JPS61111813A - 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〕 この発明は、電極と被加工物間で放電を発生させ、この
放電エネルギで被加工物を切削加工する放電加工装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この稲の放電加工装置には、被加工物を棒状電極
で穴加工するものと、被加工物にあらかじめドリルなど
であけた紡孔にワイヤ電極全貫通させ、この被加工物と
ワイヤ電極を相対的に移動させて被加工物を切断加工す
るものとがある。

以下、この放電加工装置の概要を、第７図に示すワイヤ
電極使用の放電加工装置を例に説明する。

第７図において、１は被加工物で、七の紡孔１ａに通さ
れたワイヤ電極２との間に絶縁性の液３を供給介在させ
ている。

上記絶縁性の液３を以下加工液と記述する。加工液は、
タンク４からポンプ５で、被加工物１とワイヤ電極２０
間隙（極間間隙）にノズル６により噴射される。

被加工物１とワイヤ電極２との間の相対運動は、被加工
物１を載せているテーブル１１の移動により行われる。

テーブル１１は、Ｙ軸駆動モータ１３とＸ軸モータ１２
により駆動される。以上の構成により、被加工物１と電
極２の相対運動は前述のＸＸＹ軸平面内に於て２次元子
面の運動となる。

ワイヤ電極２は、ワイヤ供給リール７により供給され、
下部ワイヤガイド８Ａ、被加工物１中を通過ｌ−で上部
ガイド８Ｂに達し、電気エネルギ給電部９を介して、ワ
イヤ巻取り兼テンションローラｌＯＫより巻取られる。

上記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータ１２，１３の駆動及び制御を
行う制御装置１４は、数値制御装置（ＮＣ制御装置）や
倣い装置あるいは、電算機を用いた制御装置が用いられ
ている。

電気エネルギを供給する加工電源１５は、例えば、直流
電源１５ａ、スイッチング素子１５ｂ１′醒流制限抵抗
１５ｃ及び前記スイッチング素子１５ｂを制御する制御
回路１５ｄによって構成されている。

次に従来装置の動作について説明する。加工電源１５か
らは高周波パルス電圧が被加工物１とワイヤ電極２間に
印加され、１つのパルスによル放電爆発により被加工物
１の一部を溶融飛散きせる。

この場合、極間は高温によってガス化及びイオン化して
いるため、次のパルス電圧を印加するまでには一定の休
止時間を必要とし、この休止時間が短か過ぎると極間が
充分に絶縁回復しないうちに、再び同一場所に放電が集
中してワイヤ電極２の溶断を発生させる。

従って、通常の加工電源では被加工物の種類、板厚等に
依り加工電源１５の休止時間等の電気条件をワイヤ電極
切れを生じさせない程度の充分余裕を持った条件で加工
するのが普通である。従って、加工速度は理論的限界値
より相当低くならざるを得ない。更にワイヤ電極２が均
一でなく太さが変化する場合、もしくはワイヤ電極の一
部に突起やキズ等があり放電が集中した場合にはワイヤ
電極２の溶断は避けられない。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上のように従来のワイヤカット放電加工装置では、ワ
イヤ電極２の断線を引き起さないようにするため、加工
電源１５の出力エネルギーを少くする等、仮に放電の集
中がワイヤ電極２の一点に集中１−２ても断線しないよ
うにしていたため、加工速度が著１．〈低いという問題
点があった。

そこで、従来、加工状態の良否あるいは電極の損傷ｆｕ
前状態を判別し、この判別結果に基づいて自動的に正常
加工状態に復帰させ、あるいは電極の損傷を回避させる
ような安全対策を施して、加工速度を低下させないよう
にすることが行なわれている。

この場合、加工状態の良否あるいはワイヤ電極の断線の
直前状態を判別するのに最も一般的な手段は、上記の極
間電圧値の平均値を観測することである。すなわち、平
均電圧値が低い時は、極間インピーダンスが低い場合で
あって、短絡あるいはスラッジとか加工粉の滞留により
、放電のための絶縁破壊が起りやすくなり放電集中（ワ
イヤ切断の最大要因）が発生していることを示す。

【７か【−１狭ギヤツプでの加工（精度の良い加工に不
可欠）においては、正常な極間状態でも短絡が頻発する
ので、この短絡を検知して安全対策を施していたのでは
、やはり加工能率が著るしく低下するという問題点があ
った。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
ｔ１加加工度を低下させることなく適確に加工状態の良
否を判別し、電極の損傷事故を未然に防止することので
きる放電加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段検出する検出手段および該検出手段で検出され
たアーク電圧レベルと設定基準値との比較結果に基づい
て極間状態を判別する極間間隙状態判別手段を設け、こ
の判別手段の出力に基づいて一ヒ記被加工物と電極間に
パルス電圧を放電するまで印加し続けるかオン・オフの
繰り返しとするかを制御する制御手段を備えたものであ
る。

［作用］ この発明においては、通電期間におけるアーク放電電圧
レベルを複数段にわたって検出した検出手段の検出結果
を、予め設定された基準値と比較手段で比較【−１この
比較結果に基づいて極間間隙状態判別手段で極間状態を
判別し、制御手段は上記判別手段から異常判別信号を受
けたときには、放電の有無にかかわらず、極間に印加す
る電圧パルスに休止時間を設け、消イオン効果を持たせ
ることにより放電集中を解消して電極の損傷を防ぎ、極
間状態が良好であるという判別信号を受けたときには、
放電開始まで電圧を連続印加し、放電頻度を増大して加
工能率の向上を図る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図であり、符号
１〜１５は上記従来装置と全く同一のものである。１６
は加工電源１５により極間に供給されるパルス電流を検
出するための電流検出器、１７は制御指令信号発生装置
で、前記電流検出器１６からの検出電流受入れ手段、極
間電圧検出手段および検出電圧を基準値と比較する比較
手段、この比較手段の出力に基づいて極間状態を判別す
る極間間隙状態判別手段などを有し、制御装置１４、加
工電源１５などに制御指令信号を供給するように構成さ
れている。

第２図は、上記電流検出器１６より得られた電流信号■
及びこれより電流の有無を検出した整形信号Ｓ■、極間
電圧信号Ｖｇ、該この極間電圧信号Ｖｇのうち、電流の
流れていた、すなわちＳ、＝１の時にサンプリングした
極間信号ＳＤ　ｋ　３つのレベルに分類し、加工状態が
正常な時のアーク放電電圧Ｖ１以上（２５Ｖ以上）、こ
ｎより低いレベルＶ、＋ＩＯＶ程度）より大でレベルＶ
、より低いレベル及ヒレベルＶ、より低いレベルに分け
、それぞれＶｔ＜、Ｖ＋〜ｖｔ、ｖｔ＞の信号群として
いる。

第３図は、第２図の信号群を得るための構成例　　：で
、電流検出器１６の電流信号は波形成形回路１８により
、整形信号Ｓ□となってアナログスイッチ１９の信号切
換を行う。極間電圧信号Ｖｇは該電圧検出手段としての
分圧回路ｒＩ　ｒ　　ｒｌにより分圧される。この分圧
回路の中点Ｐは上記アナログスイッチ１９につながれ、
電流が流れている時すなわち５Ｉ−１の時のみ極間信号
ＳＤとしてとり出され、電圧比較器２０．２１に供給さ
れる。

上記電圧比較器２０は、入力された信号ＳＤがＶ、より
大である場合出力が１となり、電圧比較器２１は、Ｖｔ
より小である場合出力が１となる。

アンドゲート２２は、Ｖｔより大で、■、より小である
信号をとりだすためのものである。

実験によれば、アーク放電電圧がＶＩ　より大の時すな
わち約２５Ｖ以上である場合には、放電そのものが液中
におけるアーク柱の発生とこれに伴う高熱の発生（５０
００〜７０００℃）及び、ピンチ効果のあられれが順調
に行なわれてｂる場合であり、被加工物側に充分なエネ
ルギー分配がなされていることを示していることがわか
った。

また、アーク放電電圧がＩＯＶ以上で２５Ｖ以下の場合
、火花放電は確かに極間に存在するが、電極と被加工物
間に直接存在しているのではなく、電極→スラッジ→被
加工物とか電極−１金属イオン→被加工物といった放電
したとしても、十分に被加工物にエネルギーが分配され
ずに単にワイヤを損傷させるような放電状態であること
が判明した。

従って、このような放電状態は直ちに除去（−ないと、
ワイヤ電極の損傷断線が発生することになってしまう。

一万、一般的には不具合と考えられている短絡の場合、
すなわちＶ、より小の場合は、ワイヤ電極の損傷という
見解によれば別設置はなく、単に加工間隙を拡大すれば
よいということも判明した。

よって、ｖＩ〈であるか、■１〜ｖｔであるかによって
加工状態を制御すれば、ワイヤ電極の損傷断線を防ぐこ
とができる。第４図は上記電圧比較器２０．２１の出力
に基づいて極間間隙状態を判別する判別手段２３の構成
例を示すものであって、異常放電信号Ｖ、−Ｖ、はゲー
ト２４を介して、カウンタ２５によりカウントされる。

また、正常放電信号ｖ、〈は上記カウンタ２５をリセッ
トし、異常放電が連続しないかぎりカウントしつづけな
いようにしている。

従って、−上記カウンタ２５の内容はそのまま極間状態
を示すものであるといえる。なぜなら、正常な放電であ
れば、熱論カウンタ２５は°°０″であるが、正常放電
と異常放電を繰り返している場合、カウンタ２５の内容
の平均値は異常になるほど大となり、正常になるほど少
くなる。

そして、ワイヤ電極２の断線に至る直前までの異常放電
の連続があった場合、ディジタルコンパレータ２６によ
って危険信号８人を出力し、この信号に基づいて、状態
改善のための制御をすることができる。

ｔ＊、Ｄ／Ａコンバータ２７によるアナログ出力ＳＭを
用いてアナログ表示するとか、上記危険（ＵＳ、をモニ
タ回路２８に供給する。このモニタ回路２Ｂは否定アン
ドゲート２９、発光ダイオードＩＬＥＤ）３０、抵抗ｒ
０にエリ構成されている。

第５図は、以上述べた異常放電検出のタイムチャートで
、カウンタ２５の内容のアナログ値Ｓ　Ｍ％危険信号Ｓ
人、電流信号１１極間電圧信号Ｖｇの関係を示したもの
である。

以下、上記危険信号ＳＡに基づいて、極間に対するパル
ス電圧の連続印加か断続印加かを制御する制御手段３１
の一例を第６図を用いて説明する。

極間の加工状態が正常である時には、パルス電圧を極間
に印加して放電が発生するまでは、スイッチング素子１
５ｂをオフとしないようにして無駄な休止時間を設けず
、極間の加工状態が悪化すると、放電が発生しなくても
、一旦体止時間會設けて、完全な消イオンを行なわしめ
、放電集中の一要因を解消するという動作を行うもので
ある。

第６図において、１０１はＲ−８フリツプフロツプで、
この出力がＱ＝１の時、増幅器１５ｄを介シてスイッチ
ング素子１５ｂ’ｉオンとする。このＱ＝１の時ＡＮＤ
ゲート１０２は、カウンタ１０３のオンタイム設定出力
τ１が１”になるまで出力は１０″であるが、τ、が°
゛１″になると、フリップフロップ１０１をリセットす
るのでＱ＝０となりオフタイムとなる。

この時、同時にＡ、　Ｎ　Ｄゲート１０２の出力は、Ｏ
Ｒゲー）１０４”ｉ介シテ発振器（ＯＳ　Ｃ）　１１０
と、カウンタ１０３をリセットするので、カウントは最
初から行われる。

一万、Ｑ＝０となると、Ｑ＝１となるからＡＮＤゲート
１０５の一万のゲートの入力すなわちオフタイム設定端
子τ、が１になるまｔこのオフ状態を保ち、τ、が０か
ら１になるまでの所定時間オフタイムとなる。

この第６図の回路においては、カウンタ１０３の入力ゲ
ート１０６は発振器Ｏ８Ｃの出力をそのまま通過させて
、上記のオン・オフ制御をするかどうかを決定するが、
入力ゲート１０６の入力はＮＡＮＤゲート１０７により
制御される。すなわち、カラ／り２５からの信号ＳＡが
１の時、すなわち加工状態が悪化した時か、短絡、放電
、休止などで極間電圧Ｖｇが低い時に、発振器Ｏ８Ｃの
出力がカウンタ１０３でカウントされる。

なお、Ｒ１，Ｒ，は極間電圧Ｖｇの分圧回路、１０８は
電圧コンパレーターで、電源１０９とボリュームＶＲに
より基準電圧ｖＩを設定し、極間電圧Ｖｇが高く分圧回
路Ｒ１の端子電圧Ｖ、が基準電圧ＶＩより高い時には出
力が１となり、上記信号ＳＡが０であればＮＡＮＤゲー
ト１０７の出力は０となってカウントしない。

よって、極間電圧Ｖｇが高い時はカウントせず、短絡、
放電、休止および加工状態悪化の時カウントして、スイ
ッチング素子１５ｂのオン・オフを繰り返す。

ところで上記説明では、この発明をワイヤ電極を用いる
ワイヤカット放電加工装置に利用する場合について述べ
たが、棒状電極を用い型彫りする放電加工装置にも利用
できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、被加工物と電極間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段にわたって検出し、この検出結果をもとにして
正常放電と異常放電の判別を行なうものであるから、加
工速度を低下させることなく適確に加工状態の良否を判
別することができる。そして、判別された結果に基づい
て電圧パルスの連続印加か断続印加かを制御するので、
異常状態が検出さｊたときは放電の有無にかかわらず、
極間に印加する電圧パルスに休止時間を設け、消イオン
効果を持たせることにより放電集中を解消して電極の損
傷を防ぎ、極間状態が良好であれば放電開始′まで電圧
を連続印加し、放電頻度を増大【、て加工能率の向上を
図るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図、第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチャート、第３図はアーク
放電電圧のレベル検出手段の一例を示す回路図、第４図
は極間間隙状態判別手段の一例を示す回路図、第５図は
その動作を示すタイムチャート、第６図は制御手段の一
例を示す回路構成図、第７図は従来のワイヤカット放電
加工装置を示す原理図である。 １・・・被加工物、　　２・・・ワイヤ電極、’１　ｍ
　’＊・・・アーク放電電圧の検出手段（分１１Ｅ回路
）、２０．２１・・・比較手段１［、■比較器）、２３
・・・極間間隙状態判別手段、　　３１・・・制御手段
。 なお、図中同一符号は同−又は、相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と被加工物とを絶縁性加工液を介在させて対向させ
   、その電極と被加工物間にパルス電圧を印加して両者間
   に放電を発生させ、その放電エネルギで上記被加工物を
   加工する放電加工装置において、上記電極と被加工物間
   で放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベ
   ルを複数段にわたって検出する検出手段と、この検出手
   段により検出されるアーク電圧レベルを予め設定した基
   準値と比較する比較手段と、上記比較手段の出力信号に
   基づいて極間状態を判別して信号を出力する極間間隙状
   態判別手段と、この判別手段の出力に基づいて上記パル
   ス電圧を放電するまで印加し続けるかオン・オフの繰り
   返しとするかを制御する制御手段を具備したことを特徴
   とする放電加工装置。