JPH03104516A - 放電加工用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、電気放電時に発生する高温エネルギーを利
用して、金属等の導電性を有する材料に対する溶融加工
を行う放電加工装置に用いられる電源装置に関するもの
である。

【従来の技術】

放電加工装置は、油等の絶縁物質によって構或される加
工液の中に、導電性の物質によって構成される電極と被
加工物を浸している。そして、この電極と被加工物との
間に、放電加工用電源装置から高電圧を印加することに
より、係る電極と被加工物との間の極間に放電を発生さ
せている。ここで、極間に放電が発生すると、被加工物
の一部が溶融飛散されるものである。 ここで、上記放電加工用電源装置としては、般に直流電
源が用いられることが多く、この電源装置と電極との間
には、極間にパルス状の電圧および加工に寄与する電流
を供給するために、スイッチング素子およびコンデンサ
等の多くの回路部品が挿入されている。 第４図は特開昭６１−１２５７３１号等に示される従来
の放電加工用電源装置を示す回路図である。図において
、加工形状を規定する電極１と被加工物２とによって構
戒される極間には、直流電′Ｒ３から第５図（ａ）に示
す放電加工用の電気エネルギーが供給されることにより
、第５図（ｂ）に示す期間においてのみ放電が行われる
ことになる。そして、この電気エネルギーは、要求され
る加工速度および仕上げ状態に応じて、その電流ピーク
値が加工電流制限抵抗４により制御される。ここで、加
工電流は通常、パルスとして与えられるが、このパルス
電流の時間的制御を制御部の制御下において行うのがス
イッチング素子５である。また、放電パルスの継続時間
と休止時間を設定し、これに基づいて第５図（Ｃ）に示
すスイッチング制御信号を発生してスイッチング素子５
に供給するのが制御部２５である。 なお、一般的には、図示しない電極送り装置が設けられ
ており、被加工物の加工進度に応じて電極ｌを送ること
により、極間の距離を一定に保持して放電を維持させて
いる。更に、この電極送り装置は、加工中に加エスラッ
ジ等によって極間が短絡することにより、放電の発生が
妨げられた場合には、極間を広げて絶縁を回復させる動
作をも行う。 このように構威された電源装置を有する放電加工装置に
おいて、適当な極間長の基で、スイソチング素子５を制
御部２５の制御下においてオンさせると、極間に直流電
源３の出力が印加されることになる。そして、この極間
に直流電圧が印加されると、極間に放電が発生して、加
工電流制限抵抗４により制限された加工電流が流れるこ
とになる。ここで、加工電流が極間に流れると、放電熱
が発生して、被加工物の局所が溶融されて除去されるこ
とになる。 このようにして、予め定められた一定時間にわたって加
工電流が流された後にスイッチング素子５がオフされる
と、極間の印加電圧が０■に低下する。この極間印加電
圧がＯｖの状態を続けると、極間の電気的絶縁破壊状態
が回復して、再び放電を発生させることが可能な状態に
復旧する。 次に、前回の放電によって被加工物の局所が溶融除去さ
れ、これにより広げられた極間距離（加工間隙長）分だ
け、前記図示しない電極送り装置によって電極ｌを送る
ことにより、次の放電発生を可能とする極間距離に維持
される。 ここで、極間距離は加工条件、即ちスラッジの発生量に
応じて広い場合と狭い場合が存在する。 一般に、第６図に示すように、仕上げ加工と称されるス
ラッジ２１の生成量が少ない状態では、極間距離（加工
間隔）６が狭いのに対し、第７図に示すように荒加工と
称されるスラッジ２１の生或量が多い状態では、極間距
離（加工間隔）７が広くなる。これは、加工によって生
或されるスラッジ２ｌが極間に介在されることにより、
極間に存在する油を主とする加工液の絶縁性が低下する
ためである。つまり、荒加工の場合には極間に介在され
るスラッジ２ｌの量が多くなることから極間距Ｍ（加工
間隔）７が長くなり、仕上げ加工の場合にはスラッジ２
１の量が少ないために極間距離（加工間隔）６は短くな
る。何れの場合においても、加工の進行に伴って図示し
ない電極送り装置が作動することにより、電極１の送り
が制御されて、極間距Ｍ（加工間隔）が常に一定となる
。 しかし、仕上げ加工時においては極間距Ｍ（加工間隔）
が短いために、電気的短絡が起こり易くなり、これに伴
って電極送り制御が極めて困難になる。そして、このこ
とは加工効率および加工速度を低下させる大きな要因と
なる。 そこで、電極の送り制御を容易にして、加工効率および
加工速度を高めるために、仕上げ加工時における直流電
源３の出力電圧を高くすることが行われている。第８図
および第９図はこの場合における極間距離（加工間隔）
を比較するために示したものである。つまり、第８図に
示すように、直流電源３Ｃの出力電圧が低い場合には、
放電が発生しにくいために、極間距離（加工間隔）３１
は短いものとなる。これに対して、第９図に示すように
、直流電ａ３ｄの出力電圧を高めた場合には、長い絶縁
距離においても容易に放電が生ずることから、極間距離
（加工間隔）３２が長くなって、電極の送り制御が容易
になる。

【発明が解決しようとする課題】

従来の放電加工用電源装置は以上のように構威されてい
るために、直流電源の出力電圧が仕上げ加工時における
面性状に大きな影響を及ぼすことになる。つまり、加工
電流値は加工電流制限抵抗によって設定されるが、設定
電流値が小さい仕上げ加工になると、電気回路中に存在
する浮遊容量に対して充放電されることにより生ずる電
流ピーク値が相対的に高くなってしまう。特に大面積の
加工においては、電極と被加工物間に形成されるコンデ
ンサの容量が大きくなることから、電流ピーク値は更に
高くなってしまうことになる。この結果、小さな加工エ
ネルギーを供給することができなくなって、微細加工面
（低面精度）が得られなくなる。 ここで、極間に形成される容量分に充電される電気エネ
ルギーＥは、（１）式に示すように容量分Ｃと充電電圧
■の２乗に比例することになる。また、対向する平行平
板間における浮遊容量Ｃは（２）式によって表されるよ
うに、電極と被加工物との対向面積に比例することにな
る。また、εは極間（加工間隔）に介在する加工液の誘
電率、Ｓは加工面積、ｄは極間距離を示している。 Ｅ＝１／２・ＣＶ２　・・・・・・・・（１）Ｃ一ε・
Ｓ／ｄ・・・・・・・・・・（２）このために、大面積
を加工する場合には、特に電源電圧を低く抑えないと、
放電エネルギーを小さくすることが出来なくなって、低
面粗度加工の実現が困難となる。 また、電極送りによる極間距離の制御のみからすれば、
高い電源電圧を必要とするために、実際には電源電圧を
あまり低くすることが出来ず、これに伴って大面積仕上
げ加工における面粗度に限界を与えてしまうことになる
。 更に、上記構成による放電加工用電源装置においては、
設定電流が少ないために設定放電電流が維持されず、こ
れに伴って第５図（ａ）に３０として示すパルス割れが
発生してしまうことになる。この現象は実質的なパルス
幅（放電持続時間）を小さくして、電極の消耗を増大さ
せたり、加工面を荒らすといった悪影響を及ぼすことに
なる。 この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電極送りを容易にすると共に、浮遊容量に
よる加工面粗度への影響を低下させ、かつ放電中のパル
ス割れを防止した放電加工用電源装置を得ることを目的
とする。

【課題を解決するための手段】

この発明に係わる放電加工用電源装置は、放電前の印加
直流電圧値とアーク切れ後の電源電圧を低下させるもの
である。

【作用】

この発明による放電加工用電源装置は、放電前の印加直
流電圧値とアーク切れ後の電源電圧を低下させるもので
あることから、大加工面積の仕上げ加工においても、電
極消耗，加工面荒れが少ない加工が安定かつ高速に行え
ることになる。

【発明の実施例】

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明による放電加工用電源装置を示す回路図で
あって、第４図と同一部分は同記号を用いて、その詳細
説明を省略してある。同図において、３ａは通常の放電
加工において、加工エネルギーを極間に供給する第１直
流電源、３ｂは電極送りを容易にするために極間に印加
する電圧を高めるための第２直流電源、４ａ，４ｂは第
１直流電源３ａおよび第２直流電源３ｂから極間にそれ
ぞれ供給される電流を制限する電流制限抵抗、５ａ，５
ｂは第１直流電源３ａおよび第２直流電源３ｂから極間
に印加される直流出力をそれぞれスイッチングする第１
、第２スイッチング素子、８ａ，８ｂは各スイソチング
素子５ａ，５ｂを制御する制御信号、９は極間に放電が
発生したことを検出する放電検出部、１０は第１，第２
スイッチング素子５ａ，５ｂを制御する制御信号８ａ，
８ｂを出力する第１制御部、２５は放電パルスの継続時
間と休止時間を設定し、これに基づいて発生した制御信
号を第１制御部１０に供給する第２制御部である。 次に上記構或による放電加工用電源装置の動作を説明す
る。通常加工において、電極１と被加工物２とは、図示
しない電極送り装置により、両者間に放電を発生させる
ことが可能な距離を隔てて対向配置されている。ここで
、第１制御部１０が、放電パルスの継続時間と休止時間
を設定し、これに基づいて発生した制御信号の供給を第
２制御部２５から受けて第２図（ｄ），　（Ｃ）に示す
制御信号８ａ，８ｂを発生し、この制御信号８ａ，８ｂ
を各第ｌ，第２スイッチング素子５ａ，５ｂに供給する
。第ｌ　第２スイッチング素子５ａ，５ｂは、制御信号
８ａ，８ｂの供給を受けてオンすることにより、第Ｉ．
第２直流電源３ａ，３ｂの出力電圧を極間に印加する。 従って、両第１，第２スイッチング素子５ａ，５ｂが同
時にオンする期間においては、第２図（ａ）に１１とし
て示すように、第１，第２直流電源３ａ，３ｂの電圧が
加算された状態の高電圧が極間に印加されることになる
。次に、いくらかの無負荷状態の時間が経過した後、極
間に放電が発生することになる。そして、この放電が発
生すると、第２図（ａ）に１２として示すように、高電
圧状態から１３として示す２５Ｖのアーク電圧へ移行す
る。 ここで、極間に生ずる放電の発生は、放電検出部９によ
り検出され、その検出結果が第Ｉ　ＩＩＪ御部１０に供
給される。第１制御部１０は放電の発生を検出したこと
が知らされると、制御信号８ａにより第１スイッチング
素子５ａをオフに制御する。 第１スイッチング素子５ａがオフされると、極間には第
１直流電源３ａの出力のみが印加されるこになり、この
第１直流電源３ａの出力によって極間放電が持続される
ことになる。そして、この状態においては、電流制限抵
抗４ｂにより規制された電流が極間に加工電流として流
れることになる。 なお、一般的には第２直流電源３ｂは、極間に印加する
加工電圧を高めるために設けられているため、電流制限
抵抗４ａは４ｂに比較してその抵抗値が大きく設定され
ている。従って、極間に流れる加工電流の大半は、電流
制限抵抗４ｂによって決定されて、その電流波形は第２
図（ｂ）に２６として示すようになる。 次に、この発明が重要としている大面積仕上げ加工にお
ける動作を第３図を使用して説明する。 この場合には、前述したように極間の浮遊容量が無視で
きないことと、パルス割れの発生が問題となる。ここで
、極間には前述した場合と同様に、第１制御部１０から
発生される第３図（ｄ）．　（Ｃ）に示す制御信号８ａ
，８ｂによって第１，第２スイッチング素子５ａ，５ｂ
がオンされることにより、第３図（ａ）に示すように第
１，第２直流電源３ａ，３ｂの出力電圧が加算された高
いレベルの直流電圧が、第３図（ａ）に１ｌとして示す
ように印加されている。また、この高いレベルの直流電
圧は、極間（加工間隙）に存在する浮遊容量に対しても
充電が行われることになる。そして、この浮遊容量に充
電された電荷は、第３図（ａ）に１４として示す放電が
発生した瞬間に極間に流れ、これにより第３図中）に示
す電流波形が電流ピーク２２を示すことになる。 一方、第ｌ制御部１０は放電検出部９から放電を検出し
たことを示す信号の供給を受けると、制御信号８ａを第
３図（ｄ）に示すように、ハイレベルからローレベルに
変化させて、第１スイッチング素子５ａをオフに制御す
る。第１スイッチング素子５ａがオフ制御されると、第
２直流電源３ｂの出力が断たれることから、極間に印加
される加工電圧２８は低下する。この結果、第３図（ａ
）に１５と示すようにパルス割れが発生して、再び極間
が絶縁状態となる場合においても、前記浮遊容量に充電
される電気エネルギーが小さくなって、再度放電が発生
する時に放電する第３図（ｂ）に示す電流ピーク２３を
小さく抑えることが可能になり、全体としての放電電流
波形は第３図（ｂ）に２７として示すようになる。この
結果、電極の消耗が少なくなると共に、面荒れのない加
工が容易に行えることになる。 なお、二度目以降の放電において、極間（加工間隙）の
制御が困難でないのは、一度目の放電において極間に少
量のスラッジが生或されて、加工間隙長が広がるためで
ある。

【発明の効果】

以上説明したようにこの発明によれば、放電前の印加直
流電圧とアーク切れ後の電源電圧を低下させるものであ
ることから、大加工面積の仕上げ加工において、電極送
り制御を容易にすると共に、放電中のパルス割れによる
電極消耗の防止および浮遊容量が加工面粗度に与える影
響の防止が図れる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第Ｌ図はこの発明の一実施例による放電加工用電源装置
の回路図、第２図および第３図は第１図に示す回路の各
部動作波形図、第４図は従来の放電加工用電源装置を示
す回路図、第５図は第４図に示す回路の各部動作波形図
、第６図および第７図は荒加工と仕上げ加工の状態を比
較するための極間状態を示す説明図、第８および第９図
は極間に印加する電圧により変化する極間距離を比較す
るための説明図である。 １は電極、２は被加工物、３ａ，３ｂは第１．第２直流
電源、４ａ，４ｂは電流制限抵抗、５ａ，５ｂは第１，
第２スイッチング素子、９は放電検出部、１０．２５は
第１，第２制御部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　放電時に発生する高温エネルギーを利用して、金属等
   の導電性を有する被加工物を溶融加工する放電加工用電
   源装置において、前記電極と被加工物とからなる極間に
   電圧を印加するための第１直流電源と、この第１直流電
   源から極間に印加される電圧よりも高い電圧を前記極間
   に印加する第２直流電源と、前記第１直流電源から前記
   極間に電圧を印加するタイミングを制御する第１スイッ
   チング素子と、前記第２直流電源から前記極間に電圧を
   印加するタイミングを制御する第２スイッチング素子と
   、前記極間における放電の発生を検出する放電検出部と
   、前記極間における放電の継続時間と休止時間を設定す
   る第１制御部と、前記第１制御部と前記放電検出部から
   の信号に基づいて、放電継続時間内において放電が検出
   されない場合には前記第１、第２スイッチング素子をオ
   ンさせる制御信号を発生し、放電継続時間内において放
   電が検出された後は前記第１スイッチング素子のみをオ
   ンさせる制御信号を出力する第２制御部とを備えたこと
   を特徴とする放電加工用電源装置。