JPS61111832A - ワイヤカツト放電加工装置 - 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〕 この発明け、ワイヤ電極を用いて被加工物の切削を′電
気的に行なう加工装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電気的エネルギによって被加工物を加工することは従来
広く行なわれており、周知であるが、最近の技術として
注目をあびている加工装置にワイヤ状の電極を用いて、
あたかも「糸のこ」のように被加工物を電気的エネルギ
で加工するいわゆるワイヤカット放電加工装置がある。

第７図は、上記ワイヤカット放電加工装置を示す構成図
である。１は被加工物で、予めドリルなどで明けられた
切孔１ａにワイヤ電極２を通し、との孔壁とワイヤ電極
２との間に絶縁性の液３を介在させている。

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ｌとワイヤ電極２の
間隙にノズル６により噴射される。

被加工物ｌ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の移動により行なわれる
。テーブル１１は、Ｙｅｌｌ駆動モータ１３とＸ軸モー
タ１２によシ駆動される。以上の構成により、被加工物
ｌ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ｌ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
行なう制御装置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
充分に絶縁回復し彦いうちに、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、加工速度は理輪的限界値より
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の出方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、従来は極間から各種信号成分を取り出して極間
状態を検出するこころみも行なわれている。しかし、ワ
イヤ電極２は弦振動（ワイヤガイド間の定住波振動）に
より、被加工物内で振動し、加工中に極間開放→放電→
短絡→放電→開放の状態を数ＫＨｚの周波数で繰シかえ
ずため、これが、外乱となって正確な極間状態の検出が
きわめて困難であ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
であり、正確な極間状態の検出ができ該検出結果を利用
してワイヤ電極の断線事故の発生を確実に防止すること
ができるとともに加工速度の増大を図ることができるワ
イヤカット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〕

この発明にかかるワイヤカット放電加工装置は、ワイヤ
電極と被加工物との対向する極間間隙における該ワイヤ
電極の弦振動に起因する開放状態と短終状態を除去つま
り、ワイヤ電極の弦振動における放電発生のある時間の
み周期的にサンプリングして、上記極間間隙で放電した
際の電圧印加後の時間の分布状態を検知する検知手段と
、この検知手段により検知される電圧印加から放電発生
までの時間の分布状態を予め設定した極間間隙状態の良
否を示す分布状態と比較し、極間状態を判断して信号を
出力する極間状態判別手段と、この極間状態判別手段の
出力に基づいて上記絶縁性加工液の噴出流量を制御する
制御手段とを備えたものである。

〔作用〕 この発明においては、極間に電圧印加後、放電発生に至
るまでの時間分布状態をワイヤ電極の弦振動の影響を排
除して検知手段で検知し、この検知された時間分布状態
と予め設定した極間間隙状態の良否を示す分布状態とを
極間状態判別手段で比較し、制御手段は極間状態判別手
段から異常判別信号を受けたときには、加工液の噴出流
１を増やして極間悪化要因となっているスラッジや全域
イオンを排出させて核極間を正常状態に復帰させ、正常
判別信号を受けたときに１，１、加に液のＩＩ＾出流艙
を下げ、極間インピーダンスを低下さ、＋７で放電、頻
度が上がるようにつまり加工速簾”が増大するように制
御する。

〔実施例〕

以下、図面に基づいてこの発明の好適な実施例を説明す
る。第１図はこの発明における極間状態の検出原理を説
明するための極間の放電々圧波形と、その各放電電圧波
形における電圧印加後放電開始までの無放電時間の分布
状態を示すもので、実験によシ得られた結果である。

伺、放電開始点は、電圧の立下りの時点を検出している
ため、パルスのオン→オフ時も信号が出る。この分布状
態と極間状態との関係から以下のことが判明している。

（５）極間開放状態（電極、被加工物間が完全に離れて
おり加工していない状態）を除いては、電圧印加後２μ
秒以内に放電の開始する率が高い。

（Ｂ）　　ワイヤ電極の断線直前状態の時には、上記２
μ秒以内に放電を開始する比率が７０％を越す。

（Ｃ）　　正常放電５時は、電圧印加後２μ秒までの分
布が３０チ程度あり、その後はなだらかに減少する分布
となる。　　。

（Ｄ）　　きわめて極間々隙を狭くした時、上記（Ｂ）
のワイヤ断線の断線直前状態に似てくるが、それでも２
〜１０μ秒の間における分布は１０チ以上存在する。

（Ｅ）　　極間々隙が開くように極間サーボを行なうと
、１０〜２０９１ｉは２μ秒以内で放電し、それ以後な
だらかに減少する。

（Ｆ）短絡時は放電が生じない。

力お、上記（Ａ）〜（Ｅ）は第１図の（Ａ）〜（Ｅ）に
対応する。

以上の結果より次のような状態であれば、極間間隙状態
は異常ではない、つまシ、正常状態であるという判断が
できる。

ワイヤ電極の弦振動による極間開放→放電→短絡→放電
→開放の周期中放電時のみについてサンプリングし、該
放電中における電圧印加後放電発生までの無負荷電圧印
加時間の分布状態において、（１）２〜１０μ秒に放電
開始するパルスが１０−以上存在する。

（２）２μ秒以内に放電するパルスの比率が５０−を越
さない。

（３）　　τｐでも放電しない比率が５０チを越さない
。

第２図は、この実施例を含む概要図であって、極間間隙
に電圧を印加し、放電電流を流すスイッチングトランジ
スタ１５ｂは、スイッチングアンプ１６により駆動され
る。このスイッチングアンプ１６に入力されるパルス休
止信号はパルス休止発生回路１７によって作られる。こ
のパルス休止発生回路１７の基本クロックパルスはクロ
ックパルス発生器１８によって発生される。クロックパ
ルスの周波数は極間印加電圧の放電までの時間のサンプ
リングにも使用するためＩＭＨｚ以上の周波数を必要と
する。

第２図中、１９は極間電圧の立下りを検出する回路で、
抵抗ｒＩ　＊　ｒｔによって分圧され、コンパレータ１
９ａで基準電圧Ｖｒより下った時点の信号を、抵抗ｒ８
．コンデンサＣ３で構成される立下シ微分回路によって
信号Ｓ、として取り出している。

前記ワイヤ電極の弦振動による極間開放時と短絡時は、
極間電圧の立上りも立下シもないから、上記微分回路に
よシ弦振動による外乱要素を取り除くことができる。

極間状態判別回路２０はクロックパルス発生器１８から
クロックパルスＣＬＫ、パルス休止発生回路１７から信
号８ｍ、微分回路から信号Ｓ、を受けて、極間の放電状
態を判断するもので、その回路構成およびその動作を以
下、第３図と第４図を用いて説明する。電圧が極間間隙
に印加されリングカウンタ２１が動作し、ＯＲゲート２
２１〜２２ｎは、各時間毎にゲート開の状態となる。例
えば、ＯＲゲート２２ＩはＯ〜５μ秒の聞出力は％１＃
となっている。この間に放電が発生して電圧立下り信号
Ｓ、が入力されると、ＡＮＤゲート２３．〜２３ｎを介
してカウンタ２４．〜２４ｎに所定時間における区間毎
の放電分布に沿ったパルス数が計数される。所定時間と
しては、極間間隙状態変化の速度から鑑み、１０〜３０
ｍ秒が、実験結果からも適切と考えられている。これら
カウンタ２４ｍ〜２４ｎの内容は、ディジタルコンパレ
ータ２５．〜２５ｎによって判別され、所定時間におい
て何個以上あるいは以下のパルスがどのような無負荷電
圧印加時間の分布で放電したかが明らかとなる。

前述のように、分布状況は異常と判別される分布と、正
常とされる分布に分類され、異常と判断された場合にこ
れをカウンタ２６で更に計数する。

また正常と判断される分布の場合には、カウンタ２６を
リセットするので、このカウンタ２６は、異常状態と判
断される時、すなわち電圧印加後２μ秒以内に放電して
いる率が５０−以上あるいは２０μ秒時点でも伺放電し
ない率が５０−以上の時はカウンタ内容が増加し、２〜
１０μ秒で放電するパルスが１０％以上存在する時には
ただちにカウンタ２６がリセットされる。よって正常で
あれば零、異常であればカウンタ内容増加という状態を
くりかえすので、このカウンタ内容をディジタルアナロ
グ変換器２７を用いて、アナログ電圧Ｖ０を観察するこ
とによっても極間間隙状態の良否を判別できる。すなわ
ちアナログ′区圧ｖ０が大であれば異常放電に近すいて
いることとなシ、例えば被加工粉の滞留によって極間間
隙にスラッジがたまっている等のワイヤ電極の断線直前
状態の不具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、短時間アナログ電圧■。があっても必ずしも極
間間隙状態が悪いとは判断できない。

そこで、ディジタルアナログ変換器２７の出力■。

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器２８はディジタルアナログ変
換器２７の出力Ｖ。が所定値ｖＩＩよりも大か小かを判
別している。■。＞　Ｖ、、になると、電圧比較器１２
８の出力は負となシ、ベース抵抗２９を介してスイッチ
ング用トランジスタ３０をオフ状態にする。このため、
時間計測用コンデンサ３１は抵抗３２を介して充電され
る。このコンデンサ３１の両端電圧■は次式のようにあ
られされる。

ただしｒは抵抗３２の抵抗値 Ｃはコンデンサ３１の容量 【は時間 このコンデンサ３１の両端電圧■３．は基準電圧Ｖと電
圧比較器３３で比較される。ｖｌｌ　＜ｖ、。

の期間は電圧比較器３３の出力が負にならないため、発
光ダイオード３４は点灯しない。そして■。＞Ｖｌｌの
状態が所定時間継続してＶ、、　＞　Ｖ□になると、１
！圧比較器３３の出力が負となり、発光ダイオード３４
を抵抗３５を介して点灯させて極間間隙状態の異常発生
を表示するものである。

スイッチ３６は、時間の関数だ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２７の出力■。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難な加工の場合には、スイッ
チ３６を図示例のように接点３６ａ側に投入すると、デ
ィジタルアナログ変換器２７の出力■。と時間の積の関
数として、極間間隙状態の異常発生をすみやかに知るこ
とができる。上記の出力Ｖ０が大であればコンデンサ３
１の充電電流が増え、ただちにコンデンサ３１の両端電
圧■が基準電圧Ｖ、１に達するからである。

また、上記の出力■。を直接電圧計で観測することによ
り、極間間隙状態のモニターとして使用できることは明
らかである。

以下、上記極間状態判別手段２０内の異常検出カウンタ
２６からの出力信号８Ａに応じて極間に対する加工液の
噴出量を変化させる制御手段３７の１例を第６図につい
て説明する。第６図におい−〔、加工液供給ポンプ５で
タンク４が吸い上げられた加工液３はバイブ１００を通
り、液量可変パルプｖ、　、ｖ、　、　ｖ、　、ｖ、を
介してノズル６へ供給される。この加工液流量はパルプ
ｖ、　、　ｖ、　、ｖ、　、　ｖ。

の開閉状態によって変化する。

上記パルプｖ、　、　ｖ、　、ｖ、　、ｖ、はそれぞれ
上記カウンタ２６の出力２６〜２°によって開閉側（財
）をされる。本例では■１が１００　ｃｃ　／分、■、
が２００ｃｃ／分、Ｖ、　カ４００　ｃｃ　７分、■４
カ８００　ｃｃ　７分のパルプとなっているので、極間
状態の良否に相応する液量が極間に噴射される。

例えば異常検出カウンタ２６の内容が２６すなわち６４
以上のとき、２６の出力が「１」になっているから■、
が開となり１００ｃｃ／分の流量が、カウンタ２６の内
容が２７すなわち１９２の時には２６と２７の出力が「
１」になっているから、■、と■３が開となり３００　
ｃｃ　７分の流量という具合に加工液が極間に供給され
る。

そして、きわめて値が大きな時１シ０えげ２１Ｇすなわ
ち１０２４以上の時には、ＯＩＬゲート１０１を介して
強制噴流パルプ焉を開とし、数１０００ＣＣ１５）もの
液流を与えるようにしている。逆に、差が少ない時には
、通常の加工に使用されるような適当量の微少流を手動
パルプ■。によって極間間隙に与える。

〔発明の効果〕

以上のように、との発明によれば、被加工物とワイヤ電
極間に電圧印加後、放電発生に至るまでの時間分布状態
をワイヤ電極の弦振動の影響を排除して検出し、該検出
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、極間状態の良否を正確に判別できる。そ
して、その極間状態の良否に応動して液流量を制御する
ため、極間間隙に生成するスラッジの排出が能率的に行
なわれることになり、放電の効率を著しく改善できる。

すなわちスラッジが極間間隙に介在すると、放電アーク
は電極→スラッジ→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部分が　　　□スラッジ中で消
耗ｊ〜、加工効率が低下し放電による熱もワイヤ電極側
に多く発生してワイヤ電極切れの原因となるという現象
があったのが、これを防ぐことができるようになる。ま
た、極間間隙が適正で、正常放電状態の時には液流を減
少させるので、極間インピーダンスを必要以上に高くせ
ず、放電がし易くなり加工が安定することにより、加工
速度が速くなる等という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理説明図、第２図はこの発明の装
置構成の概要図、第３図は極間間隙状態判別手段の回路
構成図、第４図は第３図の回路動作を説明するためのタ
イムチャート、第５図は極間間隙状態判別結果の表示回
路図、第６図は判別信号に従って加工液の噴出流量を制
御する制御手段の１例を示す構成図、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は被加工物、２はワイヤ電極、３は加工液、１９は検
知手段（極間電圧の立下シ検出回路）、２０は極間間隙
状態判別手段、３７は制御手段。 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. ワイヤ電極と被加工物を絶縁性加工液を介在させて対向
   させ、そのワイヤ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ワイヤカット放電加工装置において
   、上記ワイヤ電極と被加工物との対向する極間間隙にお
   ける該ワイヤ電極の弦振動に起因する開放状態と短絡状
   態を除去して、上記極間々隙で放電した際の電圧印加後
   の時間の分布状態を検知する検知手段と、この検知手段
   により検知される電圧印加から放電発生までの時間の分
   布状態を予め設定した極間々隙状態の良否を示す分布状
   態と比較し、極間状態を判断して信号を出力する極間状
   態判別手段と、この極間状態判別手段の出力に基づいて
   上記絶縁性加工液の噴出流量を制御する制御手段とを具
   備したことを特徴とするワイヤカット放電加工装置。