WO2011125656A1 - 放電加工装置および放電加工方法 - Google Patents

放電加工装置および放電加工方法 Download PDF

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electric discharge
pulse
machining
workpiece
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孝幸 中川
達志 佐藤
英孝 三宅
隆 湯澤
篤 糸数
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三菱電機株式会社
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    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/08—Wire electrodes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/14—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply

Definitions

  • the present invention relates to an electric discharge machining apparatus and an electric discharge machining that simultaneously removes or cuts a part of a workpiece from a workpiece and a machining electrode facing the workpiece at a plurality of locations to remove or cut a part of the workpiece. Regarding the method.
  • an electric discharge machining pulse is applied between a workpiece and a plurality of machining electrodes that are not electrically connected to each other, and electric discharge machining is performed simultaneously (for example, Patent Document 1).
  • electric discharge machining is performed with one machining electrode opposed to a workpiece at a plurality of positions, the distance between the adjacent machining electrodes is increased, or the adjacent machining electrodes are wound by coiling. Impedance with the opposite portion is improved (for example, Patent Document 2).
  • the conventional electric discharge machining apparatus is composed of a plurality of machining electrodes that are not electrically connected, the machining electrode traveling system becomes complicated, and multiple parallels (for example, 10 parallels or more) and a narrow gap are formed. Realization of processing is difficult (for example, 1 mm or less).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a multi-parallel and narrow-gap electric discharge machining apparatus while suppressing short-circuit current to prevent machining electrode disconnection and machining surface quality deterioration. . Furthermore, it aims at the reduction of a process preparation process and size reduction of an apparatus.
  • the present invention provides a machining electrode that is a single wire having a plurality of facing portions with respect to a workpiece by being wound around a plurality of guide rollers.
  • Driving means for changing a relative distance between the workpiece and the plurality of facing portions; and a plurality of pulse generating means for separately applying an electric discharge machining pulse between the workpiece and the plurality of facing portions.
  • a plurality of the pulse generating means are controlled so that the application start times of the electric discharge machining pulses to the adjacent facing portions do not coincide with each other.
  • the present invention it is possible to suppress concentration of an electric discharge machining current that flows frequently immediately after the start of electric discharge machining pulse application to a short-circuited portion, and to prevent abnormal consumption and cutting of the machining electrode and deterioration of the machining surface quality. .
  • the apparatus can be miniaturized. Furthermore, there is an effect of shortening the preparation process before starting the processing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an electric discharge machining apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a machining electrode facing a workpiece at a plurality of locations in the electric discharge machining apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the electric discharge machining pulse generating means of the electric discharge machining apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a discharge current waveform during normal machining of the electric discharge machining apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an electric discharge machining apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a machining electrode facing a workpiece at a plurality of locations in the electric discharge machining
  • FIG. 6 is a diagram showing a discharge current waveform when a part of the electric discharge machining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is short-circuited.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the electric discharge machining pulse generating means of the electric discharge machining apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a discharge current waveform when a part of the electric discharge machining apparatus according to the second embodiment of the present invention is short-circuited.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a main part of an electric discharge machining apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart for determining an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a main part of an electric discharge machining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a processing electrode 2 made of one wire fed out from the processing electrode bobbin 8 is wound in the order of guide rollers 7a, 7b, 7c, 7d, 7a, 7b, 7c, 7d.
  • the machining electrode 2 and the workpiece 1 (workpiece) are opposed portions 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i which are a large number of parallel wires formed by the wound machining electrode 2.
  • 2j are opposed to each other in a working fluid (for example, deionized water) (not shown).
  • the number of the facing portions 2a to 2j is 10 as an example, and is not limited to this number.
  • the workpiece 1 is fixed to the drive table 6, and the relative distance between the facing portions 2 a to 2 j of the machining electrode 2 and the workpiece 1 can be changed by the motor 3 driving the drive table 6.
  • the pulse control means 5 transmits a control signal for generating an electric discharge machining pulse to the pulse generation means 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 4i, 4j.
  • Electric discharge machining pulses generated by the pulse generating means 4a to 4j are fed to the facing portions 2a to 2j of the machining electrode 2 through the supply electrons 9a, 9b, 9c, 9d, 9e, 9f, 9g, 9h, 9i, 9j. Yes.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a machining electrode facing a workpiece at a plurality of locations in the electric discharge machining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the resistors 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g, 10h, and 10i indicate equivalent resistances (for example, 100 ⁇ or less) between the facing portions of the processing electrodes.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the electric discharge machining pulse generating means 4a to 4j of the electric discharge machining apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the capacitor 12 is charged from the DC power source 11 via the charging resistor 13 by cutting the electric discharge machining pulse application switch 14.
  • the switch 14 can be constituted by, for example, a transistor (including a field effect transistor).
  • FIG. 4 is a diagram showing an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the pulse control means 5 instructs the pulse generation means 4a, 4e, 4i to start applying the electric discharge machining pulse at time 0, stop at time 1, and then apply the electric discharge machining pulse again at time 2.
  • the pulse control means 5 starts to apply the electric discharge machining pulse to the pulse generation means 4b, 4f, 4j at time 0.5, stops at time 1.5, and further applies the electric discharge machining pulse at time 2.5. Command to apply.
  • the pulse control means 5 applies the electric discharge machining pulse to the pulse generation means 4c, 4g from time 1 to 2, and applies the electric discharge machining pulse to the pulse generation means 4d, 4h from time 1.5 to 2.5. We are sending instructions from.
  • pulse generation means 5 uses the pulse generating means 4a to 4a to make a difference so that the start times of applying the electric discharge machining pulses to the adjacent opposing parts (for example, the opposing part 2a and the opposing part 2b) of the means 4a to 4j do not coincide. 4j is controlled.
  • FIG. 5 shows a discharge in which the distances between the facing portions 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, and 2j of the workpiece 1 and the machining electrode 2 are all normal in the first embodiment of the present invention.
  • the current waveforms flowing in the facing portions 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i, and 2j of the processing electrode 2 when the generated distance (for example, several to several tens of ⁇ m) are shown.
  • FIG. 6 shows the first embodiment of the present invention in which the workpiece 1 and the facing portion 2e of the machining electrode 2 are in contact with each other, and the workpiece 1 and the facing portions 2a, 2b, 2c, 2d, and the other machining electrodes 2 are in contact with each other.
  • Reference numerals 2f, 2g, 2h, 2i, and 2j denote current waveforms when the distances generate normal discharge.
  • a machining current peak due to the machining pulse appears in the facing portion 2e. This is the same as in an electric discharge machining apparatus in which the machining electrode is opposed to the workpiece. This is almost the same as when the electric discharge machining pulse is applied and the machining electrode and the workpiece are in electrical contact.
  • power feeding is not started simultaneously to the facing portion 2e of the machining electrode in contact with the workpiece 1 and the facing portions 2d and 2f adjacent thereto. For this reason, in the time zone in which the peak current is generated, the impedance to the nearest facing portion where power feeding is started simultaneously becomes four times as compared with the case where power feeding is started simultaneously to all the facing portions of the machining electrode 2. Therefore, even when a short circuit occurs, it is possible to greatly suppress the energy that the electric discharge machining pulse fed to the other facing part goes into the short circuit part via the machining electrode.
  • machining electrode 2 is supplied from one machining electrode bobbin 8, and the adjacent facing portions of the machining electrodes are only interposed via the guide rollers 7a to 7d, a plurality of parallel ( For example, 10 or more) and a narrow gap (for example, 1 mm or less) can be easily realized.
  • the electric discharge machining pulse can be simultaneously controlled at the adjacent opposing portions 2a to 2j, and the machining electrode can be obtained without lowering the electric discharge frequency.
  • a high-speed electric discharge machining apparatus can be provided by simultaneously generating electric discharges at a plurality of non-adjacent opposing portions while suppressing the energy that wraps around through 2.
  • the apparatus can be miniaturized. Further, since the guide rollers 7a to 7d may be wound around one by one in order, the preparation process before the start of processing is shortened.
  • the machining electrode 2 and the workpiece 1 are opposed to each other at 10 positions as an example, but the discharge has the machining electrode facing the workpiece at M (M is 2 or more).
  • M is 2 or more.
  • M is 2 or more.
  • the same effect can be obtained with the processing apparatus.
  • the effect increases as M increases.
  • an equal difference is provided in the application start time of the electric discharge machining pulse applied to the adjacent portion adjacent to the machining electrode, but a difference equal to or greater than the current peak time (for example, 0.1 ⁇ sec) can be provided. Even if the difference is not uniform, the same effect can be obtained.
  • the electric discharge machining apparatus suppresses the concentration of the electric discharge machining current, which flows frequently immediately after the electric discharge machining pulse application starts, to the short-circuited portion, thereby causing abnormal consumption and cutting of the machining electrode and deterioration of the machining surface quality. It becomes possible to prevent. In addition, it is possible to prevent abnormal consumption and cutting of the machining electrode and deterioration of the machining surface quality while maintaining the machining speed regardless of the application time of the electric discharge machining pulse and the ratio of the pause time. Further, since the gap can be narrowed, the apparatus can be miniaturized. Furthermore, it is possible to shorten the preparation process before the start of processing.
  • the electric discharge machining apparatus immediately after the start of applying the electric discharge machining pulse, as in the method of applying an electric discharge machining pulse between the workpiece and the machining electrode by electrically connecting a capacitor in which charges are stored in advance to the workpiece and the machining electrode.
  • the electric discharge machining apparatus is particularly effective.
  • one machining electrode 2 is opposed to the workpiece 1 at a plurality of opposed portions 2a to 2j.
  • the distance between the processing electrodes is narrow (for example, 1 mm or less) and a long distance (for example, 150 mm or more).
  • Between the opposing portions of the adjacent processed electrodes has a resistance of about several hundred ⁇ or less, and the same effect as in the present embodiment can be obtained.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing the configuration of the electric discharge machining pulse generating means 4a to 4j of the electric discharge machining apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the electric discharge machining pulse application switch 14 can be constituted by, for example, a transistor (including a field effect transistor).
  • FIG. 8 is a diagram showing an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the present embodiment.
  • Application of the electric discharge machining pulse from the pulse control means 5 to the pulse generating means 4a, 4c, 4e, 4g, 4i is started at time 0, stopped at time 0.5, and further, application of the electric discharge machining pulse is started at time 1.
  • a command is given to apply the electric discharge machining pulse so that the electric discharge machining pulse is applied at 1.5, stopped at time 2, and stopped at time 2.5.
  • the electric discharge machining pulse is transmitted from the pulse control means 5 to the pulse generation means 4b, 4d, 4f, 4h, 4j at time 0.5 to 1.0, 1.5 to 2.0, 2.5 to 3.0. Command to apply.
  • the pulse control means 5 in the present embodiment does not simultaneously apply the electric discharge machining pulse to the adjacent facing portions (for example, the facing portion 2a and the facing portion 2b), that is, to the adjacent facing portions.
  • the pulse generating means 4a to 4j are controlled so as not to provide a time zone during which the electric discharge machining pulse is applied.
  • FIG. 9 shows a current waveform when the workpiece 1 and the facing portion 2e of the machining electrode 2 are in contact with each other and the workpiece 1 and the other facing portion of the machining electrode 2 are not in contact in the second embodiment. .
  • power is not simultaneously supplied to the facing portions 2d and 2f adjacent to the facing portion 2e.
  • the impedance to the nearest opposed portion where electric power feeding is started simultaneously is doubled. Therefore, even when a short circuit occurs, it is possible to greatly suppress the energy that the electric discharge machining pulse fed to the other facing part goes into the short circuit part via the machining electrode.
  • machining electrode 2 is supplied from one machining electrode bobbin 8, and the adjacent facing portions of the machining electrodes are only interposed via the guide rollers 7a to 7d, a plurality of parallel ( For example, 10 or more) and a narrow gap (for example, 1 mm or less) can be easily realized.
  • the apparatus can be miniaturized. Further, since the guide rollers 7a to 7d may be wound around one by one in order, the preparation process before the start of processing is shortened.
  • the machining electrode 2 and the workpiece 1 are opposed to each other at 10 positions as an example, but the discharge has the machining electrode facing the workpiece at M (M is 2 or more).
  • M is 2 or more.
  • the electric discharge machining pulse applied to the facing portion adjacent to the machining electrode is provided with an equal difference in the application start time. However, if the electric discharge machining pulse is not simultaneously applied to the adjacent facing portion, the difference is provided. The same effect can be obtained even if is not uniform.
  • the electric discharge machining pulse is not applied to the adjacent machining electrode, this is equivalent to at least double the impedance between the machining electrodes facing the workpiece. In addition, abnormal consumption and cutting of the machining electrode and deterioration of the machining surface quality can be prevented. Further, since the gap can be narrowed, the electric discharge machining apparatus can be reduced in size. Furthermore, the preparation process before the start of processing is shortened. This is particularly effective when pulse generating means for applying a rectangular wave-shaped electric discharge machining pulse using a resistor and a transistor (including a field effect transistor) is used.
  • one machining electrode 2 is opposed to the workpiece 1 at a plurality of opposed portions 2a to 2j.
  • the interval between the machining electrodes is narrow (for example, 1 mm or less) and parallel over a long distance (for example, 150 mm or more)
  • the resistance between adjacent parts of the processing electrodes is about several hundred ⁇ or less, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a main part of an electric discharge machining apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • pulse pattern storage means 16 is further provided.
  • the pulse generating means 4a to 4j are divided into groups of, for example, five pulse generating means in order from 4a, and the pulse pattern storage means 16 stores the order in which the electric discharge machining pulses are applied in each group. Specifically, for example, the following order patterns are stored.
  • the pulse control means 5 that has read the order of the electric discharge machining pulses from the pulse pattern storage means 16 instructs the pulse generation means 4a, 4b, 4c, 4d, and 4e to start applying the electric discharge machining pulses in the following order. To do.
  • FIG. 11 is a diagram showing an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the present embodiment.
  • the pulse controller 5 instructs the pulse generators 4a and 4f to start applying the electric discharge machining pulse at time 0, stop at time 0.6, and then apply the electric discharge machining pulse again at times 1 to 1.6. ing.
  • a command to apply an electric discharge machining pulse is given to the pulse generators 4e and 4j at time 0.4 to 1.0 and 1.4 to 2.0.
  • the optimum electric discharge machining pulse application start order for increasing the difference in the electric discharge machining pulse application start time to the adjacent facing portion of the machining electrode 2 can be stored.
  • the influence of the electric discharge machining pulse applied to the other facing portion can be eliminated. Accordingly, it is possible to provide a high-speed electric discharge machining apparatus by generating electric discharge at a plurality of locations simultaneously while preventing abnormal consumption and cutting of the machining electrode and deterioration of the machining surface quality.
  • FIG. 12 is a flowchart for determining an electric discharge machining pulse pattern of the electric discharge machining apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. This flowchart is executed by the pulse control means 5, for example. First, the application time of the electric discharge machining pulse and the pause time are compared (step S1).
  • the difference D is provided by one fifth of the sum of the application time and the rest time in the following order (step S2) (step S5). ) Start applying electric discharge machining pulse.
  • step S5 the minimum interval D of the time difference when the application start time of the electric discharge machining pulse to different facing parts is not simultaneous is determined by the following equation.
  • step S1 determines whether the application time of the electric discharge machining pulse is equal to or less than the pause time.
  • N ′ (rounded down ((pause time / application time)) is calculated (step S3).
  • the pulse control means 5 does not simultaneously apply the electric discharge machining pulse application start time based on the applied electric discharge machining pulse pattern application time and pause time.
  • the number N of two adjacent adjacent portions, the minimum interval D of the difference in time when the electric discharge machining pulse application start time is not simultaneous, and the order in which the plurality of pulse generating means apply the electric discharge machining pulses. Determine the pattern.
  • the embodiment selected in step S1 is not limited to the above. Therefore, it is needless to say that the present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various variations can be considered in this embodiment, including a change in the pattern of the electric discharge machining pulse.
  • the pulse generation pattern can be controlled in accordance with the discharge energy and the oscillation frequency, and the discharge energy does not circulate from the adjacent facing portion of the machining electrode, and the machining electrode is abnormally consumed or cut. Deterioration of the processed surface quality can be prevented. Since it becomes unnecessary for the user to examine and set the pulse generation pattern, processing and automation by an unskilled person are facilitated.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. When an effect is obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
  • the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
  • the electric discharge machining apparatus and the electric discharge machining method according to the present invention provide an electric discharge machining between a workpiece and a machining electrode by electrically connecting a capacitor in which charges are stored in advance to the workpiece and the machining electrode. This is useful for a method of applying a pulse, and is particularly suitable when a large machining current flows immediately after the start of applying an electric discharge machining pulse.

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Abstract

　複数のガイドローラ７ａ～７ｄに巻回されることにより被加工物１に対して複数の対向部２ａ～２ｊを有する１本のワイヤである加工電極２と、前記被加工物１と複数の前記対向部２ａ～２ｊとの相対距離を変化させる駆動手段３、６と、前記被加工物１と複数の前記対向部２ａ～２ｊとの間にそれぞれ別個に放電加工パルスを印加する複数のパルス発生手段４ａ～４ｊとを備え、隣接する前記対向部２ａ～２ｊへの放電加工パルスの印加開始時刻が同時にはならないように複数の前記パルス発生手段４ａ～４ｊを制御する。

Description

放電加工装置および放電加工方法
　本発明は、被加工物と、被加工物に複数箇所で対向する加工電極の間に放電を発生させることにより被加工物の一部の除去または切断を複数箇所同時に行う放電加工装置および放電加工方法に関する。
　従来の放電加工装置では、被加工物とそれに対向する電気的に接続していない複数本の加工電極それぞれの間に放電加工パルスを印加し、同時に放電加工をしている（例えば特許文献１）。また、１本の加工電極を被加工物に複数箇所対向させて放電加工する場合には、隣接する加工電極との間の距離を長くする、または、コイル状に巻くことにより、隣接する加工電極の対向部とのインピーダンスを向上させている（例えば特許文献２）。
特開平０９－２４８７１９号公報 特開２０００－１０７９４１号公報
　しかしながら、上記従来の放電加工装置にあっては、電気的に接続していない複数の加工電極により構成されているため、加工電極走行系が複雑となり多並列（例えば、１０並列以上）かつ狭ギャップ（例えば、１ｍｍ以下）加工の実現が困難である。
　また、１本の加工電極を被加工物に複数箇所対向させ、隣接する加工電極との間をコイル状に巻く方式では、コイル状に巻くスペースを確保する必要があるため、多並列（例えば、１０並列以上）かつ狭ギャップ（例えば、１ｍｍ以下）の実現が困難である。また、これらの方式では加工電極を通す加工準備工程が複雑になる。さらに、並列数が増えるにつれて装置が大型になるという問題があった。
　この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、短絡電流を抑制して加工電極断線や加工面質の劣化を防ぐとともに、多並列かつ狭ギャップの放電加工装置を得ることを目的としている。さらに、加工準備工程の削減や装置の小型化を目的としている。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のガイドローラに巻回されることにより被加工物に対して複数の対向部を有する１本のワイヤである加工電極と、前記被加工物と複数の前記対向部との相対距離を変化させる駆動手段と、前記被加工物と複数の前記対向部との間にそれぞれ別個に放電加工パルスを印加する複数のパルス発生手段とを備え、隣接する前記対向部への放電加工パルスの印加開始時刻が同時にはならないように複数の前記パルス発生手段を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、放電加工パルス印加開始直後に多く流れる放電加工電流の短絡箇所への集中を抑制して、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止することが可能となる。また、放電加工パルスの印加時間や休止時間の割合にかかわらず、加工速度を維持したまま、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止することが可能となる。また、狭ギャップ化が可能になるので、装置を小型化できる。さらに、加工開始前の準備工程を短縮するという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の要部の概略図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の複数箇所で被加工物に対向する加工電極の等価回路図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の放電加工パルス発生手段の構成を示す回路図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の正常加工時の放電電流波形を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１による放電加工装置の一部が短絡した時の放電電流波形を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態２にかかる放電加工装置の放電加工パルス発生手段の構成を示す回路図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを示す図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる放電加工装置の一部が短絡した時の放電電流波形を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態３にかかる放電加工装置の要部の概略図である。 図１１は、本発明の実施の形態３にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態４にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを決定するフローチャートである。
　以下に、本発明にかかる放電加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の要部を示す概略図である。加工電極ボビン８から繰り出される１本のワイヤからなる加工電極２がガイドローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…の順に巻回されている。加工電極２と被加工物１（工作物）は、巻回された加工電極２が形成する多数本の並列ワイヤである対向部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊの１０箇所で加工液（例えば、脱イオン水）（図示せず）中で対向している。対向部２ａ～２ｊを１０箇所としたのは一例であり、この数に限定されない。
　被加工物１は駆動テーブル６に固定されており、モータ３が駆動テーブル６を駆動することで加工電極２の対向部２ａ～２ｊと被加工物１との相対距離を変えることができる。パルス制御手段５は、パルス発生手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉ，４ｊへ放電加工パルスを発生させる制御信号を伝達している。パルス発生手段４ａ～４ｊで発生した放電加工パルスを給電子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈ，９ｉ，９ｊを介して加工電極２の対向部２ａ～２ｊへ給電している。
　図２は本発明の実施の形態１による放電加工装置の複数箇所で被加工物に対向する加工電極の等価回路図である。抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｉは、各加工電極の対向部間の等価抵抗（例えば１００Ω以下）を示す。
　図３は本発明の実施の形態１にかかる放電加工装置の放電加工パルス発生手段４ａ～４ｊの構成を示す回路図である。放電加工パルス印加スイッチ１４を切断することで、直流電源１１から充電抵抗１３を介してコンデンサ１２を充電する。次に放電加工パルス印加スイッチ１４を接続することでコンデンサ１２に蓄えられたエネルギを給電子９ａ～９ｊを介して加工電極２の対向部２ａ～２ｊに給電する。ここでスイッチ１４は例えばトランジスタ（電界効果トランジスタを含む）によって構成することができる。
　図４は本発明の実施の形態１による放電加工装置の放電加工パルスパターンを示す図である。パルス制御手段５からパルス発生手段４ａ，４ｅ，４ｉに時刻０において放電加工パルスの印加を開始、時刻１において停止し、さらに、時刻２において再度放電加工パルスを印加する指令をしている。
　また、パルス制御手段５からパルス発生手段４ｂ，４ｆ，４ｊには時刻０．５において放電加工パルスの印加を開始、時刻１．５において停止し、さらに、時刻２．５において度放電加工パルスを印加する指令をしている。また、パルス発生手段４ｃ，４ｇには時刻１から２まで放電加工パルスを印加、パルス発生手段４ｄ，４ｈには時刻１．５から２．５まで放電加工パルスを印加するようにパルス制御手段５から指令を送っている。
　即ち、パルス発生手段４ａ～４ｊの複数の対向部において電圧が同時に印加されるタイミングはある（例えば、図４の時刻０．２５における対向部２ａ，２ｄ，２ｅ，２ｈおよび２ｉ）ものの、パルス発生手段４ａ～４ｊの隣接する対向部（例えば、対向部２ａと対向部２ｂ）へ放電加工パルスを印加する開始時刻は同時にならないように差異を設けるように、パルス制御手段５がパルス発生手段４ａ～４ｊを制御する。
　図５は本発明の実施の形態１において、被加工物１と加工電極２の対向部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊの距離が全て正常な放電を発生させる距離（例えば、数～数１０μｍ）である場合の加工電極２の対向部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊに流れる電流波形を示す。
　図６は、本発明の実施の形態１において、被加工物１と加工電極２の対向部２ｅが接触し、被加工物１とその他の加工電極２の対向部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊは正常な放電を発生させる距離である場合の電流波形を示す。時刻０～０．１と時刻２～２．１において対向部２ｅに加工パルスによる加工電流のピークが現れるが、これは、被加工物に対する加工電極の対向部が１箇所の放電加工装置に同様の放電加工パルスを印加し、加工電極と被加工物が電気的に接触している場合とほぼ同じである。
　本実施の形態によれば、被加工物１と接触した加工電極の対向部２ｅとそれに隣接する対向部２ｄ及び２ｆには同時に給電を開始しない。このため、ピーク電流が発生している時間帯において、加工電極２の全対向部へ同時に給電を開始した場合と比べ、同時に給電を開始する最も近い対向部までのインピーダンスが４倍となる。そのため、短絡が発生した場合でも他の対向部へ給電した放電加工パルスが加工電極を介して短絡部に回り込むエネルギを大幅に抑制できる。
　その結果、加工電極断線や加工面質劣化を防止しつつ、複数箇所で同時に放電を発生させる高速な放電加工装置を提供することができる。また、１本の加工電極ボビン８から加工電極２を供給しており、さらに、加工電極の隣接する対向部同士の間はガイドローラ７ａ～７ｄを介しているだけであるので、多並列化（例えば１０以上）や狭ギャップ化（例えば１ｍｍ以下）が容易に実現できる。
　さらに、放電加工パルスを印加する時間と休止する時間とに関わらず、隣接する多数箇所の対向部２ａ～２ｊにおいて放電加工のパルスを同時に制御することが可能となり、放電周波数を下げることなく加工電極２を介して回り込むエネルギを抑制しつつ、複数の隣接しない対向部で同時に放電を発生させて高速な放電加工装置を提供することができる。
　また、加工電極２の各対向部２ａ～２ｊの間で加工電極２の経路を長くする必要がないため、装置を小型化できる。さらに、ガイドローラ７ａ～７ｄを１回ずつ順番に巻きかけすればよいため、加工開始前の準備工程が短縮される。
　本実施の形態においては、加工電極２と被加工物１とは例として１０箇所で対向しているが、Ｍ（Ｍは２以上）箇所で被加工物と対向している加工電極を有する放電加工装置でも同様の効果が得られる。ただし、Ｍは大きいほど効果が大きくなる。また、本実施の形態では加工電極の近隣する対向部へ印加する放電加工パルスの印加開始時刻に均等な差異を設けたが、電流のピーク時間（例えば０．１μ秒）以上の差異を設ければ差異は均一でなくても同様の効果が得られる。
　本実施の形態にかかる放電加工装置は、特に、放電加工パルス印加開始直後に多く流れる放電加工電流の短絡箇所への集中を抑制して、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止することが可能となる。また、放電加工パルスの印加時間や休止時間の割合にかかわらず、加工速度を維持したまま、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止することが可能となる。また、狭ギャップ化が可能になるので、装置を小型化できる。さらに、加工開始前の準備工程を短縮することができる。
　また、あらかじめ電荷を蓄えたコンデンサを被加工物と加工電極に電気的に接続することで被加工物と加工電極の間に放電加工パルスを印加する方式のように、放電加工パルス印加開始直後に大きな加工電流が流れる場合に、本実施の形態にかかる放電加工装置は特に有効である。
　本実施の形態では１本の加工電極２を複数箇所の対向部２ａ～２ｊで被加工物１に対向させている。しかし、電気的に絶縁された複数本の加工電極を脱イオン水中で被加工物にそれぞれ対向させた場合でも、加工電極間の間隔を狭く（例えば、１ｍｍ以下）、長い距離（例えば、１５０ｍｍ以上）にわたって平行にすると、隣接する加工電極の対向部同士の間は数百Ω程度以下の抵抗となるため、本実施の形態と同様の効果が得られる。
実施の形態２．
　本発明の実施の形態２にかかる放電加工装置の要部の概略図は実施の形態１と同様、図１で示される。図７は本発明の実施の形態２にかかる放電加工装置の放電加工パルス発生手段４ａ～４ｊの構成を示す回路図である。放電加工パルス印加スイッチ１４を接続することで直流電源１１から供給されるエネルギを電流制限抵抗１５によって制限し、給電子９ａ～９ｊを介して加工電極２の対向部２ａ～２ｊに給電する。ここで放電加工パルス印加スイッチ１４は例えばトランジスタ（電界効果トランジスタを含む）によって構成することができる。
　図８は本実施の形態にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを示す図である。パルス制御手段５からパルス発生手段４ａ，４ｃ，４ｅ，４ｇ，４ｉに時刻０において放電加工パルスの印加を開始、時刻０．５において停止、さらに、時刻１において放電加工パルスの印加を開始、時刻１．５において停止、時刻２において放電加工パルスの印加を開始、時刻２．５において停止するように、放電加工パルスを印加する指令をしている。また、パルス制御手段５からパルス発生手段４ｂ，４ｄ，４ｆ，４ｈ，４ｊへは、時刻０．５～１．０、１．５～２．０、２．５～３．０において放電加工パルスを印加する指令をしている。
　このように、本実施の形態におけるパルス制御手段５は、隣接する対向部（例えば、対向部２ａと対向部２ｂ）への放電加工パルスの印加を同時に行わない、即ち、隣接する対向部へは同時に放電加工パルスを印加している時間帯を設けないようにパルス発生手段４ａ～４ｊを制御する。
　図９は、実施の形態２において、被加工物１と加工電極２の対向部２ｅが接触し、被加工物１と加工電極２のその他の対向部は接触していない場合の電流波形を示す。本実施の形態によれば、対向部２ｅに隣接する対向部２ｄ及び２ｆへは同時に給電をしていない。このため、加工電極２の全対向部へ同時に給電を開始した場合と比べ、同時に給電を開始する最も近い対向部までのインピーダンスが２倍となる。そのため、短絡が発生した場合でも他の対向部へ給電した放電加工パルスが加工電極を介して短絡部に回り込むエネルギを大幅に抑制できる。
　その結果、加工電極断線や加工面質劣化を防止しつつ、複数箇所で同時に放電を発生させる高速な放電加工装置を提供することができる。また、１本の加工電極ボビン８から加工電極２を供給しており、さらに、加工電極の隣接する対向部同士の間はガイドローラ７ａ～７ｄを介しているだけであるので、多並列化（例えば１０以上）や狭ギャップ化（例えば１ｍｍ以下）が容易に実現できる。
　また、加工電極２の各対向部２ａ～２ｊの間で加工電極２の経路を長くする必要がないため、装置を小型化できる。さらに、ガイドローラ７ａ～７ｄを１回ずつ順番に巻きかけすればよいため、加工開始前の準備工程が短縮される。
　本実施の形態においては、加工電極２と被加工物１とは例として１０箇所で対向しているが、Ｍ（Ｍは２以上）箇所で被加工物と対向している加工電極を有する放電加工装置でも同様の効果が得られる。ただし、Ｍは大きいほど効果が大きくなる。また、本実施の形態では加工電極の近隣する対向部へ印加する放電加工パルスを印加開始時刻に均等な差異を設けたが、隣接する対向部で同時に放電加工パルスが印加されないようにすれば差異は均一でなくても同様の効果が得られる。
　本実施の形態にかかる放電加工装置においては、隣接する加工電極に放電加工パルスが印加されていないため、被加工物と対向する加工電極間のインピーダンスが少なくとも２倍以上になることと等価になり、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止することができる。また、狭ギャップ化が可能となるので放電加工装置を小型化できる。さらに、加工開始前の準備工程が短縮される。特に、抵抗とトランジスタ（電解効果トランジスタを含む）を用いた矩形波状の放電加工パルスを印加するパルス発生手段を用いる場合に有効である。
　本実施の形態では１本の加工電極２を複数箇所の対向部２ａ～２ｊで被加工物１に対向させている。しかし、複数本の加工電極を脱イオン水中で被加工物にそれぞれ対向させた場合でも、加工電極間の間隔を狭く（例えば、１ｍｍ以下）、長い距離（例えば、１５０ｍｍ以上）にわたって平行にすると、隣接する加工電極の対向部同士の間は数百Ω程度以下の抵抗となるため、本実施の形態と同様の効果が得られる。
実施の形態３．
　図１０は本発明の実施の形態３にかかる放電加工装置の要部の概略図である。図１に加えて、パルスパターン記憶手段１６をさらに備えている。
　パルス発生手段４ａ～４ｊを４ａから順に例えば５つのパルス発生手段毎のグループに分け、各グループの中で放電加工パルスを印加する順番をパルスパターン記憶手段１６は記憶している。具体的には、例えば次のような順番のパターンを記憶している。
　１番目→３番目→５番目→２番目→４番目→（以下、１番目から繰り返し）
　パルスパターン記憶手段１６から放電加工パルスの順番を読み取ったパルス制御手段５が、パルス発生手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅに対して、以下の順番で放電加工パルスを印加開始するように指令する。
　４ａ→４ｃ→４ｅ→４ｂ→４ｄ→（４ａに戻る）
　同様に、パルス発生手段４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉ，４ｊに対して、以下の順番で放電加工パルスを印加開始するように指令する。
　４ｆ→４ｈ→４ｊ→４ｇ→４ｉ→（４ｆに戻る）
　図１１は本実施の形態にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを示す図である。パルス制御手段５からパルス発生手段４ａ，４ｆに時刻０において放電加工パルスの印加を開始、時刻０．６において停止し、さらに、時刻１～１．６において再度放電加工パルスを印加する指令をしている。
　さらに、パルス制御手段５からパルス発生手段４ｂ，４ｇへは、時刻０．６～１．２、１．６～２．２において放電加工パルスを印加する指令、パルス発生手段４ｃ，４ｈへは、時刻０．２～０．８、１．２～１．８において放電加工パルスを印加する指令、パルス発生手段４ｄ，４ｉへは、時刻０．８～１．４、１．８～２．４において放電加工パルスを印加する指令、パルス発生手段４ｅ，４ｊへは、時刻０．４～１．０、１．４～２．０において放電加工パルスを印加する指令をしている。
　本実施の形態によれば、加工電極２の隣接する対向部への放電加工パルス印加開始時刻の差異を大きくする最適な放電加工パルス印加開始の順序を記憶させることができるため、さらに加工電極２の他の対向部に印加する放電加工パルスの影響を除去することができる。これにより、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止しつつ、複数箇所同時に放電を発生させて高速な放電加工装置を提供することが可能となる。
実施の形態４．
　図１２は本発明の実施の形態４にかかる放電加工装置の放電加工パルスパターンを決定するフローチャートである。このフローチャートは、例えばパルス制御手段５によって実行される。まず、放電加工パルスの印加時間と休止時間を比較する（ステップＳ１）。
　ここで、印加時間の方が長い場合は、実施の形態３と同様に近傍に並んだ５つの対向部で同時に放電加工パルスを印加開始しないようにする。同時に放電加工パルスを印加開始しない対向部の数の単位をＮとすると、Ｎ＝５である。
　そして、実施の形態３と同様に５つのパルス発生手段毎のグループの中で、以下の順に（ステップＳ２）、印加時間と休止時間の和の５分の１ずつ差異Ｄを設けて（ステップＳ５）放電加工パルスを印加開始する。
　１番目→３番目→５番目→２番目→４番目→（以下、１番目から繰り返し）
　上述したように、ステップＳ５においては、異なる対向部への放電加工パルスの印加開始時刻が同時でないときの当該時刻の差異の最小間隔Ｄを、以下の式で決定する。
　Ｄ＝（印加時間＋休止時間）／Ｎ
　一方、ステップＳ１において、放電加工パルスの印加時間が休止時間以下と判断された場合は、Ｎ’＝（（休止時間／印加時間）の小数点以下切捨て）を計算する（ステップＳ３）。そしてＮ＝Ｎ’＋１とし、実施の形態２を選択する（ステップＳ４）。Ｎ＝２の場合は、ステップＳ５においてＤ＝（印加時間＋休止時間）／２となるので、実施の形態２と同様に加工電極の隣接する対向部が印加時間と休止時間の和の半分ずつ差異を設けて放電加工パルスを印加開始する。
　上述したように、本実施の形態においては、例えばパルス制御手段５が、与えられた放電加工パルスパターンの印加時間と休止時間とに基づいて、放電加工パルスの印加開始時刻を同時としない加工電極２の連続して隣接する対向部の数Ｎと、放電加工パルスの印加開始時刻が同時でないときの当該時刻の差異の最小間隔Ｄと、複数のパルス発生手段が放電加工パルスを印加する順番のパターンを決定する。
　また、ステップＳ１で選択された実施の形態３はＮ＝５の場合に限定されず、またステップＳ１において選択する実施の形態も上記のものに限定されるわけではない。従って、上記実施の形態に限られず、放電加工パルスのパターンの変更を含め、本実施の形態にはさまざまなバリエーションが考えられることは言うまでもない。
　本実施の形態によれば、放電エネルギや発振周波数に応じてパルス発生パターンを制御することができ、加工電極の隣接する対向部から放電エネルギが回り込むことを防いで、加工電極の異常消耗や切断、加工面質の劣化を防止することができる。ユーザがパルス発生パターンの検討や設定をする必要がなくなるため、未熟練者による加工や自動化が容易になる。
　さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　以上のように、本発明にかかる放電加工装置および放電加工方法は、あらかじめ電荷を蓄えたコンデンサを被加工物と加工電極に電気的に接続することで被加工物と加工電極の間に放電加工パルスを印加する方式に有用であり、特に、放電加工パルス印加開始直後に大きな加工電流が流れる場合に適している。
　１　被加工物
　２　加工電極
　２ａ、…、２ｊ　加工電極の被加工物との対向部
　３　テーブル駆動用モータ
　４ａ、…、４ｊ　パルス発生手段
　５　パルス制御手段
　６　駆動テーブル
　７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ　ガイドローラ
　８　加工電極ボビン
　９ａ、…、９ｊ　給電子
　１０ａ、…、１０ｉ　隣接する加工電極の対向部間の等価抵抗
　１１　直流電源
　１２　コンデンサ
　１３　充電抵抗
　１４　放電加工パルス印加スイッチ
　１５　電流制限抵抗
　１６　パルスパターン記憶手段

Claims (8)

  1. 　複数のガイドローラに巻回されることにより被加工物に対して複数の対向部を有する１本のワイヤである加工電極と、
    　前記被加工物と複数の前記対向部との相対距離を変化させる駆動手段と、
    　前記被加工物と複数の前記対向部との間にそれぞれ別個に放電加工パルスを印加する複数のパルス発生手段とを備え、
    　隣接する前記対向部への放電加工パルスの印加開始時刻が同時にはならないように複数の前記パルス発生手段を制御することを特徴とする放電加工装置。
  2. 　隣接する前記対向部への放電加工パルスの同時印加を行わないように複数の前記パルス発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の放電加工装置。
  3. 　複数の前記パルス発生手段が放電加工パルスを印加する順番についての情報を保持する記憶手段をさらに備え、
    　前記情報に基づいて複数の前記パルス発生手段が放電加工パルスを印加する順番を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電加工装置。
  4. 　放電加工パルスパターンの印加時間と休止時間とに基づいて、放電加工パルスの印加開始時刻が全て異なる連続して隣接する前記対向部の数と、放電加工パルスの印加開始時刻が異なるときの当該時刻の差異の最小間隔Ｄと、放電加工パルスを印加する順番とを定めて、複数の前記パルス発生手段を制御する
    　ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の放電加工装置。
  5. 　複数のガイドローラに巻回されることにより被加工物に対して複数の対向部を有する１本のワイヤである加工電極を用いて、
    　前記被加工物と複数の前記対向部との相対距離を変化させ、
    　前記被加工物と複数の前記対向部との間にそれぞれ別個に放電加工パルスを印加し、
    　隣接する前記対向部への放電加工パルスの印加開始時刻が同時にはならないように制御する
    　ことを特徴とする放電加工方法。
  6. 　隣接する前記対向部への放電加工パルスの同時印加を行わないように制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の放電加工方法。
  7. 　放電加工パルスを印加する順番についての情報を保持し、
    　前記情報に基づいて放電加工パルスを印加する順番を制御する
    　ことを特徴とする請求項５または６に記載の放電加工方法。
  8. 　放電加工パルスパターンの印加時間と休止時間とに基づいて、放電加工パルスの印加開始時刻が全て異なる連続して隣接する前記対向部の数と、放電加工パルスの印加開始時刻が異なるときの当該時刻の差異の最小間隔Ｄと、放電加工パルスを印加する順番とを定めて、複数の前記パルス発生手段を制御する
    　ことを特徴とする請求項５、６または７に記載の放電加工方法。
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