JPS5911410B2 - 放電加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工中に電極よたは被加工物に間隙維持制御
サーボとは別の相対的な開離近接の往復運動を間歇的に
行なわせながら加工を行なう放電加工装置の改良に関す
る。

００放電加工のメカニズムは、一般に加工液（誘電体液
）中で加工用電極と被加工体との間に火花放電と、それ
に続く過渡アーク放電現象の形で電気エネルギーを加え
、放電により被加工体に放電痕を生ぜしめ、これをパル
ス的に繰返して加工を進行させ所定形状の加工を行なう
。

加工の諸特性は加工速度、加工面粗さ、加工拡大代、電
極消耗比等の要素によつて定量的に定まり、これらの要
素によつて加工条件が決定される。

したがつて加工条件、即ち放電のパルス巾仕。ｎ）・０
休止巾（τｏｆｆ）、ピーク電流値（ェｐ）、電圧を印
加してから放電開始までの遅れ時間（τ一等は加工速度
、加工面粗さ、加工拡大代等の目的要素を指定すること
によつて経験的にあるいは関係数式から容易に選択され
、この加工条件をもつて放電加工することにより所要の
目的加工を行なうことになるが、この放電加工において
は他の工作機械と根本的に異なつた点があり、単に選択
設定された加工条件をもつてしても目的加工ができない
場合がある。即ち、放電加工は加工間隙に発生するパル
ス放電の繰返しによつて行なわれるものであるから、各
パルス放電を正常な放電状態で行なわせることが目的加
工を行なうために必要である。し力化て、一般に電極と
被加工物とを対向させて加工を開始した場合、食い付き
が完了した後の初期状態では加工が安定し、或る時間の
間は安定した加工を行なうことができるが、加工時間が
経過して加工孔が深くなるにしたがい放電状態が不安定
となり良好な加工を行なうことが困難となる。これは、
加工間隙に介在する加工液中の加工屑濃度が増大し、加
工屑を介した軽短絡や定常アーク放電の発生回数が増す
ためである。従つて、放電加工では、加工中、加工間隙
の加工屑を除去することが必要であり、また加工屑の除
去が過剰となり加工屑濃度が低くなりすぎると放電が生
起しにくくなつて円滑な加工が行なわれなくなるところ
から、加工間隙の加工屑濃度を何らかの手段によつて加
工中常に適正な濃度に維持することが重要である。この
ため、加工屑濃度を適正に雑持するために、電極や被加
工物に穿孔等しい設けた噴流孔から加工液を加工間隙に
噴流供給したり、加工目的や加工形状により該噴流孔を
設けることができない場合は、別に設けた噴出ノズルか
ら間隙に向かつて加工液を噴出させたり、あるいは、加
工間隙を加工の進行状態に応じて追従制御するサーボ送
りとは別に、電極または被加工物を対向方向に所定の距
離一旦離隔した後再び近接させる往復運動を行ない、こ
の往復運動に伴うポンプ作用により、離隔時に加工間隙
に加工液を流入せしめ、近接時に加工液を排出すること
によつて加工間隙の加工液を適当量更新する方法が従来
からとられており、電極や被加工物に加工液噴流孔を設
けることができない状態で加工孔の深い加工を行なう場
合は、別に設けた噴出ノズルからの加工液の噴出供給で
は加工間隙の加工液を充分に更新することができないた
め、この往復運動による加工屑濃度の制御が特に有効で
ある。しかして、この往復運動を行なう場合、設定され
る放電加工条件により加工屑の生成量を予測し、加工深
さに応じて安全度を見込んだ一定周期で往復運動を行な
うようにすると、必要以上に往復運動を行なうことにな
り、この結果、往復運動中は加工が行なわれないため加
工休止時間が増大して加工速度が低下したり、過剰な加
工液の更新により加工屑濃度が適正値よりも低下して放
電が不安定になつたりするため、通常は、放電状態の良
否を検出判別することによつて加工屑濃度の増大を検知
して、往復運動を行なわせるようにしている。

しかしながら、このような方法で往復運動の制御を行な
うようにしても、加工孔が深くなると、加工間隙が深部
に位置することになるため、一回の往復運動による加工
間隙からの加工屑の除去効果が低下し、往復運動が頻繁
に行なわれるようになると共に加工状態が不安定となり
、しばしば定常アーク放電や軽短絡等が発生して、電極
や被加工物を損傷することが少なくなく、仮にそのよう
な損傷が生じないにしても加工速度が著しく低下するこ
とになる。このため近時、加工孔が深くなつても一回の
往復運動による加工屑の除去効果が低下しないように、
放電状態の悪化を検知した信号によつて往復運動の開離
距離を増大させるように往復運動を制御する方法が行な
われているが、このように放電状態の悪化信号によつて
開離距離を増大させるように制御する場合、該悪化信号
は放電状態が定常的でない一時的な不良状態になつた時
にも出力されるため、開離距離を増大させるにはまだ早
すぎる一時的な不良放電状態時にも開離距離の増大制御
が行なわれ、この結果、必要以上に加工屑の排除が行な
われて加工が不安定になると共に、開離距離が増大すれ
ば通常往復運動に要する時間が増大するため、加工休止
時間が増加して加工速度の低下をまねくことになる。

また、一時的な不良放電状態時に開離距離が増大切換さ
れるのを防止するために、その不良放電状態が定常的な
ものであることを確認した上で開離距離の増大切換を行
なうようにしたものでは、往復運動条件の切換制御の時
期が遅くなりすぎ定常アークや短絡等の不良放電によつ
て電極や被加工物を損傷することになりかねない。本発
明は以上のような問題点を解決することを目的として提
案されるものであり、加工中に加工面積が変化しても加
工電流密度が所定値に維持されるように制御しながら加
工を行ない、放電状態の悪化が検知され且つ加工送り速
度が所定値以下に低下した時、往復運動の開離距離と周
期に関する運動条件のうち少なくとも開離距離を増大さ
せ得るように構成したことを特徴とするものである。

以下、図面に示す一実施例に基づき本発明を具体的に説
明する。１はＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍＯｒｙ）
とかマイクロコンピユータの如き記憶あるいは演算機能
を有するプログラム装置で、これに加工特性を決めるデ
ータをランク分けしてまたは関係数式として記憶させる
。

２は加工面粗さ、電極消耗比、加工拡大化代、その他の
加工の要求値を指定する押釦とかデジタルスイツチ等の
指定装置で、この指定装置によるデータ指定でプログラ
ム装置１より加工条件のプログラムを取り出せるように
してある。

３は加工パルス制御装置で、これはトランジスタのスイ
ツチよりなり、このオン時間制御によつてパルス巾τ。

１が、制御され、並列トランジスタ数の切換によつてＩ
ｐを制御するように作動し、４が電圧源である。

そして制御された加工パルスは電極と被加工体によつて
形成される加工間隙５に供給され放電加工が行なわれる
。６は加工間隙５を制御するサーボ装置で、この間隙制
御によつて放電の遅れ時間（τｗ）が常に一定になるよ
う制御される。

７がそのサーボ信号発生装置で、間隙からの検出信号を
判別し、またプログラム装置１からの信号により演算す
る。

８は評価関数による最高の周波数レベルを決定する演算
装置で、評価信号は装置９より供給され、出力は制御装
置３に加わつて最適な放電繰返周波数を決定するためパ
ルスとパルスの間の休止巾τ。

１１を制御し、常に最適な放電を発生するよう制御する
。

１０は加工間隙における放電の１つ１つをＡ−Ｄ変換検
出する装置、１１は検出信号を判別して正常放電の数を
カウントする正常放電計数装置、１２はサーボ装置６に
よる送り量、即ち追従送り距離をＡ−Ｄ変換検出する装
置で、例えば送り距離をエンコーダー、マグネスケール
等でデジタルパルス信号として検出する。

１３がそれを計数するカウンタで、計数するごとによつ
て送り距離信号を検出する。

そしてこれら装置１１及び１３からの検出放電数及び送
り距離信号が共にデバイダ一の如き演算装置１４に加え
られ、この演算装置は放電数信号と送り距離信号とを割
算することにより算出される加工面積比例信号を算出す
る。この面積信号が前記演算装置８に加わり、オンパル
ス幅τ０ｎや波高値１ｐ等の加工条件により装置９によ
つてプリセツトされた評価信号（加工電流密度の規準値
）と比較され、常に加工電流密度がこの規準値に近づく
ように制御装置３によつてオフパルス幅τ０ｆｆを制御
する。１５はサーボ装置６による間隙制御とは別に電極
と被加工物間に相対的な開離近接のレジプロ運動を与え
る往復運動制御装置で、これは検出装置１０のデジタル
検出値を判別装置１６で良いか悪いか判別し、良放電及
び悪い放電をカウンタ１７でカウントした後、比較回路
１８で比較することにより加工状態が判別され、この判
別出力が往復運動条件選択装置１９に入力される。

この装置１９にはプリセツト装置２０によつて前記往復
運動の開離距離や周期に関する運動条件がプリセツトし
てあり、この装置１９に前記比較回路１８による加工状
態判別出力を入力して、入力に対応する運動条件を装置
１９にプリセツトされた各種運動条件の内から選択し、
選択出力を往復運動制御装置１５に加えて運動制御せし
める。２１は送り距離出力を微分して送りスピードを算
出する演算装置、２２は装置２３によつてプリセツトさ
れた規準値と前記送りスピードを比較して前記カウンタ
１７のクリア信号を出力する比較回路、２５は加工間隙
に供給する加工液の液圧制御装置で、放電パルスτ。

１によつて定まつて発生する算出することのできる切削
粉を間隙から除去するためにＤ−Ａ演算増巾器２４から
の信号により作動する。

以上の装置によれば、装置２によつて希望のデータを指
定することによつて自動的に制御プラグラムが装置１か
ら出力し、これが制御装置３に加わり所定の加工パルス
が加工間隙５に供給され、目的加工が行なわれるように
なる。

そして加工間隙に発生するパルス放電の１つ１つはＡ−
Ｄ変換器１０で変換検出され、それが正常か否か判別さ
れ正常放電だけが装置１１によつてカウントされ放電数
の計数が行なわれる。したがつて装置１１のカウント数
は加工に有効な放電の集積であり、加工量に比例するこ
とになる。

一方サーボ装置６による加工間隙の制御は装置７により
加工間隙が常に微小な一定値を維持するように制御する
わけであるが、このサーボ送り量は装置１２によりデジ
タルパルス変換して検出され、且つ装置１３によりカウ
ントされる。そしてこれら装置１１の放電数信号と装置
１３の送り距離信号とが共に装置１４に加わり、こ＼で
所定の時間毎もしくは所定のカウント数に達する毎に割
り算される。しかしてこの割算された算出値は加工面積
に比例する信号であり、これは装置８に加わつて装置９
によつてプリセツトされた規準値と比較演算されて最高
周波数を決定し、制御装置３をして休止巾τ。Ｆｆの最
適制御を行なわしめる。このように最適な放電周波数を
演算決定する装置８の入力信号に面積比例信号を入力す
ることにより加工面積が増大するときは、オフパルスτ
。Ｆｆを小さくして周波数を高め、反対に加工面積が減
少するときはオフパルスτ。Ｆｆを増大して放電繰返周
波数を減少するから、したがつて例えば、加工始めの電
極先端の尖つた部分と被加工体が対向して小加工面積で
加工するときは、電流密度が増大することによりアーク
放電が発生し易いが、このようなときには面積比例信号
の演算によりオフパルスτ。Ｆｆを大きく制御してやる
ことによつてアークの発生を防止せしめ、また加工の進
行にしたがつて電極が被加工体内に深く侵入するにした
がつて加工面積が次第に増加する場合はこの増加割合に
応じてオフパルスτ。Ｆｆを小さく制御し電流密度の減
少により電極送り速度が低下しないよう、常に設定した
加工電流密度に維持されるように制御することによつて
能率の良い加工を行なうことができる。従つて、本発明
では、加工面積の変化にかかわらず加工電流密度が所定
値に維持されるため，加工間隙の加工屑濃度が適正に保
たれ良好な放電状態で加工が行なわれ且つ他に加工送り
を阻害する原因がないかぎり、一定の加工送り速度で加
工が進行することになる。また加工終了直前では一般に
加工面積が再び減少するが、このときは再び面積の減少
に応じてτ。Ｆｆを大きく制御することによつてアーク
等の異常放電の発生を防止し、加工終了まで極めて安定
した高速度の放電加工を完了させることができる。なお
プリセツト装置９による基準値は、最大電流密度が荒加
工で約１０〜１５Ａ／ＣＴｌｔ程度流せることが実験的
に確められており、この範囲はまたプログラム装置１か
らの条件によつても定められ、これに応じて基準値がそ
の目的加工の最高条件として設定され、加工面積の変化
に対して常にその最高条件に追従させるよう周波数制御
が行なわれる。一方Ａ−Ｄ変換装置１０による放電検出
信号は判別器１６でその良否が弁別され、例えば放電々
圧が或る一定値以上であれば良、それ以下であれば悪と
いうように弁別し、良い放電と悪い放電を分けてカウン
タ１７で計算する。

このカウンタ１７は、加工送り速度が所定値以上の時は
比較回路２２の出力信号によつて常にクリアされており
、加工送り速度が所定値以下になつた時、この良放電と
悪放電の計数値を比較回路１８で比較して、その比較出
力信号を判別装置１９で判別し、且つそれにもとずいて
装置２０でプリセツトしたレジプロ運動の周期とかスト
ローク（間離距離）等の運動条件を選択し、選択信号を
レジプロ運動制御装置１５に加える。加工間隙に繰返さ
れる放電のうち放電溶解噴山により軽く短絡する短々絡
とか、加工屑、炭素生成物等が間隙に介在して軽短絡を
起したり定常アーク放電等の異常放電の発生回数が増大
すると次第に加工屑、炭素生成物等が堆積して来て加工
が全く不可能になる場合が生ずるが、このようなとき電
極を急速に上昇させて間隙を広げることにより放電を中
止するとともにこの間に周りから加工液を間隙に流入さ
せて洗い流し、また電極を下降させることによつて間隙
の流入液を外に押し出すとき、このポンプ作用による液
の流れに伴なわせて間隙を洗浄することができ所定のレ
ジプロ運動完了後には再び正常放電を再開させることが
でき、これにより定常的なアークを助長する因子を除去
して異常消耗等を全く起さないで長時間の加工を続ける
ことができる。これは特に深い穴の加工とか、加工液を
間隙に加圧噴流できない場合の加工において特に有効で
ある。そして、このような往復運動の運動条件が往復運
動条件選択装置１９で選択され、本発明では、この運動
条件の切換選択が、加工送り速度が所定値以下に低下し
た時の放電状態の悪化の程度に応じて、往復運動の開離
距離を増大させるように、更に必要ならば往復運動の周
期を減少させるように行なわれる。従つて、本発明では
、加工送り速度が所定値以下に低下しても放電状態が悪
化していなければ、即ち加工送り速度の低下が放電状態
悪化以外の原因による時は、往復運動条件の切換選択は
行なわれず、また、一時的に放電状態が悪化しても加工
送り速度が所定値以下に低下しなければ、やはり往復運
動条件の切換選択は行なわれない。このように、本発明
によれば、加工電流密度が所定値に維持されるように制
御の行なわれている加工中に、放電状態の悪化が検知さ
れ且つ加工送り速度が所定値以下に低下した時、往復運
動条件の少なくとも開離距離を増大制御し得るように構
成したことにより、加工間隙に介在する加工液中の加工
屑濃度の増大を適確に検知して電極の往復運動の条件を
適正な時期に切換選択することができるため、加工の進
行に応じて加工孔が深くなつても、加工間隙の加工屑濃
度を常に最適な濃度に保持しながら加工を行なうことが
でき、この結果、加工速度、加工精度共に優れた所期の
目的加工を円滑に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例回路結線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工用電極と被加工物が対向して形成する加工間隙
   に加工液を介在させた状態で前記電極と被加工物間に電
   圧パルスを印加し、前記間隙を加工の進行に応じてサー
   ボ送りにより追従制御すると共に該サーボ送りとは別に
   前記電極と被加工物間に相対的な開離近接の往復運動を
   間歇的に行なわせ、該近接時に前記印加電圧パルスによ
   り前記間隙にパルス放電を繰返し発生させることによつ
   て加工を行なう放電加工装置に於て、加工面積の変化に
   対応して加工電流密度が所定値に維持されるように放電
   繰返周波数を制御する装置と、前記サーボ送りによる加
   工送り速度を検出する加工送り速度検出装置と、該検出
   装置によつて検知された加工送り速度を設定された規準
   値と比較して判別する加工送り速度判別装置と、各パル
   ス放電状態を検出弁別して放電状態を判別すると共に前
   記加工送り速度判別装置により加工送り速度の前記規準
   値に基づく所定値以下への低下が検知されたとき加工状
   態の判別信号を出力する加工状態判別装置と、該加工状
   態判別装置の出力信号に応じて前記往復運動の開離距離
   と周期に関する運動条件のうち少なくとも開離距離に関
   する運動条件を切換設定する往復運動条件選択装置と、
   該往復運動条件選択装置の出力信号によつて制御される
   往復運動制御装置とを具備してなることを特徴とする放
   電加工装置。