JPS62287922A - 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】 ８、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）こは、波力０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
などであけた紡孔）こワイヤ電極を貫通させ、この被加
工物さワイヤ電極を相対的に移動させて被加工物を切断
加工するもの亡がある。

以下、この放電加工装置の概要を、第７図シこ示オワイ
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、その紡孔（ｔａ
）に通されたワイヤ１！極（２）　、！−のＨ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♂記述ｆ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ｒ４１．＜極間間隙ノ）こノズ
ル（６）により噴射される。

被加工物（１にワイヤ電極（２）おの間の相対運動は、
被加工物（１）を蔵せでいろテーブル０υの移動りこよ
り行わｔｔろ。テーブル（１１３は、Ｙ軸駆動モータ０
３おＸ相Ｅ　−’／　Ｑ旧こ、ｌ：り駆動さｔ１７：、
。以上の０成により、波加工↑・水１し：ｆｊＢ・緘（
２）の相対運動１４ぶＪ述のＸ、Ｙ細事面内；こ於て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、５部ワイヤガ、イド（８ＡＬ　！７］０工物（
１）中り３’ｆＲ過し・て−ＩＪ！カイト（８Ｂ）に達
し、電気エネルギ袷Ｉ！ｉｉ　ｍｆ９＋　＋介して、ワ
イヤ巻取っ兼テンシ１ンローラ（１橿こよ１１巻取られ
ろ。

−ヒ紀Ｘ、Ｙｌｆ由の駆動モータｕ、０３の駆動及び制
御を行う制御装置ａ４）ｉ、ｔ、数値制御装置（へ（じ
制御装置４〕や倣い装置ｎあるいは、電算機を用いた制
御装置が用いらねでいる。

電気エネルギを供給する加工電源ａ９は、例えば、直流
ＹＪＵＴ！　（１５ａ）、　：ｚイー・チング素子（１
５ｂ）、　［ｉ制限抵抗（１５り及び前記スイ・・チン
グ素子（１５ｂ）を制御する制御回路（１５ｄ　）によ
ってｍ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ｍ（イ）
からは高周波パルス電圧が被加工物（１）とワイヤ電極
（２）間に印加され、１つのパルスにぼる放電爆発によ
り被加工物（１）の一部を浴融飛散させる。

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するまで）こけ一定の
休止時間を必要おし、この休出時間が短か過き゛ろと極
間が充分に絶縁回復しないう１５に、再び同一場所に放
電か集中してワイヤ１軌極（２）の溶断を発生させろ。

従って、通常の加工ｗ、源では被加工物の柱石。

板厚等（こ衣り加工電１２ＧｉＱ５の休止時的等の電気
条件をワイヤ！極切れを生じさせない程度の充分余裕を
持つｔこ条件で加工するのが普通である。従−）で、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。

更にワイヤ型枠（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
電か集中し１こ場合）こはワイヤ電極（２）の溶断は避
けられない。

〔発明が解決しようｌｆる問題点〕

以上のように従来のワイヤカー・ト放電加工装置では、
ワイヤ！　８１ｉｉ（２）の断線を引き起さないように
才るＩコめ、加工電源（１５１の出力エネルギを少くす
る等、仮りこ放ｍ−の集中がワイヤ電極（２）の一点に
集中しでも断線し４Ｃ１、し七う：こ（、τい１：ため
、加工速度が著しく低いとい・）問題点があっｔコ、そ
こで、従来、）ノロエ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でいろ。

この場合、加工状態の良否あるい（ｉワイヤ電極の断線
の面前状態を判別するの；こ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きである。才なわら
、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、短絡あるいはスラーノジとか加工粉の滞
留シこまり、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７ているこ亡
を示す。

しかし、狭ギヤーＶプでの加工（精度の良い加工式 に不可欠）においては、正常は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ｔコめになされ１こ
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亡を目的とする。

〔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、電極上被加工物間に
印加するパルス電圧の「休止時間」（加工に寄与しない
、オンタイムおオンタイムの間の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
検出さネｔコ、電極お被加工物の極間間隙の絶縁度と、
あらかじめ設定した基準値と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サーボゲインを増加させ
、間隙の開離お接近速度を増加させるこさにより、すみ
やかに悪い間隙状態から、機械的に逃がれるようにし、
良好の場合には、できるｔごけ、その状態を維持するよ
う）こサーボゲインを低下させ、むやみに極間状態を変
えないように１７で加工速度を上げるように制御する制
御手段とを備えｔ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ａ度さ独立し１こ純然
ｆこる絶縁度を検出できる。丁なわら、高周波交流電圧
を加工粉（スラーＩ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
は高周波に対しにべ、いｔコめ、加工粉による絶縁度の
みを独立して検出できる。一般に、加工中におけろ事故
要因は、放電い時、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
していたｔこめ、電解金属イオンによる絶縁度低下も区
別されず）こ検出していＴこ。これにより電解金ｊｐシ
イオンの濃度は、放ＩＺ集中の要因で１．尤ないシこも
かかわらず、不必要に極間状ａ悪化とみなして回復手段
を頻公に動作させ、加工能率を低下させていｔコ。１７
かし、本発明の検出手段にまって、真の放電集中要因が
検出さｉｌ、この検出手段の検出結果を、予め設定され
ｔコ基萌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砲間状態を判別し、制御手段
は上記判別手段から異常判別信号を受けｔコとさｔこ１
．ｔ、極１１＋間隙状態を回復さゼるように制御する制
御手段を備え、加工速度を低下させないようにしｔこも
のである。

〔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）〜０９は上記従来装置亡全く同一のものである。

αＧは高周波交流電源（至）による極間もれ電流（２７
０工粉起因にぼろ、絶縁低下のため流れる電流）を検出
するｔ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αＱからの検出ヱ流受入れ手段、極
間電圧検出手段および検出ｍ圧を基凰値ご比較する比較
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α４．加
工電源０９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（至）は１０〜２５■１周波数ＩＭ
Ｈｚ（１００Ｋｎｚ　〜２　ＱＭ［−１ｚ　使用可Ｊの
交流発生器ｔ１８ａ）き、直列の電流制限インピータン
ス素子（１８１りきから成り、加工電源０９かパルス電
圧を発生した時には上記インピータンス素子（１８Ｊに
より極間に対し同等影響を与えず、加工［源０９のスイ
・・・チング素子（１５ｈＪ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れる。

第２図は、第１図記載の構成シこよる亡ころの極間電圧
Ｖｇの波形さく休止時間中シこ高周波交流印加〕、上記
？ぜ流検出器０Ｇより得られた軍流信号工及び加工電源
０５のパルス電圧がオンご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たＳ
Ｄ、更１ここの８ｎをエン間インピータンスが低く、多
大なもれ電流が流れている■１以上（２００Ω以下に相
当）、これにより低いレベルｖ２ｔ１．５ｘΩ程度相当
ノより大で、レベルＶ、より低いレベル及び■２以下（
加工しない時の液の比抵抗で定まる程度のレベル２に分
け、それぞれＶｌ（、Ｖｌ〜Ｖ２．Ｖｘ＞の信号群さし
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００の電流信号は増幅回路（１１７）により増幅さ
れ信号１亡して、アナログスイ・リチＬ　１１８）で制
御され、本例で゛は、休止時間の時のみ信号１ダイオー
ドＤ、抵抗Ｒ，コンデンサＣで構成されている。該（１
１９，ｌの出力ＳＥは、電圧比較器（イ）。

Ｑ旧こ供給される。上記電圧比較器翰は入力された信号
ＳＤがＶｌ、Ｊ：り犬である場合出力が１と＆ｌ’ｌ、
電圧比較器１２１）はＶｌより小である場合出力が１と
なる。アンドゲート＠は■２より大でＶｌ　より小であ
る信号をとりｆごｆｆこめのちのである一実験によれば
、極間インピーダンスが５００〜７００Ω以上の場合に
おいては放電そのものが液中にとけろアーク柱の発伍と
これに伴うに熱の発生（５０（１０〜７０００’Ｃ）及
びとノチ効果のあられれが順調に行なわれている場合で
Ｊ〕す、被加工物側に充分なエネルギ分配かなされてい
ることｔ示しているこ七がわかつｔこ。

また、２００Ω以下の場合には、火花放電は確かに極間
に存在ｆろが、電極と被加工物間Ｆこ１接存在している
のではなく、を極−スラー・ジー被加工物々かｌ！！極
−金属イオン−彼、１１［Ｊ１物といっり放電したとし
ても、十分に仮加工物にエネルギが分配され才に単にワ
イヤを損傷させるような放電状態であるこさか判明しｆ
こ。従って、このような放電状態は直ちに除去しないと
、ワイヤ電極の損傷断線が発生するこ亡になってしまう
。

よって、Ｖｌ＜であるか、Ｖ＋〜ｖ１であるかによって
加工状Ｄｉ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、上記電圧比校器■、　ｅｌｌの
出力に基づいて、極間間隙状態を判別する判別手段＠の
構成例を示すものであって、絶縁度劣化信号（Ｖｌ＜Ｊ
はゲー１−１２４１を介してカウンタ（至）【こばつカ
ラン１−さＪする。ま１こ、正常絶縁度イ言号（■１〜
Ｖ２Ｊはｔ記カウンタｃｈｉリセ・１・し、ｉ常ｍｉか
連続しないの）ぎりカウントしつづけないよう；ζして
いる。

？ｉ右って、」−記カウノタｅ９の内容はそのまま極間
状態を示すものであるといえる。ｒ（せｌ（ら、正常４
１″放電であれば、熱論カウンタ囚は０゛で、ちるが、
正常放電と異常放電を繰り返している場合、カウンタ□
□□の内容の平均値は異常になるほど大きなり、正常り
こなるほど少くなる。

そして、ワイヤ電極（２）の断線に至る直前までの異常
放ｓの連続があつｆコ場合、ディジタルコンパレータ（
至）によって危険信号８Ａを出力し、この信号）こ基づ
いて状態改善の１こめの制御をするこ亡ができる。

ま１こ、Ｄ／Ａコンバータ（４）によるアナログ出力８
Ｍを用いてアナログ表示するとか、上記危被信号ＳＡを
モニタ回路鏝に供給する。こグ）モニタ回路■は否定ア
ントゲ−１・■１発光ダイオードＩ　ＬＥＤ　）■、抵
抗ｒｅζこより構成されている。

第５図は、以上述べｔこ異常放電検出のタイムチセード
で、カウンタ（社）の内容のアナログ値ＳＫ。

危険信号８人、電流信号　、極間電圧信号Ｖｇの関係を
示したものである。以下、上記カウンタ（ハ）の内容に
基づいて、極間状態回復手段を作動させワイヤ所縁に至
る不具合を解消ｆろ具体的方法につきシ下詳述する。

以下、上記カウンタ＠の内容に基づいて、極間間隙を制
御する手段のサーボゲイン、才なイアち感度ｌ変化させ
ることにより、短絡や開放状態、あるいはワイヤ電極の
断線１ｉｌＩ前状態を回復させるこさができる。

すなわち上記のような悪い極間状態の場合、サーボゲイ
ンを増加させ、間隙の開離お接近の速度を増加させるこ
さにより、すみやかに機械的な悪状態からの回避ができ
るようになり、極間状態を回復させろこ♂ができる。

上記のような制御を行なう制御手段Ｏｎの一例を第６図
を用いて詳細に説明する。蜀は乗算型のディジタルアナ
ログ変換器で、前記カウンタ（至）の出力に従い速度指
令電圧ＦＸＩこ乗算した形式で出力できる素子であって
、米国アナログデバイス社製のＡｌ）７５２０等が公知
である。すなわち、入力信号に対してボリュームの働き
をさせるものと考えればよい。そしてこのボリュームの
値がｔ記カウンタ（７）の出力（ディジクル値）によっ
て変化す乙のである。

よって本例によれば、極間状態の悪化に従ってサーボゲ
インが乗算型ディジタルアナログコンバータ勾）こより
増加し、抵抗（１０２）、　　ｔ１０３）とオペアンプ
（１０４）ｉこよって構成される増幅器（ｌＯｌ）を介
し、本来上記速度指令電圧Ｆｘが、面接入力されていた
制御装置α滲の中のモーター駆動アンプ（１０５Ｊの入
力端を、上記増幅器（１０１）の出力端に接続すること
により、テーブル送りモーターＭＸの速度は変化する。

なお、本例では極間状態の悪さ１ζ比例してほぼ直線的
に廿−ボゲインを増加させているが、必ずしも心線的に
変イヒさせる必要はなく、２次関数的あるいは、折れ磯
釣変化によってもよい。上記カウンタ（至）の検出信号
を用い２段階の制御を行なう場合、容易でかつ低価格さ
なる。

また、実験によれば、極間状態が悪化しｆコ時、少く亡
も２０１１１１／分以上の速度かないき、ワイヤ電線の
断線（こ移行し、多量の加工粉が極間間隙に滞留した時
は、２００ＭＷ／分程度の速度が必要であることが判明
しているっま１こ、安定な加工の際は、面粗度１５μＲ
ｍａｘ以下の仕上加工において５〜１０ｆｌ／分の速度
の時加工能率が高いというこさも確認されており、おお
むねこれらの領域で速ＩＪｊ設定が必要さ考察される。

♂ころで上記説明では、この発明をワイヤ電極を用いる
ワイヤ力・・Ｉト放竜加工装置Ｉこ利用する場合ｌこつ
いて述べたが、棒状電極を用いろ放電ヵロ工装置にも利
用できるこさはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、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ろこ七なく適確に加工状態の良
否を判別することができろ。

そして、判別されｔ、：極間間隙状態の異常が判別され
１こさきは該判別結果をも亡ンこして甑間間隙状態の回
復をはかるｔコめ（こ、極間間隙サーボ手段の感度を変
化させてサーボモーターの速度を制御し、極間間隙にＪ
引する間隙の開離と接近をすみやかに行なわせろもので
、電極の損傷を確実に防止し、加工速度の向上を図るこ
♂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概要図、第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチ鼾−ト。 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図は極間間隙サーボ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セード、第６図は制御手段
の一例を示す回路構成図、第７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、（Ｉ）１ば被加工物、（２）はワイヤ電極、（２
）は加工電源、ａＱはで流検出器、θηは制御指令信号
発生！Ａ置、（至）は高８ｉＷ交流電源、（至）は極間
間隙状態を判別する判別手段である。 なお、図中同一符号は同−又（ま相当部分を示す。

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電極
   と被加工物の間隙長サーボを行う際のサーボゲインを制
   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。