JPH0457454B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、放電加工装置に係り、特に多段加
工における最終段加工の加工時間の自動設定に関
するものである。

〔従来の技術〕 従来、この種の装置として第２図に示すものが
あつた。第２図において、電極１と被加工物２を
加工槽３内の加工液４の中で対向させ、パルス電
流供給手段５から供給されるパルス電流を加工間
〓に通電することにより上記被加工物２を加工す
る。電極１はスライダ６、ポールネジ７を介して
サーボモータ８と結ばれており、サーボモータ８
の回転運動は、電極１の上下運動に変換される。
この際、上記電極１と被加工物２との間の電圧
は、電圧測定手段９により測定され、その電圧の
大小により、サーボ手段１０からサーボモータ８
に対して信号が出力され、電極１と被加工物２と
の間〓の距離を制御している。

また、電極１の位置はリニアエンコーダ１１に
より読み取られ、位置検出手段１２に入力され
る。該位置検出手段１２はあらかじめ、加工位置
記憶手段１３に設定してある各加工条件ごとの電
極送り深さの所望値と、リニアエンコーダ１１に
より読み取られた位置とを比較し、電極１が所望
深さに達した時に信号を加工条件切換手段１４に
出力する。該加工条件切換手段１４は、加工電流
供給手段５内の抵抗器等で構成される加工条件設
定手段１５で、加工順に設定された加工条件を順
に切り換えて行くスイツチ１６から成る。該スイ
ツチ１６は、電極１が各加工条件ごとに設定され
た所望深さに達すると、加工位置検出手段１２か
ら出力される信号により１段づつ切り換わつて行
くものである。

通常の放電加工において、所望の面あらさに仕
上げる時には、最初からその仕上げの条件で加工
すると、電気的エネルギーが小さいため非常に加
工時間を要する。そのために、電気的エネルギー
が大きく、加工面あらさが荒く、加工速度の大き
い荒加工条件で、加工する部分の大部分を取り除
く。その次に、エネルギーを徐々に小さくして少
しづつ加工深さを深くして、面あらさを微細にし
て行くのが一般的である。この様子を第３図に示
す。同図ａでは所望の加工深さｄに対する第１段
階の加工を示し、第１条件の加工であるあ電極送
り深さd₁まで大きな電気エネルギーで荒加工を行
なう。その後同図ｂのように第２、第３の加工条
件に順に切り換え、それぞれ電極送り深さd₂，d₃
まで加工する。このように、順次電気エネルギー
を小さくして行き、同図ｃのように最終の第ｎの
条件に切り換え、所望加工深さｄよりこの条件の
固有クリアランスgn手前のdnまで電極１を送り
込めば、所望面あらさ、所望深さに仕上げること
ができる。この時、加工段数ｎは多いほど加工時
間は短縮されることが確かめられているが、通
常、加工条件切り換えの繁雑さから数段程度であ
る。

この例では、あらかじめｎ段の加工条件が加工
条件設定手段１５に設定され、また、それぞれの
条件の時の電極送り深さが位置記憶手段１３に設
定されており、ある加工条件で電極１が所望の深
さに達すると、次の加工条件に切り換え、その条
件での所望深さまで加工するという動作をｎ段に
対し行なうわけである。そして最終の第ｎ段目の
加工が所望深さに達すると、位置検出手段１２は
サーボ手段１０に働きかけ、主軸を上昇させるよ
うに動作し、加工は終了となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のような加工の場合、第１加工（荒加工）
のあと第２加工、第３加工と順に加工が進むごと
に各条件ステツプごとの加工時間は増加して行
き、最終の第ｎ加工では最も時間を要するのが普
通である。また、仕上げ加工の面あらさを小さく
すればするほどこの傾向は著しくなる。これは、
放電加工の場合、加工条件を切り換えた際には新
しい条件は前の条件よりもエネルギーが小さく、
そのままでは放電しないために電極１を降下させ
て加工を続行することになる。ところが、電極１
をある程度までは降下させても放電しない状態が
続き、さらに降下させれば放電を開始するが、い
つたん放電を開始すれば加工粉が生成され、それ
が極間に充満されてその加工粉によるみかけ上の
加工間〓が狭くなり、いわゆる二次放電を起こ
す。そのために加工量が増加してしまうという性
質がある。従つて仕上げ加工などでわずかの加工
量の時には、送り込み量が少ないと全く放電せず
に終了してしまい、送り込み量が少し多いと極端
に加工量が増えてしまうという欠点をもつてい
る。また、さらに上記に加えて、最終加工では加
工時間が長いために、その間の温度変化による熱
変位を起こし、電極位置が降下して送り込み量が
設定値以上に増えたり、逆に電極位置が上昇して
送り込み量が設定値以下に減少してしまい、必要
以上に加工時間が長くなつたり、加工面が仕上が
らなくなる現象が起こり得る。最近の放電加工に
おいては、放電加工後加工物の磨きを実施せず、
放電加工面をそのまま利用する金型等が増えつつ
あり、特に面荒さのばらつきも加工時間と共に問
題となつて来ている。

この問題を解決するために、最終の第ｎ段の加
工のみ、加工深さで制御せず、ある一定の加工時
間だけ加工して面あらさを仕上げるような加工が
考えられてきた。例えば、特公昭60−3933号公報
に記載の技術がそれに該当する。この技術は、多
段加工における加工条件の切替方式を荒加工、中
加工、仕上加工と順次変更する際に、所望する深
さまで達したことを検出すると、電極の送り量に
よつて加工条件が切替えられ、その後、仕上加工
が開始されると、設定された所望の加工時間経過
後、加工が終了したと判定し、加工を終了させる
ものである。

この種の技術は、仕上加工を行う際に加工時間
の設定によつて加工を行い、加工時間の無駄をな
くすことができる。

また、この加工は、最終加工条件のエネルギー
は小さいために、加工形状、加工深さをほとんど
変えることなく面あらさだけを細かくすることが
可能であり上記の問題も同時に解決できることに
なる。

ところが、現実ではこの最終加工させる加工時
間を決定することは非常に熟練を要し、難かしい
ものである。なぜならば、これは電極の大きさ、
加工深さ、電極の形状により大幅に変わるからで
ある。そのために、設定を間違えると必要以上の
時間を設定したり面荒さが仕上がらないまま終了
するなどの問題点があつた。

この発明は上記問題点を解決するためになされ
たもので、最終加工に必要な加工時間をその前段
の加工時間を基に自動的に決定することができる
放電加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る放電加工装置は、多段加工時に
各段ごとの電極の位置が所望深さまで達したこと
を検出する位置検出手段と、この位置検出手段の
出力により次段の加工条件に切り換える加工条件
切換手段と、加工に要した加工時間を計測する加
工時間計測手段と、この加工時間計測手段により
測定された加工時間を演算処理する加工時間演算
手段と、この加工時間演算手段により演算された
結果の数値を加工時間として設定する加工時間設
定手段と、この加工時間設定手段により設定され
た時間だけ動作するタイマーとを備えたものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、加工時間計測手段により
最終段加工の前段の加工に要した時間を計測し、
その結果を基に最終段加工で必要な加工時間を加
工時間演算手段により決定して、加工時間設定手
段及びタイマにより上記演算手段で決定した時間
だけ最終段加工を行う。

〔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図において第２図と同一符号は同一部分
を示す。放電加工によるｎ段加工の時、位置検出
手段１２の出力は加工条件切換手段１４の中のス
イツチ１６に働き、加工条件を順に切り換えてゆ
くが、このスイツチ１６はスイツチ１７にも運動
しており、順次切り換えてゆく。しかし、このス
イツチ１７の端子はｎ−１およびｎ以外はどこに
も接続されておらず、第１〜第ｎ−２段までは何
の働きもしない。加工条件が第ｎ−１段に切り換
わつた時に、スイツチ１７はｎ−１端子に接続さ
れ、直流電源１８の電圧が加工時間計測手段１９
に印加される。この加工時間計測手段１９は直流
電源１８の電圧が印加されている間、つまり、第
ｎ−１条件で加工している間だけ時間を計測する
ようになつており、その計測結果が第ｎ−１段加
工に要した時間Tn−１となる。第ｎ−１段の加
工により電極１が所望深さdn−１に達すると、
それまでと同様に位置検出手段１２から加工条件
切換手段１４に信号が出力され、最終の第ｎ加工
条件に切り換わる。これと同時に、スイツチ１７
も端子ｎ−１からｎに切り換わり、上記の加工時
間計測手段１９の動作は終了する。計測された加
工時間Tn−１は加工時間演算手段２０に与えら
れて演算処理されるが、ここで演算式について述
べる。

ｎ段目の加工に必要な加工時間Tnを算出する
根拠となる実験の一例を示すと、次のようであ
る。

加工対象としては、２辺が19×14mmのキヤビテ
イが６個で、その総面積が15.9cm²、加工深さが
1.2mmの電極送り代を設定して最適放電加工した
結果得られた加工時間を示すものである。

この実験では、スイツチ１７の端子ｎ−２及び
端子ｎ−１及び端子ｎを加工時間計測手段１９に
接続し、スイツチ１７の端子ｎ−２、端子ｎ−
１、端子ｎの各段の加工条件で加工しているとき
の加工時間を計測した。

［実験結果］ 加工条件 加工時間 係数 IP8，τ16 15分（Tn−２） K2 IP5，τ16 21分（Tn−１） K1 IP5，τ4 28分（Tn） Kn 但し、IPは印加するピーク電流源（振幅） Ex；IP8は8Aを示す τは印加するパルス幅（オン時間） Ex；τ16は16μsを示す Tnは最終段の加工時間 Knは最終段の係数 通常、放電加工が理想的に行われた場合には、
初段（第１段）加工を除く各段の面積を基準とし
た加工時間は等しくなる。

したがつて、各段の加工毎に Kn・Tn＝K1・Tn−１＝K2・Tn−２ の関係が成りたつ。すなわち、被加工物の加工さ
れた体積から、各段の加工される対象となる面積
が一定であるとし、その面積をパラメータとする
関数を面積を表現する式とし、それらを等号で結
べば上式が得られる。

なお、係数Kn、K1、K2は、各段の測定され
た加工時間を面積基準の加工時間に補正しなおす
係数であり、一般に、使用する電極材料、被加工
物の材料、加工条件に応じて変化するものであ
る。換言すれば、加工条件の変更は係数Kn、
K1、K2の変化となつて現われるが、被加工物の
加工される対象の面積が変化しないから、各段の
加工時間と係数の積は等しくなる。

この式で算出された最終段の加工時間Tnは、
最終段の加工条件の係数Knを考慮して算出でき
る。

ちなみに、上記実験結果を基に各係数K1、K2
を求めるには、 15・K2＝21・K1＝28・Kn を算出すればよい。ここで、各係数K1、K2と最
終段の加工条件の係数Knの相対関係は、係数Kn
を特定しても崩れないので、仮に、最終段の加工
条件の係数Kn＝1.0として、各係数K1、K2、Kn
を求めると、 K1＝1.33 K2＝1.87 Kn＝1.0 となる。

したがつて、同じ加工条件で加工していて、最
終段加工の加工条件を変更する場合、或いは加工
の途中で１回以上加工条件を変更する場合でも、
最終段の加工時間を算出することができる。

上記実験では、加工時間Tn−１と加工時間Tn
−２を用いて最終段の加工時間Tnとの関係を示
したが、原理的には、 Tn−１・K1＝Tn・Kn であれば 21・K1＝28・Kn がなりたち、一般的に、最終段の加工時間Tnは、
その直前の加工時間Tn−１との関係により Tn＝Tn−１・K1／Kn ＝（K1／Kn）Tn−１ で算出でき、加工時間Tn−１の定数（K1／Kn）
倍となる。

上記の様にｎ段加工においては、第ｎ−１段目
に要した加工時間Tn−１により、最終のｎ段目
の加工に必要な加工時間Tnを算出するわけであ
るが、この加工時間Tnは実験結果より、第ｎ−
１段目の加工時間Tn−１の定数倍で良いことが
わかつている。また、この定数は面荒さの仕上り
状態により若干異なるが、銅電極で鋼の被加工物
を加工する場合は0.5〜２程度が最適である。

つまり、最終ｎ段目の加工時間は、Tn＝Ｋ・
Tn−１（Ｋ＝0.5〜２）という式で表わされる。

この演算が終了すると、演算結果Tnは加工時
間設定手段２１に与えられ、第ｎ加工での加工時
間が設定されることになる。またタイマー２２
は、この加工時間設定手段２１で設定された時間
だけ動作するもので、スイツチ１７が端子ｎに切
り換わつた後、加工時間が演算され、設定された
後に動作を開始するものである。上記タイマ２２
は動作中のみスイツチ２３に働き、スチツチ２３
を閉じるようになつている。つまり、タイマー２
２の動作中のみスイツチ２３は閉じられ、第ｎ加
工条件で加工されることになる。そして、タイマ
２２の動作が終了すれば、加工終了判定手段２４
がタイマ２２の動作が終了したことを判断し、サ
ーボ回路１０に働き、主軸を上昇させ、加工は終
了となる。こうして一連の動作が終了する。

即ち、この発明ではｎ段の加工を行う際、第ｎ
−１段目の加工に要した加工時間を計測し、これ
を基にｎ段目の加工に必要な加工時間を演算して
その時間だけ第ｎ段目の加工を行うものである。

なお、上記実施例では垂直方向のみの加工につ
いて説明したが、揺動加工を使用した放電加工に
も利用できる。

また、上記実施例では加工時間の演算式中の定
数Ｋを0.5〜２としたが、加工用電極及び被加工
物の材質が変われば、この定数も変化するもので
あることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、多段加工を行
う際、最終加工の１段前の加工に要した時間を計
測し、これを基に最終の加工に必要な加工時間を
演算して、その時間だけ最終の加工を行うように
構成したので、設定が困難とされていた最終加工
の加工時間の設定が自動的にでき、電極の大きさ
や形状又は加工深さなどが変つても加工時間を設
定し直す必要がないため、これに伴う熟練度が要
求されないことから均一で精度の高い加工が行え
る放電加工装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による放電加工装
置の構成図、第２図は従来の放電加工装置の構成
図、第３図は多段加工の説明図である。図におい
て、１は電極、２は被加工物、４は加工液、１２
は位置検出手段、１４は加工条件切換手段、１９
は加工時間計測手段、２０は加工時間演算手段、
２１は加工時間設定手段、２２はタイマである。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工液を介して対向した電極と被加工物間に
   パルス信号を印加して放電加工を行う放電加工装
   置において、 被加工物に対して多段加工を行う際、各段ごと
   の電極位置があらかじめ設定した所望深さまで達
   したことを検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段の出力により、加工条件を次
   段の加工条件に切換える加工条件切換手段と、 最終段加工前の加工に要した時間を計測する時
   間計測手段と、 前記時間計測手段によつて測定された加工時間
   を定数倍して、最終段加工の加工時間を演算処理
   する演算手段と、 前記演算手段により演算された結果を最終段の
   加工時間として設定する時間設定手段と、 最終段の加工条件に切換えてから加工を開始
   し、前記加工時間設定手段により設定された加工
   時間だけ加工して最終段加工を終了するタイマと
   を具備することを特徴とする放電加工装置。