定されるものではない。

【００２３】前記電源回路５には、前記スイッチ素子６
Ｂのオン・オフによる加工電圧パルス供給回路６に加え
て、該回路６による放電パルスの放電電流振幅Ｉｐを増
大し、延ては加工平均電流を増大させて、加工速度を一
段と増加させるためのパルス電流増幅回路または電流パ
ルルス供給回路８が、可変直流電圧源８Ａとスイッチ素
子８Ｂと逆電圧防止整流器８Ｃとから成る直列回路とし
て回路６と並列に設けられており、該電流パルス供給回
路８は制御装置７によるスイッチ素子８Ｂのオン時に急
峻な立ち上がりの高電流を出力するように、所謂電流制
限抵抗がその直列回路中にない無抵抗回路、乃至はスイ
ッチ素子８Ｂの破損防止のために制御装置７に設けられ
ているスイッチ素子８Ｂの電流制御器７Ａの作動のため
の微小な検出抵抗の他には電流制限抵抗が挿入されてな
い回路８であって、スイッチ素子６Ｂのオン時間信号又
は前記放電開始よりのオン時間信号は、ワイヤ放電加工
に於いては、大きくても数１０μＳ以内、通常数μＳ以
内であるから、スイッチ素子８Ｂを回路６による印加電
圧パルスにより間隙での放電開始を検出して作動するオ
ン時間信号の間オンさせるようにしても、スイッチ素子
８Ｂ又は、少なくとも回路８の飽和領域動作への移行時
間等の関係から破損を免れ得る場合があるが、上記スイ
ッチ素子８Ｂの動作領域を不飽和領域と又は、少なくと
も回路８の電流がスイッチ素子８Ｂの飽和電流値よりも
充分小さい（通常数分の一）範囲を動作領域となるよう
に条件設定すれば、該スイッチ素子８Ｂの破損の問題は
なく、かつ該スイッチ素子８Ｂ乃至は回路８の電流オフ
切れ特性が鋭く、急峻となるから好ましいものである。

【００２４】図示の実施例では、前記電源回路５中に、
可変直流電圧源９Ａとスイッチ素子９Ｂと電流制限抵抗
９Ｃ及び逆電圧防止整流器９Ｄとの直列回路から成るも
う一つの、即ち、第２の電圧パルス供給回路９が設けら
れており、該第２の電圧パルス供給回路９は、開閉スイ
ッチ９Ｅにより所望に応じて使用されるものであるが、
例えば、直流電圧源９Ａは、通常出力電圧が一定の直流
電圧源６Ａ（約８０〜１２０Ｖ）に対し、可変で電圧値
は同等以上（約８０〜２８０Ｖ）であり、電流制限抵抗
９Ｃは、抵抗６Ｃに対し大きな設定で、回路９の電流容
量を小さなものとし、スイッチ素子９Ｂを“パルス制御
装置７により、例えばスイッチ素子６Ｂとオン・オフ同
期印加などの制御をする等して、間隙の平均加工電圧を
高めることにより放電開始を促進させるととともに、間
隙電圧検出によるサーボ制御で放電間隙を広く維持させ
るなどの作用をする副電源であって、本発明の実施に必
須のものではない。

【００２５】前述の電流パルス供給回路８は、電圧パル
ス供給回路６及び通常回路９と共に電源回路５として、
被加工体３のファーストカット加工工程と、該ファース
トカット加工工程後の加工の寸法・形状精度出し加工を
行なうセカンドカット加工工程、すなわち、加工電圧と
して間歇的な電圧パルスを用いる本発明の第１の加工工
程に用いられるもので、ゲート入力は切換えスイッチ８
Ｅにより制御装置７に接続されていて、例えば前述のよ
うな回路６との関連制御が行われるものであるが、前記
第１の加工工程であるセカンドカット加工工程の加工の
終了後、本発明の第２の加工工程である高周波交流電圧
を用いる加工面粗度出し加工の１乃至２の仕上げ加工工
程（例えば、サードカット加工工程、或いは更にフォー
スカット加工工程）に移行するに際し、電圧パルス供給
回路６及び９を必要に応じ開閉スイッチ６Ｅ及び９Ｅで
切り離すと共に、前記切換えスイッチ８Ｅを間歇パルス
のゲート信号回路８Ｄ側に切換えて、電流パルス供給回
路８を高周波パルス（電流）発生回路１０として機能せ
しめるものである。なお、スイッチ素子８Ｂが切換えス
イッチ８Ｅによりゲート信号回路８Ｄに接続されている
ときは、制御装置７による各スイッチ素子６Ｂ、８Ｂ及
び９Ｂのオン・オフ制御信号は出力されないように構成
されている。

【００２６】そして、その際、前記高周波パルス発生回
路１０と放電間隙間に設けられた高周波結合トランス１
３と、前記寸法・形状精度出しの第１の加工工程から加
工面粗度等の仕上げの第２の加工工程に移行する際の回
路切換え開閉スイッチ１４とから成る函体状のボックス
に収納された回路装置１２は、以下の如き構成、及び切
換え使用されるものである。高周波結合トランス１３
は、前記高周波パルス発生回路１０が出力する間歇的な
高周波パルス電流１個１個を１サイクルの高周波交流電
圧に変換するもので、高周波用フェライト等から成る高
透磁率のリングコア１３Ａに１次巻線１３Ｂと２次巻線
１３Ｃとが、巻線比が１：１〜３、好ましくは１：１〜
２、捲回数が１次巻線１〜５ターン、好ましくは１〜２
ターン、２次巻線１〜１２ターン、好ましくは１〜４タ
ーンの如く、高周波数応答可能に何れも少ない巻数で、
かつどちらかと言えば電圧が高くて電流が小さい仕上げ
加工用の高周波交流電圧を得る目的から、１次巻線より
も２次巻線の捲回数が同一以上となるように捲回してあ
るものである。

【００２７】次に、前記高周波パルス発生回路１０の出
力と、前記ワイヤ電極１・被加工体３から成る放電間隙
間の給電接続線１１Ａ、１１Ｂと前記回路装置１２の接
続と切換え構成に付き説明すると、１次巻線１３Ｂを高
周波パルス発生回路１０の出力と接離する開閉スイッチ
と２次巻線１３Ｃを放電間隙と接離する開閉スイッチと
は、前記高周波パルス発生回路１０の出力両端と放電間
隙のワイヤ電極１と被加工体３夫々の間に接続される給
電接続線１１Ａ、１１Ｂの回路部分に設けられる給電回
路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂと、１次巻線の入力両端
を前記給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂよりも高周
波パルス発生回路１０側でその出力線の両方に接続する
間の一方又は両方の接続回路に挿設した１次巻線開閉ス
イッチ１４Ｃと、及び２次巻線の出力両端を前記給電回
路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂよりも放電間隙側でワイ
ヤ電極１と被加工体３の両方に接続する間の一方又は両
方の接続回路に挿設した２次巻線開閉スイッチ１４Ｄと
から成り、前記２つの給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１
４Ｂと、１次巻線及び２次巻線開閉スイッチ１４Ｃ、１
４Ｄとは、前者の開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂがオンの
とき、後者の開閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄがオフとなる
ように互いに逆に開閉せしめられることによりその目的
を達成するものであり、前記給電回路開閉スイッチ１４
Ａ、１４Ｂがオフで、１次及び２次巻線開閉スイッチ１
４Ｃ、１４Ｄがオンのとき、本発明の目的とする第２の
加工工程で使用する高周波交流電圧による仕上げ加工用
電源回路が構成されることになる。なお、、図示では１
次巻線及び２次巻線の各開閉スイッチとして、夫々各１
個が設けられた場合で、かつ設けられる切換えスイッチ
の数を最も少ない数として構成した場合であるが、スイ
ッチの数により種々の切換え回路構成と為し得ることは
当然である。

【００２８】図２は、図１の加工電源回路を本発明の第
２の加工工程の仕上げ加工用電源回路として、即ち、開
閉スイッチ６Ｅおよび９Ｅを必要に応じてオフ、切換え
スイッチ８Ｅによりゲート信号回路８Ｄをオンにして高
周波パルス発生回路１０を機能させ、給電回路開閉スイ
ッチ１４Ａ、１４Ｂをオフ、トランス１次及び２次巻線
開閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄを夫々オンとして作動させ
た場合のタイミングチャートを２サイクル分、ほぼ理想
的な波形として示したもので、ａは前記間歇パルスのゲ
ート信号回路８Ｄから出力してスイッチ素子８Ｂをオン
・オフさせる高周波のゲート信号、ｂは前記ゲート信号
に基づき高周波パルス発生回路１０が出力し、トランス
１３の１次巻線１３Ｂに供給する電流パルス、ｃは前記
パルス電流に基づき２次巻線１３Ｃに誘起され放電間隙
に印加される高周波交流電圧と該高周波交流電圧印加に
基づき放電間隙で放電が発生した場合の放電間隙電圧波
形、ｄは同放電間隙の放電電流の例である。

【００２９】前記ゲート信号回路８Ｄから出力する間歇
的なパルスのゲート信号は、本発明が適用される仕上げ
加工に於いては、図示ではＴ_ＯＮ＝１００ｎＳ、Ｔ
_ＯＦＦ＝１．０μＳで、大凡約Ｔ_ＯＮ＝５０ｎＳ〜１０
００ｎＳ程度のμＳオーダ以下で、Ｔ_ＯＦＦ＝５００ｎ
Ｓ〜１０μｓ又は数１０μＳ程度であり、ｃの交流電圧
が相互に繋がるのを限度として、好ましくはＡＴ_ＯＦＦ
≧０となるよう条件設定をするものである。又、前記高
周波パルス発生回路１０の出力電流パルス波形ｂは、ス
イッチ素子８Ｂが、又は少なくとも回路８の電流がスイ
ッチ素子８Ｂの飽和電流値よりも充分小さい立上がり電
流の飽和領域作動状態となる前にゲート信号ａがオフと
なり、スイッチ素子８Ｂ、又は回路８の電流切れが高速
で行われたものとして示されている。

【００３０】又、前記ｃ図の２次巻線１３Ｃの高周波交
流電圧は、近時のテストに依れば、外径約５５ｍｍφ、
内径約３０ｍｍφの、高透磁率Ｍｎ−Ｚｎフェライト
や、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等のフェライトトロイダルコ
ア（例えば、ＴＤＫ製ＰＣ５０Ｔ４０×１６×２４）を
２重積したコア１３Ａに、断面約３．５ｍｍ^２のテフロ
ン系樹脂被覆導線を１次巻線１３Ｂ：１ターン、２次巻
線１３Ｃ：２ターンとしたとき、直流電圧源８Ａの出力
約６０Ｖで正負に夫々約１５０〜１７０Ｖ、電圧源８Ａ
の出力約２５Ｖで正負に夫々約６０〜６５Ｖで、本発明
の第２の加工工程である加工面粗度改善の仕上げ加工
（サードカット、及びフォースカット）に適用可能な、
好適に高電圧の高周波交流電圧が得られ、放電電流波形
ｄに示す如く、交流電圧１サイクルの初めの半波で放電
が発生すると、次の逆極性の半波に於いては続いて放電
が起こることになるが、平均加工電流が１Ａ前後程度よ
り小さい値で仕上げ加工を進行させることができる。例
えば、前記正負約１５０〜１７０Ｖ、約１ＭＨｚの高周
波交流電圧で、第１の加工工程のセカンドカット加工迄
で約１０〜１３μｍＲｍａｘに仕上げた加工面を、本発
明第２の加工工程のサードカットで加工することによ
り、約３．５μｍＲｍａｘ程度に仕上げることができ、
更に前記正負約６０Ｖの高周波交流電圧でフォースカッ
ト加工することにより約１．５μｍＲｍａｘ程度に仕上
がるものである。

【００３１】そして、高周波交流電圧ｃ間の休止時間Ａ
Ｔ_ＯＦＦがより小さい、更には連続に近い設定の場合に
は、放電間隙の平均電圧が所定レベル以下の電圧検出と
なったときとか、所定の設定した周期（１００μＳ〜１
０ｍＳ毎に）、例えば１０〜１００μＳ程度の間、スイ
ッチ素子８Ｂのオン・オフを停止させる必要があるのは
安全上当然である。

【００３２】図３、図４、及び図５は、前記回路装置１
２の外形概略図、内部配置図、及び開閉スイッチ１４の
構成例の説明図で、図３に於いてワークスタンド４は、
ワイヤ電極１の軸（Ｚ軸）と直交する図示しないｘｙテ
ーブル上の加工液受けパン又は加工槽内に位置し、回路
装置１２は、ワークスタンド４に隣接して設けられてい
る。

【００３３】前記回路装置１２は、直方体状の函体状体
から成り、図４にその内部の構成配置の概略を示すよう
に、中央に前記高周波結合トランス１３を収納するトラ
ンス室１２Ａ部分と、その相対する両端に給電回路開閉
スイッチ１４Ａ、１４Ｂのスイッチボックス１２Ｂと１
次巻線及び２次巻線用の各開閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄ
のスイッチボックス１２Ｃとが設けられ、両端面には、
前記高周波パルス発生回路１０の出力が接続される接続
端子１５Ａ、１５Ｂと、トランス２次巻線１３Ｃの出力
をワイヤ電極１と被加工体３間の放電間隙に接続する接
続端子１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅとが設けられる。前記端
子１５Ａ、１５Ｂには、前記電源回路５中の高周波パル
ス発生回路１０の出力がインダクタンス分を低減させた
同軸又はシールド線１６を介して接続されており、又端
子１５Ｃは位置決めガイド２Ａ、２Ｂを収納する上側及
び下側のガイドブロック１８Ａ、１８Ｂ又は何れか一方
の近い方の（図示の場合下側）ガイドブロック１８Ｂが
収納する図示しないワイヤ電極１への給電子間を相互移
動に必要な最短の長さ、好ましくは縒線１６Ａで接続さ
れ、又、端子１５Ｄ、１５Ｅとワークスタンド４間は、
端子１５Ｄと１５Ｅを短絡し、出力線を１本として、又
は図示のように２本の出力線１６Ｂで、好ましくは最短
の縒線を用いて接続される。

【００３４】而して、前記回路装置１２に於いて、高周
波パルス発生回路１０の出力から高周波結合トランス１
３の１次巻線１３Ｂに、図２のｂに示した急峻な鋭い立
ち上がりと立ち下がり特性を有する高周波パルス電流を
供給することは比較的容易であるものの、その際２次巻
線１３Ｃに誘起する急峻な高電圧の高周波交流電圧ｃ
を、好ましくはそのまま放電間隙に供給印加することは
難しいものである。かかる問題を解決するために、回路
装置１２を１つの函体状体に構成して、回路装置１２を
放電間隙により近い位置に配置するもので、その手法と
しては、回路装置１２を加工槽内のワークスタンド４に
隣接し、又は加工槽の側壁とかコラムの加工槽側の面、
或いはガイドブロック１８Ａ、１８Ｂ等を保持する加工
ヘッド等の加工に際して邪魔にならない加工部により近
い位置に配置して、縒線等を用いる接続線１６Ａ、１６
Ｂはより短くするものである。この接続線１６Ａ、１６
Ｂ内の前者の接続線１６Ａは、加工のための相互移動に
或る長さを必要とするが、後者の接続線１６Ｂは、端子
１５Ｄ及び１５Ｅが設けられているスイッチボックス１
２Ｃの端面（図３の場合端子１５Ｄ、１５Ｅが設けられ
ている面、又はワークスタンド４の前面と対向する面）
の一部又は全体を前記端子１５Ｄ、１５Ｅを内設した端
子金属板として、該端子金属板をワークスタンド４の例
えば前面縁にねじ止め接合するか、場合によっては溶接
して取付けるようにして、電気的及び機械的接続を計る
ようにしても良い。

【００３５】図５は、開閉スイッチ１４の構成の説明に
一例として、２次巻線開閉スイッチ１４Ｄ部分の断面を
示したもので、その構成としては、全体構成としては突
き合わせ接触型の開閉スイッチであって、スイッチボッ
クス１２Ｃ内に、外部の接続端子１５Ｄにつながる固定
接触子１４ＤＳと、これに対向し対向する方向に進退し
て接離する可動接触子１４ＤＭとを有し、該可動接触子
１４ＤＭの進退移動は、ボックス１２Ｃの壁を貫く圧力
流体給排孔２０Ａ、２０Ｂに接続される図示しない流体
圧力源の切換え制御によって行われる。上記各接触子１
４ＤＳ、１４ＤＭは、その突き合わせ接触面２１が高周
波電力の通電が良好に保たれるように調整されており、
又、流体圧作動のためのＯリング等のシール１９Ａ、１
９Ｂ、１９Ｃを備えている。前記可動接触子１４ＤＭの
進退移動の駆動には、上述流体圧力源の他に、電磁力と
かスプリングとかモータとリンク、ラック、又はクラン
ク等を組み合わせたもの等各種のものを使用し得るが、
上記電磁力使用の場合には、加工屑等の吸着等の問題が
生ずるので、対応処置が必要となることが考えられる。

【００３６】次に本発明のワイヤ放電加工方法の実施に
際して適用して有効な加工送り及びその送り制御方法に
ついて説明するに、図６は従来通常のサーボ制御、所謂
零（ゼロ）メソッド方式のサーボ制御及び動作特性の説
明図で、縦軸にサーボ送り速度（Ｆｍｍ／ｍｉｎ），横
軸にサーボ制御の基準電圧（ＳＶ）又は平均間隙長若し
くは平均間隙電圧（Ｖｇａｐ）を目盛ったものであり、
ＳＶは前記加工に際して選択設定されるサーボ基準電
圧，±ＳＦはＮＣ等に選択設定される（前進及び後退の
各最大）送り速度、又ＬＳは動作特性曲線で、この制御
方式によれば格別の変更設定がない以上、加工中放電間
隙の平均電圧（Ｖｇａｐ）が基準電圧（ＳＶ）と一致す
るように送りにより間隙長が制御され、一致すると送り
が停止、即ちサーボ送り速度が零となるものであるが所
謂加工中は、即ち加工状態が安定して加工が進行してい
るときはサーボ送り速度は零ではなく、或る値の送り速
度ＭＦであって、平均間隙電圧（Ｖｇａｐ）はこれに対
応し、サーボ基準電圧ＳＶよりもΔＶ高い値に維持され
ているものと考えられる。

【００３７】そして、このサーボ制御方式は、間歇的な
電圧パルスによる本発明の第１の加工工程の加工、特に
最初に加工溝を形成するファーストカット加工工程のサ
ーボ送り制御方式としては適しているもののようである
が、前記第１の加工工程でも、切断側面、加工面の寸法
・形状精度を仕上げるセカンドカット加工工程の加工、
そして特に加工面の面粗度を仕上げる本発明の第２の加
工工程のサーボ制御方式としては、間隙変化（特に停止
位置近傍での）に対するサーボ送り速度の変化の割合
（ゲイン）が小さいものの、その範囲は大きく、広い範
囲にわたって緩慢に行き来し動きが激しい、又は変化が
大きいためか適していないと言うか、充分目的が達成さ
れないようである。即ち、前述の間隙電圧の基準電圧Ｓ
Ｖに対応する偏差ΔＶは、実は比較的大きな値であるに
もかかわらず、該変化に対する送り速度ＭＦの値が小さ
く、曲線ＬＳの傾斜角度αがＳＶの近傍で比較的小さ
く、ある程度以上、又離れると急激に大きくなる設定と
せざるを得えなかったからである。そして、更に言え
ば、このゼロ・メソッド（設定サーボ基準電圧ＳＶと放
電間隙の平均加工電圧Ｖｇａｐとの偏差をゼロとする）
のサーボ制御方式は、放電間隙が制御の目的とする値、
間隙長となったときに平均送り速度が前記ＭＦに成るべ
きなのに、送り速度が停止する状態に置かれるものであ
り、そして当該位置から少しでも大、又は小に偏位する
と各々反対向きの送りが開始される訳であるから、放電
間隙が制御の目的とする制御位置付近の前後に於いて、
かえって乱調に広狭変化しており、このため被加工体の
加工面に加工の進行と直角なワイヤ電極軸方向に微小凸
又は凹の所謂筋又は条痕が発生し、形状及び面精度を損
じていたのである。

【００３８】之に対して、図７は、セカンドカット加工
工程以後の加工の際に採用して加工面の太鼓（真直度）
の改善及び筋形成の防止に有効と思われる近時開発のサ
ーボ制御方式の動作特性説明図であり、該サーボ制御方
式は、加工中の放電間隙の平均電圧Ｖｇａｐが基準電圧
ＳＶと一致する間隙長のとき、前述従来例の図６の制御
方式のように加工送り速度Ｆ＝０とするのではなく、送
り速度Ｆを予めの実験等による加工データから当該加工
条件による場合の実際の平均加工送り速度ＣＦ＝ＭＦ、
又はその近傍の値に設定し、図７に動作特性曲線ＬＤと
して示すように、放電間隙平均電圧Ｖｇａｐがサーボ基
準電圧ＳＶよりも高い電圧領域で低下するとき、該低下
に応じて、送り速度Ｆを、放電間隙開放状態のときの設
定最大送り速度ＳＦから加工条件に応じて設定した送り
速度ＣＦに順次減少させて、平均電圧Ｖｇａｐが基準電
圧ＳＶと一致したとき速度ＣＦとし、平均電圧Ｖｇａｐ
が基準電圧ＳＶよりも低く所定下限電圧値（例えば約１
０Ｖ）よりも高い電圧領域で低下するとき、該低下に応
じて、送り速度Ｆを、前記送り速度ＣＦから順次減少さ
せて、平均電圧Ｖｇａｐが前記所定下限電圧値にまで低
下したとき速度零とする減速サーボ制御方式である。従
って、本発明でいう減速サーボ制御方式とは、サーボ基
準電圧に対する放電間隙平均電圧が、前記サーボ基準電
圧より高い電圧領域から、該サーボ基準電圧を経てより
低い所定下限電圧値の領域まで低下する間に、送り速度
が設定最大送り速度から、サーボ基準電圧時の所定送り
速度を経て順次に減少して行って送り速度が零となる動
作特性のものということができる。以上は平均電圧Ｖｇ
ａｐが低下する場合について説明したが、平均電圧Ｖｇ
ａｐが上昇するときには、送り速度Ｆは動作特性曲線Ｌ
Ｄに従って設定最大送り速度ＳＦまで増大する。本発明
では、セカンドカット加工工程以後の加工をこの減速サ
ーボ制御方式により行なう。なお、平均電圧Ｖｇａｐが
前記所定下限電圧値以下では所定の設定送り速度で後退
送り（反転送り）を行なわせるように構成しておくのが
よい。

【００３９】そして、上記の場合の送り速度ＣＦは、実
験により、当該加工条件で太鼓（真直度）が最も小さい
か、形成されない限界の送り速度が選択されて設定され
るものであり、該送り速度ＣＦは、設定加工条件につい
て通常いう所の設定加工条件に於ける平均加工送り速度
よりもやや低い値のものであり、前記の特性曲線ＬＳの
傾斜角度にたいし、曲線ＬＤの傾斜角度βは、ＳＶ近傍
に於いてα＜β乃至α＜＜βの関係に、又ＳＶを正負に
所定値以上離れるとα＞β，乃至α＞＞βに設定される
ものである。

【００４０】而して、前記太鼓が形成されない送り速度
ＣＦとは、ある設定加工条件で、基準電圧ＳＶを低めに
設定して、放電間隙が狭い、放電繰返し周波数が高い、
早い送り込み状態の加工とすると、主として放電圧力の
関係から、ファーストカット加工工程の場合は、加工送
り方向に、又セカンドカット以後の各加工工程では加工
輪郭線に対するオフセット方向にワイヤ電極側へ凸
（正）の太鼓状となるのに対し、基準電圧ＳＶを高めに
設定して、放電間隙が広い、放電繰返し周波数が低い、
遅い送り込み状態の加工とすると、前記送りが遅くワイ
ヤ電極がガイド間で振動し、又放電圧力も小さいところ
から、ファーストカット加工工程の場合は前述加工送り
方向に、又セカンドカット以後の各加工工程では前述加
工輪郭線に対するオフセット方向に、ワイヤ電極と反対
側に凸（逆）の太鼓状となるものであり、前記早い送り
込みと遅い送り込みの両加工送り速度の間に太鼓の形状
が略零となる送り速度が存在するものである。

【００４１】又、上記の目的とする送り速度ＣＦは、あ
る設定加工条件に於いて、放電間隙長Ｇｌと加工送り速
度とが、或る範囲で略反比例の関係にあるから、適正間
隙長に対する送り速度としても、実験データや理論式等
から求めることができる。そして、後述の，実験例でも
詳述するように、本発明の第１の加工工程の最初の加工
輪郭線加工形状に加工溝を創生加工するファーストカッ
ト加工工程の加工を除く、寸法・形状精度出しのセカン
ドカット加工工程、及び本発明の第２の加工工程のサー
ドカット及びフォースカット等の１段階以上の加工面粗
度出し加工の際に、全体として送り速度の変化が小さ
く、ほぼ一定で安定している減速サーボ制御方式を適用
することにより、加工送り速度は放電間隙の平均加工電
圧の単位量の変化に対して常に所定の割合で増加または
減少をして、加工送りが継続され、短絡等の特別なアク
シデントが無い以上、前後進の方向変向はなく、常に一
方向に加工送りしつつ加工を進行せしめられるので、送
りについての動きは安定していて、乱調は殆ど生せず加
工面に筋の発生がない状態で、太鼓（真直度）や形状修
正等の寸法・形状精度出し、及び微細な加工面粗度出し
が安定した状態で確実に行われるようになるものであ
る。

【００４２】図８は、前記図６のゼロ・メソッドサーボ
制御方式と図７の減速サーボ制御方式とを同一動作特性
図上に記載したものであり、その内容は既述のごとく
で、又特性曲線ＬＣ１は間隙電圧が所定値以下で短絡と
看倣される場合にのみ後退する一定速度サーボ制御方
式、特性曲線ＬＣ２は基準電圧以上で一定速度、それ以
下で減速となる所謂一定速度サーボ制御方式のものであ
る。次に、本発明のワイヤ放電加工方法と加工用電源回
路につき、具体的実験例を基に説明することとする。

【００４３】［実験例１］ ［加工条件］ 被加工体 材質 ＳＫＤ−１１ 板厚 ４０ｍｍ ワイヤ電極 材質 ３５−６５黄銅 線径 ０．２ｍｍφ 付与張力 １．２ｋｇｆ 更新送り速度 ９．５ｍ／ｍｉｎ 加工液 種類 純水 比抵抗 １０×１０4 Ωｃｍ ノズル（上下） 口径 各６．０ｍｍφ 吐出流量（上下） ７ｌ／ｍｉｎ（元圧約１２ｋｇ／ｃｍ2 ）

【００４４】 ［間歇的な電圧パルスによるファーストカット加工設定条件］ 電圧パルス供給回路 第２電圧パルス供給回路 無負荷電圧 ８０Ｖ ８０Ｖ 電圧パルス 正極性 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．５μｓ（設定放電時間） ０．２μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） ８．０μｓ −−− 電流振幅（Ｉｐ） １２Ａ（ショート電流） ０．５Ａ（ショート） 電流パルス供給回路 無負荷電圧 ２７０Ｖ 電圧パルス 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．５μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） 電流振幅（ｉｐ） ５００Ａ（加工中） 設定加工送り速度（Ｆ） 約５ｍｍ／ｍｉｎ サーボ電圧（平均加工電圧） 約１６Ｖ オフセット量 約１９０μｍ サーボ制御方式 ゼロ・メソッド制御

【００４５】以上の加工条件によれば、ファーストカッ
ト加工工程は、平均加工電圧約３５Ｖ，平均加工電流約
８．５Ａ，加工速度約２．７ｍｍ／ｍｉｎで加工が行な
われ、加工時間約４１分，加工面粗度約２２〜２５μｍ
Ｒｍａｘ，真直度（太鼓量）約７〜１０μｍであった。

【００４６】次に、之を従来通常の手法により、即ち前
記ファーストカット加工工程と同様に休止時間を有する
間歇的な電圧パルスによりセカンドカット加工工程の加
工をした場合と、好ましくは１Ｈｚごとに短い休止時間
を有うせしめる得る高周波交流電圧列の印加により加工
をした場合につき説明すると次ぎの通りである。なお、
記載の加工条件は、前の加工工程の設定加工条件と相異
する加工条件を主に記載することとする。

【００４７】 ［間歇的な電圧パルスによるセカンドカット加工設定条件］ 記載の無い条件は、前記ファーストカット加工の場合と同一である。以下同様 、以下セカンドカットＩという。 加工液吐出量（上下） 各１１／ｍｉｎ（元圧約１．５ｋｇ／ｃｍ^２） 電圧パルス供給回路 第２電圧パルス供給回路 無負荷電圧 ８０Ｖ ８０Ｖ 電圧パルス 正極性 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．５μｓ（設定放電時間）０．４μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） １０μｓ 電流振幅（Ｉｐ） １２Ａ ０．５Ａ（ショート） 電流パルス供給回路 無負荷電圧 １２０Ｖ 電圧パルス 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．５μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） 電流振幅（ｉｐ） ３２０Ａ（加工中） 設定加工送り速度（Ｆ） 約２０ｍｍ／ｍｉｎ 設定サーボ電圧（平均加工電圧） 約６２Ｖ 設定オフセット量 約１３０μｍ 設定サーボ制御方式 減速サーボ制御

【００４８】以上の加工条件によれば、間歇的な電圧パ
ルスによるセカンドカットＩの加工は、平均加工電圧約
６５Ｖ，平均加工電流約１．２Ａ，加工速度約４．２ｍ
ｍ／ｍｉｎで加工が行なわれ、加工時間約２６分，加工
面粗度約１３〜１５μｍＲｍａｘ，真直度（太鼓量）約
５〜６μｍであった。

【００４９】 ［高周波交流電圧によるセカンドカット加工設定条件］ 以下セカンドカットＩＩと言う。 ワイヤ電極付与張力 １．４ｋｇｆ 電流パルス供給回路 無負荷電圧 ２８０Ｖ 電圧パルス オン時間（τ_ＯＮ） ０．６μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） １１μｓ 電流振幅（Ｉｐ） １８０Ａ（加工中） 高周波結合トランス フェライトトロイダルコア 外径 約５５ｍｍφ 内径 約３５ｍｍφ 巻線 約１．５ｍｍφの銅線にテフロン系樹脂を被覆したもの。 １次巻線 ５ターン ２次巻線 １０ターン 設定加工送り速度（Ｆ） 約２０ｍｍ／ｍｉｎ 設定サーボ電圧（平均加工電圧） 約３８Ｖ 設定オフセット量 約１３０μｍ サーボ制御方式 減速サーボ制御

【００５０】以上の加工条件によれば、セカンドカット
ＩＩ加工は、高周波交流電圧は、約１．２μｓの１サイ
クル後の減衰振動の部分を除き、正負間の電圧振幅約８
０Ｖ，周波数約８６ＫＨｚで、平均加工電流約０．２〜
０．３Ａ，加工速度約１．６ｍｍ／ｍｉｎとなり、加工
面粗度が約１１〜１２μｍＲｍａｘ，真直度（太鼓）６
〜７μｍであった。

【００５１】上記セカンドカットＩとＩＩを比較検討す
ると、セカンドカットＩＩは、仕上り加工面粗さの点で
優れているものの、加工速度が著しく遅く、かつ真直度
（太鼓量）の修正が殆どなされないだけでなく、太鼓量
の形状特性もほとんど変化していない、即ち加工量が極
めて少ないところから寸法・形状精度出し加工に適して
いないのに対し、セカンドカットＩは面粗度改善の点で
劣るものの、加工速度は大きく、そして太鼓量の修正加
工がしやすく、従って寸法・形状精度出し加工に適して
いることが分かった。

【００５２】上記セカンドカットＩによる被加工体を更
に仕上げるに、該セカンドカットＩ同様休止時間を有す
る電圧パルスによるサードカット加工とフォースカット
加工等の如く従来例により多段仕上げ加工した結果につ
いて説明すると、［サードカット加工設定条件］以下サ
ードカットＩと言う。 電圧パルス供給回路 第２電圧パルス 無負荷電圧 ８０Ｖ ８０Ｖ 電圧パルス 正極性 正極性 オン時間（τｏｎ） ０．３μｓ（設定放電時間） ０．４μｓ オフ時間（τｏｆｆ） ５．５μｓ 電流振幅（Ｉｐ） １２Ａ（ショート電流） ０．５ （ショート）電流パルス供給回路 無負荷電圧 １２０Ｖ 電圧パルス 正極性 オン時間（τｏｎ） ０．３μｓ オフ時間（τｏｆｆ） 電流振幅（ｉｐ） ３２０Ａ（加工中） 加工送り速度 約２０ｍｍ／ｍｉｎ サーボ電圧（平均加工電圧） 約６２Ｖ オフセット量 約１１５μｓ サーボ制御方式 減速サーボ制御

【００５３】以上の加工条件によれば、サードカットＩ
の加工は、平均加工電圧約６５Ｖ，平均加工電流約０．
９Ａ，加工速度約９．１ｍｍ／ｍｉｎで加工が行なわ
れ、加工時間約１２分，加工面粗度約１０〜１２μｍＲ
ｍａｘ，真直度（太鼓量）約４〜５μｍであった。

【００５４】 ［フォースカット加工条件］以下フォースカットＩと言う。 電圧パルス供給回路 第２電圧パルス供給回路 無負荷電圧 ８０Ｖ ８０Ｖ 電圧パルス 正極性 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．１μｓ（設定放電時間） ０．４μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） ５．５μｓ 電流振幅（Ｉｐ） １２Ａ（ショート電流） ０．５Ａ（ショート） 電流パルス供給回路 無負荷電圧 １２０Ｖ 電圧パルス 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．１μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） 電流振幅（ｉｐ） １８０Ａ 設定加工送り速度 約２０ｍｍ／ｍｉｎ 設定サーボ電圧（平均加工電圧） 約６２Ｖ 設定オフセット量 約１０５μｍ サーボ制御方式 減速サーボ制御

【００５５】以上の加工条件によれば、フォースカット
Ｉの加工は、平均加工電圧約６５Ｖ，平均加工電流約
０．５Ａ，加工速度約１０ｍｍ／ｍｉｎで加工が行なわ
れ、加工時間約１１分，加工面粗度約４．５〜５．０μ
ｍＲｍａｘ，真直度（太鼓量）約２〜３μｍに仕上がっ
た。

【００５６】次に、上記フォースカットＩの加工を済ま
せた被加工体に、従来通常手法により、上述電源回路５
の主として電圧パルス等の電気的条件を微細に切換調整
して、（フィフスカット）加工工程以後の加工を多段階
にわたり試みたが、太鼓（真直度）や形状の修正の寸法
・形状だし加工をすると加工面粗度がかえって大きくな
る等、又逆に加工面粗度改善加工をすると太鼓（真直
度）や形状が修正，改善されず、加工仕上げの目的達成
には、種々の工夫及び多大の時間を要するものであっ
た。

【００５７】次に、前記サードカットＩ及び／又はフォ
ースカットＩの加工結果の比較のために、前記セカンド
カットＩの加工を済ませた、即ち本発明の第１加工工程
の加工済み被加工体を高周波交流電圧による加工（本発
明の第２の加工工程の加工）をしたところ、次のように
なった。なお、この場合のセカンドカットは、前述のよ
うに本発明に従い．寸法・形状精度出しのために前記セ
カンドカットＩの設定加工条件を下記のように一部変更
を加えて実施した。

【００５８】 加工液（純水）吐出量（上下） 各１．５ｌ／ｍｉｎ 電圧パルス供給回路 第２電圧パルス供給回路 無負荷電圧 ８０Ｖ ８０Ｖ 電圧パルス 正極性 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．３５μｓ（設定放電時間） ０．４μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ）３μｓ 電流振幅（Ｉｐ） １２Ａ（ショート電流） ０．５Ａ（ショート） 電流パルス供給回路 無負荷電圧 １２０Ｖ 電圧パルス 正極性 オン時間（τ_ＯＮ） ０．５μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） 電流振幅（ｉｐ） １８０Ａ 設定加工送り速度 約２０ｍｍ／ｍｉｎ 設定サーボ電圧（平均加工電圧） 約５７Ｖ 設定オフセット量 約１３０μｍ サーボ制御方式 減速サーボ制御

【００５９】以上の設定加工条件によるセカンドカット
Ｉ−１は、平均加工電圧約５７Ｖ，平均加工電流約０．
５Ａ，平均加工速度約４．１ｍｍ／ｍｉｎで加工を行な
い、加工時間約２９分で、加工面粗度約１３〜１４μｍ
Ｒｍａｘ，真直度（太鼓量）約２〜３μｍ以内に仕上が
った。

【００６０】 ［高周波交流電圧によるサードカット加工設定条件］以下サードカットＩＩと 言う。 電流パルス供給回路 電圧パルス オン時間（τ_ＯＮ） ０．１μｓ オフ時間（τ_ＯＦＦ） １．５μｓ 電流振幅（Ｉｐ） １８０Ａ（加工中） 高周波結合トランス （前述セカンドカットＩＩに同じ） 設定加工送り速度 約７ｍｍ／ｍｉｎ 設定サーボ電圧（平均加工電圧．） 約２１Ｖ 設定オフセット量 約１１５μｍ サーボ制御方式 減速サーボ制御

【００６１】以上の加工条件によれば、サードカットＩ
Ｉの加工は、高周波交流電圧は約１００ＫＨｚ強の周波
数、正負間電圧振幅約８０Ｖ，平均加工電流約０．２〜
０．３Ａ，加工送り速度約６．７ｍｍ／ｍｉｎで加工を
行ない、加工時間約１７分で、加工面粗さ約３．０〜
３．５μｍＲｍａｘ，真直度（太鼓量）約１〜２μｍに
仕上がった。この結果を前述フォースカットＩの結果と
比較すると、加工所要時間でやや劣るものの、加工面粗
さの点ですぐれており、真直度（太鼓量）も同等以上で
あることが判る。

【００６２】次に、その後の改良された仕様と設定加工
条件による実験例を挙げておくこととする。なお、改良
仕様等の点は、例えば前述段落番号［００２６］及び
［００３０］等に記載したように、主として高周波結合
トランス１３及びその廻りの点である。 ［実施例２及び３］ ［加工条件］ 被加工体 材質 ＳＫＤ−１１ 板厚 約５０ｍｍ 加工形状 パンチ（約２０×４０） ワイヤ電極 材質 ３５−６５黄銅 線径 約０．２ｍｍφ 付与張力 （別紙） 更新送り速度 ９．５ｍ／ｍｉｎ 加工液 種類 純水 比抵抗 ５．０×１０^４Ω・ｃｍ ノズル（上下） 口径 各約６ｍｍφ 吐出流量 （別記） ノズル位置 被加工体上下面より約０．１ｍｍ離隔 第２加工工程で使用する高周波結合トランス コア材質 フェライトトロイダルコアの二重積体 外径 約５５ｍｍφ 内径 約３５ｍｍφ 巻線 断面約３．５ｍｍ^２の銅線、テフロン樹脂被 覆 １次巻線 １ターン ２次巻線 ２ターン

【００６３】以上の条件で第１及び第２に加工工程を夫
々２段階の加工工程とした実験例２を図９に表１として
示す。以上の表１の如き加工性能とするには、従来６乃
至８段階の加工工程が必要で、所要加工時間は、少なく
とも３ｈ以上、４ｈ近くを必要としたものである。

【００６４】次に、第２の加工工程の高周波交流電圧に
よる加工を１回のサードカット加工だけと、少なくした
場合に面粗度，及び寸法・形状精度をできるだけ出すよ
うに加工実験例３を図１０に表２として挙げることとす
る。上記は、加工工程数が３段階であるから、加工面粗
度は約３．５μｍＲｍａｘながら、寸法精度±１μｍに
仕上り、加工所要時間は一段と短縮された。なお、この
実験例２及び３では、電圧パルス供給回路６と同等以下
の第２電圧パルス供給回路９は用いなかったが、加工性
能上変化はなかった。

【００６５】又、以上は鉄系に被加工体を対象としたも
のであるが、上記本発明の第２の加工工程は、放電間隙
の平均加工電圧が略零となる高周波交流電圧による放電
加工であるから、ＷＣ−Ｃｏ等の超硬合金の仕上げ加工
にも、Ｃｏの電蝕溶解がないため有効であって、上記４
段階の加工により加工面粗度約１．０μｍＲｍａｘに、
又上記３段階の加工により加工面粗度約２．５μｍＲｍ
ａｘに仕上がることが判っている。

【００６６】又、上記第２の加工工程の第１段階の加工
（サードカット）により、約３．５〜５μｍＲｍａｘに
仕上がった加工面の仕上には、２次巻線出力と放電間隙
の放電回路に約１〜１０μＨ、上記実験条件に於いて
は、好ましくは約２〜５μＨのインダクタンス線輪を直
列に挿入して加工を行なうと、第２図Ｃの２次巻線出力
交流電圧波形が、綺麗な正弦波化への波形整形が容易に
行なわれ見た目の加工面の仕上りが改良されたが、未だ
判然と定量化されていない。

【００６７】以上、本発明の加工方法の実施に関し、又
本発明の加工用電源回路に付き、図示した実施例により
説明を加えたが、本発明は特許請求の範囲に記載する本
発明の精神を逸脱しない範囲で各部に各種の変更を加え
て実施し得るものである。例えば、図１に於いて、電流
パルス供給回路８が設けられていない形式のワイヤ放電
加工用電源回路の場合は、間歇電圧パルス発生回路６の
電流制限抵抗６Ｄを短絡等させる抵抗低減回路を付設
し、スイッチ素子６Ｂのゲート回路にゲート信号回路８
Ｄを切換え接続する構成としても良く、又、ゲート信号
回路８Ｄは、パルス制御装置７内にその一部の構成とし
て内設構成し得る丈でなく、さらに制御装置７内に於い
て、記憶した切換制御データを読み出す等してソフト的
に切換え作動せしめ得るものであり、又更に、仕上げ加
工用高周波交流電圧の更なる高周波化、例えば２ＭＨｚ
とするために、例えば電流パルス供給回路８を２組並列
に設け、例えば、夫々をτ_ＯＮ＝１００ｎＳで、τ
_ＯＦＦ＝９００ｎＳの１ＭＨｚの高周波（電流）パルス
発生回路の２組を約１８０°（π）位相差を有せしめ
て、高周波交流電圧の１サイクルが約５００ｎＳ以内で
終了するように調整すれば良いが如くであり、かかる構
成変更は本発明に用いる電源用回路装置１２の結線や開
閉スイッチの数、配置及び当該開閉スイッチの構成等に
ついても同様である。

【００６８】なお、上記高周波結合トランス１３は、上
述本発明の如き加工電流の小さい仕上げ加工に用いる限
りに於いては、発熱は少ないようであるが、機械の設置
環境等によっては空冷、更には水冷等の冷却手段を講じ
得るものである。

【００６９】

【発明の効果】本発明のワイヤカット放電加工加工方法
は、上述のような加工方法であるから、休止時間を有す
る間歇的な電圧パルスにより、第１の加工工程のファー
ストカット加工工程、及び／乃至はセカンドカット加工
工程の加工が効率良く高速度に行われて、所定の寸法・
形状精度を確実に出すことができ、そして前記の加工工
程に引き続いて行われる第２の加工工程としてのサード
カット及び／又はフォースカット等の仕上加工工程の加
工が、好ましくは１サイクル毎に休止時間を有せしめ得
る高周波の高い交流電圧印加によって行われることか
ら、高速度で表面面粗度をより微細に仕上げる事がで
き、微細、高精度のワイヤ放電加工を、全体として加工
所要時間を減じて効率良く行なうことができるようにな
り、しかも、その加工は電蝕発生の危険がないから、Ｗ
Ｃ−Ｃｏ等の超硬合金の加工に適用して好適なものであ
る。

【００７０】又、本発明のワイヤ放電加工用電源回路
は、上述のような構成であるから、前記寸法・形状精度
出しの第１の加工工程としての荒加工乃至セカンドカッ
ト加工工程は、従来型のワイヤ放電加工機が備えている
加工用電源を実質上そのまま使用して高速度加工及び寸
法・形状精度出し加工を行ない、そして主として面粗度
改善の仕上げ加工の第２の加工工程の際しては、前記荒
加工に使用した電圧パルス電源中電流制限抵抗が実質上
設けられていない無抵抗の電流パルス供給回路と、別に
設けた切換スイッチを有する高周波結合トランスとを組
み合わせて高周波の高い交流電圧を得るようにしたの
で、回路素子や機器の有効利用状態で、面粗度改善加工
に有効な高周波交流電圧による仕上げ加工をすることが
できるようになり、電蝕防止した仕上げ加工用電源とし
ても極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例のワイヤ放電加工用電源回路を含む本発
明電源回路の回路構成図。

【図２】図１の回路を本発明の仕上げ加工用電源回路と
して作動させたときの一部分のタイミングチャート図。

【図３】本発明電源回路の一部の外観、配置、及び外部
接続の状態を示す図。

【図４】本発明電源回路の一部の函体内配置と結線図。

【図５】本発明電源回路に用いられる開閉スイッチの概
略構成説明図。

【図６】ゼロ・メソッドサーボ制御方式による加工送り
の動作特性説明図。

【図７】減速サーボ制御方式による加工送りの動作特性
説明図。

【図８】複数の異なるサーボ制御方式の動作特性比較特
性図。

【９図】本発明の代表的な加工実験例２を加工条件と共
に表１として示した図。

【図１０】本発明のその他の加工実験例３を加工条件と
共に表２として示した図。

【符号の説明】

１，ワイヤ電極 ２Ａ，２Ｂ，位置決めガイド ３，被加工体 ４，ワークスタンド ５，ワイヤ放電加工用電源回路 ６，電圧パルスの生成供給回路 ６Ａ，直流電圧源 ６Ｂ，電子スイッチ素子 ６Ｃ，電流制限抵抗 ６Ｄ，逆流防止整流器６Ｅ，開閉スイッチ ７，パルス制御装置 ８，電流パルス供給回路 ８Ａ，可変直流電圧源 ８Ｂ，電子スイッチ素子 ８Ｃ，逆流防止整流器 ８Ｄ，ゲート信号回路 ８Ｅ，切換えスイッチ ９，第２電圧パルス供給回路 ９Ａ，可変直流電圧源 ９Ｂ，電子スイッチ素子 ９Ｃ，電流制限抵抗 ９Ｄ，逆流防止整流器 ９Ｅ，開閉スイッチ １０，高周波パルス発生回路 １１Ａ，１１Ｂ，給電回路接続線 １２，回路装置 １２Ａ，トランス室 １２Ｂ，１２Ｃ，スイッチボックス １３，高周波結合トランス １３Ａ，リングコア １３Ｂ，１次巻線 １３Ｃ，２次巻線 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，開閉スイッチ １５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，接続端子 １６，同軸又はシールド線 １６Ａ，１６Ｂ，接続線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 丸山 英行 (56)参考文献 特開 平１−240223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−102724（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−176516（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−59219（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−22296（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 7/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の間隔を置いて配置したガイド間に
   所定の状態に張架したワイヤ電極を軸方向に更新送り移
   動せしめつつ前記軸方向と略直角方向から被加工体を微
   小間隙を介して相対向せしめ、該間隙に加工液を供給介
   在させた状態で両者間に加工電圧を印加し発生する放電
   により加工を行ない、前記ワイヤ電極と被加工体間に前
   記直角方向の平面上における所定の加工成形すべき輪郭
   線形状に沿う相対的加工送りを与えるワイヤ放電加工に
   おいて、 前記のワイヤ放電加工を、 （ａ）前記の加工電圧とし
   て、直流電圧源に直列に接続した電子スイッチ素子をオ
   ン・オフすることによって得られる休止時間を有する間
   歇的な電圧パルスを用い、使用する加工液、電極・被加
   工体の材質、組み合わせ、板厚、及び加工の目的等に応
   じて設定された加工条件で、前記輪郭線形状の加工溝を
   所定の寸法・形状精度に加工形成する第１の加工工程
   と、（ｂ）前記第１の加工工程の加工の後、前記の加工
   電圧を、前記電圧パルス供給源と放電間隙との間に挿設
   した高周波結合トランスによって得られる所定条件の高
   周波交流電圧に切換えて面粗度改善の仕上げ放電加工を
   する第２の加工工程とを順次に行なうようにするととも
   に、前記第１の加工工程が、前記輪郭線形状の加工溝を
   最初に加工形成するファーストカット加工工程と、該加
   工工程の後、加工条件を切換えて所定の寸法・形状精度
   出しの加工をするセカンドカット加工工程とからなり、
   さらに、前記ファーストカット加工工程のワイヤ電極・
   被加工体間のサーボ送り制御方式を、サーボ基準電圧に
   対する放電間隙平均電圧の偏差が零のとき送り速度が零
   となるゼロ・メソッドサーボ制御方式、前記セカンドカ
   ット加工工程に於けるサーボ送り制御方式を、サーボ基
   準電圧に対する放電間隙平均電圧が、前記サーボ基準電
   圧より高い電圧領域から、該サーボ基準電圧を経てより
   低い所定下限電圧値の領域まで低下する間に、送り速度
   が設定最大送り速度から、サーボ基準電圧時の所定送り
   速度を経て順次に減少して行って送り速度が零となる減
   速サーボ制御方式に設定して加工を行なうようにしたこ
   とを特徴とするワイヤ放電加工方法。
2. 【請求項２】 前記第２の加工工程が、前記第１の加工
   工程の加工が終了した後に被加工体を所定面粗度に仕上
   げる加工条件が順次に切換えられる又は切換えられない
   １回以上複数回の加工から成ることを特徴とする前記請
   求項１に記載のワイヤ放電加工方法。
3. 【請求項３】 前記第２の加工工程のワイヤ電極・被加
   工体間のサーボ送り制御方式を、前記減速サーボ制御方
   式に設定して加工を行なうことを特徴とする前記請求項
   １又は２のいずれかに記載のワイヤ放電加工方法。
4. 【請求項４】 前記第１の加工工程における直流電圧源
   をスイッチ素子によりオン・オフすることにより得られ
   る休止時間を有する間歇的な電圧パルス源が、直流電圧
   源をスイッチ素子のオン・オフにより電圧パルスを形成
   する直列回路中に所定の電流制限抵抗を挿設した通常電
   圧パルス供給回路と、直流電圧源をスイッチ素子のオン
   ・オフにより電流パルスを形成する直列回路中に抵抗が
   挿設されていない、又は電流検出用等の小抵抗以外の電
   流制限抵抗が挿設されていない無抵抗の電流パルス供給
   回路とを並設すると共に、該電流パルス供給回路のスイ
   ッチ素子が前記通常電圧パルス供給回路の放電間隙印加
   電圧パルスにより放電が開始したのを検出して所定時間
   幅のオン制御させられるものであることを特徴とする前
   記請求項１、２又は３のいずれかに記載のワイヤ放電加
   工方法。
5. 【請求項５】 前記高周波結合トランスの２次巻線から
   放電間隙へ高周波交流電圧を出力供給するために、前記
   トランスの１次巻線に供給される休止時間を有する間歇
   的な電流パルスが前記無抵抗の電流パルス供給回路から
   供給されるように切換接続及び制御されるものであるこ
   とを特徴とする前記請求項１、２又は３のいずれかに記
   載のワイヤ放電加工方法。
6. 【請求項６】 ワイヤ電極と被加工体からなる放電間隙
   に、第１の直流電圧源と電流制限抵抗と第１のオン・オ
   フ電子スイッチ素子とを直列に接続した電圧パルス供給
   回路を並列に接続すると共に、第２の直流電圧源と第２
   のオン・オフ電子スイッチ素子とを直列に接続した直列
   回路中に電流制限抵抗を有しない電流パルス供給回路を
   並列に接続し、前記第１のオン・オフ電子スイッチ素子
   のオン後印加電圧パルスに基づく放電間隙での放電開始
   に応じ前記第２のオン・オフ電子スイッチ素子に所定時
   間幅のオン信号を供給するようにしたワイヤ放電加工用
   電源回路に於いて、 前記第２のオン・オフ電子スイッチ素子のゲート入力に
   切換え接続可能に高周波のオン・オフゲート信号回路を
   設け、 前記各電圧及び電流パルス供給回路の両端出力と放電間
   隙との間に、捲回された１次巻線と２次巻線とを有する
   リングコアの高周波結合トランスと、前記出力を放電間
   隙と１次巻線との接続に切換え得ると共に前記放電間隙
   を前記出力と２次巻線との接続に切換え得る切換えスイ
   ッチとを設け、 前記ワイヤ放電加工用電源回路による荒加工及び寸法・
   形状精度出し加工の後の仕上げ加工に際し、前記第２の
   オン・オフ電子スイッチ素子のゲート入力を前記高周波
   のゲート信号回路に切換え接続すると共に、前記切換え
   スイッチの切換え操作により前記電流パルス供給回路出
   力を前記１次巻線に又放電間隙を２次巻線出力に接続
   し、前記放電間隙に高周波交流電圧を供給して仕上げ放
   電加工するように構成して成ることを特徴とするワイヤ
   放電加工用電源回路。
7. 【請求項７】 前記高周波結合トランスを前記切換えス
   イッチと共に一体に結合して函体中に収納して設けると
   共に、該函体を放電間隙に近い加工槽中又はその近傍に
   設けて成ることを特徴とする前記請求項６に記載のワイ
   ヤ放電加工用電源回路。
8. 【請求項８】 前記高周波結合トランスが、フェライト
   リングコアに、前記入力１次巻線の捲回数よりも、前記
   出力２次巻線の捲回数を多くした構成から成ることを特
   徴とする前記請求項６又は７のいずれかに記載のワイヤ
   放電加工用電源回路。
9. 【請求項９】 前記函体が、高周波結合トランスを収納
   するトランス室と、該トランス室の両側に設けた給電回
   路開閉スイッチのスイッチボックスと１次巻線及び２次
   巻線開閉スイッチのスイッチボックスとから成り、更に
   ワークスタンドへの接続端子が設けられる前記スイッチ
   ボックスの側壁面を端子金属板で構成するかあるいは該
   側壁面に端子金属板を取り付け、該端子金属板をワーク
   スタンドに電気的及び機械的に接続取付ける構成として
   成ることを特徴とする前記請求項７に記載のワイヤ放電
   加工用電源回路。