JPS62287913A - 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】 ３、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１こ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、その切孔（ｌａ
Ｊに通され１こワイヤ電極（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ン
により噴射される。

被加工物（１）　、！：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ＯＤの移
動により行われろ。テーブルＯＤは、Ｙ軸駆動モータ０
Ｉバ軸モータＯｚ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軸平面内に於いて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
子通過して上部カイト（８Ｊ３Ｊに達し、電気工不ルキ
給′市部（９）を介して、ワイヤ巻取り兼テンションロ
ーラ００により巻取ら石、る。

セ記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータ（１２，Ｑ３の駆動及び制御
ケ行う制御装置０４）は、数値制御袋＠　（Ｎ　Ｏ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αＱは、例えば、直流
電源（１５２す、スイッチング素子（１５ｂ）、電流制
限抵抗（１５り及び前記スイッチング素子（１５ｂ、）
を制御する制御回路（１５（わ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０９か
らは高周波パルス電圧が被加工物（１）とワイヤｆＭ、
Ｍ　（２）間に印加され、１つのパルスフこよろ放電爆
発により被加工物（１）の一部を溶融飛散させろ。

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′ｆるまで）こは一定
の休出時間を必要さし、この休止時間が短か過ぎると極
間が充分シこ絶縁回復しないうら）こ、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α９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。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。

〔発明が解決しようさする問題点〕

以上のように従来のワイヤ力・フト放Ｔ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０９の出力エネルギを少なくする等、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１こｔこめ、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（こ正常
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。才なわら、平
均電圧値が低い時は、極間イノピータンスが低い場合で
あって、短絡あるいはスラリ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〕が発生しているこ古を示ｆ。

しかし、狭ギヤ・・Ｉ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きする。

〔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
印加するパルス電圧の「休止時間」（加工に寄与しない
、オンタイムきオンタイムの間の値から極間間隙におけ
る加工液の絶縁度を検出する検出手段および該検出手段
で検出された電極お被加工物の極間間隙の絶縁度と、あ
らかじめ設定しｆコ基準値お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極間間隙に通電して加工するｔコ
めのパルスの電流ピーク値を制御する制御手段とを備え
ｆこものである。

〔作用〕

本発明においては、パルス電圧印加の休止時間中に、高
周波交流電圧を印加して、イオン濃度き独立しｊコ純然
たる絶縁度を検出できる。すなわち、高周波交流電圧を
加工粉（スラ・・ジノや電解イオンの共存している電極
と被加工物の極間に印加すると、電解イオンの移動度は
高周波に対しにぶい１こめ、加工粉による絶縁度のみを
独立して検出できる。一般に、加工中における事故要因
は、放電点の集中によるものであり、これによってワイ
ヤ断線が発生する。放電点の集中は、加工粉排除が悪い
時、加工粉により極間インピーダンスが低下して起るが
、従来の検出方式では単極性電圧を印加してい１こ１こ
め、電解金属イオンによる絶縁度低下も区別されずに検
出してい１こ。これにより、電解金属イオンの濃度は、
放電集中の要因ではないにもかかわらず、不必要に極間
状態悪化とみなして回復手段を頻繁に動作させ、加工能
率を低下させていｔこ。しかし、本発明の検出手段によ
って、真の放電集中要因が検出され、この検出手段の検
出結果を、予め設定されｔコ基準値さ比較手段で比較し
、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、極間間隙状態を回復させるようり
こ制御する制御手段を備え、加工速度を低下させないよ
うにしｆこものである。

〔発明の実施例〕

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）〜０９は上記従来装置と全く同一のものである。

ＯＱは高周波交流電源（至）による極間もれ電流（加工
粉起因による絶縁低下のため流れる電流）を検出するｒ
コめの電流検出器、αηは制御指令信号発生装置で、前
記電流検出器ＯＧからの検出電流受入れ手段、極間型出
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０滲、加工電源
０５などに制御指令信号を供給するように構成されてい
る。

尚、高周波交流電源０引、？１０〜２５ｖ９周波数ＩＭ
、Ｉ（ｚ　（Ｌ　ＯＯＫ［（ｚ　〜２ＱＭｆｌｚ使用可
〕の交流発生器（１８ａ）と、直列の電流制限インピー
ダンス素子（１８ｂ）とから成り、加工電源αυがパル
ス電圧を発生し１こ時には、上記インピーダンス素子（
１８ｂ）により、極間に対し同等影響を与えず、加工電
源０９のスイッチング素子（１５ｔ））がオフの時、す
なわち休止時間中のみ、交流電圧が極間に印加さオ］る
。

第２図は、第１図記載の構成によるところの極間電圧Ｖ
ｇの波形キ（休止時間中に高周波交流印加）、上記電流
検出器ＯＱより得られ７．：電流信号■及び、加工電源
α９のパルス電圧がオンとなっている時の信号Ｓｐ及び
このＳＰで休止時間中のみの電流信号を取り出し１こＳ
Ｄ、更にこの８Ｄをエンベロープ検波して、そのレベル
を３段階さし、極間インピーダンスが低く、多大なもれ
電流が流れている７１以上（２００Ω以下に相当）、こ
れまり低いレベルＶ２（１，５にΩ程度相当）より犬で
、レベル■１より低いレベル及びｖ２以下（加工しない
時の液の比抵抗で定まる程度のレベルラに分け、それぞ
れＶ　＋　（、Ｖ　＋〜Ｖ２．Ｖ２＞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回路例で、電流検
出器０ｅの電流信号は増幅回路（１１７）により増幅さ
れ信号Ｉきして、アナログスイ、・・チ（１１８）の入
力となる。アナログスイリチ（１１８）の開閉は、加工
電源α９のパルス信号の休止側信号であるＳｐで制御さ
れ、本例では休止時間の時のみ信号Ｉを通すようにして
いる。この通過信号がＳｌｊで、この信号をエンベロー
プ検波する回路（ｌ１９Ｊは、ダイオ−ドロ。抵抗比す
コンデンサＣで構成されている。該（１１９）の出力Ｓ
Ｅは、電圧比較器ｍ、ａ］）に供給される。上記電圧比
較器（イ）は入力された信号ＳＤが■１より犬である場
合出力が１となり、電圧比軟器Ｑ１）はｖｌより小であ
る場合出力が１となる。アンドゲート翰はｖｌより大で
ｖｌより小である信号をとりだすためのものである。

実験をこまれば、極間インピーダンスが５００〜７００
Ω以上の場合においては、放電そのものが液中における
アーク柱の発生とこれに伴なう高熱の発生（５０００〜
７０００°Ｃ）及びピンチ効果のあられれが順調に行な
われている場合であり、被加工物側に充分なエネルギ分
配がなされていることを示していることがわかった。

まｆこ、２００Ω以下の場合には、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−スラ・・Ｉジー被加工物とか電極−
金属イオン−被加工物きいった放電しｆことしても、十
分に被加工物にエネルギ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１こ。従っ
て、このような放電状態は直ちに除去しないさ、ワイヤ
電極の損傷断線が発生するこさになってしまう。

よって、Ｖ＋〈であるか、■１〜■２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（イ）、Ｑυの
出力に基づいて極間間隙状態を判別する判別手段（至）
の構成例を示すものであって、絶縁度劣化信号（Ｖ　ｒ
　（）はゲート□□□を介してカウンタ翰によりカウン
トされる。まｔこ、正常絶縁度信号（Ｖ＋〜Ｖ２Ｊは上
記カウンタ田をリセｌトシ、異ｇ放ｉが連続しないかぎ
りカウントしつづけないようにしでいる。

従って、上記カウンタ（至）の内容はそのまま極間状態
を示すものであるといえる。４Ｃぜなら、正常な放電で
あれば、無論カウノタ（ハ）は５０′であるが、正常放
電と異常放電を繰＋１返している場合、カウンタ四の内
容の平均値は異常になるほど犬となり、正常になるほど
少くｆｆ７．。

そして、ワイヤ電極（２）の断線足至る直前までの異常
放電の連続かあつ１こ場合、ディジタルコンパレータ（
イ）によって危険信号Ｓへ７！−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ｒこ、Ｄ／Ａコンバータ勾によるアナログ出力８Ｍを
用いてアナログ表示するさか、上記危険信号ＳＡをモニ
タ回路（至）に供給する。このモニタ回路（至）は否定
アンドゲート彌９発光ダイオード（ＬＥＤ）■、抵抗ｒ
Ｏ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（ハ）の内容のアナログ値Ｓｈｙ。

危険信号ＳＡ、電流電流信号量極間電圧信号の関係を示
したものである。以下、上記カウンタ（至）の内容に基
づいて、極間状態回復手段を作動させ、ワイヤ断線に至
る不具合を解消する具体的方法につき以下詳述する。

さて、上記検出回路の出力に基づいてパルス電流のピー
ク値を、士電流回路の電圧を変化させて制御する方法に
ついて第６図の原理図と第７図のタイムチャートを用い
て説明する。

加工電流ハルス給電子（９）には、２系統のパルス電流
供給回路が接続され、一つの回路は固定電圧ｉｓｍと、
スイ・・・チング素子（ＩＯＩＪ　、電流制限インピー
ダンス素子（１０２Ｊ及び、逆流防止ダイオードＣ１，
０８）で構成され、スイ・ツチング制御回路ｔ１０４Ｊ
の出力）こ従い一定の休止時間と放電まで印加され、所
定時間放電するさ再び休止時間を持つように制＠されて
いる。パルス電流の巾や休止等は（１０４Ｊにより制御
されている。次に、もう一つの電流供給回路は、可変電
圧電源（１０５）と、スイ・ソチング素子（１０６Ｊ　
、電流制限インピーダンス（１０７）及び逆流防止ダイ
オード（１０８）で構成され、極間に電流が流れ出すと
電流供給し、前記（１０４，ｌが休止時間とするき、オ
フ状態となるようになっている。

可変電圧電源（１０５，ｌは、電圧制御回路（１１０）
によって電圧が変化し、（１１０）は異常検出カウンタ
（至）の出力により動作する。放電ピーク電流値Ｉｐは
、以下のように制御される。すなわち固定電圧電源（９
）の電圧Ｅｌ、電流制限インピーダンス（１０２）。

（１０７ＪをそれぞれＺ＋、Ｚ２とし、可変電圧電源（
１０５Ｊの電圧をＥ２さすると、Ｉｐは以下のまうにな
る。尚、■ｇきは、放電中のアーク電圧であり、２０〜
８５Ｖ程度である。

よって本回路によれば、極間状態が悪化してきて検出回
路（至）より信号が出力されると、これりこより（ｌｌ
Ｏ）がｊして（１０５）の電圧Ｅ２を低下させ、電流ピ
ーク値を下げる。タイムチセード第７図に示しｆコごき
く、極間開放電圧は固定電源（９）のＥｌが印加され、
放電パルス電流ピーク値ＩＰのみが可変電源Ｅ２によっ
て制御される。異常検出信号ＳＡが０の時、すなわち加
工状態が良好の時は、Ｉｐは高ピーク値１ｐ＋であり、
一旦異状となりＳＡが１となる七宝流ピーク値ＩｐはＩ
Ｆ５となる。ワイヤカＩト放電加工においてはＩｐの大
なる時加工速度も大であるが、ワイヤ電極の電磁消耗量
も犬であるｔこめ、ワイヤ断となりやすい。Ｉｐの小の
時は、電極消耗量が減少し電流ピーク値にほぼ比例ノし
、ワイヤ断を防ぐこさができる。またピーク値のみを変
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、加工速度き消耗に大
きな影響を有している１こめである。

なお、上記例では、電圧を変化させてＩｐの制御を行っ
ているが、電流制限インピーダンス＜１０７７の変化に
よって行えることは自明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図、第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチセード、第３図は極間の
絶縁度の検出手段の一例を示す回路図、第４図は極間間
隙状態判別手段の一例を示す回路図、第５図はその動作
を示すタイムチャート、第６図は制御手段の一例を示す
回路構成図、第７図はその動作説明のタイムチャート、
第８図は従来のワイヤ力・・ト放電加工装置を示す原理
図である。 図中、（１）は被加工物、（２）はワイヤ電極、０５は
加工Ｗｌ源、ＯＱは電流検出器、α力は制御指令信号発
生装置、Ｑｌ１９は高周波交流電源、翰は極間間隙状態
を判別する判別手段である。

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
   に印加するパルス電圧の休止時間に、高周波交流電圧を
   重畳させる手段と、この高周波交流電圧により、上記電
   極と被加工物の間隙に存在する上記絶縁性加工液の絶縁
   度を検出する検出手段と、この検出手段により検出され
   る上記電極と被加工物の間隙の絶縁度を、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極
   間間隙に通電するパルスの電流ピーク値を制御する制御
   手段を具備したことを特徴とする放電加工装置。