JPH11235621A - 放電加工方法および放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解を抑え、かつ加工速度を大きくすること
ができる放電加工方法および放電加工装置を提供するこ
と。 【解決手段】 一方の極性の電圧パルスを印加する第１
の期間と、他方の極性の電圧パルスを印加する第２の期
間とを交互に繰り返し、加工用電極と被加工物で形成さ
れる極間に発生する放電電流に主放電電流を重畳するよ
うにした放電加工方法において、基準値設定手段５１
と、極間電圧積分手段５２と、比較手段５３と、第１の
期間を設定するタイマ５４とを設け、第１の期間の長さ
を一定にしておき、第２の期間の長さを、第２の期間の
開始から第２の期間における極間電圧と予め定める基準
電圧との差の積分値が第１の期間における極間電圧と基
準電圧との差の積分値に等しくなる時とするように制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工用電極と被加
工物の間（以下、極間という。）に放電エネルギを供給
しながら被加工物を加工する放電加工方法および放電加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工は加工用電極と被加工物との間
に放電エネルギを供給しながら両者を相対的に移動させ
ることにより被加工物を加工する加工方法である。加工
用電極がワイヤ電極であるワイヤ放電加工の場合、電源
として直流電源を使用し、被加工物を正極、ワイヤ電極
を負極として加工をすると加工能率を向上させることが
できる。しかし、直流で加工をする場合、加工液である
水を介して電解電流が流れ、電解腐食が発生して加工面
の品質が低下する。そこで、特開平６−７１５１６号公
報（以下、従来技術１という。）では、加工電源を交流
にして、正極性（以下、被加工物が正極、ワイヤ電極が
負極になる極性を正極性と呼び、これとは逆に被加工物
が負極、ワイヤ電極が正極になる極性を負極性と呼
ぶ。）と負極性の加工パルスを所定のパルス数ずつ印加
している。また、特開平７−２９０３１７号公報（以
下、従来技術２という。）では、加工パルス毎に極性を
切り換えている。また、特開平６−３３９８１５号公報
（以下、従来技術３という。）では、直流電源による加
工パルスで加工を行い、放電休止時間中に加工パルスと
逆の極性の電圧を印加している。さらに、特開平８−１
４３８号公報（以下、従来技術４という。）では、両極
性電源で極間電圧の積分値が０Ｖをクロスしたら極性を
切り換えるように制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術１の
ように正極性と負極性の加工パルス数を固定すると、放
電状態によっては平均電圧が正負にばらつき、被加工物
の表面が電解されて加工面の品質が低下することがあっ
た。

【０００４】また、従来技術２のように加工パルス毎に
極性を切り換えると、加工能率が低下するだけでなく、
放電状態によっては平均電圧が正負にばらつき、被加工
物の表面が電解されて加工面の品質が低下することがあ
った。

【０００５】また、従来技術３のように直流電源で放電
休止時間中に逆の極性の加工パルスを印加する場合、加
工能率を上げるために極性を変える時間を短くすると、
極間が絶縁状態になり難く加工速度が低下した。。

【０００６】さらに、従来技術４のように、極間の平均
電圧を０Ｖにしても、被加工物の表面が電解されて加工
面の品質が低下することがあった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、電解を抑え、かつ加工速度を大きくするこ
とができる放電加工方法および放電加工装置を提供する
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の手段は、一方の極性の電圧パルスを印加する
第１の期間と、他方の極性の電圧パルスを印加する第２
の期間とを交互に繰り返し、加工用電極と被加工物で形
成される極間に発生する放電電流に主放電電流を重畳す
るようにした放電加工方法において、前記第１の期間の
長さを一定にしておき、前記第２の期間の長さを、前記
第２の期間の開始から前記第２の期間における極間電圧
と予め定める基準電圧との差の積分値が前記第１の期間
における極間電圧と前記基準電圧との差の積分値に等し
くなる時までにすることを特徴とする。

【０００９】また、第２の手段は、一方の極性の電圧パ
ルスを印加する第１の期間と、他方の極性の電圧パルス
を印加する第２の期間とを交互に繰り返し、加工用電極
と被加工物で形成される極間に発生する放電電流に主放
電電流を重畳するようにした放電加工装置において、第
１の期間を設定するタイマと、極間電圧積分手段と、基
準値設定手段と、比較手段とを設け、前記第２の期間の
長さを、前記第２の期間の開始から前記第２の期間にお
ける極間電圧と予め定める基準電圧との差の積分値が前
記第１の期間における極間電圧と前記基準電圧との差の
積分値に等しくなる時までとして制御することを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係
るワイヤ放電加工装置の回路構成図である。１は加工用
電極であるワイヤ電極、２は被加工物で、両者間が極間
Ｇである。３は第１のスイッチで、半導体のスイッチン
グ素子で構成され、一方の端子は出力電圧Ｅ１が２００
〜３００Ｖの第１の直流電源４の負極に、他方の端子は
電流逆流防止用のダイオード５および通電チップ６を介
してワイヤ電極１に接続されている。第１の直流電源４
の正極は被加工物２に接続されている。７はサージ電圧
吸収回路で、正極側はダイオード８のカソードに、負極
側は被加工物２に接続され、ダイオード８と被加工物２
間の電圧を５０〜１００Ｖに維持する。そして、ワイヤ
電極１、第１のスイッチ３、第１の直流電源４、および
被加工物２で主放電回路を構成している。

【００１１】１０は第２のスイッチで、半導体のスイッ
チング素子で構成され、一方の端子は出力電圧Ｅ２が７
０〜１５０Ｖの第２の直流電源１１の負極に、他方の端
子は減流用の抵抗器１２の一方の端子に接続されてい
る。また、第２の直流電源１１の正極はコンデンサ３０
のワイヤ電極１側の端子に、抵抗器１２の他方の端子は
電流逆流防止用のダイオード１３を介してコンデンサ３
０の被加工物２側の端子にそれぞれ接続されている。

【００１２】２０は第３のスイッチで、半導体のスイッ
チング素子で構成され、一方の端子は出力電圧Ｅ３が７
０〜１５０Ｖの第３の直流電源２１の負極に、他方の端
子は抵抗器２２の一方の端子に接続されている。また、
第３の直流電源２１の正極はコンデンサ３０の被加工物
２側の端子に、抵抗器２２の他方の端子は電流逆流防止
用のダイオード２３を介してコンデンサ３０のワイヤ電
極１側の端子にそれぞれ接続されている。

【００１３】３０はコンデンサで、一方の端子はワイヤ
電極１に、他方の端子は被加工物２にそれぞれ接続され
ている。ここで、コンデンサ３０の容量は、第２の直流
電源１１および第３の直流電源２１の通電路のインダク
タンス３１および抵抗３２とで振動条件を満たす値に設
定されている。そして、ワイヤ電極１、抵抗器２２、第
３のスイッチ２０、第３の直流電源２１および被加工物
２で正極性の絶縁破壊用放電回路を構成する。また、ワ
イヤ電極１、第２の直流電源１１、第２のスイッチ１
０、抵抗器１２および被加工物２で負極性の絶縁破壊用
放電回路を構成する。

【００１４】４０、４１、４２はそれぞれ第１〜第３の
スイッチ３、１０、２０を駆動する駆動回路である。４
３、４４は検出ケーブルで、それぞれワイヤ電極１と被
加工物２に接続され、極間Ｇの電圧を電圧積分器５２お
よび制御回路５５に入力する。５１は基準電圧設定器
で、基準値ｖｋを電圧積分器５２に入力する。５２は電
圧積分器で、１μｓ毎に極間電圧と基準値ｖｋ（ただ
し、０≧ｖｋ＞−１０、好ましくは−０．１＞ｖｋ＞−
５）との差を積分する。５３は比較器で、電圧積分器５
２の積分値Σｖが０になると、制御回路５５に極性切り
換え信号を出力する。５４はタイマで、制御回路５５に
接続され、期間Ｔｐの長さを管理する。制御回路５５は
駆動回路４０、４１、４２にオン・オフ信号を出力す
る。

【００１５】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
２は極間電圧と極間電流を示す波形および各スイッチの
駆動信号を示す図であり、図３は全体の動作を示すフロ
チャートである。図２中（ａ）は極間電圧を、（ｂ）は
極間電流を、（ｃ）は第２のスイッチ１０のオン・オフ
信号を、（ｄ）は第３のスイッチ２０のオン・オフ信号
を、（ｅ）は第１のスイッチ３のオン・オフ信号を、
（ｆ）はコンデンサ３０による振動電流を、（ｇ）は第
２のスイッチ１０に流れる電流を、（ｈ）は第３のスイ
ッチ２０に流れる電流を示している。先ず、正極性の絶
縁破壊用放電回路が動作する期間Ｔｐと負極性の絶縁破
壊用放電回路が動作する期間Ｔｎにおける動作を説明す
る。期間Ｔｐにおいて、制御回路５５はスイッチ２０を
オンする。放電が開始すると、極間Ｇには第３の直流電
源２１から供給される電流ｉｐ３とコンデンサ３０から
供給される振動電流が流れる。このときコンデンサ３０
から極間Ｇに供給される電流は第１半波が正極性、第２
半波が負極性となる振動電流で、第１半波のピーク電流
はｉｐ１、第２半波のピーク電流は−ｉｐ２である。な
お、ピーク電流−ｉｐ２の絶対値は電流ｉｐ３の絶対値
よりも小さい。放電開始から予め定められている時間ｔ
１が経過したら、第１のスイッチ３をオンして、第３の
スイッチ２０をオフする。これにより、上記電流ｉｐ３
および上記コンデンサ３０から供給される振動電流に第
１の直流電源４からの大電流が重畳される。上記したよ
うに電流ｉｐ３とピーク電流−ｉｐ２の和は正であり、
極間Ｇには正極性の放電電流が流れているから、第１の
直流電源４からの電流重畳は円滑に行われる。第３のス
イッチ２０をオフしてから予め定められている時間ｔ２
が経過したら、第１のスイッチ３をオフする。第１のス
イッチ３をオフしてから予め定められている時間ｔ３が
経過したら、再びスイッチ２０をオンする。以下、期間
Ｔｐが終了するまで、上記の動作をくり返す。

【００１６】期間Ｔｎにおいて、制御回路５５はスイッ
チ１０をオンする。放電が開始すると、極間Ｇには第２
の直流電源１１から供給される電流−ｉｐ６とコンデン
サ３０から供給される振動電流とが流れる。このときコ
ンデンサ３０から極間Ｇに供給される電流は第１半波が
負極性、第２半波が正極性となる振動電流で、第１半波
のピーク電流は−ｉｐ４、第２半波のピーク電流はｉｐ
５である。放電開始を確認したら、第２のスイッチ１０
を直ちにオフする。放電開始してから時間ｔ１が経過し
たら、第１のスイッチ３をオンする。極間Ｇには正極性
の放電電流が流れているから、第１の直流電源４からの
電流重畳は円滑に行われる。第１のスイッチ３をオンし
てから予め定められている時間ｔ２が経過したらスイッ
チ３をオフする。スイッチ３をオフしてから予め定めら
れている時間ｔ３が経過したら、再びスイッチ１０をオ
ンする。以下、期間Ｔｐが終了するまで、上記の動作を
くり返す。

【００１７】次に、全体の動作を説明する。動作指令が
与えられると、制御回路５５は電圧積分器５２をオンし
（図３における手順Ｓ１００）、期間Ｔｐの制御を開始
すると共に、タイマ５４をオンして時間Ｔの計測を開始
する（手順Ｓ１１０）。なお、電圧積分器５２は加工が
終了するまで、検出した極間電圧と予め設定され基準値
ｖｋ（ここでは０．５Ｖ）との差を積分し、積分値Σｖ
とする。また、期間Ｔｐは通常５０〜５００μｓであ
り、ここでは１００μｓである。そして、時間Ｔが１０
０μｓになると（手順Ｓ１２０）、時間Ｔの計測を終了
・リセットすると共に放電サイクル中すなわち時間ｔ
１、ｔ２、ｔ３の動作中かどうかを確認し（手順Ｓ１３
０）、放電サイクル中でない場合は直ちに、また、放電
サイクル中の場合は放電サイクルが終了してから（手順
Ｓ１４０）、手順Ｓ１５０の処理を行う。手順Ｓ１５０
では期間Ｔｎの制御を開始すると共に、比較器５３の極
性切り換え信号を監視する。期間Ｔｎが開始されると、
電圧積分器５２の積分値Σｖが徐々に減少する。そし
て、極性切り換え信号が出力されたら（手順Ｓ１６
０）、放電サイクル中すなわち時間ｔ１、ｔ２、ｔ３に
おける動作中かどうかを確認し（手順Ｓ１７０）、放電
サイクル中でない場合は直ちに、また、放電サイクル中
の場合は放電サイクルが終了してから（手順Ｓ１８
０）、手順Ｓ１１０の処理を行う。以下、加工が終了す
るまで、上記の動作すなわち期間Ｔｐと期間Ｔｎを交互
に繰り返す。

【００１８】この実施の形態では、期間Ｔｐから期間Ｔ
ｎに移る時、および期間Ｔｎから期間Ｔｐに移る時のい
ずれの場合も、放電サイクルが終了してから期間Ｔｐと
期間Ｔｎとを切り換えるようにしたから、加工状態が不
安定になったり、図示しない電源の半導体素子の破損を
招くことがない。

【００１９】なお、期間Ｔｎを一定にしておき、積分値
Σｖが０になった時に期間Ｔｐを終了させてもよい。

【００２０】さらに、本発明は、ワイヤ放電加工だけで
なく、加工液として水を使用する加工用電極が成形した
電極である型彫放電加工にも適用することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一方の極性の電圧パルスを印加する第１の期間と、他方
の極性の電圧パルスを印加する第２の期間とを交互に繰
り返し、加工用電極と被加工物で形成される極間に発生
する放電電流に主放電電流を重畳するようにした放電加
工方法において、前記第１の期間の長さを一定にしてお
き、前記第２の期間の長さを、前記第２の期間の開始か
ら前記第２の期間における極間電圧と予め定める基準電
圧との差の積分値が前記第１の期間における極間電圧と
前記基準電圧との差の積分値に等しくなる時までにする
から、極間電圧の平均電圧は僅かに一方の側に維持さ
れ、極間電圧の平均電圧を０にする場合よりも電解作用
を抑えることができる。この結果、加工面の品質を良好
にでき、かつ加工速度を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るワイヤ放電加工装
置の回路構成図である。

【図２】極間電圧と極間電流を示す波形および各スイッ
チの駆動信号を示す図である。

【図３】全体の動作を示すフロチャートである。

【符号の説明】

５１ 基準値設定手段 ５２ 極間電圧積分手段 ５３ 比較手段 ５４ タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 弥市 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内 (72)発明者 山家 正俊 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内 (72)発明者 菅原 敏 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立精 工株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の極性の電圧パルスを印加する第１
   の期間と、他方の極性の電圧パルスを印加する第２の期
   間とを交互に繰り返し、加工用電極と被加工物で形成さ
   れる極間に発生する放電電流に主放電電流を重畳するよ
   うにした放電加工方法において、前記第１の期間の長さ
   を一定にしておき、前記第２の期間の長さを、前記第２
   の期間の開始から前記第２の期間における極間電圧と予
   め定める基準電圧との差の積分値が前記第１の期間にお
   ける極間電圧と前記基準電圧との差の積分値に等しくな
   る時までにすることを特徴とする放電加工方法。
2. 【請求項２】 前記予め定める値を０Ｖから−１０Ｖと
   することを特徴とする請求項１に記載の放電加工方法。
3. 【請求項３】 前記極間電圧の積分値が予め定める時間
   における極間電圧の平均値の積分値であることを特徴と
   する特許請求項１または請求項２に記載の放電加工方
   法。
4. 【請求項４】 一方の極性の電圧パルスを印加する第１
   の期間と、他方の極性の電圧パルスを印加する第２の期
   間とを交互に繰り返し、加工用電極と被加工物で形成さ
   れる極間に発生する放電電流に主放電電流を重畳するよ
   うにした放電加工装置において、第１の期間を設定する
   タイマと、極間電圧積分手段と、基準値設定手段と、比
   較手段とを設け、前記第２の期間の長さを、前記第２の
   期間の開始から前記第２の期間における極間電圧と予め
   定める基準電圧との差の積分値が前記第１の期間におけ
   る極間電圧と前記基準電圧との差の積分値に等しくなる
   時までとして制御することを特徴とする放電加工装置。