JPS63150111A

JPS63150111A - 放電加工装置

Info

Publication number: JPS63150111A
Application number: JP61296373A
Authority: JP
Inventors: Shoji Futamura; 昭二二村
Original assignee: Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works
Current assignee: Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1988-06-22
Also published as: US4952790A; CA1287889C

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〕本発明は、放電により工作物を所望の寸法および面粗さ
に加工する放電加工装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、放電加工において、工作物の寸法および面粗さを
能率よく短時間で所望のものにする技術としては、加工
の進行状況に応じて予め加工条件（放電電流の大きさ及
びその継続時間など）を決めておき、加工開始から順次
段階的に前記加工条件を選択して加工終了に至るという
技術があった。

第３図、第４図によって更に詳しく説明する。

第３図は放電加工の進行状態を説明する図である。右端
図示の加工状態１は、λ：■い加工を高速度で行う加工
条件１の下で加工が進行して来て、電極送り込みＩｚ＋
　の位置まで電極が送り込まれた状態を示している。

当該加工条件１の下で図示加工状態１の状態になった時
、加工を一旦停止した一トで、加工粗さの面で多少改善
されるが加工速度の面で多少遅くなる加工条件２に、切
り替えられる。そして、当該加工条件２の下で、電極が
所定の送り込みｆｌｋ　Ｚ　ｚになるまで加工が行われ
る。次いで、再び加工を一旦停止した上で、更に加工条
件３に切り替えられる。以後、同様にして次々と加工条
件が切り替えられ、図示加工状態ｍは、加工粗さの面で
改善されているが加工速度の面で充分でない加工条件ｍ
の下で、電極が所定の送り込み景Ｚ、になるまで加工が
行われる状態を示している。そして、図示加工状態ｎに
おいては、加工粗さの面では充分であるが、加工速度の
面では極めて遅い加工条件ｎの下で電極が所定の送り込
み量Ｚｎになるまで加工を行った状態を示している。こ
の場合、放電間隙がδ□となっており、加工面の粗さは
ＫＸＲ□となっており、工作物は所定の面粗さをもつと
共に、所定位置まで加工された状態となっている。

従来の場合、第３図を参照して説明した如く、一旦加工
を停止しては逐次加工条件を切り替えて加工するように
して、最終的には所望の面粗さをもつと共に、所定の位
置まで加工が行われるようにしている。そして、第３図
図示の如く、放電時の工作物の表面付近の状態は、放電
エネルギーにより凸凹にされた面粗さ部分が先ずあり、
その下に放電による熱により変質した熱変質層があると
いう状態になっている。面粗さは、加工条件を切り替え
て加工し、目標とする位置に近づくに従って小さくなる
ように加工条件が調節される。電極と工作物表面との間
のギャップには、放電によって生ぜしめられたチップが
浮遊している。このチップの粒の大きさおよび密度等は
放電加工に影響を及ぼす。

第４図（イ）は、電極と工作物との間に印加される電源
のオン、オフ状況を示す。ＳＯＮはオンの期間を示し、
Ｓ　ＯＦＦはオフの期間を示す。第４図（ロ）は、電極
と工作物との間の放電電圧パルスの変化を示す。ＳＯＮ
の期間に入っても直ちには放電を開始しないので電極・
工作物間のインピーダンスは高く、両者間には高い電圧
■、が出る。放電を開始すると、両者間の電圧は低い放
電電圧Ｖ２に下がる。したがって、電圧■１と電圧■２
との間の電圧Ｖ、をしきい値とし、電圧がこのしきい値
より下がったことを検知することにより、放電電流が流
れ始めたことを知ることが出来る。ＴｏＮは放電電流が
流れている期間、Ｔ　ＯＦＦは放電電流をストップすべ
く電源をオフしてから次に電源が印加されるまでの期間
を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前記従来技術には、次のような問題点が
あった。

第１の問題点は、満足できる程の再現性ある放電加工は
期待できないという問題点である。

放電加工の進行程度に応じた電極送り込み量Ｚゎを算出
する式は一応あるが、これによって算出した電極送り込
み量Ｚ。に依ったのでは、満足できる程の再現性ある放
電加工は期待できなかった。

というのは、通常、放電加工における電源の条件（放電
電流、電源のＯＮ期間Ｓ。Ｎ、ＯＦＦ期間５ＯＦＦ）は
、与えられた電源によって決定された固定の値をとる。

従って、電極送り込み量Ｚ７を算出するには、予めそれ
ぞれの加工条件に於ける一４＝加工間隙値（ギャップ）や加工面粗さ値を、前もって別
の標準加工を行って計測しておき、それによって得たデ
ータに基づき次のような式によって求めていた。

Ｚ、＝Ｚ−Ｋｔ　ＸＲ？ｌ　−Ｋｆ　Ｘδ７−γ。ｘ　
（ｚｌｌ−Ｚｎ−１＞ここに、Ｋ、、に、は所定の係数であり、Ｚは基準位置
から目標の工作物までの距離であり、Ｒ，。

は面粗さを示す値であり、δ、はギャップであり、γア
は消耗比である。

実際の放電加工において加工条件を順次切り換えて行く
時のギャップの大きさと、標準加工で行うギャップの大
きさとの間には、放電チップなどのために差があった。

そのため、上記の式によっていたのでは、再現性のある
放電加工は期待できなかった。

また、加工条件（特に放電電流）を切り換える時、電流
を一時的に０ＦＦＩ、、サーボ回路によって電極を移動
していたので、その間（１〜数秒間）にギャップ中の雲
状の放電チップが散じてしまい、ギャップの状態が、次
の加工条件の放電を行うのに望ましい状態とはかり離れ
たものになってしまう。つまり、間隙中にチップがなく
なってしまうため放電しにくくなり、放電を再開しよう
としても同し間隙の下では放電しない。放電を再開する
ためには、どうしても加工条件切り換え前よりも放電間
隙を小さくしなければならない。その状態で放電が始ま
ると、思いもよらぬ深さまで加工が進んでしまうことが
ある。このようなことば、いわばランダムに発生し、同
じ加工を施さんとする別の工作物の加工の際にランダム
に起こり得る。その結果、精度あるいは仕上がり状態は
、工作物毎にまちまぢなものとなり、同じ精度あるいは
仕上がり状態の工作物が、いつもいつも出来るとは限ら
なかった。つまり、再現性のある放電加工は期待出来な
かった。

第２の問題点は、電極が適正なキャップに落ぢ着（まで
に時間がかかり、その分抽工時間が長くなるほか、所望
の面粗さが得られないとか取り残しがあるとかといった
ことかしばしば発生ずるという問題点である。

加工条件を漸次切り換えて行くのは、そもそも加工時間
を短縮せんとして行うものであるが、ある程度の短縮は
できるものの、次に述べるように、なお時間がかかるも
のであった。即ち、切り換え段数が限られた数であるた
め、段間の加工条件差が大きくならざるを得なかった（
例えば、低消耗領域において放電電流をＩＯＡから８八
に切り換えた時のエネルギーは、約半分にもなってしま
い、放電チップの大きさも大きく異なる）。そのため、
次段の加工条件に切り換えようとしても、その加工条件
で期待されている放電加工が行われるようになるまでに
は、暫くの時間を要したし、所望の面粗さが得られない
とか取り残しがあるとかといったこともしばしば発生し
たのである。

本発明は、以上のような問題点を解決することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するため、本発明では、放電−Ｉ’ｌ
− 進行量に応じて、放電電流の大きさ、放電パルスの０８
時間、ＯＦＦ時間等の加工条件を段階的にではなく連続
的に変化させることとした。

〔作　　用〕

加工条件の切り換えを、電源を一時的にＯＦＦしたりし
て段階的に行うのでなく、連続的に変化させて行うので
、ギヤツブ中に浮遊する放電チップも連続的に微細化し
、ギャップの状態を常に放電加工の進行状況に合った状
態で推移させることが出来る。それゆえ、再現性のある
放電加工が出来ると共に、加工時間も短縮される。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例の主回路を示す。１−
１は直流電源、■−２は電極、１−３は工作物＋　　Ｒ
ｏ＋〜Ｒ８ｏは抵抗、　　Ｆ　Ｂ　Ｔ　ｏ　＋　〜Ｆ　
Ｅ　Ｔ　ａ。

ハスイツチング・トランジスタである。抵抗とスイッチ
ング・トランジスタとの直列回路が並列接続されている
部分は制御部である。各直列回路を流れる電流の大きさ
は、例えば第１図中に記しであるように異ならしめであ
る。従って、任意のスイッチング・ｌ・ランジスタをオ
ンさせて、任意の電流を組み合わせることによって種々
の大きさの電流を作り出し、電極１−２に供給すること
が出来る。これにより小刻みに、大きな電流から小さな
電流まで連続的に変えることが出来るし、またその逆も
出来る。

第２図は、前記スイッチング・トランジスタへのオンオ
フ信号を発生ずるための制御回路である。

２−２は、電極１−２と工作物１−３との間に印加する
放電パルスのオン、オフ期間を決める信号を供給する端
子である。放電パルスが印加された時に、どういう大き
さの電流が流れるようにするかのデータ、つまり、スイ
ッチング・トランジスタのどれとどれをオンとするかを
決めるためのデータ（■、データ）を、ハス２−１を通
じてドラ、イハ２−３に供給する。

第５図は、加工条件設定部の第１の例を示す図であり、
スイッチング・トランジスタを制御するデータ（ＩＰデ
ータ）を格納するのにＲＯＭを用いたものである。５−
１８がそのデータ格納ＲＯＭで、バス５−１６を通して
来る信号によってアドレスが指定されると、そのアドレ
スに格納されているデータがハ゛ス５−１９より読み出
される。

前記信号は、電極の送り込み量設定（１ｉ（つまり電極
の位置）に関係した信号である。

第５図においてそれ以外の部分は、前記アドレスを決定
せんがために設けられているものである。

即ち、カウンタ５−７．５−８は電極の目標値までの送
り込み量を設定するためのカウンタであり、カウンタ５
−７は設定値の下位１２ビツト（微調整）を受は持ち、
カウンタ５−８は上位１２ビ・ノド（粗調整）を受は持
つ。端子５−１から設定値セントパルスが入って来た時
、所定の設定値が各カウンタにセットされる。カウンタ
５−７の値は、端子５−２からの後退パルス、端子５−
３からの前進パルスによって、カウントアツプ７カウン
トダウンされる。前進パルス、後退パルスは、電極と工
作物との間の電圧等を検出して電極を前進、後退させる
ためのサーボ回路を経て入力される。

コンパレータ５−１３は、ランチ回１５−１２にラッチ
されている現在の電極位置の指令値と、新しく送られて
来た指令値とを比較し、新しい指令値の方が小さい時の
み出力を出す。その出力が出た時、ランチ回路５−Ｘ２
の値はその小さい指令値に更新される。放電加工は、サ
ーボ追従により電極を適宜前進、後退させつつ、全体と
しては次第に前進させながら行うのであるが、前記の如
く小さい指令値が来た時のみ更新されるようにしておい
たので、後退に統く前進などに関わりなく、以前よりも
実質的に前進した時のみ指令値が変わるようにすること
ができた。後述するように、この指令値に応じて放電電
流とか１期間工。Ｎ＋　ＴＯＦＦとかが設定されるから
、これらも電極が実質的に前進した時のみ自動的に変更
することが出来る。

なお、更新は、端子５−４からＴ。Ｎ終了信号（放電パ
ルスのオン期間終了信号）が入って来るタイミングに合
わせてやるようになっているが、それは、放電パルスの
オン期間の途中で電極位置の指令値を変えるのは、放電
加工上好ましくないからである。

データ格納ＲＯＭ５−１８よりバス５−１９に読み出さ
れたデータは、第２図のドライバ回路２−３．第８図の
Ｔ。Ｎデータ格納ＲＯＭ等に送られる。

第６図は、加工条件設定部の第２の例を示す図であり、
スイッチング・トランジスタを制御するデータ（ＩＰデ
ータ）を格納するのにＲＡＭを用いたものである。６−
５がそのデータ格納ＲＡＭであり、アドレスバス６−１
を通じて指定したアドレスのところに、データバス６−
３を通して所定のデータを書き込んでおく。指令値に応
じたデータが、ハス６−６より読み出され、第５図の場
合と同様に、第２図のドライバ回路２−３．第８図のＴ
。Ｎデータ格納ＲＯＭ等に送られる。

第７図は、放電加工を最初の荒加工からやるのではなく
、途中から始めたいという時に、その途中の値を手動に
てセットするためのマニュアル値設定部を示す。ハス７
−１より途中の値を入れておいてやると、コンパレータ
７−２がその値と第５図あるいは第６図からの指令値と
を比較し、指令値の方が小さくなるとデータ・セレクタ
７−３に信号を出力する。信号を受けると、データ・セ
レクタ７−３は初めて指令値を通過させ、バス７−４を
通じて次段へ送り始める。このようにして、放電加工は
、荒加工からではなく、途中から行われることになる。

第８図は、データ格納ＲＯＭやデータ格納ＲＡＭから取
り出されたＩＰデータを基に、それに対応して予め決め
である種々のデータを取り出す過程を示す。たとえば、
ＴｏＮデータ格納ＲＯＭＢ−１、ＴＯＦＦデータ格納Ｒ
ＯＭ８−２のアドレスを指定して、そこに格納されてい
る第４図のＴ。Ｎ。

ＴＯＦＦの長さを決定するデータを取り出す。即ち、放
電電流の設定値を変える時は、それに対応してＴ　ＯＮ
、　Ｔ　ｏＦ　Ｆの設定値を変えて行くことが出来る。

なお、パラメータ格納ＲＯＭ８−３には、放電電極側を
＋極にするか一極にするかといった極性に関するデータ
、電極のジャンプのさせ方に関するデータ等の各種のパ
ラメータに関するデータが格納されている。

取り出されたＴ。８データ、　　ＴＯＦＦデータは、第
９図の’ｒＯＮ幅設定用カウンタ９−１．Ｔｏ、、幅設
定用カウンタ９−１２にそれぞれ送られる。

第９図は、制御信号形成回路である。この回路によって
第４図の放電パルスを形成する。第４図で説明したよう
に、放電開始（つまりＴ。ｌ１期間の開始）は電圧を印
加し始めてから（つまりＳ。８期間が始まってから）し
ばらくしてからであるが、この放電開始を検出した信号
が第９図の端子９−８から入って来る。ＴｏＪ川間用長
さをどの位にするかのＴ。１．データは、前述したよう
にＴ。Ｎ幅設定用カウンタ９−１に入れてあり、放電開
始信号が入って来た時点より、端子９−７から供給され
るクロックによってそのデータをカラン１〜ダウンする
。カウントが零になったところでＴ。８ｖ！：子信号を
出す。このようにすれば、ＴＯＨの長さは予め与えられ
たデータに対応した長さに出来る。Ｔｏ、終了信号は端
子９−９より導出され、第５図あるいは第６図の端子５
−４に送られる。また、ＴＯＦＦ幅設定用カウンタ９−
１２は、ＴｏＮ終了信号を受レノで同様に与えられたＴ
。Ｆ、データのカウントダウンを開始し、カウントが零
になったところでＴｏ、Ｆ終了信号を出す。ＴｏＦｒ終
了信号は端子９−１０から導出され、第２図の端子２−
２に送られて、電源をオンオフするのに用いられる。な
お、第９図において９−４．．９−１６．９−１７はマ
ルチバイブレーク、９−５はＴ。８幅設定用フリップフ
ロップ回路、９−１４ばＴ。ＦＦ幅設定用フリップフロ
ップ回路である。

第１０図において、符号■の波形は、第１図の符号■の
個所の波形を示し、その他の符号の波形は、第９図の回
路の対応する符号の個所の波形図である。第１０図の各
アルファヘットで示ず波形ば、第９図中の各アルファベ
ットで指示する個所の波形である。

第１１図は、本発明の第２の実施例である。こ−１５〜れは、電流を制御するのにトランジスタをスイッチング
させて制御するのではなく、等価抵抗値を可変させて制
御する所謂連続制御方式を採用したものである。第１１
図において、１１−２は負荷逓減用抵抗、１１−３はＦ
ＥＴ）ランジスク、１１−４は電流検出用素子（例、抵
抗、ボール素子）、Ｅば電極、Ｗは工作物である。電流
検出用素子１１−４から取り出した電流検出信号を基準
値と比較し、誤差があればその誤差をなくすような制御
信号をつくってトランジスタＴを制御する。

その制御信号をつくるための制御回路を第１２図に示す
。

第１２図において、１２−１は基準値部、１２−２はＴ
。１１時基準値ロック部、１２−３は比較部である。与
えられた■、データに対応した基準値が基準値部１２−
１より発せられ、端子ｅｌ、ｃ。

より入って来た電流検出信号と比較される。トランジス
タＴの制御信号は、端子Ｇ、、Ｇｏより取り出される。

■、データを連続的に変えて基準値を連続的に変えるこ
とにより、放電電流の大きさつまり加工条件を連続的に
変えて行くことが出来る。

ＴＯＮ時基準値ロック部１２−２は、放電電流が流れて
いる期間中には基準値を変更しないようにするためのも
のである。この期間に変更することは、放電加工上好ま
しくないからである。第１２図のアルファヘットで示す
個所の波形図を、第１３図に示す。なお、第１３図にお
いて、「電圧」とある波形は第１１図の電極Ｅと工作物
Ｗとの間の電圧の波形を示し、「電流」とある波形は放
電電流の波形を示す。■の波形は、電源のオンオフを示
す波形である。

第１４図は、従来技術による放電加工と本発明による放
電加工とを対比した図であり、面粗さ３０μｍＲｕａｘ
を５μｍＲ＋ｎｘに放電加工する場合の加工時間と電極
の送り込め量との関係を例にとって示している。電極、
工作物の材料は、それぞれ銅、鉄である。従来の場合、
電極の送り込み量１０５μｍ、゛加工時間５５分を要し
ていたのに、本発明の場合、同じ加工をするのに、電極
の送り込み量は８０μｍと約２割少なくてよく、加工時
間にいたっては１５分と約７割も少ない時間で済んでい
る。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、電流を一時的にカン
トして放電加工の加工条件を変えるのではなく、放電加
工の進行に合わせて加工条件を連続的に変えたので、放
電ギャップ中のチップを連続的に微細化することが出来
ると共に、チップが加工途中で散じてしまうということ
がない。それゆえ、同じ精度あるいは仕上がり状態の加
工がいつも出来るようになり、再現性のある放電加工を
実現することが出来た。また、電極の送り込み量の制御
′１１１等に時間がかからず、放電加工が能率良く行わ
れるので、加工時間が非常に少なくて済むようになった
。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の第１の実施例の主回路第２図・・
・本発明の第１の実施例の制御回路第３図・・・放電加
工状態についての説明図第４図・・・放電電圧パルスに
ついての説明図第５図・・・加工条件設定部の第１の側
梁６図・・・加工条件設定部の第２の例第７図・・・マ
ニュアル値設定部第８図・・・加工条件変換部第９図・・・制御信号形成回路第１０図・・・第９図の波形図第１１図・・・本発明の第２の実施例の主回路第１２図
・・・本発明の第２の実施例の制御回路第１３図・・・
第１１０．第１２図に関する波形図第１４図・・・面粗
さ３Ｑμｍ　Ｒｍａｘを５μｍＲｍａｘに放電加工する
場合の加工時間と送り込み量図において、１−１は直流電源、１−２は電極。１−３は工作物、２−１はハス、２−２はトランジスタ
・オンオフ端子、２−３はドライバ回路。５−５．５−６はバス、５−７．５−８はカウンタ、５
−９はハス、５−１０はインバータ、５−１１はＮＡＮ
Ｄ回路、５−１２はランチ回路、５−１３はコンパレー
タ、５−１４はＤタイプ・フリップフロップ回路、５−
１５はＮＡＮＤ回路。５−１６はバス、５−１７はＮＡＮＤ回路、５−１８は
データ格納ＲＯＭ、６−１はアドレスバス。６−３はデータバス、６−４はバッファ、６−５はデー
タ格納ＲＡＭ、７−２はコンパレータ、７−３はデータ
・セレクタ、８〜１はＴ。、データ格納ＲＯＭ、８−２
はＴ。ＦＦデータ格納ＲＯＭ、　　８−３はパラメータ
格納ＲＯＭ、９−１はＴ。Ｎ幅設定用カウンタ、９−４
はマルチバイブレーク、９−５はＴ。Ｎ幅設定用フリッ
プフロップ回路、９−１２はＴ。ＦＦ幅設定用カウンタ
、９−１４はＴ。ＦＦ幅設定用フリップフロップ回路、
！−１６．９−１７はマルチハイブレーク、１１−１は
直流電源。１１−２は負荷逓減用抵抗、１１３はＦＥＴトランジス
タ、１１−４は電流検出用抵抗、１２−１は基準値部、
１２−２はＴ。Ｎ時基準値ロック部。

Claims

【特許請求の範囲】電極と工作物との間に電圧を印加して放電を生ぜしめ、
その放電により工作物を加工する放電加工装置において
、電極の送り量を設定する第１の手段と、該第１の手段によって設定された設定値を電極が実質的
に前進した時のみ変更する第２の手段と、前記設定値に
対応して予め定めてある加工条件を出力する手段とを備
え、電極の実質的な前進を連続的に行うと共に加工条件を連
続的に変えるようにしたことを特徴とする放電加工装置
。