JPS6341698B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放電加工方法、特に多角形電極を被加
工物に対して主たる加工方向（以下Ｚ軸という）
に相対送りするとともに前記Ｚ軸にほぼ垂直な平
面（以下XY平面という）に沿つて補助的な加工
送りを行ないながら電極と被加工物との間で放電
加工を行なう改良された放電加工方法に関するも
のである。

電極と被加工物との間にＺ軸方向の主加工送り
とXY平面に沿つた補助加工送りを与える放電加
工が周知であり、例えば特公昭41−3594号公報に
その一例が示されている。この従来方式によれば
単一の電極により粗加工、中加工、中仕上加工、
仕上加工及び精仕上加工等の複数段階の加工を連
続的に行なうことができるという利点を有する。
すなわち、一般的に、粗加工においてはＺ軸方向
の主加工送りのみが与えられ、この時には大電流
による放電加工が行なわれ、この結果、加工間隙
は比較的大きいことが知られているが、これに対
して、以降の精仕上加工に進む各加工段階におい
ては徐々に放電電流が減少制御され、これに伴な
い加工間隙も減少するが、前述したXY平面に沿
つた補助加工送りを与えることにより単一の電極
により加工間隙の減少を補いながら加工面の平滑
化を行なうことができる。また、補助加工送りの
与えられた従来装置によれば、放電間隙に滞留す
る被加工物の切削粉あるいは放電時の高温アーク
によつて熱分解された絶縁加工液の変性物質等
を、補助加工送りによる加工液のポンピング作用
により除去することができ、良好な面アラサを得
ることができる。

第１図には多角形である不等辺三角形から成る
電極１により被加工物２を加工する従来方式にお
ける一般的な加工状態が示され、電極１には公転
軌道運動すなわち円運動から成るXY平面に沿つ
た補助加工送りが与えられ、その円運動の半径が
Ｒにて示されている。この従来方式によれば、電
極１より任意に設定された半径Ｒだけ大きな電極
を用いたと同様の効果を得ることができるが、第
１図から明らかなように、各角部においては半径
Ｒの円弧状電極による加工作用が得られ、この結
果、被加工形状は電極形状とは著しく異なつた形
状となり高精度の放電加工が得られないという欠
点があつた。

第１図の公転円運動を用いた補助加工送りの欠
点を除去するためにいくつかの補助加工送り方式
が考えられ、第２図には電極１を各角度に対して
放射状に等距離被加工物２と相対変位させた方式
が示されている。第２図において各角部の放射状
変位はベクトルa→、b→、c→で示され、その大きさ
がＲに設定されている。しかしながら、第２図の
被加工形状から明らかなように、このような放射
状相対変位によつても各角部の尖端部の相違によ
り電極１の形状とは著しく異なつた被加工形状が
得られ、高精度の放電加工を得ることはできなか
つた。

第３図には従来の他の改良方式が示され、各辺
Ａ，Ｂ，Ｃを相似倍率Ｋの比で相対変位させる補
助加工送りが示されている。しかしながら、この
従来方式においても、正三角形の場合を除き電極
１と被加工物２との加工間隙α、β及びγはそれ
ぞれ相違した値となり電極１の形状に対応した被
加工形状を得ることができないという欠点があつ
た。すなわち、第３図の従来方式によれば、電極
１の実形状から補助加工送りにより拡大する拡大
幅α、β及びγが各辺毎に異なり、このために、
粗加工から精加工への複数回の放電加工において
均一な加工面を得ることができず、良好な面アラ
サの高精度な放電加工が得られないという欠点が
生じていた。

本発明者等は上記課題に鑑み以下の改良した放
電加工方式を提案した。第４図にはこの改良され
た方式による多角形の電極１の補助加工送り作用
が示されている。第４図において、電極１により
加工される被加工形状は電極１の各辺から距離Ｒ
隔たつた各辺と並行の直線A′，B′及びC′にて示
されている。各直線A′，B′及びC′の交点がP₁，
P₂，P₃で、また電極１の各角部の頂点をq₁，q₂，
q₃でまたその角度をそれぞれθ₁，θ₂，θ₃で示す。
第４図において、電極１の各辺Ａ，Ｂ，Ｃから均
一な拡大幅Ｒとなるための補助加工送りベクトル
ａ→、ｂ→、ｃ→をベクトルａ→を例にして説明する。

今、頂点q₁から直線A′およびB′上に垂線を引
き、その交点をr₂，r₁とすると、その長さは拡大
幅Ｒと等しくなる。ここで三角形p₁r₂q₁と三角形
p₁r₁q₁とは一辺p₁q₁を共有し、他辺r₂q₁および
r₁q₁の長さが等しい直角三角形となるので、両者
は合同となり、直線p₁q₁、即ち、ベクトルａ→は角
r₁p₁r₂の二等分線になる。従つて、ベクトルａ→の
変位があつた時、頂点q₂の軌跡もq′₂へ並行移動
し、平行四辺形P₁q₁q₂q₂′の頂角q₂における角度
はθ₁／２で示され、この事から、ベクトルａ→はその 方位角がθ₂＋θ₁／２であり、その大きさがＲ／sinθ₁
／２で 求めることができる。同様に、他の変位ベクトル
ｂ→、ｃ→も簡単な計算から求めることができ、各ベ
クトルａ→、ｂ→、ｃ→は第５図に示される方位角及び
大きさを有することとなる。従つて、電極１と被
加工物２との相対変位をベクトルａ→、ｂ→、ｃ→に従
つてXY平面に沿つて補助加工送りすれば電極１
の形状に従いかつ角部の形状も電極形状に対応し
た良好な被加工形状を得ることが可能となる。

第６図には第５図のベクトルａ→、ｂ→、ｃ→を互い
に連続したベクトルに変換した補助加工送りベク
トルが示され、電極１と被加工物２との間に第６
図のベクトルに従つた相対変位を与えることによ
り所望の被加工形状を得ることが可能となる。

しかしながら、このような加工における電極１
と被加工物２の関係、特に被加工部分（取り代）
について考えてみると、第７図に示したように、
まずベクトルａ→の運動をして加工すると、全周長
の半分以上（点状部分）をこの１回目の軌跡だけ
で除去しなければいけないことに気がつく。次
に、ベクトルｂの運動によつて残りの大部分（斜
線部分）が加工され、最後のベクトルｃ→による加
工ではほんのわずかしか取り代は残らない。この
ことによつて、電極１が被加工物２から電極消
耗、あるいは電極１の熱影響によつて受ける変性
の度合は、相対変位を行なわせる順番、方向によ
つて大きな差が生じ、実質的には電極１の変性と
変形により被加工物２の形状は所望形状と異なつ
てしまう問題がある。

被加工物に対する電極変位量を順次増加させる
ようにすること及びＸ軸駆動装置、Ｙ軸駆動装置
と数値制御装置から成る放電加工装置は例えば特
開昭52−81699号公報に記載されているが、本発
明のように電極と被加工物との相対移動量を１ベ
クトルごとに増大させるようになつていないの
で、電極と被加工物の関係、特に被加工部分（取
り代）について前記のような不具合を生ずるおそ
れがあつた。

本発明は上記欠点を解決して精度よく被加工物
を加工し、しかも電極と被加工物の極間間隙を常
に最極に保つための放電加工方法を提供するもの
で以下その実施例につて説明する。

先ず、本発明の原理について説明する。相対変
位運動を１回のみで行なつてしまう場合の問題は
前述の通りであるが、この問題の解決のため、１
回で変位させるベクトル量を微少にして、複数回
にわたつて各方向のベクトル運動を行なつていけ
ば、全体の部分における加工の度合は平均化す
る。従つて、相対変位ベクトルの各終了点の座標
を求めた後、これをｎ等分して１本のベクトルあ
たりｎ個の座標を求める。例えば第８図における
ベクトルａ→の最終点の座標（X₁Y₁）は前記の説
明から、 X₁＝｜ａ→｜・ｃ→os（θ₂＋θ₁／２） ＝Ｒ／sinθ₁／２・ｃ→os（θ₂＋θ₁／２） ……(1) Y₁＝｜ａ→｜・sin（θ₂＋θ₁／２） ＝Ｒ／sinθ₁／２・sin（θ₂＋θ₁／２） ……(2) と表わすことができるから、ｎ等分したベクトル
の第１番目の終点（X₁₁、Y₁₁）は（X₁／ｎ、Y₁／ｎ） であり、２番目に回つてくる時の終点（X₁₂、
Y₁₂）は（2X₁／ｎ、2Y₁／ｎ）更に３番目は（3X₁／ｎ、 3Y₁／ｎ）となる。しかし、各ベクトルに移動して いく時、同じ取り代ではやはり最初に加工するベ
クトル方向の電極表面が最も多く加工することに
なり不具合を生ずるので１周毎にベクトル最終値
の値を変化させるのではなく、１ベクトル毎に増
大していくようにする。この場合の加工状況を第
９図に示した。

この第９図に示した実施例による加工方法は、
天体軌道加工と称され、ここで天体軌道加工とは
複数方向のベクトルに対し加工を行う際に一方向
のベクトルの加工終了毎に原点である基準座標に
戻ることなしに、隣接する方向のベクトル加工へ
移動させるものである。そして、多角形電極を三
角形とした場合の天体軌道加工の例を第９図に示
した。ここで天体軌道加工が第８図に示した加工
と異なる点は、第８図に示した加工が変位ベクト
ル加工の後に常に基準座標に戻るようにしたのに
対し、第９図の加工では基準座標へ戻らないで加
工を行なうようにしたことである。

この実施例方法の加工状況を第９図において点
線で示した。この加工方法では、第９図に示すよ
うに、電極１をa₁→＝（X₁₁、Y₁₁）、b₁→＝（X₂₂、
Y₂₂）、c₁→＝（X₃₃、Y₃₃）、a₂→＝（X₁₄、Y₁₄）、b₂
→＝
（X₂₅、X₂₅）、c₂→＝（X₃₆、Y₃₆）と順次各座標を結
ぶ辺に沿つて移動させ加工を行なうものである。

換言すれば、Ｚ軸の主加工方向にほぼ直交する
方向のＸ、Ｙ平面の中の基準位置からＸ、Ｙ方向
の相対変位を与え、この相対変位量を順次増加さ
せるようにしている。そして、基準位置を始点と
し、電極１の外形から所望の加工代に相当する一
様な距離Ｒを有する外形に並行な複数の直線A′、
B′、C′相互間の交点P₁、P₂、P₃を電極１と被加
工物２の相対変位の最終変位点として結ぶ線分を
複数方向のベクトルａ→、ｂ→、ｃ→とし、最終変位点
（x₁、y₁）、（x₂、y₂）、（x₃、y₃）までの移動量に
対する現在の移動量を移動比とし、相対移動を上
述の如く順次異なる方向のベクトルに変化させ行
うとともに移動比を増大するようにしたものであ
る。

このようにすれば、上記不具合は解消され電極
１の全表面が均一に被加工物２に対してあたるよ
うになる。なお、上記のようにこみいつた相対変
位を行なわせるのは、数値制御装置（Ｎ／Ｃ）を
用い、あらかじめ（X₁、Y₁）、（X₂、Y₂）、（X₃、
Y₃）を求めて後（X₁₁、Y₁₁）、（X₂₂、Y₂₂）、
（X₃₃、Y₃₃）、（X₁₄、Y₁₄）、（X₂₅、Y₂₅）、（X₃₆、
Y₃₆）…と各ベクトル最終点を求めて、これによ
り軌跡のプログラムを行なう、プログラムは、記
憶媒体、例えば紙テープをパンチして行ない、加
工においてはこの紙テープを数値制御装置のテー
プリーダから読みこませ自動的に加工を行なうこ
とができる。

なお、上述の最終変位点（x₁、y₁）、（x₂、y₂）、
（x₃、y₃）までの移動量は加工形状、加工電流に
よつて異なるが、0.3〜1.0mmとすることが一般的
であり、また最終変位点までを複数に分けた１回
の移動量は１〜20μとするのが好ましい。

次に、本発明方法を実施するための装置の一例
を第１０図に示す。第１０図において、電極１と
被加工物２とは加工液（図示せず）を収納する加
工槽３内において対向配置されている。この電極
１はＺ軸駆動モータ４によつて駆動されるＺ軸駆
動ヘツド５に取り付けられており、このＺ軸の駆
動は放電加工における極間間隙サーボと、位置サ
ーボとの組合わせによつ行なわれる。この方法に
ついては例えば特公昭53−32112号公報によつて
開示されており、位置検出器６の出力ε₁と極間サ
ーボ信号ε₂のいずれか低い方について判別選択回
路７によりＺ軸のサーボが行なわれ、上記Ｚ軸駆
動ヘツド５は所定の位置で停止することができ
る。このとき、被加工物２を載せたXY駆動テー
ブル８は数値制御装置９によつて所定量の極間間
隙を維持しながら駆動される。すなわち、上述し
た変位軌跡を紙テープ等の記憶媒体１０にあらか
じめプログラムし、この指令値に従つてＸ、Ｙベ
クトル分配回路１１，１２を動作させる。この
Ｘ，Ｙベクトル分配回路１１，１２は上記数値制
御装置９のＸ，Ｙ指令値を一旦記憶保持するラツ
チ回路１３及びパルス乗算回路１４（一般には
Bynaly ｒａ→te multiplyer BRMと称されてお
りテキサスインスツルメント社のSN7497などの
使用例が公知である）及び正、負の方向判別ゲー
ト１５，１６とＸ、Ｙ軸駆動増幅器１７，１８に
よつて構成されており、これによつてＸ軸駆動モ
ータ１９及びＹ軸駆動モータ２０を動かすことが
できる。

ところで、このＸ軸及びＹ軸駆動モータ１９，
２０を上述の変位置だけ動かし、かつ、極間間隙
を一定に保つ制御をする方法は次のとおりであ
る。すなわち、極間間隙の状態は電極１と被加工
物２に接続された加工用電源２１の出力端の平均
加工電圧Vgを検出することによつて、この平均
加工電圧Vgが基準設定電圧Vrより高いか低いか
が判断され、XY平面内における電極１と被加工
物２との極間間隙が広いのか狭いのか、あるいは
短絡事故が発生しているのかを知ることができ
る。

なお上記加工用電源２１の構成は、例えば図示
のように直流電源２２，スイツチング素子２３、
電流制限抵抗２４によつて構成され、1KHz〜
100KHz程度のパルス電流を極間に供給すること
ができる。

次いで、上記極間サーボ信号ε₂をダイオード２
５と抵抗２６によつて整流し、この信号ε₂が正の
ときだけこれを周波数変換器２７を介して極間サ
ーボ信号ε₂と比例した周波数のパルスとして上記
パルス乗算回路１４に入力すると、このパルス乗
算回路１４からの出力パルスは極間電圧によつて
変調されることになり、XY変位ベクトルは極間
間隙に応じて速度制御される。また、XY変位ベ
クトルの各所定量は周波数変換器２７からの出力
パルスを計数するカウンタ２８により被乗算数を
確認するので、送り込みすぎや不足を生ずること
はない。

以上のようにこの装置は極間間隙を一定に保ち
ながら所望の変位運動を行なわせることができる
ので、この発明による加工方法を容易に、しかも
確実に具現することができるものである。

なお、上記説明した装置では被加工物を載せる
テーブルを駆動させたが、電極側にXYクロスへ
ツドを設け、この電極を同様に動作させても全く
問題はないし、さらに、極間サーボ信号ε₂が正の
ときXY駆動モータを駆動制御すると共に、負の
ときにも正のときと逆行する駆動制御ができるよ
うに構成すれば加工能率を向上させることができ
る。

また、加工の条件も、荒加工、中加工、仕上加
工と加工の進行に応動して切り換えていくように
数値制御装置に入力する紙テープなどにあらかじ
めプログラムしておけば加工条件が自動的に切り
換わり、加工能率が著しく向上することは明らか
である。

以上説明したように、本発明によれば目標とす
る形状を加工する間、相対変位量を微少に調整し
て電極の一部に負担をかけずに精度よく加工がで
きる特徴を有している。

さらに、本発明によれば、電極と被加工物との
相対移動量が１ベクトルごとに増大するから、電
極の全表面が均一に被加工物に対してあたるよう
になるため、加工精度を極めて向上させる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、従来公知の電極と被加工物
に相対変位を与えて加工する際の説明図、第３図
は、電極と相似に被加工物を加工する際の説明
図、第４図は、理想的な相対変位を説明する図、
第５図、第６図は、第４図における相対変位ベク
トル図、第７図は第４図による方法の問題点を説
明する図、第８図、第９図は本発明の方法を示す
相対変位運動の説明図、第１０図は本発明の方法
を実施する本発明装置の一実施例を示す図であ
る。 図中、１は電極、２は被加工物、４はＺ軸駆動
モータ、６は位置検出器、７は判別選択回路、８
はXY駆動テーブル、９は数値制御装置、１０は
紙テープ、１１はＸベクトル分配回路、１２はＹ
ベクトル分配回路、１９はＸ軸駆動モータ、２０
はＹ軸駆動モータである。なお、図中同一符号は
同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多角形電極と被加工物の対向間隙に加工液を
   介して通電し、上記電極と被加工物の対向方向を
   主加工方向と該方向にほぼ直交する方向とに区分
   し、上記電極と被加工物の対向方向が上記主加工
   方向にほぼ直交する方向での放電加工時に、上記
   電極と被加工物間に上記主加工方向にほぼ直交す
   る方向の相対変位を上記主加工方向にほぼ直交す
   る方向の平面の中の基準位置から与えこの相対変
   位量を順次増加させる放電加工方法において、上
   記基準位置を始点とし、上記電極の外形から所望
   の加工代に相当する一様な距離を有する上記外形
   に並行な複数の直線相互間の交点を上記電極と被
   加工物の相対変位の最終変位点として結ぶ複数方
   向のベクトルの、その方向の量を微少にして複数
   回にわたつてベクトル運動を行なわせるように
   し、上記最終変位点までの移動量に対する現在の
   移動量を移動比として、上記電極と被加工物の相
   対移動を上記複数方向のベクトルを順次異なる方
   向のベクトルに変化させて行なうとともに、上記
   ベクトルの方向の変化とともに上記移動比を増大
   するようにして天体軌道加工を行ない、上記複数
   方向のベクトルそれぞれの微少移動を加工間隙電
   圧に応動して制御することを特徴とする放電加工
   方法。