JPS60197319A - 放電加工機 - Google Patents

放電加工機

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JPS60197319A
JPS60197319A JP59053193A JP5319384A JPS60197319A JP S60197319 A JPS60197319 A JP S60197319A JP 59053193 A JP59053193 A JP 59053193A JP 5319384 A JP5319384 A JP 5319384A JP S60197319 A JPS60197319 A JP S60197319A
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JP
Japan
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discharge
electrodes
switching element
electrode
machining
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Pending
Application number
JP59053193A
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English (en)
Inventor
Makoto Goto
誠 後藤
Takao Okabe
岡部 孝男
Akihiro Komori
小森 昭弘
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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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
    • 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
    • B23H1/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • 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
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/04Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor

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  • 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】 技術分野 この発明は被加工物電極と放電電極との間に電圧を印加
したときの放電現象を利用して被加工物を加工するよう
にした放電加工機に関するものである。
従来技術 従来、この種の放電加工機において電極の送り制御は被
加工物電極と放電電極との間の電圧(極間電圧データ)
をフィルター、アイソレーター、A/D変換器を介して
中央処理装置(CPLI)等からなる制御回路に出力し
、その制御回路にて極間電圧データが所望の値と一致す
るように電極の送り速度を制御するものであった。しか
し、この方式は信頼性の高い制御方式であるが、前記フ
ィルター、アイソレーター、A/D変換器等の電気回路
を必要とし回路が複雑になること、及び、休止時間が長
い場合、限界スピードまで加速すると、被加工物電極と
放電電極とが接触することになって極間電圧がほぼOv
に落ちてしまい、ノイズ、その他により正確な極間電圧
データを検出することは不可能となり電極送りの送り制
御は甘いものとなる問題があった。
その結果、放電加工機の加工能率が低下する問題があっ
た。
目的 この発明は上記問題点を解消させるためにな゛されたも
のであって、その第1の目的は従来の極間電圧データを
検出する検出器を設けることなく、放電周期の大小に関
係なく広い範囲に亘って各加工条件に見合った最も効率
の良い速い加工速度を安定して制御することができる放
電加工機を、第2の目的は前記第1の目的に加えて、加
工作業中における加工状態を監視することができる放電
加]二機を提供するにある゛。
発明の構成 上記目的をを達成するために、第1の発明は放電電極と
被加工物電極とを相対的に移動させるとともにそれらの
電極間に電圧を印加してそれらの加工間隙に放電を発生
させ、その放電エネルギーにより被加工物を加工する放
電加工機において、前記両電極を相対的に移送させるた
めの移送装置と、前記両電極と電源との放電路上に接続
され、前記加工間隙に放電を発生させるように前記放電
路を開閉して前記電源より前記両電極間に電圧を印加す
るスイッチング素子と、そのスイッチング素子がターン
オンされた状態において前記両電極間で放電が発生した
ことを検出して検出信号を発生する放電発生検出手段と
、その放電発生検出手段の検出信号に基づいて第一の設
定時間作動されるタイマ一手段と、前記加工間隙の放電
途中において前記スイッチング素子をターンオフし、前
記タイマ一手段の作動後、前記スイッチング素子をター
ンオンするように前記スイッチング素子を制御するスイ
ッチング制御手段と、前記加工間隙における放電回数を
第二の設定詩間毎に計数するカウンタ一手段と、そのカ
ウンタ一手段の計数値と予め設定された基準値とを比較
する比較手段と、その比較手段からの誤差出力により前
記移送装置の移送速度を補正する移送制御手段とを備え
た放電加工機をその要旨とするものである。
さらに、第2の発明は第1の発明の構成に加えて、前記
カウンタ一手段の計数値を予め設定された第二の基準・
値とを比較し、その比較値に応じて前記加工間隙の加工
状態を監視判定するだめの加工状態監視手段を備えた放
電加工機をその要旨とするものである。
実施例 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。
第1図は放電加工機の機械的配置図を示し、被加工物電
極として被加工物1はX軸テーブル2に載置され、その
X軸テーブル2はY軸デ〜プル3にて載置されている。
そして、X軸テーブル2は移送装置としてのX軸駆動モ
ータ(以下、単にX軸モータという)4にてX軸方向に
往復動され、Y軸テーブル3は同じく移送装置としての
Y軸駆動モータ5(以下、単にY軸モータという)にて
Y軸方向に往復動されるようになっている。
放電電極として′のワイヤ電極6は供給リール7から引
き出され、巻取りリール8にて適当なテンションを付与
されながら巻取られている。
そして、被加工物1及びワイヤ電極6間にそれぞれ給電
子9.10を介してワイヤ電極6側がマイナ、スレベル
となるようなパルス状電圧を印加することにより、被加
工物1とワイヤ電極6との間113fDに放電を発生さ
せるようになっている。
次に、放電加工機の電気回路について第2図及び第3図
に従って説明する。
第2図は放電駆動回路を示し、電源としての直流電源1
1の一端は加工開始スイッチ12、抵抗13、コイル1
4、ダイオード15及びスイッチング素子としての電界
効果トランジスタ(以下、単にFETという)16を介
してワイヤ電極6に接続され、他端は給電ライン17を
介して被加工物1に接続されている。そして、直流電1
11は前記加工開始スイッチ12がオンされると、充電
コンデンサ18を充電し、その充電コンデンサ18の充
電電圧を前記FETI 6のターンオンに基づいて被加
工物1とワイヤ電極6間の間隙りに印加する。そして、
前記各モータ4,5の駆動に基づいて前記間隙りが狭ば
ることにより放電が開始される。放電が開始し所定の時
間後FET16をターンオンさせた後、一定時間休止し
て再びFET16をオンさけて、第4図に示すような放
電が繰り返される。
すなわち、第4図に示すように放電周期ToはFET1
6のターンオンから放電が開始するまでの時間(無負荷
時間)Tcと放電開始からFET16のターンオフまで
の時間(負荷時間)TaとFET16のターンオフから
次のターンオンまでの時間(休止時間)Tbからなって
いる。そして、無負荷時間Tcは印加電圧EOと間隙り
によって決るため不確定な値であり、又、負荷時間Ta
と休止時間Tbは予め設定される値であって、放電加工
効率に基づいて決められるようになっている。
前記FET16のドレイン端子と前記給電ライン17間
に接続した抵抗19及びダイオード20が接続され、F
ET16のスイッチング動作によって生じるリアクタン
スを消去するようになっている。
放電発生検出手段としての変成器21は前記給電ライン
17に設番すられ、前記F’ET16がターンオンされ
た状態において被加工物1とワイヤ電極6間の間隙りで
放電が発生した場合に給電ライン17に流れる電流を検
知する。変成器21は抵抗22.23を介して発光素子
24と接続されていて、その検知に基づいて発光素子2
4を発光させる。そして、発光素子24から出力される
光は放電発生検出信号SG1として光ファイバー25を
介して第3図に示す後記する受光素子に出ツノされる。
なお、ツエーナーダイオード26は発光素子24の補償
用ダイオードである。
第3図はX軸及びY軸モータ4,5、及び、前記FET
16を制御する電気ブロック回路を示し、前記光ファイ
バー25を通って出力される放電検出信号SG1は受光
素子27にて受光される。
受光素子27は前記検出信号S01の受光に基づいてオ
ンし、そのオン信号SG2を中央処理装置(以下、単に
CPLIという)28に出力する。
CP U 28 ハ読み出し専用メ−El、I(ROM
)29及び読み出し及び書き替え可能なメモリ(RAM
)30を備え、ROM29に記憶した制御プログラムに
て動作する。又、RAM30は各種データ及びその時々
の各種データが記憶されるようになっている。又、CP
U28は前記オン信号SG2に応答して直ちに次段のプ
ログラマブルタイマ31及び遅延回路32にス・タート
信号SG3を出力する。
プログラマブルタイマ31は前記スタート信号SG3に
応答してCPU28から出力されるクロック信号CLに
基づいて予め設定された設定時間T2の計時を開始して
当該時間T2に達した時、駆動信@SG4を出力する。
プログラマブルタイマ31に予め設定された設定時間T
2は第4図に示す放電の1周期Toにおける負荷時間(
放電時間)Taとバ6ルス体止時間Tbの和を決定する
時間であって、その時間T2はCPU28から転送され
る時間データD2によって設定される。
遅延回路32は前記スタート信号SG3に応答して予め
設定された第1の設定時間T1後に、オフ信号SG5を
出力する。遅延回路32に予め設定された第1の設定時
間T1は前記負荷時間(放電時間)Taを決定する時間
で偽って、その時間T1はCPU28から転送される時
間データD1によって設定される。
前記時間データD1は前記RA M 30に記憶され、
面粗度選択スイッチ33の選択に基づいてCPU28に
て最適な時間データD1が読み出されて、遅延回路32
に転送される。また、前記時間データD2は前記RAM
30に記憶され、キーボード28aから入力された被加
工物の材質・厚さ、ワイヤー6の供給速度等の入力デー
タに基づいてCPU28にて最適な時間が読み出されて
プログラマブルタイマ31に転送される。
RSSフリップフロラフ路(以下、FF回路という)3
4は前記プログラマブルタイマ31からの駆動信号SG
4及び前記遅延回路32からのオフ信号SG5に応答し
て前記FETI 6を駆動制御する制御信号SG6を同
1mET16のゲート端子に出力する。そして、同FF
回路34は駆動信号SG4に応答してF E T 16
をターンオンに、又オフ信号SG5に応答してFET1
6をターンオフに1“るための制御信号SG6を出力す
るようになっている。
又、CPU28は放電回数カウント機能、極間短絡判定
機能並びに極間平均電圧及び極間平均電流締出機能を有
している。CPU28の放電回数カウント機能は第2の
設定時間としてのサンプリング時間1−6(本実施例で
は100ミリ5ec)ごとにその時間−「S中に起きた
放電回数(以下、サンプル放電回数という>Nsを割出
すものであって、CPU28に内蔵されたカウンタが前
記受光素子27からのオン信号SG2をカウントして得
た値に基づいてその一定時間Tsごとに逐次割出してい
る。
CPU28の極間短絡判定機能は前記ワイヤ電極6が加
工物1に接触して(極間短絡)放電が発生しない状態か
どうかを判別するものであって、予め設定した第2の基
準値としての基準放電回数NXと前記サンプル放電回数
NSとを比較しN5=NXの時、極間短絡と判断する。
基準放電回数N×は前記放電周期To(=Ta+Tb十
Tc)において無負荷時間Tcを零にした時、すなわち
、1周期To <=Ta+Tb)’rおこなった際の前
記100ミリsecのサンプリング時間TSでの放電回
数を基準放電回数Nx(=Ts/TO)としている。
従って、前記サンプリング放電回数Nsが基準放電回数
Nxと等しいときにはFET16がオンし放電が開始す
るまでの無負荷時間Tcが零ということ、すなわち、極
間短絡が生じていることが分る。なお、CP、U 28
は極間短絡と判定した場合には、駆動モータを停止させ
て、ワイヤー電極6を被加工物1から離れる方向に相対
的にわずかに復動させた後、再び加工進行方向に移動さ
せる。
又、CPLJ28の極間平均電圧及び極間平均電流算出
機能はその時々の極間に印加される電圧Eの平均電圧E
m及びその時々の極間に流れる電流■の平均電流1mを
算出ものであって、これら極間平均電圧Em及び極間平
均電流Inは以下の関係式にて算出づ°るようになって
いる。従pて、電流計、電圧計がなくても平均極間電圧
Em及び平均極間電流1 mを算出できる。
Em= (Tc −EO+Ta −El )/ (Ta
十T、b+Tc> 1m= I −Ta/T。
なお、EOは無負荷時の極間電圧、Elは放電時(負荷
時)の極間電圧である。又、l−Taは選択設定された
放電パルス波形から予め算出して設定した値である。
又、無負荷時間TC’(この場合は平均無負荷時間)は
前記負荷時間Ta及び休止時間Tbが予め設定されてい
ること及びサンプリング時間Ts中におけるサンプリン
グ放電回数Nsが分っていることからその時々に容易に
演算することができる。
そして、このように算出したサンプリング放電回数NS
、極間平均電圧Em1極間平均電流Im。
及び、極間短絡の有無の内容若しくは間隙りの程度をC
PLI28は逐次CRT35に表示するようになってい
る。又、前記サンプリング放電回数NSは同CPLI2
8にて電磁カウンタ36に表示されるようになっている
又、CPU28は第一の基準値としての目標放電回数N
Zと前記サンプリング放電回数NSとを比較して、前記
モータ4,5による当該被加工物1の効率のよい最適送
り速度(目標送り速成)FOになるように実際の送り速
度F1を制御する。
すなわち、目標放電回数Nzは前記1放電周期TO(=
Ta+Tb十Tc)において、その無負荷時間Tcを仮
に1.5マイクロsecとしたとき、 Nz=Ts/ (Ta十Tb十Tc) =1000000/ (Ta+Tb+1.5)で算出さ
れる。なお、この無負荷時間Tcの伯は予め実験によっ
て得られた最も加工能率のよい時間であって、ROM2
9内に記憶されておりCPU28にてその無負荷時間T
cが読み出されて前記目標放電回数Nzが算出される。
次に、CPLJ28はその時の送り速度F1を前記各モ
ータ4,5の回転数から演算する。そして、目標送り速
度FOを FO=F1−Nz/Ns なる関係式をもって算出する。
次に、CPU28は以下の演算を行ないΔF=(FO−
Fl)・0.8 なる補正速度量ΔFを算出する。
そして、CPU28はこの演算した補正速度量ΔFを駆
動制御回路37を介してX及びY軸駆動モータ4,5に
出力している駆動制御信号の制御量に加えて出力して送
り速度F1を目標送り速度FOに近ずくように制御する
次に、上記のように構成した放電加工機の作用について
説明する。
今、面粗度選択スイッチ33にて所定の面粗度が選択さ
れるとともに、キーボード28aにより被加工物1の材
質及び板厚、ワイヤー電極6の供給速度等のデータが入
力されると、それらのデータに基づきCPtJ28にて
第一の設定時間T1(=Ta)、及び、設定時間T2 
(=Ta+Tb)がRAM30から読み出され、それぞ
れプログラマブルタイマ31及び遅延回路32にセット
されテコの内設定時間TI、T2に従って放電力ロエが
行なわれる。又、目標放電回数NZが前記内設定時間及
び無負荷時間l”c、例えば1.5マイクロsecに基
づいて算出される。
このような状態で放電加工が行なわれると、100ミリ
secのサンプル時間TSごとにCPU28は丙蔵した
カウンタの放電回数NSを読み取るとともに、その時の
送り速度F1をめる。そして、これらから目標送り速度
FOとなるように補正速+1fiΔFを演算する。そし
て、この補正速度量ΔFに基づいて送り速度F1を目標
送り速度FOに近ずくように制御する。
すなわち、送り速度F1が遅く間隙りの狭4fりかだが
遅い場合はその補正速度量ΔFも大きくなり、送り速度
F1を目標送り速度FOまで上&y、放電周期を最適な
周期にし、放電加工効率を挙Ifることができる。
次に、CPLI28は基準放電回数NXをめ同回数Nx
とサンプリング放電回数NSとを比較して極間短絡が生
じているかどうかを判定し、短絡してい゛る場合(NX
=NS)にはその旨及びその時のサンプリング放電回数
Ns、平均極間電圧Em1並びに平均極間電流1mをC
RT35に表示する。反対に、NXf−NS場合にはそ
の旨及びその時のサンプリング放電回数NS、平均極間
電圧Em1並びに平均極間電流1mをCRT3’5に表
示するようになっている。
従って、この表示を見ることによって放電加工状態が正
確に監視でき、殊にサンプリング放電回数Nsの増減を
見ることにより、どの程度の間隙りで放電が行なわれて
いるが容易に判断することができる。しかも、電圧計、
電流計を使用しないで従来どJ3りの平均極間電圧Em
1平均極間電流1mをめることができる。
なお、前記実施例においては、放電開始時より送り速度
F1が目標送り速度FOとなるように送り速度を補正す
るようにしているが、放電開始時には設定時間■2及び
無負荷時間Tcを所定の値よりも大きな値に設定して目
標放電回数NZをめて送り速度F1を補正し、さらに、
所定時間毎に所定値に近付くように次第に減少して送り
速度F1を補正し、最終的に所定の設定時間T2及び無
負荷時間TCに対応する目標送り速度FOとなるように
送り速度F1を補正してもよい。
発明の効果 以上、詳述したように、この第1の発明によれば、一定
の時間Tsの放電回数NSをめ、その放電回数Nsと予
め設定された基準となる目標放電回数NZとを比較する
ことで、材質、形状に関係なく被加工物の送り速度、す
なわち、電極送り速度を常に目標送り速度に維持するこ
とができる。
従って、従来のように極間電圧を計測して送り制御する
方式にくらべて、電圧計、電流計、アイソレーター、A
/D変換器等の各種機器が省略できコスト的に非常に有
利となる。
さらに第2の発明は第1の発明に加えてその時々の放電
加工状態が監視できるため、効率のよい加工作業を遂行
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は放電加工機の機械的配置関係を示す斜視図、第
2図は放電加工機の電気回路図、第3図は放電加工機の
電気回路図、第4図は放電周期を説明するための・波形
図、第5図はCPUの動作を示すフローチャートである
。 図仲、1は被加工物、4はX軸駆動モータ、5はY軸駆
動モータ、6はワイヤ電極、9.10は給電子、11は
直流電源、16は電界効果トランジスタ(FET)、2
1は変成器、24は発光素子、28は中央処理装置(C
PU)、31はプログラマブルタイマ、32は遅延回路
である。 特許出願人 ブラザー工業株式会社 代 理 人 弁理士 恩1)博宣

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、放電電極(6)と被加工物電極(1)とを相対的に
    移動させるとともに、それらの電極(1゜6)間に電圧
    を印加してそれらの加工間隙(D)に放電を発生させ、
    その放電エネルギーにより被加工物(1)を加工する放
    電加工機において、前記両電極(1,6,)を相対的に
    移送させるための移送装置(4,5)と、 前記両電極(1,6)と電源(11)との放電路上に接
    続され、前記加工間隙(D)に放電を発生させるように
    前記放電路を開閉して前記電源’ (11)より前記両
    電極(1’、6)I!lに電圧を印加するスイッチング
    素子(16)と、 そのスイッチング素子(16)がターンオンされた状態
    において前記両電極(1,6>間で放電が発生したこと
    を検出して検出信号(SG1)を発生する放電発生検出
    手段(21)と、その放電発生検出手段(21)の検出
    信号(SGl)に基づいて第一の設定時間(T1)作動
    されるタイマ一手段(32)と、 前記加工間隙(D)の放電途中において前記スイッチン
    グ素子(16)をターンオフし、前記タイマ一手段(3
    2)の作動後、前記スイッチング素子(16)をターン
    オンするように前記スイッチング素子(16)を制御す
    るスイッチング制御手段(31,32,34)と、 前記加工間隙(D)における放電回数(Ns)を第二の
    設定時間(TS>毎に計数するカウンタ一手段(28)
    と、 そのカウンタ一手段(28)の計数値(Ns)と予め設
    定された基準値(Nz)とを比較する比較手段(28)
    と、 その比較手段(28)からの誤差出力(ΔF)により前
    記移送装置(4,5)の移送速度を補正する移送制御手
    段(28)と を備えた放電加工機。 2、放電電極(6)と被加工物電極(1)とを相対的に
    移動させるとともに、それらの電極(1゜6)簡に電圧
    を印加してそれらの加工間隙(D)に放電を発生させ、
    その放電エネルギーにより被加工物(1)を加工する放
    電加工機において、前記両電極(1,6)を相対的に移
    送させるための移送装置(4,5)と、 前記両電極(1、,6)と電源(11)との放電路上に
    接続され、前記加工間隙(D)に放電を発生させるよう
    に前記放電路を開閉して前記電源(11)より前記両電
    極(1,6)間に電圧を印加するスイッチング素子(1
    6)と、 そのスイッチング素子(16)がターンオンされた状態
    において前記両電極(1,6)間でtli電が発生した
    ことを検出して検出信号(SG1)を発生する放電発生
    検出手段(21)と、その放電発生検出手段(21)の
    検出信号(SG1)に基づいて第一の設定時間(T1)
    作動されるタイマ一手段(32)と、 前記加工間隙(D)の放電途中において前記スイッチン
    グ素子(16)をターンオフし、前記タイマ一手段(3
    2)の作動後、前記スイッチング素子(16)をターン
    オンするように前記スイッチング素子(16)を制御す
    るスイッチング制御手段(31,32,34>と、 前記加工間隙(D)における放電回数(Ns)を第二の
    設定時間(TS)毎に計数するカウンタ一手段(28)
    と、 そのカウンタ一手段(28)の計数値(Ns>と予め設
    定された第一の基準値(、N z )とを比較iる第一
    の比較手段(28)と、 その第一の比較手段(28)からの誤差出力(ΔF)に
    より前記移送装置!(4,5)の移送速度を補正する移
    送制御手段(28)と、前記カウンタ一手段(28)の
    計数値(Ns>を予め設定された第二の基準値(Nx)
    とを比較し、その比較値に応じて前記加工間隙(D)の
    加工状態を監視判定するための加工状11!監視手段(
    28)と を備えた放電加工機。 3、第二の基準値(Nx)は無負荷時間(TO)を零に
    した場合における放電周期で行なわれる第二の設定時間
    (Ts)中の放電回数であって、監視手段(28)はそ
    の基準値(Nx)と前記計数値(NS)が等しい時短絡
    状態と判定する判定機能を有しているものである特許請
    求の範囲第2項に記載の放電加工機。 4、監視手段(28)はカウンタ一手段(28)の計数
    値(Ns)に基づいて無負荷時間(Tc)を算出し、そ
    の無負荷時間(Tc)から平均極間電圧(Em)を演算
    して、その平均極間電圧(Em)を表示装[(35)に
    表示する機能を有するものである特許請求の範囲第2項
    に記載の放電加工機。 5、監視手段(28)はカウンタ一手段(28)の計数
    値(Ns)に基づいて無負荷時間(TO)を輝出し、そ
    の無負荷時間(Tc)から平均極間電流(Im)を演算
    して、その平均極間電流(1m)を表示装置(35)に
    表示する機能を有するものである特許請求の範囲第2項
    に記載の放電加工機。
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