JPS6116572B2

JPS6116572B2 -

Info

Publication number: JPS6116572B2
Application number: JP6508878A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1986-05-01
Also published as: JPS54156296A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、ワイヤ電極と被加工間との間に形
成される加工間隙に放電を生じさせて、糸鋸式に
被加工物の電気的な切削加工を行うワイヤカツト
放電加工装置の制御方法の改良に関するもので、
その加工における能率の向上をはかろうとするも
のである。

この発明に成る制御方法を使用する、従来から
使用されている、一般のワイヤカツト放電加工装
置の一例の構成を第１図に示し、この図によつ
て、その構成および動作について説明する。

第１図において、２はワイヤ電極、１は被加工
物、３３はこの被加工物１を搭載したテーブルで
ある。４および５は、このテーブル３をＸ―Ｙ軸
方向に駆動するための、Ｘ軸駆動モータおよびＹ
軸駆動モータで、倣い制御装置、数値制御装置ま
たは電子計算機などから成る制御装置６によつて
被加工物１がワイヤ電極２に対して所定の軌跡を
相対的に画くように制御される。

上記ワイヤ電極２は、供給リール７から引出さ
れ、順に下部ワイヤガイド８、上部部ワイヤガイ
ド９および給電子１０を経由して、テンシヨンを
与えられながら、巻取リール１１に巻取られてい
る。１２は加工液で、一般に純水を用いノズル１
３から、上記ワイヤ電極２と被加工物１との間の
通電加工間隙に供給される。１４は加工用電源
で、直流電源１５、スイツチング素子１６、抵抗
１７、コンデンサ１８、および上記スイツチング
素子１６の制御回路１９とから構成されている。

このように構成されたワイヤカツト放電加工装
置においては、ワイヤ電極２と被加工物１との間
に形成される通電加工間隙に供給された加工液１
２を介して放電させながら、被加工物１を糸鋸式
に所望な形状に、電気的切削加工を行うものであ
る。

このワイヤカツト放電加工装置は、プレス金型
やアルミサツシの押出しダイス金型のように、貫
通状の金型の加工に主に用いられ、従来の加工方
法に比較して、極めて高精度な金型を単純な製作
工程で、容易に加工出来ると言う特長を持つてい
る。

ここでワイヤカツト放電加工の加工速度につい
て見ると、最高0.1g／分程度で、一般の放電加工
の通常の加工速度数ｇ／分と比較してもおそく、
この原因は、ワイヤ電極の断線というワイヤカツ
ト放電加工特有な問題点があるためで、ワイヤ断
線の発生限界が、加工エネルギーの投入限界とな
り、その値が制限されてしまうからである。

これは通常の放電加工における加工速度が、加
工エネルギーの投入限界よりも、むしろ要求され
る、加工面の粗さなどによつて決定され、この点
がワイヤカツト放電加工との相異点である。

一般の放電加工において問題となる事故として
は、異常アーク放電の発生がある。この異常アー
クの発生原因としては、加工間隙において加工に
より生成される加工粉の生成速度が加工間隙から
加工粉の排出される排出速度を上回つた時など
に、ワイヤ電極と被加工物との間の極間インピー
ダンスが低下して、放電の発生が集中的（非分散
的）に行われ、放電の発生により発生した熱によ
つて放電の集中した場所付近の加工液が熱分解さ
れるためである。

一般の放電加工における加工液は炭化水素化合
物が使用されているので、この熱分解によつて、
カーボンが発生し、このカーボンとの間に放電が
なされて被加工物や電極の加工表面に損耗を与え
る問題点があつた。

このため、極間インピーダンスの低下を検出し
たときには、加工粉の生成速度を低下させると
か、消イオン時間を長くしてやるなど、加工速度
を落とすことにより、このような異常アークの発
生による状態が起きることを防止している。

よつて、一般には、極間インピーダンスの低
下、すなわち、加工電圧の降下、あるいは無負荷
電圧の存在時間の減少が発生した場合において
は、加工間隙に投入するエネルギーを減ずるべき
であるというのが放電加工を行う者の常識であつ
た。

このため、ワイヤカツト放電加工においても、
一般の放電加工の場合と同様に、極間インピーダ
ンスが低下して来ると、加工電流を減少させる方
法が、一般的に採用されているようであつた。

ところが、ワイヤカツト放電加工におけるワイ
ヤ断線の原因は、異常アークの発生によるものよ
りも、コンデンサの一回の充放電によつて加工間
隙に放電されるエネルギーの量が多すぎるためと
か、ワイヤ電極の一ケ所への集中放電が発生する
ためであると考えられており、上述したような制
御方法は、ワイヤカツト放電加工には問題があつ
た。

第２図はワイヤカツト放電加工において、極間
のインピーダンスが低下した場合には、加工電流
を減少させる従来の制御方法で加工を行つた場合
（実線）と、極間インピーダンスとは無関係に加
工電流を一定にした場合（破線）の、加工速度と
平均加工電圧との関係を示したものである。この
図に示す関係から判るように、前者より後者の方
が、数割加工速度が高いことが確認された。なお
この時の加工条件はコンデンサ１８の容量0.8μ
Ｆ、ワイヤ電極２は0.2mmφ、被加工物１の板厚
は50mmである。

この原因としては、上記の一般の放電加工の場
合とは異なり、ワイヤカツト放電加工においては
ワイヤ電極の剛性が弱く、わずかな外力によつて
ワイヤ電極が振動して、その振動によつて極間イ
ンピーダンスとは無関係に、短絡や、あたかも異
常アークが発生寸前の状態であるかのような様相
を示してしまうので、そのたびごとに加工電流を
減してしまつていたのでは加工速度が低下してし
まうものと推定される。なお、ワイヤ電極は所定
の振動周期（例えば0.05〜0.2秒）を有し、この
振動により上述した事態が生じる。

一方、後者の極間インピーダンスに無関係に加
工電流を流す方法は、一応加工速度は得られる
が、集中的放電が発生した場合には、やはりワイ
ヤ電極断線の危険を有していることは明らかであ
る。

この発明はワイヤカツト放電加工において、従
来の加工電流を減少するように制御することによ
る、加工速度の低下を出来るだけ少くし、しかも
ワイヤ電極断線の危険を無くすることを目的とし
てなされたもので、加工能率の高いワイヤカツト
放電加工装置の制御方法を提案するものである。

以下、この発明によるワイヤカツト放電加工装
置の制御方法の一実施例について第３図によつて
説明する。

第３図において、２０は極間電圧検出回路で、
オペアンプを用いたコンパレータで構成されてい
る。極間電圧Ｖ_gと、基準電圧−V₁とを比較する
ために、抵抗r₁，r₁およびr₂で分圧すると、コン
パレータ２０の入力電圧ｅ_iは、次に示す第１式
で表わされる。

ｅ_i＝ｒ_２／ｒ_１＋２ｒ_２（Ｖ_g−V₁） ……(1) ここで、ｅ_i≧０の時、すなわちＶ_g−V₁≧０の
時と言うのは、極間電圧差が小さいことを意味
し、極間状態が短絡に近場合に相当し、コンパレ
ータ２０の出力e₀は負（e₀＜０）である。また、
同様にｅ_i＜０の時にはコンパレータ２０の出力
は正（e₀＞０）である。

したがつて、極間電圧Ｖ_gが低下して来るとコ
ンパレータ２０の出力e₀は負（e₀＜０）となり、
コンデンサC₀は抵抗r₃を介して、この負の電圧e₀
で充電される。この時の充電電圧ｖ_cは、e₀を負
の電圧−V₀とすると、次に示す第２式で表わす
ことが出来る。なお初期条件はｖ_c＝V₀である。

上記コンデンサC₀の端子電圧ｖ_cが、負の電圧
e₁および、その分圧抵抗VR₁によつて得られる基
準電圧V₂より負になると、コンパレータ２１の
出力e₂はロジツクレベルにおける「０」となる。
よつて、極間電圧Ｖ_gの低下后、所定の時間T₀経
過すると、コンパレータ２０の出力e₂は「０」と
なる。ここで所定時間T₀は上記第(2)式より、次
に示す第３式で表わすことが出来る。

T₀＝r₃C₀ln２Ｖ_０／Ｖ_０−Ｖ_２ ……(3) したがつて、分圧抵抗VR₁により基準電圧V₂を
適当に調整することにより、所定時間T₀を任意
に設定することが出来る。

また、極間電圧Ｖ_gが上昇して、前記コンパレ
ータ２０の出力e₀が正になると、コンデンサC₀は
ダイオードＤを介して急速に、正方向の電圧で充
電されるので、極間状態が例え短時間でも回復す
れば、e₂は即座に「０」から「１」になるように
なつている。

次に、加工間隙に加工電流を供給するためのコ
ンデンサ１８の充電電流を調整するスイツチング
素子１６の「ON」「OFF」を、所定の「ON時
間」と「OFF時間」とで制御する回路の構成、
動作を説明する。

第３図中、２２はRSフリツプフロツプで、こ
の出力Q₁が「１」（Ｑ＝１）の時には、この出力
Q₁は増巾器２３を介してスイツチング素子１６
を「ON」としてコンデンサ１８を充電する。す
なわち「ON時間」である。

このQ₁＝１の場合、ON時間およびOFF時間の
設定用のカウンタ２５の、ON時間設定出力tpが
「１」になるまでの間、すなわちON時間を計時し
ている間は、ANDゲート２４の出力は「０」で
あるが、tp＝１になると、すなわちON時間の計
時を終了すると、ANDゲート２４の出力は
「１」となつて、フリツプフロツプ２２はリセツ
トされて、その出力Q₁は「０」（Q₁＝０）とな
り、スイツチング素子１６は「OFF」となる。

この結果「OFF時間」となり、この時、同時
に上記ANDゲート２４の出力は、ORゲート２６
を介して、オシレーター（OSC）および時間の
設定用カウンタ２５をリセツトするので、カウン
トは最初から行われる。

一方、Q₁＝０となると、_１＝１となり、
ANDゲート２７の一方のゲートＡは「１」にな
り、もう一方のゲートＢの入力である。ORゲー
ト２８の出力が「１」になるまでは、ANDゲー
ト２７の出力は「０」である。

ここで、ORゲート２８ならびにANDゲート２
９および３０とは、極間状態の変化によつて第１
のOFF時間と第１のOFF時間よりも長い第２の
OFF時間とのいずれか一方を選択するもので、
コンパレータ２１の出力e₂が「１」の時、すなわ
ち極間電圧が高い状態の時にはOFF時間t₁を、又
コンパレータ２１の出力e₂が「０」の時、すなわ
ち極間電圧が低い状態の時にはOFF時間t₂を選択
する。したがつてQ₁が「１」から「０」にな
り、設定用カウンタ２５がリセツトされてから選
択されたOFF時間t₁又はt₂が経過すると、ORゲ
ート２８の出力が「１」となり、ANDゲート２
７の出力は「１」となつて、フリツプフロツプ２
２はセツトされて、その出力Q₁は「１」とな
り、再びスイツチング素子１６の「ON時間」と
なる。この時、同時にANDゲート２７の出力
は、ORゲート２６を介して、設定用カウンタ２
５をリセツトするので、再度カウントを開始す
る。

すなわち、極間電圧が高い状態の場合には、e₂
＝１であるので、「OFF時間」はt₁の設定時間と
なり、低いままの状態が所定時間T₀以上持続す
ると、e₂＝０となり、「OFF時間」はt₂の設定時
間となる。

この実施例では、極間電圧によつて極間状態の
判定を行い、正常でない状態が所定時間以上持続
した場合には、充電回路のスイツチング素子１６
の「OFF時間」をt₁からt₂延長することにより、
加工電流を減少させるようにして、ワイヤ断線を
防止するものである。

以上説明したように、この発明によるワイヤカ
ツト放電加工装置の制御方法によれば、加工状態
が正常な放電状態の場合と、必ずしも正常ではな
いが、ワイヤ電極の振動や、加工粉の排出の悪さ
に伴う、疑似短絡や疑似アークの発生時には、従
来のように加工電流を減少することなく、なかば
強制的放電により、この状態を解消し、上記ワイ
ヤ電極の振動や、加工粉の排出時間の周期以上の
所定時間を経過しても、正常な状態に回復しない
場合には、加工電流を減少するように制御するも
のである。

この結果、加工速度の低下をきたすことなく、
連続的放電集中の発生によるワイヤ電極の断線事
故の発生を防止することが出来る制御方法を提供
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤカツト放電加工装置の一例の構
成図、第２図は、従来の方法による、加工速度と
平均加工電圧との関係図、第３図は、この発明に
よる制御方法の一実施例を示すブロツク図であ
る。図中同一符号は同一または相当部分を示し、１
は被加工物、２はワイヤ電極、１４は加工電源、
１６はスイツチング素子、１８はコンデンサ、２
０および２１はコンパレータ、２２はRSフリツ
プフロツプ、２４，２７，２９および３０は
ANDゲート、２５は時間設定用カウンタ、２６
および２８はANDゲートである。

Claims

【特許請求の範囲】

１所定のオン時間及びオフ時間でオンオフ制御
されるスイツチング素子を介してコンデンサを充
電し、断続的にワイヤ電極と非加工物との間に形
成される通電加工間隙に前記コンデンサの放電電
流を流して、該被加工物を切削加工するととも
に、前記通電加工間隙の状態に応じて、前記コン
デンサの充電時間を制御するワイヤカツト放電加
工装置の制御方法において、前記通電加工間隙の
状態を該通電加工間隙の電圧として検出し、該検
出した電圧が所定時間以上所定電圧以下であると
き以外は、前記所定のオン時間及びオフ時間で前
記スイツチング素子をオンオフ制御し、該検出し
た電圧が所定時間以上所定電圧以下であるとき
は、前記オン時間以上であつて前記所定のオフ時
間よりも長いオフ時間で前記スイツチング素子を
オンオフ制御することを特徴とするワイヤカツト
放電加工装置の制御方法。