JPS61111843A - 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′ｔＳ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次元子
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１５ａ１スイツチング素子１５ｂ１電流制限抵抗１５
ｃ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［ツイヤ電
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
ることが行われているＯ 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
はり加工能率が着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ろ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により検出
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間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
比抵抗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、通電期間におけるアーク放電電圧
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
たときには、比抵抗の低い加工液を極間に供給して該極
間間隙が広くても放電するようにし、これにより放電を
分散させて放電の集中による電極の損傷を防止するとと
もに極間を正常状態に迅速に復帰させ、正常状態が検出
されたときは、比抵抗の高い加工液を極間に供給して該
極間間隙を狭くして、高精度な加工を行うようにする。

〔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８ｗ　、極
間電圧信号ｖｇ、この極間電圧信号ｖｇ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（２５■以上）、これより
低いレベル■！（１０■程度）より大でレベルｖ１より
低いレベル及びレベル■、より低いレベルに分け、それ
ぞれＶ＋　＜　、　Ｖ’＋〜Ｖ　２．’Ｖ　２’＞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１Ｂにより、整形
信号Ｓ■となってアナログスイッチ　　　１１９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ｒＩ＋　”ｔ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
流れている時すなイ）ぢ８１、＝１　の時のみ極間信号
８Ｄとしてとり出され１、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■１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、■１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■、より大の時すなわ
ち約２５Ｖ以上である場合には、放電そのものが液中に
おけるアーク杵の発生とこれに伴う高熱の発生（５００
０〜７０００℃）及びピンチ効果のあられれが順調に行
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１０７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、電極ブスラツジ→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■、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へよって、ｖｌ〈であるか、■
１〜Ｖ、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■、〜■鵞　はゲート２４を介してカウンタ２
５によりカウントされる。また、正常放電信号Ｖ　＋　
＜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開状態を
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０＃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
は異常になるほど大となり、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ムを出力し、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。

また、Ｄ／Ａコンバータ２７によるアナログ出力８Ｍを
用いてアナログ表示するとか、上記危険信号Ｓムをモニ
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
。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８Ｍ。

危険信号Ｓム、電流信号１１極間電圧信号Ｖｍ　の関係
を示したものである。

以下、−り記危険信号Ｓムに基づいて絶縁性加工液の比
抵抗を制御する制御手段３１の１例を第６図について説
明する。加工液噴射ノズル６は加工供給ポンプ５ａおよ
び５ｂから加工液の供給を受けるが、ポンプ５ａは比抵
抗の低い液３ａの入ったタンク４に接続され、ポンプ５
ｂは比抵抗の高い液３ｂの入ったタンク４に接続されて
いる。

ポンプ５ａと５ｂは、それぞれポンプ制御回路１００ａ
、１００ｂによって入・切され、この制御回路１００ａ
には前記判別手段２３からの危険信号Ｓムが直接、また
、制御回路１００ｂには上記信号Ｓムが反転回路１０１
を介して入力される。

従って、信号Ｓ人二〇の時、すなわち、正常放電の時に
は反転回路１０１、制御回路１ｏｏｂを介してポンプ５
ｂを動作させ、比抵抗の高い液３ｂを極間に供給する。

一旦加工が異常となり、ワイヤ電極２が断線直前の状態
となると、上記出力信号８人＝１となり、制御回路１０
０ａを介してポンプ５ａを動作させ、比抵抗の低い液３
ａを極間に供給するので、極間間隙は広くても放電が発
生しやすくなる。すなわち、それまでの極間の一部でス
ラッジ婢に。１：る１七抵抗低下が発生し局部的放電集
中があったのを、全放電領穢に対して一様に比抵抗を下
げることにより放電分散させることができてワイヤ電極
の断線を防げる。また、放電のしやすさは全面的に増大
し、広いギャップで放電するようになるため、短絡も減
少しくワイヤ電極の振動幅だけで接触していたのを２０
〜５０μｍ広げられる）安定加工状態となる。

ただし、このように加工液の比抵抗を下げた状態で加工
を続けると、加工ギャップが広がりすぎて高精度のワイ
ヤカットができなくなるため、極間が安全に復帰したと
きは、元の高比抵抗の加工液供給に戻す必要がある。そ
こで、上記信号Ｓムが再びＯになると、高比抵抗の加工
液を用い、極間間隙の狭い高精度な加工を行うものであ
る。

なお、上記実施例では、比抵抗を異にする２種類の加工
液を選択的に使用したが、信号Ｓムに応動じてより多種
類の比抵抗を異にする加工液を選択することも当然可能
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首にも利用できるこ
とはいうまでもない。

〔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うものであるから、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
することができる。そして、異常状態が判別されたとき
は、比抵抗の低い加工液を極間に供給して該極間間隙が
広くても放電するようにして該放電を分散させて、放電
の集中による電極の損傷を防止するとともに極間を正常
状態に迅速に復帰させる。また、正常状態が検出された
ときは、比抵抗の高い加工液を極間に供給して該極間間
隙を狭くして、高精度な加工を行うことができるなどと
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
は極間間隙状か１１判別手段の１例を示゛４−回路図、
第５図はその動作を示すタイトチャート、第６図はｌＩ
ｉ制御手段の１１４１を示すｍ要因、第７図は従来のワ
イＸｆ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、’Ｉ＋ｒ＊　はアーク
放電電圧の検出手段（分圧回路）、２０．２１は比較手
段（電圧比較器）、２３は極間間隙状態判別手段、３１
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. 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間隙状
   態判別手段と、この判別手段の出力に基づいて上記絶縁
   性加工液の比抵抗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。