JPS6333968B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は線、棒またはパイプ等の単純形状電極
を用い、主としてこの先端部を利用して２次元乃
至３次元の放電加工する装置に関する。

従来の放電加工装置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、また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。

本発明は電極製作の複雑加工を行なわずに、線
とか棒、またはパイプを電極とし、これと被加工
体との対向間隙に、Ｘ、Ｙの２軸またはＸ、Ｙ、
Ｚの３軸の所要形状の加工送りを与えて放電加工
するものであり、加工中前記電極に回転、振動、
またはレシプロ運動を与えながら行ない、且つ加
工中、電極消耗の補正を行なうことにより前記従
来の欠点を除去した新しい放電加工装置を提供す
るものである。しかして、本発明は、加工送りが
所定の速度で与えられる放電加工に於て、供給加
工パルス数に対する放電発生パルス数の比又は差
を検出することによつて電極の消耗を検知し、こ
の検出信号が所定値以上となつたときに電極に消
耗補正の送りを与えることを特徴とするものであ
る。

以下図面の一実施例により本発明を説明する
と、１は電極で、線径が0.1〜１mmφ程度の線、
２〜10mmφ程度の棒、またはパイプを用いる。断
面形状は丸、四角、三角等の単純形状のものを用
い、加工形状、加工部分の形状に対応して選択交
換しながら利用する。電極材質は銅、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る。２は被加工体
で、予じめ機械加工されたもの、あるいは無垢な
ものから放電荒加工され、仕上加工される。電極
１の先端もしくは側面は被加工体の加工部の一部
と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、これにＸ軸、Ｙ軸の加工送りが与えられる。
４は電極１を支持する振動ヘツドで、Ｚ軸の加工
送りヘツド５に支持されている。６は振動子、７
は振動電源、８は電極１に補正送りするモータ、
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１０，１１，１２に制御信
号を供給するNC制御装置、１４は加工用パルス
電源で、電極１及び被加工体２間に通電接続さ
れ、繰返し加工パルスを供給する。１５はパルス
電源１４の出力加工パルスと同期するパルス発生
回路、１６はアンドゲート、１７はプリセツトカ
ウンタ、１８は加工間隙に発生した放電パルス数
を検出する回路で、これは例えば供給パルスによ
つて間隙に放電が発生すると電圧が急減するか
ら、これをシユミツトの如き判別回路を用いて判
別すればよい。１９は検出回路１８の出力パルス
のアンドゲート、２０はそのカウンタである。カ
ウンタ２０出力は前記プリセツトカウンタ１７の
出力に同期して出力されるように係合してあり、
両カウンタ１７，２０出力が次のデバイダ２１に
加えられ比較される。比較はカウンタ１７の出力
に対しカウンタ２０出力の比を出力する。２２は
デバイダ２１の比較出力を判別する判別回路で、
比較出力が所定値以上のとき判別出力を次の制御
回路２３に加え、制御回路２３はモータ８駆動パ
ルスを出力する。２４は時間装置で所定時間幅の
作動信号を所定の時間間隔で出力しゲート１６，
１９に信号を加えゲートを開くよう制御する。

加工は電極１をＺ軸方向に送り、被加工体２の
加工穴内に挿入対向する状態でＸ軸及びＹ軸方向
に寄せながら加工する。これらＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
の送りはモータ１１，１２，１０にNC制御装置
１３からプログラムしてある信号を加えて所要形
状の加工送りし、電極１の先端もしくは側面と被
加工体２との間に電源１４によるパルス放電を行
つて加工する。加工液には通常水が用いられ、イ
オン交換樹脂による処理をして、比抵抗が約10⁴
〜10⁵Ωcm程度のものを利用することによつて加
工面粗さが従来利用されたケロシン油を用いる場
合に比較し、同一加工条件でRmaxが約1/2以下
になり、例えば加工パルスτon1μs、τoff3μs、
Ip20Aの条件で加工面粗さ３〜4μRmax程度に加
工することができる。加工中、加工送り制御する
駆動モータ１０，１１，１２にはパルスモータ、
エンコーダ付デイジタル制御のDCモータが用い
られる。パルスモータに加える制御パルスの周波
数は、供給される加工パルスや電極と被加工体の
材質等の加工条件に応じて発振周波数が設定され
る固定発振器によつて、或いは加工間隙の状態に
応じて例えば間隙電圧が所定値以上の正常放電状
態の時は設定された周波数のパルス信号を発振す
る発振器によつて制御され、所定速度の加工送り
が与えられる。また加工送り方向、加工形状に応
じた送り方向の制御、切換え制御は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から出力しモータ１
０，１１，１２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２次元または
３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
音波乃至高周波振動がホーン４を通して与えら
れ、電極１先端は微小振動しながら加工が行なわ
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倍程度に向上し
高速度の安定加工が行なえる。

しかして電極１は放電によつて消耗する。電極
１は細い、特に線電極を使用すれば、これを広い
面積の被加工体２加工面を移動走査しながら加工
するから線電極の長さ消耗は通常の広い面積の総
型加工電極を使用する場合に比較して大きく、し
たがつてこの消耗補正することが重要である。電
極消耗の補正はモータ８を駆動することによつて
その駆動量に応じて与えられ、電極１先端の長さ
補正することができる。この電極消耗の補正は加
工中連続的に行なつてもよいが、図においては時
間装置２４の所定の時間間隔で行なわれる。即ち
所定時間が経過する毎に所定時間巾の作動信号が
装置２４から出力しゲート１６，１９を開くよう
制御する。したがつてこのとき電源１４の出力加
工パルスと同期するパルス信号が回路１５からゲ
ート１６を通りプリセツトカウンタ１７に加わつ
てカウントされる。また加工パルスの供給によつ
て加工間隙に発生する放電パルスが回路１８に検
出され、ゲート１９を通つてカウンタ２０にカウ
ントされる。前者の加工パルス数をカウントする
カウンタ１７は所定のカウント数を予じめプリセ
ツトしてあり、プリセツト値のカウントを行なう
毎に信号を出力し、デバイダ２１に加え、他方カ
ウンタ２０のカウント数をデバイダ２１に加える
よう作動する。ここでカウンタ１７出力は供給加
工パルス数であり、他のカウンタ２０のそれは供
給加工パルス中の放電発生パルス数であり、これ
がデバイダ２１で比較され、その比または差が信
号として出力する。しかして、所定の速度で加工
送りが与えられているため、電極１が消耗する
と、電極１と被加工体２との対向間隙が消耗程度
に応じて広がり、放電が発生し難くなる。こうな
ると、加工電源１４から供給する加工パルスによ
つて発生する放電数が次第に減少し、供給パルス
中の放電パルス数が減少する。したがつて回路１
８の検出パルスが減少し、カウンタ２０のカウン
ト数が減少する。カウンタ１７は殆んど変化なく
加工パルス数をカウントし、プリセツトカウント
すると放電数をカウントするカウンタ２０の出力
と共にデバイダ２１に信号を加えて比較する。電
極消耗に応じて比が大きく、または差が大きくな
るから、デバイダの出力が増大する。そして判別
回路２２はデバイダ２１の出力を判別するが、デ
バイダ出力が所定値以上になると判別信号を出力
し制御回路２３に信号を加え制御回路２３を制御
して駆動パルスを出力しモータ８を駆動して電極
１を送り出して消耗補正する。一方カウンタ１
７，２０はデバイダ２１に信号を加えて後自己の
カウント数をクリアーする。このとき時間装置２
４は未だ信号を出力し続け所定時間巾中ゲート１
６，１９を開いているから、回路１５，１８から
加工パルス、放電パルスに対応する信号がゲート
１６，１９を通つてカウンタ１７，２０でカウン
トされ、デバイダ２１で比較され、判別回路２２
及び制御回路２３を作動しモータ８を駆動して追
加して消耗補正する。この補正制御によつて加工
間隙が正常間隙に狭まると、加工パルスに対する
放電パルス数の差が縮まり、デバイダ２１の出力
が小さくなり、その値が所定以下になると判別回
路２２は信号を出力しない。したがつてモータ８
を駆動してする補正送りは中断される。しかる内
時間装置２４の定められた所定時間間隔の作動信
号が完了するとゲート１６，１９が閉じるから回
路１５，１８の信号もストツプする。

このようにして電極消耗の補正が行なわれる
が、加工間隙に供給した加工パルス数とそれによ
つて加工間隙に放電起動した放電発生パルス数と
の比又は差を検出するから、電極消耗による加工
間隙の広がりによつて供給加工パルス数に対する
放電パルス数が比例対応した変化をし、これによ
り電極消耗を極めて正確に精密に検出でき、この
精密検出に基づいて電極消耗の補正送りして消耗
補正をするから、電極１の先端は補正送りにより
常に一定の長さ、即ちヘツド５から突出する電極
１の長さは常に一定に維持され、被加工体２と対
向して加工することができ、したがつてNC制御
装置１３によつてモータ１０，１１，１２を送
り、加工形状送りした通りに高精度の形状加工す
ることができる。

加工条件、荒加工から仕上加工等によつて電極
消耗が異なるが常に精密な加工が行なえるよう電
極消耗の補正制御を行なう時間間隔が時間装置２
４に設定してあり、前の消耗補正制御から所定時
間が経過すると再び時間装置２４からゲート１
６，１９に作動信号が加えられ、ゲートを開いて
加工パルス数に対する放電数を比較しながら、前
記と同様にして消耗補正制御が行なわれる。

線、棒等の単純形状電極１による形状加工は被
加工体２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から、加工屑の排除
効果が良く、また電極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間隙が広がるこ
とによつて容易に排除され、電極が対向する部分
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。なお
電極１には回転とかレシプロ運動、即ち0.1〜１
mm程度の微小ストロークの上下運動を行つてもよ
く、また振動を併用してもよい。

Ｘ、Ｙ軸の送りはＺ軸の加工送りを停止した状
態で行なうことも、また両者を同時に行つてもよ
く、またＸ、Ｙ軸の平面送りを１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て加工してもよ
い。また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、Ｘ軸を所要の形状長さ
を送つてからＹ軸を単位長さ送り次に又Ｘ軸を送
るように交互にこれを繰返して送るなど任意に制
御することができる。また加工形状送りはNC制
御装置による送り制御以外に、モデルを用いて倣
制御送りをしてもよく、また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。Ｘ、
Ｙ、Ｚの３軸送りを電極１、被加工体２のいずれ
か一方に与え、又電極１にＸ、Ｙ軸送りを、被加
工体２にＺ軸送りを与えることができる。また加
工送りはパルスモータによるステツプ送りでな
く、連続、アナログ的送り、サーボ送りでもよ
く、駆動装置にはパルスモータの他にステツプ駆
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。また振動制御を利用するとき、加工
状態に応じて振巾、周波数等を制御できる。この
ような制御にはモータ、マグネツト、シリンダ、
バネ、その他それらの組合せにより構成できる。
また加工送りは送り信号を出力し、駆動装置をそ
れに応じて制御し、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。

また前記した電極消耗の検出装置は供給加工パ
ルスに対する放電発生数を信号として検出し、消
耗補正送りをするようにしたが、加工パルスの供
給を所定の周波数で行なう場合、所定時間中に供
給される加工パルス数は一定であるから、所定時
間に発生する放電発生数を検出すれば、この検出
値が加工パルス数に対する放電発生数の比を実質
的に意味することになるため、この検出値を信号
として電極の消耗補正送りを行なうようにして
も、同様の効果を奏する。また電極の補正は電極
がワイヤである場合、ワイヤをドラム等に巻回し
て設けておき、消耗の都度巻回ワイヤを繰り出し
て補正すればよい。

また電極消耗の検出装置及び消耗補正装置を作
動させるのに、その作動信号の時間間隔を前記の
ように時間装置２４によつて所定の時間に設定す
る以外に、加工間隙の放電状態を検出しながらそ
の加工間隙の状態変化に対応して前記作動信号の
時間間隔を変更プリセツトする、例えば図に於け
る加工間隙に並列に接続した抵抗から加工間隙の
平均電圧を検出し、該検出平均電圧が所定値範囲
内にあり加工間隙に於て安定加工ができるときは
時間間隔を長く、前記平均電圧が所定範囲を越え
て不安定加工になるようであれば短い時間に前記
時間装置２４の作動信号の時間間隔を変更プリセ
ツトする制御装置を設けることができる。又作動
信号の時間間隔をNC制御装置１３にプログラム
しておき時間間隔を自動的にプリセツトすること
ができ、又加工間隙の状態変化に対応して選択し
た値を自動的にプリセツトすることができる。又
は送りモータ１０，１１，１２による加工部位置
を検出して、所要の加工が行なわれる毎に作動信
号を出力して電極消耗の補正制御を行なうことが
できる。

以上説明したように本発明は線、棒、またはパ
イプの単純形状電極を用い、これと被加工体との
対向間隙に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ものであるから任意の形状加
工を容易に安定に加工することができる。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加工するか
ら加工屑の排除効果が良く、加工間隙に加工液の
供給も良好に行なえ、安定した加工ができる。電
極消耗は供給する加工パルス数に対応する放電発
生パルス数の比又は差を検出するから、電極消耗
による加工間隙の広がりによつて供給加工パルス
数に対する放電発生パルス数が比例対応した変化
をし、これにより電極消耗を極めて正確に精密に
検出することができる。そしてこの検出した供給
加工パルス数に対する放電発生パルス数の比又は
差を信号として、この検出にもとずいて補正送り
をし、常に補正された電極をもつてNC制御、倣
制御による加工送りをして加工するから単純形状
電極を用いても所要目的形状の放電加工を極めて
高精度に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であ
る。 １……電極、２……被加工体、４……振動ヘツ
ド、５……加工ヘツド、８……電極消耗補正モー
タ、１０，１１，１２……加工送りモータ、１３
……NC制御装置、１４……加工パルス電源、１
５……加工パルス同期信号発生回路、１８……放
電パルス検出回路、１６，１９……アンドゲー
ト、１７，２０……カウンタ、２１……デバイ
ダ、２２……判別回路、２３……制御回路、２４
……時間装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 線、棒、又はパイプの単純形状電極を用い、
   該電極又は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、倣制御、
   又はNC倣制御による所要形状の加工送りを与え
   る送り装置を設け、該送り装置により所定速度の
   加工送りを与えながら前記電極と被加工体の間隙
   にパルス放電を繰返して加工する放電加工装置に
   於て、前記電極と被加工体間に供給する加工パル
   ス数に対する放電発生パルス数の比又は差を検出
   する検出装置を設け、該検出装置の検出信号が所
   定値以上となつたときに前記電極の消耗補正をす
   る消耗補正送り装置を設け、電極消耗を補正しな
   がら加工することを特徴とする放電加工装置。 ２ 線、棒、又はパイプの単純形状電極を用い、
   該電極又は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、倣制御、
   又はNC倣制御による所要形状の加工送りを与え
   る送り装置を設け、該送り装置により所定速度の
   加工送りを与えながら前記電極と被加工体の間隙
   にパルス放電を繰返して加工する放電加工装置に
   於て、前記電極と被加工体間に供給する加工パル
   ス数に対する放電発生パルス数の比又は差を検出
   する検出装置を設け、該検出装置の検出信号が所
   定値以上となつたとき前記電極の消耗補正をする
   消耗補正送り装置を設け、且つ前記検出装置又は
   前記消耗補正送り装置を作動する時間間隔を所定
   の時間にプリセツト又は加工間隙の状態に応じた
   時間にプリセツトする制御装置を前記NC制御装
   置に兼用又は別個に設け、電極消耗を補正しなが
   ら加工することを特徴とする放電加工装置。