JPS61125728A - 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
であけた切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、加工開始時、切孔１
ａ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Ｓ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。

被加工物工とワイヤ電極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ｆこより行われる
。テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１
２により駆動さｎる。以上の構成により、被加工物１と
電源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ｌＯ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。１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１５ｂ１電流制限
抵抗１５Ｃ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１原１５
からは高周波パルス電圧が被加工物１とワイヤ電極切間
に印加さｎｌ　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、原間は高温のため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
分に絶縁回復していないうちに、再び同一場所に放電が
集中しワイヤ電極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ｌ
こ依り加工電源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。故齋こ、加工速度は理論的限界
値より相当低くならざるを得す、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Ｉこ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［［１５の出力エネルギーを少くする等して、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ｎ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決
）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、電極と被加工物間に
パルス電圧を印加してから当該両者の対向する極間に放
電が発生するまでの漏れ電流を検出する検出手段および
この検出出力に基づいて極間状態を判別する極間状態判
別手段を設け、この判別結果ｔこよって上記絶縁性加工
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ｆこおける制御手段は、極間状態判別手段から
異常判別信号を受けたときｌこは、加工液の噴射圧力を
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、電極の損傷事故を防止するとともに
加工速度の向上を図る。

〔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からの検出電流工および極間電
圧Ｖｇを入力とじ、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−こ構成されている。

第２図はタイムチャートであって、上記第１図記戦の回
路中の電流検出器１６より得られた電流波形Ｉ及びこれ
より微少電流を含め電流の有無を噴出し１，０のディジ
タル信号とした整形信号８１゜極間電圧信号Ｖｇをスレ
ッショルド電圧ＶＯにて無負荷状態か放電中かに判別し
た信号Ｓマおよび上記の信号Ｓｔ、Ｓｖより得た次の２
信号Ｓυ、ＳＤを示している。すなわち、電流が流れて
いるが放電していない信号Ｓυは、論理式　Ｓυ＝８ｖ
−８Ｉとあられされ、漏れ電流がパルス印加中に存在す
ることを示す。また、信号ＳＤは、論理式５Ｄ＝８ｖ−
８Ｉ　とあられされ、パルス印加中に全く無電流状態で
あることを示している。

第３図は、第２図のタイムチャートに記載した信号群３
Ｉ　８マ、Ｓσ、ＳＤを得るための漏れ電流検出手段１
８としての回路構成例である。を流検出器１６の電流信
号は波形整形回路１９により、整形信号Ｓ！　となって
電流の有無を示す信号となる。

極間電圧Ｖｇは、分圧回路’ｒ　＋　ｒｔ　ｔこより分
圧され、レベルコンパレータ２０で基準スレッショルド
電圧ＶＲより大か小かが比較され、放電か無負荷状態で
あるかの判別が行なわれる。

漏れ電流の存在を示す信号３Ｕは、アンドゲート２１に
より、前記の論理式Ｓυ＝３Ｖ＊３１　　の形で出力さ
れ、無負荷信号８Ｄは、アンドゲート２２により論理式
５ｎ＝８ｖｓ８ｔの形で出力される。

実験−こよれば、上記信号Ｓυ＝１の時すなわち漏ｎ電
流が無負荷状態で流れていた場合には、以下に記述する
ような極間状態であることが判明した。

（１）漏れ電流が流ｎる時には、極間間隙ｌこおけるあ
る１点において、スラッジ、金属イオン等の濃度が異常
に高くなり、抵抗にして数百Ω以下憂こなっている。

（２）数μ秒〜１ｍ秒程度連続して信号５ｕ＝１　　で
あった場合、何等かの消イオン対策を行えば１、色間状
態の回復は行いつるが、数１０ｍ秒以上連続した場合は
、回復不能でワイヤ断線ｔこまで至る。

（３）　　ワイヤ電極上に突起物あるいはパリ等がある
と、その１点における電界強度が極間内部で強くなり、
かつ信号５ｕ＝１　　となり、しかも、放電の集中はそ
の１点が引きずったあとに発生する。

（４）漏れ電流がなく信号５Ｄ＝１　の時には、イオン
濃度は低く、極間における状態は良好で、集中放電、異
常アーク放電発生はない。ただし、異常状態になってい
る時でもたまｌこ信号５Ｄ＝１となる時もある。この場
合ｌこは持続しない（ｓＤ＝１が数ｍ秒間連続しない）
。

以上のように、信号Ｓυと信号Ｓｏに基づいて極間状態
の検出を行うことができる。すなわち、上記（■（４）
のごとく、信号Ｓｕと信号８Ｄの連続量あるいは発生の
しかたを分析できるようにすわば極間状態を検出できる
。

第４図は上記の信号Ｓυ、ＳＤをアンドゲート２３．２
４を介して入力し、極間状態の良否判別を行う極間状態
判別回路の１例を示すものであって、入力された信号Ｓ
υ、ＳＤはその数が可逆カウンタ２５により計数される
。よって、信号Ｓυが信号ＳＤより発生頻度大であれば
、カウンタ２５は積算され、その内容は次第に大となる
。

上記カウンタ２５の積算値が所定値たとえば、１００個
を越すと、ディジタルコンパレータ２６は極間不良判別
信号（以下、ＳＡと称す）を出力（Ｓ人＝１）する。こ
の信号８人はアンドゲート２３の否定入力端子にも供給
印加さ几て該アンドゲートからの出力をなくし、それ以
上、カウンタ２５の内容が増えすぎてオーバーフローあ
るいはスケールオーバーしないようにしている。また、
上記信号８人は後記制御手段に供給されて極間回復Ｉ制
御に供される。

極間状態が正常となり、信号３Ｄ＝１　　が続くと、カ
ウンタ２５は減算され、最後には、内容がΣ＝０となる
ので、それ以上、減算しないようＦこディジタルコンパ
レータ２７の出力信号ＳＢをアンドゲート２４の否定入
力端子に供給印加して該アンドゲートからの出力をなく
するようにする。

従って、上記カウンタ２５の内容をディジタル−アナロ
グ変換器２８でアナログ量に変換して測定すれば、この
変換器２８の出力信号３Ｍを用いて連続的ｔこ極間状態
をモニターできる。

第５図は前記第４図に示す極間判別判別回路の各信号Ｓ
Ｕ、ＳＤ、ＳＭ（ＳＭはアナログ出力）、８人と極間状
態を示す極間電流信号Ｉおよび極間電圧信号ｖスのタイ
ムチャートである。

以下、上記異常放電信号ＳＡの有無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３０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により吸い上げられ１こ加工
液、３は、電磁バルブ１０１、手動バルブ１０２を介し
てパイプ１０３を通りノズル６＃こ導かれる。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ＳＢ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の出力で電磁バルブ
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、電磁バルブ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、極間間隙に加工粉が滞留すると、カ
ウンタ２６から出力された信号８人がバルブコントロー
ラ１０６に入力されるため、電磁バルブ１０１はバルブ
コントローラ１０６の出力を受けて開放となり、液圧メ
ータリレー１０５からフィードバック信号Ｓｓが出力さ
れるまで開き続ける。

この強い噴出圧力）こよって、極間間隙に存在していた
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、信号ＳＡは出力されなくなるため
、上記バルブコントローラ１０６の出力もなくなって電
磁バルブ１０１は閉じ、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、０．０５　Ｋｑ／　ａｄ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ｎているほうが放電
しやすく、加工の安定性がよい。）、また０５Ｋｆ／Ｃ
１Ｉ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０．０５Ｋｑ　／　ｃａ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。

なお、本実施例では噴出、噴射の事例で説明し、　でき
たが、吸引による加工の場合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１
こパルス電圧を印加した後、放電に至るまでの間におけ
る漏れ電流を検出し、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、極間間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、極間間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、加工粉が極間間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ｎ１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、放電集中による断線を未然に防
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図はこの発明の一実施例を示す原理説明図、第２図
はその動作説明のためのタイムチャート、第３図は極間
状態検出のための漏れ電流検出回路図、第４図は極間状
態判別回路図、第５図はその動作説明のためのタイムチ
ャート、第６図は制御手段の回路構成を示すブロック図
、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は電極（ワイヤ電極）、１８はごｌれ
電流検出手段、２９は極間状態判別手段、３０は制御手
段。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 ’ｌ？許出願出願人菱電機株式会社 〉

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
   、その両者間にパルス電圧を印加して該両者が対向する
   極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、上記電極と上記被
   加工物間に上記パルス電圧を印加した後、放電に至るま
   での間における漏れ電流を検出する検出手段と、この検
   出手段の検出出力に基づいて極間状態を判別して信号を
   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圧力を制御す
   る制御手段とを具備したことを特徴とする放電加工装置
   。