JPS5924924A - 放電加工装置 - Google Patents

放電加工装置

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JPS5924924A
JPS5924924A JP13492482A JP13492482A JPS5924924A JP S5924924 A JPS5924924 A JP S5924924A JP 13492482 A JP13492482 A JP 13492482A JP 13492482 A JP13492482 A JP 13492482A JP S5924924 A JPS5924924 A JP S5924924A
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JP
Japan
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gap
electrode
discharge
voltage
output
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JP13492482A
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English (en)
Inventor
Tetsuro Ito
哲朗 伊東
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/14Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply
    • B23H7/18Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply for maintaining or controlling the desired spacing between electrode and workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/10Supply or regeneration of working media

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工装置、特に電極と被加工物とを絶縁性
加工液を介在さゼて対向させ、その極間間隙内に放電を
発生させて」二記被加工物を加工する放電加工装置に関
するものである。
第1図には従来の放電加工装置の概要構成図が示されて
いる。第1図にわいて、電極10は加工槽12内に置か
れた被加工物14と絶縁性加工液16を介して対向して
いる。電極10と被加工物14間には加工電源18が接
続されている。この加工電源18は直流電源18aと、
加工電流の断続を行なうtこめのスイッチング素子18
bと、電流制限抵抗18cと、上記スイッチング素子1
8bの断続を制御するための発振器18dとによって構
成され、加工電流を断続的に電極10と被加工物14と
の極間間隙20に供給する。
上記の加工電流Iは、I=−ξ二自−(Eは直流電尺 源18aの電圧値、Rは電流制限抵抗18cの抵抗値、
vgは極間電圧値)の式であられされる。極間電圧値v
9は、アーク放電中は20〜IOV、短絡時;よOV1
無放電中はEVとなり、スイッチング素子18bがオフ
状態の時はOVとなる。
そこでこの極間電圧値v9を検出して平滑回路22で平
均化すれば、この値で極間間隙制御を行なうことができ
る。すなわち、極間間隙20が広い時は放電が起りにく
く平均電圧値Vsは高い。極間間隙20が狭い時は短絡
したり、容易に放電するため平均電圧値Vsは低下する
。従って、乙の平均電圧値Vsを基準電圧値Vtと比較
して、この差を増幅器24で増幅して油圧サーボコイル
26に入力すれば、油圧発生−ポンプ28と油圧シリン
ダ30とで構成される油圧サーボ機構によって、極間間
隙20がほぼ一定になるように電極10を制御ずろ乙と
ができる。
従来の放電加工装置で加工状態の良否を判別する際、最
も一般的なのは上記の極間電圧値v9の平均電圧値Vs
を観測することである。すなわち、平均電圧値Vsが低
い時は極間インピーダンスが低い場合であって、短絡、
連続的アーク放電となり、極間間隙20には加工粉やス
ラッジのハ;シ留等が考えられる。しかし放電加工にお
いて最も危険な異常アーク放電は、−反発生ずると加工
液の熱分解によるカーボン発生のために、カーボンと被
加工物との間の放電となり、極間インピーダンスが高く
なっtこような状態になる。このため平均電圧値Vsの
観測では異常アーク放電にJ、る極間間隙状態悪化の検
出は不可能であるという欠点があった。
本発明は前述した従来の11.jlj順に鑑み為された
ものであり、その目的は放電発生時の極間間隙放電電圧
波形の周波数スペクトル解析を行って正常放電と異常放
電の判別をし極間間隙状態が正常となるように電極と被
加工物の極間間隙を強制的に開離かつ短縮させて、極間
間隙にポンプ作用による液流を発生させ、スラッジ、チ
ップ等の極間状態悪化要因を除去させるようにした放電
加工装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は電極と被加工物と
を絶縁性加工液を介在させて対向さゼ、その対向間隙内
に放電を発生さMてL記波加工物を加工する放電加工装
置において、電極と被加工物の間の放電電圧波形の周波
数スペクト/lを分析し、異常放電状態と正常放電状態
であるかを識別する異常放電検出手段と、上記分析によ
って極間間隙状態に応じて信号を出力する極間状態判別
手段と、乙の判別手段の出力に基ずいて極間間隙に液流
が発生ずるように開離距離や加工時間を制纒する制卸手
段とを備えたことを特徴とする。
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。第2図は本発明における検出原理を説明するための放
電電圧波形と、その周波数スペクトルを示すものであっ
て、無放電の際のように放電せずに単な木電圧パルスの
印加のみの場合には比較的容易に数式化でき、ちなみに
振幅E2周期T、パルス幅τの時のスペクトルは以下に
ように表わすことができる。(しかし、放電波形の場合
アトランダムであり式化は難しし)。)たt!シ、ω=
十 第2図(す5けるスペクトル図はl” = 2 rの場
合を例にして記載した。乙のスペクトル分布と放電状態
かられかる乙とは以下の項目である。
(1)いづれの状態のスペクトルであっても、周)tl
lTの逆数にあたる周波c!1.1゜に高い出力を示す
。たt!シ正常放電の場合、他と比較してそのピーク値
は低い。
(2)アークに関連するような放電の場合、高周波f。
(約2 M H2以上)はほと/シど存在せず正常放電
の場合200 M I+、付近にまで高周波成分が減衰
しないで発生している。
f3) Loの時の出力が低(、f、1での出力が十分
あれば正常放電しているとみなせる。
上記の結果より、(3)項のような状態にあることを判
別できれば放電状態の異常識別が可能となることがわか
る。
第3図は、乙の実施例を示す概要図であって、基本的に
は周波数スペクトル分析器と同様の構成となっている。
極間間隙の電圧信号F(t)は、FM変調盟51の出力
信号f (t)と混合器によって混合されヘテロゲイン
検波によって、’F(t)と4mの和の周波数9うち中
間周波」(t)の周波数のみが取り出され差も出るが、
これはフィルターによって除去する中間周波数増幅器5
3により増幅され、検波鼎54により振幅分が検波され
て低周波増幅器55(ζよって増幅される。前述のFM
変m器51は、アナログ電圧^νによって周波数変調さ
れているので、このアナログ電圧AVを時間に比例して
変化させることにより時間と周波数の関係が直線的とな
り、時間毎(ζ「(t)のうちのj (t)の周波数分
多いだけの周波数スペクトルの振幅を低周波増gN55
の出力として取り出すことができる。よってアナログ電
圧Aνが前記のfo、 f、に相当する電圧1ζなる時
間は正確な発振器56、及びこの出力を数えていくカウ
ンター57によって判別できる。58はfoの判別器、
59は1Hの判別器である。カウンタ・−57の内容;
より/A変換器60によってアナログ電圧Aνとなり、
前記F’M変劇器51を変調する。レベル比較器61は
fo判別器あるいはf、判別器よりのタイミング4M号
に応答してそのタイミングにおける所定の基準値J、り
も低周波増幅された振幅、ずなわち周波数スペクトルが
大か小かの判別をし、この結果に基づいて異字放電の時
は出力S^を出す。例えばf、が3 K IIz r、
が5 M H2とする。また中間周波数10.7M 1
12とすれば、f(t)が、10、693M Hzの時
にIoが5,700 M IIzの時1.の各aスペク
トルが検出できる。FM変調器51が広帯域のものであ
って、入力電圧0■の時5 M H,,10■の時10
■曳のものとし、l) / A変換が16bitタイプ
のものなら±800.程度の分解能のスペクトル分析器
となる。また、f6に関しては常に加工の条件選択の毎
に変更されるのてf、 = =T (tこt!シ、周期Tはオンタイムとオフタイムの和)
の演算制御を行う必要がある。
さて、上記出力SAについて、草4図のレベル比較器6
1の詳細説明図を用いてより詳しく説明する。低周・波
増幅器55の出力はアナログスイッヂ62.63により
、各々11判別とiH判別のタイミング以外に比較器6
4p65に接続されないようになっている。そして、f
l1判別タイミングにおいて、スペクトル振幅■がV+
 J:り大であると比較器64の出力【よ“1′°とな
り、ANDゲート66を介してカウンター67をカウン
トアツプする。また、fH判別タイミングにおいて、上
記■が■2より大であると、比較N65の出力は1′°
となり、ANDゲート68を介し−Cカウンタ67をリ
セットするので、このカウンター67は1oタイミング
でのスペクトル振幅大の時内容が増加し、【Hタイミン
グでの鳩が大の時はtこt!ちにカウンタ内容が零にな
る。よって高周波成分があれば零、f、成分痴人である
と増加という状態をくりかえすので、このカウンター内
容をD/A変換器40を用いてアナログ電圧V、を観察
する乙とによっても、極間間隙状態の良否を判別できる
。すなわち、V、が大であれば異常放電に近づいている
こととなり、例えば加工粉の滞留によって極間間隙スラ
ッジがたまっているとか、異常アークによって加工液1
6が熱分Δ7してカーボンが発生しているとか、電極の
一部が破損してそのかけらが極間1!JP!X20に存
在するとか、等の不只合が容易に検出できる。
しかしごく短時間であれば極間間隙状態は断えず変化し
ており、短時間前記のV、があっても必ずしも極間間隙
状態が悪いとは判断てきない。そこでディジタルアナロ
グ変l!%蕎40の出力vcの所定値以上の存在がある
時間続いたことを検出して、極間間隙状態の良否を判断
する必要がある。
第5図における電圧比較!4814 Bはディジタルア
ナログ変換u40の出力■が所定111’f Vu 、
1りも大か小かを判別している。vol>v、、になる
ど、電圧比較!A¥ 148 ノ出力は負となり、ヘ−
’X1ll:抗150を介してスイッチング用トランジ
スタj52を副フ状態にする。このため時間目測用コン
デンサ154は抵抗156を介して充電され、コンデン
サ1540両端電圧へ、は次式(こようにあられされろ
1 VJI = V41(1−eよe γ・0)ただし、r
、は抵抗156の抵抗値 ”Cは已ンデンサ154の容量 tは時間 このコンテン91540両端電圧鴇は基準電圧鴇と電圧
比較器158で比較される。VJI〉Vllの期間は電
圧比較器158の出力が負にならないため、発光ダイオ
ード160は点灯しない。そしてVo〉■、1の状態が
所定時間継続してV7.〉■、になると、電圧比較器1
58の出力が負となり、発光ダイオード160を抵抗1
62を介して点灯させて極間間隙状態の以上発生を表示
するものである。
スイッチ164は、時間の関数t!けで極間間隙状態を
判断するか、ディジタルアナログ変換器40の出力鳩の
大きさと時間の積の関数として判断するかを切換えるた
めのスイッチである。すなわち単に時間だけの検出では
極間間隙状態の異常判別の困WEな加工、例えば超硬合
金の加工のように一瞬にしてアークによる割れや、タン
グステンの欠落が発生する場合には、差の電圧と時間の
積の関数として、異常の発生をずみやかに知ることが臀
きる。すなわち短時間であっても、差が大であればコン
デンサ(C1の充電電流が増え、t:たちにコンデン号
電圧VJが′lηに達するからである。
また、差の電圧V。を直接電圧旧て観測することより、
最適値と現在値の差を直接観測することができ、極間間
隙状態のモニターとして使用できる乙とは明らかである
そして、上記の極間異常発生検出装置の出力は、カウン
ター67の出力2〜2の2進デイジタル値とともに極間
間隙を制御11−る制御装置(、I M F)に送られ
、これらの信号に、Lす、極間間隙に強制的な拡大動作
を与えるようにして、極間間隙状態に応じた拡大量を自
動的に制御するようにしている。
第6図は極間間隙制御装置(JMP)の詳細図であって
、本実施例では、ヒi!t!信号によって間隙を強制的
に拡げる信号の存続時間を制御することにより、極間間
隙の拡大量と、加工時間と、拡大動作時間の比率を制御
すりようにした例を示している。この第6図における2
28は多桁一致回路(ディジタルコンパレータ)であっ
て、異常検出用カウンター67の値と間隙強制拡大時間
設定カウンター219が等しくなることを判別し、一致
するとR−Sフリップフロップ220をリセットする。
上記カウンター219により設定される時間は、基準ク
ロックパルス発生器221のクロックパルスの周期と、
上記カウンター219の値が一致した異常検出用のカウ
ンター67の値との稍の値となる。そして、上記R−3
フリップフロップ220の出力Qは、極間間隙サーボ回
路24゜26に対して極側的に、?1lIiii上昇信
号SM上昇止させるアナログスイッチ222を作動させ
る。すなわち位置差に相応する時間(よ、R−Sフリッ
プフロップ220のQ出力「1」となっており、この間
、電極は強制的に上昇させられる。またR−Sフリップ
フロップ22Gが一旦リセットされる。Qが0となると
Qの反転出力頁は「1」となり、加工時間設定カウンタ
ー223のクロックパルス入力ゲート224が開となっ
て、加工時間プリセットスイッチ225がセラ1−され
た時間の間、R−Sフリップフロップ220の出力Qは
「0」となるのて、上記電極上昇信号SM発生用のアナ
ログスイッチ222は4−プン状態となり、極間間隙の
通常のサーボが極間間隙信号Vsと基準電圧VRO差に
基づいて行われる。なお、抵抗「は電極」二昇信号SM
が発生し、た時、上記Vs、VRの発生回路を保護する
ためのものである。
上記の動作は、常に行なわれているわけではなく、W8
間間隙異常状態検出信号SAが「)」のとき、すなわち
極間間隙が異常状態のとき行われる。
検出信号S4はANDゲート226とORゲート227
で弁別され、Sが「0」の時に(よORゲートの出力は
「J」なので、rt−sフリップフロップ220はセッ
ト状態とな−、ており、」二記電極」二昇信号SMは出
力されず通常の極間間隙サーボがなされる。
以上のJ゛うな本発明によれば、極11tl fftJ
 R異常状態検出信号S、Aが「1」にrJると、極間
間隙はその時の加工の異常状態に応じて自動的に設定さ
れ、その差が大きなほど拡大時間も拡大量も増加し、極
間間隙状態を好転させろようにしている。まt:、上記
sAが「0」の時には電極の強制的上昇動作は行なわれ
ず、通常の極間間隙サーボを行なう。
上記の実施例では、電極上界時間の制御を行なうよう(
ζして説明してきたが、この発明の目的とするところは
、異常状態検出信号に基づいて極間間隙状態を好転させ
るように、電極と被加工物の間隙の制御を行なうことに
あり、電、極上昇時間の他、加工時間、上昇速度、上昇
と加工の周期、サーボ基準電圧、サーボ系のゲイン等栃
上記信号によって制御することは何ら技術的に難しくは
なく、適宜になし得るところである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の放電加工装置を示す原理図、第2図は本
発明になる原理の説明図、第3図は周波は本発明になる
電極と被加工物の強制ジャンプの回路図、あ、。図中、
。(よ電極、14(よ被加工物 口、18は加工電源、
67は異常検知カウンターで  “豐ある。     
                 セなお、図中同−
符、号は同−又は相当部分を示す。 代理人  認可 信−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電極と被加工物とを絶縁性加工液を介在させて対向させ
    、その極間間隙内に放電を発生させて上記被加工物を加
    工する放電加工装置において、電極と被加工物の極間間
    隙で放電した際の極間間隙における電気信号中の周波数
    成分の分布を検知する検知手段と、この検知手段により
    検知される周波数成分の分布を予め設定しtコ周波数成
    分の分布を比較する比較手段と、上記比較手段の出力信
    号に基ずいて極間間隙状態を判断して信号を出力する極
    間間隙状態判別手段と、この判別手段の出力に基すいて
    極間間隙を制御する制御手段を具備する乙とを特徴とす
    る放電加工装置。
JP13492482A 1982-08-02 1982-08-02 放電加工装置 Pending JPS5924924A (ja)

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JP13492482A JPS5924924A (ja) 1982-08-02 1982-08-02 放電加工装置
US06/519,643 US4582974A (en) 1982-08-02 1983-08-02 Electric discharge machine including means for detecting abnormal discharge conditions
CH4202/83A CH661228A5 (de) 1982-08-02 1983-08-02 Funkenerosionsmaschine mit einer elektrode zum bearbeiten eines werkstueckes.
DE19833327900 DE3327900A1 (de) 1982-08-02 1983-08-02 Elektrische entladungsvorrichtung

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