JPH06246545A - ワイヤカット放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通電駒の電食による劣化を防ぎ、メンテナン
スの煩雑さやランニングコストを押さえ、更に通電駒の
劣化による断線事故を抑制することができるワイヤカッ
ト放電加工装置を提供する。 【構成】 通電駒１８、１８を介してワイヤ電極Ｗに負
電圧と正電圧の加工パルス電流を供給しながら被加工物
８の放電加工を行うワイヤカット放電加工装置におい
て、通電駒の近傍に導電体２６、２６を配置し、これと
通電駒との間に補助電源回路５２を接続する。そして、
この電源回路により、導電体の電位が、ワイヤ電極の被
加工物に対する電位よりも高くなるように通電駒と導電
体間に電圧を印加し、高価な通電駒に代わって導電体を
犠牲的に電食させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤカット放電加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放電加工装置として、例えばワ
イヤ電極をその長さ方向へ移動させながらこれと被加工
物（ワーク）との間に電圧を印加して放電を生ぜしめ、
更に加工液として１万Ωｃｍ以上の比抵抗に管理された
水等を供給しつつ放電加工を行うワイヤカット放電加工
装置が知られている。この放電加工装置にあっては、通
常ワイヤ電極を負電位とし、被加工物を正電位にして水
系加工液を供給しつつ放電加工を行う。ワイヤ電極への
通電は、一般的には通電駒或いは給電体と称される導電
性の良好な、しかも摩耗に強い金属（例えば銀タングス
テン、タングステンカーバイト等の焼結合金）が用いら
れ、この通電駒は加工電流を供給するために常にワイヤ
電極と接触しており、そして、走行するワイヤ電極は常
に更新されて通電駒を擦っている。従って、通電駒は消
耗して摩擦抵抗が増加するのみならずこの温度やワイヤ
電極の温度も上昇するが、ワイヤ電極の温度が上昇する
とワイヤ電極の抵抗値が高くなり、数μｓｅｃの周期で
供給されるパルス電流の立ち上がりが悪くなるばかりか
ワイヤ電極自体もその温度上昇による抵抗値の増加で更
に加熱されることになり最終的にはワイヤの断線事故に
つながる。そこで、このような摩擦熱の冷却及びワイヤ
電極の冷却のため、前記通電駒には温度管理された加工
液を供給して常に冷却するように構成されている。

【０００３】このようなワイヤカット放電加工におい
て、水系加工液の存在のもとに、放電加工間隙に加工用
パルス電圧を、被加工物（ワーク）を正電位とする所謂
正極性で繰り返し印加し、これにより被加工物を放電加
工しようとする場合、被加工物が正電位で加工液が電離
する水系であることから加工液が電気分解され、この状
態に陥ると、比抵抗値の低い部分を介して被加工物と加
工用電極との間に電解電流が流れ、被加工物が電食して
被加工物の表面に変質層を生じる。更に、超硬などの焼
結金属を加工する場合では、電解電流によって、例えば
バインダーとなっているコバルト等の電解しやすい物質
が被加工物から溶け出したり、スチール系金属では被加
工物の表面に変質層が形成されてしまう。

【０００４】このような被加工物の電食（電解現象）を
防止するため特公昭６３−１７５６９号公報に開示され
ているように加工パルスを正・負の極性で交互またはあ
る比率にて切り換えてながら加工するように構成し、被
加工物の電食を防ぐものや、加工開始までは電極側を正
電位としその後加工パルスとしては負電位に切り換えて
加工する構成が提案されている（電極側を常に正電位と
して加工することも考えられるが、電極が正電位では加
工速度が十分得られない）。

【０００５】上記特公昭６３−１７５６９号公報によれ
ば、加工用電極側を負電位とし被加工物側を正電位とし
て、すなわち正極性にて、加工間隙に放電を発生させる
ための主電源と、加工用電極側を正電位とし被加工物側
を負電位として、すなわち逆極性にて、加工間隙に放電
を発生させるための副電源とを設け、加工間隙に放電の
切っ掛けを与えるため副電源によって逆極性で電圧を印
加し、これにより加工間隙に放電が生じたことが検出さ
れたならば、副電源による放電を停止せしめ、しかる
後、主電源によって正極性で放電を行わせる構成が開示
されている。図５は従来のワイヤカット放電加工装置を
示す回路構成図であり、図中、Ｖ１は高電圧大電流の電
源、Ｖ２は低電圧小電流の電源、Ｃ１は容量の大きなコ
ンデンサ、Ｃ２は容量の小さいコンデンサ、ＴＲ１、Ｔ
Ｒ２はそれぞれ電流制御用のトランジスタ、Ｇ１、Ｇ２
はそれぞれ制御回路、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ充電抵抗、
Ｒ３、Ｒ４は分圧用の抵抗である。そして、供給側リー
ル２から繰り出したワイヤ電極Ｗを巻取り側リール４で
巻取りながら、ワイヤガイド６、６間に案内走行させ、
これと被加工物８との間で繰り返し放電を生ぜしめつつ
加工を行う。

【０００６】この場合、ワイヤ電極Ｗに給電を行うため
に走行するワイヤ電極Ｗに上側の給電駒１０Ａ及び下側
の給電駒１０Ｂが接しており、また、ワーク８には反対
極性の電圧が印加される。尚、図中１２は図示しない加
工液を案内する加工液ガイドである。このような構成に
おいて図６に示すようにトランジスタＴＲ１、ＴＲ２を
オンオフすることによってギャップ電圧−Ｖ_G を印加
し、ギャップ電流Ｉを流す。すなわち、前述したように
まず、例えば低電圧用のトランジスタＴＲ２を主放電に
先立ってオンすることによりワイヤ電極側を正電位とし
てワーク側を負電位として、すなわち逆極性にして加工
間隙に放電の切っ掛けを与え、これにより加工間隙に放
電が生じたならば低電圧用のトランジスタＴＲ２をオフ
すると同時に例えば高電圧用のトランジスタＴＲ１をオ
ンし、これによりワイヤ電極側を負電位としてワーク側
を正電位として、すなわち正極性にし、主放電を行わし
めるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように加工パル
スの電圧の極性を切換えて加工する構成においては、確
かにワーク側の電食は解消することができたが、しかし
ながら、電極駒１０Ａ、１０Ｂが正極性になった際に、
冷却等のために通電部に供給されている加工液によりこ
の通電駒が電食されてしまい、この結果、接触電気抵抗
や摩擦抵抗が増加してしまい、ワイヤ電極の断線事故が
ワイヤ電極が負極性のみで加工する場合より起こり易く
なる。このような断線事故を防止するためには通電駒１
０Ａ、１０Ｂのメンテナンスの手間が掛かるばかりでは
なく通電駒自体も高価なものなのでランニングコストの
高騰も余儀なくされるという問題点があった。本発明
は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決す
べく創案されたものである。本発明の目的は、通電駒の
電食による劣化を防ぎ、メンテナンスの煩雑さやランニ
ングコストを押さえ、更に通電駒の劣化による断線事故
を抑制することができるワイヤカット放電加工装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、通電駒を介してワイヤ電極に負電圧と
正電圧の加工パルス電流を供給しながら被加工物を前記
ワイヤ電極により放電加工を行うワイヤカット放電加工
装置において、前記通電駒の近傍に配置された導電体
と、前記導電体の電位が、前記ワイヤ電極の被加工物に
対する電位よりも高くなるように前記通電駒と前記導電
体間に電圧を印加する補助電源回路とを備えるようにし
たものである。

【０００９】

【作用】本発明は、以上のように構成したので、ワイヤ
電極と被加工物との間で放電が生じている時には通電駒
とこの近傍に配置された導電体との間に補助電源回路に
より電圧が印加される。この印加電圧は、導電体の電位
がワイヤ電極の被加工物に対する電位よりも高くなるよ
うに設定する。これにより、通電駒に代わって導電体が
電食されることになる。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明のワイヤカット放電加工装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明のワイヤカット放電加工装置の一実施例を示す回路構
成図、図２は図１に示す制御回路の概略構成図、図３は
図２に示す制御回路の動作を示す動作説明図、図４は図
１に示す装置の動作を説明するための波形図である。

【００１１】このワイヤカット放電加工装置は、図示す
るような放電加工用電源装置１４を備え、これより供給
される加工のための電気エネルギはワーク（被加工物）
８とワイヤ電極Ｗとの間に形成される加工間隙Ｇに与え
られる。ワーク８は第１アース１６に接続され、ワイヤ
電極Ｗは一対の通電駒１８、１８を介して第２アース２
０に接続されている。また、一対の通電駒１８、１８間
にはワイヤ電極Ｗの走行を案内するための一対のダイス
２２、２２及び図示しない水系加工液の供給を案内する
ための一対の加工液ガイド２４がそれぞれワーク８を挟
んで上下に配置されている。そして、ワイヤ電極Ｗは、
供給側リール２から供給されて巻取り側リール４で巻取
られる。尚、ワイヤ電極Ｗを所定の通路に沿って走行さ
せるための機構、所望の加工形状に従う所要の相対運動
をワーク８とワイヤ電極Ｗとの間に与えるための機構、
加工間隙Ｇの長さを放電加工中において適切な値に保つ
ためのサーボ制御系統などはいずれも公知の構成のた
め、図１においては省略されている。

【００１２】そして、上記通電駒１８、１８の近傍に
は、それぞれ本発明の特長とする導電体２６、２６が配
置されている。この導電体２６、２６は、ワイヤ電極Ｗ
及び通電駒１８より僅かな距離だけ離間されており、後
述するように通電駒１８に代わって上記導電体２６が犠
牲となって電食されるようになっている。このため上記
導電体は通電駒１８よりもイオン化傾向の高い材料、例
えばＺｎ（亜鉛）により形成されることが好ましい。こ
の電源装置１０は、ワーク８側を正電位としワイヤ電極
Ｗ側を負電位として主加工パルスをワーク８とワイヤ電
極Ｗとの間に供給するための第１回路２８と、ワーク２
側を正電位としワイヤ電極Ｗ側を負電圧として第１補助
パルスをワーク８とワイヤ電極Ｗとの間に供給するため
の第２回路３０とを有している。

【００１３】第１回路２８は、負極が第２アース２０に
接続されている例えば２５０Ｖの高圧直流電源３２と、
この直流電源の正極とワーク８との間に設けられた第１
スイッチングトランジスタ３４とからなり、第２回路３
０は、負極が第２アース２０に接続されている１２０Ｖ
から３６０Ｖの間で調節可能な可変低圧直流電源３４
と、この直流電源３４の正極とワーク８との間に直列に
接続されている、逆流防止用のダイオード３６、電流制
限用の抵抗３８及び第２スイッチングトランジスタ４０
を有している。また、第３回路４２は、負極がワーク８
に接続されて６０Ｖから１２０Ｖの間で調節可能な可変
低圧直流電源４４と、この直流電源４４の正極と第２ア
ース２０との間に直列に接続されている、逆流防止用の
ダイオード４６、電流制御用の抵抗４８及び第３スイッ
チングトランジスタ５０とを有している。

【００１４】そして、このような構成に、前記導電体２
６と通電駒１８との間に電食防止用の電圧を印加するた
めの本発明の特長とする補助電源回路５２が設けられ
る。具体的には、この電源回路５２は、例えば６０Ｖか
ら１２０Ｖの間で調節可能な可変低電圧補助電源５４を
有しており、この補助電源５４の正極は補助スイッチン
グトランジスタ５６を介して各導電体２６、２６へ接続
されると共に負極は電流制御用の補助抵抗５８を介して
第２アース２０及び各通電駒１８、１８へ接続されてお
り、必要に応じて各導電体２６、２６の電位を各通電駒
１８、１８に対して高く設定し得るように構成されてい
る。

【００１５】そして、以上の各スイッチングトランジス
タ３４、４０、５０、５６は例えばマイクロコンピュー
タ等よりなる制御回路６０によって制御される。図２に
示すようにこの制御回路６０の設定器６２は、加工間隙
Ｇにおいて放電加工を行うオン時間ＯＮを示す第１設定
データＤ１と、加工間隙Ｇを非電圧印加状態としておく
オフ時間ＴＦを示す第２設定データＤ２を設定して出力
する機能と、後述する正負の補助パルスの配分比を決定
するための２つの要素である、第１補助パルスのパルス
数ＮＥと第２補助パルスのパルス数ＰＯとをそれぞれ示
す第３及び第４設定データＤ３、Ｄ４を設定し出力する
機能を有している。

【００１６】上記第１及び第２設定データＤ１、Ｄ２は
第１パルス発生器６４へ入力され、この発生器６４に
は、ワーク−ワイヤ電極間に流れる電流等を検出してこ
れらの間に放電が生じたか否かを判別する図示しない公
知の放電検出回路から出力される放電検出出力信号Ｄが
入力されており、この第１パルス発生器６４からは図３
（Ａ）に示される基準パルス信号ＭＧが出力され、第２
パルス発生器６６へ入力される。上記第１パルス発生器
６４においては、更にこの基準パルス信号ＭＧと図４
（Ｂ）に示す放電検出出力信号Ｄとに応答し、放電検出
出力信号Ｄの立ち上がりタイミングで立ち上がり基準パ
ルスＭＧの立ち下がりタイミングにおいて立ち下がる、
パルス幅がＯＮであるパルス信号を得るための信号処理
が行われ、この信号処理によって図４（Ｃ）に示す第１
ゲート信号Ｇ１が得られる。この信号Ｇ１は、第１スイ
ッチングトランジスタ３４のゲートにゲート開閉制御用
のパルス信号として与えられ、第１ゲート信号Ｇ１の高
レベル期間中、すなわち第１設定データＤ１により示さ
れるオン時間ＯＮだけ、第１スイッチングトランジスタ
３４がオンされる。

【００１７】また、第２パルス発生器６６は、第３及び
第４設定データＤ３、Ｄ４に従って、基準パルス信号Ｍ
Ｇを第２ゲート信号Ｇ２または第３ゲート信号Ｇ３とし
て分配出力するパルス分配器として構成されている。こ
のパルス分配の動作を図３（Ａ）、（Ｄ）、（Ｅ）の波
形図を参照しながら説明する。第３設定データＤ３は、
パルス分配により得られる１周期パターン、図示例では
第２ゲート信号Ｇ２の１番目のパルスが出力されてから
第３ゲート信号Ｇ３のパルスが出力されるまでの１パタ
ーンにおける第２ゲート信号Ｇ２のパルス数を示す。こ
れらのデータＤ３、Ｄ４に従って、基準パルス信号ＭＧ
を構成する各パルスを第２ゲート信号Ｇ２または第３ゲ
ート信号Ｇ３として振り分け、図３（Ｄ）、（Ｅ）に示
されるような分配されたパルス波形の信号を得る構成と
なっている。本実施例においてはその分配比は３：１と
なっている。

【００１８】図１に戻ると、第２ゲート信号Ｇ２は第３
スイッチングトランジスタ５０及び補助スイッチングト
ランジスタ５６の各ゲートにゲート開閉制御用のパルス
信号として与えられ、第２ゲート信号Ｇ２の高レベル期
間中のみ第３スイッチングトランジスタ５０及び補助ス
イッチングトランジスタ５６がオンとされる。一方、第
３ゲート信号Ｇ３は、第２スイッチングトランジスタ４
０のゲートにゲート開閉制御用のパルス信号として与え
られ、第３ゲート信号Ｇ３の高レベル期間中のみ第２ス
イッチングトランジスタ４０がオンとされる。

【００１９】図３の波形図から判るように、加工間隙Ｇ
には、第１スイッチングトランジスタ３４のオン動作に
先立って、第２ゲート信号Ｇ２により第３及び補助スイ
ッチングトランジスタ５０、５６が、または第３ゲート
信号Ｇ３により第２スイッチングトランジスタ４０がオ
ンとされ、この後、加工間隙Ｇに放電が生じたことが放
電検出回路（図示せず）において検出され、放電検出出
力信号Ｄが出力された時に、はじめて第１スイッチング
トランジスタ３４が導通状態とされる。

【００２０】次に図４を参照しながら、図１に示す装置
の作動について説明する。図４において、（Ａ）乃至
（Ｄ）は、それぞれ、第３ゲート信号Ｇ３、第２ゲート
信号Ｇ２、第１ゲート信号Ｇ１、放電検出出力信号Ｄの
波形である。（Ｅ）は加工間隙Ｇに生じる加工電圧ＶＧ
の波形、（Ｆ）は加工間隙Ｇに流れる加工電流Ｉの波形
である。時刻ｔ１において、第１ゲート信号Ｇ１に先立
って第２ゲート信号Ｇ２が高レベルとなると、補助スイ
ッチングトランジスタ５６及び第３スイッチングトラン
ジスタ５０が共にオンして、先ず可変低電圧補助電源５
４によって導電体２６、２６の電位が、通電駒１８、１
８すなわちワイヤ電極Ｗよりも高くなされると共に加工
間隙Ｇには可変低圧直流電源４４によって所謂負極性で
比較的低電圧の直流電圧ＶＮが印加される。これによ
り、加工間隙Ｇに放電が生じ、ｔ２において放電検出出
力信号Ｄのレベルが低レベルから高レベルに変化する
と、第１ゲート信号Ｇ１のレベルが高レベルとなり、高
圧直流電源３２により所謂正極性でより高い直流電圧Ｖ
Ｏが加工間隙Ｇに印加され、基準パルス信号ＭＧのレベ
ルが低レベルとなるｔ３まで、高圧直流電源３２からの
電気エネルギーによりワーク８が正極性で放電加工され
る。尚、この時の放電電流Ｉは、放電開始時にはワイヤ
電極Ｗから加工間隙Ｇを通ってワーク８に一旦流れる
が、ｔ２以後はこれと逆方に流れ、そのレベルはｔ３で
ピークに達し、第１ゲート信号Ｇ１のレベルが低レベル
となるｔ３以後急速に小さくなる。

【００２１】このように、第３回路４２により、逆極性
の電圧が正の補助パルスとして先ず加工間隙Ｇに印加さ
れ、放電が開始されたならば、第１回路２８により、正
極性の主パルス電圧が加工間隙Ｇに印加される。図示の
実施例では、上述した電圧印加動作が３回繰り返され
る。しかる後、ｔ６において第１ゲート信号Ｇ１に先立
って第３ゲート信号Ｇ３が高レベル状態となり、第２回
路３０の可変低圧直流電源３４により比較的低電圧の直
流電圧ＶＰが所謂正極性で加工間隙Ｇに印加される。こ
れにより加工間隙Ｇに放電が生じ、ｔ７で放電検出出力
信号Ｄのレベルが低レベルから高レベルに変化すると、
高圧直流電源３２からの電圧が加工間隙Ｇに正極性で印
加され、加工間隙Ｇには、両直流電源３２、３４から加
工のための放電エネルギーが供給されることになる。ｔ
８において第１、第２スイッチングトランジスタ３４、
４０が共にオフされると、放電電流Ｉのレベルは急速に
低下し、放電が終了する。

【００２２】上記説明から判るように、第１回路２８に
よる主パルス電圧を正極性で印加するに先立って、第３
回路４２により逆極性の補助パルス電圧を印加し、放電
が開始したならば主パルス電圧によりワーク８を放電加
工するので、放電待機期間は放電加工間隙に逆極性の電
圧が印加されることとなり、この期間における電解作用
を有効に防止することができる。一方、所定の比率で、
放電待機期間中に第２回路３０より正極性の補助パルス
を印加し、電解作用の防止よりは加工速度の向上を優先
させた加工を行うので、電解作用の抑制と加工速度の低
下防止とを、その比率を変化させることによりワークの
材質に合わせてほどよくマッチさせることが可能とな
る。すなわち、被加工物（ワーク）の電解腐食に対する
耐性を考慮し主パルス電圧に対して、負の補助パルスを
先行させるべき回数と正の補助パルスを先行させるべき
回数との比率等を適宜に設定することにより、加工速度
を不必要なまでに犠牲とすることなく、被加工物に見合
った加工速度で被加工物を電解作用から譲りつつ、最低
条件で放電加工を行うことができる。

【００２３】また、前述のように第２ゲート信号Ｇ２が
高レベルとなっている期間、すなわち放電の切っ掛けが
生じて主放電が完了するまでの期間において、可変低電
圧補助電源５４の作用により各導電体２６、２６の電位
は常に各通電駒１８、１８の電位よりも高く維持されて
おり、すなわち導電体２６、２６と通電駒１８、１８と
の間に通電駒１８、１８が負の極性となるように電位を
かけている。この場合、導電体２６の電位がワイヤ電極
のワーク８に対する電位よりも高くなるような電圧をワ
イヤ電極と導電体間に印加するように、補助電源５４の
電圧を、例えば６０Ｖに設定している。通電駒１８、１
８が電気分解により腐食（電食）される代わりに導電体
２６、２６が犠牲的に電食されることになる。従って、
通電駒１８、１８の電食による劣化を大幅に抑制するこ
とができ、通電駒の劣化によるワイヤ電極の断線事故を
大幅に抑制することが可能となる。

【００２４】また、メンテナンス時には電食した導電体
２６、２６を交換すればよいので、メンテナンスを比較
的容易に行うことができ、しかもランニングコストも抑
制することが可能となる。本実施例においては、通電駒
１８、１８の材料、例えば銀タングステン、タングステ
ンカーバイト等の焼結合金よりもイオン化傾向の大きな
材料、例えばＺｎ（亜鉛）を導電体２６、２６の材料と
して用いるので、上記した通電駒に対する電食作用の抑
制効果は一層著しいものとなる。尚、導電体の材料とし
て、上記した亜鉛のように通電駒の材料よりもイオン化
傾向が大きいものに限定されず、これよりもイオン化傾
向が小さい材料を用いるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のワイヤカ
ット放電加工装置によれば、次のように優れた作用効果
を発揮することができる。通電駒の近傍に設けた導電体
の電位を通電駒の電位よりも高く設定させるようにした
ので、通電駒に代わって導電体が犠牲となって電食させ
ることができる。従って、高価な通電駒の電食による劣
化を抑制することができ、メンテナンスを容易に行うこ
とができるのみならずランニングコストも抑制すること
ができる。また、通電駒の劣化を防止できることから、
ワイヤ電極自体の断線事故も抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤカット放電加工装置の一実施例
を示す回路構成図である。

【図２】図１に示す制御回路の概略構成図である。

【図３】図２に示す制御回路の動作を示す動作説明図で
ある。

【図４】図１に示す装置の動作を説明するための波形図
である。

【図５】従来のワイヤカット放電加工装置を示す回路構
成図である。

【図６】図５に示す装置の動作を説明するための波形図
である。

【符号の説明】

２ 供給側リール ４ 巻取り側リール ８ ワーク（被加工物） １４ 放電加工用電源装置 １８ 通電駒 ２６ 導電体 ３２ 高圧直流電源 ５２ 補助電源回路 ５４ 可変低電圧補助電源 ５６ 補助スイッチングトランジスタ ６０ 制御回路 Ｗ ワイヤ電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電駒を介してワイヤ電極に負電圧と正
   電圧の加工パルス電流を供給しながら被加工物を前記ワ
   イヤ電極により放電加工を行うワイヤカット放電加工装
   置において、前記通電駒の近傍に配置された導電体と、
   前記導電体の電位が、前記ワイヤ電極の被加工物に対す
   る電位よりも高くなるように前記通電駒と前記導電体間
   に電圧を印加する補助電源回路とを備えたことを特徴と
   するワイヤカット放電加工装置。