JPH05220618A - 放電加工装置 - Google Patents
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-
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- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
- B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
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Abstract
による被加工物の酸化層や錆の発生を防止することによ
り、加工面品質の改善を図ることを目的とする。 【構成】 平均加工電圧が零ボルトとなるような両極性
パルス電圧を加工間隙に供給する加工電源9と、加工液
を介して被加工物2と対向する2次電極14と、前記被
加工物2が陰極となるよう前記2次電極との間に数ボル
ト程度の微小電位差を与え電源回路13を設けた。
Description
に関し、特に加工段取り中または加工中の被加工物の酸
化層や錆の発生を防止することにより、加工面品質の改
善に寄与する放電加工装置に関するものである。
合、加工液に解け込んだ容存酸素が被加工物に作用し、
被加工物表面において酸化層や錆などを発生させること
がある。鉄(Fe)系材料の被加工物中では、S55
C、NAC材などが特に錆易く、また焼き入れ処理を行
ったものより生材の方が錆易いことがわかっている。ま
た、鉄系材料以外でも、チタン(Ti)などは表面が酸
化して変色を呈することが周知である。この酸化層や錆
の発成には、以上のような材料の影響以外にさまざまな
要因が関係し、次のようなことが明らかとなっている。 (1)加工液の流れがなく静止状態にある場合は、流れ
のある場合に比較し酸化および錆が進行し易い。 (2)加工液の電導度が低いほど酸化および錆が進行し
易い。 (3)被加工物を陽極とするよう外部から電位差を与え
ると、酸化および錆が促進される。(陽極酸化)
めに、例えば特開昭58−137524号公報に開示さ
れているように、放電加工用の電源とは別に補助電源を
設け、その補助電源の負極を被加工物に接続し、正極を
加工液に接し、加工液、被加工物取付台を介して被加工
物に接続する構成とし、被加工物が負極化することによ
って錆を防止する方法が考えられている。
説明する。図10は従来のワイヤ放電加工装置の構成を
示す図であり、1はワイヤ電極、2は被加工物、3はワ
イヤボビン、4a、4bはそれぞれ上部・下部の加工液
ノズル、5はワイヤ電極1に給電を行う給電子、6はワ
イヤ電極1に張力を与えるテンションローラー、8はワ
イヤ電極1と被加工物2により形成される加工間隙に加
工電流を供給する加工電源、13は補助電源、14は例
えば加工液面上に浮くフロートで構成される2次電極、
15は加工槽、16は被加工物2を固定する定盤であ
る。上記補助電源13は、加工電源8より低電圧で例え
ば9V程度の電池電源で、負極は被加工物2に接続さ
れ、正極は2次電極14に接続してある。
る。図10において、ワイヤ電極1はテンションローラ
6により張力を付加された状態で走行され、給電子5を
通じて加工電源8よりワイヤ電極1に加工電流が供給さ
れる。被加工物2とワイヤ電極1により形成される加工
間隙には、上下方向より加工液ノズル4a、4bを通じ
て加工液である純水、または高分子化合物などを添加し
た水系加工液が供給され、加工間隙に放電を発生させる
ことにより被加工物2の加工が行われる。次に、非加工
中においては、補助電源13より微小電流が2次電極1
4、加工液、定盤16、被加工物2の順で流れる。この
ように、放電加工が停止状態になったとき、補助電源1
3からの微少電流の供給によって被加工物2は陰極化さ
れ、被加工物2の酸化作用は打ち消されて発錆が防止さ
れる。
は、上記のように構成されているため、段取り・準備・
加工後などの非加工中に被加工物の酸化を防止する効果
はあるが、加工中は動作しないため、加工中の被加工物
の酸化を防止することが不可能であった。また、加工前
後および加工中に加工液の電導度が高くなった場合、2
次電極が電解作用により侵食され、さらに被加工物表面
に析出しやすくなり、逆に加工液の電導度が低くなった
場合には、2次電極と被加工物の間に流れる電流量が小
さくなり、被加工物の酸化および錆の発生を防止する効
果が小さくなるといった問題があった。特に、加工中に
電導度が増大した場合、2次電極の被加工物への析出に
より加工速度および加工精度に悪影響を及ぼすため、被
加工物と2次電極との間に流れる電流値を最適値に維持
することが必要である。
ためになされたもので、加工中においても被加工物が陰
極となるように被加工物と2次電極との間に数ボルト程
度の微小な電位差を与えることにより、加工中、非加工
中にかかわらず被加工物の酸化層や錆の発生を防止する
放電加工装置を提供することを目的とする。また、本発
明の別の目的は、加工液の電導度が変化しても被加工物
と2次電極との間に流れる電流値を最適値に維持するこ
とが可能となるような放電加工装置を提供することを目
的とする。
工装置は、平均加工電圧が零ボルトとなるような両極性
電圧を加工間隙に供給する加工電源と、加工液を介して
前記被加工物と対向する2次電極と、前記被加工物が陰
極となるよう前記被加工物と前記2次電極との間に微小
電位差を与える微小電圧電源を備えたものである。
加工液を介し前記被加工物と対向する2次電極と、前記
被加工物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次電極
との間に微小電位差を与える微小電圧電源と、前記被加
工物と前記2次電極の間に介在する前記加工液の電導度
を検出する検出手段と前記検出手段の出力に応じて前記
微小電圧電源の出力インピーダンスを切り換える切換え
手段を備えたものである。
は、加工液を介し前記被加工物と対向する2次電極と、
前記被加工物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次
電極との間に微小電位差を与える微小電圧電源を備え、
前記微小電圧電源を定電流電源としたものである。
は、上記第2の発明あるいは第3の発明に係る放電加工
装置において、加工電源を、平均加工電圧が零ボルトと
なるような両極性電圧を加工間隙に供給する加工電源で
構成したものである。
圧が零ボルトとなるような両極性電圧にて加工を行うと
ともに、加工中および非加工中に被加工物が陰極となる
よう前記被加工物と2次電極との間に微小電圧を印加
し、加工中および非加工中における酸化層や錆の発生を
防止する。
被加工物が陰極となるよう前記被加工物と2次電極との
間に微小電圧を印加し、加工液の電導度に応じて電流値
を制限し、酸化層・錆の発生を防止するとともに2次電
極の電解作用を防止する。
被加工物が陰極となるよう前記被加工物と2次電極との
間に微小電圧を印加し、前記被加工物と前記2次電極間
の電流値を一定にして、酸化層や錆の発生を防止すると
ともに2次電極の電解作用を防止する。
平均加工電圧が零ボルトとなるような両極性電圧にて加
工を行うとともに、加工中、非加工中にかかわらず被加
工物が陰極となるよう前記被加工物と2次電極との間に
微小電圧を印加し、加工液電導度に応じて電流値を制限
し、あるいは、被加工物と2次電極間の電流値を一定に
し、酸化層や錆の発生を防止するとともに2次電極の電
解作用を防止する。
て説明する。図1は第1の発明の一実施例を示す図であ
り、1はワイヤ電極、2は被加工物、3はワイヤボビ
ン、4a、4bはそれぞれ上部および下部加工液ノズ
ル、5はワイヤ電極1に給電を行う給電子、6はワイヤ
電極1に張力を与えるテンションローラー、7は加工済
みワイヤ電極回収箱、8は平均加工電圧が零ボルトとな
るような、例えば両極性パルス電圧を加工間隙に供給す
る加工電源、9は加工間隙の平均加工電圧を検出する平
均電圧検出回路、10は平均電圧検出回路9の検出結果
から加工送り速度を計算して加工送り制御を行う制御装
置、11はサーボアンプ、12は図示されないXYクロ
ステーブルに固定された被加工物2をXY方向に並進移
動させる駆動モータ、13は制御装置10の指令により
非加工中の2次電極14と被加工物2の間に微小直流電
圧を印加する電源回路、14は加工液を介して被加工物
2と対向する2次電極で、この2次電極14はワイヤ電
極1と電気的に絶縁されている。
て説明する。従来装置同様、ワイヤ電極1はテンション
ローラ6により張力を付加された状態で走行され、給電
子5を通じて加工電源8よりワイヤ電極1に加工電流が
供給される。被加工物2とワイヤ電極1により形成され
る加工間隙には、上下方向より上部および下部加工液ノ
ズル4a、4bを通じて加工液である純水、または高分
子化合物などを添加した水系加工液が供給され、加工間
隙に放電を発生させることにより被加工物2の加工が行
われる。加工送りの制御は、加工間隙に接続された平均
電圧検出回路9により加工中の平均加工電圧が検出さ
れ、この検出値が予め設定された電圧と等しくなるよう
制御される。ただし、本実施例において平均加工電圧が
零ボルトとなるような加工の場合には、平均加工電圧の
全波または半波整流によって得られた検出値と設定電圧
とを比較することになる。すなわち、加工間隙における
平均電圧が設定電圧よりも高い場合には加工間隙が大き
くなった状態を示すため、制御装置10は加工送り速度
を増大させるようサーボアンプ11に指令を出し、駆動
モータ12を駆動する。逆に、加工間隙における平均電
圧が設定電圧よりも低い場合には、加工間隙が小さくな
った状態を示すため、制御装置10は加工送り速度を低
下させるようサーボアンプ11に指令を出し、駆動モー
タ12を駆動する。
て両極性パルス電圧が加工間隙に供給されることから平
均加工電圧は零ボルトとなる。このような場合には、加
工中においても、制御装置10は電源回路13を作動さ
せ、被加工物2が陰極となるよう、2次電極14と被加
工物2の間に微小直流電圧を印加すれば、常に2次電極
14と被加工物2の間に微小電圧をかけることが可能で
ある。また、非加工中においても同様な動作により2次
電極14と被加工物2の間に微小直流電圧をかけること
が可能である。この直流電圧は、高すぎると電解作用が
大きくなり、2次電極14の侵食が進むため、加工液電
導度10μSにおいて通常2〜10V程度と微小の直流
電圧で良い。これにより加工中および非加工中の被加工
物2の陽極酸化が抑制でき、錆の進行が防止される。
の設置方法の一実施例図であり、符号1〜6、8、1
3、14、は図1の実施例と同一または同等で、15は
加工槽、16は被加工物を固定する定盤、17は絶縁板
であり、2次電極14と定盤16を電気的に絶縁してい
る。
実施例であり、2次電極14は加工液ノズル4a、4b
近傍に取り付けられ、加工液ノズル4a、4bまたは絶
縁板17によりワイヤ電極1と電気的に絶縁されてい
る。
図2および図3の実施例について説明する。図2の実施
例においては、2次電極14が絶縁板17を介して定盤
16に設置されている。この方法は設置方法が容易であ
るとともに、加工槽15の大きさに合わせて2次電極1
4の数を調整することができ、また、2次電極14が消
耗した場合、電極交換を簡単に行うことができる。ま
た、図3の実施例においては、上部および下部加工液ノ
ズル4a、4bのそれぞれの上下に2次電極14を設置
している。従って、ワイヤ電極1が加工槽15の中のど
の位置にあっても、2次電極14は被加工物2の近傍に
設置でき、被加工物2と2次電極14の距離を一定に保
つことができる。ところで、2次電極14の設置場所に
ついては、上記の図2および図3の実施例以外でも、加
工槽14の内部であれば同様の効果を奏する。
を図に基づいて説明する。図4は第2の発明の一実施例
を示す図であり、1はワイヤ電極、2は被加工物、3は
ワイヤボビン、4a、4bはそれぞれ上部および下部加
工液ノズル、5はワイヤ電極1に給電を行う給電子、6
はワイヤ電極1に張力を与えるテンションローラー、7
は加工済みワイヤ電極回収箱、8はワイヤ電極1と被加
工物2により形成される加工間隙に電圧を供給する加工
電源、9は加工間隙の平均加工電圧を検出する平均電圧
検出回路、10は平均電圧検出回路9の検出結果から加
工送り速度を計算し加工送り制御を行う制御装置、11
はサーボアンプ、12は図示されないXYクロステーブ
ルに固定された被加工物2をXY方向に並進移動させる
駆動モータ、13は加工液の電導度に合わせて出力イン
ピータンスを変更し、2次電極14と被加工物2に微小
直流電圧を印加する電源回路、15は加工槽、16は被
加工物2を固定する定盤、17は2次電極14と定盤1
6を絶縁する絶縁板、18は加工液の電導度を測定する
電導度計である。
て、図5の実施例を説明する。図5の実施例において、
2は被加工物、14は2次電極、21は2次電極14と
被加工物2に電圧を印加する直流電源、22は加工液の
電導度に合わせて出力インピータンスを切り換えるため
のスイッチング素子、23は加工液の電導度により選択
されるインピータンス素子、24はリレーである。
の発明の実施例同様、ワイヤ電極1はテンションローラ
6により張力を付加された状態で走行され、給電子5を
通じて加工電源8よりワイヤ電極1に加工電流が供給さ
れる。ワイヤ電極1と被加工物2により形成される加工
間隙には、上下方向より上部および下部加工液ノズル4
a、4bを通じて加工液である純水、または高分子化合
物などを添加した水系加工物が供給され、加工間隙に放
電を発生させることにより被加工物2の加工が行われ
る。加工送りの制御は、加工間隙に接続された平均電圧
検出回路9により加工中の平均加工電圧が検出され、こ
の検出値が予め設定されてた設定電圧と等しくなるよう
制御される。すなわち、加工間隙における平均電圧が設
定電圧値よりも高い場合には加工間隙が大きくなった状
態を示すため、制御装置10は加工送り速度を増大させ
るようサーボアンプ11に指令を出し、駆動モータ12
を駆動する。逆に、加工間隙における平均電圧が設定電
圧よりも低い場合には、加工間隙が小さくなった状態を
示すため、制御装置10は加工送り速度を低下させるよ
うサーボアンプ11に指令を出し、駆動モータ12を駆
動する。
よび加工終了後のような非加工中において、制御装置1
0は加工液の電導度の変化を電導度計18によって検出
し、制御装置10を介して電源回路13を作動させ、被
加工物2が陰極になるよう、2次電極14と被加工物2
の間に加工液の電導度に合わせて電源回路13の出力イ
ンピータンスを切り換えて微小直流電圧を印加する。電
源回路13は、2次電極14と被加工物2の間に流れる
電流が一定になるように、図4の制御装置10の指令に
より、2〜10ボルトを発生する直流電源21に、加工
液の電導度に応じた出力インピータンスになるインピー
タンス素子23選択し、スイッチング素子22で接続
し、2次電極14と被加工物2に微小直流電圧を印加す
る。なお、電源回路13の動作、非動作はリレー24に
よって選択する。以上により被加工物2の陽極酸化を抑
制する効果を高めることができ、加工液の電導度が高い
場合、2次電極14と被加工物2の間に流れる電流を制
限し、電流の流れ過ぎによる2次電極14の消耗を防止
することができる。
一実施例を示す図であり、符号1〜17は第2の発明の
実施例と同一または同等である。さらに、図6の電源回
路13の一例として、図7の実施例に基づき説明する。
図7の実施例において、14は2次電極、2は被加工
物、21は2次電極14と被加工物2に電圧を印加する
直流電源、24はリレー、25は2次電極14と被加工
物2の間に流れる電流値を調節するためのトランジス
タ、26は回路中の電流値を制限するための抵抗器であ
る。さらに、27はオペアンプ、28は固定抵抗器、2
9は可変抵抗器、30は基準電源であり、基準電源30
の電圧値の抵抗器28と可変抵抗器29による分圧値が
オペアンプ27の入力電圧VIN に入力され、もう一方
のオペアンプの入力電圧V1はVSに接続されている。
の発明の実施例同様、ワイヤ電極1はテンションローラ
6により張力を付加された状態で走行され、給電子5を
通じて加工電源8よりワイヤ電極1に加工電流が供給さ
れる。被加工物2とワイヤ電極1により形成される加工
間隙には、上下方向より上部および下部加工液ノズル4
a、4bを通じて加工液である純水、または高分子化合
物などを添加した水系加工液が供給され、加工間隙に放
電を発生させることにより被加工物2の加工が行われ
る。加工送りの制御は、加工間隙に接続された平均電圧
検出回路9により加工中の平均加工電圧が検出され、こ
の検出値が予め設定された電圧と等しくなるよう制御さ
れる。すなわち、加工間隙における平均電圧が設定電圧
よりも高い場合には加工間隙が大きくなった状態を示す
ため、制御装置10は加工送り速度を増大させるようサ
ーボアンプ11に指令を出力し、駆動モータ12を駆動
する。逆に、加工間隙における平均電圧が設定電圧より
も低い場合には、加工間隙が小さくなった状態を示すた
め、制御装置10は加工送り速度を低下させるようサー
ボアンプ11に指令を出力し、駆動モータ12を駆動す
る。
よび加工終了後のような非加工中において、制御装置1
0は電源回路13を作動させ、被加工物2が陰極になる
よう、2次電極14と被加工物2の間に微小直流電圧を
印加する。なお、電源回路13の動作、非動作はリレー
24によって選択する。2次電極14と被加工物2の間
に流れる電流は加工液の電導度等によって変化するが、
電源回路13は、2次電極14と被加工物2の間に流れ
る電流が一定になるように制御する。つまり、図におい
て回路に流れる電流値I0は I0=Vs/Rs となり、 V1=VS、V1=VIN とすれば、 I0=VIN/Rs となり、回路中の電流値は一定の値となる。そのため、
入力電圧VINを調節しておけば、2次電極14と被加工
物2の間には所望の定電流を供給することが可能である
から、被加工物2の陽極酸化を確実に抑制でき、加工液
の電導度が高い場合、電流の流れすぎによる2次電極1
4の消耗を防止することができる。
係る一実施例であり、加工電源8を平均加工電圧が零ボ
ルトとなるような両極性パルス電圧を加工間隙に供給す
る加工電源としたものであり、この実施例装置において
も加工中に第2の発明と同様な効果が得られる。
施例で、加工電源8を平均加工電圧が零ボルトとなるよ
うな両極性パルス電圧を加工間隙に供給する加工電源と
したものであり、この実施例装置においても、加工中に
第3の発明と同様な効果が得られる。
加工電圧が零ボルトとなるような両極性電圧を加工間隙
に供給する加工電源と、加工液を介して前記被加工物と
対向する2次電極と、加工中および非加工中に前記被加
工物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次電極との
間に微小電位差を与える微小電圧電源を備えたので、加
工中においても被加工物が陰極となるため、陽極酸化に
よる錆の発生が防止できる。また、非加工中において
も、被加工物が陰極となるように微小直流電圧を印加す
るようにしたため、加工中あるいは非加工中にかかわら
ず、被加工物の酸化層や錆の発生を防止できる。
加工液を介し前記被加工物と対向する2次電極と、前記
被加工物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次電極
との間に微小電位差を与える微小電圧電源と、前記被加
工物と前記2次電極間に介在する前記加工液の電導度を
検出する検出手段と前記検出手段の出力に応じて前記微
小電圧電源の出力インピーダンスを切り換える切換え手
段を備えたので、加工液の電導度が変化しても、微小電
圧印加による2次電極と被加工物との間に流れる電流を
一定にすることができ、酸化層や錆の発生を防止する効
果を得ることができる。また、電流の流れすぎによる陰
極の侵食や、被加工物に金属イオンの析出するのを防止
できる。
加工液を介し前記被加工物と対向する2次電極と、前記
被加工物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次電極
との間に微小電位差を与える微小電圧電源を備え、前記
微小電圧電源を定電流電源としたので、加工液の電導度
が変化しても、微小電圧印加による2次電極と被加工物
との間に流れる電流を一定にすることができ、酸化層や
錆の発生を防止する効果を得ることができる。また、電
流の流れすぎによる陰極の侵食や、被加工物に金属イオ
ンの析出するのを防止できる。
は、第2の発明あるいは第3の発明に係る放電加工装置
において、加工電源として平均加工電圧が零ボルトとな
るような両極性電圧を加工間隙に供給する加工電源を備
えたので、加工中あるいは非加工中に関わらず第2の発
明あるいは第3の発明と同等の効果が得られる。
示す図である。
を示す図である。
回路の実施例を示す図である。
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 加工液として水系加工液を用い、電極と
被加工物との間に形成される加工間隙に電圧を印加しつ
つ前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、平
均加工電圧が零ボルトとなるような両極性電圧を加工間
隙に供給する加工電源と、前記加工液を介して前記被加
工物と対向する2次電極と、前記被加工物が陰極となる
よう前記被加工物と前記2次電極との間に微小電位差を
与える微小電圧電源を備えたことを特徴とする放電加工
装置。 - 【請求項2】 加工液として水系加工液を用い、電極と
被加工物との間に形成される加工間隙に電圧を印加しつ
つ前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前
記加工間隙に電圧を供給する加工電源と、前記加工液を
介して前記被加工物と対向する2次電極と、前記被加工
物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次電極との間
に微小電位差を与える微小電圧電源と、前記被加工物と
前記2次電極との間に介在する前記加工液の電導度を検
出する検出手段と、前記検出手段の出力に応じて前記微
小電圧電源の出力インピーダンスを切り換える切換え手
段とを備えたことを特徴とする放電加工装置。 - 【請求項3】 加工液として水系加工液を用い、電極と
被加工物との間に形成される加工間隙に電圧を印加しつ
つ前記被加工物の加工を行う放電加工装置において、前
記加工液を介して前記被加工物と対向する2次電極と、
前記被加工物が陰極となるよう前記被加工物と前記2次
電極との間に微小電位差を与える微小電圧電源を備え、
前記微小電圧電源を定電流電源としたことを特徴とする
放電加工装置。 - 【請求項4】 加工電源を、平均加工電圧が零ボルトと
なるような両極性電圧を加工間隙に供給する加工電源で
構成したことを特徴とする請求項2または3記載の放電
加工装置。
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