JPS6059098B2 - 放電加工用電源装置 - Google Patents

放電加工用電源装置

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JPS6059098B2
JPS6059098B2 JP15647179A JP15647179A JPS6059098B2 JP S6059098 B2 JPS6059098 B2 JP S6059098B2 JP 15647179 A JP15647179 A JP 15647179A JP 15647179 A JP15647179 A JP 15647179A JP S6059098 B2 JPS6059098 B2 JP S6059098B2
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machining
discharge
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gap
voltage
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哲朗 伊東
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/04Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電極と被加工物との間に形成される加工
間隙に水等の電解性を有する加工液を介して放電を行わ
せ、放電切削加工をする放電加工における電源装置の改
良に関するものである。
この発明になる電源装置は棒状の電極を用いる標準形
と呼ばれる放電加工と、ワイヤ電極を用いるワイヤカッ
ト放電加工とを問わずその双方に適合しそれぞれに新規
な効果をもたらすものであるが、説明を容易にするため
以下にはワイヤカット放電加工を例にして述べ、最後に
標準形放電加工に適用した場合の効果を記載することと
する。 第1図は従来のワイヤカット放電加工装置の一
例を示す構成図で、1は被加工物、2はワイヤ電極、3
はタンク4に貯蔵された加工液、5はこの加工液3を圧
送するポンプ、6は加工液3をワイヤ電極2の加工部2
Aと被加工物1の対向する加工間隙に噴射するノズル、
7はワイヤ電極2の供給リール、8B、8Aは上下で上
記ワイヤ働電極2の加工部2Aの位置を規定する上部ワ
イヤガイドおよび下部ワイヤガイド、9はワイヤ電極2
への給電部、10はワイヤ電極2に適当なテンションを
与えながら巻取る巻取リール、11は被加工物1をのせ
たテーブル、12、13はこのテーブル11をX方向お
よびY方向にそれぞれ駆動するX軸駆動モータおよびY
軸駆動モータ、14はこのX軸駆動モータ12およびY
軸駆動モータ13を制御してテーブル11をX−Y方向
に移動して、被加工物1がワイヤ電極2の加工部2Aに
対して所望の形状を相対的に画くよう制御する駆動制御
装置で、一般に倣い装置、N/C装置あるいは電子計算
機等からなつている。 15は放電加工の加工電源装置
で、これは直流電源16と、スイッチング素子17と、
放電用コンデンサ18と、このコンデンサ18の充電電
流制限抵抗器19およびスイッチング素子17の0N−
OFFを制御する制御装置20とから構成され、その制
御装置20は例えば一定周期でスイッチング素子17を
0N−OFFさせるオシレーターからなつている。
第2図はこの装置の加工電源装置15と、被加工物1と
ワイヤ電極2の加工部2Aとが対向した加工間隙とて構
成される主要部分の動作を説明する図である。
放電用コンデンサ18はスイッチング素子17が0Nし
ている間、抵抗器19を介して充電され、t時間充電後
の放電用コンデンサ18の端子間電圧■Cは、直流電源
16の電圧をE、放電用コンデンサ18の容量をC1抵
抗器19の抵抗値をRとすると、なる曲線で示されるよ
うに充電されるはずである。
ところがワイヤ電極2の加工部2Aと被加工物1との間
の加工間隙に加工液3を通して洩漏電流が流れ、図に示
すように加工間隙に抵抗値rの洩漏抵抗が接続されたの
と等価となり、この場合の放電用コンデンサ18の充電
特性曲線は次式で示される。
ここて洩漏抵抗値rは加工液3の比抵抗に関係している
ほかに、加工によつて生する加工くずの影響、加工条件
、加工液3の流量・流速等に関連して常時変化しており
、(2)式て示される放電用コンデンサ18の端子電圧
■Cの充電曲線は常に変化しているのが実情てある。
このようにして充電された放電用コンデンサ18から放
電間隙に放電を開始した時の端子間電圧Vcを放電開始
電圧■。
とすると、この放電開始電圧■Dは上記放電用コンデン
サ18の充電曲線Vcの変化に影響されて常に変化し、
特に洩漏電流が少ない時、(洩漏抵抗値rが大の時)V
cの上昇速度が速くなり、その結果放電開始電圧■Dが
異常に高くなることがあつた。一方、放電開始電圧VD
て放電間隙に放電した時に、放電用コンデンサ18より
放出するエネルギーWは次式で示される。
すなわち、放電間隙に放出される加工エネルギーは、放
電開始電圧VDの二乗V2Dに関連しており、放電開始
電圧VDを高くすると一回の放電での被加工物1の切削
量は多くなる反面、ワイヤ電極2の加工部2Aの消耗量
も同様に多くなり、あまり放電開始電圧V。
が高くなるとワイヤ断線が発生する危険性があつた。し
たがつて加工能率を上げる必要のある時は、直流電源1
6の電圧Eを高く設定してワイヤ断線の限界に近いエネ
ルギーを加工間隙に与えて高速度で加工するのが理想で
あるが、直流電源16の電圧Eの設定にあたつては、洩
漏抵抗値rの変動を考慮して最悪な条件でもワイヤ断線
が発生しないように低目に設定せねばならず、その結果
加工速度をあまり高速にすることが出来ず、加工能率が
悪いという欠点があつた。
さらに被加工物1の切削量は放電開始電圧VDの二乗■
20に関連しているので、この放電開始電圧■。
が大巾に変動すると、加工溝巾も変化し、加工精度が悪
くなる欠点も合せ持つていた。また、上記放電開始電圧
VDが高ければ高い程、電解電流(イオンによる被加工
物の溶串に影響を与える電流)が大きくなり、特にタン
グステン系の焼結合金などを加工する場合、電解作用に
対する溶出速度が合金成分毎に異なり、タングステンの
欠落などが起きて、きわめて問題があつた。この発明は
、上記の欠点に鑑みてなされたものであつて、極間の加
工間隙を適切な距離に制御するため、電解作用の全くな
い交流電圧を印加しておき、上記の適切な距離に間隙が
保たれている時にのみ、単極性の制御された放電電流を
強制的に、かつ周期的に間隙に流すようにして、加工精
度の向上と加工速度の向上を図ることを目的としている
第3図は、この発明の一実施例を示す回路図て以下詳細
に説明する。
亡。
は交流高周波の微少容量電源で、100KHz以上10
0V以下の電源である。乙は電流制限インピーダンスで
、後述する放電の主加工電流が電源亡。に流れこまない
ためのものである。LO,COは電源飢の周波数に同調
するようなL−C共振回路であつて、該回路の共振電圧
は被加工物1とワイヤ電極2の間隙に印加され、微少エ
ネルギーによる放電が上記間隙で発生する。該放電によ
る極間電圧は、ダイオードD。によつてエンベロープ検
波されるとともに、抵抗器Rl,R2により分圧され、
さらにコンデンサCdによつて平滑された後ホロアアン
プ22によりインピーダンス変換されて、平均極間電圧
Vgを得る。極間の加工間隙が広い時には、放電し難く
、開放気味となるため、極間平均電圧■gは高くなる。
逆に狭い時には、放電し易いか短絡気味なので、■gは
低くなる。なおこの波形の状態を第4図のタイムチャー
トに示している。上記極間の平均電圧Vgは、コンパレ
ータ23,24に印加されるとともに、テーブル送りの
サーボの基準電圧Vrとの差■。
を検出して、これをA/Dコンバータ25によつてディ
ジタル値化して、上記のN/C等の制御装置14に、テ
ーブル送り制御信号として出力し、ワイヤカット制御一
を行つている。上記コンパレータ23は低いレベルを検
出するコンパレータで、平均電圧■gが、ある所定の値
■,より高いとき出力を論理゜゜1゛と判断する。
またコンパレータ24は高いレベルを検出し、平均電圧
Vgが所定の値■8より低いとき出力を論理゜“1゛と
する。ANDゲート26には、これ等のコンパレータ出
力が接続され、さらにANDゲート26のもう一方のゲ
ート端子には、インパルス発振器27が接続されている
ので、増幅アンプ28により駆動されるスイッチング素
子SWは、上記のVgが■oと■Hの間にある時のみス
,イツチングを行う。
高電圧E1は300V以上の電圧で、高ければ高い程良
いが、スイッチング素子SWの耐圧によつて制限を受け
る。コンデンサC1はリアクトルレを介して、電圧E1
が充電されており、リアクトルレにより電圧E以上の電
圧にならないようにフライフオールダイオードD1が接
続されている。スイッチング素子SWが、インパルス発
振器27のパルス信号に同期して0N−OFFを繰り返
すと、極間には高圧E1が印加され、ほとんど瞬間的に
放電が発生する。なぜなら、極間の間隙が、ある程度以
上狭くなければ、ANDゲート26は開いていないから
である。この時の放電周期は、連続的にワイヤを損傷、
断線させない程度になつており、もし集中しつつあれば
、上記平均電圧■gは低くなりすぎているから、やはり
ANDゲート26は閉じており、高圧は極間にかからな
い。極間に流される電流の波形は、次式で表わされ、ピ
ーク値と幅は、C1やE1によつて変えることができ、
所望の放電エネルギーを選択できる。
Ip;ピーク電流値τp;電流パルス幅 L;回路インダクタンス よつて、極間に印加され、極間サーボに使用されるのは
低圧E。
であり、加工に使用するのは強制放電できる高几ア,で
、いづれも独立に制御できる。つぎに本回路の動作を第
4図を用いて具体的に説明する。
VgはコンデンサC。
の両端の電圧波形であり、VgはVgのエンベロープ検
波波形の平均電圧であつて、2つのレベル■8と■,の
間に入つている時のみ上述のANDゲート26は開く。
Ipは極間に実際に流れる電流波形で、主回路による電
流と極間の間隙検出放電回路の放電波形が複合してあら
れされている。■gは電極と被加工物の間の電圧波形で
、Vgが■8とVLの間にある間は、29の波形のよう
にスイッチング素子SWが0Nして・ほとんど同時に放
電する。30の状態は極間が広すぎる時で、Vgが■。
より大となるので、N1ゲート26は閉じ高圧パルスは
発生しない。31のような場合は、極間短絡や放電の集
中が発生しているので、■gが■。
より低くなり、やはり・ANDゲート26は閉じている
。第4図の0UT26というのはANDゲート26の出
力で、■gによつてパルス発振器27のパルス出力が、
どのように制御されているかがわかる。
) この発明になる放電加工用電源装置は、以上のよう
に構成されており、これをワイヤカット放電加工装置に
使用すると、極間サーボのための電圧が低い交流電圧で
あるため、狭いギャップでの加工ができるようになると
ともに、放電させてもよい場合と悪い場合を明確に検出
でき、加工精度の向上とワイヤ断線の原因を無くするこ
と(放電の集中をなくすること)ができ、そして加工速
度を±げることができるとともに、放電エネルギーを自
由に設定でき、所望の面あらさにおける最高速度を迫求
できる。
なお、以上には一この発明による電源装置をワイヤカッ
ト放電加工装置に適用した場合について説明したが、こ
の発明はワイヤカット放電加工のみならず、標準と呼ば
れれる棒状電極を用いる放電加工装置にもそのまま適用
でき、この場合には極間の加工間隙を狭く制御しても異
常アークを発生せず、従つて加工速度の向上がはかれ、
しかも放電エネルギーを一定にして、面粗度の均一化を
はかることができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のワイヤカット放電加工装置の構成を説明
する斜視図、第2図はその要部の動作説明図、第3図は
この発明になる電源装置を示す回路図、第4図は第3図
の回路による動作を説明するタイムチャート図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電極と被加工物で構成される間隙に水等の電解性を
    有する加工液を介して放電させ加工を行う放電加工にお
    いて、上記間隙に接続された第1の電源、この第1の電
    源による微少放電を上記間隙に行わせようとするコンデ
    ンサ等のリアクタンス素子、上記間隙に強制的に放電を
    行わせようとする第2の電源、この第2の電源による電
    流を上記極間に断続して流すように制御するスイッチン
    グ素子を備え、上記第1の電源は交流電源とし、かつ上
    記第2の電源の極性は上記電極がマイナスとなるように
    したことを特徴とする放電加工用電源装置。 2 第1の電源による放電々圧波形のエンペローブ検波
    電圧の平均値が所定の範囲にある時のみ、極間に第2の
    電源による電流を流すようにしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の放電加工用電源装置。 3 極間の間隙長を制御するための信号として第1の電
    源による放電々圧波形のエンペローブ検波波形の平均電
    圧を出力するようにしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の放電加工用電源装置。
JP15647179A 1979-12-03 1979-12-03 放電加工用電源装置 Expired JPS6059098B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59232726A (ja) * 1983-06-13 1984-12-27 Mitsubishi Electric Corp 放電加工装置用加工電源
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JPH081438A (ja) 1994-06-27 1996-01-09 Fanuc Ltd 放電加工方法及びその装置

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