JP2630666B2 - 放電加工装置 - Google Patents
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Classifications
-
- 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
- B23H7/18—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply for maintaining or controlling the desired spacing between electrode and workpiece
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、極間に供給するパルス状電圧の立ち上がり
時間により加工間隙又は加工面積を計算し、この計算結
果に基づいて加工の安定化・最適化を行なうようにした
放電加工装置に関するものである。
時間により加工間隙又は加工面積を計算し、この計算結
果に基づいて加工の安定化・最適化を行なうようにした
放電加工装置に関するものである。
[従来の技術] 第11図は金属または半金属の粉末物質を加工液に混入
する方式の従来の放電加工装置の構成を示す図である。
図において、(1)は電極、(2)は加工槽、(3)は
被加工物、(4)は加工液、(5)は極間の電圧を平滑
する平滑回路、(6)は数値制御装置、(7)は数値制
御装置(6)の指令に基づいてアクチュエータを駆動す
るサーボアンプ、(8)はサーボアンプ(7)により駆
動されるモーター、(9)は電極(1)を固定し、モー
ター(8)によりZ軸方向に駆動されるスライダー、
(10)は加工電源である。
する方式の従来の放電加工装置の構成を示す図である。
図において、(1)は電極、(2)は加工槽、(3)は
被加工物、(4)は加工液、(5)は極間の電圧を平滑
する平滑回路、(6)は数値制御装置、(7)は数値制
御装置(6)の指令に基づいてアクチュエータを駆動す
るサーボアンプ、(8)はサーボアンプ(7)により駆
動されるモーター、(9)は電極(1)を固定し、モー
ター(8)によりZ軸方向に駆動されるスライダー、
(10)は加工電源である。
この種の放電加工装置において、加工液中にある種の
物質を粒径が約10〜40μmの粉末で、混入濃度がほぼ20
g/混入させることにより、放電の安定度を向上させた
り、混入物質によっては電極および被加工物表面の機械
的特性、例えば耐食性や耐摩耗性等を向上させることが
知られている。すなわち、いわゆる金属の除去加工以外
に、放電加工によって金属の表面処理を行うことも可能
である。この種の粉末物質には例えばシリコン、ジルコ
ニウム、タンタル、タングステンカーバイド、硼化ジル
コニウム等の単独もしくは複合物のような半金属が使用
される。加工液中に上記のような物質を粉末状態にして
混入することにより、被加工物の表面層を形成させる技
術は周知であり、この技術は放電加工の応用範囲を飛躍
的に拡大させるものである。
物質を粒径が約10〜40μmの粉末で、混入濃度がほぼ20
g/混入させることにより、放電の安定度を向上させた
り、混入物質によっては電極および被加工物表面の機械
的特性、例えば耐食性や耐摩耗性等を向上させることが
知られている。すなわち、いわゆる金属の除去加工以外
に、放電加工によって金属の表面処理を行うことも可能
である。この種の粉末物質には例えばシリコン、ジルコ
ニウム、タンタル、タングステンカーバイド、硼化ジル
コニウム等の単独もしくは複合物のような半金属が使用
される。加工液中に上記のような物質を粉末状態にして
混入することにより、被加工物の表面層を形成させる技
術は周知であり、この技術は放電加工の応用範囲を飛躍
的に拡大させるものである。
次に、第11図の従来装置の動作について説明する。
電極(1)は加工槽(2)に置かれた被加工物(3)
と粉末物質を混入した加工液(4)を極間Gを介して対
向している。加工電源(10)は直流電源Eと加工電流の
断続を行なうためのスイッチング素子SWと、電流制限抵
抗Rと、上記スイッチング素子SWの断続を制御するため
の発振器OSCとで構成され、断続電流Iを電極(1)と
被加工物(3)の間に供給する。断続電流Iは、 I=(E−Vg)/R の式で表わされ、アーク放電中は、極間電圧Vgは20〜30
V、短絡時は0V、無放電中はEとなり、スイッチング素
子SWがOFF状態のとき極間電圧Vgは0Vとなる。よって、
このVgを検出して平滑回路(5)によって平滑化すれ
ば、この平滑化された電圧(以下平滑電圧という)に基
づいて加工間隙制御を行なうことができる。すなわち、
加工間隙が広いときには放電が起こりにくくなり、平滑
電圧Vsは高くなり、加工間隙が狭いと短絡したり、容易
に放電するため、平滑電圧Vsは低下する。従って、この
電圧Vsを基準電圧Vrと比較し、この差に基づいて数値制
御装置(6)はサーボアンプ(7)は軸移動指令を出力
する。サーボアンプ(7)はモーター(8)を駆動する
ことによりスライダー(9)および電極(1)の上下動
を制御し、モーター(8)およびスライダー(9)で構
成される電動サーボ機構は加工間隙Gがほぼ一定になる
ように制御される。
と粉末物質を混入した加工液(4)を極間Gを介して対
向している。加工電源(10)は直流電源Eと加工電流の
断続を行なうためのスイッチング素子SWと、電流制限抵
抗Rと、上記スイッチング素子SWの断続を制御するため
の発振器OSCとで構成され、断続電流Iを電極(1)と
被加工物(3)の間に供給する。断続電流Iは、 I=(E−Vg)/R の式で表わされ、アーク放電中は、極間電圧Vgは20〜30
V、短絡時は0V、無放電中はEとなり、スイッチング素
子SWがOFF状態のとき極間電圧Vgは0Vとなる。よって、
このVgを検出して平滑回路(5)によって平滑化すれ
ば、この平滑化された電圧(以下平滑電圧という)に基
づいて加工間隙制御を行なうことができる。すなわち、
加工間隙が広いときには放電が起こりにくくなり、平滑
電圧Vsは高くなり、加工間隙が狭いと短絡したり、容易
に放電するため、平滑電圧Vsは低下する。従って、この
電圧Vsを基準電圧Vrと比較し、この差に基づいて数値制
御装置(6)はサーボアンプ(7)は軸移動指令を出力
する。サーボアンプ(7)はモーター(8)を駆動する
ことによりスライダー(9)および電極(1)の上下動
を制御し、モーター(8)およびスライダー(9)で構
成される電動サーボ機構は加工間隙Gがほぼ一定になる
ように制御される。
ところで、金属等の粉末物質を混入しない方式の従来
の放電加工装置は、粉末物質が混入されていないという
点は相違するが、第10図に示した構成と基本的には同一
であり、従ってその動作も基本的には同一である。
の放電加工装置は、粉末物質が混入されていないという
点は相違するが、第10図に示した構成と基本的には同一
であり、従ってその動作も基本的には同一である。
[発明が解決しようとする課題] このように従来の放電加工装置で、加工の状態の良否
を判別する最も一般的なのは、極間電圧Vgを観測するこ
とであって、これが低いときには極間インピーダンスが
低い場合であり、この状態は短絡、連続的アーク放電、
極間における加工粉、スラッジの滞留などが考えられ
る。
を判別する最も一般的なのは、極間電圧Vgを観測するこ
とであって、これが低いときには極間インピーダンスが
低い場合であり、この状態は短絡、連続的アーク放電、
極間における加工粉、スラッジの滞留などが考えられ
る。
粉末物質を加工液に混入した場合には、混入しない場
合と比較して加工間隙が数倍に拡大するが、極間におけ
る粉末の濃度・粒径によって加工間隙は大きく変化する
ことが実験により確認されている。極間には電極・被加
工物間に形成されるコンデンサー容量が存在し、この極
間コンデンサー容量によって加工面あらさは大きく左右
されるが、粉末混入加工は加工間隙を拡大することによ
って極間コンデンサー容量を低減し、加工面あらさの向
上を図るものである。
合と比較して加工間隙が数倍に拡大するが、極間におけ
る粉末の濃度・粒径によって加工間隙は大きく変化する
ことが実験により確認されている。極間には電極・被加
工物間に形成されるコンデンサー容量が存在し、この極
間コンデンサー容量によって加工面あらさは大きく左右
されるが、粉末混入加工は加工間隙を拡大することによ
って極間コンデンサー容量を低減し、加工面あらさの向
上を図るものである。
従って、例えば粉末物質が消耗したり、粉末物質が局
部的に沈澱してしまうなどによって粉末の濃度が低下し
た場合、加工間隙の大幅な低下を招き、その結果極間コ
ンデンサー容量が増大して加工面あらさが劣化してしま
うという問題があった。また、粉末物質を混入した場合
においては加工間隙の低下に伴って有害アーク放電発生
の頻度が著しく増大する傾向が強く、被加工物に多大な
損傷を与えてしまうなどの問題点があった。
部的に沈澱してしまうなどによって粉末の濃度が低下し
た場合、加工間隙の大幅な低下を招き、その結果極間コ
ンデンサー容量が増大して加工面あらさが劣化してしま
うという問題があった。また、粉末物質を混入した場合
においては加工間隙の低下に伴って有害アーク放電発生
の頻度が著しく増大する傾向が強く、被加工物に多大な
損傷を与えてしまうなどの問題点があった。
また、粉末物質を加工液に混入しない場合において
も、放電加工において最も危険な異常アーク放電は、い
ったん発生すると加工液の熱分解によるカーボン発生の
ために、カーボンと被加工物との間の放電となり、極間
インピーダンスが高くなったような状態になるため、平
滑電圧による極間状態悪化の検出は不可能になってしま
うという問題点があった。
も、放電加工において最も危険な異常アーク放電は、い
ったん発生すると加工液の熱分解によるカーボン発生の
ために、カーボンと被加工物との間の放電となり、極間
インピーダンスが高くなったような状態になるため、平
滑電圧による極間状態悪化の検出は不可能になってしま
うという問題点があった。
また、放電間隙長の制御も、上記平滑電圧を用いてい
るため、極間スラッジ(加工粉)が多量に介在して2次
放電が多発し平滑電圧が低下し、実際の加工間隙は広い
にもかかわらず、あたかも加工間隙が狭いかのような状
態と同じ検出になってしまい、さらに加工間隙を広げる
ようになってしまうという問題点があった。さらには、
基準電圧Vr設定が一定で休止時間などを変化させた場
合、加工間隙も変化してしまうため、特に自動休止制御
を行なった際の間隙長が保証されず、加工精度に悪影響
を与えることもあった。
るため、極間スラッジ(加工粉)が多量に介在して2次
放電が多発し平滑電圧が低下し、実際の加工間隙は広い
にもかかわらず、あたかも加工間隙が狭いかのような状
態と同じ検出になってしまい、さらに加工間隙を広げる
ようになってしまうという問題点があった。さらには、
基準電圧Vr設定が一定で休止時間などを変化させた場
合、加工間隙も変化してしまうため、特に自動休止制御
を行なった際の間隙長が保証されず、加工精度に悪影響
を与えることもあった。
こうした従来のものの問題点を解決する方法として、
特公昭61−58252号公報や特公昭61−58254号公報などの
ように、最進位置と現在位置の差より加工間隙長を推定
する方法が提案されているが、最新位置自体が数十μm
程度の誤差を含むこと、および、アークにより局所的な
突起が発生した場合測定精度が大幅に低下するなどの問
題点があった。
特公昭61−58252号公報や特公昭61−58254号公報などの
ように、最進位置と現在位置の差より加工間隙長を推定
する方法が提案されているが、最新位置自体が数十μm
程度の誤差を含むこと、および、アークにより局所的な
突起が発生した場合測定精度が大幅に低下するなどの問
題点があった。
また、特開昭56−82127号公報には加工間隙に高周波
電圧を印加してその電流変化に基づいて加工間隙長を計
測する方法が開示されているが、高周波電源を別途用意
しなければならず、また共振状態の変化を検出しながら
加工間隙長を計測しているので十分な計測精度が得られ
ないという問題点があった。
電圧を印加してその電流変化に基づいて加工間隙長を計
測する方法が開示されているが、高周波電源を別途用意
しなければならず、また共振状態の変化を検出しながら
加工間隙長を計測しているので十分な計測精度が得られ
ないという問題点があった。
また、従来の放電加工装置においては、加工面積に対
して適正な加工電気条件、レシプロ運動条件などを設定
しないと、放電集中による異常電極消耗、アークの発生
などを招くため、加工開始前に電極面積(加工面積)を
概略計算し、電極面積に応じて適正な条件を選択する必
要があった。さらに、実際の加工においては加工の進行
に伴って加工面積は変化するのが一般的であるため、加
工の進行に伴って加工条件を段階的に切り換えるように
あらかじめプログラミングを行なう必要があるが、この
ような条件切り換えを行なうようにしても、リブ形状・
竹槍形状電極での食いつき時(放電開始時)などのよう
に初期の加工面積が非常に小さく、加工進行に伴って急
激に面積が増加する場合や、電極形状が複雑で加工進行
に伴い加工面積変化の予測が困難な場合、加工条件切り
換えのプログラムもきわめて煩雑となり、また加工条件
を常に最適に保つという点において限界があった。この
ため、上記のような特殊形状電極での加工においては加
工速度・加工精度的にかなり特性が悪化するなどの問題
点があった。
して適正な加工電気条件、レシプロ運動条件などを設定
しないと、放電集中による異常電極消耗、アークの発生
などを招くため、加工開始前に電極面積(加工面積)を
概略計算し、電極面積に応じて適正な条件を選択する必
要があった。さらに、実際の加工においては加工の進行
に伴って加工面積は変化するのが一般的であるため、加
工の進行に伴って加工条件を段階的に切り換えるように
あらかじめプログラミングを行なう必要があるが、この
ような条件切り換えを行なうようにしても、リブ形状・
竹槍形状電極での食いつき時(放電開始時)などのよう
に初期の加工面積が非常に小さく、加工進行に伴って急
激に面積が増加する場合や、電極形状が複雑で加工進行
に伴い加工面積変化の予測が困難な場合、加工条件切り
換えのプログラムもきわめて煩雑となり、また加工条件
を常に最適に保つという点において限界があった。この
ため、上記のような特殊形状電極での加工においては加
工速度・加工精度的にかなり特性が悪化するなどの問題
点があった。
本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決す
るためになされたものであり、極間に供給するパルス状
電圧又は放電休止時間中に供給される検出用パルスの立
ち上がり時間により加工間隙又は加工面積を計算し、こ
の計算結果に基づいて加工の安定化・最適化を図るよう
にした放電加工装置を得ることを目的としている。
るためになされたものであり、極間に供給するパルス状
電圧又は放電休止時間中に供給される検出用パルスの立
ち上がり時間により加工間隙又は加工面積を計算し、こ
の計算結果に基づいて加工の安定化・最適化を図るよう
にした放電加工装置を得ることを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る放電加工装置(請求項1,2記載)は、電
極と被加工物で形成され加工間隙にパルス状電圧を印加
して加工を行なう際、そのパルス状電極の立ち上がり時
間を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果
に基づいて加工間隙又は加工面積を算出する演算手段を
設け、この計算結果に基づいて加工の安定化を図るよう
にしたものである。そして、加工間隙を算出する方式の
ものは、加工槽内の電極と被加工物で形成される加工間
隙に加工液タンクから金属または半金属の粉末物質を混
入した加工液を供給する方式に適用される。
極と被加工物で形成され加工間隙にパルス状電圧を印加
して加工を行なう際、そのパルス状電極の立ち上がり時
間を計測する計測手段と、この計測手段による計測結果
に基づいて加工間隙又は加工面積を算出する演算手段を
設け、この計算結果に基づいて加工の安定化を図るよう
にしたものである。そして、加工間隙を算出する方式の
ものは、加工槽内の電極と被加工物で形成される加工間
隙に加工液タンクから金属または半金属の粉末物質を混
入した加工液を供給する方式に適用される。
また、本発明に係る放電加工装置(請求項3〜5記
載)は、電極と被加工物で形成される加工間隙にパルス
状電圧を印加して加工を行なう際、放電休止時間中に検
出用パルス電圧を供給する検出用電圧供給手段と、この
検出パルス電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段
と、計測手段による計測結果に基づいて加工間隙又は加
工面積を求める演算手段を設け、この計算結果に基づい
て加工の安定化を図るようにしたものである。そして、
加工間隙を算出する方式のものは、加工槽内の電極と被
加工物で形成される加工間隙に加工液タンクから金属ま
たは半金属の粉末物質を混入した加工液を供給する方式
及び供給しない方式の双方に適用される。
載)は、電極と被加工物で形成される加工間隙にパルス
状電圧を印加して加工を行なう際、放電休止時間中に検
出用パルス電圧を供給する検出用電圧供給手段と、この
検出パルス電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段
と、計測手段による計測結果に基づいて加工間隙又は加
工面積を求める演算手段を設け、この計算結果に基づい
て加工の安定化を図るようにしたものである。そして、
加工間隙を算出する方式のものは、加工槽内の電極と被
加工物で形成される加工間隙に加工液タンクから金属ま
たは半金属の粉末物質を混入した加工液を供給する方式
及び供給しない方式の双方に適用される。
[作用] 本発明に係る放電加工装置は、パルス状電圧又は検出
用パルスの立ち上がり時間を計測することにより加工間
隙又は加工面積を計算し、この加工間隙又は加工面積に
基づいて、加工電気条件、加工液条件、レシプロ運動条
件などを変更制御し、加工の安定化・最適化を図る。
用パルスの立ち上がり時間を計測することにより加工間
隙又は加工面積を計算し、この加工間隙又は加工面積に
基づいて、加工電気条件、加工液条件、レシプロ運動条
件などを変更制御し、加工の安定化・最適化を図る。
また、上記の粉末物質を加工液に混入する方式の放電
加工装置においては、加工間隙に基づいて粉末物質の追
加・更新、あるいは粉末物質の攪拌動作などを制御し、
加工の安定化を図る。
加工装置においては、加工間隙に基づいて粉末物質の追
加・更新、あるいは粉末物質の攪拌動作などを制御し、
加工の安定化を図る。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第1
図は本発明の一実施例に係る放電加工装置の構成図であ
る。図において、(1)は電極、(2)は加工槽、
(3)は被加工物、(4)は粉末混入加工液、(5)は
平滑回路、(6)は数値制御装置、(7)はサーボアン
プ、(8)はモーター、(9)はスライダー、(10)は
加工電源、(11)は加工パルス電圧の立ち上がり時間を
計測する計測回路、(12)は計測回路(11)による計測
結果から加工間隙を求める演算手段、(30)は加工液タ
ンク、(31),(32)は攪拌装置、(33)は粉末補充装
置、(34)は粉末除去用フィルターである。
図は本発明の一実施例に係る放電加工装置の構成図であ
る。図において、(1)は電極、(2)は加工槽、
(3)は被加工物、(4)は粉末混入加工液、(5)は
平滑回路、(6)は数値制御装置、(7)はサーボアン
プ、(8)はモーター、(9)はスライダー、(10)は
加工電源、(11)は加工パルス電圧の立ち上がり時間を
計測する計測回路、(12)は計測回路(11)による計測
結果から加工間隙を求める演算手段、(30)は加工液タ
ンク、(31),(32)は攪拌装置、(33)は粉末補充装
置、(34)は粉末除去用フィルターである。
第2図は計測回路(11)の詳細を示す回路図である。
図において、(13),(14)は基準電圧設定器、(1
5),(16)は電圧立ち上がり時の電圧を基準電圧と比
較するコンパレータ、(17)は基準カウントパルス発生
器、(18)はAND回路、(19)はNAND回路、(20)は電
圧立ち上がり時間をカウントするカウンター、(21)は
カウンター(20)の出力を保持するラッチ回路である。
図において、(13),(14)は基準電圧設定器、(1
5),(16)は電圧立ち上がり時の電圧を基準電圧と比
較するコンパレータ、(17)は基準カウントパルス発生
器、(18)はAND回路、(19)はNAND回路、(20)は電
圧立ち上がり時間をカウントするカウンター、(21)は
カウンター(20)の出力を保持するラッチ回路である。
次に、本実施例の動作を説明する。
従来の放電加工装置と同様に、電極(1)と被加工物
間には加工電源(10)より加工電流が供給されて加工が
行なわれる。加工中、極間電圧Vgは平滑回路(5)によ
って平滑化され、この平滑電圧Vsと基準電圧Vrとを比較
することにより、数値制御装置(6)はサーボアンプ
(7)に軸移動指令を出力してスライダー(9)および
電極(1)の上下動の制御がなされる。このような極間
サーボと同時に、計測回路(11)は極間電圧パルスの立
ち上がり時間の測定を行なう。
間には加工電源(10)より加工電流が供給されて加工が
行なわれる。加工中、極間電圧Vgは平滑回路(5)によ
って平滑化され、この平滑電圧Vsと基準電圧Vrとを比較
することにより、数値制御装置(6)はサーボアンプ
(7)に軸移動指令を出力してスライダー(9)および
電極(1)の上下動の制御がなされる。このような極間
サーボと同時に、計測回路(11)は極間電圧パルスの立
ち上がり時間の測定を行なう。
第2図の計測回路(11)において、基準電圧設定器
(13)は、電圧パルス立ち上がり時における低電圧レベ
ルVr1をコンパレータ(15)に出力し、同様に基準電圧
設定器(14)は高電圧レベルVr2をコンパレータ(16)
に出力している。コンパレータ(15),(16)はこれら
の基準電圧Vr1,Vr2と極間電圧とを比較し、極間電圧がV
r1,Vr2より高いときに出力が「H」となる。そして、コ
ンパレータ(15),(16)の出力はAND回路(18)に送
られる。
(13)は、電圧パルス立ち上がり時における低電圧レベ
ルVr1をコンパレータ(15)に出力し、同様に基準電圧
設定器(14)は高電圧レベルVr2をコンパレータ(16)
に出力している。コンパレータ(15),(16)はこれら
の基準電圧Vr1,Vr2と極間電圧とを比較し、極間電圧がV
r1,Vr2より高いときに出力が「H」となる。そして、コ
ンパレータ(15),(16)の出力はAND回路(18)に送
られる。
第3図は計測回路(11)の動作を示すタイミングチャ
ートであり、AND回路(18)の出力(a)は同図に示す
ように極間電圧がVr1からVr2まで立ち上がる時間tr1,tr
2,tr3に相当した幅をもったパルスを出力する。
ートであり、AND回路(18)の出力(a)は同図に示す
ように極間電圧がVr1からVr2まで立ち上がる時間tr1,tr
2,tr3に相当した幅をもったパルスを出力する。
AND回路(18)の出力(a)は基準カウントパルス発
生器(17)の出力とともにNAND回路(20)に送られ、パ
ルス列出力(b)を出力する。カウンター(20)はこの
パルス列(b)をカウントし、立ち上がり時間に相当す
る出力をラッチ回路(21)に出力する。ラッチ回路(2
1)は出力(a)の立ち下がりのタイミングで立ち上が
り時間tr1,tr2,tr3に対応した出力値E1,E2,E3の信号
(c)を出力し、次の電圧印加時間まで保持する。な
お、この信号(c)はディジタル量であるが説明の便宜
上図においてはアナログ量として図示してある。
生器(17)の出力とともにNAND回路(20)に送られ、パ
ルス列出力(b)を出力する。カウンター(20)はこの
パルス列(b)をカウントし、立ち上がり時間に相当す
る出力をラッチ回路(21)に出力する。ラッチ回路(2
1)は出力(a)の立ち下がりのタイミングで立ち上が
り時間tr1,tr2,tr3に対応した出力値E1,E2,E3の信号
(c)を出力し、次の電圧印加時間まで保持する。な
お、この信号(c)はディジタル量であるが説明の便宜
上図においてはアナログ量として図示してある。
従来例でも述べたように、加工状態が悪化し、短絡・
連続的アーク放電が発生している際には、平滑電圧Vsは
必ずしも加工間隙(極間距離)に対応しておらず、この
平滑電圧による極間状態悪化の検出は不可能となる。
連続的アーク放電が発生している際には、平滑電圧Vsは
必ずしも加工間隙(極間距離)に対応しておらず、この
平滑電圧による極間状態悪化の検出は不可能となる。
一方、加工間隙は極間(電極−被加工物距離)に形成
される静電容量を測定することにより求めることができ
る。すなわち、電極・被加工物の面積をS、加工間隙を
G、加工液の誘電率をεとすると、極間に形成される静
電容量Cは、 C=ε・(S/G) (1) となるから、今、電極面積Sは既知であるとすると、加
工中なんらかの方法で静電容量Cまたはそれに相当する
ものを計測することにより加工間隙Gを求ることができ
る。
される静電容量を測定することにより求めることができ
る。すなわち、電極・被加工物の面積をS、加工間隙を
G、加工液の誘電率をεとすると、極間に形成される静
電容量Cは、 C=ε・(S/G) (1) となるから、今、電極面積Sは既知であるとすると、加
工中なんらかの方法で静電容量Cまたはそれに相当する
ものを計測することにより加工間隙Gを求ることができ
る。
一方、極間すなわち加工間隙に形成される静電容量C
とラッチ回路(21)に出力された電圧の立ち上がり時間
tr(tr1,tr2…)との間には、 Vr1=E・(1−e−t1/RC) …(2) Vr2=E・(1−e−t2/RC) …(3) tr=t2−t1 …(4) の関係がある。ここで、Rは加工電源の抵抗値、Eは電
源電圧、t1は電圧印加からVr1までの立ち上がり時間、t
2は電圧印加からVr2までの立ち上がり時間である。従っ
て、(2)〜(3)式を解くことにより、電圧立ち上が
り時間trから静電容量Cを求めることができる。
とラッチ回路(21)に出力された電圧の立ち上がり時間
tr(tr1,tr2…)との間には、 Vr1=E・(1−e−t1/RC) …(2) Vr2=E・(1−e−t2/RC) …(3) tr=t2−t1 …(4) の関係がある。ここで、Rは加工電源の抵抗値、Eは電
源電圧、t1は電圧印加からVr1までの立ち上がり時間、t
2は電圧印加からVr2までの立ち上がり時間である。従っ
て、(2)〜(3)式を解くことにより、電圧立ち上が
り時間trから静電容量Cを求めることができる。
第4図は電圧立ち上がり時間trの計測値をもとに、
(1)式から静電容量Cを計算した結果を示したもので
ある。図より、加工間隙の変化に伴って極間の静電容量
Cは変化するが(加工間隙距離に逆比例する)、立ち上
がり時間trによる計算値は、静電容量Cの測定値とほぼ
一致しており、立ち上がり時間trが極間の静電容量に対
応して変化していることがわかる。
(1)式から静電容量Cを計算した結果を示したもので
ある。図より、加工間隙の変化に伴って極間の静電容量
Cは変化するが(加工間隙距離に逆比例する)、立ち上
がり時間trによる計算値は、静電容量Cの測定値とほぼ
一致しており、立ち上がり時間trが極間の静電容量に対
応して変化していることがわかる。
また、第5図は、加工間隙距離に対する電圧立ち上が
り時間trの計測値を示したものである。さきに述べたよ
うに、加工間隙の変化に伴い、静電容量Cが変化するた
め、電圧立ち上がり時間trも大幅に変化することがわか
る。このようにして電圧立ち上がり時間trを計測するこ
とにより、加工間隙距離を求めることができる。すなわ
ち、計測回路(11)の計測結果は、演算手段(12)によ
り、一定時間間隔で読み取られ、前記の(2),(3)
式により、電圧立ち上がり時間trから静電容量Cが計算
される。ついで、あらかじめ与えられていた電極面積情
報をもとに(1)式より(G=ε・(S/C))加工間隙
距離を求める。このようにして演算手段(12)により求
められた加工間隙距離は、数値制御装置(6)に送ら
れ、数値制御装置(6)はその加工間隙距離に基づいて
加工電気条件、加工液条件、レシプロ運動条件などを変
更制御し、加工の安定化・最適化を図るとともに、表示
装置(ディスプレイ)に加工間隙、加工状態等の表示を
行なう。
り時間trの計測値を示したものである。さきに述べたよ
うに、加工間隙の変化に伴い、静電容量Cが変化するた
め、電圧立ち上がり時間trも大幅に変化することがわか
る。このようにして電圧立ち上がり時間trを計測するこ
とにより、加工間隙距離を求めることができる。すなわ
ち、計測回路(11)の計測結果は、演算手段(12)によ
り、一定時間間隔で読み取られ、前記の(2),(3)
式により、電圧立ち上がり時間trから静電容量Cが計算
される。ついで、あらかじめ与えられていた電極面積情
報をもとに(1)式より(G=ε・(S/C))加工間隙
距離を求める。このようにして演算手段(12)により求
められた加工間隙距離は、数値制御装置(6)に送ら
れ、数値制御装置(6)はその加工間隙距離に基づいて
加工電気条件、加工液条件、レシプロ運動条件などを変
更制御し、加工の安定化・最適化を図るとともに、表示
装置(ディスプレイ)に加工間隙、加工状態等の表示を
行なう。
例えば、加工間隙が大きくなった際には、加工がアー
ク状態となっていることを意味するため、制御装置
(6)は加工電源(10)を制御して休止時間をのばすと
ともにレシプロ運動の頻度を増やすなどの操作を行な
う。さらに、加工間隙が異常に小さくなった場合、攪拌
装置(31),(32)を作動させて加工槽(1)、加工液
タンク(30)内の加工液の粉末濃度の均一化を図る。こ
うした攪拌動作を行なっても加工間隙が拡大しない場合
は、粉末除去用フィルター(34)を作動させて粉末物質
を除去するとともに粉末補充装置(33)によって新たな
粉末物質を補充する。
ク状態となっていることを意味するため、制御装置
(6)は加工電源(10)を制御して休止時間をのばすと
ともにレシプロ運動の頻度を増やすなどの操作を行な
う。さらに、加工間隙が異常に小さくなった場合、攪拌
装置(31),(32)を作動させて加工槽(1)、加工液
タンク(30)内の加工液の粉末濃度の均一化を図る。こ
うした攪拌動作を行なっても加工間隙が拡大しない場合
は、粉末除去用フィルター(34)を作動させて粉末物質
を除去するとともに粉末補充装置(33)によって新たな
粉末物質を補充する。
なお、上記の実施例によれば、計測回路(11)によっ
て電圧Vr1からVr2までの立ち上がり時間を計測する例を
示したが、極間電圧印加開始時から電圧がVr2に達する
までの時間により、立ち上がり時間trを計測するよう、
コンパレータ(15),(16)を1つにした構成としても
よい。
て電圧Vr1からVr2までの立ち上がり時間を計測する例を
示したが、極間電圧印加開始時から電圧がVr2に達する
までの時間により、立ち上がり時間trを計測するよう、
コンパレータ(15),(16)を1つにした構成としても
よい。
第6図は上記のようにコンパレータを1つにした場合
の計測回路(11)の回路図であり、加工電源(10)の発
振器OSCの発振パルスがアンド回路(18)に入力してい
る。第2図の実施例との関連ではVr1=0と設定した場
合に相当する。
の計測回路(11)の回路図であり、加工電源(10)の発
振器OSCの発振パルスがアンド回路(18)に入力してい
る。第2図の実施例との関連ではVr1=0と設定した場
合に相当する。
次に本発明の他の実施例を図に基づいて説明する。第
7図は本発明の他の実施例に係る放電加工装置の構成図
である。図において、第1図と同一符号のものは同一又
は相当部を示すものとする。この実施例においては、放
電休止時間中に検出用パルス電圧を供給する検出用電圧
供給回路(22)が第1図の装置に付加されている。
7図は本発明の他の実施例に係る放電加工装置の構成図
である。図において、第1図と同一符号のものは同一又
は相当部を示すものとする。この実施例においては、放
電休止時間中に検出用パルス電圧を供給する検出用電圧
供給回路(22)が第1図の装置に付加されている。
次に、本実施例の動作を説明する。
第1図の実施例と同様に、電極(1)と被加工物間に
は加工電源(10)より加工電流が供給されて加工が行な
われる。加工中、極間電圧Vgは平滑回路(5)によって
平滑化され、この平滑電圧Vsと基準電圧Vrとを比較する
ことにより、数値制御装置(6)はサーボアンプ(7)
に軸移動指令を出力してスライダー(9)および電極
(1)の上下動の制御がなされる。検出用電圧供給回路
(22)は第8図に示すように放電休止時間中に電圧20〜
40V、パルス幅1〜数μs程度の低電圧パルス電圧を極
間に供給し、同時に計測回路(11)はその検出パルス電
圧の立ち上がり時間の測定を行なう。すなわち、第2図
において、基準電圧設定器(13)は、検出パルス立ち上
がり時における低電圧レベルVr1をコンパレータ(15)
に出力し、同様に基準電圧設定器(14)は高電圧レベル
Vr2をコンパレータ(16)に出力している。
は加工電源(10)より加工電流が供給されて加工が行な
われる。加工中、極間電圧Vgは平滑回路(5)によって
平滑化され、この平滑電圧Vsと基準電圧Vrとを比較する
ことにより、数値制御装置(6)はサーボアンプ(7)
に軸移動指令を出力してスライダー(9)および電極
(1)の上下動の制御がなされる。検出用電圧供給回路
(22)は第8図に示すように放電休止時間中に電圧20〜
40V、パルス幅1〜数μs程度の低電圧パルス電圧を極
間に供給し、同時に計測回路(11)はその検出パルス電
圧の立ち上がり時間の測定を行なう。すなわち、第2図
において、基準電圧設定器(13)は、検出パルス立ち上
がり時における低電圧レベルVr1をコンパレータ(15)
に出力し、同様に基準電圧設定器(14)は高電圧レベル
Vr2をコンパレータ(16)に出力している。
コンパレータ(15),(16)はこれらの基準電圧Vr1,
Vr2と極間における検出電圧とを比較し、極間電圧がV
r1,Vr2より高いときに出力が「H」となる。そして、コ
ンパレータ(15),(16)の出力はAND回路(18)に送
られ、その出力は第1図の実施例の場合と同様に処理さ
れ、ラッチ回路(21)は検出パルス電圧がVr1からVr2ま
で立ち上がる時間に相当した値の出力を次の電圧印加時
間まで保持した信号(c)を出力する。
Vr2と極間における検出電圧とを比較し、極間電圧がV
r1,Vr2より高いときに出力が「H」となる。そして、コ
ンパレータ(15),(16)の出力はAND回路(18)に送
られ、その出力は第1図の実施例の場合と同様に処理さ
れ、ラッチ回路(21)は検出パルス電圧がVr1からVr2ま
で立ち上がる時間に相当した値の出力を次の電圧印加時
間まで保持した信号(c)を出力する。
第1図の実施例における(1)〜(4)式の関係はこ
の実施例においてもそのまま適用され、検出パルス電圧
立ち上がり時間trから静電容量Cを求めることができ
る。従って、第4図の電圧立ち上がり時間tr静電容量C
との関係もそのまま適用される。更にまた、第5図の加
工間隙距離に対する電圧立ち上がり時間trの計測値の関
係もそのまま適用され、加工間隙距離の変化に伴って静
電容量Cが変化するため、電圧立ち上がり時間trも大幅
に変化する。
の実施例においてもそのまま適用され、検出パルス電圧
立ち上がり時間trから静電容量Cを求めることができ
る。従って、第4図の電圧立ち上がり時間tr静電容量C
との関係もそのまま適用される。更にまた、第5図の加
工間隙距離に対する電圧立ち上がり時間trの計測値の関
係もそのまま適用され、加工間隙距離の変化に伴って静
電容量Cが変化するため、電圧立ち上がり時間trも大幅
に変化する。
このようにして電圧立ち上がり時間trを計測すること
により、以下第1図の実施例と同様に、加工間隙距離を
計算しこの加工間隙距離の変化に基づいた制御がなされ
る。
により、以下第1図の実施例と同様に、加工間隙距離を
計算しこの加工間隙距離の変化に基づいた制御がなされ
る。
ところで、上述の実施例はいずも粉末物質を加工液中
に混入した場合の例であるが、粉末物質を混入しない放
電加工装置にも同様に適用できる。その場合には粉末物
質の処理を除いて、第1図の実施例の場合の同様に制御
される。
に混入した場合の例であるが、粉末物質を混入しない放
電加工装置にも同様に適用できる。その場合には粉末物
質の処理を除いて、第1図の実施例の場合の同様に制御
される。
また、上述の実施例はいずれも加工間隙距離に基づい
て加工条件等を変更した場合の例であるが、粉末物質を
混入しない方式の放電加工装置においては加工状態が正
常であり、かつ電気条件が一定であれば加工間隙も一定
になるので、このような場合には前記(1)式により加
工面積を演算することにより加工条件等を変更するよう
にしてもよい。
て加工条件等を変更した場合の例であるが、粉末物質を
混入しない方式の放電加工装置においては加工状態が正
常であり、かつ電気条件が一定であれば加工間隙も一定
になるので、このような場合には前記(1)式により加
工面積を演算することにより加工条件等を変更するよう
にしてもよい。
その場合には、第1図又は第6図の演算手段(12)に
より計測回路(11)の計測結果が一定の時間間隔で読取
られ、そして、前記の(2),(3)式により、電圧立
ち上がり時間trから静電容量Cが計算される(第4図参
照)。ついで、電気条件および極間の平滑電圧Vsにより
加工間隙は既知であり、(1)式により(S=G・C/
ε)加工面積Sの計算がなされる。
より計測回路(11)の計測結果が一定の時間間隔で読取
られ、そして、前記の(2),(3)式により、電圧立
ち上がり時間trから静電容量Cが計算される(第4図参
照)。ついで、電気条件および極間の平滑電圧Vsにより
加工間隙は既知であり、(1)式により(S=G・C/
ε)加工面積Sの計算がなされる。
第9図は加工面積に対する電圧立ち上がり時間trの計
測値を示したものであり、加工面積の変化に伴って電圧
立ち上がり時間trも大幅に変化していることが分かる。
測値を示したものであり、加工面積の変化に伴って電圧
立ち上がり時間trも大幅に変化していることが分かる。
このようにして演算手段(12)により求められた加工
面積は、数値制御装置(6)に送られ、数値制御装置
(6)はその加工面積情報に基づいて加工電気条件、加
工液条件、レシプロ運動条件などを変更制御し、加工の
安定化・最適化を図るとともに、表示装置(ディスプレ
イ)に加工面積、加工状態の表示を行なう。
面積は、数値制御装置(6)に送られ、数値制御装置
(6)はその加工面積情報に基づいて加工電気条件、加
工液条件、レシプロ運動条件などを変更制御し、加工の
安定化・最適化を図るとともに、表示装置(ディスプレ
イ)に加工面積、加工状態の表示を行なう。
第10図はリブ電極における加工面積の変化を示したも
のであり、この加工面積の変化に応じて休止時間の制御
が行なわれている。制御パラメータとしてはこの他に電
流ピーク値やレシプロ運動条件、加工液条件、加工サー
ボゲインなどを制御することもできる。
のであり、この加工面積の変化に応じて休止時間の制御
が行なわれている。制御パラメータとしてはこの他に電
流ピーク値やレシプロ運動条件、加工液条件、加工サー
ボゲインなどを制御することもできる。
なお、上述の実施例においては加工間隙又は加工面積
を求める際に演算式((1)式)により求める例を示し
たが、電圧の立ち上がり時間trと加工間隙又は加工面積
との関係を予めテーブル化しておいて、電圧の立ち上が
り時間trに基づいて加工間隙又は加工面積を読み出すよ
うな演算処理をしてもよい。
を求める際に演算式((1)式)により求める例を示し
たが、電圧の立ち上がり時間trと加工間隙又は加工面積
との関係を予めテーブル化しておいて、電圧の立ち上が
り時間trに基づいて加工間隙又は加工面積を読み出すよ
うな演算処理をしてもよい。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、パルス状電圧又は放電
休止時間中の検出パルスの立ち上がり時間を計測し、そ
の計測結果から加工間隙を求めることにより、加工電気
条件、加工液条件、レシプロ運動条件などを変更制御
し、さらには粉末物質を加工液中に混入する方式のもの
においては粉末物質の追加・更新あるいは加工液の攪拌
動作などを制御することによって、加工の安定化・最適
化を図る構成としたため、アークなどの異常加工状態を
的確に検出・回避することができるとともに、大面積加
工において従来不可能であった低面あらさ仕上げが可能
になるなどの効果がある。さらに、加工中における加工
間隙を正確に把握できるため、特に深さ方向を正確に管
理することが可能となる。
休止時間中の検出パルスの立ち上がり時間を計測し、そ
の計測結果から加工間隙を求めることにより、加工電気
条件、加工液条件、レシプロ運動条件などを変更制御
し、さらには粉末物質を加工液中に混入する方式のもの
においては粉末物質の追加・更新あるいは加工液の攪拌
動作などを制御することによって、加工の安定化・最適
化を図る構成としたため、アークなどの異常加工状態を
的確に検出・回避することができるとともに、大面積加
工において従来不可能であった低面あらさ仕上げが可能
になるなどの効果がある。さらに、加工中における加工
間隙を正確に把握できるため、特に深さ方向を正確に管
理することが可能となる。
また、本発明によれば、パルス状電圧又は放電休止時
間中の検出パルス電圧の立ち上がり時間を計測し、その
計測結果から加工面積を求めることにより、加工電気条
件、加工液条件、レシプロ運動条件などを変更制御し、
加工の安定化・最適化を図る構成としたため、アークな
どの異常加工や放電集中による異常電極消耗などを的確
に検出・回避することができ、その結果加工精度が大幅
に向上する効果がある。さらには、加工面積の変化に応
じて最適な電流を供給できるため、特に被加工物が複雑
な形状な場合の加工においては加工速度が大幅に改善さ
れる効果がある。
間中の検出パルス電圧の立ち上がり時間を計測し、その
計測結果から加工面積を求めることにより、加工電気条
件、加工液条件、レシプロ運動条件などを変更制御し、
加工の安定化・最適化を図る構成としたため、アークな
どの異常加工や放電集中による異常電極消耗などを的確
に検出・回避することができ、その結果加工精度が大幅
に向上する効果がある。さらには、加工面積の変化に応
じて最適な電流を供給できるため、特に被加工物が複雑
な形状な場合の加工においては加工速度が大幅に改善さ
れる効果がある。
第1図は本発明の一実施例に係る放電加工装置の構成
図、第2図は本発明における計測回路の実施例を示す回
路図、第3図は計測回路の動作説明図、第4図は加工間
隙距離に対する極間静電容量を示した図、第5図は加工
間隙距離と電圧立ち上がり時間との関係を示す図、第6
図は本発明における計測回路の他の実施例を示す回路
図、第7図は本発明の他の実施例に係る放電加工装置の
構成図、第8図は検出パルス電圧の説明図、第9図は加
工面積と電圧立ち上がり時間との関係を示した図、第10
図は本発明による最適化制御を行った例を示す図、第11
図は従来の放電加工装置の構成図である。 図において、(1)は電極、(2)は加工槽、(3)は
被加工物、(4)は加工液、(5)は平滑回路、(6)
は数値制御装置、(7)はサーボアンプ、(8)はモー
ター、(9)はスライダー、(10)は加工電源、(11)
は計測回路、(12)は演算手段、(13),(14)は基準
電圧設定器、(15),(16)はコンパレータ、(17)は
基準カウントパルス発生器、(18)はAND回路、(19)
はNAND回路、(20)はカウンター、(21)はラッチ回
路、(30)は加工液タンク、(31),(32)は攪拌装
置、(33)は粉末供給装置、(34)は粉末除去用フィル
ターである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図、第2図は本発明における計測回路の実施例を示す回
路図、第3図は計測回路の動作説明図、第4図は加工間
隙距離に対する極間静電容量を示した図、第5図は加工
間隙距離と電圧立ち上がり時間との関係を示す図、第6
図は本発明における計測回路の他の実施例を示す回路
図、第7図は本発明の他の実施例に係る放電加工装置の
構成図、第8図は検出パルス電圧の説明図、第9図は加
工面積と電圧立ち上がり時間との関係を示した図、第10
図は本発明による最適化制御を行った例を示す図、第11
図は従来の放電加工装置の構成図である。 図において、(1)は電極、(2)は加工槽、(3)は
被加工物、(4)は加工液、(5)は平滑回路、(6)
は数値制御装置、(7)はサーボアンプ、(8)はモー
ター、(9)はスライダー、(10)は加工電源、(11)
は計測回路、(12)は演算手段、(13),(14)は基準
電圧設定器、(15),(16)はコンパレータ、(17)は
基準カウントパルス発生器、(18)はAND回路、(19)
はNAND回路、(20)はカウンター、(21)はラッチ回
路、(30)は加工液タンク、(31),(32)は攪拌装
置、(33)は粉末供給装置、(34)は粉末除去用フィル
ターである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】加工槽内の電極と被加工物で形成される加
工間隙に、加工液タンクから金属または半金属の粉末物
質を混入した加工液を供給しつつパルス状電圧を印加し
て被加工物の加工を行なう放電加工装置において、 前記パルス状電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段
と、該計測手段による計測結果及び予め設定されている
放電加工面積に基づいて加工間隙を求める演算手段とを
備えたことを特徴とする放電加工装置。 - 【請求項2】加工槽内の電極と被加工物で形成される加
工間隙にパルス状電圧を印加して被加工物の加工を行な
う放電加工装置において、 前記パルス状電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段
と、該計測手段による計測結果及び予め設定されている
加工間隙に基づいて加工面積を求める演算手段とを備え
たことを特徴とする放電加工装置。 - 【請求項3】電極と被加工物で形成される加工間隙にパ
ルス状電圧を印加しつつ加工を行なう放電加工装置にお
いて、 前記パルス状電圧を印加しない休止時間中に検出用パル
ス電圧を印加する検出用電圧供給手段と、前記検出用パ
ルス電圧の立ち上がり時間を計測する計測手段と、該計
測手段による計測結果及び予め設定されている加工面積
に基づいて加工間隙を求める演算手段とを備えたことを
特徴とする放電加工装置。 - 【請求項4】前記演算手段に代えて、計測手段による計
測結果及び予め設定されている加工間隙に基づいて放電
加工装置を求める演算手段を備えたことを特徴とする請
求項3記載の放電加工装置。 - 【請求項5】加工槽内の電極と被加工物で形成される加
工間隙に加工液タンクから金属または半金属の粉末物質
を混入した加工液を供給しつつ、加工間隙にパルス状電
圧を印加して被加工物の加工を行なう放電加工装置に適
用される請求項3記載の放電加工装置。
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