JPS5828054B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工装置に関し、更に詳細に述べると、加
工用電極低消耗条件での加工速度を大幅に改善した放電
加工装置に関する。

放電加工における加工用電極の消耗は加工電流値Ｉに対
するパルス幅τＯＮ（一発毎の放電持続時間）の比に依
存し、τｏＮ／Ｉを大きくすると加工用電極の消耗が小
さく、τＯＮ／Ｉを小さくすると加工用電極の消耗が大
きくなることか良く知られている。

放電加工において、加工用電極の消耗をなるべく抑える
ことは高精度加工を行なう上で重要なことであるが、こ
のほか、面あらさ及び加工速度も放電加工を行なう上で
同様に重要なファクタである。

面あらさは、周知の如く、τＯＮと■の積に依存し、細
かい面あらさを得るためｌこはτＯＮまたは■を小さく
する必要があるが、同時に加工用電極の消耗をも小さく
するためには前記の関係から明らかなようにてＯＮでは
なく■を小さくすることが望ましい。

また、加工速度は単位時間当りの放電繰返数、したがっ
てτＯＮの大きさに依存し、加工用電極の消耗を小さく
するためにてＯＮを大きくすると放電繰返数が小さくな
って加工速度が低下する。

このように、ある加工工程において所定の面あらさが要
求されると、それに対応するτｏＮ×■の値が所定の値
に規定され、τＯＮと■の値の割合いは消耗率と加工速
度との兼合いで適当に決定し、例えば、低消耗加工を行
なう場合は王を小さく、τＯＮを太きくして、その分だ
け加工速度が犠牲になる。

したがって、所定の面あらさと所定の消耗率が要求され
る加工において、τＯＮをより小さく設定できる放電加
工装置の方が加工速度が大きく、より加工性能が高い。

本発明の目的は、上述の放電加工装置の特性に鑑み、加
工電流値に対するパルス幅比の小さい条件での加工用電
極の消耗を低減させることができ、従って、加工用電極
低消耗条件での加工速度を大幅に改善した放電加工装置
を提供することにあり、その特徴は、スイッチング素子
を含み該スイッチング素子により加工用パルスを発生さ
せる加工用パルス電源を備え、前記加工用パルスを加工
用電極と被加工物との間の加工間隙に印加して放電加工
を行なう放電加工装置において、電流制限用抵抗器とイ
ンダクタンスとが直列に接続されて成り前記加工用パル
ス電源の出力に直列に挿入接続される直列回路と、前記
加工用パルス電源の出力に対して並列に接続、まこは前
記スイッチング素子に対して並列に接続されるコンデン
サとを備え、前記直列回路と前記コンデンサと前記加工
間隙とが交流的閉回路となるようにしたことにある。

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明による放電加工装置の一実施例が示さ
れている。

放電加工装置１は、−直流電源２と、高速スイッチング
素子であるゲート・ターン・オフ・サイリスク３と、サ
イリスタ３を制御する制御回路４とを含む加工用パルス
電源５を備えている。

符号６で示されるのは加工液７が注入されている加工タ
ンクであり、この中には加工用電極８と被加工物９とが
対向配置されており、加工用電極８と被加工物９との間
の加工間隙１０には、後で詳しく述べるようにして加工
用パルス電源５から加工用パルスが印加される。

加工用電極８は、サーボモーフ１１により駆動されるボ
ールねじ１２の回転に従って送られる。

符号１３で示されるのはサーボモータ制御装置で、放電
開始電圧検出器１４からの出力電圧ｖ１と、電池１５と
可変抵抗器１６とにより作られる基準電圧■２との差電
圧の大きさに従ってサーボモーフ１１を駆動し、加工間
隙１０の間隙長力相動的に制御される。

放電開始電圧検出器１４は、加工用パルス電源５内のパ
ルス発生器１７からの同期信号Ｓ１に従って同期し、加
工間隙１０に発生する電圧のピーク値を検出するもので
ある。

基準電圧■２のレベルを調整すると、自動制御によって
定められる加工間隙の長さを変化させることができ、■
２を高くすると放電開始電圧が高くなり、加工電圧が印
加される加工用パルスのピーク値にまで達し、待ち時間
が現われるようになる。

一方、ｖ２を低くすると、加工間隙１０の電圧が印加さ
れた加工用パルスのピーク値にまで立上る前に放電が開
始するようになり、印加パルスの時間幅と実際の放電持
続時間幅をはゾ同じ値にすることができる。

サイリスタ３の出力側には、サイリスタ３を保護する保
護用ダイオード１８が図示の極性に接続されており、ダ
イオード１８のカソードと加工用電極８との間には、電
流制御用抵抗器１９とインダクタンス２０との直列回路
２１か直列に挿入接続されている。

直流電源２の負極は被加工物９に接続されており、従っ
てダイオード１８のカソードに現われた加工用パルスは
、加工用パルス電源５の出力側に、上述の如く直列に挿
入接続された直列回路２１を介して加工間隙１０に印加
される。

従来の装置では、この種の電流制限用抵抗器１９は、無
誘導抵抗器か用いられるが、本発明の装置では必ずしも
その必要はなく、この抵抗器のインダクタンス成分も利
用することにより、挿入インダクタンス２０の値を小さ
なもので済ますことができる。

また、直列回路２１の挿入位置は、直流電源２の負極と
被加工物９との間であってもよい。

さらに、ダイオード１８は本発明の実施には直接関係な
く、サイリスク３の耐圧が十分高い場合は省略できる。

さらに、本発明による放電加工装置１においては、加工
用パルス電源５の出力側に、コンデンサ２２及び抵抗器
２３の直列回路２４が並列に接続されている。

しかして、直列回路２１．加工間隙１０、直列回路２４
が交流的閉回路となるようにし、この閉回路中にスイッ
チング用の半導体素子を含まないことが本発明の装置の
特徴である。

従って、図示の実施例では、直列回路２４は、ダイオー
ド１８のカソードと直流電源２の負極端子との間に接続
されているか、ダイオード１８のカソードと直流電源２
の正極端子との間に回路２４を接続するような並列挿入
接続方法であってもよい。

こＳで、前記交流的閉回路に着目すると、抵抗器２３は
抵抗器１９と直列接続された形態になっているから、抵
抗器２３は前記交流的閉回路の回路特性を直接左右する
ものではなく、スイッチング素子３が導通を開始すると
きの突入電流を制限して前記スイッチング素子３を保護
するためのものである。

従ってスイッチング素子３の電流定格が十分高い場合は
抵抗器２３を省略することもできる。

直列回路２４のコンデンサ２２は本発明の目的以外の他
の目的にも利用できる。

すなわち、コンデンサ２２に誘起される電圧の大きさに
従って加工用パルスのパルス幅及び休止時間を制御する
ために、制御回路４は、パルス発生器１７のほかに、ピ
ーク電圧検出器２５、電圧−パルス幅変換器２６及びパ
ルス増幅器２７を有している。

ピーク電圧検出器２５はコンデンサ２２の両端の電圧の
ピーク値を検出するためのものであり、パルス発生器１
７からの同期信号Ｓ１により同期がとられ、加工間隙へ
の出力パルス休止時にコンデンサ２２に誘起される電圧
のピーク値を検出する。

コンデンサ２２には常に成る電圧か誘起されるが、加工
パルス休止時に誘起される電圧は加工液の汚れ具合いに
よる絶縁度に従って変化するので、ピーク電圧検出器２
５からの出力電圧■３は、加工液の絶縁度に従って変化
する。

出力電圧■３は電圧−パルス幅変換器２６に入力され、
出力電圧■３のレベルに応じてパルス幅の変化する補正
信号Ｓ２か出力される。

パルス発生器１７は水晶振動子２８を用いた水晶発振器
であり、操作パネルからこの発生器１７からの出力パル
ス信号Ｓ３のパルス幅及び休止時間を調節することがで
きるようになっている。

パルス幅の休止時間は、更に、先に述べた補正信号Ｓ２
により、加工液の絶縁度に応じて補正される。

出力パルス信号Ｓ３はパルス増幅器２７により増幅され
て、この出力パルス信号Ｓ３に応じてサイリスク３がオ
ン・オフ制御される。

第２図には、放電開始電圧検出器１４か回路図で示され
ている。

加工用電極８と被加工物９との間の電圧は抵抗器２９．
３０で分圧されてコンパレーク３１の一入力端子に印加
される。

コンパレーク３１はサンプルホールド回路３２と共にピ
ーク電圧検出回路を構成しており、加工間隙に印加され
る加工用パルスより若干位相の進んでいる同期信号Ｓ１
の各立上り点においてモノマルチバイブレーク３３がト
リガ゛され、そのＱ出力からのリセット信号Ｒ８により
、加工用パルスか加工間隙に印加される直前にサンプル
ホールド回路３２かリセットされ、各加工用パルス毎の
ピーク電圧、すなわち、放電開始電圧が検出される。

サンプルホールド回路３２からの検出電圧■４は、平滑
回路を構成するコンデンサ３４と抵抗器３５とで平均化
し、演算増幅器３６で電圧ホローし、この電圧は出力■
、としてサーボモータ制御装置１３に入力される。

次に、第１図、第２図、及び第３図ａ乃至第３図ｆを参
照しながら、放電加工装置の動作について説明する。

第３図ａは出力パルス信号Ｓ３の波形図、第３図すは放
電時の加工間隙電圧波形図、第３図Ｃは第３図すに対応
した放電電流波形図である。

加工間隙の電圧波形は、第３図すのようになり、放電は
加工間隙電圧がピーク値に到達する前に開始され、一方
、加工用パルス休止時には、コンデンサ２２に誘起した
電圧（第３図ｆ）が抵抗器２３及び直列回路２１を介し
て放電することによる放電波形ａＩ Ｈａ２ ｇ・・・
・・・ａｎが観測される。

第３図ｄに示される波形は放電開始電圧検出回路１４の
検出電圧■４の波形であり、その波高値は、放電開始時
の間隙電圧の値に応じて変化している。

この検出電圧■４は平滑されて、出力■１として放電開
始電圧検出回路１４から出力される（第３図ｅ）。

このように、出力電圧■１のレベルは加工間隙の放電開
始電圧レベルに従って変化し、基準電圧■２のレベルに
従って定まる加工間隙長に維持されるように加工用電極
がサーボ制御される。

基準電圧■２のレベルは、スパーク放電が、加工用パル
ス電圧のピーク値に立上り切る前に行なわれるように調
整される。

従って、印加パルス電圧の時間幅（第３図ａ）と実際の
一発毎の放電持続時間幅（第３図Ｃ）ははゾ同じ値にな
る。

また、ピーク電圧検出器２５も放電開始電圧検出回路１
４と同様に構成されており、休止期間中のコ）／アンサ
２２の両端の電圧の大きさに応じて加工用パルスの休止
期間を定めるよう電圧−パルス幅変換器２６を制御する
。

休止期間中のコンデンサ２２の両端の電圧は、加工液の
汚損度に応じて変化し、その出力電圧■３のレベルは加
工液が汚損するにつれて低くなる。

そして、制御回路４は、出力電圧■３のレベルが低くな
るにつれて加工用パルスの休止期間を長くするので、異
常放電を起しにくい状態とすることができる。

次に、第１図のような構成における直列回路２１と直列
回路２４の作用効果を表１に基づいて説明する。

表１は加工電極の消耗率１％の条件で、各段階の面あら
さの加工を行なったときのτＯＮと■の値を、本発明の
装置（第１図の実施例に示した装置）と従来の装置につ
いてそれぞれ実験的に求め、比較衣として表わしたもの
である。

ここで、本実験における従来の装置の構成は、第１図に
示した構成から直列回路２４に取去り、直列回路２１を
電流制限用抵抗１９のみに置換えたものである。

実験条件はいずれの場合も、電源電圧２４０（Ｖ、ｌで
、加工電極に直径２０關の円柱状の銅、被加工物に鋼を
用い、３０分間の加工を行ったものである。

また、本実験においてはいずれの装置でもピーク電圧検
出器２５、電圧−パルス幅変換器２６によるパルス休止
期間制御機能は働かないようにしである。

表１によって明らかなように、所定の面あらさと所定の
消耗率が要求される加工において、本発明の装置ではτ
ＯＮが従来の装置より著しく小さくなり、従って加工速
度の大幅な向上が期待できる。

なお、前述のごとく、直列回路２４をダイオード１８の
カソードと直流電源２の正極端子との間に接続しても同
じ結果が得られる。

また、第４図は、図示の銅のくさび形加工用電極を用い
加工面粗度２０〔μｍＲｍａｘ〕、加工用電極の消耗率
が約１〔優〕の条件で鋼を加工した場合の加工時間Ｈと
加工深さＤの関係を示すグラフである。

点線は従来の装置による加工の場合であり、実線が本発
明の装置による場合を示す。

加工条件は、電源電圧を両装置とも２４０〔ｖ〕とし、
また、加工電流値■を従来装置で１０．５〔Ａ〕本願発
明の装置で１．３（Ａ）とし、さらに、パルス幅τＯＮ
を従来装置で１００〔μ ５ｅｃ）、本願発明の装置で
８０〔μ ｓｅｃ、ｌとし、さらに、パルスの休止時間
τＯＦＦを両装置とも１５［μ ５ｅｃ）とした。

第４図から明らかなように、同一加工用電極で、加工面
粗度２０〔μ” Ｒｍａｘ−］、電極消耗率１〔係〕の
加工を行なうのに、本願発明の装置の方か加工速度の速
いことが判る。

本発明によれば、上述の如く、加工電流値に対するパル
ス幅比の小さい条件でも加工用電極低消耗の加工を行な
うことかできるので、加工速度が速い上に低消耗加工を
実現することかできる極めて優れた放電加工を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフロック図、第２図は第１
図にブロックで示す放電開始電圧検出器の回路図、第３
図ａ乃至第３図ｆは第１図に示す装置の動作を説明する
ための波形図、第４図は本発明による装置と従来の装置
との加工データを示すグラフである。 １：放電加工装置、２：直流電源、３：ゲート・ターン
・オフ・サイリスク、４：制御回路、５：加工用パルス
電源、８：加工用電極、９：被加工物、１０：加工間隙
、１３：サーボモーフ制御装置、１４二放電開始電圧検
出器、１９：電流制限用抵抗器、２０：インダクタンス
、２１：直列回路、２２：コンデンサ、２３：抵抗器、
２４：直列回路、Ｓ、二同期は号、Ｓ２：補正信号、Ｓ
３：出力パルス信号、ｖに出力電圧、ｖ２：基準電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スイッチング素子を含み スイッチング素子により
   加工用パルスを発生させる加工用パルス電源を備え、前
   記加工用電極と被加工物との間の加工物との間の加工間
   隙に印加して放電加工を行なう放電加工装置において、
   電流制限用抵抗器とインダクタンスとが直列に接続され
   て成り前記加工用パルス電源の出力に直列に挿入接続さ
   れる直列回路と、前記加工用パルス電源の出力に対して
   並列に接続、または前記スイッチング素子に対して並列
   に接続されるコンデンサとを備え、前記直列回路と前記
   コンデンサと前記加工間隙とが交流的閉回路となるよう
   にしたことを特徴とする放電加工装置。