JP3576014B2 - 放電加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工電極による工作物の精密放電加工方法及び装置に関し、特に、加工電極と工作物とが互いに精密加工距離をおいており、平滑仕上げパルスが対応する精密放電加工機と共に、制御されたプロセスの工作物に供給される放電加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャビティー放電加工やワイヤ放電加工のような放電加工（ＥＤＭ）は、すでに、Ｒａ＜０．１μｍの優れた表面特性と、１μｍ以下の深さの表面傷とを有する技術状態にある。そのような加工は、１Ａ程度の電流強度でメガＨｚのオーダの単極性パルス又は双極性パルスを発生することができる発生器を必要としている。
【０００３】
交流パルス用のこの種の発生器は、ドイツ特許出願公開第 ４０ １１ ７５２号（Ａ１）に記載されている。２０μｍまでの共振ギャップ幅と３０ＭＨｚの交流電流周波数とを有する振動共振回路は、ワイヤ放電加工の間中新規な共振加工を許す目的で提供される。しかし、ワイヤ電極の干渉自己制御効果が関係しており、輪郭の真実性にスパーク・ギャップ幅（２０μｍ）のオーダのエラーを生じる。この課題は、１００ｋＨｚを越える周波数の仕上げパルスですでに作業をしている放電加工の分野において既知である。ワイヤ電極の輪郭エラーの補正とトラブルなしのサーボ機構にもかかわらず、シャープな外側輪郭がまるめられ、内側角部が材料超過になる。そのような精密切断が繰り返されるほど、品質がより低下する。また、縦の輪郭が材料超過のゾーンにおいて凸面状に膨出し、材料不足のゾーンにおいて凹面状にへこむ。
【０００４】
付加的に発生した周期的パルスの間、放電加工のスパーク・ギャップの電気抵抗値を測定電流源により決定し、サーボ・ドライブ、リンス洗浄機及び発生器をそれにより制御することができることは既知である（スイス特許第６５０ ４３３号）。
【０００５】
このプロセスは、電気抵抗値から空洞浸食放電加工の間中放電の集中と共に、汚染の程度を決定し、より高い切断の遂行を監督なしに達成するような値に基準信号でプロセスを制御する作業を有する。
【０００６】
しかし、電極振動のパルス衝撃係数を決定しかつそれで精密加工を改良することは、スイス特許第650 433号以外に提案されていない。試験パルスを用いる種々の異なった測定方法は既知であるが、それらは前記のスイス特許第650 433号の技術以上に本発明の目的及び精神からさらに逸脱する。
【０００７】
放電加工の間に生じるワイヤの振動を抑制するために、そのような振動を検出することは知られている（特開平９−２４８７１７号、特開昭６３−２１６６３１号、特開昭６３−２２９２２７号、特開昭６３−３１２０２０号）。
【０００８】
【解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い表面特性に加えて非常に精密な加工となるように、低い電流強度及び高い周波数の非常に短いパルスを用いて既知の放電加工プロセスを改良することにある。
【０００９】
【解決手段、作用及び効果】
上記目的は、加工電極と工作物とが互いに精密加工距離をおいておりかつ平滑仕上げパルスが制御されるプロセスの工作物に供給される、加工電極により工作物を放電加工する方法において、平滑仕上げパルスを加工時間の間スパーク・ギャップに供給しかつ測定源を少なくとも中断時間の間に前記スパーク・ギャップに提供して加工を断続的に行い、前記中断時間の間に加工電極が工作物に接触しているときのスパーク・ギャップ電圧を測定し、測定したスパーク・ギャップ電圧からパルス衝撃係数を電極が工作物に接触している間の測定時間の一部として決定し、少なくとも決定したパルス衝撃計数から、前記前進システムを制御する第１のガイド量及び前記加工時間を制御する第２のガイド量の少なくとも一方を含む制御信号をプロセスの制御のために引き出すことを含む、ことにより解決される。
【００１０】
上記目的は、また、加工電極と工作物とが互いに精密加工距離をおいておりかつ平滑仕上げパルスが制御されたプロセスの工作物に供給される、加工電極による工作物の放電加工をする装置において、平滑仕上げパルスが加工時間の間スパーク・ギャップに供給されかつ測定源が少なくとも中断時間の間に前記スパーク・ギャップに供給されて加工が断続的に行われ、前記中断時間の間に加工電極が工作物に接触しているときのスパーク・ギャップ電圧が測定され、測定されたスパーク・ギャップ電圧からパルス衝撃係数を加工電極が工作物に接触している間の測定時間の一部として決定され、少なくとも決定したパルス衝撃計数から、前記前進システムを制御する第１のガイド量及び前記加工時間を制御する第２のガイド量の少なくとも一方を含む制御信号をプロセスの制御のために引き出す、ことによっても解決される。
【００１１】
本発明は、次のような利点を有する。高い表面精度及び高い鋭さを工作物に確実に与えるように、放電加工が改良される。先鋭なワイヤで仕上げ切断をする場合には、１μｍより優れた縦プロファイル及び角部エラーが達成される。直径寸法が１００μｍから１０μｍの精密ワイヤで切断する場合には、高い切断性能であるにもかかわらず、重要なより先鋭性が達成される。精密な電極で穿孔加工及び型彫り加工をする場合には、ミクロン・オーダの精密さになる。放電加工が大きい表面の型彫り電極でも充分に促進され、表面特性及び形状の真実性が改良される。
【００１２】
本発明の利点は、特に、加工が周期的に断続され、電極の振動状態が例えばパルス衝撃係数をとおして記録かつ安定化され、ほぼ１００ｋＨｚ以上のパルス周波数で電極の干渉自己制御効果が解決される、という事実に続く。動作の断続すなわち中断により、加工プロセスがミクロン・オーダに制御することができる。精密なワイヤ電極及び型彫り電極は、特に干渉自己制御効果の影響を受けやすい場合、精密さにおける妥協なしに、最大に負荷させることができる。本発明にしたがえば、大きい面積の型彫り加工電極での放電加工は、能率的及び精密に処理することができる。プロセス値、すなわち特有作業用の全ての調整パラメータは、相互依存をもはや考慮する必要がないから、より短時間で決定することができる。
【００１３】
さらに、有利さとの比較において付加的な投資が制限され、既存の機器に後付けすることができる。
【００１４】
前記測定時間を前記中断時間と同期させ、前記測定時間の開始を遅延時間だけ遅延させてもよい。
【００１５】
決定したパルス衝撃係数と第１の基準値とから第１のガイド量を測定モジュールにおいて発生させ、その第１のガイド量を前進システムの制御のためにサーボ制御器に供給してもよい。また、決定したパルス衝撃係数が前記第１の基準値を超えているときは前進速度を下げ、前記パルス衝撃係数が前記第１の基準値より小さいときは前進速度を上げてもよい。
【００１６】
決定したパルス衝撃係数と第２の基準値とから第２のガイド量を測定モュールにおいて発生させ、その第２の基準値で加工時間の持続時間を制御してもよい。
【００１７】
決定したパルス衝撃係数が前記第２の基準値より小さいときは加工時間の持続時間を短くし、前記パルス衝撃係数が前記第２の基準値より大きいときは前記加工時間の持続時間を長くしてもよい。
【００１８】
測定源は電圧制限と電流源特性とを有することができる。
【００１９】
前記測定源の電流源特性は１０ｍＡから６００ｍＡまでの間で調整可能であり、前記測定源の電圧制限は１Ｖから１００Ｖまでの間で調整可能とすることができる。
【００２０】
前記スパーク・ギャップ信号は調整可能の制限値と測定モジュールにおいて比較され、前記制限値は前記測定源の設定電圧制限より小さく、比較した結果はフィルタにおいて隣り合う前記測定時間の間で不変に維持されてもよい。
【００２１】
前記測定源の出力信号は前記中断時間から中断時間まで交互に正負に若しくは正又は負に設定されてもよい。
【００２２】
加工時間は、制御の介在なしに３０ｍ秒であり、また前記第２のガイド量によるパルス衝撃係数の減少につれて直線的に減少されてもよい。前記中断時間は１ｍ秒であり、遅延時間は２００μ秒であってもよい。
【００２３】
前記中断時間は１ｍ秒であり、遅延時間は２００μ秒であってもよい。また、前記中断時間は２００μ秒であり、遅延時間はゼロであり、前記測定時間は前記中断時間に等しくすることができる。
【００２４】
前記発生器は、１０μ秒からび２０μ秒までの間の持続時間と、１０Ａから５００ｍＡまでの間の電流振幅と、１００ｋＨｚから２５ＭＨｚまでの間のパルス周波数とを有する単極性パルス又は双極性パルスを発生し、また加工時間信号を受けてその時間の間だけパルスを発生するために励起入力を有することができる。
【００２５】
放電加工装置は、さらに、前記仕上げパルスを加工時間の間だけ周期的に発生する発生器と、中断時間信号に依存して中断時間の間に測定パルスを発生する測定源と、測定時間の間に電極振動のパルス衝撃係数をスパーク・ギャップ信号から決定する測定モジュールとを含み、前記測定モジュールは、前記パルス衝撃係数の関数として前進システムを制御すべく又は加工時間の持続時間を制御すべく第１及び第２のガイド量を有していてもよい。
【００２６】
前記発生器、前記測定源又は前記測定モジュールは制御可能の励起入力を備えることができる。
【００２７】
前記測定源は、調整可能の電圧制限回路、パルス中断回路又は随意の極性反転器を備える調整可能の電流源からなってもよい。
【００２８】
前記測定モジュールは前記スパーク・ギャップ信号と調整可能の制限値とを受ける比較器を含み、前記比較器の出力は測前記定時間の間平均値を形成すべく低域フィルタにスイッチング装置を介して供給され、前記スイッチング装置は、前記測定時間の間は導通状態になり、隣り合う前記測定時間の間の期間は非導通状態になってもよい。
【００２９】
前記発生器は加工時間信号を変調入力に受けるＣ級増幅器から構成されており、変調深さはそのとき１００％であってもよい。
【００３０】
前記発生器は半ブリッジ回路構成の少なくとも２つのスイッチング素子と非並列接続の少なくとも２つのダイオードとからなり、前記スイッチング素子は前記加工時間信号の入力で非導通状態に変えられてもよい。
【００３１】
前記発生器は、調整可能の負荷抵抗器、調整可能のインダクタンス及び調整可能のキャパしタンスからなる少なくとも１つの要素を有する直列接続回路を含むことができる。
【００３２】
前記要素は、インダクタンスとキャパシタンスとにより決定される共振周波数が発生器運転周波数の近くになるように調整されてもよい。
【００３３】
前記要素はインダクタンスとキャパシタンスとにより決定される共振周波数が発生器の運転周波数の数倍となるように調整され、前記負荷抵抗器は共振振動が発生器の個々のパルスの間中本質的に低下するように調整されてもよい。
【００３４】
前記インダクタンスはゼロに調整され、前記キャパシタンス及び前記負荷抵抗器の値はそれらの時定数が発生器の単一パルスの持続時間より大きくなるように調整されてもよい。
【００３５】
本発明の他の利点及びその具体例は、図面を参照する以下の好ましい実施例の説明から明らかとなろう。
【００３６】
【発明の実施の形態】
先ず図３を参照して、従来技術に従うワイヤ切断機（すなわち、ワイヤカット放電加工機）による精密カッティングの中の干渉自己制御効果について説明する。３つのシナリオａ，ｂ，ｃは、工作物６，電極５及び上下のガイド・ヘッド７を通して縦断面の形に示されている。コメントすなわち制御情報は、ほぼ１００ｋＨｚ以上のパルス周波数を使用して、型彫り加工、外形加工（輪郭加工）、穴あけ加工等の彫り下げ電極を用いる他の放電加工と同様に供給される。ワイヤと彫り下げ電極とは、本発明においては用語”加工電極”として参照する。
【００３７】
１回以上のプレカットをされた工作物６をＲａ＝０．１μｍの要求表面特性に仕上げるものとする。工作物６と電極５とは、精密加工空間として参照する非常に制限された空間を介して対向される。工作物の表面加工は、いわゆる仕上げパルス（すなわち、精密パルス）を用いてスパーク・ギャップにおいて行われる。工作物の外形（すなわち、輪郭）は一定のサーボ速度で普通のトレースをされる。
【００３８】
シナリオａは、材料が過度に多量に切除された形のエラーがプレカットにより生じたゾーン又は工作物６の外側角部の加工状態を示す。ここで興味のあることは、放電加工がオープン電流の結果としてゾーンにおいて中断されないで、予期するように高安定に維持されることである。凹面にへこんだ縦プロファイルから、電極５が増大した静電力に起因する公知の樽型振動、すなわち電極が音楽機器の振動スプリングのように、縦軸線に対し対称的に偏向される振動を実行することによるものと考えられる。しかし、これは、第１の箇所においては放電加工の不安定さがワイヤ電極の振動周波数において確立され、第２の箇所においては工作物に対し１５μｍに完全かつ平滑にゆがめられるドイツ特許出願公開第２ ８２６２７０号Ａ１の光学的なワイヤ位置センサで証明されているので、あてにならない。既知のワイヤ振動は、これまで２μｍ以上を測定したことがない。
【００３９】
シナリオｂは、プレカットにより左後方にエラーを生じない輪郭の１ラインの加工状態を示す。この場合だけが従来技術において精密さのために許容し得る結果となる。
【００４０】
シナリオｃは、プレカット・エラーの結果、工作物６の材料が過度に残った輪郭すなわち内側角部の加工状態を示す。電極５は、工作物６からほぼ１０μｍゆがめられている。通常のサーボシステムにおいては、材料が過剰であるにもかかわらず、パルスのわずかに大きいオープン回路の割合（予期されるように、増大する短絡回路の割合の代わりに）が見いだされるので、ラインの輪郭に関する前進速度が（減少される代わりに）さらに増大される。これは、さらに、エラーを増大させる。
【００４１】
全ての３つのシナリオにおいては、安定した放電加工が行われているから、ますます大きなエラーを防止するために入手し得る情報はない。
【００４２】
この予期し得ない調子は、電極の干渉自己制御効果により説明し得るだけである。ワイヤ電極の静電力がスパーク・ギャップに逆比例して増大し、ゼロに等しいスパーク・ギャップで直ちに消えると想定するとき、シナリオａのメカニズムは直ちに明らかになる。すなわち、精密加工のために大きな測定可能のスパーク・ギャップを推定するとき、ドイツ特許出願公開第４ ０１１ ７５２号Ａ１に記載されているような２０μｍではなく、１から２μｍに到達する。大きな静電力のために、工作物の全高さにわたるワイヤ電極は、電食が行われかつ反力が生じる理想的なスパーク・ギャップにまで工作物に向けて引き寄せられる。これに対し、シナリオｃにおいては、スパーク放電の反発浸食力は予め抑制する（シナリオａにおいても現れるが、引き寄せ静電力に比べて小さい）。これは、望まない自己制御効果のためのもっともらしい説明にすぎない。
【００４３】
本発明においては、浸食パルスは周期的に中断（すなわち、遮断）され、加工電極５はどれほどの材料が除去されるかについて測定位相で周期的に走査される。測定位相の間、電極はより小さい歪み力（すなわち、偏向力）の結果としてマイクロ・オーダの及びより小さい振動を生じる。走査は、電極及び工作物間の電圧を通して測定位相の間中行われる。反発力が低下するように制限された測定電流が浸食放電に導入され、また典型的には１０ＶＤＣの制限された測定電圧が非常に小さい偏向力を発生するにすぎないから、望まない自己制御効果は効果的に抑制される。小さい電圧であるほど非常に小さい力となるように、静電力が電圧に二次的に依存することは知られている。
【００４４】
図４は、本発明による好ましい結果を示す。図３に比べ、外側角部、ライン及び内側角部は、図示してはいないが、パルス衝撃係数が異なる３つの走査信号で運転された最終精密カットである。これは、パルス衝撃係数用の基準値から及び測定したパルス衝撃係数から発振器１用のガイド値ＧＣを発生するため、及びサーボ制御器８用のガイド値ＳＣを発生するために、パルス衝撃係数用の基準値が請求項３及び又は５に従うプロセスのために要求される、ということを意味する。パルス衝撃係数は、加工電極５が工作物６と接触している間に測定時間の関数として規定される。
【００４５】
平均パルス衝撃係数のための基準値は、図４のａにおいては１０％、図４のｂにおいては５０％、図４のｃにおいては９０％を要求される。実験では、この範囲以上の調整が再現可能に供給され、再現可能のゆがみは、例えば、５０ｍｍの加工物高さで、ケースａ（１０％）においては工作物に向けて１μｍであり、ケースｃ（９０％）においては工作物から離れる方向へ１μｍである。これは、極微小範囲において高精密加工用の大きな可能性を直接的に示唆する。興味深いことには、通常の測定手段で記録可能の膨らみ（又は、へこみ）は、ケースａ，ｃのいずれにおいても検出されなかった。これは所望の自己制御効果のためであり、そのような範囲において電極５は工作物の全高さにわたって平行に変位される。
【００４６】
さらに、プレカットに起因する現存の輪郭エラーは除去され、外側角部及び内側角部は１μｍ以下のエラーに完全に再現される。
【００４７】
本発明に従うワイヤ切断機（すなわち、ワイヤカット放電加工機）のための基本的な概念を図１に示す。しかし、原理は、型彫り加工のようなキャビティー・シンキングや穴開け加工機等、他の放電加工機による加工にも等しく適用することができる。単なる相違は、サーボ制御器８にあり、一般にＺ軸線にだけ作用し、下部ガイド・ヘッド７が存在しないことである。スパーク・ギャップ信号Ｆは、図示の例では下部ガイド・ヘッド７から得ているが、上部ガイド・ヘッド７から得てもよいし、電極５から直接得てもよい。
【００４８】
多くの構成要素は、それらが本発明を理解する上で不可欠のものではないので、図１に示されていない。
【００４９】
発振器１は、調整値を高級制御システム（図示せず）から制御接続器９を介して受け、加工の間発生器２を周期的かつ間欠的に励起させるための制御信号（図１に符号Ｔで示す信号）を発生器２に供給する。他の制御信号（図１に符号Ｐで示す信号）は、測定源３を加工時と加工時との間すなわち中断時間Ｐの間に周期的に励起させるために測定源３に供給される。
【００５０】
第３の制御信号（図１に符号Ｍで示す信号）は、測定時間の間のスパーク・ギャップ信号の平均値を算出するように、発振器１から測定モジュール４に供給される。
【００５１】
発生器２、測定源３及び測定モジュール４は、上部及び下部ガイド・ヘッド７を介して電極５及び工作物６に接続されている。
【００５２】
サーボ制御器８は、駆動軸線Ｘ，Ｙ及び／又は付加的な駆動軸線Ｚ，Ｕ，Ｖ，Ａ，Ｂ，Ｃにわたる前進運動を実行させる。
【００５３】
発生器２に関しては、ドイツ国ニュルメンブルグにおける１９９６年５月のProceedings of Power Convention Conference（７７〜８４頁）に詳細に記載されている。このＣ級設計の高周波増幅器は、１２００ワットの出力で８４％以上の効率を有する。１３ＭＨ以上の運転周波数は、１００％の変調深さで変調入力Ｊ１を介して所望のように変調することができる。これは、運転周波数が、処理時間すなわち加工時間Ｔの間パケットに解放することができ、また中断時間Ｐの間ブロックすることができる、ということを意味する。この増幅器は、より小電力用に非常に容易に寸法付けることができる。例えば、１つの実現性は、供給電圧（３００ＶＤＣ）をより低い値に向けて変更して、ほぼ３０ＶＤＣに低下させることである。
【００５４】
測定源３は、工作物の接触（短絡）及び非接触（開放）を測定することにより、中断時間の間に電極振動を識別するように作用する。誘電体の汚染物質が精密加工の間、スパーク・ギャップに存在して、電気伝導力が干渉信号として現れるから、電流源特性は測定源３のために提供される。これは、スパーク・ギャップの高導電性が測定源３の電圧遮断を生じないように電流源を調整することができる、という利点を有する。負荷抵抗器を備える単純な電圧源は、長方形のＵ−Ｉ特性のためにそれらの妨害に対してより高い感度を呈する。
【００５５】
測定源の極性を加工タスクに調整してもよいし、その代わりにさらに変更してもよい。アルミニウム、チタン等で製作された工作物は、誘電性の水において、高い負の電極電圧のもとで酸化物層を形成して測定に逆に作用する傾向を有する。正の電極電圧はこの種の問題を生じない。
【００５６】
それゆえに、測定源３は、中断時間Ｐの間中測定パルスを両極方向に処理しかつ発生器２の随意の両極性電圧パルスを両極方向に分離すなわち絶縁することができるスイッチング要素を出力に有している。既知のトランジスタ・ダイオード回路は、ブリッジ構成、反並列的又は反直列的において、前記のために好適である。
【００５７】
測定の目的のために中断時間での加工は、必ずしも電力損失をともなわない。平均電力は電極を負荷するための解決を与え、時間の損失は、例えば、発生器２の電流パルスを増大させることにより修正することができる。例えば、直径２００μｍの電極を用いて鋼鉄に微細な穴を放電加工により形成する場合、既存のプロセスの穿孔速度を３倍にすることは本発明に従うプロセスにより達成された。同じ時間であれば、さらに優れた形状の真実性及び再現性を得ることができる。
【００５８】
一方、図１の測定モジュール４は、スパーク・ギャップ信号Ｆを連続して受ける。しかし、スパーク・ギャップ信号Ｆと制限値Ｇ（以下にさらに説明する。）からの比較結果が測定時間Ｍの間に評価され、平均化される。この課題は、複数のＣＭＯＳ要素と低域フィルタとで解決することができる。電極振動のパルス衝撃係数が時間離散の平均値であるので、平均値の形成は、例えば、電極５が測定時間Ｍの時間窓において工作物に接触している間、すなわち、スパーク・ギャップ電圧が制限値Ｇ以下のとき、クロックパルスを計数することにより、測定時間Ｍの時間窓において単にデジタル的に遂行し得え、確立されたフィルタリング時間後の輪郭状態の説明をすることができる。
【００５９】
対応する回路は、点火時間の決定から、例えばドイツ特許出願公告第２ ２５０ ８７２ 号により、当業者に最もよく知られている。
【００６０】
加工プロセスは、（閉アクション・ループを備える）制御に基づいて遂行される。この目的のために、サーボ制御器８用のガイド量ＳＣ及びしたがって前進速度と、発振器１用のガイド量ＧＣ及びしたがって測定時間Ｍとを発生するための第１及び第２の基準値が制限値Ｇに加えて測定モジュール４にさらに入力される。この２つの基準値は、プロセスのパルス衝撃係数を発生すべきとき、すなわち測定時間の何％で電極５が工作物６と平均的に接触するかを決定する。決定したパルス衝撃係数が第１又は第２の基準値を超えると、電極５の平均速度は低下され、加工時間Ｔは増大される。２つの基準値は、測定時間Ｍと前進速度との制御干渉がそれらの結果に加わる場合、等しい値に設定することができる。異なる基準値では、より無感応の制御干渉は、より敏感な制御干渉が飽和又は過渡偏差のためにその基準値でパルス衝撃係数をもはや維持しないときだけ、その効果を遂行する。安定性の基準は、当然考慮されねばならないが、制御技術における当業者によく知られている。パルス衝撃係数の定義は、０％のためには開回路を維持し、１００％のためには閉回路をすなわち電極５と工作物６との接触を維持する離脱点として一定不変に使用される。
【００６１】
この決定を変更し得ることは明らかである。
【００６２】
図２は、加工時間Ｔの信号、中断時間Ｐの信号、測定時間Ｍの信号及びスパーク・ギャップ信号Ｆを時間の関数として示す。加工時間は、ｔ１からｔ２までと、ｔ４からｔ５までであり、第２の制御量ＧＣを通して可能の限り短縮されている。この時間の間、発生器２は接続され、測定源３は切り離される。
【００６３】
中断時間はｔ２からｔ４までであり、発生器２は時間Ｄの間切り離され、電極５は測定源３により要求された振動状態に振動すべき時間を有する。この場合静電力が非常に小さいから、振動幅も非常に小さくなる。
【００６４】
測定時間はｔ３とｔ４との間であり、測定時間Ｍの何％でスパーク・ギャップ信号Ｆが制限値Ｇ以下になるかを評価する。制限値は、概算で測定源３の電圧の２分の１に設定される。この時間の間、正規の振動が数ｋＨｚの範囲で達成される。この周波数は、電極２の重量及び弾力性に依存する。同様に、広い範囲のシンキング電極は精密加工状態の間振動される。曲げ力、せん断力及び捻り力の結果、等しい合成振動モードが生じる。これまでは電極の対称的な黒化パターンは異なる洗浄状態に起因するものと考えられていたが、実験では本発明のプロセスを使用している間それが現れず、そのような黒化パターンが消滅していた。これは、これらの振動が微量に制御することができるということを確実に示す。実験における加工時間は、伝統的な従来方法より充分に短くなった。
【００６５】
上記の代わりにｔ２からｔ３までの遅延時間Ｄは、加工時間後に直ちに開始される測定時間Ｍに適用してもよい。測定時間は、典型的には２００μｍ継続し、また中断時間Ｐほどに長い。次いで情報は、わずかに変形された形に現れるが、同じ方法を精密に評価される。平均値上、測定時間Ｍの間、電圧が制限値Ｇを越えるほど、電極は工作物から離される。この種の測定は、より適度な精密さで高い切断力を望むとき、興味を引くことができる。
【００６６】
図５は、半ブリッジ技術を用いた発生器２の他の実施例を示す。
【００６７】
ＭＯＳＦＥＴのような２つの半導体スイッチ１０，１１は、制御回路１４から逆位相の制御パルスを受ける。制御回路１４は、調整可能の発振器を備えており、また加工時間信号Ｔを受けて加工時間Ｔ外で半導体スイッチ１０，１１を閉鎖する。非並列のダイオード１２，１３は、過剰電圧及び逆動作に対して、直列出力回路Ｒ，Ｌ，Ｃが不正確な調整の間、半導体スイッチ１０，１１を保護する。
【００６８】
図６は図５に従う発生器の異なる３つの動作を示し、直列出力回路Ｒ，Ｌ，Ｃの調整を対応させることにより単に引き起こされる。上の曲線は、ブリッジの中心点での発生器電圧ＵＧを示す。長方形の振動は、キャパシタ１５で緩衝される調整可能の供給電圧ＵＤＣの振幅に現れる。長方形振動の持続時間は、制御回路１４の発振器の調整に依存する。下方の曲線は、スパーク・ギャップが点火されたときに電極５を介してガイドヘッド７に現れるスパーク・ギャップ電流ＩＦを示す。工作物６は、供給電圧ＵＤＣの安定したグランド電位に接続される。
【００６９】
ケースａは直列出力回路Ｒ，Ｌ，Ｃの理想的な調整の状態のときを示す。キャパシタＣ及びインダクタンスＬから形成される発振回路の共振周波数は、発生器電圧ＵGの振動周波数に正確に対応する。負荷抵抗器Ｒは、短絡回路とされており、またこれでないとき、電流の振幅の減少を生じる。インダクタンスＬは、必要ならば、放電回路の漏洩インダクタンスから構成することができる。Ｃ級の高周波増幅器は、ケースａに従う方法においてだけ動作する。
【００７０】
ケースｂは、クラッド・エラーを示す。キャパシタＣとインダクタンスＬから形成される発振回路は、例えば制御回路１４の発振器に設定された周波数より６倍高い共振周波数に設定されている。発振器電圧ＵＧ及びスパーク・ギャップ電流ＩＦ間の逆位相状態を回避するために、負荷抵抗器Ｒは、電流の振幅が発生器パルスＵＧの持続時間にしたがって本質的に衰退するように、調整することができる。ほぼ２５ＭＨｚにまでの放電周波数を発生することは比較的簡単な手段で可能である。スパーク・ギャップ電流ＩＦの発振振幅は、非並列のダイオード１２，１３を介してキャパシタ１５に供給され、そこにエネルギーが一時的に蓄えられる。
【００７１】
ケースｃは、３種類の動作を示す。インダクタンスＬはできるだけ閉じるようにゼロに設定され、時定数は負荷抵抗器Ｒ及びキャパシタＣから形成され、発生器電圧ＵＧのパルス幅より大きい。スパーク・ギャップ電流ＩＦの振幅は、調整可能の供給電圧ＵＤＣ及び負荷抵抗器Ｒの調整により広い制限を越えて決定することができる。キャパシタＣが常に直列に接続されているので、スパークギャップ電流ＩＦの直流成分は効果的に抑圧される。
【００７２】
上記の説明は、発生器２の種々の調整可能性と利点の証明である。
【００７３】
本発明は、上記実施例に限定されない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、種々変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤ切断機における本発明の基本的概念を示す図である。
【図２】図１における最重要信号のタイムチャートの一実施例を示す図である。
【図３】従来のワイヤ切断機による精密切断により生じる３種の状態を示す図である。
【図４】本発明に従うワイヤ切断機による精密切断により生じる３種の状態を示す図である。
【図５】発生器の有利な変形例を示す図である。
【図６】図５の発生器における異なる３種の動作例を示す図であって、発生器電圧ＵＧ及びスパーク・ギャップ電流ＩＦを示す。
【符号の説明】
１ 発振器
２ 発生器
３ 測定源
４ 測定モジュール
５ ワイヤ電極
６ 工作物
７ ガイド
８ サーボ制御器
９ 制御接続器
１０，１１ トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
１２，１３ ダイオード
１４ 制御回路
１５ キャパシタ
Ｒ 負荷抵抗器
Ｃ キャパシタ
Ｌ インダクタンス

Claims (25)

1. 加工電極と工作物とが互いに精密加工距離をおいておりかつ平滑仕上げパルスが制御されるプロセスの工作物に供給される、加工電極により工作物を放電加工する方法であって、平滑仕上げパルスを加工時間の間スパーク・ギャップに供給しかつ測定源を少なくとも中断時間の間に前記スパーク・ギャップに提供して加工を断続的に行い、前記中断時間の間に加工電極が工作物に接触しているときのスパーク・ギャップ電圧を測定し、測定したスパーク・ギャップ電圧からパルス衝撃係数を電極が工作物に接触している間の測定時間の一部として決定し、決定したパルス衝撃計数を用いて、前進システムを制御する第１のガイド量及び前記加工時間を制御する第２のガイド量の少なくとも一方を含む制御信号をプロセスの制御のために引き出すことを含む、放電加工方法。
2. 前記測定時間を前記中断時間と同期させ、前記測定時間の開始を遅延時間だけ遅延させる、請求項１に記載の放電加工方法。
3. 決定したパルス衝撃係数と第１の基準値とから第１のガイド量を測定モジュールにおいて発生させ、その第１のガイド量を前進システムの制御のためにサーボ制御器に供給する、請求項１又２に記載の放電加工方法。
4. 決定したパルス衝撃係数が前記第１の基準値を超えているときは前進速度を下げ、前記パルス衝撃係数が前記第１の基準値より小さいときは前進速度を上げる、請求項１に記載の放電加工方法。
5. 決定したパルス衝撃係数と第２の基準値とから第２のガイド量を測定モジュールにおいて発生させ、その第２の基準値で加工時間の持続時間を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の放電加工方法。
6. 決定したパルス衝撃係数が前記第２の基準値より小さいときは加工時間の持続時間を短くし、前記パルス衝撃係数が前記第２の基準値より大きいときは前記加工時間の持続時間を長くする、請求項５に記載の放電加工方法。
7. 測定源は電圧制限と電流源特性とを有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の放電加工方法。
8. 前記測定源の電流源特性は１０ｍＡから６００ｍＡまでの間で調整可能であり、前記測定源の電圧制限は１Ｖから１００Ｖまでの間で調整可能である、請求項７に記載の放電加工方法。
9. 前記スパーク・ギャップ信号は調整可能の制限値と測定モジュールにおいて比較され、前記制限値は前記測定時間の間に評価される、請求項７又は８に記載の放電加工方法。
10. 前記測定源の出力信号が前記中断時間から中断時間まで交互に正負に若しくは正又は負に設定される、請求項１から９のいずれか１項に記載の放電加工方法。
11. 加工時間は、制御の介在なしに３０ｍ秒であり、また前記第２のガイド量によるパルス衝撃係数の減少につれて直線的に減少する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の放電加工方法。
12. 前記中断時間は１ｍ秒であり、遅延時間は２００μ秒である、請求項１１に記載の放電加工方法。
13. 前記中断時間は２００μ秒であり、遅延時間はゼロであり、前記測定時間は前記中断時間に等しい、請求項１から１２のいずれか１項に記載の放電加工方法。
14. 前記平滑仕上げパルスの発生器は、１０μ秒からび２０μ秒までの間の持続時間と、１０Ａから５００ｍＡまでの間の電流振幅と、１００ｋＨｚから２５ＭＨｚまでの間のパルス周波数とを有する単極性パルス又は双極性パルスを発生し、また加工時間信号を受けてその時間の間だけパルスを発生するために励起入力を有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の放電加工方法。
15. 加工電極と工作物とが互いに精密加工距離をおいておりかつ平滑仕上げパルスが制御されたプロセスの工作物に供給される、加工電極による工作物の放電加工をする装置であって、平滑仕上げパルスが加工時間の間スパーク・ギャップに供給されかつ測定源が少なくとも中断時間の間に前記スパーク・ギャップに供給されて加工が断続的に行われ、前記中断時間の間に加工電極が工作物に接触しているときのスパーク・ギャップ電圧が測定され、測定されたスパーク・ギャップ電圧からパルス衝撃係数を加工電極が工作物に接触している間の測定時間の一部として決定され、少なくとも決定したパルス衝撃計数から、前進システムを制御する第１のガイド量及び前記加工時間を制御する第２のガイド量の少なくとも一方を含む制御信号をプロセスの制御のために引き出すことを含む、放電加工装置。
16. 前記仕上げパルスを加工時間の間だけ周期的に発生する発生器と、
    中断時間信号に依存して中断時間の間に測定パルスを発生する前記測定源と、
    測定時間の間に電極振動のパルス衝撃係数をスパーク・ギャップ信号から決定する測定モジュールとを含み、
    前記測定モジュールは、前記パルス衝撃係数の関数として前記前進システムを制御すべく又は加工時間の持続時間を制御すべく第１及び第２のガイド量を有する、請求項１５に記載の放電加工装置。
17. 前記発生器、前記測定源又は前記測定モジュールは制御可能の励起入力を備える、請求項１６に記載の放電加工装置。
18. 前記測定源は、調整可能の電圧制限回路、パルス中断回路又は随意の極性反転器を備える調整可能の電流源からなる、請求項１５，１６又は１７に記載の放電加工装置。
19. 前記測定モジュールは前記スパーク・ギャップ信号と調整可能の制限値とを受ける比較器を含み、前記比較器の出力は前記測定時間の間平均値を形成すべく低域フィルタにスイッチング装置を介して供給され、前記スイッチング装置は、前記測定時間の間は導通状態になり、隣り合う前記測定時間の間の期間は非導通状態になる、請求項１６又は１７に記載の放電加工装置。
20. 前記発生器は加工時間信号を変調入力に受けるＣ級増幅器から構成されており、変調深さはそのとき１００％である、請求項１６又は１７に記載の放電加工装置。
21. 前記発生器は半ブリッジ回路構成の少なくとも２つのスイッチング素子と非並列接続の少なくとも２つのダイオードとからなり、前記両スイッチング素子は前記加工時間信号の入力で非導通状態に変えられる、請求項１６，１７又は２０に記載の放電加工装置。
22. 前記発生器は、調整可能の負荷抵抗器、調整可能のインダクタンス及び調整可能のキャパシタンスからなる少なくとも１つの要素を有する直列接続回路を含む、請求項１６，１７，２０又は２１に記載の放電加工装置。
23. 前記要素は、インダクタンスとキャパシタンスとにより決定される共振周波数が発生器運転周波数の近くになるように調整される、請求項２２に記載の放電加工装置。
24. 前記要素はインダクタンスとキャパシタンスとにより決定される共振周波数が発生器の運転周波数の数倍となるように調整され、前記負荷抵抗器は共振振動が発生器の個々のパルスの間中本質的に低下するように調整される、請求項２２に記載の放電加工装置。
25. 前記インダクタンスはゼロに調整され、前記キャパシタンス及び前記負荷抵抗器の値はそれらの時定数が発生器の単一パルスの持続時間より大きくなるように調整される、請求項２２に記載の放電加工装置。

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