JPH0596420A - 粉体混入放電加工の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油中に粉体を混入した粉体混入放電加工にお
いて、加工面積と設定ピーク電流によって決まるパルス
割れ発生領域が存在し、パルス割れ状態で加工すると電
極が著しく消耗し、また表面粗さが所定精度を維持でき
ないという問題があったので、これを解決する。 【構成】 被加工物１を負電位に、これに対向させた電
極２を正電位にして電圧を印加し、放電加工を行なうに
当たり、加工条件を切換えながらその時のパルス割れを
検出し、パルス割れが発生した時には、予め設定された
加工条件より、電極２を正電位にしたときの最適な加工
条件を検索し、満足する条件が無い場合には、電極２側
を負電位に設定した条件から、最適な条件を検索し、電
極２の極性を切換えると共に、パルス幅を大きくして放
電加工を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属である被加工物の
表面加工を精度高く行なうために適用することができ
る、粉体混入放電加工の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属である被加工物の表面加工手段とし
て、比較的容易に、しかも良好な仕上りが行なえるもの
に放電加工がある。この放電加工は、被加工物とこれに
対向させた電極とを所定間隔離して油中にセットし、こ
の被加工物と電極との間にパルス電圧の印加、遮断を微
少時間で繰り返すことにより、被加工物と電極との間に
放電をさせ、被加工物の表面を徐々に電極と同様の形状
に加工するものである。加工は、パルス電流の供給時間
長さとピーク電流から決まるエネルギー量で行なわれる
が、加工面積が増加すると、極間に発生する加工生成物
の排除が困難となり、加工が不安定となる。

【０００３】これは、放電加工において安定した放電を
行なうためには電極を被加工物にできるかぎり近接させ
るのがよいが、このように間隙を微少なものとすると、
放電加工によって生ずる生成物（被加工物および電極か
ら分離された粉状のもの）が間隙が小さいために外部
（放電範囲外）に除去されないことによるものである。
そこで被加工物と電極とはできる限り大きな間隙とし、
その条件において安定した放電が得られれば、放電加工
によって生ずる生成物の除去も容易になって、良好な仕
上げ面が得られることになる。

【０００４】この観点に立って成された発明に、粉体混
入放電加工がある。これはシリコン等の粉末を混入した
油中において放電加工を行なうものであり、放電をシリ
コンの粉によって形成される鎖状の放電路で行なわせる
ものである。放電をこのような放電路で行なわせると、
被加工物と電極との間隙が大きくても加工できることか
ら、放電加工によって生ずる生成物の除去も容易になる
ほか、従来一般の放電加工のように、放電痕に起因した
集中的な放電が行なわれるようなことがなくなるので、
仕上げが著しく美麗なものとなる。

【０００５】ところでこの粉体混入放電加工は、発明に
至る経緯から、電極側を負電位にし、被加工物側を正電
位にして、しかも微少なパルス幅の放電電流を供給した
ときにのみ加工が行なわれるものとされていた。電流の
供給をこの条件におく限りきわめて良好な放電加工を行
なうことができた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの領域
で粉体混入放電加工を行なうと、電極の消耗が大きくな
るという問題があった。このため折角良好に行なえる加
工条件でありながら、用途によっては全く使用すること
ができない場合があった。そこで本発明者はピーク電流
の大きさのデータと、パルス幅のデータとを種々変更
し、試行錯誤の末に、電極側に正電位の電圧をかけるこ
とにより、大きいパルス幅の範囲であれば電極の消耗が
なく、パルス幅の変更範囲も大きい範囲で変えることが
できることを見出した。

【０００７】図３はピーク電流を縦軸に、パルス幅を横
軸にして示したものであり、縦軸の上部半分は電極側を
正電位に被加工物側を負電位にして電源を印加した場合
を、また下部半分は電極側を負電位に被加工物側を正電
位にして電源を印加した場合を表している。横軸のパル
ス幅は右方に行くほど大きな値となる。この図において
従来は、粉体混入放電加工は、で示す範囲でのみ可能
であると認識されていたのである。これに対し本発明者
が見出したのはで示す範囲、すなわち、電極側を正電
位にして電源を印加し、パルス幅も大きい値にしたとこ
ろでの加工である。

【０００８】こので示す範囲で、実際に粉体混入油中
で放電加工を行なうと、上記パルス幅の変更範囲内であ
っても、特にパルス幅が小さい時に速い速度で加工でき
ることがわかった。またピーク電流値が大きい時は面粗
さは粗いが加工速度はさらに速くでき、ピーク電流値が
小さい時は、加工速度は遅いが面粗さが良くなることが
わかった。そこでピーク電流値を大きい値から小さい値
に除算することによって、良好に、しかも短時間で加工
できることが確認された。これは同図中にないしで
示す範囲の条件である。したがってまずで示す条件で
放電加工を開始し、同一のパルス幅でピーク電流を徐々
に減少させてに示す範囲の条件に移行して行くのがよ
いことになる。しかしながら、ピーク電流をこのように
移行して行くと、パルス電流の中断すなわちパルス割れ
が生ずる可能性が高まる。もしパルス割れが生じてもこ
れを放置して放電加工を継続すると、不規則なしかも小
さい幅のパルスで加工を行なうことになるので、被加工
物の表面粗さが非常に大きくなって不良品が生ずること
になる。

【０００９】また、上記放電条件で放電加工を行なうと
きには、さらに解決すべき問題があった。すなわち粉体
混入放電加工においても、通常の放電加工同様に加工面
積と設定ピーク電流との関係によって決定されるパルス
割れ発生領域が存在するということである（図４参
照）。表面粗さが所定値以下となるようにするために放
電電流の値を減少させていくと電極が消耗して寸法精度
が維持できないことになるので寸法保証用の電極および
加工工程が必要となる。

【００１０】粉体混入放電加工と通常加工油を用いた放
電加工との差は、パルス幅を大きくして行くと加工速度
は低下するが加工表面粗さは良好になる傾向が著しいと
いうものがある（図４参照）。そこでパルス割れが発生
する領域の直前の条件までピーク電流を小さく設定し、
直前の条件でパルス幅を延ばすように制御すればよいこ
とになる。

【００１１】本発明はこの点に鑑みて成されたものであ
り、上記制御を行なうと共に、場合によって電極側を負
電位にした従来同様の領域に切換え、また必要に応じて
これらを相互に切換えるようにして不良品を生じないよ
うにした、粉体混入放電加工における制御方法を提供し
ようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、被加工物とこれに対向させた
電極を粉体を混入した油中にセットし、電極側を正電位
に被加工物側を負電位にして高圧重畳された電圧を印加
し、該電圧により生ずるパルスの幅を所定時間以上のも
のとして複数回に渡って順次加工を行なうに当たり、加
工条件を切換えながらパルス割れを検出し、パルス割れ
が発生した場合には、予め設定された加工条件より、電
極側を正電位にしたときの最適な加工条件を検索し、満
足する条件が無い場合には、電極の極性を負電位側に設
定した条件から最適な加工条件を検索して電極極性を切
換えると共に、パルス幅を大きくして放電加工すること
を特徴とする粉体混入放電加工の制御方法を得たもので
ある。

【００１３】

【作用】このような構成の制御方法によれば、通常の放
電加工特性とは異なり、高いピーク電流値で且つ大きな
パルス幅で加工した場合に、加工速度は低下するが加工
表面粗さは向上することになる（表面粗さが小さくな
る）。またパルス割れが発生したときにはパルス割れが
発生する直前の条件までピーク電流値を大きく設定する
ことによってパルス割れを防ぐことができることにな
る。さらに電極側を正電位にして電源を印加し、放電加
工することにより太る電極を、これとは逆の細る領域に
も切換えて使用することによって、電極を著しく細くし
ないで良好な加工を行なうことができることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。図１に
示すものは本発明方法を実現する回路の基本例である。
図において１は被加工物であり、２はこの被加工物１に
微少間隙（加工間隙）を有して対向させた電極である。
これら被加工物１と電極２とは、シリコン等の粉体を混
入した油３を入れた加工槽４内に設けられており、電極
２が昇降装置（主軸サーボ）５によって昇降し、被加工
物１との間に所定間隙を維持するようになっている。６
は加工用の直流電圧を発生する加工電源である。加工電
源６の負極側は加工槽４を介して被加工物１に接続さ
れ、正極側は図示しないスイッチを介して制御用のトラ
ンジスタ７のコレクタに接続されており、エミッタは抵
抗器８を介して電極２に接続されている。

【００１５】トランジスタ７の制御側であるベースには
パルス信号発生器９が接続されている。したがってこの
パルス信号発生器９がトランジスタ７のベースに電圧を
与えれば、トランジスタ７はオンとなるから被加工物１
と電極２との間に放電が行なわれ、被加工物１の表面加
工が行なわれることになる。10は加工条件入力および制
御装置（以下、制御装置という）である。この制御装置
10には、ピーク電流の大きさのデータと、パルス幅のデ
ータとを数種類組合わせた加工条件が記憶されており、
これらデータによって決定された放電条件により加工電
源６と昇降装置５を制御することになる。

【００１６】11はパルス割れ判別回路であり、電流検出
器12によって放電電流を監視し、放電電流の停止すなわ
ちパルス割れがあったときには、その判別信号を制御装
置10に入力するものである。13は外部メモリであり、現
在加工中の条件における加工間隙と表面粗さのデータが
保存されているものである。14は演算装置であり、外部
メモリから呼び出されたデータから現在加工中に目標と
している表面粗さと同一かもっとも近い表面粗さとなる
パルス幅を選定し、さらにその際の加工間隙を検索し
て、この検索された値と現在加工中の加工間隙との差を
演算し、この演算により直前の加工条件のパルス幅を変
更した条件に切換える際の加工深さを算出するものであ
る。

【００１７】本発明方法は、このように構成されたこの
回路を用いて次のような制御を行なうことになる。被加
工物１とこれに対向させた電極２を粉体を混入した油３
中にセットし、電極２側を正電位に被加工物１側を負電
位にして、これらの間に高圧重畳された電圧を印加す
る。高圧重畳された電圧とは、通常の放電電圧に並列
に、高抵抗を直列接続して電流が流れないようにした通
常の放電電圧の数倍の電圧値のことである。

【００１８】制御装置10には、この高圧重畳された電圧
によって生ずるパルスの幅を所定時間以上のものとして
複数回に渡って順次加工を行なうに当たり、ピーク電流
の大きさのデータと、パルス幅のデータとを数種類組合
わせた加工条件とが設定保存されている（図２における
ステップ20）。この数種類の加工条件のうちの任意の条
件（一般的には図３におけるのうちのの条件から加
工を開始する（ステップ21）。

【００１９】の条件で加工を進めた後、図３における
，というように、より加工精度が高くなる加工条件
に移行する。この移行によってパルス割れが生じないか
否かをパルス割れ判別回路11で常に監視し（ステップ2
2）、パルス割れが判別されたときには、その加工条件
が最初の加工条件であるときには加工を停止する（ステ
ップ23）。パルス割れが生じないときには、加工寸法
（被加工物１と電極２間の寸法）を維持して加工を継続
する（ステップ24，25）。

【００２０】ステップ26で次の加工条件に移行（図３に
おけるから）し、再びパルス割れの判別を行なう
（ステップ26，27）。ここでパルス割れが検出されなけ
れば加工は継続するが、パルス割れと判別されると、ス
テップ28により外部メモリ13から現在加工中の条件にお
ける加工間隙と表面粗さのデータを呼び出すとともに、
直前の加工条件においてパルス幅を変更した場合の表面
粗さを検索する（ステップ29）。

【００２１】次のステップ30では、直前の条件に適合条
件があるか否かの判断を行ない、適合条件がない場合に
は図３に示す流れの制御に移行することになるが、この
場合の説明は後で行なうことにして、適合条件がある場
合の流れを先に説明する。

【００２２】メモリ13から呼び出したデータから、現在
加工中に目標としている表面粗さと同一かもっとも近い
表面粗さとなるパルス幅を選定し、さらにその際の加工
間隙を検索して、該検索された値と現在加工中の加工間
隙との差を演算し（ステップ31）、この演算により直前
の加工条件のパルス幅を変更した条件に切換える際の加
工深さを算出し、該算出された値を新たな加工条件とし
て放電加工を行なうことになる（ステップ32，33）。次
にステップ34において加工寸法に達したか否かの判断を
し、達していればステップ35で次の条件があるか否かの
判断をし、あればステップ26に戻り、なければステップ
36で加工終了する。ステップ34で加工寸法に達していな
いと判断されたときには、加工が継続される（ステップ
37）。

【００２３】ステップ30において直前の条件に適合条件
がない場合には、ステップ31に進まず、図３に示すステ
ップ38に移行する。このステップ38においては、電極２
を負電位にしたときには適合条件が存在するか否かの判
断を行ない、なければ加工停止をする（ステップ39）。
ここで適合条件があれば適合条件の電極消耗率とギャッ
プデータの検索を行ない、今回の直前の加工条件の加工
深さとギャップの検索を行なう（ステップ40）。

【００２４】次にステップ41において加工量の演算を行
なう。これは、直前の設定条件に対する加工深さとギャ
ップとの和の比をａとし、今回の設定条件に対する加工
深さとギャップとの和の比をｂとしたとき、加工量ｃは
ｂからａを減じた値として得ることができる。ステップ
41に続くステップ42においては、直前の加工条件におけ
る−（マイナス）消耗のパルス幅および−消耗率を検索
する。なお、「−消耗」とは、電極が消耗しないことを
いう。

【００２５】次に、ステップ43において−消耗による加
工量ｅを算出する。これは、消耗率を、消耗率に増加率
を加えた値で除し、これに加工量ｃを乗ずることによっ
て得ることができる。こうして得た−消耗による加工量
ｅを算出した後、ステップ44において−極性による加工
量ｆの算出を行なうｆは、ｃからｅを減ずることによっ
て得ることができる。このようにして、−消耗条件と加
工深さ、および−極性条件と加工深さとを得て（ステッ
プ45，46）、これを指令値として、図２におけるステッ
プ34の前に出力し加工を行なうことになる。図３に示さ
れる制御内容は、図２のステップ30における判断結果で
適宜繰り返されることになる。

【００２６】以上説明した本発明方法を実施すると、粉
体混入油中のシリコンや放電加工中に発生するカーボン
等が電極に付着して電極が太くなる。この付着はもとも
との電極と一体的なものとなるので、新規な材質の電極
として他の用途に供することもできる。この電極を粉体
を混入しない通常の油中で行なう放電加工に使用したと
ころ、従来の電極では得ることができなかった、すぐれ
た鏡面を被加工物表面に得ることができた。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た粉体混入放電加工の制御方法であるから、電極の消耗
が大きい通常の放電加工特性とは異なり、少ない電極消
耗で放電加工をすることができる。この加工により、加
工速度は低下するが加工表面粗さは向上することにな
る。そして加工中にパルス割れが発生したときには、パ
ルス割れが発生する直前の条件までパルス幅を大きく設
定することによってパルス割れをなくすことができるこ
とになる。そして場合によって従来行なっていた制御も
取り込まれるので、電極の太りと消耗とを繰り返すこと
ができるので、良好な放電加工を行なうことができる。
これによって、大面積の被加工物を小さな粗さで得るこ
とが可能となるから、従来仕上げに行なっていた手磨き
の作業を廃止することができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施する放電加工装置の回路図で
ある。

【図２】図１の装置を使用しての本発明方法のフローチ
ャート図である。

【図３】図２の一部を独立して示したフローチャート図
である。

【図４】極性とピーク電流及びパルス幅と使用条件領域
を示す説明図である。

【図５】表面粗さとパルス幅及びピーク電流値との関係
を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 被加工物 ２ 電極 ３ 油 ４ 加工槽 ５ 昇降装置 ６ 加工電源 ９ パルス信号発生器 10 制御装置 11 パルス割れ判別回路 13 外部メモリ 14 演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛利 尚武 愛知県名古屋市天白区八事石坂661番地 (72)発明者 斎藤 長男 愛知県春日井市岩成台９丁目12番地の12

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物とこれに対向させた電極を粉体
   を混入した油中にセットし、電極側を正電位に被加工物
   側を負電位にして高圧重畳された電圧を印加し、該電圧
   により生ずるパルスの幅を所定時間以上のものとして複
   数回に渡って順次加工を行なうに当たり、加工条件を切
   換えながらパルス割れを検出し、パルス割れが発生した
   場合には、予め設定された加工条件より、電極側を正電
   位にしたときの最適な加工条件を検索し、満足する条件
   が無い場合には、電極の極性を負電位側に設定した条件
   から最適な加工条件を検索して電極極性を切換えると共
   に、パルス幅を大きくして放電加工することを特徴とす
   る粉体混入放電加工の制御方法。