JPH0665444B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工具電極と被加工物とで形成される加工間
隙に休止時間を置きながらパルス状加工電圧を印加して
加工を行う際、加工状態の異常が検出された場合に電極
送り制御条件を変更することにより加圧状態の異常を回
避する放電加工装置に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は従来の放電加工装置を示す概略図であり、図に
おいて、（１）は電極、（２）は被加工物、（３）はＸ
クロステーブル、（４）はＹクロステーブル、（５）は
電極（１）と被加工物（２）で形成される加工間隙にパ
ルス状電流を供給する加工電源、（６）は電極（１）の
上下方向駆動を行うアクチュエータ、（７）はＸクロス
テーブル（３）の駆動を行うアクチュエータ、（８）は
Ｙクロステーブル（４）の駆動を行うアクチュエータ、
（9a），（9b），（9c）は上記アクチュエータ（６），
（７），（８）に電流を供給するサーボアンプ、（10）
は加工間隙の電圧を検出する極間電圧検出回路、（11）
は電圧を印加してから放電が発生するまでの経過時間
（以下、無負荷時間Td）に相当するパルス信号を発生す
るTdパルス発生器、（12）はTdパルスのパルス幅を計測
するTd計測器、（13）はTd計測器（12）の計測結果から
各放電パルスを即放電（D1）、正常放電（D2）およびオ
ープン（D3）の３種に分類した出力信号を発生する放電
波形分類器、（14），（15），（16）は放電波形分類器
（13）にて出力された信号を３種のグループごとにカウ
ントするカウンタ、（17）は即放電（D1）のカウント数
から加工状態が正常が異常かを判別する加工状態判別
器、（18）はカウンタ（14），（15），（16）のカウン
ト数から電極送り制御を行う電極送り制御装置、（19）
は加工状態判別器（17）の結果から休止時間などの制御
を行う、電気条件制御装置である。

次に動作について説明する。加工電源（５）は電極
（１）と被加工物（２）で形成される加工間隙にパルス
電圧を供給し、加工間隙に放電を発生させつつ、電極
（１）および被加工物（２）の相対位置を変化させて加
工を行うものである。電極（１）の上下動はアクチュエ
ータ（６）、被加工物（２）の移動はX,Yクロステーブ
ル（３），（４）を駆動するアクチュエータ（７），
（８）によって行われる。加工中の加工間隙の電圧は極
間電圧検出回路（10）により検出され、Tdパルス発生器
（11）は電圧を印加してから放電が発生するまでの無負
荷時間Tdに相当するパルス信号を発生する。第７図は極
間波形とTdパルス信号を模式的に示したものである。Td
計測器（12）はTdパルス信号のパルス幅すなわち放電波
形個々の無負荷時間Tdを計測し、その結果から放電波形
分類器（13）は各放電パルス個々を即放電（D1）、正常
放電（D2）およびオープン（D3）の３種に分類し出力信
号を発生する。ここで、 （ｉ） D1:0＜Td＜T1……短絡が発生したかあるいは加
工間隙の絶縁耐力が回復していない場合。

（ii） D2:T1＜Td＜T2……適当な時間の無負荷電圧が
存在し加工への寄与度が最も大きい場合。

（iii） D3:T2＜Td＜T3……無負荷電圧印加時間が比較
的長い場合。

である。

加工間隙における電圧波形としてはある程度より長くな
い時間を持った無負荷電圧が存在するような放電の発生
形体が望ましく、電極送り制御装置（18）はカウンタ
（14），（15），（16）によりカウントされた即放電
（D1）、正常放電（D2）およびオープン（D3）の頻度に
より電極サーボ送りを行う。

以上のような電極送り制御の他に、極間における加工ス
ラッジ濃度の上昇に伴って異常加工へ移行するのを防止
するため、加工状態判別器（17）は即放電（D1）の頻度
により加工状態が正常か異常かを判別し、制御装置（1
9）はその結果から休止時間などの切り換え制御を行っ
たり、電極送り制御装置（18）に含まれる制御装置によ
り電極送り制御条件の制御、即ち加工状態が異常の場
合、サーボ基準電圧を大きくする制御を行ったりするこ
とにより異常加工の回避を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の放電加工装置は以上のように構成されているの
で、異常加工状態の判別は短絡・即放電の頻度のみで行
われ、安定加工から異常加工への変遷を的確に判別・予
測して加工条件を制御することができず、電極面積・加
工電気条件などがことなる場合については判別レベルを
変更することが必要であった。また、判別レベルを固定
とした場合、異常加工の回避が最適に行われない。すな
わち条件の変更が早過ぎたり遅過ぎたりすることによる
加工効率の低下、あるいは定常アーク放電による被加工
物の損傷が発生するなどの問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、安定加工から異常加工への変遷を的確に予測
・判別して加工条件を制御することにより、異常加工を
回避し、きわめて安定かつ効率の良い加工を行うことの
できる放電加工装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に関わる放電加工装置は、加工間隙に印加する
パルス電圧の時間幅を第１区分時間、第２区分時間およ
び第３区分時間に区分する分類手段と、所定時間もしく
は所定パルス数中において第１区分時間で発生する放電
パルス数D1と第２区分時間で発生する放電パルス数D2の
比D1／D2を所定時間毎に計算する計算手段と、現在のD1
／D2値と前回のD1／D2値の比率または差分値と基準値と
を比較し、その比率または差分値が基準値を超えた場合
に加工状態を異常として判断する加工状態判別手段と、
この加工状態判別手段より加工状態が異常である信号が
出力されたときサーボ基準電圧を増大させるように制御
する制御手段とを備えるものである。

［作用］ この発明における放電加工装置は、分類手段により、加
工間隙に印加するパルス電圧の時間幅を第１区分時間、
第２区分時間、第３区分時間に分類し、計算手段によ
り、所定時間もしくは所定パルス数中において第１区分
時間で発生する放電パルス数D1と第２区分時間で発生す
る放電パルス数D2の比D1／D2を所定時間毎に計算する。
また加工状態判別手段により、現在のD1／D2値と前回の
D1／DD値の比率または差分値と基準値とを比較し、その
比率または差分値が基準値を超えた場合に加工状態を異
常として判断し、更に制御手段により、加工状態判別手
段より加工状態が異常である信号が出力されたときサー
ボ基準電圧を増大させるように制御する。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図において、（１）は電極、（２）は被加工物、
（３）はＸクロステーブル、（４）はＹクロステーブ
ル、（５）は電極（１）と被加工物（２）で形成される
加工間隙にパルス状電流を供給する加工電源、（６）は
電極（１）の上下方向駆動を行うアクチュエータ、
（７）はＸクロステーブル（３）の駆動を行うアクチュ
エータ、（８）はＹクロステーブル（４）の駆動を行う
アクチュエータ、（9a），（9b），（9c）は上記アクチ
ュエータ（６），（７），（８）に電流を供給するサー
ボアンプ、（10）は加工間隙の電圧を検出する極間電圧
検出回路、（11）は電圧を印加してから放電が発生する
までの経過時間（以下、無負荷時間Td）に相当するパル
ス信号を発生するTdパルス発生器、（12）はTdパルスの
パルス幅を計測するTd計測器、（13）はTd計測器（12）
の計測結果から各放電パルスを即放電（D1）、正常放電
（D2）およびオープン（D3）の３種に分類した出力信号
を発生する，分類手段である放電波形分類器、（14），
（15），（16）は放電波形分類器（13）にて出力された
信号を３種のグループことにカウントするカウンタ、
（18）はカウンタ（14），（15），（16）のカウント数
から電極送り制御を行う電極送り制御装置、（20）はカ
ウンタ（14），（15），（16）のカウント数から即放電
パルス数／正常放電パルス数（D1／D2）を計算する，第
１の計算手段である第１の計算器、（21）は該D1／D2の
計算値を一旦記憶するメモリ、（22）は第１の計算器
（20）により計算されたD1／D2の最新値とメモリ（21）
に記憶された前回のD1／D2との比率を計算する，第２の
計算手段である第２の計算器、（27）は該D1／D2の比率
から加工状態が正常か異常かを判別する，加工状態判別
手段である加工状態判別器、（28）は該加工状態判別器
（27）の結果から電極送り制御条件（サーボ基準電圧）
を切り換える，制御手段である制御装置である。

次にこの発明の実施例の動作を説明する。

第１図において、従来例同様、Td計測器（12）はTdパル
ス信号のパルス幅すなわち放電波形個々の無負荷時間Td
を計測し、その結果から放電波形分類器（13）は各放電
パルス個々を即放電（D1）、正常放電（D2）およびオー
プン（D3）の３種に分類した出力信号を発生し、電極送
り制御装置（18）はカウンタ（14），（15），（16）に
よりカウントされた即放電（D1），正常放電（D2）およ
びオープン（D3）の頻度により電極サーボ送りを行うも
のである。

一方、第１の計算器（20）はカウンタ（14），（15），
（16）のカウント数即放電（D1），正常放電（D2），オ
ープン（D3）から即放電パルス数／正常放電パルス数
（D1／D2）を計算する。第２の計算器（22）は該D1／D2
とメモリ（21）に一旦記憶された前回のD1／D2との比率
（以下単にD1／D2の比率εと称す）を計算する。メモリ
（21）のデータは上記の計算が終了したのち新たなデー
タに更新され、次の計算に用いられる。すなわち、第２
の計算器（22）により、 D1／D2の比率ε＝ （D1／D2）ｎ／（D1／D2）ｎ−１ がもとめられる。

第２図は、加工深さに対するD1／D2の比率εの変化を電
極送り制御条件が異なるものについて示したものである
が、加工深さが深くなるに従いD1／D2の比率εが急激に
上昇していることがわかる。これは、加工深さが深くな
るにつれて極間でのスラッジ排出能力が低下するために
スラッジ濃度が上昇し、その結果として加工が不安定と
なるためである。D1／D2の比率εの変化は非常に大きい
ため、電極送り条件などが異なる場合についても判別レ
ベルは同一に設定できる。また、D1／D2の比率εはD1／
D2の微分値に相当するため、D1／D2そのものより早く加
工状態の変化を判別できる。

次に、加工状態判別器（27）はD1／D2の比率εが所定の
レベルを越えたかどうかにより加工が異常か正常かを判
別し、異常の場合は電極送り制御条件（サーボ基準電
圧）を制御する制御装置（28）に信号を発し、電極送り
制御条件（サーボ基準電圧）の自動切り換えを行う。

即ち、加工状態が異常である場合には、周知の電極送り
制御条件（サーボ基準電圧）制御、具体的にはサーボ基
準電圧を大きくしてスラッジ排出能力を向上させ、異常
加圧を回避する。

第３図に上記制御のフローを示す。

なお、第４図は電極送り制御条件（サーボ基準電圧）固
定の場合と、自動制御を行った場合において、加工時間
と加工深さの関係を示したものである。電極送り制御条
件（サーボ基準電圧）固定の場合は、電極送り制御条件
（サーボ基準電圧）が小さいものほど加工速度は早い
が、極間が狭く、スラッジの排出も悪くなるため、異常
加工（加工不能）となる加工深さが浅くなる。一方、自
動制御を行ったものについては異常加工に陥ることがな
く、加工速度も約10〜20％増加している。

ところで、上記実施例においては電極送り制御条件を、
即放電（D1），正常放電（D2）およびオープン（D3）の
頻度により行う例を示したが、第５図に示すように極間
平均電圧検出器（23）、Ａ−Ｄ変換器（24）などを設け
た構成として平均電圧制御による電極送り制御としても
良い。また、即放電パルス数と正常パルス数（D1／D2）
の比率ではなくD1／D2の差分を利用し制御を行っても同
様の効果を得ることができる。さらにオープン（D3）の
頻度が少ない場合には（D3）を（D2）に加えた２つの区
分時間で処理を行ってもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、現在のD1／D2値と前回
のD1／D2値の比率または差分値により異常加工を予測・
判別し電極送り制御条件を自動的に切り換えるように構
成したため、異常加工が完全に回避でき、ひいてはきわ
めて安定かつ効率の良い加工を行い得る放電加工装置が
得られる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における放電加工装置の構
成を示す構成図、第２図は加工深さにD1／D2の比率εの
変化を示した図、第３図はこの発明の一実施例における
制御フローチャート、第４図は電極送り制御条件固定の
場合と自動制御を行った場合における加工時間と加工深
さの関係を示した図、第５図はこの発明の他の実施例に
おける放電加工装置の構成を示す構成図、第６図は従来
の放電加工装置の構成を示す構成図、第７図は極間波形
とTdパルス信号の模式図である。 図において、（１）は電極、（２）は被加工物、（20）
は第１の計算器、（21）はメモリ、（22）は第２の計算
器、（23）は極間平均電圧検出器、（24）はＡ−Ｄ変換
器、（27）は加工状態判別器、（28）は制御装置であ
る。 なお、図中、同一符号は同一部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極と被加工物により形成される加工間隙
   にパルス電圧を印加して上記加工間隙に放電を発生させ
   つつ、電極と被加工物を相対移動させて加工を行う放電
   加工装置において、上記加工間隙に印加するパルス電圧
   の時間幅を第１区分時間、第２区分時間および第３区分
   時間に区分する分類手段と、所定時間もしくは所定パル
   ス数中において第１区分時間で発生する放電パルス数D1
   と第２区分時間で発生する放電パルス数D2の比D1／D2を
   所定時間毎に計算する計算手段と、現在のD1／D2値と前
   回のD1／D2値の比率または差分値と基準値とを比較し、
   その比率または差分値が基準値を超えた場合に加工状態
   を異常として判断する加工状態判別手段と、この加工状
   態判別手段より加工状態が異常である信号が出力された
   ときサーボ基準電圧を増大させるように制御する制御手
   段とを備えてなる放電加工装置。