JP3436385B2 - ワイヤ放電加工装置 - 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
との間で、パルス状放電を繰り返し発生させることによ
り被加工物の加工を行うワイヤ放電加工装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種のワイヤ放電加工装置は、
加工用電源でもってワイヤ電極と被加工物との間にパル
ス電圧を印加し、ワイヤ電極と被加工物との間でパルス
状の放電を繰り返し発生させることにより、被加工物の
加工を行う。ところで、上記加工において、正常状態で
は、加工用電源がパルス電圧を印加してから或る時間後
（この時間を無負荷時間という）に、ワイヤ電極と被加
工物との間で放電電流が流れるが、異常状態では、パル
ス電圧の印加とほとんど同時に、もしくは極めて短い無
負荷時間の後にワイヤ電極と被加工物との間で放電が発
生する。無負荷時間にこのような異常放電が多発した場
合、ワイヤが断線し易くなる。 【０００３】そこで、こうした問題を解決するために、
例えば、（１）特公平２−４４６４８号公報に記載され
ているように、ワイヤ電極と被加工物との間にパルス電
圧を印加してから各放電パルスが発生するまでの無負荷
時間の長さを計測することにより、異常放電か正常放電
かを判別し、無負荷時間の短い異常放電が発生した場合
には、放電電流の波高値を小さくしたり、放電パルス電
圧供給の休止時間を長くしたり、あるいは、（２）放電
周期、目標放電周期電圧等より電気的加工条件を設定
し、その設定条件より平均放電パルス数を予測し、その
結果を基に単位時間当りの最大放電パルス数を算出す
る。そして、実際の放電パルス数が、算出された最大放
電パルス数に達したとき、該当単位時間の残り時間は放
電パルスを印加するのを停止する、といつた対策を取っ
ていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）においては、正常放電時においても全放電パルス
の１５％乃至４０％程度の異常放電パルスが含まれてお
り、各放電パルス毎の無負荷時間に基づいて異常放電パ
ルスと正常放電パルスとに判別し、異常放電パルスと判
定するごとに、ワイヤ電極と被加工物との間に供給する
放電エネルギーを減じてしまえば、加工速度の低下を招
く。また、異常放電が発生しているか否かは無負荷時間
だけで画一的に判定できず、ワイヤ電極の断面積、材
質、ワイヤ張力、放電エネルギー、放電周期等に依存す
るものであり、あえて無負荷時間だけで画一的に異常放
電と判定して放電エネルギーを減じるならば、ワイヤ電
極の変更や加工条件の変更等を行った場合に、加工速度
の低下を来したり、断線防止機能が正常に作用しないと
いったことがある。 【０００５】また、前記（２）によれば、加工速度の低
下防止、断線防止機能の異常などの防止などの点では効
果が期待されるが、許容放電パルスの設定を行うために
は、加工条件設定において放電周期、目標放電電圧、ワ
イヤ電極の材質等の加工条件を設定し、その放電周期で
ワイヤ電極と被加工物との間にパルス電圧を印加し、目
標放電電圧になるようにワイヤ電極と被加工物との相対
速度を制御する構成を必要とする。そして、加工が開始
されると放電パルスを検出し、上記放電周期と目標放電
電圧より平均放電パルス数を予測し、その結果より許容
放電パルスを決定する。ところが、平均放電パルス数
は、予め数多くのデータテーブルを記憶させ、そのデー
タから予測し、許容放電パルス数は、或る数式を用いて
算出しなければならない。このため、放電パルス制御に
は極めて煩雑な処理が必要となっていた。 【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、加工速度を低下させることなく
ワイヤ電極の断線を防止でき、かつ、放電パルスを制御
するための処理を簡素化できるワイヤ放電加工装置を提
供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ワイヤ電極と被加工物との間に所定の放電
周期でパルス状の電圧を印加する放電手段を備え、ワイ
ヤ電極と被加工物とを相対移動手段により相対的に移動
させながら、ワイヤ電極と被加工物との間で上記パルス
状放電を繰り返し発生させることにより被加工物の加工
を行うワイヤ放電加工装置において、放電手段により所
定周期内に発生するパルス放電回数を検出するパルス放
電回数検出手段と、このパルス放電回数検出手段により
検出されるパルス放電回数を所定周期毎に計数すると共
に、この複数回の計数値よりパルス放電回数の平均値を
算出する平均パルス放電回数算出手段と、前記平均値を
基に次の周期の所定時間内のパルス放電回数を制御する
パルス放電制御手段を備え、前記パルス放電制御手段
は、次の周期の所定時間内の許容できる放電パルス数を
前記平均パルス放電回数算出手段によって算出された前
記平均値から増加させ、その後、次の周期の所定時間内
の許容できる放電パルス数を前記平均値と同じ回数に戻
し、その後、次の周期の所定時間内の許容できる放電パ
ルス数を前記平均値より減少させるようにしている。 【０００８】 【作用】上記の構成において、放電手段によりワイヤ電
極と被加工物との間に所定の放電周期でパルス状の電圧
を印加し、相対移動手段によりワイヤ電極と被加工物と
を相対的に移動させながら、ワイヤ電極と被加工物との
間でパルス状放電を繰り返し発生させ、被加工物の加工
を行う。このとき、所定周期内に発生するパルス放電回
数をパルス放電回数検出手段により検出し、平均パルス
放電回数算出手段により、検出されたパルス放電回数を
所定周期毎に計数すると共にこの複数回の計数値よりパ
ルス放電回数の平均値を算出する。その後、前記パルス
放電制御手段によって次の周期の所定時間内の許容でき
る放電パルス数を前記平均パルス放電回数算出手段によ
って算出された前記平均値から増加させ、その後、次の
周期の所定時間内の許容できる放電パルス数を前記平均
値と同じ回数に戻し、その後、次の周期の所定時間内の
許容できる放電パルス数を前記平均値より減少させるよ
うにしている。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の一実施例によるワイヤ放電加
工装置を図１により説明する。本装置は、ワイヤ電極２
４と被加工物２との間に所定の放電周期でパルス状の電
圧を印加する放電手段１０１を備え、ワイヤ電極２４と
被加工物２とを相対移動手段１０２により相対的に移動
させながら、ワイヤ電極２４と被加工物２との間で上記
パルス状放電を繰り返し発生させることにより被加工物
２の加工を行うワイヤ放電加工装置において、放電手段
１０１により所定周期内に発生するパルス放電回数を検
出するパルス放電回数検出手段１０３と、このパルス放
電回数検出手段１０３により検出されるパルス放電回数
を所定周期毎に計数すると共に、この複数回の計数値よ
りパルス放電回数の平均値を算出する平均パルス放電回
数算出手段１０４と、その平均値を基に次の周期の所定
時間内のパルス放電回数を制御するパルス放電制御手段
１０５とを設けたものである。 【００１０】そして、本装置は、図２に示すように、ワ
イヤ電極２４と被加工物２との間にパルス電圧を印加し
加工を行う放電パルス数を管理する単位として、放電周
期とは異なる、或る周波数で所定のサイクルを設定す
る。複数のサイクルの個々をさらに複数の所定周期に分
割し、所定の複数サイクルの最初の周期内のパルス放電
回数を放電回数検出手段１０３により検出する。これら
分割された最初の周期はパルス放電制御手段１０５を使
用せず、未制御放電パルスにて加工を行う。平均パルス
放電回数算出手段１０４は上記により検出された放電パ
ルス数に基づき未制御放電パルス数の平均値を算出す
る。次いで、パルス放電制御手段１０５は、上記により
算出された平均値を基にして、平均値を算出した周波数
サイクル以降の、各サイクル内の分割された２番目以降
の周期の放電パルス数を制御し、加工を行う。以上のサ
イクルを繰り返すことにより平均的にパルス放電が行な
え、ワイヤ電極の断線を防止し、加工速度の低下を招く
ことなく加工が可能となる。 【００１１】ここで、上記のごとくサイクル毎に平均的
に放電パルスを制御する理由を図３を用いて説明する。
図３は、ワイヤ電極が断線する前の放電集中現象を説明
する図であり、縦軸に放電回数、横軸に時間をとり、
１．８ｍ秒の周期で放電回数を計数した値の時間的推移
を示すものである。図３中、ＴＷＢは、断線の瞬間を電
気的にとらえた時刻である。この図から明らかなよう
に、断線前数ｍ秒から１０ｍ秒の間に放電回数が急激に
増加していることが分かる。つまり、断線前には放電の
集中が発生しているわけである。よって、上記のような
放電集中を起こさないように、かつ必要以上に加工速度
を低下させないように、各サイクルにおいてできるだけ
平均的に放電させることによって、ワイヤ電極の断線を
防止できる。 【００１２】本実施例の具体的構成を図４に示す。本実
施例のワイヤ放電加工装置には、被加工物２を固定する
ための可動テーブル４が備えられている。可動テーブル
４は、加工液６を貯えた加工槽８内に設けられており、
相対移動手段としてのＸ軸サーボモータ１０及びＹ軸サ
ーボモータ１２により、夫々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移
動される。加工液６は、ポンプ１４により加工液タンク
１６から汲み出され、加工液供給部１８を通して、被加
工物２の加工部分に供給されて、加工槽８内に貯えられ
る。そして、加工槽８からあふれた使用後の加工液６
は、排水パイプ２０を介して加工液タンク１６に戻さ
れ、濾過用のフィルタ２２を通して、再びポンプ１４に
より汲み出される。 【００１３】次に、被加工物２を加工するためのワイヤ
電極２４は、ワイヤボビン２８から繰り出され、被加工
物２の上方及び下方に配置された上ワイヤガイド３０及
び下ワイヤガイド３２により支持され、ワイヤ駆動モー
タ３４及びテンションローラ３６により張力を発生させ
ながら走行させられる。そして、使用後のワイヤ電極２
４は、廃ワイヤ排出部３８に排出される。また、ワイヤ
電極２４の上ワイヤガイド３０より上方の移動経路及び
下ワイヤガイド３２より下方の移動経路には、夫々、ワ
イヤ電極２４に放電用のパルス電圧を印加するための上
給電部４０及び下給電部４２が配置されている。これら
各給電部４０，４２は、加工電源部４４に接続されてお
り、加工電源部４４から、これら各給電部４０，４２
と、可動テーブル４との間に、パルス電圧が印加される
ことにより、ワイヤ電極２４と被加工物２との間に放電
を発生させて、被加工物２を加工する。 【００１４】また、加工電源部４４には、制御装置５０
からの制御信号に応じて、放電発生を許容するために該
加工電源部４４から出力されるパルス信号の発生間隔
（放電周期）を制御する放電パルス制御部５２と、ピー
ク電流を制御するピーク電流制御部５４と、ワイヤ電極
２４と被加工物２との間の放電及び極間電圧を検出する
放電検出回路５６が接続されている。 【００１５】制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
等からなるマイクロコンピュータとして構成されてお
り、加工条件設定手段としての操作盤５８を介して入力
された各種加工条件（即ち、被加工物２の材質、加工形
状等の加工条件や、放電周期、電極間電圧等の電気的加
工条件等）や、放電検出回路５６にて検出された放電電
圧に基づき、Ｘ軸サーボモータ１０、Ｙ軸サーボモータ
１２、ポンプ１４、ワイヤ駆動モータ３４、テンション
ローラ３６、加工電源部４４、放電パルス制御部５２、
ピーク電流制御部５４に制御信号を出力し、上記各部を
駆動制御する。 【００１６】図５に制御装置５０の動作の全体のフロー
チャートを示す。これを説明すると、制御装置５０は、
操作盤５８を介して入力された加工条件、放電周期、極
間電圧を読み込み（Ｓ０）、読み込んだ放電周期、極間
電圧に基づき、放電パルス制御部５２に制御信号を出力
して、加工電源部４４から出力されるパルス電圧の放電
周期を制御する（Ｓ１）。次に、放電検出回路５６にて
検出された実際の極間電圧が、操作盤５８を介して入力
された目標極間電圧となるように、Ｘ軸サーボモータ１
０、Ｙ軸サーボモータ１２の回転速度を制御することに
より、可動テーブル４、被加工物２の移動速度を制御す
る（Ｓ２）。さらに、操作盤５８を介して入力された被
加工物２の加工形状に応じてＸ軸サーボモータ１０、Ｙ
軸サーボモータ１２を駆動制御する（Ｓ３）。また、ポ
ンプ１４を駆動して加工液６を循環制御する（Ｓ４）。
さらには、ワイヤ駆動モータ３４、テンションローラ３
６を駆動して、ワイヤ電極２４を移送制御する（Ｓ
５）。以上の処理を加工終了まで繰り返し実行する（Ｓ
６）。 【００１７】本発明は主に上記フローチャート内のステ
ップＳ１の放電周期制御に関する。以下、本実施例によ
る放電周期制御の詳細を、前述した図２のタイムチャー
トと共に、図６の放電制御フローチャートを用いて説明
する。上記の構成を有する本実施例のワイヤ放電加工装
置においては、図２に示すように、放電パルス数を管理
するための所定の周波数サイクルを設ける。このサイク
ルは、放電周期とは異なり、ワイヤ電極２４と被加工物
２との間にパルス電圧を印加し、加工を行う放電パルス
数を管理する単位である。本実施例では、１サイクルを
４分割し、図２に示すように所定周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４を設定する。図２中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは放電パ
ルス数を示している。 【００１８】図６において、被加工物２の加工開始時に
は、操作盤５８で設定されている放電周期と極間電圧の
値を読み込む（Ｓ１０）。その放電周波数にて放電パル
ス制御部５２による制限をかけることなく未制御に放電
（自由放電）させる（Ｓ１１）。これは図２中の周期Ｔ
１の放電であり、この時の放電パルス数Ａｎは操作盤５
８を介して入力された放電周期、電極間電圧に基づいて
決定される。また、Ｓ１１では、周期Ｔ１の時間に放電
される放電パルス数Ａｎを放電検出回路５６にて検出す
る。次に、上記で検出された周期Ｔ１での放電パルス数
Ａｎを制御装置５０に入力し、制御装置５０では、前記
放電パルス数を計数し、データとして一時記憶してお
く。そして、制御装置５０の演算部（ＣＰＵ）にて、そ
の都度、平均放電パルス数を算出する（Ｓ１２）。この
平均放電パルス数をＡとする。本実施例では５回（５サ
イクル分）の平均を取るようにした。 【００１９】制御装置５０は、平均放電パルス数Ａに基
づき、次の一定時間、即ち、図２中の周期Ｔ２で許容で
きる放電パルス数Ｂを算出し、その放電パルス数Ｂを放
電パルス制御部５２に出力し（Ｓ１３）、放電パルス制
御部５２は加工電源部４４を介し加工放電を行う。本実
施例では、周期Ｔ２で許容できる放電パルス数Ｂを平均
放電パルス数Ａの１．１倍として算出している。ここ
で、平均値より１０％増しの放電制御を行うのは、加工
速度の向上が期待できるためである。なお、実際には、
周期Ｔ２における放電パルス数Ｂは、この周期Ｔ２が属
するサイクルより以前のサイクルでの自由放電による放
電パルス数から算出された平均値に基づいて求められて
いる。また、加工開始直後の平均値が求まっていないサ
イクルでの各周期での放電パルス数は、前回の加工時の
データもしくはＲＯＭに予め記憶させたデータを用いれ
ばよい。 【００２０】次に、図２中の周期Ｔ３での許容放電パル
ス数Ｃを、Ｓ１３と同様な処理にて算出する（Ｓ１
４）。本実施例では許容放電パルス数Ｃを平均放電パル
ス数Ａの１．０倍としている。次いで、図２中の周期Ｔ
４での許容放電パルス数Ｄを、平均放電パルス数Ａと所
定のリミッタ作用数とから算出する（Ｓ１５）。このリ
ミッタ作用数とは、ワイヤ電極の放電による劣化等によ
り正常放電パルス時でもワイヤ電極の断線が発生するこ
とがあるので、これを防ぐべく設定されるものである。
ワイヤ電極の断線発生は、ワイヤ電極の材質やその走行
速度にも影響されることから、リミッタを少ししか掛け
ないとワイヤ電極が断線することがある。リミッタを掛
け過ぎると加工速度の低下を引き起こす。本実施例で
は、許容放電パルス数Ｄは、平均放電パルス数Ａの６０
％とした。以上の周波数サイクル（Ｔ１〜Ｔ４）の処理
を加工終了まで繰り返す（Ｓ１６）。 【００２１】なお、上記の許容放電パルス数算出の処理
に用いる値は、ＲＯＭに記憶させた固定データを用いる
他に、操作盤５８を介して入力するようにしてもよく、
その場合には、被加工物の材質やワイヤ電極の材質等で
入力データを変えることにより、より最適な断線防止制
御が可能となる。また、前記入力データをデータテーブ
ルとしてＲＯＭに格納するようにしてもよい。また、平
均放電パルス数の算出方法も、本実施例では５回の平均
を取るようにしたが、その他に多様な方法を採用するこ
とが可能で、平均放電パルス数を算出する時の検出デー
タ回数を多くすると、より正確な平均放電パルス数を算
出することができる。 【００２２】 【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のワイヤ放電加工装置によれば、パルス放電回数を
所定周期毎に計数し、これより平均放電パルス数を求
め、前記パルス放電制御手段によって、次の周期の所定
時間内の許容できる放電パルス数を前記平均パルス放電
回数算出手段によって算出された前記平均値から増加さ
せ、その後、次の周期の所定時間内の許容できる放電パ
ルス数を前記平均値と同じ回数に戻し、その後、次の周
期の所定時間内の許容できる放電パルス数を前記平均値
より減少させるようにしたので、異常放電や集中放電を
起こすことなく、また、必要以上に加工速度を低下させ
ることなく、ワイヤ電極の断線を回避することができ
る。すなわち、加工速度の低下を最小限にとどめなが
ら、効果的な断線防止効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のワイヤ放電加工装置の概念構成図であ
る。 【図２】放電パルス数を管理する単位として設定された
所定の周波数サイクルのタイムチャートである。 【図３】ワイヤ電極の断線が発生した時の放電回数を示
す図である。 【図４】本発明の一実施例によるワイヤ放電加工装置の
構成図である。 【図５】ワイヤ放電加工装置の動作を示すフローチャー
トである。 【図６】ワイヤ放電加工装置の放電周期制御動作を示す
フローチャートである。 【符号の説明】 ２ 被加工物 ２４ ワイヤ電極 １０１ 放電手段 １０３ パルス放電回数検出手段 １０４ 平均パルス放電回数算出手段 １０５ パルス放電制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23H 1/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ワイヤ電極と被加工物との間に所定の放
   電周期でパルス状の電圧を印加する放電手段を備え、ワ
   イヤ電極と被加工物とを相対的に移動させながら、ワイ
   ヤ電極と被加工物との間で上記パルス状放電を繰り返し
   発生させることにより被加工物の加工を行うワイヤ放電
   加工装置において、 前記放電手段により所定周期内に発生するパルス放電回
   数を検出するパルス放電回数検出手段と、 前記パルス放電回数検出手段により検出されるパルス放
   電回数を所定周期毎に計数すると共に、この複数回の計
   数値よりパルス放電回数の平均値を算出する平均パルス
   放電回数算出手段と、 前記平均値を基に次の周期の所定時間内のパルス放電回
   数を制御するパルス放電制御手段を備え、 前記パルス放電制御手段は、次の周期の所定時間内の許
   容できる放電パルス数を前記平均パルス放電回数算出手
   段によって算出された前記平均値から増加させ、その
   後、次の周期の所定時間内の許容できる放電パルス数を
   前記平均値と同じ回数に戻し、その後、次の周期の所定
   時間内の許容できる放電パルス数を前記平均値より減少
   させるようにしたことを特徴とするワイヤ放電加工装
   置。