JPS6254609B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加工物を、これと走行するワイヤ
電極との間の放電によつて加工するワイヤカツト
放電加工装置に関する。

第１図は従来のワイヤカツト放電加工装置の基
本構成を示すもので、(1)は通常0.05〜0.3mmφの
径を有するワイヤ電極、(2)はこのワイヤ電極１と
微小間隙をもつて相対する被加工物であり、この
ワイヤ電極１と被加工物２間には、水などの加工
液を媒体として加工電源３により電圧が印加され
放電による被加工物の除去が行なわれる。加工電
源３はスイツチングトランジスタTR₁〜TRn、パ
ルス幅と休止時間を決める発振器OSC、充電ピ
ーク電流を定める抵抗Ｒ、コンデンサＣ等を備え
ている。

ワイヤ電極１と被加工物２との間に与えるワイ
ヤ電極１に交差する方向の相対的な送り（形状送
り、加工送り）は、ワイヤ電極１と被加工物２と
の間で放電加工が行なわれる場合の機間電圧もし
くは電流を一定にするように制御する、いわゆる
極間サーボによつて与えるのが一般的であり、こ
のため、極間における平均加工電圧Ｅ_gと基準電
圧Ｅ_pとを比較する比較器５、Ａ／Ｄ変換器６、
駆動制御装置７、およびXYクロステーブル４を
駆動するＸ軸モータ９Ａ、Ｙ軸モータ９Ｂにそれ
ぞれ駆動信号を与える分配器８が備えられてい
る。すなわち、比較器５は、極間における平均加
工電圧Ｅ_gと、基準電圧Ｅ_pとを比較してその差に
比例した電圧をＡ／Ｄ変換器６に与え、Ａ／Ｄ変
換器６はこれを情報化して駆動制御装置７に送
る。駆動制御装置７では上記入力情報とＮ／Ｃテ
ープ等からの移動指令とから加工送り速度を計算
し、さらに分配器８にこの結果を送り、これによ
りＸ軸、Ｙ軸のモータ９Ａ，９Ｂがそれぞれ駆動
される。このようにして極間における平均加工電
圧が基準電圧Ｅ_pになるように加工送り速度が制
御されるわけである。

しかしながらこの従来装置では、XYクロステ
ーブル４を含めた系が機械系であるため応答性が
悪く、実際には基準電圧Ｅ_pに一定に制御してい
てもフイルターのかかつた極間の平均加工電圧Ｅ
_gは若干変動して種々の不都合が生じていた。第
２図ないし第４図は、上記平均加工電圧Ｅ_gの変
動およびこの変動によつて生じる種々の異常現象
の従来例及び新しい発見例を説明するためのグラ
フである。

第２図は通常の安定放電を表わしている。同図
の上の波形が極間電圧波形、つまり連続した各コ
ンデンサ放電波形であり、下の波形はその時の極
間の平均加工電圧Ｅ_gを表わしている。Ｅ_pは目標
電圧（基準電圧）であり、横軸は上記両波形に共
通な時間軸である。このグラフの極間電圧波形を
見ると、放電は開放電圧Ｖ_ccになつても直ちに行
なわれるとは限らず、無負荷時間t₁，t₂…を持つ
場合があり、これは平均加工電圧が高い場合に生
じていることがわかる。また平均加工電圧Ｅ_gが
目標電圧Ｅ_pより低い場合は放電の周波数が増大
している。このように放電開始電圧がある範囲で
安定している場合にも、放電波形の無負荷時間の
長いものと短いものが混在し、放電の周波数の差
により極間の平均加工電圧が変動する。これは機
械系の応答が遅いために生じるもので、この変動
は加工送り速度では制御しきれない。

次に第３図は異常放電として集中放電（特に周
波数が上昇し、空間的にも一点に集中する）の場
合の極間の平均加工電圧の変化を表わす。第２図
の安定放電状態における部分的な集中放電は、そ
れほど長くはないが、第３図は、実質的に10ｍ
sec前後集中放電を続けた場合の例である。この
場合の平均加工電圧Ｅ_gは徐々に減少し、本発明
者等の実験結果によれば、図中Ａの部分でワイヤ
電極が断線していた。その後放電が起きずに極間
が開放状態になつている。このように、ワイヤ電
極は放電が一点に集中した場合その部分での応力
集中により許容応力を越えて断線に至る。そこで
ワイヤカツト放電加工では、このような集中放電
を防止するために加工する条件をうまく選ぶ必要
があり、非常に難しい作業になつている。

さらに第４図には、加工が途中から再開される
場合の一般的な波形例、つまり平均加工電圧が一
旦上昇した後減衰し、その後定常状態になる様子
が描かれている。第３図の例では、平均加工電圧
Ｅ_gが基準電圧Ｅ_pに近い状態から減少し始めてい
るが、この例のようにＥ_gが一旦Ｅ_pより大きく上
昇した状態から放電の集中（周波数の上昇）が始
まると、その分だけ余計に放電集中時間が続くこ
とになる。

以上の他平均加工電圧が変動する場合として
は、コーナー部を曲がる際の平均加工電圧の上
昇、板厚が変化する場合の平均加工電圧の急変動
等がある。

このように、機械系の応答遅れやその他の原因
によつて生ずる平均加工電圧の変動と放電状態の
変動とは密接に関連し、そのうち特に放電の時間
的、空間的な集中は、ワイヤ電極の断線、加工精
度の悪化等の悪影響を生じさせる。

本発明は、かかる問題点を解消するためになさ
れたもので、極間サーボ送り機構により平均加工
電圧又は電流と基準電圧又は基準電流とを比較し
て平均加工電圧又は電流を一定に保つように制御
するとともに、上記平均加工電圧又は電流を、上
記基準電圧又は基準電流の値とはそれぞれ異なる
基準値をもつ２つの基準電圧又は基準電流と比較
して、平均加工電圧又は電流がこれらの基準値に
達したとき、それぞれ信号を出力して、この信号
に基づいて加工電源の電気条件を変更し、この変
更した電気条件を加工電源に出力してフイードバ
ツクし、これにより、加工電源の電気条件を変化
させるようにしたことを特徴としている。

以下図示実施例について本発明を説明すると、
第５図において符号１〜４は第１図の従来装置と
同一の構成要素を示している。１０はローパスフ
イルタ、１１Ｈ，１１Ｌはそれぞれ比較器であつ
て、比較器１１Ｈ，１１Ｌからの出力は電気条件
制御回路１２を介して加工電源３にフイードバツ
クされるようになつている。比較器１１Ｈ，１１
Ｌは、異なる電圧レベル基準を持つもので、両レ
ベルは、例えば第１図の比較器における基準電圧
Ｅ_pに対して Ｖ_h＝Ｅ_p＋ΔＥ Ｖ_l＝Ｅ_p−ΔＥ （ΔＥ≒Ｅ_p×５／１００） となるように設定される。電気条件制御回路１２
は、比較器１１Ｈ，１１Ｌの出力信号を受けて加
工電源３の電気条件を変更するもので、この変更
は例えば予め定められたパターンに基く上記電気
条件の変更によつて行なわれる。ここで言う電気
条件とは、コンデンサ値、極間開放電圧、充電ピ
ーク電流値、パルス幅、休止時間等であり、これ
らの要素を単独でまたは組み合わせて変更制御す
ることができる。

したがつて上記構成の本ワイヤカツト放電加工
装置は、ワイヤ電極１と被加工物２との間で放電
加工が行なわれると、その加工電圧がローパスフ
イルタ１０によつて平均化され、この結果作られ
た平均加工電圧Ｅ_gが比較器１１Ｈ，１１Ｌに入
力されて基準電圧Ｖ_h，Ｖ_lと比較される。本実施
例では、平均加工電圧Ｅ_gが、高いレベルを持つ
基準電圧Ｖ_hより高くなつたとき、または低いレ
ベルを持つ基準電圧Ｖ_lより低くなつたとき各々
比較器１１Ｈ，１１Ｌが信号出力し、その出力信
号は電気条件制御回路１２に送られ、ここでは上
述のようにあるパターンに基づいて加工電源３の
電気条件を変更するような出力を出す。この電気
条件の変更は勿論放電集中等の異常事態が生じな
いように上記要素の１または２以上を変更して行
なうものである。なおＸ軸、Ｙ軸駆動モータ９
Ａ，９Ｂの制御は、例えば上記基準電圧Ｅ_pとＥ_g
に基き、第１図の従来例と同様に行なわれる。

次に具体的な制御例を第６図につき説明する
と、この例は放電の休止時間を変更するようにし
たものである。すなわち第６図は本発明装置を用
いて加工した場合の極間電圧波形及び平均加工電
圧Ｅ_gの波形の例を示したもので、図中区間Ｃ_hは
高い方の基準電圧Ｖ_hを越えた場合、区間Ｃ_lは低
い方の基準電圧Ｖ_lを割つた場合であり、両区間
Ｃ_h，Ｃ_lとも、放電の休止時間T₁を他の区間の休
止時間T₂より長くする休止時間制御を行なつて
いる。実際には上記休止時間T₁は休止時間T₂に
対して約５倍程度まで長くするように制御した。
このように区間Ｃ_lにおける放電の休止時間を長
くすると、この区間では放電集中が避けられるた
め、ワイヤ電極の断線等の事故を無くすることが
できる。特に平均加工電圧Ｅ_gがＶ_hとＶ_lの間に
あるとき放電集中が生じていたとしても、両区間
Ｃ_h，Ｃ_lでこの放電集中が断たれるため、放電集
中時間を短かくすることができ、したがつて、ワ
イヤ電極の断線は生じない。

さらに、区間Ｃ_hではＶ_hより上昇した平均加工
電圧Ｅ_gが、休止時間を長くすることによつて一
旦は下降する傾向となるため有利である。即ち、
本来休止時間を長くするとその時点ではXYクロ
ステーブル送り（サーボ送り）が応答するまでは
平均加工電圧Ｅ_gは減少する。つまり無負荷時間
t₁，t₂…、開放電圧Ｖ_cc、休止時間T₁等により平
均化されているため平均加工電圧Ｅ_gは一旦下が
る傾向になり、その後極間サーボ送りの応答によ
り平均加工電圧Ｅ_gは基準電圧Ｅ_pに近づくように
制御される。このように区間Ｃ_hで休止時間を長
くすることは平均加工電圧Ｅ_gを２つの基準電圧
Ｖ_hとＶ_lの間に安定させることになる。なお、こ
の際放電波形に表われる無負荷時間が長くなる
と、Ｅ_gは上昇する傾向となるため、放電周波数
を上げ休止時間を短かくする方向に再制御するこ
ともできる。他方、区間Ｃ_lではこのＥ_gがさらに
下降する可能性があるが、放電の集中を止めるこ
とが先決であるので、電気条件を減少変更するこ
とにとどめておき、極間サーボ送りによりＥ_gの
回復を待つことが好ましい。

なお一般的に言つて、電気条件の制御は、放電
休止時間だけでなく他の電気条件とともに行なつ
た方が、放電集中等のワイヤ電極断線や加工精度
の悪化を生じさせる事故を避けるために好ましい
ことは勿論である。

第７図は、本発明装置と従来装置とによる加工
速度の違いを調べたもので、横軸に被加工物の板
厚Ｈ、縦軸に加工送り速度Ｆをとつている。符号
１３は本発明装置によるもの、符号１４は従来装
置によるもので、本発明装置は従来加工に比べて
全板厚を通して約３割程度加工送り速度が速いこ
とがわかつた。これは本発明装置では放電集中が
止まるので、従来装置でワイヤ電極切れが生じた
条件を適用しても一定の範囲では加工が可能とな
るため、より厳しい放電条件を設定できるからで
ある。

なお上記実施例は、平均加工電圧Ｅ_gと比較す
べき基準電圧を２つ設定したものであるが、これ
をより多く設定してそれぞれの基準レベルに応じ
より細かく放電の電気条件を変えることができ、
このような制御を行なえば、より高精度でスムー
ズに進行する加工を期待することができる。

以上のように、本発明のワイヤカツト放電加工
装置は、被加工物と微小間隙をもつて相対するワ
イヤ電極と、このワイヤ電極と被加工物間に電圧
を印加する加工電源と、ワイヤ電極と被加工物と
の間に、ワイヤ電極に交差する方向の相対的な送
りを与え、平均加工電圧又は電流と基準電圧又は
基準電流とを比較して平均加工電圧又は電流を一
定に保つように制御する極間サーボ送り機構とを
備え、かつ、上記平均加工電圧又は電流を、上記
基準電圧又は基準電流の値とはそれぞれ異なる基
準値をもつ基準電圧又は基準電流と比較して、平
均加工電圧又は電流がこれらの基準値に達したと
きそれぞれ信号を出力する複数の比較器と、この
出力信号を受けて加工電源の電気条件を予め定め
られたパターンに基づいて変更し、この変更した
電気条件を加工電源に出力してフイードバツクす
る電気条件制御回路とを備え、上記平均加工電圧
または電流と比較すべき上記基準電圧または基準
電流は、極間サーボ送りで目標とする基準電圧ま
たは電流より高いレベルと低いレベルに各々１つ
ずつ設定され、上記電気条件制御回路は、平均加
工電圧または電流が高いレベルの基準電圧または
電流よりも高くなつた場合、および低いレベルの
基準電圧または電流よりも低くなつた場合に、放
電の電気条件を弱める方向に変更制御する構成に
したので、平均加工電圧又は電流が上記２つの高
低の基準電圧又は電流の範囲から高い方と低い方
のどちらに外れても、放電の電気条件が弱めら
れ、放電集中を避けることができることとなり、
ワイヤ電極の断線を防止し、さらにより好ましい
条件によつて加工送り速度を上昇させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のワイヤカツト放電加工装置の基
本構成を示す系統接続図、第２図、第３図、第４
図はそれぞれ平常加工、放電集中、電源再投入の
場合の極間電圧波形と、平均加工電圧を表わすグ
ラフ図、第５図は本発明に係るワイヤカツト放電
加工装置の実施例を示す系統接続図、第６図は本
発明装置を用いた加工の場合の極間電圧波形と平
均加工電圧を表わすグラフ図、第７図は本発明装
置による加工送り速度と、従来装置による加工送
り速度、および両者の差を示すグラフ図である。
なお図中同一符号は同一または相当部分を表わ
す。 １……ワイヤ電極、２……被加工物、３……加
工電源、１１Ｈ，１１Ｌ……比較器、１２……電
気条件制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加工物と微小間隙をもつて相対するワイヤ
   電極と、このワイヤ電極と被加工物間に電圧を印
   加する加工電源と、ワイヤ電極と被加工物との間
   に、ワイヤ電極に交差する方向の相対的な送りを
   与え、平均加工電圧又は電流と基準電圧又は基準
   電流とを比較して平均加工電圧又は電流を一定に
   保つように制御する極間サーボ送り機構とを備
   え、かつ、上記平均加工電圧又は電流を、上記基
   準電圧又は基準電流の値とはそれぞれ異なる基準
   値をもつ基準電圧又は基準電流と比較して、平均
   加工電圧又は電流がこれらの基準値に達したとき
   それぞれ信号を出力する複数の比較器と、この出
   力信号を受けて加工電源の電気条件を予め定めら
   れたパターンに基づいて変更し、この変更した電
   気条件を加工電源に出力してフイードバツクする
   電気条件制御回路とを備え、上記平均加工電圧ま
   たは電流と比較すべき上記基準電圧または基準電
   流は、極間サーボ送りで目標とする基準電圧また
   は電流より高いレベルと低いレベルに各々１つず
   つ設定され、上記電気条件制御回路は、平均加工
   電圧または電流が高いレベルの基準電圧または電
   流よりも高くなつた場合、および低いレベルの基
   準電圧または電流よりも低くなつた場合に、放電
   の電気条件を弱める方向に変更制御することを特
   徴とするワイヤカツト放電加工装置。