JPS61111817A - 放電加工装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電極と被加工物間で放電を発生させ、この
放電エネルギで被加工物を切削加工する放電加工装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の放電加工装置には、被加工物を棒状電極
で穴加工するものと、被加工物にあらかじめドリルなど
であけた紡孔にワイヤ電極を貫通させ、この被加工物と
ワイヤ電極を相対的に移動させて被加工物を切断加工す
るものとがある。

以下、この放電加工装置の概要を、第７図に示すワイヤ
電極使用の放電加工装置を例に説明する。

第７図において、１は被加工物で、その紡孔１ａに通さ
れたワイヤ電極２との間に絶縁性の液３を供給介在させ
ている。

上記絶縁性の液３を以下加工液と記述する。加工液は、
タンク４からポンプ５で、被加工物１とワイヤ電極２の
間隙（極間間隙）にノズル６により噴射される。

被加工物１とワイヤ電極２との間の相対運動は、被加工
物１を載せているテーブル１１の移動により行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１２
により駆動される。以上の構成により、被加工物１と電
極２の相対運動は前述のＸ、Ｙ軸平面内に於て２次元平
面の運動となる。

ワイヤ電極２は、ワイヤ供給リール７により供給され、
下部ワイヤガイド８Ａ、被加工物１中を通過して上部ガ
イド８Ｂに達し、電気エネルギ給電部９を介して、ワイ
ヤ巻取り兼テンションローラ１０により巻取られる。

上記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータ１２，１３の駆動及び制御を
行う制御装置１４は、数値制御装置（ＮＣ制御装置）や
倣い装置あるいは、電算機を用いた制御装置が用いられ
ている。

電気エネルギを供給する加工電源１５は、例えば、直流
電源１５ａ、スイッチング素子１５ｂ、電流制限抵抗１
５ｃ及び前記スイッチング素子１５ｂを制御する制御回
路１５ｄによって構成されている。

次に従来装置の動作について説明する。加工電源１５か
らは高周波パルス電圧が被加工物１とワイヤ電極２間に
印加され、１つのパルスによる放電爆発により被加工物
１の一部を溶融飛散させる。

この場合、極間は高温によってガス化及びイオン化して
いるため、次のパルス電圧を印加するまでには一定の休
止時間を必要とし、この休止時間が短か過ぎると極間が
充分に絶縁回復しないうちに、再び同一場所に放電が集
中してワイヤ電極２の溶断を発生させる。

従って、通常の加工電源では被加工物の種類、板厚等に
依り加工電源１５の休止時間等の電気条件をワイヤ電極
切れを生じさせない程度の充分余裕を持った条件で加工
するのが普通である。従って、加工速度は理論的限界値
より相当低くならざるを得ない。更にワイヤ電極２が均
一でなく太さが変化する場合、もしくはワイヤ電極の一
部に突起やキズ等があり放電が集中した場合にはワイヤ
電極２の溶断は避けられない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように従来のワイヤカット放電加工装置では、ワ
イヤ電極２の断線を引き起さないようにするため、加工
電源１５の出力エネルギーを少くする等、仮に放電の集
中がワイヤ電極２の一点に集中しても断線しないように
していたため、加工速度が著しく低いという問題点があ
った。

そこで、従来、加工状態の良否あるいは電極の損傷直前
状態を判別し、この判別結果に基づいて自動的に正常加
工状態に復帰させあるいは電極の損傷を回避させるよう
な安全対策を施して、加工速度を低下させないようにす
ることが行なわれている。

この場合、加工状態の良否あるいはワイヤ電極の断線の
直前状態を判別するのに最も一般的な手段は、上記の極
間電圧値の平均値を観測することである。すなわち、平
均電圧値が低い時は、極間インピーダンスが低い場合で
あって、短絡あるいはスラッジとか加工粉の滞留により
、放電のための絶縁破壊が起りやすくなり放電集中（ワ
イヤ切断の最大要因）が発生していることを示す。

しかし、狭ギャップでの加工（精度の良い加工に不可欠
）においては、正常な極間状態でも短絡が頻発するので
、この短絡を検知して安全対策を施していたのでは、や
はり加工能率が著るしく低下するという問題点があった
。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、加工速度を低下させることなく適確に加工状態の良
否を判別し、電極の損傷事故を未然に防止することので
きる放電加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段検出する検出手段および該検出手段で検出され
たアーク電圧レベルと設定基準値との比較結果に基づい
て極間状態を判別する極間々隙状態判別手段を設け、こ
の判別手段の出力に基づいて上記絶縁性加工液の噴出圧
力を制御する制御手段を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、通電期間におけるアーク放ｔｔ圧
レベルを複数段にわたって検出した検出手段の検出結果
を、予め設定された基準値と比較手段で比較し、この比
較結果に基づいて極間間隙状態判別手段で極間状態を判
別し、制御手段は上記判別手段から異常判別信号を受け
たとき罠は、加工液の噴射圧を増加してスラッジの排出
能力を増加させるように制御し、スラッジ要因によるイ
ンピーダンス低下にともなう放電集中を解消して、電極
の損傷を防止する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図であり、符号
１〜１５は上記従来装置と全く同一のものである。１６
は加工電源１５により極間に供給されるパルス電流を検
出するための電流検出器、１７は制御指令信号発生装置
で、前記電流検出器１６からの検出電流受入れ手段、極
間電圧検出手段および検出電圧を基準値と比較する比較
手段、この比較手段の出力に基づいて極間状態を判別す
る極間間隙状態判別手段などを有し、制御装置１４、加
工電源１５などに制御指令信号を供給するように構成さ
れている。

第２図は、上記電流検出器１６より得られた電流信号■
及びこれより電流の有無を検出した整形信号Ｓ■、極間
電圧信号ｖｇ、この極間電圧信号■２のうち電流の流れ
ていた、すなわち８Ｉ　＝１の時にサンプリングした極
間信号ＳＤを３つのレベルに分類し、加工状態が正常な
時のアーク放電電圧７１以上（２５Ｖ以上）、これより
低いレベルＶ２（ＩＯＶ程度）より大でレベ／ｌ／　Ｖ
　１　より低いレベル及びレベル■２より低いレベルに
分け、それぞれＶｌ、Ｖ、〜Ｖ２　、　Ｖ２　＞の信号
群としている。

第３図は、第２図の信号群を得るための構成例で、電流
検出器１６の電流信号は波形成形回路１８により、整形
信号ＳＩとなってアナログスイッチ１９の信号切換を行
う。極間電圧ｖｇは該電圧検出手段としての分圧回路ｒ
ｌ、ｒ２により分圧される。この分圧回路の中点Ｐは上
記アナログスイッチ１９につながれ、電流が流れている
時、すなわちＳ！＝１の時のみ極間信号ＳＤとしてとり
出され、電圧比較器２０．２１に供給される。

上記電圧比較器２０は、入力された信号ＳＤがＶｌより
大である場合出力が１となり、電圧比較器２１は■２よ
り小である場合出力が１となる。

アンドゲート２２はｖ２より大で、ｖｌより小である信
号をとりだすためのものである。

実験によれば、アーク放電電圧が■１より犬の時、すな
わち約２５Ｖ以上である場合には、放電そのものが液中
におけるアーク柱の発生とこれに伴う高熱の発生（５１
００〜７．０００　’Ｃ）及びピンチ効果のあられれが
順調に行なわれている場合であり、被加工物側に充分な
エネルギー分配がなされていることを示していることが
わかった。

また、アーク放電電圧が１０ｖ以上で２５Ｖ以下の場合
、火花放電は確かに極間に存在するが、電極と被加工物
間に直接存在しているのではなく、電極→スラッジ→被
加工物とか電極→金属イオン→被加工物といった放電し
たとしても、十分に被加工物にエネルギーが分配されず
に単にワイヤを損傷させるような放電状態であることが
判明した。

従って、このような放電状態は直ちに除去しないと、ワ
イヤ電極の損傷断線が発生することになってしまう。

一方、一般的には不具合と考えられている短絡の場合、
すなわち■２より小の場合は、ワイヤ電極の損傷という
見解によれば別設置はなく、単に加工間隙を拡大すれば
よいということも判明した。

よって、■１〈であるか、■１〜■２であるかによって
加工状態を制御すれば、ワイヤ電極の損傷断線を防ぐこ
とができる。第４図は、上記電圧比較器２０．２１の出
力に基づいて極間間隙状態を判別する判別手段２３の構
成例を示すものであって、異常放電信号Ｖ１〜Ｖ２はゲ
ート２４を介してカウンタ２５によりカウントされる。

また、正常放電信号Ｖｌ　＜は上記カウンタ２５をリセ
ットし、異常放電が連続しないかぎりカウントしつづけ
ないようにしている。

従って、上記カウンタ２５の内容は、そのまま極間状態
を示すものであるといえる。なぜなら、正常な放電であ
れば、熱論カウンタ２５は″Ｏ″であるが正常放電と異
常放電を繰り返している場合、カウンタ２５の内容の平
均値は異常になるほど犬となり、正常になるほど少くな
る。

そして、ワイヤ電極２の断線に至る直前までの異常放電
の連続があった場合、ディジタルコンパレータ２６によ
って危険信号８人を出力し、この信号に基づいて状態改
善のための制御をすることができる。

マタ、Ｄ／Ａコンバータ２７によるアナログ出力ＳＭを
用いてアナログ表示するとか、上記危険信号ＳＡをモニ
タ回路２８に供給する。このモニタ回路２８は否定アン
ドゲート２９、発光ダイオード（ＬＥＤ）３０、抵抗ｒ
（１により構成されている。

第５図は、以上述べた異常放電検出のタイムチャートで
、カウンタ２５の内容のアナログ値ｓＭ、危険信号ＳＡ
、電流信号Ｉ、極間電圧信号Ｖｇの関係を示したもので
ある。

以下、上記危険信号ＳＡに応じて極間間隙への加工液噴
出圧力を変化させる制御手段３１の１例を第６図につい
て説明する。第６図において、゛加工液タンク４から加
工液供給ポンプ５より吸い上げられた加工液３は、電磁
パルプ１０１、手動パルプ１０２を介してパイプ１０３
を通りノズル６に導かれる。この加工液圧は液圧メータ
リレー１０５により観測され、しかも所定圧力を越すと
上記液圧メータリレー１０５からフィードバック信号Ｓ
Ｂがコントローラ１０６にフィードバックされ、このコ
ントローラ１０６の出力で電磁パルプ１０１が制御され
て適切な設定圧力を維持する。

なお、手動バルブ１０２は、電磁パルプ１０１が動作し
ない時の最低圧力を維持するためのものである。

加工状態が悪化し、極間々隙に加工粉が滞留すると、カ
ウンタ２５から出力された検出信号ＳＡがパルプコント
ローラ１０６に入力されるため、電磁パルプ１０１は開
放となり、液圧メー声リレー１０５からフィードバック
信号ＳＢが出力されるまで開き続ける。

この強い噴出圧力によって、極間々隙に存在しく１１） ていた加工粉はすみやかに除去されて極間状態は正常状
態に回復する。回復すると、検出信号８人は出力されな
くなり、電磁パルプ１０１は閉り、、手動バルブ１０２
のみで設定された弱い圧力に戻る。

なお、何故２種の圧力が必要かについて述べると、一般
に、０．０５ｋｇ／、ｉ程度の圧力の時、最も極間イン
ピーダンスが適切で（適度に汚れているほうが放電しや
すく、加工の安定性がよい。）。

また０、５ｋｇ／ｆｆ１以上となると、極間間隙のイン
ピーダンスが高くなりすぎて放電のための間隙長が狭く
なりすぎ、短絡が発生しやすくなって加工が不安定にな
る等の不具合があるため、通常は０．０５ｋｇ／ｃｒＩ
Ｌ以下で加工しているのが望ましく、極間が汚れすぎた
り、加工のスラッジが一部に滞留した時のみ、高圧の液
流を必要とするのである。

尚、本実施例では噴出、噴射の事例で説明してきたが、
吸引による加工の場も全く同様の効果を得ることは明ら
かである。

ところで上記説明では、この発明をワイヤ電極を用いる
ワイヤカット放電加工装置に利用する場合について述べ
たが、棒状電極を用いる放電加工装置にも利用できるこ
とにいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、被加工物と電極間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段にわたって検出し、この検出結果をもとにして
正常放電と異常放電の判別を行なうものであるから、加
工速度を低下させろことなく適確に加工状態の良否を判
別することができる。そして、判別された極間々隙状態
の良否に応動して加工液噴出圧力を制御するため、極間
々隙に生成する加工粉の排出が能率的に行なわれること
になり、加工能率を著しく改善できる。すなわち、加工
粉が極間々隙に存在すると放電の火花は電極→加工粉→
被加工物の経路で発生するため、放電エネルギーのかな
りの割合が加工粉と加工液の熱分解に費やされ、加工速
度が低下するという現象を防止でき、電極の局部消耗や
放電集中による損傷を未然に防ぐことができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す概要図、第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチャート、第３図はアーク
放電電圧のレベル検出手段の１例を示す回路図、第４図
は極間間隙状態判別手段の１例を示す回路図、第５図は
その動作を示すタイムチャート、第６図は制御手段の１
例を示す概要図、第７図は従来のワイヤカット放電加工
装置を示す原理図である。 １・・・被加工物、　２・・・ワイヤ電極、ｒ１＋ｒ２
・・・アーク放電電圧の検出手段（分圧回路）、２０゜
２１・・・比較手段（電圧比較器）、　２３・・・極間
間隙状態判別手段、　３１・・・制御手段。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

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
   、その電極と被加工物間にパルス電圧を印加して両者間
   に放電を発生させ、その放電エネルギで上記被加工物を
   加工する放電加工装置において、上記電極と被加工物間
   で放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベ
   ルを複数段にわたって検出する検出手段と、この検出手
   段により検出されるアーク電圧レベルを予め設定した基
   準値と比較する比較手段と、上記比較手段の出力信号に
   基づいて極間状態を判別して信号を出力する極間々隙状
   態判別手段と、この判別手段の出力に基づいて上記絶縁
   性加工液の噴出圧力を制御する制御手段を具備したこと
   を特徴とする放電加工装置。