JPS61125731A - 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８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８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５で、被加工物１とワイヤ電極２の
間ｌ！ｉ！（極間間！Ｉ）にノズル６によシ噴射される
。

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の移動によシ行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１２
に、よシ駆動される。以上の構成によシ、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によシ供給され、
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ＩＯＫよシ巻取られる。上
記入、Ｙ軸の駆動モ〜り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１５０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。

次に便来装置の動作について説明する。加工電［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闇に
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、板淳等に
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
シ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
やキズ等があシ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Ｋするため、加工
電源１５の出力エネルギを少くする等して、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り
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（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く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、短絡ちるいはスラッジとか加工粉の滞留によシ
、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（精度の良い加工罠不可決
）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Ｋなされ九もの
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。

Ｃ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、この判別結果に基づいて上記電極と被加
工物間に通電するパルス電流のピーク値を制御する制御
手段を備えたものである６ 〔作用〕 この発明における制御手段は、極間状態判別手段から異
常判別信号を受けたときは極間間隙に通電するパルス電
流のピーク値を低下きせるので、電極は消耗による損傷
が防止され、正常判別信号を受けたときは上記パルス電
流のピーク値を増加させて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によシ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Ｖｐを入力とし、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彫工及びこれ
よシ微少電流を含め電流の有無を検出し１，０のディジ
タル信号とした整形信４Ｎｔ、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Ｓｖおよび上記の信号Ｓ、、Ｓｖ　　より得た
次の２信号ＳＵ、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５Ｕ＝
Ｓｖ−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５ＤＷＳ
ｖ、ＳＩ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Ｓ
Ｉ＋ＳＶ＋”’υ、ＳＤを得るための漏れ電流検出手段
１８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によシ、整形信号ＳＩ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ｒＩ＋ｒ！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、アントゲ−）２１に
よシ、前記の論理式Ｓυｚ　Ｓｖ　１１　Ｓ　Ｉの形で
出力され、無負荷信号ＳＤは、アンドゲート２２によシ
論理式５Ｄ＝Ｓ　ｖ＊　Ｓ　ｒの形で出力される。

実験によれば、上記信号５Ｕ−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には、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、抵抗にして数百Ω以下になっている。

（２）　　数μ秒〜ＩＷＬ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１０！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点くおける電界強度が極間内部で強くなり、
かつ信号５Ｕ＝ｌとなシ、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
時でもたまに信号Ｓ　Ｉ）＝ｌとなる時もある、この場
合には持続しない（Ｓｏ＝１が数ｍ秒間連続しない）。

以上のように、信号ＳＵ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（２）　
（４）のごとく信号Ｓυ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Ｓｖ、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
Ｕ＋　ＳＤはその数が可逆カウンタ２５によシ計数され
る。よって信号ＳＵ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、８人と称す）を出力（Ｓ人＝１）する。この
信号Ｓムはアンドゲート２３の否定入力端子にも供給印
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制御に
供される。

極間状態が正常となう、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＝０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
２７の出力信号ＳＢ　ｔ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Ｋ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図に示す他間判態判別回路の各信号Ｓ
υＩｓＤＩｓＭ（ＳＭはアナログ出力）、Ｓムと極間状
顆を示す極間電流信号Ｉおよび極間電流信号■ｐのタイ
ムチャートである。

以下、上記カウンタ２５の内容に基づいてパルス電流の
ピーク値を制御する制御手段３００１例を、主電流回路
の電圧を変化させて制御する場合について、第゛６図の
回路図と第７図の波形図を閉いて説明する。

加工′１１．ｆＬハルス、ｌ＠電子９には、２系統のパ
ルス電流供給回路が接続されている。その一つの回路は
固定電圧電源１００、スイッチング素子１０１、電流制
限インピーダンス素子１０２および逆流防止ダイオード
１０３で構成され、上記スイッチング素子１０１は、ス
イッチング制御回路１０４の出力に従い一定の周期で導
通、不導通が制御される。スイッチング素子１０１の導
通によシ、被加工物１とワイヤ電極２間には一定電圧電
源１００から電圧が印加され、この印加電圧で極間間隙
の絶縁が破壊されてパルス電流が流れる。従って、この
パルス電流の幅や休止時間等はスイッチング制御回路１
０４によシ制御される。

次Ｋ、他の一つの電流供＃回路は、可変電圧電源１０５
、スイッチング素子１０６、電流制限インピーダンス１
０７および逆流防止ダイオード１０８で構成され、前記
パルス電流供給回路から極間に電流が供給されたことを
検知してスイッチング素子１０６が導通し、前記スイッ
チング素子１０４が休止時間となると上記スイッチング
素子１０６もオフ状態となるようになっている。可変電
圧電源１０５は、電圧制御回路１１０によって出力電圧
が制御され、この電圧制御回路１１０は、カウンタ２５
の出力に応動する。

従って、上記パルス電流のピーク値ＩＰは固定電圧電源
１００の電圧”Ｉｓ電流制限インビーダ７スｌ　Ｏ２、
１０７ｔツレｔ’ｔＬＺ＋　　、　Ｚ！　（！：Ｌ、可
変電圧電源１０５の電圧をＥ２とすると、以下のように
なる。なおＶｐとは放電中のアーク電圧であり、２０〜
３５■程度である。

よって、第６図の回路構成によれば、極間状態が悪化し
てカウンタ２５より信号が出力されると、電圧制御回路
１１０が応動して、可変電圧電源１０５の電圧Ｅ、を低
下させ、電流ピーク値を下げる。

第７図の波形図に示したごとく、極間開放電圧は固定電
圧電源１０００Ｅｌが印加され、放電）（ルス電流ピー
ク値ＩＰのみが可変電圧電源Ｅ！によって制御される。

カウンタ２５からの信号８人が０の時、すなわち、加工
状態が良好の時は、パルス電流のピーク値Ｉ、は高ピー
ク値工Ｐ１であシ、一旦、異状となシ、信号ＳＡが１と
なると、電流ピーク値Ｉ、は工Ｐ２となる。

ワイヤガツト放電加工においては、電流ピーク値Ｉ、の
大なる時、加工速度も大であるが、ワイヤ電極の電極消
耗量も大であるため、ワイヤ電極の断線となシやすい。

電流ピーク値Ｉ、の小なる時は、電極消耗量が減少（電
流ピーク値にほぼ比例）し、ワイヤ電極の断線を防ぐこ
とができる。

上記のように、パルス電流のピーク値のみを変化させて
いるわけは、加工面の面性状が実験的にピーク値変化の
みの場合影響を受けづらく、加工速度とワイヤ電極の消
耗に大きな影響を有しているためである。

なお、上記例では、電圧を変化させてピーク値ＩＰの制
御を行っているが、電流制限インピーダンス１０７の変
化によってもピーク値を制御することができる。

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、異常状態が検出されたときは極間に流れるパル
ス電流のピーク値を低下させて、電極の消耗を減じて該
電極の損傷事故を防ぐとともに極間を正常状態に復帰さ
せ、正常状態のときは上記ピーク値を増大させて加工速
度の向上を図る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図はその動作説明のタイムチャート、第８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、１８は漏れ電流検出手段、２
９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〜

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、上記電極と上記被加工物間に通電する
   パルス電流のピーク値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。