JPH03294116A - 放電加工パルスの供給方法及び装置 - Google Patents

放電加工パルスの供給方法及び装置

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JPH03294116A
JPH03294116A JP9309490A JP9309490A JPH03294116A JP H03294116 A JPH03294116 A JP H03294116A JP 9309490 A JP9309490 A JP 9309490A JP 9309490 A JP9309490 A JP 9309490A JP H03294116 A JPH03294116 A JP H03294116A
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voltage
machining
polarity
discharge
pulse
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JP9309490A
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Tadao Oizumi
大泉 忠夫
Koji Osano
小佐野 浩嗣
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Makino Milling Machine Co Ltd
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

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〕 本発明は放電加工パルスの供給方法および装置、特に水
溶性加工液を用いた形彫放電加工機に最適な放電加工パ
ルスの供給方法$よびその供給装置に関する。
放電加工パルス供給装置は、現在のところ、直流電源か
ら供給される直流電流をスイッチング素子でオン−オフ
してパルス状にして電極とワーク間に供給するトランジ
スタ放電回路方式と、パルス状の電流を一旦コンデンサ
に蓄えて放電するトランジスタ制御付コンデンサ放電回
路方式とに大別される。前者の方式は、放電期間および
電流を比較的精密に制御することができ、放電加工機の
主回路として採用されており、後者の方式は、放電電流
のピーク値を高めることができ放電期間が短かいという
特徴を有し、主として焼結合金の加工に採用されている
本発明は前者の方式による放電加工パルスの供給方法お
よび装置に言及するが、その用途は形彫放電加工機に限
定されずワイヤ放電加工機への適用も含まれる。
〔従来の技術〕
トランジスタ放電回路方式の放電加工機においては、直
流電源がスイッチング用のトランジスタ(特にFET:
電界効果トランジスタ)および放電電流調節用の抵抗を
介して電極とワークに接続される。放電加工時には、電
極とワークの間の加工間隙を適当に保ち、トラ、ンジス
タを導通ずることによって直流電源の電圧を印加して加
工間隙の絶縁を破壊して放電を発生せしめるとともに放
電を持続するための電流を抵抗を通して供給する。
放電開始から一定時間(τ。N)経過後、一定時間(τ
OFF )  )ランジスタを非導通にすることが繰り
返されて、すなわち、直流電圧をパルス状に連続的に印
加することによりワークの加工が進められる。
水溶性加工液を用いる放電加工において留意しなければ
ならない事項の1つは電気分解現象が発生し、そのため
加工面が荒らされるという問題である。このことは、火
災からの安全性を高めるために、加工液として放電加工
油に代わって水溶性の加工液を用いる場合、特に問題と
なっている。
脱イオン化を行なって加工液の導電性を小さくすること
が行なわれるが、それでもわずかではあるが導電性を示
し、仕上げ加工で長面を得ることを困難にしている。
この電気分解現象を防止するためには、放電加工用パル
スの直前または直後あるいは休止期間中に放電加工用パ
ルスとは極性が逆の電圧を印加することが有効であり、
例えば、特公昭53−12719号公報、特開昭56−
56341号公報、特開昭63−102825号公報、
特開昭61−164723号公報、および特開昭61−
274811号公報等、数々の提案がなされている。
このうち、前3者は加工間隙の電圧の印加を強制的に停
止することの困難なトランジスタ制御付コンデンサ放電
回路に関するもので、本願とは分野が異なる。後2者の
うち¥#開昭61−164723号公報には、休止期間
中に加工用パルスとは逆の極性で放電が発生しない程度
の電圧を印加する技術が開示されている。特開昭61−
274811号公報には、所定のパルス幅の加工用パル
スの印加直後に、平均加工電圧が加工用パルスの極性と
は逆極性となる様にパルス幅が制御された逆の極性のパ
ルスを印加する技術が開示されている。
また近年では、形彫放電加工機に特に有用な低電極消耗
条件による放電加工の技術が開発され実用化されている
。これはワーク側を陰極にしてその材料を鉄鋼、アルミ
ニウム等に限定し、電極側を陽極にしてその材料として
は銅、グラファイト等を使用する技術である。この場合
には加工用パルスのパルス幅を拡げるにつれて電極の消
耗量が減少し、成る値において最小となることが知られ
ているのでこの幅のパルスを連続的に印加することで電
極の消耗の少ない放電加工が実現される。
このとき印加するパルスの極性を逆にすると、パルス幅
をどのように設定しても電極低消耗とはならず、前述と
は逆にパルス幅が広くなる程電極の消耗量が増大するこ
とが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
電極を陽極、ワークを陰極としてパルスを印加する場合
、前述した電気分解現象の他にもワーク加工面にタール
状チップが固着するという問題がある。極性を逆にする
と電極側にタール状チップが固着する。このクール状チ
ップは電気的に不良導体(抵抗値を持つ)であり、放電
状態を極端に不安定にする。この現象は仕上げ加工はど
起り易く、放電が不安定になるため加工が進まず、長面
粗度の仕上加工を不可能にしている。
また、前述した特性を有する低消耗条件で加工を行なう
場合に、電極の消耗を極力低く抑える必要がある。
したがって本発明の目的は、放電加工の加工能率を改善
すること、特にタール状チップの固着を防止して加工能
率を改善すると共に、長面粗度の加工を行なうことの可
能な放電加工パルスの供給方法と装置を提供することに
ある。
本発明の他の目的は、この方法において、電極の消耗を
最小限にすることの可能な放電加工パルスの供給方法と
装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、電気分解現象を回避するこ
との可能な放電加工パルスの供給方法と装置を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、加工間隙にまず第1の極性の電圧を印加し、
放電が開始したら瞬時に逆極性の電圧に切換え、両方の
極性の電圧による連続した放電にして加工を行うように
したことを特徴とする。即ち、電極mとワーク丹許とを
対向させた加工間隙に休止時間(τOFF )をおきな
がら間欠的に電圧パルスを印加し、発生する放電により
加工を行う放電加工パルスの供給方法において、前記電
圧パルスの印加方法は、前記加工間隙にまず第1の極性
で、少なくとも放電を発生し得る電圧を印加し、前記第
1の極性における放電の開始が検知された後、前記第1
の極性の電圧の印加を停止するとともに、少なくとも電
極前記加工間隙の絶縁が回復しないうちに瞬時に、前記
第1の極性とは逆の第2の極性で、前記加工間隙に少な
くとも放電を発生し得る電圧を印加し、所定の時間(τ
ONl)だけ前記第2の極性の電圧の印加を継続するよ
うにしたことを特徴とする放電加工パルスの供給方法が
提供される。また電極例手とワーク丼瞳丼とを対向させ
た加工間隙に休止時間(τ。2.)をお優ながら間欠的
に電圧パルスを印加し、発生する放電により加工を行う
放電加工パルス供給装置において、前記加工間隙に第1
の極性の電圧を供給する第1の電源mと、該第1の電源
と前記加工間隙との間に直列に接続した第1のスイッチ
ング手段≠寺十と、前記加工間隙に前記第1の極性とは
逆の第2の極性の電圧を供給する第2の電源≠寺←と、
該第2の電源と前記加工間隙との間に直列に接続した第
2のスイッチング手段ヤ引トと、前記第1の極性におけ
る放電の開始を検知する放電検知手段≠イ昇と、該放電
検知手段によって前記第1の極性における放電の開始が
検知された後、前記第1の電源電圧の印加を停止すると
ともに、少くとも前記加工間隙の絶縁が回復しないうち
に瞬時に前記第2の電源から少くとも放電を発生し得る
電圧を印加し、所定時間(τ011)だけ前記第2の電
源電圧の印加を継続し、その後休止時間(τ。1.)を
持つように前記第1および第2のスイッチング手段をオ
ン、オフ制御するスイッチング制御手段とを具備するこ
とを特徴とした放電加工パルスの供給装置が提供される
〔作 用〕
放電加工用パルスとは逆の極性のパルスで放電を開始せ
しめ、放電の開始が検知されるとただちに放電加工用主
パルスを印加することで同一の個所での放電が継続し、
タール状チップの生成作用が中和され、タール状チップ
の固着が防止されて安定な放電状態が持続し、加工能率
が向上する。
また、極性の異なるパルスにより電位が中和されて、電
気分解現象が回避できることは勿論である。
放電加工用パルスの印加を電極側を陽極、ワーク側を陰
極とし、印加時間を低消耗条件を満足する値としたとき
、これと逆の極性のパルスの印加時間は必要最小限にし
得る。この場合には前述した様に印加時間が短かい程電
極の消耗量が小さくなるので、電極の消耗量を最小限に
することができる。
〔実施例〕
第1図は本発明に係る放電加工パルスの供給装置の一実
施例を電極およびワークと共に表わした図である。
第1の電源としての負電圧直流電源1は第1のスイッチ
ング手段であるトランジスタ(好ましく+t t 界効
果トランジスタ)2および放電電流制限用抵抗3を介し
て電極9およびワーク10間に電極9側を負電位とする
電圧(以下、負電圧と称する)を供給する。第2の電源
としての正電圧直流電源5は第2のスイッチング手段で
あるトランジスタ(好ましくは電界効果トランジスタ)
6および放電電流制限用抵抗7を介して電極9およびワ
ーク10間に電極9側を正電位とする電圧(以下、正電
圧と称する)を供給する。極間状態検出部11は電極9
とワーク10の電位差を監視することによって負電圧に
よる放電の開始を検知する放電開始検知手段である。メ
モリ13には負電圧による放電開始の検知から正電圧印
加までの時間’P 、正電圧の印加時間τONおよび休
止時間τ。1.の値が基本クロックのカウント数として
格納されている。なお、τ、の値は充分小さい値、好ま
しくは0が設定される。τONは所望の加工性能が得ら
れる値に、τONFは絶縁回復に充分な時間に設定され
る。カウンタ14はパルス発生i12からの指令に応じ
てメモリ13内の値をとり出し、その数だけ基本クロッ
クCLKをカウントし、カウントが終了したら終了信号
をパルス発生部12へ送出する。パルス発生部12には
カウンタ14へ時間の計測を指令し、その結果および極
間状態検出部11の検出結果に応じてゲートドライブ回
路4および8を介してそれぞれトランジスタ2および6
を制御する。すなわち、パルス発生部12、メモリ13
、カウンタ14が組み合わされてスイッチング制御手段
を構成している。
第2図は第1図に表わした回路の動作を説明するための
タイミングチャートである。(A)欄は第1図Xで示し
た信号、すなわちパルス発生部12がゲートドライブ回
路4へ送出する信号の状態を示し、(B)欄は同様にY
で示した信号、すなわちゲートドライブ回路8へ送出さ
れる信号の状態を示し、(C)欄は電極9とワーク10
間の電圧の変化を表わし、(D)欄は電極9とワーク1
0間で放電により流れる電流の状態を表わしている。
第1図および第2図を参照して本実施例の動作を説明す
る。
時刻1+(第2図(A)欄)においてパルス発生部12
がトランジスタ2を導通するための信号を送出すると電
極9とワーク10の間には電極9を負とする電圧が印加
される(第2図(C)欄)。この電圧によって電極9と
ワーク100間の媒体(加工液)がイオン化され絶縁が
破れて時刻tZ ((C)欄)において放電が始まり、
電極9とワーク10の間に電流が流れ始める((D)欄
)。そうなると抵抗3において電圧降下が生じ電極9と
ワーク10間の電位差はその分だけ減少する((C)欄
)。この電位差の減少が極間状態検出部11において検
知されパルス発生部12へ送出される。パルス発生部1
2はこれを受けてカウンタ14へτ、の時間計測を指令
する。時刻t3((A)欄、(B)欄)においてカウン
タ14からrpの計測終了信号を受は取ったら、パルス
発生部12はトランジスタ2を非導通状態に、トランジ
スタ6を導通状態にする信号を送出する。
なお、τPを0とする場合にはカウンタ14を介さず、
パルス発生部12が放電開始の信号を受は取ったら、直
ちにトランジスタを切り換える構成としても良い。
電極9とワーク10間に正電圧が印加されると切り換え
時間が充分短かければ絶縁が回復する前に正電圧が印加
されることになり、同じ個所で直ちに放電が発生して放
電電流が流れ((D)欄)、放電時の電圧((C)欄)
となる。トランジスタの切換と同時に、パルス発生部1
2はカウンタ14へτONの時間計測を指令する。時刻
t< ((B)欄)においてτ。8の計測が終了したら
、パルス発生部12はトランジスタ6を非導通にするた
めの信号を送出し、同時にカウンタ14へτ。FPの時
間計測を指令する。τ。□の時間計測が終了したら、初
期の状態へ戻り、パルス発生部12は以上のシーケンス
を繰り返す。
第3図は第1図のメモリ13およびカウンタ14の詳細
な構成を表わす図である。
rp レジスタ130には時間T、を基本クロックCL
Kの周期で除した値が格納され、同様にτONレジスタ
132には時間τOHに対応する値が、τ。FPレジス
タ134には時間τOFFに対応する値が格納されてい
る。
τ、カウンタ140は、そのLOAD端子に接続された
パルス発生部12からの時間τPの計測を制御するため
の信号LD、がLレベルである間、τPレジスタ130
 に格納されている値をロードし続け、Hレベルになる
と端子DNから入力される基本クロックCLKが立ち上
がるとこの値をダウンカウントし、0になったらBOR
ROIIl端子へτPの計測終了を示す信号B1をパル
ス発生部12へ向けて出力する。同様にτ。Xカウンタ
142およびτOFFカウンタ144はそれぞれ信号L
D、およびLDsがLレベルである間それぞれτ。9レ
ジスタ132およびτ。FF レジスタ134からの値
をロードし続けHレベルになると、CLKの立ち上がり
でこの値をダウンカウントし、0になったらそれぞれ信
号B2およびB、を出力する。
なお前述した様に、τ、を0とする場合にはτ。
レジスタ130 とτ、カウンタ140は不要である。
第4図は第1図の極間状態検出部11とパルス発生部1
2の詳細な構成を表わす図である。
極間状態検出部11は演算増幅器110 と抵抗R。
〜R4で構成される演算回路と比較器111による比較
回路と比較回路の出力の立ち下がりをとらえるJKフリ
ップフロップ112 とで構成されている。
演算回路の一方の負入力には電極9の電圧レベルが供給
され、正人力にはワーク10の電圧レベルが供給される
。したがってその出力にはワーク10の電位を基準とし
た電極9の電圧を反転したものが出力される。比較回路
の負入力には基準電圧を可変抵抗VRIと抵抗R5で分
圧した電圧が供給されており、これが負電圧による放電
の開始を検出するための電圧レベルを反転したものに相
当する。
比較器111の出力は電極9の電圧が設定レベル以上で
あるときLレベルとなり設定レベル以下であるときHレ
ベルとなる。したがって、比較器111の出力がHレベ
ルからLレベルに変化する瞬間が負電圧による放電の開
始に相当する。JKフリップフロップ1120に人力は
接地され、J入力はこのフリップフロップの反転出力に
接続され、CL人力にはカウンタ14からの信号B2が
接続され、反転クロック入力には比較器111の出力が
接続されている。したがって、このフリップフロップ1
12の非反転出力は信号B2に負のパルスが出力される
とLレベルとなり、その後、比較器111の出力がHレ
ベルからLレベルへ変化すると反転してHレベルとなり
、負電圧による放電の開始を検出する。
パルス発生部12はJKフリップフロップ120. 1
21とANDゲート122.123で構成される。JK
フリップフロップ120.121のに入力は接地され、
J入力はそれぞれの反転出力に接続され、CL人力はカ
ウンタ14からの信号B2に接続されている。また12
00反転クロック人力には信号B1が接続され、121
へはB3が接続されている。したがって、JKフリップ
フロップ120の非反転出力はカウンタ14からの信号
B2がLレベルになるとLレベルとなり、信号B、の立
ち下がりで反転してHレベルとなる。また、JKフリッ
プフロップ121の非反転出力はカウンタ14からの信
号B2がLレベルになるとLレベルとなり、信号B、の
立ち下がりで反転してHレベルとなる。JKフリップフ
ロップ120の非反転出力はそのままゲートドライブ回
路8の入力に接続され正電圧パルスの制御信号となると
ともにカウンタ14への信号LD、となる。
JKフリップフロップ121の非反転出力はANDゲー
ト122においてJKフリップフロップ120の反転出
力とANDがとられ、その出力がゲートドライブ回路4
の人力に接続されて負電圧パルスの制御信号となる。J
Kフリップフロップ1210反転出力はそのままカウン
タ14への信号LD3 となる。ANDゲート123 
はJKフリップフロップ120の反転出力とJKフリッ
プフロップ112の非反転出力とのANDをとり、カウ
ンタ14への信号LD。
を生成する。
第5図は第3図および第4図に示した回路の動作を説明
するためのタイミングチャートであり、(A)〜(M)
欄はそれぞれ第4図中にA−Mを付した個所の信号の状
態を表わしている。
この一連のシーケンスは信号B2 ((c)欄)の立ち
下がりで始まる。まず、τONカウンタ142のBRW
出力(第3図)と各JKフリップフロップ120、12
1および112のCL人力との間に挿入されたANDゲ
ート(図示せず)の一方の入力に負のパルスが入力され
ると、JKフリップフロップ120、 121および1
12 はリセットされ((I)、  (J)。
(K)欄)、信号LD3はHレベル((E)欄)となっ
て、TOFFカウンタ144(第3図)による時間τ。
FFの計測が開始される。この間はJKフ’J −/プ
フロップ120および121 は共にリセットされた状
態にあるので、ゲートドライブ回路4および8への信号
((L)、  (M)欄)はともにLレベルであり、ト
ランジスタ2および6 (第1図)はともに非導通とな
って電極9とワーク10の間には電圧は印加されない。
TOFFカウンタ144(第3図)において時間τON
Pの計測が終了すると、信号B3に負のパルスが出力さ
れる((H)欄)。この信号の立ち下がりでJKフリッ
プフロップ121の出力が反転するので((J)欄) 
、ANDゲート122の出力はHレベルとなり((L)
欄)、ゲートドライブ回路4への信号がHレベルとなる
。そうなると、トランジスタ2 (第1図)は導通し、
電極9とワーク10の間に負電圧が印加される。(A)
欄の信号はこの極間電圧に相当するが、演算増幅器11
0(第4図)のため正負が反転しているので、縦軸にお
いて正負を逆転して表わしている。したがって、(A>
欄の信号の下方を正としてみると、極間電圧を表わすこ
とになる。
電極とワークの間に負電圧が印加されるとき、充分な休
止期間τ。FFを経て印加されるので電極とワーク間の
絶縁が回復しており、電流が流れないので電極とワーク
間の電圧には電源電圧がそのまま現われる((A)欄)
。このとき、比較器111(第4図)の出力((B)欄
)はHレベルとなる。
印加された電圧により極間の媒体が電離され放電が開始
されると、極間電圧(負の電圧)が減少する((A)欄
)。VRIおよびR6(第4図)で分圧される電圧は放
電開始前の極間電圧と放電中の極間電圧との中間の値を
正負を逆転した値に設定されている。したがって、比較
器111の出力は負電圧による放電開始とともにHレベ
ルからLレベルへ変化する((B)欄)。そうすると、
JKフリップフロップ112り第4図)の出力は反転し
く(K)欄)、その・ためANDゲート123の出力は
Hレベルとなり((C)欄)、カウンタ14への信号L
D。
がHレベルとなってτPカウンタ140によるτPの計
測が開始される。
τ、の計測が終了して信号BIがLレベルになると((
F)欄)、JKフリップフロップ120の出力は反転す
る((I)欄)。したがって、ゲートドライブ回路4へ
の信号はLレベルとなり、((L)欄)ゲートドライブ
回路8への信号はHレベルとなって((M)欄)、電極
とワーク間には負電圧にかわって正電圧が印加される。
それとともに、信号LD2はHレベルとなり((D)欄
)、時間τ。8の計測が開始される。
切り換え時間が充分短かければ、極間の絶縁が回復する
ことなく、正電圧が印加されるので、直ちに放電電流が
流れ、極間電圧は放電中の電圧を示す((A)欄)。
時間τONの計測が終了すると信号B2がLレベルとな
り、初めの状態に戻って、以降はこのシーケンスを繰り
返すことになる。
なお、この放電加工パルスの供給方法を用いると、従来
実用的には面あらさ、30〜404 R,、、までしか
仕上げられなかったものが、10−R□8まで仕上げ加
工を行えるようになったこきを確認した。
〔発明の効果〕 以上述べてきたように本発明によれば、最初に第1の極
性で電圧を印加し、この極性における放電が開始された
ら直ちに極性を切り換えて加工用の電圧を印加して放電
を継続させることによってワークや電極へのチップの付
着が防止され、もって加工能率が改善される。またワー
クの仕上げ面粗度が良好になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成を表わす図、 第2図は第1図に示した回路の動作を説明するための図
、 第3図は第1図のメモリ13およびカウンタ14の詳細
な構成を表わす図、 第4図は第1図の極間状態検出部11とパルス発生部1
2の詳細な構成を表わす図、 第5図は第3図および第4図に示した回路の動作を説明
するための図。 図において、 ■・・・負電圧直流電源、  2.6・・・トランジス
タ、3・7・・・放電電流制限用抵抗、 4.8・・・ゲートドライブ回路、 5・・・正電圧直流電源、9・・・電極、10・・・ワ
ーク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電極(9)とワーク(10)とを対向させた加工間
    隙に休止時間(τ_O_F_F)をおきながら間欠的に
    電圧パルスを印加し、発生する放電により加工を行う放
    電加工パルスの供給方法において、前記電圧パルスの印
    加方法は、前記加工間隙にまず第1の極性で、少なくと
    も放電を発生し得る電圧を印加し、前記第1の極性にお
    ける放電の開始が検知された後、前記第1の極性の電圧
    の印加を停止するとともに、少なくとも前記加工間隙の
    絶縁が回復しないうちに瞬時に、前記第1の極性とは逆
    の第2の極性で、前記加工間隙に少なくとも放電を発生
    し得る電圧を印加し、 所定の時間(τ_O_N)だけ前記第2の極性の電圧の
    印加を継続するようにしたことを特徴とする放電加工パ
    ルスの供給方法。 2、電極(9)とワーク(10)とを対向させた加工間
    隙に休止時間(τ_O_F_F)をおきながら間欠的に
    電圧パルスを印加し、発生する放電により加工を行う放
    電加工パルス供給装置において、前記加工間隙に第1の
    極性の電圧を供給する第1の電源(1)と、該第1の電
    源と前記加工間隙との間に直列に接続した第1のスイッ
    チング手段(2)と、前記加工間隙に前記第1の極性と
    は逆の第2の極性の電圧を供給する第2の電源(5)と
    、該第2の電源と前記加工間隙との間に直列に接続した
    第2のスイッチング手段(6)と、前記第1の極性にお
    ける放電の開始を検知する放電検知手段(11)と、該
    放電検知手段によって前記第1の極性における放電の開
    始が検知された後、前記第1の電源電圧の印加を停止す
    るとともに、少くとも前記加工間隙の絶縁が回復しない
    うちに瞬時に前記第2の電源から少くとも放電を発生し
    得る電圧を印加し、所定時間(τ_O_N)だけ前記第
    2の電源電圧の印加を継続し、その後休止時間(τ_O
    _F_F)を持つように前記第1および第2のスイッチ
    ング手段をオン、オフ制御するスイッチング制御手段と
    を具備することを特徴とした放電加工パルスの供給装置
JP9309490A 1990-04-10 1990-04-10 放電加工パルスの供給方法及び装置 Pending JPH03294116A (ja)

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