JP5127843B2 - 放電加工装置および放電加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、被加工物を放電により加工する放電加工装置および放電加工方法に関するものである。
放電加工装置は、加工用電極−被加工物間にアーク放電を発生させることにより被加工物の加工を行う装置である。放電加工装置には、アーク放電を発生させるための電力源(加工用電源)が必要となるが、この加工用電源の構成に関しては、従来から、種々のものが存在している。
例えば、仕上げ用電源部および荒加工用電源部による2つの電源部を備えるとともに、仕上げ用電源部内のフルブリッジ回路を構成する4つのスイッチング素子にそれぞれ直列に接続される抵抗を設け、これらの抵抗の抵抗値を異ならせて構成した放電加工用電源装置が存在する(例えば、特許文献1)。
この特許文献1では、被加工物に正極電位を与え、加工用電極に負極電位を与える正極性加工と、被加工物に負極電位を与え、加工用電極に正極電位を与える逆極性加工とを行う際に、放電加工間隙に供給される加工電流の値が正極性加工時には小さく、逆極性加工時には大きくなるように、上記抵抗値の値を設定している。この構成により、正極性加工時には小さな加工用電圧が放電加工間隙に与えられ、放電加工面の面粗さが大きくなるのを抑えつつ、かつ逆極性加工の終了時における放電の切れが確実になるとともに、逆極性加工時には大きな加工用電圧が放電加工間隙に与えられて放電が安定的に行われ、かつ面粗さの小さな加工が行われる、旨の記載がなされている。
特開平11−347844号公報
しかしながら、上記特許文献1に示される放電加工用電源装置では、仕上げ用電源部内のブリッジ回路を構成する4つのスイッチング素子のそれぞれに抵抗を設ける必要があるとともに、各抵抗値として異なる値のもの選定する必要があるので、部品の点数や種類が多くなり、構成も複雑化するという課題が存在する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構成の複雑化および部品点数の増加を抑制可能とする放電加工装置および放電加工方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる放電加工装置は、加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、直流電圧を供給する電源装置と、4つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記4つのスイッチング素子を制御する制御部と、を備え、前記スイッチング信号波形における複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なっていることを特徴とする。
本発明にかかる放電加工装置によれば、フルブリッジ回路から出力される電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号波形において、複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なるように設定されているので、構成の複雑化および部品点数の増加を抑制可能とする放電加工装置および放電加工方法を提供することができるという効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる放電加工装置の概略構成を示す図である。 図2は、スイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形(非放電時)を示す図である。 図3は、スイッチング信号波形ならびに、そのときの極間電圧波形(非放電時、放電時)および放電電流波形を示す図である。 図4は、正極性加工および逆極性加工の特徴を比較して示した図表である。 図5は、各実施の形態における制御部の動作を示すフローチャートであり、 図6は、各実施の形態における零ボルト制御処理を示すフローチャートである。 図7は、実施の形態2にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。 図8は、実施の形態3にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。 図9は、実施の形態4にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。 図10は、実施の形態5にかかるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。 図11は、厚さの異なる被加工物を加工するときに好適なスイッチング信号波形の一例を示す図である。 図12は、図11とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図である。 図13は、図11および図12とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図である。
符号の説明
1 放電加工装置
3 電源部および放電加工部
4 制御部
5 上位コントローラ
6 加工パラメータ
7 動作識別処理部
10 直流電源
11 被加工物
12 加工用電極
13 抵抗
14 浮遊容量
15 浮遊抵抗
16 電圧検出器

以下に添付図面参照して、本発明にかかる放電加工装置および放電加工方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる放電加工装置の概略構成を示す図であり、電源部を中心として示した機能ブロック図である。図1において、放電加工装置1は、電源部および放電加工部3および制御部4を備えている。
電源部および放電加工部3では、対向して配置された被加工物11および加工用電極12の周囲に、スイッチング素子SW1〜SW4、抵抗13などの回路要素や、電圧検出器16などの機能要素が配置されている。
より詳細に説明すると、まず、4つのスイッチング素子SW1〜SW4がフルブリッジ接続されたフルブリッジ回路が構成されている。このフルブリッジ回路では、スイッチング素子SW1の一端とスイッチング素子SW3の一端とが接続される端子D1と、スイッチング素子SW3の一端とスイッチング素子SW4の一端とが接続される端子D2とが、一対の直流端子を構成するとともに、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW2とが接続される端子D3と、スイッチング素子SW3とスイッチング素子SW4とが接続される端子D4とが、一対の交流端子を構成する。このように構成されたフルブリッジ回路において、直流端子の端子D1には直流電源10の正極が接続され、直流端子の端子D2には直流電源10の負極が接続される。一方、交流端子の端子D3には抵抗13を介して被加工物11が接続され、交流端子の端子D4には加工用電極12が接続される。
なお、図1の構成では、抵抗13を被加工物11側に接続する場合の例をしているが、加工用電極12側に接続しても構わない。また、被加工物11と加工用電極12との間に流れる電流があまり大きくない場合には、抵抗13を省略してもよい。
また、被加工物11と加工用電極12との間には、被加工物11および加工用電極12の形状や大きさ、あるいは被加工物11と加工用電極12との間の距離(極間距離)などによって決まる浮遊容量成分、および加工液の種類、被加工物11の材質等によって決まる浮遊抵抗成分が存在する。このため、これらの浮遊成分を、図1の破線部で示すように、被加工物11および加工用電極12の両端間に接続される浮遊容量14および浮遊抵抗15として示している。
さらに、電源部および放電加工部3には、被加工物11と加工用電極12との間に生ずる電圧(以下「極間電圧」という)を検出する電圧検出器16が具備される。なお、電圧検出器16によって検出された電圧は、制御部4に入力される。
一方、放電加工装置1の外部には、加工パラメータ6および動作識別処理部7を備えた上位コントローラ5が具備されている。加工パラメータ6には、加工動作や加工条件などを示す情報が含まれており、動作識別処理部7は、加工パラメータ6の情報に基づき、放電加工を行う際に必要な制御情報(以下「加工情報」という)を識別して制御部4に伝達する。ここで、この制御情報とは、例えば正極性加工を行うのか、逆極性加工を行うのか、もしくは両者を用いて行うのかといった電圧極性の情報、および加工速度、面粗さ、電極消耗、真直度の何れを重視するかといった情報などが含まれている。
制御部4は、動作識別処理部7から出力される加工情報を用いて被加工物11と加工用電極12との間に印加すべき電圧(以下「極間印加電圧」という)を決定するとともに、スイッチング素子SW1〜SW4をスイッチング制御するためのパルス信号におけるパルス幅(パルス印加時間)、パルス休止幅(パルス休止時間)、パルス周期(パルス幅+パルス周期幅)に対するパルス幅の比(デューティ比)などを決定する。スイッチング素子SW1〜SW4は、制御部4から出力されるスイッチング信号に基づいて制御され、被加工物11と加工用電極12との間には所望の極間印加電圧が供給される。
また、制御部4は、電圧検出器16が検出した検出電圧を用いて、零ボルト制御と呼ばれる制御を行う。ここで、この零ボルト制御とは、被加工物11と加工用電極12との間に流れる電流に起因して生ずる電解腐食現象を抑えるための制御であり、加工液が一方の極性に偏るのを抑制している。
図2は、制御部4から出力されるスイッチング信号波形の一例および、そのときの極間電圧波形を示す図である。より詳細に説明すると、同図(a)はスイッチング素子SW1,SW4に印加されるスイッチング信号を示し、同図(b)はスイッチング素子SW2,SW3に印加されるスイッチング信号を示している。また、同図(c)は、同図(a)、(b)に示すスイッチング信号によって生ずる被加工物11と加工用電極12との間の極間電圧波形である。ただし、同図(c)に示す波形は、被加工物11と加工用電極12との間に放電が生じていないときの電圧波形である。なお、放電が生じているときの電圧波形については、後述する。
被加工物11と加工用電極12との間に放電が生じている場合、スイッチング素子SW1,SW4がオンのときには、直流電源10の正極→スイッチング素子SW1→抵抗13→被加工物11→加工用電極12→スイッチング素子SW4→直流電源10の負極、という経路で電流が流れる。一方、スイッチング素子SW2,SW3がオンのときには、直流電源10の正極→スイッチング素子SW3→加工用電極12→被加工物11→抵抗13→スイッチング素子SW2→直流電源10の負極、という経路で電流が流れる。すなわち、スイッチング素子SW1,SW4がオンするときには正極性加工が行われ、スイッチング素子SW2,SW3がオンするときには逆極性加工が行わることになる。
つぎに、スイッチング信号の波形について説明する。図2(a)、(b)に示すように、スイッチング素子SW1,SW4に対して印加される一群のスイッチング信号(以下「正極性パルス群」という)におけるパルス幅をτ1、パルス休止幅をt1とし、スイッチング素子SW2,SW3に対して印加される一群のスイッチング信号(以下「逆極性パルス群」という)におけるパルス幅をτ2、パルス休止幅をt2とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。
τ1=τ2 …(1)
t1<t2(V1>V2の場合) …(2)
ここで、上記(2)式に示されるV1,V2は、それぞれのパルス群が印加されるときの極間電圧の大きさである。なお、各パルス群において、それぞれのパルス幅とパルス休止幅とが、上記(1)、(2)式のように設定されるので、正極性パルス群が印加されるときの極間電圧V1と、逆極性パルス群が印加されるときの極間電圧V2とでは、同一時間に対するパルス印加時間が長くなる正極性パルス群の方が大きくなり、V1>V2の関係が生ずる。
また、図2において、正極性パルス群のパルス数と逆極性パルス群のパルス数とを比較すると、逆極性パルス群のパルス数の方が多くなっているが、この理由は、零ボルト制御を行うためである。簡単に言えば、同一時間に対する正極性パルスの印加時間と、逆極性パルスの印加時間とをほぼ等しくするため、パルス休止幅の大きな逆極性パルス群の数を増加させている。なお、零ボルト制御を含み、制御部4のさらなる詳細な動作については、後述する。
図3は、放電時の極間電圧波形および被加工物11と加工用電極12との間に流れる放電電流波形の一例を示す図である。より詳細に説明すると、同図(b)は、同図(a)に示すスイッチング信号が印加され、かつ、同図(a)のP点およびR点で放電が生じた場合の極間電圧波形を示している。また、同図(b)において、破線で示す波形K1は非放電時の極間電圧波形を示し、実線で示す波形K2は放電時の極間電圧波形を示している。同図(a)のP点で放電が起こる場合、このP点からスイッチング信号が立ち下がるQ点までの期間において、被加工物11と加工用電極12との間には、浮遊容量14に蓄積されている電力に加え、直流電源10からの電力供給が行われるので、同図(c)に示すように放電電流は大きくなる。一方、同図(a)のR点で放電が起こる場合には、浮遊容量14に蓄積されている電力のみが供給され、直流電源10からの電力供給が行われないので、放電電流は小さくなる。このように、被加工物11と加工用電極12との間の放電は、必ずしもスイッチング信号のオン期間のみに生ずるわけではない。ただし、放電電流が大きいとき程、加工量が大きくなる。このため、加工効率を高める観点から、可能な限り、直流電源10からの電力供給が可能となる期間、すなわち、スイッチング信号のオン期間に放電を生じさせて加工を行うことが好ましい条件となる。
図4は、正極性加工および逆極性加工の特徴を比較して示した図表である。同図において、“○”の意味は“△”よりも優れていることを意味し、逆に“△”の意味は“○”よりも劣っていることを意味している。同図から分かるように、加工速度、電極消耗、あるいは真直度を重視した加工を行うには正極性加工を行うことが好ましい条件となり、一方、面粗さを重視した加工を行うには逆極性加工を行うことが好ましい条件となる。
つぎに、制御部4の動作について図5および図6を参照して説明する。ここで、図5は、制御部4の動作を示すフローチャートであり、図6は、図5のフローに含まれる零ボルト制御処理を示すフローチャートである。なお、図5および図6の動作は、制御部4の制御下で実行される。
図5において、制御部4は、放電加工を行う際に必要な情報として動作識別処理部7から出力された加工情報に基づき、正極性加工時のピーク電圧(V1)および逆極性加工時のピーク電圧(V2)を決定する(ステップS11)。続いて、制御部4は、正極性パルス群および逆極性パルス群の各パルス幅を等しい値に設定し、正極性パルス群のパルス休止幅(t1)および逆極性パルス群のパルス休止幅(t2)を決定する(ステップS12)。なお、図2に示すように、V1>V2という条件の場合には、上記(1)式、(2)式に示す条件に従って、パルス幅τ1,τ2、およびパルス休止幅t1,t2を決定する。また、V1<V2という条件で加工を行う場合には、次式に示す条件に従って、パルス幅τ1,τ2、およびパルス休止幅t1,t2を決定する。
τ1=τ2 …(3)
t1>t2 …(4)
図5のフローに戻り、制御部4は、上記(1)式および(2)式、または上記(3)式および(4)式に基づき、正極性パルス群のパルス数および逆極性パルス群のパルス数を決定する(ステップS13)。なお、このとき決定されたパルス数は、概略の零ボルト制御を行うための基本パルス数であり、後述するステップS15による零ボルト制御を行う必要がある場合を除き、各パルス群における基本パルス数は変更されない。ステップS11〜S13によって決定された正極性パルス群および逆極性パルス群による両極性のパルス群が被加工物11と加工用電極12との間に印加され、所望する放電加工が行われ(ステップS14)、ステップS15による零ボルト制御処理の後、これらステップS14およびステップS15の処理が繰り返される。なお、図5の処理フローでは、一つの放電加工が行われている間、正極性パルス群および逆極性パルス群に関する条件は変更されないようになっているが、割り込み処理や、加工条件の変更処理等によって、正極性パルス群および逆極性パルス群の設定を変更する制御を行っても構わない。
また、図6において、電圧検出器16は極間電圧(V0)をモニタする(ステップS101)。制御部4は、電圧検出器16から逐次伝達される極間電圧(V0)に基づき、正極性パルスの印加電圧に関する時間積分値(VT1)および逆極性パルスの印加電圧に関する時間積分値(VT2)を算出し(ステップS102)、これらのVT1とVT2とが概ね等しくなるように正極性パルス群のパルス数または逆極性パルス群のパルス数を修正する(ステップS103)。具体的には、正極性パルス群または逆極性パルス群の何れかのパルス群において、基本パルス数に所定数のパルスを追加する処理または基本パルス数から所定数のパルスを削除する処理を行う。なお、このパルス数の修正処理では、正極性パルス群のパルス数または逆極性パルス群のパルス数の何れを制御してもよい。例えば、正極性パルス群のパルス数を増加させる必要があるとき、この処理に代えて、逆極性パルス群のパルス数を減少させる処理を行うようにしてもよい。逆に、正極性パルス群のパルス数を減少させる必要があるとき、この処理に代えて、逆極性パルス群のパルス数を増加させる処理を行うようにしてもよい。
なお、電解腐食等の現象は急激に生ずるものではないため、上記零ボルト制御の制御周期は、比較的緩やかな制御速度で構わない。このため、図6のステップS103におけるVT1とVT2との比較処理において、比較の判定閾値を大きくした処理としてもよい。
なお、電極間と並列に零ボルト制御のための検出系を設けることは浮遊容量の増加による面粗さの悪化に繋がる可能性がある。零ボルト制御の本質は、極間の平均電圧を零ボルトにすることであるから、少なくとも電極間が非放電時の場合には、出力するパルス数の設計がステップS13により可能であることは言うまでもない。放電頻度が正極性と逆極性とで同等である場合には、零ボルト制御をしなくても(電圧検出器16を用いた制御を行わなくても)上記設計に応じた出力を制御部4が行うことで極間平均電圧をおよそ零ボルトにすることができる。
以上のように、実施の形態1にかかる放電加工装置では、加工用電極と被加工物との間の印加電圧を電源電圧の範囲内で任意に可変する機能を、複数の電源を用いることなく、かつ、各スイッチング素子に接続される抵抗値の異なる複数の抵抗を用いることなく実現することができるので、装置構成上の複雑化および部品点数の増加を抑制することが可能となる。
また、実施の形態1にかかる放電加工装置では、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を等しくする一方で、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを異なる値に設定することで、各極性の最適な印加電圧を決定することができるので、被加工物に応じた良好な加工を行うことが可能となる。
実施の形態2.
図7は、実施の形態2にかかるスイッチング信号波形の一例(図2とは異なる一例)および、そのときの極間電圧波形を示す図である。図2に示す実施の形態1にかかるスイッチング信号波形では、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を等しくする一方で、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを異なる値に設定しているが、この実施の形態のスイッチング信号波形では、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを等しくする一方で、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を異なる値に設定している。すなわち、実施の形態2にかかるスイッチング信号波形は、パルス休止幅が一定でパルス幅が異なる場合を示すものである。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図5および図6の処理フローに従って実行される。
つぎに、実施の形態2にかかるスイッチング信号波形について説明する。図7(a)、(b)において、実施の形態1のときと同様に、正極性パルス群におけるパルス幅をτ1、パルス休止幅をt1とし、逆極性パルス群におけるパルス幅をτ2、パルス休止幅をt2とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。
τ1>τ2(V1>V2) …(5)
t1=t2 …(6)
実施の形態1のときと同様に、上記(5)式に示されるV1,V2は、それぞれのパルス群が印加されるときの極間電圧の大きさである。なお、各パルス群において、それぞれのパルス幅とパルス休止幅とが、上記(5)、(6)式のように設定されるので、正極性パルス群が印加されるときの極間電圧V1と、逆極性パルス群が印加されるときの極間電圧V2とでは、同一時間に対するパルス印加時間が長くなる正極性パルス群の方が大きくなり、V1>V2の関係が生ずる。
なお、V1<V2という条件で加工を行う場合には、次式に示す条件に従って、パルス幅τ1,τ2、およびパルス休止幅t1,t2を決定すればよい。
τ1<τ2 …(7)
t1=t2 …(8)
また、実施の形態1と同様に、正極性パルス群のパルス数と逆極性パルス群のパルス数とを比較すると、逆極性パルス群のパルス数の方が多くなっている。この理由も、実施の形態1と同様であり、同一時間に対する正極性パルス群の印加時間と、逆極性パルス群の印加時間とをほぼ等しくするため、パルス幅の小さな逆極性パルス群の数を増加させるようにしている。
なお、スイッチング信号波形におけるパルス休止幅t1,t2を決定する上記(5)式および(7)式の条件については、これらの関係を厳密に満足させる必要はない。なぜなら、パルス休止幅t1,t2が完全に一致していなくても、後続の零ボルト制御によって、トータルのオン時間や印加電圧等の制御が可能となるからである。
以上のように、実施の形態2にかかる放電加工装置では、正極性パルス群のパルス休止幅と逆極性パルス群のパルス休止幅とを等しくする一方で、正極性パルス群と逆極性パルス群との間のパルス幅を異なる値に設定することで、各極性の最適な印加電圧を決定することができるので、被加工物に応じた良好な加工を行うことが可能となる。
なお、実施の形態1にかかるスイッチング信号波形では、パルス休止幅が延伸されて放電周波数が低下する可能性があるが、実施の形態2にかかるスイッチング信号波形では、パルス休止幅が一定であるため、実施の形態1と比較して放電周波数の低下を抑えることができ、加工効率の低下を抑制することができるという効果が得られる。
実施の形態3.
図8は、実施の形態3にかかるスイッチング信号波形の一例(図2、図7とは異なる一例)および、そのときの極間電圧波形を示す図である。図2および図7に示す実施の形態1、2にかかるスイッチング信号波形では、正極性パルス群におけるデューティ比(パルス周期に対するパルス幅の比)と逆極性パルス群におけるデューティ比とを異なる値に設定しているが、この実施の形態のスイッチング信号波形では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各デューティ比が等しくなるように設定している。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図5および図6の処理フローに従って実行される。
つぎに、実施の形態3にかかるスイッチング信号波形について説明する。図8(a)、(b)において、実施の形態1、2のときと同様に、正極性パルス群におけるパルス幅をτ1、パルス休止幅をt1とし、逆極性パルス群におけるパルス幅をτ2、パルス休止幅をt2とする。このとき、これらの設定値間には、次式の関係が満たされる。
τ1/(τ1+t1)=τ2/(τ2+t2) …(9)
Στ1=Στ2 …(10)
図8において、デューティ比が同一の場合には、浮遊容量14に蓄積される電荷は一定となり、正極性パルス群の印加時の極間電圧と逆極性パルス群の印加時の極間電圧とは等しくなる。つまり、浮遊容量14から流れ込む電流は略同一である。しかしながら、放電持続期間はパルス幅に依存するので、パルス幅が異なる場合には、直流電源10から流れ込む電流が異なってくる。このことにより、正極性パルス群の印加時と逆極性パルス群の印加時とで極間電圧が同一であったとしても、パルス幅を異ならせることで、それぞれの加工状態を変化させることができる。
また、図8において、正極性パルス群の印加期間をT1とし、逆極性パルス群の印加期間をT2とすると、パルス休止幅の小さな逆極性パルス群の方がトータルの印加期間が短くなって、T1>T2の関係が生ずる。このようなスイッチング信号波形は、例えば、正極性加工の放電期間を長くとりたい場合や、正極性加工時の放電電流を多くし、逆極性加工時の放電電流を少なくしたい場合などに好適であり、このようなスイッチング信号波形を用いることにより、効率的かつ効果的な放電加工を行うことができる。
以上のように、実施の形態3にかかる放電加工装置では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各デューティ比が等しくなるように設定しているので、効率的かつ効果的な放電加工を行うことができるという効果が得られる。
実施の形態4.
図9は、実施の形態4にかかるスイッチング信号波形の一例(図2、図7、図8とは異なる一例)および、そのときの極間電圧波形を示す図である。本実施の形態にかかるスイッチング信号では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各々の先頭パルスのパルス幅を各2番目以降のパルス幅より長く(広く)設定しているところが実施の形態3のスイッチング信号波形との相違点であり、その他については実施の形態3と同一である。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図5および図6の処理フローに従って実行される。
つぎに、実施の形態4にかかるスイッチング信号波形について説明する。図9(a)、(b)において、正極性パルス群における先頭パルスのパルス幅をτ1’、2番目以降のパルス幅をτ1とし、逆極性パルス群における先頭パルスのパルス幅をτ2’、2番目以降のパルス幅をτ2とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。
τ1’>τ1 …(11)
τ2’>τ2 …(12)
図9に示すように、各々の先頭パルスのパルス幅を長く設定した場合には、極間電圧の立ち上がり部を長く引っ張ることができる。例えば、図3において、極間電圧波形K2が最初に落ち込む部分の電圧値を非放電時の極間電圧波形K1のピーク値により早く近づけることができる。このため、実施の形態3にかかるスイッチング信号波形を印加した場合と比較して、放電開始のタイミングを早めることが可能となる。その結果、各パルス群での有効加工時間を確保することができ、加工効率を増加させることが可能となる。
以上のように、実施の形態4にかかる放電加工装置では、各パルス群における各々の先頭パルスのパルス幅を各2番目以降のパルス幅より広く設定しているので、有効加工時間を効果的に確保することができ、加工効率を増加させることができるという効果が得られる。
実施の形態5.
図10は、実施の形態5にかかるスイッチング信号波形の一例(図2、図7〜図9とは異なる一例)および、そのときの極間電圧波形を示す図である。本実施の形態にかかるスイッチング信号では、正極性パルス群および逆極性パルス群における各々の先頭パルスと各々の2番目のパルスとの間のパルス休止幅を他のパルス間の休止幅よりも長く(広く)設定しているところが実施の形態3にかかるスイッチング信号波形との相違点であり、その他については実施の形態3と同一である。なお、印加電圧に基づく、パルス幅およびパルス休止幅の決定、ならびに零ボルト制御については、図5および図6の処理フローに従って実行される。
つぎに、実施の形態5にかかるスイッチング信号波形について説明する。図10(a)、(b)において、正極性パルス群における先頭パルスと2番目のパルスとの間のパルス休止幅をt1’、2番目のパルス以降のパルス休止幅をt1とし、逆極性パルス群における先頭パルスと2番目のパルスとの間のパルス休止幅をt2’、2番目のパルス以降のパルス休止幅をt2とする。このとき、これらの設定値間では、次式の関係が満たされる。
t1’<t1 …(13)
t2’<t2 …(14)
図10に示すように、先頭パルスと2番目のパルスとの間のパルス休止幅を長く設定した場合には、極間電圧の立ち上がり後の落ち込む部分を短くすることができる。例えば、図3に示される極間電圧波形K2おいて、先頭パルスと2番目のパルスとの間の極間電圧波形K2の落ち込む部分の時間を短縮することができる。このため、実施の形態3にかかるスイッチング信号波形を印加した場合と比較して、極間電圧の立ち上がりを早くすることが可能となる。その結果、実施の形態4と同様に、各パルス群での有効加工時間を確保することができ、加工効率を増加させることが可能となる。
以上のように、実施の形態5にかかる放電加工装置では、各パルス群における各々の先頭パルスと各々の2番目のパルスとの間のパルス休止幅を他のパルス間の休止幅よりも長く設定しているので、有効加工時間を効果的に確保することができ、加工効率を増加させることができるという効果が得られる。
実施の形態6.
図11は、厚さの異なる被加工物を加工するときに好適なスイッチング信号波形の一例を示す図である。具体的には、同図(a)は、被加工物の“A”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、同図(b)は、被加工物の“B”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、同図(c)は、被加工物の“C”の部分を加工するときのスイッチング信号波形をそれぞれ示している。
図11に示す例では、パルス群におけるパルス幅を一定とし、パルス休止幅を異ならせることで、極間電圧波形を可変している。すなわち、被加工物の厚さが厚くなるほどパルス休止幅を短く設定し、逆に、被加工物の厚さが薄くなるほどパルス休止幅を長く設定している。
図12は、図11とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図であり、図11のときと同様に、(a)は、被加工物の“A”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、(b)は、被加工物の“B”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、(c)は、被加工物の“C”の部分を加工するときのスイッチング信号波形をそれぞれ示している。
図12に示す例では、パルス群におけるパルス休止幅を一定とし、パルス幅を異ならせることで、極間電圧波形を可変している。すなわち、被加工物の厚さが厚くなるほどパルス幅を長く設定し、逆に、被加工物の厚さが薄くなるほどパルス幅を短く設定している。
上記のように、図11に示すスイッチング信号波形では、パルス群におけるパルス幅を一定とし、パルス休止幅を異ならせるようにしているが、図12に示すスイッチング信号波形では、パルス群におけるパルス休止幅を一定とし、パルス幅を異ならせるようにしている。ただし、肝要な点は、加工厚に応じて、パルス群のデューティ比を異ならせる点にある。したがって、被加工物の厚さが厚くなるほどデューティ比を大きく設定し、逆に、被加工物の厚さが薄くなるほどデューティ比を小さく設定すればよい。なお、このとき、パルス幅やパルス休止幅が異なっていても構わない。
図13は、図11および図12とは異なるスイッチング信号波形の一例を示す図であり、(a)は、被加工物の“A”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、(b)は、被加工物の“B”の部分を加工するときのスイッチング信号波形、(c)は、被加工物の“C”の部分を加工するときのスイッチング信号波形をそれぞれ示している。
上記したスイッチング信号波形のうち、例えば図11に示す例は、面粗さよりも加工速度および真直度を重視したスイッチング信号波形を示すものである。一方、図12に示す例は、面粗さよりも加工速度および真直度を重視した上で、加工速度と真直度との両立を図るようにしたスイッチング信号波形を示すものである。また、図13示す例は、電極消耗を重視した上で、電極消耗と真直度との両立を図るようにしたスイッチング信号波形を示すものである。
例えば真直度がより大きな問題となるのは厚板の領域であることを考えれば、薄板の領域では、真直度が悪化しても面粗さが悪化しないように波形を選定してもよいといえる。あるいは、厚板は加工体積が増加する分だけ薄板と比較して加工速度が低下しやすく、どのような板厚でも同じような速度にしたいという要求の場合には、薄板加工時の極間電圧が低く、厚板加工時の極間電圧が高くなるような波形を選定すればよい。どのような組み合わせが最適な加工が得られるかは加工環境や加工条件、目標精度や目標加工速度などにより大きく変わるため、選定される波形も任意である。
以上のように、実施の形態6にかかる放電加工装置では、実施の形態1〜5で示した種々のスイッチング信号波形を組み合わせて正極性加工パルス群および逆極性加工パルス群を構成しているので、厚さの異なる被加工物を連続的に加工するような場合であっても、加工速度、面粗さ、真直度、および電極消耗等を考慮に入れた、柔軟かつ効率的な加工を行うことが可能となる。
なお、図11〜図13に示したスイッチング信号波形は、その一例を示すものであり、種々の観点に基づいて生成した様々なものを用いてもよいことは無論である。
以上のように、本発明にかかる放電加工装置および放電加工方法は、構成の複雑化および部品点数や種類の増加を抑制することができる発明として有用である。

Claims (8)

  1. 加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、
    直流電圧を供給する電源装置と、
    4つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、
    放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記4つのスイッチング素子を制御する制御部と、
    を備え、
    前記スイッチング信号波形における複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、デューティ比が異なっていることを特徴とする放電加工装置。
  2. 前記正極性パルス群および前記逆極性パルス群のデューティ比は、各パルス群におけるパルス幅を略等しくし、かつ、各パルス群におけるパルス休止幅を異ならせたものであることを特徴とする請求項1に記載の放電加工装置。
  3. 前記正極性パルス群および前記逆極性パルス群のデューティ比は、各パルス群におけるパルス休止幅を略等しくし、かつ、各パルス群におけるパルス幅を異ならせたものであることを特徴とする請求項1に記載の放電加工装置。
  4. 前記制御部は、加工速度、面粗さ、電極消耗、または真直度を含む一つ以上の重視項目を設定し、該決定した重視項目に基づいて前記スイッチング信号を決定することを特徴とする請求項1に記載の放電加工装置。
  5. 前記制御部は、前記正極性パルス群における正極性パルスの印加電圧に関する時間積分値と、前記逆極性パルス群における逆極性パルスの印加電圧に関する時間積分値とが、略一致するように制御することを特徴とする請求項1に記載の放電加工装置。
  6. 加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、
    直流電圧を供給する電源装置と、
    4つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、
    放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記4つのスイッチング素子を制御する制御部と、
    を備え、
    前記スイッチング信号波形における複数の正極性パルスからなる正極性パルス群と、複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群とでは、各パルス群におけるパルス幅またはパルス休止幅が異なり、かつ、各パルス群におけるデューティ比が略等しく設定されていることを特徴とする放電加工装置。
  7. 加工用電極と被加工物との間に連続する複数の電圧パルスを印加し、複数回の電圧パルス毎に極性を切り替えて加工を行う放電加工装置において、
    直流電圧を供給する電源装置と、
    4つのスイッチング素子がフルブリッジ接続され、前記電源装置を接続する一対の直流端子と、前記加工用電極と前記被加工物とを接続する一対の交流端子と、を具備してなり、該電源装置から供給される直流電圧を、正極性加工を行うための電圧パルスと、逆極性加工を行うための電圧パルスと、に変換して出力するフルブリッジ回路と、
    放電加工に必要な加工情報に基づき、前記フルブリッジ回路から出力される前記電圧パルスの出力タイミングを制御するための両極性のパルス群からなるスイッチング信号を生成するとともに、該生成したスイッチング信号を用いて前記4つのスイッチング素子を制御する制御部と、
    を備え、
    前記被加工物が板厚の異なる場合には、板厚ごとに前記スイッチング信号波形におけるデューティ比が異なっていることを特徴とする放電加工装置。
  8. 被加工物に正極性、加工用電極に負極性の電源極性を与えるような複数の正極性パルスからなる正極性パルス群を印加する第1工程と、
    被加工物に負極性、加工用電極に正極性の電源極性を与え、かつ、前記正極性パルスのデューティ比とは異なるデューティ比に設定された複数の逆極性パルスからなる逆極性パルス群を印加する第2工程と、
    を含み、
    前記第1工程と前記第2工程とを交互に繰り返すこと
    を特徴とする放電加工方法。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6097900B2 (ja) * 2012-05-23 2017-03-22 株式会社新日本テック 焼結ダイヤモンドの放電加工方法および放電加工機
CN103451651B (zh) * 2012-05-31 2016-03-30 通用电气公司 沉积-加工组合方法及系统
JP5389994B1 (ja) * 2012-08-08 2014-01-15 株式会社ソディック 放電加工機
WO2014068684A1 (ja) 2012-10-30 2014-05-08 三菱電機株式会社 ワイヤ放電加工装置
JP5642810B2 (ja) 2013-01-08 2014-12-17 ファナック株式会社 放電加工用電源装置
JP6541287B1 (ja) * 2018-08-23 2019-07-10 株式会社ソディック 放電加工機
ES2945419T3 (es) * 2020-08-07 2023-07-03 Agie Charmilles Sa Método para el corte de hilo a alta velocidad
CN117655440B (zh) * 2023-09-22 2024-09-20 新疆大学 双极性高低压复合脉冲电源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61203221A (ja) * 1985-03-02 1986-09-09 Inoue Japax Res Inc 放電加工用電源装置
JPS61274811A (ja) * 1985-05-30 1986-12-05 Fanuc Ltd 放電加工電源
JPH11347846A (ja) * 1998-06-04 1999-12-21 Fanuc Ltd ワイヤ放電加工機におけるモニタ装置
WO2002102538A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Wire electric-discharge machining method and device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2692510B2 (ja) * 1991-12-02 1997-12-17 三菱電機株式会社 放電加工装置
US5317122A (en) * 1992-01-28 1994-05-31 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Discharge-processing electric power-source assembly
JP2707019B2 (ja) 1992-05-26 1998-01-28 三菱電機株式会社 放電加工装置
US6278075B1 (en) 1998-02-05 2001-08-21 Fanuc, Ltd. Controller of wire electric discharge machine
JP4224556B2 (ja) 1998-02-20 2009-02-18 日立ビアエンジニアリング株式会社 放電加工方法および放電加工装置
US6222149B1 (en) * 1998-06-10 2001-04-24 Sodick Co., Ltd. Power supply device for electric discharge machining apparatus
JP3664879B2 (ja) 1998-06-10 2005-06-29 株式会社ソディック 放電加工方法及び放電加工装置
JP3361057B2 (ja) 1998-06-10 2003-01-07 株式会社ソディック 放電加工方法及び放電加工用電源装置
DE10084697B4 (de) * 2000-05-15 2005-12-08 Mitsubishi Denki K.K. Einrichtung zur Bearbeitung mit elektrischer Entladung
CN1272132C (zh) * 2002-06-12 2006-08-30 三菱电机株式会社 金属线放电加工机的加工电源装置
WO2006046599A1 (ja) * 2004-10-27 2006-05-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha 放電加工用電源装置及び細穴放電加工装置
JP5040312B2 (ja) * 2004-10-28 2012-10-03 三菱電機株式会社 放電加工用電源装置及び放電加工方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61203221A (ja) * 1985-03-02 1986-09-09 Inoue Japax Res Inc 放電加工用電源装置
JPS61274811A (ja) * 1985-05-30 1986-12-05 Fanuc Ltd 放電加工電源
JPH11347846A (ja) * 1998-06-04 1999-12-21 Fanuc Ltd ワイヤ放電加工機におけるモニタ装置
WO2002102538A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Wire electric-discharge machining method and device

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