JPH0430920A - 放電加工方法と装置 - 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〕 本発明は、種々の電極形状を有した加工電極の中心を電
極送り動作方向と独立した平面内で、揺動動作させるこ
とによって、放電加工による加工域を所望の加工形状、
寸法まで漸次に進捗、増加させる電極揺動型の放電加工
において、機械加工による下部工がされている等揺動−
周における加工代が一様でない場合、あるいは加工屑除
去が困難な場合などに加工効率を向上するように加工電
極と被加工物間の相対動作を制御するようにした高精度
の放電加工方法と装置に関する。

〔従来の技術〕

被加工形状に従う種々の電極形状を有した放電加工電極
と被加工物との間で放電現象を利用することにより、被
加工物から加工屑を排除して当該被加工物内に所望の加
工形状、寸法を有した凹形又は凸形の加工部を形成する
放電加工方法において、加工電極を被加工物の内部に向
かう送り方向と共に当該送り方向に対して垂直な座標平
面内においても動作（揺動動作）を付与し、漸次に放電
加工を進捗させる揺動型の放電加工方法は従来より行わ
れている。

この揺動型放電加工方法と、その実施装置の周知例は、
例えば、特公昭５５−１６７７３号公報に開示されてい
る。即ち、この特公昭５５−１６７７３号公報に開示の
揺動型放電加工方法と装置は、加工電極を被加工物に対
して接近する電極送り方向に対して垂直な座標平面内で
同加工電極に更に揺動運動を与えて放電加工を進捗させ
、被加工物の被加工輪郭と加工電極との間の加工間隙の
大小を勘案して揺動運動自体の速度の増減を図るもので
、揺動型放電加工方法の原理的技術を示している。

この揺動速度制御方式の他に最近の揺動型放電加工方法
では、加工電極の電極中心が揺動軌跡に沿って変位する
速度、すなわち揺動速度を一定にする方式の２種類が主
として採用されている。

このような、周知の揺動型放電加工方法の原理を更に簡
単に図示例により説明すると、第５Ａ図に図示のごとく
、被加工物２の加工領域穴（加工電極４を被加工物２内
に送り動作させて形成した穴または予めフライス加工法
等で加工した穴）内で一例として長方形の形状を有した
加工電極４を、第５Ｂ図に示す様な座標平面内における
軌跡Ｃに沿って揺動動作をさせると、被加工物２の放電
加工面積は漸次に増加し、被加工物２の内部に矩形状の
凹形被加工領域３が形成される。

このような従来の放電加工原理において、第６図に示す
ように、加工電極４の揺動中に被加工物２と当該加工電
極４との間の放電間隙にチ・ノブ（加工屑）５が混入す
ることを主たる原因にして、叉稀には外乱による加工電
極４と被加工物２との異常接近を原因にして電気的短絡
状態が発生し、故に、放電加工領域で異常加工状態が発
生することが有る。このような異常加工状態が発生する
と、上述した揺動速度一定方式、加工間隙による揺動速
度制御方式の何れの方式においても、揺動運動とは独立
に、加工電極４の送りを停止し、加工停止位置６から送
り軸方向または該電極の揺動中心Ｃに向けて、或いは上
記両者の合成方向に向けて相対的に退避動作をさせ、チ
ップ５又は外乱の除去により短絡状態を解消して異常加
工状態の解消を図る補正動作が行われる。即ち、放電間
隙Ｇにおける放電々流の異常から異常加工状態を検知し
、該検知信号に従って被加工物を搭載したワークテーブ
ルと加工電極を掴持した主軸との間に相対的に退避動作
を付与する方法が採られていた。

口発明が解決しようとする課題〕 然しなから、これらの従来の放電加工方法と装置では異
常加工状態が解消されて正常加工状態に戻るとき、再び
、加工電極４と被加工物２とが対向する加工位置へ復帰
するが、そのとき、揺動運動は継続しているために先に
異常加工状態が発生した加工位置へ正確に戻すことがで
きないと言う問題が発生する。つまり、加工電極の退避
運動と揺動運動とはそれぞれ独立した運動であるために
、揺動速度一定方式では加工電極の退避運動中、加工間
隙による揺動速度制御方式では主に退避後の復帰動作中
、揺動運動が実行されるために、その結果、加工停止位
置６と、戻り動作後の放電加工再開位置７との間にどう
しても大きなずれが生じていたのである。このようなず
れが発生すると加工停止位置６と加工再開位置７との間
で加工残し部分が生じてしまう。故に、斯かる加工残し
部分を解消し、被加工物の高加工精度を確保するために
は、必然的に、加工電極４の揺動動作量の補充が必要に
なり、従って、各ワーク当たりの加工能率が低下してし
まう問題があった。

依って、本発明の目的は、上述した異常加工状態の発生
時に、加工停止位置から加工電極を相対的に退避動作さ
せると共に異常状態から正常状態に復帰したとき加工電
極を退避位置から前に加工を停止した位置へ戻り動作さ
せ、放電加工作用を再開可能にする放電加工方法と装置
とを提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、加工電極と被加工物との間の放電間隙におけ
る放電状態から常に放電加工作用が正常に遂行されてい
るか、加工屑が放電間隙に混入する等の原因による異常
状態か、又は被加工物の予約所望とする加工形状上、加
工が不要な領域に来ているか等を判断し、異常状態の発
生が検出されたときには、加工を停止すると同時にその
加工停止位置を記憶し、加工屑の除去等の異常状態の解
消を図るべく、加工電極と被加工物間の間隙を拡大させ
、その後、加工電極を記憶された従前の加工停止位置へ
向は相対的に戻し動作をさせ、接近中放電間隙における
正常状態が回復されたことが検出されたとき、または加
工停止位置へ復帰したとき揺動加工を再開させるように
したものである。

即ち、本発明によれば、加工電極と被加工物間の放電状
態に従って揺動加工動作を制御する放電加工方法におい
て、刻々の放電状態を検出し、異常状態を検出したとき
、前記加工電極の揺動を停止すると共に該停止位置を記
憶し、前記加工電極と被加工物との間隙幅を広げるよう
に退避動作させ、その後前記加工電極と被加工物とを前
記記憶した停止位置まで接近させ、正常状態が検出され
たとき前８己通常の揺動速度で加工を再開するようにし
た放電加工方法が提供される。

また、本発明によれば、加工電極と被加工物間の放電状
態に従って揺動加工動作を制御する放電加工装置におい
て、刻々の放電状態を検出する放電状態検出手段と、該
放電状態検出手段の検出結果に基づいて揺動動作及び退
避・接近動作を指令する軸送り制御手段と、前記放電状
態検出手段が異常状態を検出している間は前記加工電極
の揺動を停止する揺動速度発生手段と、異常状態を検出
して揺動を停止したときの停止位置を記憶する記憶手段
と、該記憶手段に停止位置を記憶すると同時に前記軸送
り制御手段からの指令に応じて前記加工電極と被加工物
との放電間隙を広げる退避動作を行い、その後前記記憶
手段に記憶した停止位置まで前記加工電極と被加工物と
の接近動作を行い、前記放電状態検出手段が正常状態を
再検出したら、前記接近動作を停止するサーボ速度発生
手段とを具備したことを特徴とする放電加工装置が提供
される。

二作　用：・ 上述した本発明ｊご依る放電加工方法及び装置によれば
、放電加工工程に不可避な放電間隙への加工屑の混入に
よる異常放電状態、つまり、短絡の発生に伴い、加工電
極と被加工物間では加工電極の揺動動作を停止し、かつ
、放電間隙幅を広げて異常状態の原因になる加工屑の除
去が行われるようにし、その後、再び、加工電極と被加
工物とを相互に接近させて放電間隙を形成する過程では
、従前に揺動停止を行った位置へ逆戻り動作して加工電
極が位置決めされるようにしたから、正常状態の復帰に
伴う放電加工の再開は、前に放電加工を停止した位置か
ら再出発されるのである。従って、従来の放電加工工程
のように、異常状態の発生に伴し１加工代残留箇所が発
生しないから、加工電極のリサイクルを実行させる必要
性は解除されて、究極的には、揺動加工工程における加
工効率が著しく向上するのである。以下、本発明を添付
図面に示す実施例に従って、更に詳細に説明する。

ご実施例〕 第１図は、本発明の実施例による放電加工装置のンステ
ム構成を示すブロック図、第２図は第１図に示した構成
により本発明による放電加工方法を実施する過程のフロ
ーチャート、第３図は、本発明による放電加工方法にお
いて、放電間隙における異常状態の検出に従って遂行さ
れる加工電極の揺動停止、退避動作、逆戻り動作等の作
用を説明する略示解説図、第４図は放電加工工程におけ
る空加工状態を説明する略示解説図である。

第１図に示す本発明の実施例において、放電加工装置は
、加工電源１０から加工電極１２及び被加工物（以下、
単にワークと言う）１４に加工電流を供給する周知の電
気的接続構成が設けられ、加工電極１２は図示されてい
ない放電加工装置の機枠に対して電極送り方向、つまり
、通常は縦軸方向（Ｚ軸方向）に駆動モータＭｚの回転
駆動力により送りねじ等の縦送り機構（図示なし）を介
して送り移動せしめられる構成で設けられている他方、
ワーク１４はワークテーブル１６上にクランプ金具等を
介して取付けられ、前記加工電極１２は、該ワークテー
ブル１６上のワーク１４に対して水平の２つの直交する
２軸方向くｚ軸、Ｙ軸）に駆動モータＭｘ、Ｍｙの回転
駆動力により同じく送りねじ等の送り機構（図示なし）
を介して送り移動せしめられる構成になっている。加工
電極１２を保持した主軸（図示なし）には周知の工作機
械の主軸やワークテーブルに用いられているものと同様
のりニヤスケール等の移動量検出器１８　（１例として
、ｚ軸の送り機構に設けた移動量検出器であり、他のｙ
、ｚ軸にも同様に設けられている。）を介して送り移動
量が検出可能であり、従って、駆動モータＭｚＳＭｘ、
Ｍｙによる移動が精密に制御可能に成っている。本発明
では、上述した移動量検出器１８　（他の送り軸の移動
検出器も含む）の検出量は移動量読み取り部３４により
読み取りが行われ、後述する軸送り制御部２２に送出さ
れ、必要に応じて読み取り値は該軸送り制御部２２内の
記憶手段２２ａに位置情報として記憶される構成に成っ
ている。

さて、本発明の実施例による放電加工装置のシステムは
、ＮＣプログラム２０に依って放電加工工程が制御され
る構成にあり、このＮＣプログラムがワーク１４に所望
の放電加工形状を加工電極１２により放電加工するプロ
グラムを内蔵している。上記ＮＣプログラム２０は、主
軸に着脱自在に保持された加工電極１２を、夫々の送り
軸方向に送り動作させるためのプログラム指令データを
サーボ速度発生部２４に送出する止共に加工電極１２を
該電極内の一定中心（揺動中心と言う）の回りに所定の
軌跡に沿って周回的に移動変位（これを揺動と言う）さ
せるプログラムデータを揺動速度発生部２８へ送８する
ように接続されている。

また、サーボ速度発生部２４と揺動速度発生部２８とは
共に軸送り制御部２２から送り動作の指令信号を受けた
とき、上記の送り用プログラム指令データ及び揺動用プ
ログラムデータに従って送り作用と加工電極１２の揺動
作用とを実行する構成にある。ここで、上記の軸送り制
御部２２には加工電極１２とワーク１４との間の放電間
隙における放電状態を常時、検出する放電状態検出部３
６からの検出信号が入力され、この放電状態の検出信号
に従って上記の送り動作の指令信号が軸送り制御部２２
から送出される構成に成っている。

上記サーボ速度発生部２４と、揺動速度発生部２８とは
夫々、各送り軸における経路補間用のサーボ軸補間部２
６及び加工電極１２の揺動運動の軌跡補間用の揺動補間
部３０を経由してパルス合成部３２に接続され、このパ
ルス合成部３２で送り軸方向の移動変位と加工電極〕２
の揺動４作との整合が取られ、また、必要に応じてＤＡ
変換された各駆動モータＭｚ、Ｍｘ、Ｍｙへ駆動電流が
供給されるようになっている。

また、上述した放電状態検出部３６は、放電加工作用中
に加工電極１２とワーク１４との間の放電間隙で生じる
放電状態が、放電加工の遂行に適正な放電状態、即ち、
正常状態にあるか、又は散霧加工間隙に加工屑（チップ
）等が混入して短絡状態が発生している異常な放電状態
にあるか、ワーク１４に対して所望の加工形状を放電加
工する過程でワーク１４の加工不要域に加工電極１２の
電極面が対向している状態（これを本明細書では空加工
状態と定義し、後に第４図を参照して更に詳細に説明す
る）に有るかを常時、例えば極間平均電圧を検出するこ
とによって検出しており、検出結果を上述した軸送り制
御部２２ヘフイードハツクしてし）る。なお、上述の放
電加工装置のシステムにおいて、記憶毛段２２ａを有し
た軸送り制御部２２は、マイクロコンピュータやパーソ
ナルコンピュータによって構成され、他方、サーボ速度
発生部２４、サーボ軸補間部２６、揺動速度発生部２８
、揺動補間部３０、パルス合成部３２等は夫々の駆動モ
ータＭ　ｘ、Ｍｙ、Ｍｚをサーボ制御するサーボ機構と
して、通常のＮＣ工作機械に用いられるサーボ機構と同
様に構成されているものと理解すれば良い。

上述したシステム構成を有した本発明の実施例による放
電加工装置は、加工電極１２が揺動中心の回りに揺動す
る揺動型放電加工をＮＣプログラム２０に従って遂行す
るが、このとき、加工電極１２とワーク１４との開の放
電間隙において異常状態が放電状態検出部３６により検
出されると、以下に詳述するように、加工電極１２の揺
動停止を行い、異常状態の解消を図るために放電間隙の
間隙幅を広げるようにワーク１４に対して加工電極１２
を相対的に退避動作させ、その後、退避位置から逆戻り
して加工電極１２、ワーク１４を相対的に接近させて放
電加工間隙を形成させ、そのとき同放電間隙において正
常状態が検出されると、揺動型放電加工を再開するが、
このような異常状態時の作用を、正常状態及び上述した
空加工状態を含於た放電加工の作用工程として、以下に
、第１図と共に第２図に示すフローチャート、第３図、
第４図の解説図に従って説明する。

さて、放電加工工程はＮＣプログラム２０の＼Ｃデータ
に従って遂行されることは既述の通りであるが、このＮ
Ｃプログラム２０に従って加工電極１２とワーク１４と
の間で放電加工が開始、遂行されると（スタート）、放
電状態検出部３６は加工電極１２とワーク１４との間に
加工電源１０から供給される放電用電圧に従って発生す
る放電状態を常時、検出している（工程■）。つまり、
加工電極１２とワーク１４との間の放電間隙を含む電流
回路を流れる平均電圧を検出し、放電状態の変化を検出
しているものである。しかも、検出される放電状態は、
加工電極１２とワーク１４との間に適正な放電加工が遂
行されている（１）正常状態と、第４図に示すように、
加工電極１２の揺動軌跡Ｓに４・って揺動する過程にお
しいて、電極面１２ａが対向するワーク１４の被加工面
１４ａから遠ざかる揺動経路にあり、しかも反対側の電
極面１２ｂはワーク１４の放電加工に全く関与していな
し１状態、つまり、既述の（２）空加工状態と、第３図
に示すように、加工電極１２とワーク１４との放電間隙
Ｇに加工屑１５が混入、介在する二とにより、電気的短
絡状態が生じた（３）異常状態との３種の場合がある。

従って、この３種の放電状態が、軸送り制御部２２に検
出された放電状態として送出される。

このとき、軸送り制御部２２は、これらの３種の放電状
態の識別、判定を行う（工程の）。

識別、判定において、空加工状態が検出されてし）ると
きには、予め設定された揺動速度の最大速度値で加工電
極１２を揺動させる指令信号を発する（工程ユ）、、つ
まり、空加工状態は加工電極１２が加工に関与していな
し１領域にあることから、この空加工状態から加工電極
１２を可及的に早く離脱させる必要があり、故に、最高
揺動速度の指令を受（すると、揺動速度発生部２８は、
加工電極１２に最高揺動速度を付与するのである。こう
して、加工電極１２は設定された最高揺動速度で揺動を
行うが、この間にも放電状態は常に検出されているので
、空加工状態が検出される限り、同最高揺動速度による
加工電極１２の揺動が続く。

また、放電状態が正常状態であることが検出されると、
軸送り制御部２２は、通常揺動速度により加工電極１２
を揺動させる指令信号を発する（工程■）。つまり、加
工電極１２とワーク１４とは適正な放電間隙を維持して
放電加工を継続して５するかち、そのまま放電加工を継
続させるよう二指令するものである。従って、揺動速度
発生部２８は、加工電極１２に通常揺動速度を付与して
現在の放電加工工程を継続させるのである。なお、この
場合の通常揺動速度は、常に一定の揺動速度に限定され
るものではなく、加工電極１２が周回的な揺動軌跡を通
過する過程で、相対的に加工代の多い地点を通過する場
合と、加工代が少ない足点を通過する場合の違いに応じ
て揺動速度を変什させる例えば、本願出願人による特願
平１−２７Ｅ０７号に開示された揺動速度の調節は常に
遂行されているものと理解する必要がある。

更に、放電状態が異常状態にあることが検出されると、
軸送り制御部２２は、加工電極１２の揺動速度を停止（
揺動速度零）するための指令を発する（工程■）。同時
に、軸送り制御部２２はその記憶手段２２Ｈに揺動速度
を停止させた時の加工電極１２とワーク１４との相対的
な位置を移動量読み取り部３４から読み取って記憶する
。斯くして、揺動速度発生部２８は直ちに加工電極１２
の揺動動作を停止する。他方、軸送り制御部２２の指令
に従って、サーボ速度発生部２４は加工電極１２とワー
ク１４との間の放電間隙幅を広げるように加工電極１２
をワーク１４に対して相対的に退避動作させる（工程■
）。この退避動作は第３図に示すように、加工電極１２
の揺動中心を揺動停止時における位置Ｃ１から放電間隙
Ｇを広げた位置Ｃ２への移動変位として遂行され、加工
電極１２がワーク１４に対して相対的に移動変位するこ
とにより達成される。勿論、必要に応じて加工電極１２
にもＺ軸方向の退避動作を与えるようにしても良い。そ
して、退避動作により放電間隙Ｇが広げられると、同間
隙に介在した加工屑等は加工液の流動等に伴って除去さ
れるから、放電状態検出部３６により検出される放電状
態は異常状態から他の状態の検出へ移行する。依って、
この放電状態の移行に応じて、軸送り制御部２２は、指
令信号をサーボ速度検出部２４へ送出して加工電極１２
をワーク１４に対して再び相対的に接近させる（工程■
）。このとき、本発明の特徴として、接近動作は、第３
図に示すように、前に遂行された退避動作の軌跡を逆に
戻るように遂行される。

つまり、軸送り制御部２２の記憶手段２２ａに揺動停止
を行った位置Ｃ１が記憶されているので、この位置Ｃ１
を目指して各送り軸の作用で逆戻りの軌跡を辿る戻り動
作が遂行されるのである。こうして、接近動作をさせれ
ば、加工電極１２とワーク１４との間には再び放電間隙
Ｇを形成することになる。この状態で放電状態検８部３
６は、放電状態の検出を継続している（工程■）がら正
常状態を検出したときは、逆戻軌跡に沿って戻った位置
Ｃ１から放電加工を再開する。また、正常状態が検出さ
れるまでは、放電間隙が大き過ぎるものとして接近動作
を続行する。なお、異常状態が解消されないときは、退
避動作と接近動作を繰り返す。ここで、本発明では、上
述のように異常状態の発生時における退避動作と接近動
作とは、揺動停止位置Ｃ２を記憶すると共にその停止位
置から退避位置Ｃ２へ向って退避し、次にその退避軌跡
を逆戻りして記憶された停止位置Ｃ１を目指して接近動
作するから、その後に正常状態が回復されて放電加工が
再開するときは、前に異常状態を検出して揺動を停止し
た位置と事実上、同一の位置から再開できるのである。

従って、従来の放電加工方法におけるように、停止位置
と再開位置との間に大きなずれが生じてしまうことはな
いのである。従って、ワーク１４は放電加工過程で異常
状態が発生しても加工代かのこされたままに成ることは
なく、常に、ＮＣプログラムに従って所望の形状の放電
加工が遂行されるのである。

上述のように、本発明によれば、放電加工工程において
、常に加工電極１２とワーク１４との間の放電間隙にお
ける放電状態が検出され、この放電状態から空加工状態
、正常状態、異常状態の３種の状態の識別、判定を行し
）ながる放電加工工程を遂行し、異常状態が検出された
ときは、直ちに異常状態を解消する加工電極１２の退避
、接近動作工程が実施されるのである。そして、異常状
態から正常状態への復帰が確認されると、再び放電加工
がＮＣプログラムに従って進捗されるのである。

ご発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、揺動
型放電加工において、加工電極とワークとの放電間隙に
加工屑の混入等により短絡が発生する等の異常が検出さ
れると、加工電極とワークとの間では放電間隙幅を広げ
て加工屑の除去等の異常解消処置が取られ、次いで、放
電間隙を広げる退避動作軌跡を逆に戻る接近動作を加工
電極とワークとの間で相対的に遂行して再び放電間隙を
形成し、正常状態が回復されると、異常状態を検出して
退避動作を開始した位置へ復帰して放電加工を再開され
るから、ワークの放電加工工程では異常状態の発生があ
っても、その異常状態が解消されると、同一の位置から
放電加工が再開できるのである。この結果、ワークには
常に加工代の残りが無く、加工能率を高度に維持するこ
とができるのである。特に、加工面積に対し相対的に加
工深さが深い、放電間隙が相対的に小さな加工条件を使
う、揺動−層中に加工代がない不連続となる部分（空加
工）があるなどでは異常加工が発生し易く、この場合、
上述のように揺動が効率よく実行されることは、放電加
工の加工速度が向上し、放電加工工程の短縮に大きく寄
与するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例による放電加工装置のシステ
ム構成を示すブロック図、第２図は第１図に示した構成
により本発明による放電加工方法を実施する過程のフロ
ーチイート、第３図は、本発明による放電加工方法にお
いて、放電間隙における異常状態の検出に従って遂行さ
れる加工電極の揺動停止、退避動作、逆戻り動作等の作
用を説明する略示解説図、第４図は放電加工工程におけ
る空加工状態を説明する略示解説図、第５図（Ａ）及び
第５図（Ｂ）は揺動型放電加工方法の原理を説明する略
示平面図、第６図は、従来の放電加工における異常状態
発生時の退避作用を説明する解説図。 １２・・・加工電極、　　　１４・・・ワーク、２０・
・・ＮＣプログラム、２２・・・軸送り制御部、２２ａ
・・・記憶手段、 ２４・・サーボ速度発生部、 ２８・・・揺動速度発生部、３２・・・パルス合成部、
３４・・・移動最読み取り部、 ３６・・・放電状態検出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加工電極と被加工物間の放電状態に従って揺動加工
   動作を制御する放電加工方法において、刻々の放電状態
   を検出し、異常状態を検出したとき、前記加工電極の揺
   動を停止すると共に該停止位置を記憶し、前記加工電極
   と被加工物との間隙幅を広げるように退避動作させ、そ
   の後前記加工電極と被加工物とを前記記憶した停止位置
   まで接近させ、正常状態が検出されたとき、通常の揺動
   速度で加工を再開するようにしたことを特徴とする放電
   加工方法。 ２、加工電極と被加工物間の放電状態に従って揺動加工
   動作を制御する放電加工装置において、刻々の放電状態
   を検出する放電状態検出手段と、該放電状態検出手段の
   検出結果に基づいて揺動動作及び退避・接近動作を指令
   する軸送り制御手段と、 前記放電状態検出手段が異常状態を検出している間は前
   記加工電極の揺動を停止する揺動速度発生手段と、 異常状態を検出して揺動を停止したときの停止位置を記
   憶する記憶手段と、 該記憶手段に停止位置を記憶すると同時に前記軸送り制
   御手段からの指令に応じて前記加工電極と被加工物との
   放電間隙を広げる退避動作を行い、その後前記記憶手段
   に記憶した停止位置まで前記加工電極と被加工物との接
   近動作を行い、前記放電状態検出手段が正常状態を再検
   出したら、前記接近動作を停止するサーボ速度発生手段
   とを、具備したことを特徴とする放電加工装置。