JPS6374520A - 放電加工装置 - Google Patents

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、加工用電極と被加工物でなす極間に加工パル
スを供給し、間欠アーク放電を発生させながら加工を行
う放電加工装置の改良に関するものである。

［従来の技術］ 周知のように、放電加工は加工間隙に供給した加工パル
スによる間欠アーク放電によって加工を行うが、加工間
隙の加工屑濃度等の変化によって、その放電状態は時々
刻々と変化し、加工に有害あるいは無効な持続アーク放
電、短絡等の異常放電が生じ、加工速度の低下と加工精
度の悪化をもたらす。このため、異常放電を防止し加工
を安定に行うことが必要であり、従来から異常放電の防
止に関する方法や装置が数多く提示されている。

例えば、特公昭４５−３６２００号に記載のように、加
工パルス１個１個に対して、その印加直後に加工間隙状
態が異常と判別されると即座に加工パルスを消滅させる
制御を行った例（第１の例）がある。

また、特開昭５５−４８５３２号に記載のように、持続
アーク放電時間または持続アーク放電パルス数の関数で
表される時間が所定の時間以上持続した時に、放電パル
スの周波数の減少またはパルスオフタイムの増加あるい
は放電電流の減少により、持続アーク放電を防止した例
（第２の例）がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし前者筒１の例においては、異常放電による加工面
の損傷等に関して、実用上加工パルス１つ１つに対して
制御する必要はなく、にも拘らず、そのように制御する
ことにより加工を不安定にさせていた。さらに異常時に
加工パルスを消滅させるため、その回復は一般に応答速
度の遅い電極送り系に委ねられるために遅れ、加工速度
の増加が望めなかった。

後者筒２の例では、パルス制御による持続アーク放電の
積極的な除去については考慮されていない。また、加工
面粗さ１０μｍ　Ｒｗａｘ程度以下の仕上げ加工におい
ては加工間隙が小さく放電エネルギも極小のため、持続
アーク放電発生時に放電パルスの周波数の減少またはパ
ルスオフタイムの増加あるいは放電電流の減少によって
逆に加工を不安定にするという問題点があった。

本発明は上述したような問題点を解消するためになされ
たもので、持続アーク放電を除去し、放電加工状態の安
定化を計って加工速度、特に仕上げ加工速度を低下させ
ることなく高品質の加工が行える放電加工装置を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 持続アーク放電に関しては、一定時間以上連続し、かつ
それが１箇所に集中して発生しない限り加工面を損傷さ
せることがなく、また持続アーク放電１つ１つに対して
防止対策を施した場合、かえって加工が不安定となり、
加工速度を低下させることになる。そこで本発明は持続
アーク放電が連続して発生したとき、その発生の積算量
を検出する検出回路と、その検出値が所定値以上となっ
たときパルスを制御する制御回路とを設け、持続アーク
放電を除去しようとするものである。

［作用］ 持続アーク放電の連続発生数または時間を検出回路で検
出し、その検出値が所定値以上になったときアーク痕発
生の可能性が大きいとして、制御回路により、その後に
供給する電流パルスを、電極消耗は増加するが安定加工
しやすい形状である、平均パルス電流が大きく、かつ電
流パルス幅または放電持続時間が小さい波形とする。こ
れにより持続アーク放電が積極的に除去されるように動
作し、安定な加工が持続され、したがって加工速度を低
下させずに加工面の損傷を防止することができる。この
効果は、加工間隙が小さく放電エネルギも極小な仕上げ
加工において顕著である。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。

第１図は本発明による放電加工装置の一実施例を示すブ
ロック図で、この図において加工用電極１と被加工物２
との間に形成される極間にパルス電源３より加工パルス
（加工間隙印加電圧パルス）を供給する。４は極間の平
均電圧を検出する極間電圧検出器で、その出力は、予め
任意の電圧に設定された基準電圧設定器５の出力と共に
差動アンプ６に入力され、その差動アンプ６の出力電圧
によって電極送すモータ７を駆動し、極間間隙を制御す
る。一方、極間電圧検出器４の出力は、極間短絡の判別
用に設定された基準電圧設定器８の出力電圧と、コンパ
レータ９によって比較され、短絡が発生したときコンパ
レータ９の出力により放電パルス制御回路１０を制御す
る１以上の構成は従来装置と同一であり、次に本発明に
より新たに追加された部分を説明する。

第１図において、１１は持続アーク放電パルス検出回路
で、極間の放電を分類し、持続アーク放電が連続して発
生したとき、そのパルス数または時間を積算し、その値
を出力する。その出力は、持続アーク放電が連続したと
きに許容するパルス数または時間を設定する基準値設定
器１２の出力と共にコンパレータ１３に入力して比較さ
れ、そのパルス数または時間が設定値（基準値）以上と
なったとき、コンパレータ１３の出力によってタイマ回
路１５が作動を開始する。タイマ回路１５の作動が開始
すると、その間その出力端子と接続された放電パルス制
御回路１０により、被加工物２の加工面粗さを悪化させ
ない範囲において、予め設定しである値より平均パルス
電流ＩＰを大きく、かつ電流パルス幅（パルスオンタイ
ム）ｔａを小さくするように加工電流パルスを制御し、
持続アーク放電の除去を行う。

その後、タイマ回路Ｉ５に接続された時間設定器１４の
設定時間までコンパレータ１３の出力信号が連続して発
生したときは、上述制御操作による持続アーク放電の除
去が不可能と考えられる。このため、それまで発生して
いたタイマ回路１５の出力を停止して、極間間隙を広げ
る制御操作と、放電パルスの周波数の減少またはパルス
オフタイムを増加する制御操作と、放電電流を減少する
制御操作とのうちのいずれか単独またはそれらを適宜組
合せて持続アーク放電の除去を行う。

第２図は前記持続アーク放電パルス検出回路工１の具体
的な回路構成例であり、以下これを第３図のタイムチャ
ート図に従って説明する。

第２図中の分圧抵抗器１６は、加工用電極１と被加工物
２との間の極間電圧から所定の電圧を得るためのもので
、その分圧した極間電圧ａはコンパレータ１７．１８．
１９に入力され、それぞれ基準電圧Ｅ３．Ｅ、、Ｅ、と
比較されて、出力電圧す、ｃｔｄを得る。分圧した極間
電圧ａと基準電圧ＥｌｌＥ、、Ｅ１とのレベルの関係は
第３図（ａ）の如くで、極間に電圧パルス（加工パルス
）が印加された直後の分圧電圧ａを、そのパルスの印加
タイミングにより生成されたタイミングパルスＴ１の発
生期間だけ、基準電圧Ｅ、、Ｅ、、Ｅ１と比較する。そ
して電圧ａが、電圧Ｅ３より大きく、かつその後に放電
を発生する波形Ａ、Ｇを正常放電とし、電圧Ｅ工より小
さい波形Ｊを短絡とし、その他のＢ。

Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｈを持続アーク放電として各々検出す
る。なお以上の検出波形の例は、本発明を、放電持続時
間を制御する方式に適用した場合であるが、印加電圧パ
ルスの周波数が一定の方式に適用した場合には、さらに
、電圧パルスにより放電が発生しない、すなわち電圧Ｅ
、以下とならない無放電波形が加わることは言うまでも
ない。

次に正常放電、持続アーク放電および短絡の各検出動作
を詳しく述べる。

まず正常放電の場合、電圧パルスの印加と共に分圧電圧
ａが基準電圧Ｅ３より大きくなるため、それを比較する
コンパレータ１７よりパルス電圧すが出力される。この
電圧すは、ＡＮＤゲート２０によりタイミングパルスＴ
１との論理積が求められ、正常放電のときのみに出力さ
れるパルス電圧ｅを得る。この電圧ｅは、フリップフロ
ップ２１のセット端子Ｓに入力され、その出力電圧ｆの
レベルをセットする。なおフリップフロップ２工は、加
工パルスオンタイムの終了に同期して生成されたタイミ
ングパルスＴ２によりセットされる。

インバータ２２は、電圧ｆのレベルを反転して電圧ｇを
ＡＮＤゲート２３に入力するため、このゲート２３によ
るパルス電圧りは出力されない。したがってまた、この
電圧りを入力とするＡＮＤゲート２４の出力電圧ｊはゲ
ート２４のもう一方の入力であるクロックパルスＧＫの
有無に関係なく発生しない。したがって、カウンタ２６
のクロック入力を選択するスイッチ２５により電圧）１
＋Ｊのどちらを選んでいてもクロック入力には生じない
。これと同時に、ＡＮＤゲート２０の出力パルス電圧ｅ
がＯＲゲート３０を介してパルス電圧ｎとなり、カウン
タ２６のリセット信号として入力されるため、カウンタ
２６はリセットされ、そのカウント数の出力端子２７に
は０が出力される。すなわち、連続した持続アーク放電
の積算時間または積算数を出力するカウンタ２６は、正
常放電の発生によりリセットされる。

次に、短絡の場合について説明する。この場合は分圧電
圧ａが、基準電圧Ｅ、、Ｅ、、Ｅ１の中で最小のＥ工よ
りも小さいため、コンパレータ１７゜１８、１９のそれ
ぞれの出力電圧す、ｃ、ｄの中でＣのみが出力され、ｂ
、ｄは出力がない。したがって、電圧すを入力とするＡ
ＮＤゲート２０のパルス電圧ｅは発生せず、また、電圧
ｄを入力とするＡＮＤゲート２３のパルス電圧りと、こ
九に接続されるカウンタ２６のクロック入力にも発生し
ない。しかし、電圧ｄはインバータ２８により反転した
電圧１となるため、前記タイミングパルスＴ１と、ＡＮ
Ｄゲート２９により論理積が求められパルス電圧ｍとな
り、ＯＲゲート３０を介してパルス電圧ｎとなり、正常
放電の場合と同様に、短絡の発生によリカウンタ２６は
リセットされ、出力端子２７にはＯが出力される。

次に、持続アーク放電の場合について説明する。

この場合、分圧電圧ａは基準電圧Ｅ、とＥ工の間である
ため、コンパレータ１７の電圧すは出力されず、逆にコ
ンパレータ１９の電圧ｄは出力される。したがってＡＮ
Ｄゲート２０のパルス電圧ｅは出力されず、また、電圧
ｄはインバータ２８により反転されるためＡＮＤゲート
２９のパルス電圧ｍも出力されない、よって、ＯＲゲー
ト３０の２人力ｓ、ｍ共、電圧がないため、パルス電圧
ｎは出力されず、カウンタ２６はリセットされず、カウ
ント可能状態となる。一方、コンパレータ１８の出力電
圧Ｃは第３図（ｃ）のような電圧となり、また、電圧ｄ
ｓｇ共に出力されるため、それらを入力とするＡＮＤゲ
ート２３の出力パルス電圧りは第３図（ｈ）のようにな
る。ここで、スイッチ２５により電圧りをカウンタ２６
のクロック人力にとしたとき、このカウンタ２６は持続
アーク放電が連続して発生した場合の積算数を、またス
イッチ２５によりＡＮＤゲート２４の出力パルス電圧ｊ
をカウンタ２６のクロック入力にとしたとき、このカウ
ンタ２６は持続アーク放電が連続して発生した場合の、
周期がクロックＧＫのそれと同じである積算パルス数、
すなわち積算時間に相当するパルス数を出力端子２７に
出力する。

また、上述したように、正常放電あるいは短絡の発生に
よってカウンタ２６はリセットされるため、カウンタ２
６は連続した持続アーク放電に対してのみカウント動作
する。

以上のような持続アーク放電パルス検出回路１１の動作
により、出力された持続アーク放電の積算パルス数また
は積算時間が、アーク痕等による加工面の悪化が生じな
い範囲で設定された値以上となったときにはじめて、持
続アーク放電の除去動作を行うため、放電１つ１つに対
して異常放電の防止対策を行った従来方式よりもはるか
に加工が安定し、加工速度の低下がない。また、持続ア
ーク放電が所定数（時間）以上となったときには、第３
図（Ｉｐ）の波形Ｅ、Ｆのように、設定値よりも平均パ
ルス電流ＩＰを大きくかつ電流パルス幅ｔ８を小さくし
て、設定条件と同程度のパルスエネルギではあるが加工
が進行し安定しやすい電流波形とし、持続アーク放電を
積極的に除去し、たとえ多少アーク痕が発生していても
以後それを除去して全体として加工面を悪化させないよ
うに働く。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、持続アーク放電を安
定に除去できるため、アーク痕による加工面の悪化がな
く、また安定加工を促進するため。

持続アーク放電が発生しても加工速度の低下をなくすこ
とができ、特に仕上げ加工速度を低下させることなく高
品質の加工が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック図、第２
図は第１図中の持続アーク放電パルス検出回路の具体的
構成例を示す図、第３図は第２図の動作を説明するため
のタイムチャート図である。 １・・・加工用電極、２・・・被加工物、３・・・パル
ス電源、１０・・・放電パルス制御回路、１１・・・持
続アーク放電パルス横比回路、工２・・・基準値設定器
、１３・・・コンパレータ、１４・・・時間設定器、１
５・・・タイマ回路。 特許出願人　　日立精工株式会社 代理人　弁理士　　秋　本　　正　実 ｔ−１１図 第　　２　図 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工用電極と被加工物が対向してなす極間に、スイッチ
   素子のオン・オフスイッチング制御により加工パルスを
   供給し、間欠アーク放電を発生させながら加工を行う放
   電加工装置において、持続アーク放電が連続して発生し
   たとき、その発生の積算数または積算時間を検出する検
   出回路と、この検出回路による検出値が所定値以上とな
   ったとき、あらかじめ設定された値よりも、平均パルス
   電流を大きくすると共に、電流パルス幅または放電持続
   時間を小さくする制御回路とを具備することを特徴とす
   る放電加工装置。