JPS6331335B2

JPS6331335B2 -

Info

Publication number: JPS6331335B2
Application number: JP12465179A
Authority: JP
Inventors: Kyoshi Inoe
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1988-06-23
Also published as: JPS5652130A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は線、棒又はパイプの単純形状電極を用
い、電極の長さを検査し、消耗した場合は補正送
りを与えて、その電極の先端若しくは側面を利用
して放電加工する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の放電加工は加工しようとする形状寸法に
外形を成形した電極をもつて対向するＺ軸の１軸
方向に加工送りを与えて加工するようにしている
ため加工屑の排除が困難で安定加工が行ない難い
し、又電極消耗によつて複雑形状電極を複製しな
ければならない欠点があつた。そこで発明者は、
線状の加工用電極を用いて倣い加工をする際に、
一定の加工時間毎に加工用電極を予め設定した基
準位置に照合する装置を設け、その照合によつて
加工用電極の被加工体に対する位置を修正するよ
うにしたものを特公昭39−13296号公報に開示し
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この開示した技術では、電極の
補正が一定時間毎に行なわれるために、電極は段
階的に補正され、従つて電極を補正前の位置に戻
したときには電極の先端が補正前の電極の先端、
又は被加工物の加工位置が段階的に異なつて一致
しないという問題があり、この問題は被加工物と
モデルとが完全に一致した形状にならないという
欠点があつた。その上、電極を基準位置に移動し
て補正するために、補正するための多くの時間を
要し、消耗が激しい細い電極には適さなかつた。

〔問題点を解決するための手段〕

しかして、本発明の放電加工装置は線、棒又は
パイプを電極とし、この電極に回転と上下運動を
与える運動装置と、この電極の送り装置と、前記
電極と対向して加工間隙を形成する被加工体に２
軸若しくは３軸のNC制御による所要形状の加工
送りを与える送り装置と、前記電極を振動する振
動ヘツドと、この振動ヘツドに振動を与え、且つ
反射波を受信する振動子と、この振動子に前記電
極の加工時に振動を与える振動と、前記電極の長
さを検査するための振動を与え、リ且つ前記電極
の長さを検査するために加えた振動が電極の先端
で反射する反射振動を受信して前記電極が消耗し
たことを判別する判別回路を有する振動電源とを
備え、判別回路の判別信号により前記電極の送り
装置を作動し、前記電極に補正送りを与えて補正
した電極に加工用の振動を与えながら電極と被加
工体との加工間隙にパルス放電を繰返し印加して
放電加工するようにしたものである。又、電極に
パイプ電極を用いた場合には、パイプ電極の中に
加工液を流し、この加工液を伝播する超音波振動
により電極の長さを検査するようにしたものであ
る。

〔作用〕

本発明は電極製作等を行なわずに市販されてい
る線、棒とかパイプを電極とし、これと被加工体
との対向間隙に、Ｘ，Ｙの２軸又はＸ，Ｙ，Ｚの
３軸の所要形状の加工送りを与えて放電加工する
もので、加工中前記電極に回転、レシプロ運動、
又は振動子により振動を与える電極を送波と受波
とを兼ねた振動子を用いて電極を振動すると共
に、電極に与えた高周波の反射波を受波して電極
の消耗を補正するようにしたものである。

〔実施例〕

以下図面の一実施例により本発明を説明する
と、第１図に於て、１は電極で、線径が0.05〜１
mmφ程度の線又１〜５mmφ程度の棒の単純形状電
極を用いるが、精度を高めるには細い方がよい。
材質は銅、真鍮、銀タングステン、銅タングステ
ン、その他の合金、グラフアイト電極材が用いら
れ、図示していない回転装置で回転すると共に軸
心方向に送られる。２は被加工体で、予め機械加
工されたもの、或いは無垢なものから放電荒加工
され、仕上加工される。前記電極１の先端近くは
ガイド１６によつて案内され、その先端は被加工
体２の加工部分に対向し、加工間隙を形成し、放
電を発生して加工が行なわれる。３は被加工体２
を固定する加工台で、互いに直角なＸ軸、Ｙ軸方
向の加工送りが与えられる。４は電極１を摺動可
能にして支持する振動ヘツドで、Ｚ軸方向の加工
送りをするヘツド５に支持される。６は振動ヘツ
ド４に振動を与える。又、振動を与えると共に電
極に与えた検査用高周波が電極の先端部から反射
する反射波（エコー）を受信する送波、受波を兼
ねた振動子であり、公知の電歪振動、磁歪振動子
が利用される。７は振動子６に振動を与える超音
波を発生する振動電源であり、振動子６が受波を
兼ねている場合は振動電源であり、且つ反射振動
の検出判別回路であつて、振動子６から電極１に
送波した波形が電極１の端部からの反射波（エコ
ー）を受波し、両波形の時間的間隔から電極１の
長さを判別し、電極１が消耗しているとき、その
判別信号をモータ８に加えて電極１の補正送りを
する。９はヘツド５をＺ軸に駆動する主ネジで、
モータ１０の制御によりヘツド５を上下送りし、
このヘツド５、主ネジ９、モータ１０で運動装置
を構成する。１１はＸ軸駆動モータ、１２はＹ軸
駆動モータで、Ｚ軸に直角なＸ軸及びＹ軸方向に
加工台３を加工送りする。１３はモータ１０，１
１，１２に制御信号を供給するNC制御装置、１
４は加工用パルス電源で、電極１及び被加工体２
間に通電される。１５は電圧−周波数変換器で、
加工間隙の電圧に応じた大きさに比例した周波数
のパルス信号に変換し、その発生信号をNC制御
装置１３に加えてＸ，Ｙ，Ｚ軸の加工送りスピー
ド送り量及び加工間隙の制御を行なう。

加工は電極１を運動装置である、モータ１０で
回動する主ネジ９でヘツド５をＺ軸方向に送るこ
とにより、被加工体２の加工穴内に挿入し、加工
間隙を介して対向する状態でＸ軸及びＹ軸方向に
寄せながら図示していない加工液供給装置から加
工液を供給すると共に、加工用パルス電源１４か
らパルス電圧を印加して放電加工する。これらＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送りはモータ１０，１１，１２
にNC制御装置１３から記録してある信号を加え
て所要形状の加工送りし、電極１の先端若しくは
側面と被加工体２との間に加工用パルス電源１４
によるパルス放電を行なつて加工する。加工液に
は水、油を用いる。通常駆動モータ１０，１１，
１２にはパルスモータ、エンコーダ付デジタル制
御のDCモータが用いられる。パルスモータに加
えるパルス周波数はＶ−Ｆ変換器１５の間隙信号
によつて制御され加工間隙と送り量とスピードが
自動制御される。又、加工送りの方向、加工形状
に応じた送り方向の制御、切換制御はNCテープ
に記録した信号を再生しながら、その再生信号を
分配器で分配しながら、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の駆動パル
スを発生し、これをNC装置１３から出力し各モ
ータ１０，１１，１２に加えることにより駆動制
御し、予定した加工送りを順次与えながら３次元
の、又は２次元の形状加工を行なう。

この加工送りによる所要形状の加工中、電極１
には振動子６による超音波乃至は高周波振動が振
動ヘツド４を通して与えられ、電極１の先端は微
小振動しながら放電加工が行なわれる。例えば周
波数10K〜20KHzの振動を行なわせることによつ
て加工速度は約３〜５倍程度に向上し高速度の安
定した加工が行なえる。

しかして電極１は放電によつて消耗する。消耗
は、例えば、0.5mmφ程度の細線を用いて加工す
る場合は広い面積の被加工体２の加工面を加工す
るから細線の先端部分の消耗は通常の総型電極を
使用した場合に比較して大きく、従つてこの消耗
長さを補正しなければならない。振動子６は電極
１の長さを検査する検査用高周波の発信とその高
周波が電極１の先端で反射してくる反射波を受信
するのにも兼用される。例えば検査用の高周波振
動を電極１に伝播させる。この検査用の高周波の
振動は超音波パルスとして加え、それが再び加工
部にある電極１の先端から反射伝播してくる反射
波を同一振動子６によつて受信し、振動電源７が
有する検出判別回路で電極１長さを検出する。例
えば反射伝播してくる時間は媒体である電極１の
長さに比例するから、加えた発信波と反射波との
位相差を検出すれば伝播体の電極１の長さを比例
的に検出することができる。

従つてエコー時間の変化△ｔは線電極１の長さ
の変化△に比例し、 △ｔ＝α△ α；比例常数と表わされる。例えば作用する検査用の超音波と
しては周波数10M〜500MHzを用いることによつ
て、約0.05〜0.1mm長さの電極１の消耗を判別す
ることができた。この振動子６を受信器として用
いる場合、受信した反射波は振動子６が圧電素子
の場合、電気信号に変換され、そのパルスが検出
判別回路７に加えられ△ｔが判別される。これに
より△の比例信号が検出され、この検出に基づ
くモータ８による補正送りが電極１に与えられ
る。

このようにして暦電極１は補正により常に一定
の長さに維持され、被加工体２と対向して加工を
行なうことができ、従つてNC制御装置１３によ
つてモータ１０，１１，１２を送り加工形状送り
をし高精度の形状加工をすることができる。

この線、棒、又はパイプの電極１による形状加
工は被加工体２の加工面の微小な一部分に電極１
が対向し、パルス放電を繰返して加工し、電極１
は対向部分を移動しながら加工する。又、電極１
は始終振動しており、発生する加工屑は揺乱され
撹拌されその間隙が広がることにより容易に排除
される等加工屑の排除効果がよく、電極１が対向
する部分の間隙は常に浄化された状態にあり、ア
ーク・短絡の発生しない安定した加工が進められ
る。

尚、電極１には図示していない装置で回転とか
運動装置によるレシプロ運動、即ち、0.1〜１mm
程度の微少ストロークの上下運動を併用してもよ
い。

NC制御装置１３によるＸ，Ｙ軸の送りはＺ軸
の加工送りを停止した状態でも行なうことも、
又、両者を同時に行なうこともでき、又、Ｘ，Ｙ
軸の平面送りを一通り終えたらＺ軸の単位送りを
し、次にＸ，Ｙ軸の平面送りをするように、これ
を交互に繰返し加工して３次元の加工をすること
ができる。又、Ｘ，Ｙ平面送りはＸ，Ｙ軸を同時
に又は分配送りすることもでき、任意に制御する
ことができる。

又、加工形状送りはNC制御装置１３による送
り制御以外に、図示していないがモデルを用いて
倣制御送りをしてもよく、又、NC装置と倣装置
を組合せてNC倣制御送りを与えてもよい。又、
加工送りに用いるモータ１０，１１，１２等はパ
ルスモータによるステツプ送りではなく連続、ア
ナログ的送り、サーボ送りでもよく、このモータ
１０，１１，１２等にはパルスモータの他にステ
ツピング駆動される直流モータ（エンコーダ付）、
油圧ステツプモータ、直流モータ、油圧シリン
ダ、その他が利用できる。又、振動電源７の振動
制御をを利用するとき、加工状態に応じて振幅、
周波数等を制御できる。

又、加工台３の加工送りはNC制御装置１３が
送り信号を出力し、駆動装置であるモータ１１，
１２をそれに応じて制御するものであるが、その
制御は送りを与えるオープンループ方式に限ら
ず、送り量を検出し、フイードバツクして駆動装
置を制御し、所定の送り量が得られるまで、これ
を繰返すクローズドループ方式の制御機構も同様
に利用できる。

第２図は前記実施例説明のように電極１に超音
波振動を与えながら加工する装置に於て、電極消
耗を高精度に検出するための実施例で、振動子を
加工用の振動子６１と検出用のもの６２とを具備
し、振動子６１には発振器７１より10K〜30KHz
の超音波を加え、振動子６２に発振器７２より
10M〜100MHzの高周波を加えて振動させる。発
振器７２は発振器７１の出力パルスを電源として
発振させることによつて、発振器７１による電極
の振動数の10倍以上の高周波を発生させるから電
極１の振動は第３図のような振動波形となり、高
周波振動10M〜100MHzにより発振器７１による
電極１の振動１サイクル以内に於て発信波と反射
波との位相差検出により高精度の電極消耗を検出
することができる。

第４図は線電極にパイプ状細線のパイプ電極１
７を用いた例で、振動子６の先に図示していない
コレツトチヤツク等で固定支持されたパイプ電極
１７の貫通孔を通して加工液の水等を加圧噴流し
ながら加工する例である。１８が図示しないポン
プから供給される水を供給するノズルで、水は例
えば蒸溜水、イオン交換樹脂による処理水の、比
抵抗が５×10⁶〜１×10³Ωcm程度の水を用い、パ
イプ電極１７の先端から被加工体２との微小間隙
に噴流し放電加工する。振動子６によつて例えば
1M〜100MHzの高周波振動を作用すると、パイプ
電極１７中の水中を伝播する振動音速は1500m／
ｓオーダの金属のパイプ電極１７に比較して約２
〜３倍の高速であり、従つてこの水中を伝播する
高周波のエコー時間の変化等を検出することによ
りパイプ電極１７の消耗を検出することができ、
検出により図示していないコレツトチヤツクを開
放し送りモータ２０を駆動してパイプ電極１７の
先端部の補正を行なうことによつて、パイプ電極
１７の高精度の検出及び長さ補正をすることがで
きる。このパイプ電極１７を用い、水等の加工液
を噴流しながら放電加工することにより加工屑等
の排除効果が良くなるから安定した高速度の加工
が行なえる。

尚、電極と被加工体の間隙にパルス放電を繰返
すことにより、その放電圧力により超音波等の音
波が発生するから、これをパイプ電極１７、電極
１を伝播させて振動子６を振動させ、その圧電変
換信号によりその長さを検出してもよく、発生す
る放電状態、音波がパイプ電極１７、電極１の先
端の消耗長さによつて変化するから容易に高精度
に検出することができる。

第５図に例示したものは細線電極の供給方式の
実施例で、前記したものは何れも所定長の電極１
を用いた場合の例であるが、この実施例ではドラ
ム２３に巻回した電極１を用い、電極消耗に応じ
て繰り出し補正することができ、加工量の多い部
分の連続加工に適する。

第６図及び第７図に例示したものは線電極１を
所定形状に曲げた、固定又は可撓性のスリーブ２
４にガイドさせ、電極１の先端を所要の形状に曲
折して、主として線電極１の曲つた側面を被加工
体２の加工面に対向させて加工する例である。ス
リーブ２４は第１図に於ける加工ヘツド５又は振
動ヘツド４に固定支持され、線電極１を加工面に
沿つてガイドし加工する。

以上説明したように本発明は線、棒、又はパイ
プを電極として、これと加工間隙を介して対向す
る被加工体に２軸又は３軸の所要形状の加工送り
を与えて放電加工する。加工中電極には振動、回
転、レシプロ運動等を行ない、且つ電極は被加工
体の加工面の一部微小部分に対向し、対向部分を
移動させながら行なうから、従来の総型の電極に
よる放電加工やワイヤカツト放電加工の加工間隙
と異なり、加工屑等の排除効果が良く、加工間隙
に加工液の供給も良好に行なわれ、安定した加工
ができる。更に又、電極の長さは、エコー信号を
信号として検出され、常に高精度の消耗補正が行
なわれ、NC制御、倣制御等による任意の加工形
状に安定して、しかも高精度な放電加工が行なえ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の構成図、第２
図、第４図はその一部の変更例、第３図は振動波
形説明図、第５図、第６図、第７図は電極供給の
変更実施例である。１……細線電極、２……被加工体、３……加工
台、４……振動ヘツド、５……加工ヘツド、６…
…振動子、７……振動電源兼検出信号判別回路、
８……電極消耗補正送りモータ、１０，１１，１
２……３軸加工送りモータ、１３……NC制御装
置、１４……加工パルス電極、１７……パイプ電
極、２３……電極線巻装ドラム、２４……電極案
内スリーブ。

Claims

【特許請求の範囲】１線、棒又はパイプを電極とし、該電極に上下
運動を与える運動装置と、前記電極の送り装置
と、前記電極と対向して加工間隙を形成する被加
工体に２軸若しくは３軸のNC制御による所要形
状の加工送りを与える送り装置と、前記電極を振
動する振動ヘツドと、該振動ヘツドに振動を与
え、且つ反射波を受信する振動子と、該振動子に
前記電極の長さを検出するために加えた振動が電
極の先端で反射する反射振動を受信して前記電極
が消耗したことを判別する判別回路を有する振動
電源とを備え、判別回路の判別信号により前記電
極の送り装置を作動し前記電極に補正送りを与え
て補正した電極と被加工体との加工間隙にパルス
放電を繰返し印加して加工することを特徴とする
放電加工装置。２線、棒又はパイプを電極とし、該電極に上下
運動を与える運動装置と、前記電極の送り装置
と、前記電極と対向して加工間隙を形成する被加
工体に２軸若しくは３軸のNC制御による所要形
状の加工送りを与える送り装置と、前記電極を振
動する振動ヘツドと、該振動ヘツドに振動を与
え、且つ反射波を受信する振動子と、該振動子に
前記電極の加工時に振動を与える振動と前記電極
の長さを検査するための振動を与え、且つ前記電
極の長さを検査するために加えた振動が電極の先
端で反射する反射振動を受信して前記電極が消耗
したことを判別する判別回路を有する振動電源と
を備え、判別回路の判別信号により前記電極の送
り装置を作動し前記電極に補正送りを与えて補正
した電極に加工用の振動を与えながら電極と被加
工体との加工間隙にパルス放電を繰返し印加して
加工することを特徴とする放電加工装置。３パイプ電極が中に加工液を流し、該加工液を
伝播する超音波振動により電極の長さを検査する
特許請求の範囲第１項に記載の放電加工装置。４電極が回転する特許請求の範囲第１項に記載
の放電加工装置。