JPS61125730A - 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＃忙
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同和おいて、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５で、被加工物１とワイヤ電極２０
間隙（極間間隙）にノズル６くより噴射される。

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８ＢＫ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ＩＯＫ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＃（ＮＣ制御装＃）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１８は、例えば
、直流電源１５ａ、スイッチング素子１５ｂ、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１５ｄＫよって構成されている。

次に従来装置の動作くついて説明する。加工電源１５か
らは高周波パルス電圧が被加工物ｌ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、極間は高温のためガス化及びイミン化してい
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。故に、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＠ｉｓ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の一点く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ＶＣ
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＃Ｊ和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間における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、この判別状態に基づいて極
間に供給する絶縁性加工液の比抵抗を制御する制御手段
を備えたものである。

〔作用〕 この発明圧おける制御手段は、極間状態判別手段から異
常判別信号を受けたときには、比抵抗の低い加工液を極
間に供給して該極間が広くても放電するように制御し、
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
傷事故を防止するととも忙極間を正常状態に復帰させ、
正常状態が検出されたとぎは、加工液の比抵抗を徐々に
上げて暖間の狭い高精度な加工を行なうようにする。

〔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は上記従来装蓋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Ｉおよび極間電
圧ｖｇを入力とじ、制御装＃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図はタイムチャートであって、上記第１図記載の回
路中の電流検出器１６より得られた電流波形■及びこれ
より微少電流を含め電流の有無を検出し１．Ｏのディジ
タル信号とした整形信号ＳＩ、極間電圧信号ｖｇをスレ
ッショルド電圧ｖ。

Ｋて無負荷状態か放電中かく判別した信号Ｓｖおよび上
記の信号Ｓｌ、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＝＝Ｓｙ・ＳＩ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ＳＤ”　ｓ　ｖ　’　Ｓ　Ｉとあ
られされ、ノくルス印加中和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Ｓ
ｌ、Ｓｖ、ＳＵ、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。電流検出器１６の電流信
号は波形整形回路１９により、整形信号８ｉ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ｒｌ　、ｆにより分圧され、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Ｓυは、アンドゲート２１に
より前記の論理式Ｓ、＝Ｓｖ・ＳＩの形で出力され、無
負荷信号ＳＤは、アンドゲート２２により論理式５Ｄ＝
Ｓｖ−８！の形で出力される。

実験によれば、上記信号８ｔＴ＝１の時すなわち漏れ電
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）漏れ電流が流れる時くは、極間間隙におけるある
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、抵抗くして数百Ω以下になっている。

（２）数μ秒〜１ｍ秒程度連続して信号Ｓυ＝１であっ
た場合、何等かの消イオン対策を行えば、極間状態の回
復は行いうるが、数１０７７Ｌ秒以上連続した場合は、
回復不能でワイヤ断線にまで至る。

（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Ｓυ＝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、異常状態になろている
時でもたまに信号ＳＤ；１となる時もある。この場合に
は持続しない（３Ｄ＝１が数ｍ秒間連続しない）。

以上のように、信号Ｓυと信号ＳＤ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（２１，
（４１のごとく、信号８υと信号ＳＤの連続量あるいは
発生のしかたを分析できるようにすれば、極間状態を検
出できる。

第４図は上記の信号ＳＵ、８Ｄをアンドゲート２３．２
４を介して入力し、衡量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Ｓ、が信号ＳＤより発生頻度犬であれば、
カウンタ２５は積算され、その内容は次第に犬となる。

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、Ｓ＾と称す）を出力（ＳＡ＝１）する。この
信号８人はアンドゲート２３の否定入力端＋Ｋも供給印
加され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Ｋしている。また、上
記信号ＳＡは後記制御手段に供給されて極間回復制御に
供される。

極間状態が正常となり、信号５Ｄ＝１が続くと、カウン
タ２５は減算され、最後には内容がΣ＝Ｏとなるので、
それ以上、減算しないようにディジタルコンパレータ２
７の出力信号ＳＢをアンドゲート２４の否定入力端＋Ｋ
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ＳＭを用いて連続的に極間状態
をモニターできる。

第５図は前記第４図に示す極間状態判別回路の各信号Ｓ
ｕ、ＳＤ、ＳＭ　（Ｓｗ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■ｇのタ
イムチャートである。

以下、上記異常放電信号８人に基づいて、絶縁性加工液
の比抵抗を制御する制御手段３０の１例を第６図につい
て説明する。加工液噴射ノズ／Ｉ／６は加工液供給ポン
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５ｂ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、それぞれボ／プ制御回路１００ａ
、１００ｂによって人、切され、この制御回路１００ａ
Ｋは前記判別手段２０からの出力信号８人が直接、また
制御回路１００ｂには上記出力信号８人が反転回路１０
１を介して入力される。従って、出力信号５Ａ＝ｏの時
、すなわち、正常放電の時には、反転回路１０１、制御
回路１０１ｂを介してポンプ５ｂ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
ラッジ等による比抵抗低下が発生し局部的放電集中があ
ったのを、全放電領域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釦なるため、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２０〜５０
μｍ広げられる）安定加工状態となる。

ただし、このようｌＣ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、極間が安定に復帰した
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、上記出力信号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　ｆ＋ｉ類
の加工液を選択的に使用したが、信号ＳＡに応動してよ
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、棒状電極を用いろ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〕

以上のよう釦、この発明によれば、被加工物と電極間に
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ｘｉ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、異常状態が検出されたときは、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消耗
損傷を防止するとともに極間を正常状態に復帰させる。

また、正常状態が検出されたとぎは、加工液の比抵抗を
徐々に高くし、これにより、極間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・・・被加工物、２・・・電極（ワイヤ電極）、１８
・・・漏れｔ流検出手段、２９・・・極間状態判別手段
、３０・・・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。

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比抵抗を制御する
   制御手段とを具備したことを特徴とする放電加工装置。