JPH0773812B2

JPH0773812B2 - 放電加工装置

Info

Publication number: JPH0773812B2
Application number: JP61198015A
Authority: JP
Inventors: 晴美渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-26
Filing date: 1986-08-26
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPS6357119A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は放電加工装置に係り、特に放電加工効率の向
上、改善を図った放電加工装置に関する。

（従来の技術）被加工体を一方の電極とする一対の放電電極およびこれ
ら両放電電極間に介在する充放電回路よりなる放電加工
装置はワイヤ放電加工或いは形彫り放電加工などに広く
実用されている。即ち充放電回路のコンデンサやリアク
トルなどのエネルギ蓄積素子に電気エネルギを一度蓄え
前記放電電極間に間欠的に放電を起生させ、一方の放電
電極をなす被加工体について所要の加工、例えば切断や
形彫りなど施す加工手段はよく知られ、広く実用されて
いる。ところでこの種の放電加工において、所要の放電
加工を効率よく実施するためには安定した放電が望ま
れ、一般に上記放電電極間の電圧や電流を検出し、放電
電極の送り速度を調節するか或いは充放電回路の電気条
件例えば容量の異なるコンデンサや抵抗値の異なる抵抗
体に置き換えることによって放電の安定化を行なってい
る。しかしながら前記調節手段においては次のような不
都合がある。即ち放電電極間の電圧や電流を検出し電気
条件を制御する場合についてみると、正常放電から異常
放電へ移行する際、極間電圧もしくは電流の読み取りだ
けでは詳細に放電状態を判断し難いため放電状態を正常
化するのに時間遅れを生ずる。また上記異常放電を回避
して所要の放電加工を行なうとすると放電加工可能なス
ピードに対し70〜80％程度の加工スピードを保持する必
要があり、そのため放電加工効率の低下を必然的に招来
する。

（発明が解決しようとする問題点）従って本発明は、所要の放電が円滑に行なわれ、もっ
て、効率よく微細な放電加工なども実施しうるよう改善
された放電加工装置を提供しょうとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、被加工体に対置して設けられる放電電極と、
前記被加工体と前記放電電極との間に放電電圧を間欠的
に印加しパルス状の放電電流を発生させる充放電回路
と、前記被加工体と前記放電電極との間に発生した放電
電圧および放電電流の各波形を検出する波形検出手段
と、前記波形検出手段で検出した放電電圧波形および放
電電流波形のうち対応する各波形ごとに波形内を一定の
サンプリング間隔ごとの対応する放電電圧と放電電流と
の積を計算し且つその積を総和して前記対応する各波形
ごとの放電に要したエネルギ量を計算するエネルギ計算
手段と、前記エネルギ計算手段で計算したエネルギ量を
前記充放電回路における理論エネルギ量と比較するエネ
ルギ比較手段と、前記エネルギ比較手段でのエネルギ比
較において前記エネルギ計算手段で計算したエネルギ量
が前記理論エネルギ量より小さい値のとき前記充放電回
路の電気条件を切換える電気条件切換え手段とを具備し
て成るものである。

（作用）上記構成を有する本発明は、放電電圧波形および放電電
流波形のうち対応する各波形ごとの放電に要したエネル
ギ量に基づいて放電状態を判定するようにしてるので、
よりきめ細かに且つより迅速に正確な放電状態の検出が
可能となる。その結果、安定した放電状態の維持・対応
が容易となり、放電効率を90％以上にすることができる
ことはもとより、加工面の性状や加工精度も顕著に向上
させることが可能となる。

（実施例）以下本発明の一実施例の概略構成を示す第１図を参照し
て本発明を説明する。（１）は一方の放電電極をなす被
加工体、（２）は前記被加工体（１）に対向する他方の
放電加工電極で本実施例ではワイヤ状を成しており給電
端子（2a）（2b）を介して電源（３）側に接続してい
る。また（４）は抵抗体、（５）は前記電源（３）およ
び抵抗体（４）などとともに充放電回路（６）を形成
し、且つこの充放電回路（６）の電気条件を切換える手
段で、例えば第２図に示す如く容量の異なるコンデンサ
（5a），（5b），（5c），（5d）を並列に配設し、スイ
ッチを介して適宜切換接続し得るコンデンサ群である。
さらに（７）は前記ワイヤ状放電電極（２）を流れるパ
ルス状の放電電流を検出する電流センサであり、この電
流センサ（７）を介して前記放電電流の電流波形は電流
波形検出手段（7a）にて検出される。一方（８）は電圧
プローブで、この電圧プローブ（８）を介して一方の放
電電極（１）をなす被加工体と他方の放電電極（２）と
の間の放電電圧の電圧波形は電圧波形検出手段（8a）に
て検出される。さらにまた（９）はエネルギ計算手段で
あって、前記電流波形検出手段（7a）および電圧波形検
出手段（8a）でそれぞれ検出される複数の電流波形およ
び電圧波形のうち対応する各波形ごとの放電に要したエ
ネルギ量を計算するためのものである。この場合、一定
のサンプリング間隔（例えば0.1μsec）ごとの対応する
放電電圧と放電電流との積を計算し且つその積を総和す
ることにより、それぞれ対応関係を有する一対の電流波
形および電圧波形を生じた放電に要した全エネルギ量を
計算するようになっている。なお、このような全エネル
ギ量の計算は、一定時間（例えば100μsec）に発生する
多数の波形のそれぞれについて行われる。ここで前記電
流波形および電圧波形についてのエネルギ量は下記シン
プソンの近似式もしくは台形則によって計算される。

（式中Ｅ＝エネルギ量,h＝サンプリング間隔（μsec）,
y＝Ｉ（ｔ）・Ｖ（ｔ）,I（ｔ）＝測定時の放電電流A,V
（ｔ）＝測定時の放電電圧Ｖ）また（10）はエネルギ量比較手段で、前記エネルギ計算
手段（９）で計算し、算出された放電時のエネルギ量Ｅ
を、予め設定されている理論エネルギ量と対比する機能
を備えたものである。則ちエネルギ量比較手段（10）は
前記電源（３），抵抗体（４）および電気条件切換え手
段（５）をなすコンデンサ群（但しいずれか１個を基準
に設定しておく）から構成されている充放電回路（６）
の理論エネルギ量値で出された充放電回路（６）の理論エネルギ量値）を予
め設定しておきこの設定値と前記実測値とを比較し、設
定値に対し実測値が同等か或いは小さいかを判定表示す
るものである。

次に上記構成の放電加工装置の動作について説明する。
先ず所要の被加工体を一方の放電電極（１）として設定
する一方、電源（３）を入れ両放電電極（１）および
（２）間に所要の放電を発生させて放電加工を開始す
る。この放電加工において例えば0.1μsecの間隔をおい
て前記放電電極（１），（２）間の放電電流および放電
電圧が、電流センサ（７）を介して、或いは電圧プロー
ブ（８）を介して電流波形検出手段（7a）電圧波形検出
手段（8a）にてそれぞれ対応する波形を検出する。しか
して前記放電加工における両放電電極（１），（２）間
の放電が正常の場合には第３図に模写的に示すような波
形がそれぞれ得られる。一方前記両放電電極（１），
（２）間の放電が異常の場合には第４図に模写的に示す
ような波形がそれぞれ表われる。しかして、エネルギ計
算手段にては、前記電流波形検出手段（7a）および電圧
波形検出手段（8a）でそれぞれ検出された複数の電流波
形および電圧波形のうち対応する各波形ごとの放電に要
した全エネルギ量を計算する。この場合、検出された複
数の電流波形および電圧波形のうち対応する各波形ごと
の放電について一定のサンプリング間隔（例えば0.1μs
ec）ごとの対応する放電電圧と放電電流との積を計算し
且つその総和を総和することにより、複数の電流波形お
よび電圧波形のうち対応する各波形ごとに放電に要した
全エネルギ量を計算する。なお、このようなエネルギ量
の計算は、一定時間（例えば100μsec）に発生する多数
の波形のそれぞれについて行う。ついで、このようにし
て算出された全エネルギ量はエネルギ量比較手段（10）
において予め設定されている各理論（基準）エネルギ量
と比較され理論値より小さいか否か判定される。このエ
ネルギ量比較により、例えば実測値が理論値よりも小さ
い場合、換言すると放電電流波形や放電電圧波形が第４
図示の如く異常放電に相当すると判定された場合には、
前記充放電回路（６）の電気条件切換え手段（５）のコ
ンデンサを容量の大きいものに切換える。かくすること
により放電加工において安定した放電エネルギが速かに
供給されることになり、もって所要の放電加工を再現性
よく、且つ効率よく行ないうる。またこの放電加工にお
いて加工速度を例えば10％程度低減すると前記放電エネ
ルギの安定化をさらに容易に図り得る。

なお上記実施例においては、放電加工電極（２）として
ワイヤ状のものを用いたが、この形状に限定されるもの
でなく、例えば円柱状または円板状のものであってもよ
い。また充放電回路の電気切換え手段としては上記コン
デンサ群に限らず抵抗体群或いはコンデンサと抵抗体と
の組合せなどでもよい。さらに放電電流および放電電圧
の両波形をそれぞれ検出するサンプリング間隔は好しく
は0.1μ.sec以下であるがこれより大きくてもよく、ま
たサンプリング時間は100μ.sec程度以上に設定するの
が好しい。さらに、放電電流のパルス周期が例えば50μ
secと制御されている場合において、被加工体と放電電
極との間隙が過大な場合、しばしば放電電圧が印加され
ているにもかかわらず、この放電電圧に対応する放電電
流が発生せず、放電電流のパルス周期が例えば50μsec
以上となる事態が生ずる。つまり、この場合の放電電圧
は無負荷状態となっている。このような場合には、パル
ス周期が例えば50μsec以上と基準周期を越えた段階
で、加工スピード（被加工体に対する放電電極の相対的
送り速度）を上げることにより、被加工体と放電電極と
の間隙を適性化し、放電電圧の無負荷状態をなくすこと
ができる。これは、例えば超硬合金などの放電加工にお
いて特に有効である。

〔発明の効果〕

本発明の放電加工装置は以下のような格別の効果を奏す
る。すなわち、複数の放電電圧波形および放電電流波
形のうち対応する各波形ごとの放電に要したエネルギ量
に基づいて放電状態を判定するようにしているので、よ
りきめ細かに且つより迅速に正確な放電状態の検出が可
能となる。その結果、安定した放電状態の維持・対応が
容易となり、放電効率を90％以上にすることができる。
放電加工面の荒れや加工変質層の低減のための小エネ
ルギ下での放電加工に付随しがちな異常放電への遷移領
域ぎりぎりの放電状態の迅速かつ正確な検出が可能とな
るので、異常放電の発生を未然に防止することができる
ようになり、放電加工面の品質を大幅に改善することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック
図，第２図は第１図示装置の充放電回路の電気条件切換
え手段を示す回路図，第３図は放電加工装置における正
常放電時の電流，電圧波形図，第４図は同じく異常放電
時の電流，電圧波形図である。（１）…被加工体，（２）…放電加工電極，（６）…充
放電回路，（５）…電気条件切換え手段，（7a）…電流
波形検出手段，（8a）…電圧波形検出手段，（９）…エ
ネルギ計算手段，（10）…エネルギ比較手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工体に対置して設けられる放電電極
と、前記被加工体と前記放電電極との間に放電電圧を間
欠的に印加しパルス状の放電電流を発生させる充放電回
路と、前記被加工体と前記放電電極との間に発生した放
電電圧および放電電流の各波形を検出する波形検出手段
と、前記波形検出手段で検出した放電電圧波形および放
電電流波形のうち対応する各波形ごとに波形内を一定の
サンプリング間隔ごとの対応する前記放電電圧と前記放
電電流との積を計算し且つその積を総和して前記対応す
る各波形ごとの放電に要したエネルギ量を計算するエネ
ルギ計算手段と、前記エネルギ計算手段で計算したエネ
ルギ量を前記充放電回路における理論エネルギ量と比較
するエネルギ比較手段と、前記エネルギ比較手段でのエ
ネルギ比較において前記エネルギ計算手段で計算したエ
ネルギ量が前記理論エネルギ量より小さい値のとき前記
充放電回路の電気条件を切換える電気条件切換え手段と
を具備して成ることを特徴とする放電加工装置。