KR20030044760A - 와이어방전 가공장치 및 와이어방전 가공방법 - Google Patents

Abstract

다듬질가공에서 가공제거량을 정확하게 제어하고, 가공정밀도의 향상을 도모하는데 있다.

방전휴지시간의 증가에 따라 증가하는 보정계수에 따라 극간전압 상당전압치를 보정하는 극간전압 보정수단(109)을 설치하고, 이 극간전압 보정수단(109)이 출력한 보정후의 극간전압 상당전압치를 제어수단(106)에 부여함으로써, 당해 보정후의 극간전압 상당전압치에 따라 와이어전극(101)과 피가공물(102)을 상대이동 하도록 하고 있다.

Description

와이어방전 가공장치 및 와이어방전 가공방법{METHOD OF AND APPARATUS FOR WIRE ELECTRIC-DISCHARGE MACHINING}

본 발명은, 와이어방전 가공장치 및 와이어방전 가공방법에 관한 것이다.

도 14는 자동차산업, 가전산업, 반도체산업등의 금형가공분야에서 널리 이용되고 있는 일반적인 방전가공의 메카니즘을 표시한 것이다. 가공액중에 침지시킨 전극과 피가공물과의 극간에 펄스상의 전압을 인가하면, (1)방전의 발생에 의한 아크기둥의 형성과, 방전열에너지에 의한 국부적용융, (2)~(3)가공액의 기화폭발력의 발생과 이에 의한 용융부의 비산, (4)~(5)가공액에 의한 융용부의 냉각, 응고, 극간의 절연회복이라고 하는 프로세스가 순차진행 한다. 이들의 프로세스를 높은 빈도로 반복함으로써 피가공물에 대해 가공을 실시할 수가 있다. 방전가공때에는, 전극과 피가공물과 대향하는 극간 간극이 수 ㎛에서 수십 ㎛까지 대단히 좁게 보존되고 있고, 이것이 고정밀도 가공의 중요한 요인으로 되고 있다.

이런 방전가공 중에서, 본 발명이 적용대상으로 하는 것은 와이어전극을 사용해서 피가공물을 가공하는 와이어방전가공이다. 와이어방전가공은 따내기가공, 절단기가공등에 사용되고 있으나, 근년 고정밀도화에의 요규가 특히 강해져 있다. 예를 들면 반도체산업으로 사용되는 고정밀도 금형에서는 1~2㎛이라는 고가공 정밀도가 요구되게 되었다.

도 15는 와이어방전가공에서 실시되는 가공프로세스를 표시한 것이다. 도 15 (a)에 표시한 바와 같이 와이어방전가공에서는 우선 퍼스트컷이라 칭해지는 초벌가공을 한다. 이 퍼스트컷은 이니셜홀에 와이어전극을 관통시켜, 이 와이어전극에 의해 피가공물을 절단하는 가공이다. 통상, 퍼스트컷의 경우에는, 그 후에 마감가공을 실시하므로, 엄격한 면의 거칠기나 정밀도는 요구되지 않고, 가공속도를 올리는 것이 가장 중요하게 된다. 와이어방전가공에서 가공속도를 올리기 위해서는, 와이어전극과 피가공물과의 극간으로부터의 가공설의 배출을 양호하게 하도록 가공액을 강하게 불어줌으로 실시된다. 또 가공액을 불어줄때의 얼룩을 없이하는 동시에, 와이어전극의 단선을 방지하기 위해 가공조에 저장된 가공액중에 피가공물을 침지하는 방법이 사용된다.

상술한 퍼스트컷이 종료하게 되면 스크랩을 제거하고, 도 15 (b)에 표시한 바와 같이 세컨드컷이라 칭해지는 중다듬질가공을 한다. 또 도 15 (c)에 표시한 바와 같이 서드컷이라 칭해지는 다듬질가공을 한다. 덧붙여 세컨드컷 및 서드컷일는 호칭은 편의적인 것이고, 모든 가공이 3회의 가공으로 종료된다는 것은 아니다. 세컨드컷으로 종료하는 경우도 있고 면의 거칠기, 형상정밀도의 요구가 엄격한 경우에는 다시 더 많은 가공을 요하는 경우도 있다.

세컨드컷 이후의 다듬질가공에서는 면의 거칠기를 가늘게 하고 형상을 정리한다. 이때문에, 목적의 형상으로부터의 나머지량이 불균일한 경우에는 그 형상을 수정하고, 또 목적의 형상으로부터의 나머지량이 균일하게 되었을때에는, 피가공물을 균등하게 제거하는 가공이 필요하게 된다. 이러한 다듬질가공을 할때에는 일반적으로 와이어전극과 피가공물의 극간의 극간전압치에 따라 이들 와이어전극 및 피가공물의 상대이동속도인 구동속도를 소정의 값이 되도록 제어한다. 소위 「전극위치서보」가 행해지고 있다.

한편, 와이어방전가공에서는 가공중단의 요인이 되는 와이어전극의 단선을 방지하기 위한 적응제어를 실시하도록 하고 있다.

단선방지를 목적으로 한 적응제어로는, 가공에너지를 저하시키기 위해 방전휴지시간을 변경하도록 한 방법이 가장 일반적이다.

상술한 바와 같이, 와이어방전가공에서는 기계계, 전원계, 다수의 제어방법이 적용되고 있는 경우가 많다. 그러나, 이러한 다수의 제어방법의 적용이 역으로 가공결과에 불편함을 발생시키는 경우도 있다.

이하, 이러한 불편하게 되는 예를 도 16에 표시한 와이어방전 가공장치를 참조하면서 설명한다. 도 16에서 1001은 와이어전극, 1002는 피가공물, 1003은 이동테이블, 1004는 가공전원, 1005는 가공전원 제어수단, 1006은 제어수단, 1007은 서보기구, 1008은 극간전압 검출수단이다.

제어수단(1006)은 입력된 가공조건에 따라, 가공전원 제어수단(1005)에 가공조건 신호를 보낸다. 가공전원 제어수단(1005)은 제어수단(1006)으로부터의 신호에 따라 가공전원(1004)의 스위칭소자(도시않음)를 구동한다. 가공전원(1004)은, 가공전원 제어수단(1005)으로부터의 신호에 의해, 피가공물(1002)에 방전가공을 하도록 와이어전극(1001)과 피가공물(1002)과의 극간에 펄스상의 전압을 인가한다. 방전가공중의 와이어전극(1001)과 피가공물(1002)와의 극간전압은, 극간전압 검출수단 (1008)에 의해 검출되어서 제어수단(1006)에 이송된다. 제어수단(1006)은 극간전압 검출수단(1008)에서 이송된 극간전압정보에 따라 이동테이블(1003)의 구동속도를 결정하고, 서보기구(1007)에 지령을 보낸다. 이 결과, 서보기구(1007)에 의해 이동테이블(1003)이 구동속도로 이동하게 되어, 와이어전극(1001)과 피가공물 (1002)이 상대이동한다.

일반적으로 와이어전극(1001)의 위치제어는, 극간전압 검출수단(1008)에서의 계측전압에 따라 실시되고 있다. 그 제어방법은 극간전압이 높은 경우에 와이어전극 (1001)과 피가공물(1002)과의 상대이동속도인 구동속도를 빠르게 하는 한편, 극간전압이 낮은 경우에는 구동속도를 늦게한다는 것이다. 그러나, 이와 같은 구동속도의 제어방법을 실시하면, 여러가지 문제가 발생하는 것도 알게 되었다.

우선 퍼스트컷의 경우에는 상술한 바와 같이, 가공속도를 올리는 것이 주로 구해진다. 그 저해요인으로서의 단선을 가장 피해야 할 사태이고 단선방지를 위한 연구개발이 많이 실시되고 있다. 여러가지 방법이 보고되고, 실제로 사용되고 있으나, 그 가장 효과적인 수법은, 방전휴지시간을 연장한다는 것이다.

그러나, 방전휴지시간을 연장하는 전원제어는, 기계계의 구동제어에 비해 응답성이 대단히 빠르므로, 이들 양자의 응답성의 상위에서 진동현상이 발생하는 염려가 있다.

또, 와이어전극(1001)의 단선방지를 목적으로 한 제어를 하고 있는 와이어방전 가공장치의 경우에는 극간전압의 저하를 와이어전극(1001)에 단선이 발생하는 전구현상으로 인식한다. 이 때문에 극간전압의 저하현상이 발생하면, 단선방지를위한 수단으로 효과가 있는 방전휴지시간을 연장한다는 조작을 한다. 방전휴지시간이 연장되면, 극간전압이 한층 저하하게 되므로, 와이어전극(1001)의 단선이 가까워졌다고 오인식하고, 방전휴지시간을 다시 연장하는 조작을 하는 악순환에 연결된다.

역으로, 극간이 커져서 극간전압이 상승하면, 가공전원 제어수단(1005)은, 방전휴지시간을 짧게하는 제어를 한다.

방전휴지시간이 짧아지면, 극간전압이 커지므로, 극간이 한층 커졌다고 오인식하고, 방전휴지시간을 더욱 짧게하는 조작을 하는 것에 연계된다.

한편, 세컨드컷 이후의 다듬질가공의 경우에는, 가공에너지를 그리 크게하지 않으므로, 어떤 트러블이 없는 한 와이어전극(1001)의 단선이라는 현상이 발생하는 일이 없고, 상기와 같은 문제가 발생하는 장면도 많지는 않다. 세컨드컷 이후의 다듬질가공에서는 균등하게 피가공물(1002)을 제거해가는 것이 요구되므로 이에 따라 불합리한 일이 생기는 경우가 있다.

예를 들면, 샤프에지의 아웃코너등, 형상의 정밀도를 유지하기 위해 와이어방전가공에 의한 피가공물의 가공제거를 감소시킨 경우가 있다. 이 아웃코너에서는, 극히 근접한 범위에 와이어전극(1001)이 긴 시간 정체하게 되므로, 희망하는 형상에 대해 가공제거량이 과다하게 되는 경우가 많다. 이런 경우에는, 방전휴지시간을 연장해서 가공제거량을 감소시키려고 하는 것이 일반적이다.

그러나, 가공제거량을 감소시키려 해서 방전휴지시간을 연장하면 극간전압이 저하하고, 구동속도가 느리게 되므로, 가공제거량이 희망하는데로 감소하지 않는다는 문제가 생긴다. 마찬가지 예로 가공하고 싶은 형상의 부분과 이에 이르는 어프로치라 불리는 부분과의 접점을 들 수 있다.

이와 같이 기계계의 제어와 전원계의 제어를 혼재한 경우에는, 제어의 불안정화를 초래하기 쉽고 가공제거량을 정확하게 제어할 수 없는 사태가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기 실정을 침착해 된것으로, 다듬질가공에서, 가공제거량을 정확하게 제어하고 가공정밀도의 향상을 도모할 수 있는 와이어방전 가공장치 및 와이어방전 가공방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 와이어방전 가공장치는 와이어전극과 피가공물과의 극간전압 상당전압치에 따라, 이들 와이어전극 및 피가공물의 상대이동속도를 결정하는 제어수단을 구비하고, 상기 와이어전극과 상기 피가공물 사이에 방전을 발생시키는 동시에, 상기 제어수단에 의해 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동 시킴으로써 방전휴지시간의 증가에 따라 증가하는 보정계수에 따라, 극간전압 상당전압치를 보정하는 극간전압 보정수단을 두고, 이 극간전압 보정수단이 출력한 보정후의 극간전압 상당전압치를 상기 제어수단에 부여함으로써 당해 보정후의 극간전압 상당전압치에 따라, 와이어전극과 피가공물을 상대이동 시키도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 방전휴지시간이 증가한 경우, 극간전압 보정수단에 의해 극간전압 상당전압치가 크게 되도록 보정되고, 이 보정된 극간전압 상당전압치에 따라 와이어전극과 피가공물이 상대이동한다.

다음의 발명에 관한 와이어방전 가공장치는, 상기한 발명에서, 상기 극간전압 보정수단이 극간전압 상당전압치의 펄스폭에 대한 방전휴지시간의 비율을 이 극간전압 상당전압치에 승산하고, 다시 이 승산결과를 상기 극간전압 상당전압치에 가산해서 상기 제어수단에 부여하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 보정후의 극간전압 상당전압치로서 방전휴지시간의 증감을 캔슬한 값에 설정할 수가 있다.

다음의 발명에 관한 와이어방전 가공장치는, 상기한 발명에서, 방전휴지시간과 미리 구한 극간전압 상당전압치의 보정계수를 대응시킨 테이블을 다시 만들고, 상기 극간전압 보정수단이, 극간전압 상당전압치 및 방전휴지시간이 부여되었을때에 이 테이블을 침구해서 보정후의 극간전압 상당전압치를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 미리 실측치에 따라 구한 보정계수에 의해 극간전압 상당전압치를 보정할 수가 있다.

다음의 발명에 관한 와이어방전 가공장치는 상기한 발명에서 단위계측시간에서 방전휴지시간이 점하는 비율에서 극간전압 상당전압치의 보정계수를 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 방전시간이 일정하게 되는 전원에서 보정후의 극간전압 상당전압치로서 방전휴지시간의 중감을 캔슬한 값을 설정할 수가 있다.

다음의 발명에 관한 와이어방전 가공방법은, 와이어전극과 피가공물 사이에 방전을 발생시키는 동시에 상기 와이어전극과 피가공물의 극간전압 상당전압치에따라 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동 시킴으로써 당해 피가공물에 가공을 실시하는 와이어방전 가공장치로 부분적으로 가공제어량을 감소시키는 경우에는 방전휴지시간을 연장하는 동시에 이 연장한 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치에 이 연장한 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치를 크게 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 와이어전극과 피가공물과의 상대이동속도를 감소시키는 일없이, 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소할 수가 있다.

다음의 발명에 관한 와이어방전 가공방법은, 와이어전극과 피가공물 사이에 방전을 발생시키는 동시에, 상기 와이어전극과 상기 피가공물과의 극간전압 상당전압치에 따라 결정된 상대이동속도로 이들의 와이어전극 및 피가공물을 상대이동 시킴으로서 당해 피가공물에 가공을 하는 와이어방전 가공장치로, 피가공물에서 와이어전극의 윤곽형성경로와, 이 윤곽형성경로로 이르는 어프로치경로와의 교차부분에서는 다른 부분과 비교해서 방전휴지시간을 연장하는 동시에 이 연장된 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치를 크게 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 피가공물에서 와이어전극의 윤곽형성경로와, 이 윤곽형성경로에 이르는 어프로치경로와의 교차부분에서 와이어전극과 피가공물과의 상대이동속도를 감소시키는 일없이 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소할 수가 있다.

다음의 발명에 관한 와이어방전 가공방법은, 와이어전극과 피가공물과의 사이에 방전을 발생시키는 동시에 상기 와이어전그고가 상기 피가공물과의 극간전압상당전압치에 따라 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동 시킴으로써 당해 피가공물의 코너부분에서는 다른 부분과 비교해서 방전휴지시간을 연장하는 동시에 이 연장한 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치를 크게 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 피가공물의 코너부분에서 와이어전극과 피가공물과의 상대이동속도를 감소시키지 않고 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1인 와이어방전 가공장치의 개략구성을 표시한 도면.

도 2는 방전가공을 하고 있는 경우의 극간전압의 파형을 표시한 것으로, (a)는 통상의 방전상태의 그래프, (b)는 극간이 오픈기색이 된 경우의 그래프, (c)는 극간이 단락기색이 된 경우의 그래프이다.

도 3은 극간평균전압과 상대이동속도와의 관계를 표시하는 그래프.

도 4는 피가공물에 대한 와이어전극의 이동경로를 표시한 것으로 (a)는 샤프에지의 아웃코너부분을 표시한 개념도, (b)는 윤곽형성부분을 표시하는 개념도.

도 5는 방전가공을 실시하고 있는 경우의 극간전압의 파형을 표시한 것으로, (a)는 통상의 방전상태의 그래프, (b)는 방전휴지시간을 연장한 경우의 그래프.

도 6은 극간전압 보정수단의 보정내용을 표시하기 위한 것으로, (a)는 통상의 방전상태에서의 극간전압의 파형 및 보정후의 평균전압을 표시하는 그래프, (b)는 방전휴지시간을 연장한 경우의 극간전압의 파형 및 보정후의 평균전압을 표시하는 그래프.

도 7은 가공에너지 공급용의 케이블이나 가공전원의 용량이 극간전압의 파형에 영향을 미치는 상태를 표시한 것으로, (a)는 통상의 방전상태의 그래프, (b)는 방전휴지시간을 연장한 경우의 그래프.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 2인 와이어방전 가공장치에서 적용하는 방전휴지시간과 보정계수의 대응테이블을 표시한 도표.

도 9는 도 8에 표시한 대응테이블의 작성순서를 표시하기 위한 개념도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 3인 와이어방전 가공장치의 요부를 표시하는 블록도.

도 11은 도 10에 표시한 와이어방전 가공장치에서 적용하는 가공전원의 파형을 표시한 그래프.

도 12는 피가공물의 윤곽형성부분에 대한 와이어전극의 이동경로를 표시한 개념도.

도 13은 도 12에 표시한 와이어전극의 이동경로를 확대한 요부개념도.

도 14는 (1) ~ (5)는 일반적인 방전가공의 원리를 순서대로 표시한 개념도.

도 15는 (a) ~ (c)는 와이어방전가공으로 실시되는 가공프로세서를 순서대로 표시한 개념도.

도 16은 종래의 와이어방전 가공장치의 개략구성을 표시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 와이어전극, 102 : 피가공물,

103 : 이동테이블, 104 : 가공전원,

105 : 가공전원 제어수단, 106 : 제어수단,

107 : 서보기구, 108 : 극간전압 검출수단,

109 : 극간전압 보정수단, 501 : 윤곽형성경로,

502 : 가공개시점, 503 : 어프로치경로,

504 : 교차포인트, 505 : 와이어전극,

506 : 피가공물, 507 : 미소 凹부

아래에 첨부도면을 참조해서, 본 발명에 관한 와이어방전 가공장치 및 와이어방전 가공방법의 호적한 실시의 형태를 상세하게 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1인 와이어방전 가공장치를 표시한 것이다. 여기서 예시하는 와이어방전 가공장치는 도 16에 표시한 종래의 것과 같이, 피가공물(102)을 재치하는 이동테이블(103), 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 극간에 펄스상의 전압을 인가해서 이들 사이에 방전을 발생시키는 가공전원(104), 가공전원(104)의 동작을 제어하는 가공전원 제어수단(105), 가공전원(104) 및 후술하는 서보기구(107)를 제어하는 제어수단(106), 제어수단(106)의 지령에 따라 이동테이블(103)을 구동하는 서보기구(107), 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 극간전압을 검출하는 극간전압 검출수단(108)을 주요 구성요소로 하는 것으로, 이들의 구성요소에 더해 다시 극간전압 보정수단(109)을 구비하고 있다. 이 극간전압 보정수단(109)은, 극간전압 검출수단(108)의 신호 및 제어수단(106)의 신호를 받어, 이들에 의해 극간전압의 신호를 보정해서 제어수단(106)으로 반송하는 것이다.

이 와이어방전 가공장치에서는, 입력된 가공조건에 따라 제어수단(106)이 가공전원 제어수단(105)에 가공조건신호를 보내면, 가공전원 제어수단(105)이 제어수단(106)으로부터의 신호에 따라 가공전원(104)의 스위칭소자(도시않음)를 구동한다. 이로써, 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 극간에 펄스상의 전압이 인가되고 피가공물(102)에 방전가공이 실시하게 된다.

방전가공중의 극간전압은, 극간전압 검출수단(108)에 의해 검출되어 있고, 이 검출결과가 극간전압 보정수단(109)에 이송된다. 극간전압 보정수단(109)은, 극간전압 검출수단(108)의 검출결과와 제어수단(106)이 출력하는 방전휴지시간의 설정신호에 따라 이 극간전압 검출수단(108)이 검출한 극간전압을 보정하고, 이 보정결과를 제어수단(106)으로 반송한다. 제어수단(106)은, 극간전압 검출수단(109)으로부터 받은 보정후의 극간전압신호에 의해 구동속도를 결정하고, 그 신호를 서보기구(107)에 보낸다. 이 결과 서보기구(107)에 의해 이동테이블(103)이 구동속도로 이동하고, 와이어전극(101)과 피가공물(102)가 상대이동함으로써 방전가공을 진행한다.

도 2 ~ 도 6은, 상술한 극간전압 보정수단(109)에 의한 극간전압 보정을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이들의 도면을 참조하면서 본 발명의 특징부분에 대해 설명한다. 또 도 2 ~ 도 6에서 설명하는 내용은 전압의 펄스폭 및 방전휴지시간이 일정한 전원에 의한 것이다. 단, 방전시간 일정방식의 전원의 경우에도 본질적으로는 동일한 것이다.

우선, 도 2 ~ 도 5를 사용해서, 종래의 구동속도의 결정방법에 대해서 설명한다. 도 2는 방전가공을 하고 있는 경우의 극간전압의 파형을 표시한 것이다. 일반적으로 와이어방전 가공에서는, 극간의 평균전압에 따라 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 상대이동속도인 구동속도를 결정한다.

예를 들면, 도 2(a)를 통상의 방전상태로 하고, 이때 와이어전극(101)과 피가공물(102)가 소정의 구동속도로 이동하고 있는 것으로 한다. 이에 대해 와이어전극(1)과 피가공물의 거리가 멀어지는 등의 요인에 의해 피가공물(102)의 가공제거량이 감소하고, 극간이 오픈기미가 되면, 도 2(b)와 같은 파형이 된다. 이것은 펄스폭 일정한 전압파형의 전원의 경우이므로 극간에 전압을 인가해서 방전이 발생할때까지의 시간인 방전지연시간이 길어져 있는 것을 표시하고 있다. 이때 극간의 평균전압을 상승하고 있다.

또, 반대로 극간이 단락기미가 있으면 도 2(c)에 표시한 바와 같은 파형이 된다. 이는 극간거리가 짧은 등의 이유로 방전지연시간이 짧게 되어 있는 것을 표시하고 있다. 이때 극간의 평균전압은 저하하고 있다.

즉 상술한 도 2에서는 오픈기색인 경우에는 가공제거량이 적어도 된다는 것을 표시하고 있고, 역으로 단락기미인 경우에 제거해야 할 량이 많이 있는 것을 표시하고 있다. 이 때문에 일반적인 오픈기미가 된것을 표시하는 극간평균전압의 상승의 경우에는 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 상대이동속도인 구동속도를 크게하고, 반대로 단락기미가 된것을 표시하는 극간평균전압의 저하의 경우에는 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 상대이동속도인 구동속도를 작게하는 제어가 되고 있다.

그런데 와이어방전가공의 다듬질가공에서는 부분적으로 가공제거량을 감소시켜줄 경우가 있다. 도 4는 이러한 예를 표시하는 것으로, 샤프에지의 아웃코너부분(도 4(a)), 윤곽형성의 경로와 어프로치의 경로와의 교차부분(도 4(b))이다. 즉, 샤프에지의 아웃코너부분이나, 윤곽형성경로와 어프로치경로와의 교차부분은, 다른부분과 비교해서 와이어전극(101)이 오래 머물게 되어 피가공물(102)의 가공제거량이 과다하게 되기 쉽다. 구체적으로는, 도 4(a)의 경우에 코너부분에 흘러내림이 생겨, 도 4(b)의 경우에 윤곽형성경로와 어프로치경로와의 교차부분에 선상 凹부가 형성된다는 현상이 생긴다.

이와 같은 현상을 회피하기 위해서는 가공에너지를 그 부분만큼 감속시켜, 가공제거량을 감소시키는 것이 유효하다.

가공에너지를 감소시키기 위한 방법으로는, 방전휴지시간을 연장하는 것이 유효하다고 생각되고 있다. 방전휴지시간을 연장하면 단위시간당의 피가공물(102)의 가공제거량을 감소시킬 수가 있기 때문이다.

그러나. 실제로 피가공물(102)로부터의 가공제거 되는 량은, 단위시간당의 가공제거량과 구동속도에 의해 결정되는 것이 된다. 따라서, 단위시간당의 가공제거량을 감소시켰다고 해도 구동속도가 느려진 경우에는 가공제거량의 감소량이 소망하는 것이 않되게 된다.

이 상태에서, 피가공물(102)의 가공제거량을 감소시키는 것을 목적으로 해서 방전휴지시간을 연장하면 극간전압이 도 5(b)에 표시한 바와 같은 파형이 된다. 확실히 방전휴지시간을 연장함으로써, 단위시간당의 가공제거량은 감소하게 된다.

그러나, 방전휴지시간을 연장함으로써 극간의 평균전압도 저하하게 되므로 도 3의 관계에서 결정되는 구동속도가 저하하게 된다. 구동속도가 저하하면, 와이어전극(101)이 피가공물(102)에 대향하고 있는 시간이 연장되게 되므로 역으로, 피가공물(102)로부터의 가공제거량이 증가한다.

이들의 결과, 피가공물(102)에서의 가공제거량은, 방전휴지시간의 연장에 의한 감소분에 구동속도의 저하에 의한 증가분을 가한 것이 되어, 그 감소량이 소마하는 량은 되지 않는다.

그래서 본 발명에서는 상술한 현상을 회피하도록 극간전압 보정수단(109)에서 극간전압을 보정하도록 하고 있다. 상술한 형상의 원인은, 극간전압 검출수단 (108)이 평균전압으로써 방전휴지시간을 포함한 형태로 이를 검출하고 있는데 있다. 따라서 구동속도의 결정요인이 되는 평균전압으로는 방전휴지시간의 증감분을 무시하는 것이 유효하다.

구체적으로는, 도 6(a)에 표시한 바와 같이 평균전압의 산출에서 방전휴지시간을 캔슬하는 보정을 한다. 즉, 펄스폭을 te, 방전휴지사간을 to1, 실제로 극간전압 검출수단(108)이 검출하는 평균전압을 Vg1이라고 하면, 이론상, 방전휴지시간은 전압이 인가되지 않는 시간이므로, 보정후의 평균전압 Vg1`는 아래식(1)과 같이된다.

Vg1` = {(te + to1) / te} ×Vg1…(1)

마찬가지로 도 6(a)에 표시하는 상태에서 도 6(b)에 표시한 바와 같이, 방전휴지시간을 to2로 연장한 경우에는 펄스폭을 te, 실제로 극간전압 검출수단(108)이 검출하는 평균전압을 Vg2이라고 하면, 보정후의 평균전압 Vg2`는 아래식(2)과 같이 된다.

Vg2` = {(te + to2) / te} ×Vg2…(2)

이들의 식 (1),(2)에 의해 산출되는 보정후의 평균전압 vg1`,Vg2`는 각각 방전휴지시간을 무시한 전압인가 시간만큼의 평균전압이 되어 있고, 방전휴지시간의 장단에 영향을 받는 것은 아니다.

이와 같이 극간전압 보정수단(109)에 의해 보정된 후의 평균전압에 따라 구동속도를 결정하도록 한 본 실시의 형태 1의 와이어방전 가공장치에 의하면, 방전휴지시간을 변화시킨 경우에도, 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 상대이동속도인 구동속도가 당해 방전휴지시간의 장단에 영향을 받는 일이없다. 따라서 도 4(a)에 표시한 샤프에지의 아웃코너부분이나, 도 4(b)에 표시한 윤곽형성경로와 어프로치경로와의 교차부분에서는, 방전휴지시간을 연장하면 당해 방전휴지시간의 연장시간에 따라 각각의 가공제거량을 감소시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 아웃코너부분에 느러지는 현상이 발생하는 사태나 윤곽형성경로와 어프로치경로와의 교차부분에 선상의 凹부가 발생하는 사태를 유효하게 방지할 수가 있고, 다듬질가공의 가공정밀도를 현저하게 향상시키는 것이 가능하게 된다.

실시의 형태 2.

실시의 형태 1에 표시한 바와 같이 이론상에서 극간전압의 보정을 실시한 경우에도, 상술한 작용효과를 충분히 기대하는 것은 가능하다. 드디어 와이어전극 (101)과 피가공물(102)과의 사이에는 가공에너지 공급용의 케이블이나 가공전원 (104)에 용량(캐퍼시턴스)가 있으므로, 실제로는 극간전압의 파형을 관찰하면, 도 7(a) 및 도 7(b)에 표시한 바와 같이 방전휴지시간중이라도 전압이 나오고 있을때가 많다.

이 때문에 보다 높은 가공정밀도가 요구되는 경우에는, 현물맞추기식으로 측정한 평균전압으로 보정을 하는 것도 유효하다.

도 8은 소정의 가공조건을 선택한 경우의 방전휴지시간에 대한 검출전압, 보정계수, 보정후 전압, 구동속도의 대응부착을 표시하는 테이블이고, 예를 들면 미리 상술한 극간전압 보정수단(109)에 저장되어 있다.

이 테이블의 보정계수는 도 9에 표시한 바와 같이 실제로 피가공물(102)을 가공하면서 산출한다. 단, 피가공물(102)의 가공면에는 미리 각각에 따라 다듬질가공이 되어 있는 것으로 한다.

구체적으로는, 우선 소정의 조건 예를 들면 방전휴지시간 Toa의 조건을 기준으로 해서 미리 보정계수 Ka를 구해서 이를 기준으로 한다. 보정계수 Ka를 구하는 방법으로는 예를 들면 실시의 형태 1의 방법을 적용하면 된다.

다음에 피가공물(102)의 가공에리어 마다에 방전휴지시간을 Tob,Toc …로 변화시키면서 실제로 가공을 하고 각각에 대응한 보정계수 Kb,Kc …를 구해간다.

보정계수 Kb,Kc …구하는 방법은 아래와 같다.

즉, 도 9와 같이 가공해갈때 가공에리어 A에서의 구동속도 Va를 측정해둔다. 가공에리어 B,C …가공할때에는 각각의 구동속도가 가공에리어 A에서의 구동속도 Va와 같게 되도록 보정계수 Kb,Kc를 조정하면서 순차구한다.

이와 같이, 실제의 펄스폭에 따라 방전휴지시간을 변경했을때의 보정계수를 구하고 이를 테이블도 저장해두면, 방전휴지시간의 장단에 따라 가공제거량을 보다 정확하게 제어할 수가 있게 되어, 다듬가공에 높은 가공정밀도를 기대하는 것이 가능해진다.

실시의 형태 3.

실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에서는 어느 것이나 펄스폭이 일정한 전원을 적용한 와이어방전 가공장치를 예시하고 있다.

그러나, 방전가공용의 전원으로는 도 11에 표시한 바와 같이 방전시간이 일정하게 되는 전원도 있다. 이러한 전원의 경우에는 실제의 방전이 발생해 보지 않고는 방전지연시간이 어떠한 값을 취하는가 불명하다. 따라서, 미리 설정된 펄스폭과 방전휴지시간으로 평균전압의 보정을 실시하는 것은 곤란해진다. 여기서, 본 실시의 형태 3에서는 실제로 방전휴지시간을 측정하고, 이 측정된 방전휴지시간에 따라 보정전압을 산출하도록 하고 있다.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 3인 와이어방전 가공장치를 설명하기 위한 블록도이다. 또 도 10에서는 극간전압 보정수단(109)에 관련하는 부분에만 기재해있으나 기타의 와이어방전 가공장치의 구성자체는 도 1과 같다.

제어수단(106)에서는 극간에 인가하는 전압의 주기등이 결정되게 된다. 따라서, 이 제어수단(106)을 갖는 정보를 사용하면 방전휴지시간을 무시한 극간의 전압치가 계산할 수 있게 된다.

구체적으로는 보정극간전압 = {계측시간 / (계측시간 - 적산방전휴지시간)} ×실측극간전압으로 함으로, 방전휴지시간이 없다고 가정한 경우의 극간의 평균전압을 계산할 수가 있다. 이 보정극간전압치에 따라 이동테이블(103)의 구동을 실시함으로써 와이어전극(101)과 피가공물(102)과의 상대이동속도를 변화시키지 않고, 방전휴지시간에 따라 피가공물(102)의 가공제거량만을 변화시킬 수가 있다. 계측시간으로는, 예를 들면 제어수단(106)의 제어주기이고, 수ms ~ 수10ms 정도의 시간이 바람직하다.

실시의 형태 4.

우선, 와이어방전 가공에서 와이어전극의 윤곽형성경로와 이 윤곽형성경로에 이르는 어프로치경로와의 교차부분에 생기는 미소한 凹부(통칭 「배꼽」)의 문제에 대해 설명한다. 도 12는 와이어방전가공을 할때의 와이어전극의 경로를 표시하는 도면이다. 도 12에서 501은 윤곽형성경로, 502는 가공개시점, 503은 어프로치경로, 504는 윤곽형성경로(501)와 어프로치경로(503)와의 교차포인트이다.

또 도 13은 도 12에 표시한 교차포인트(504)근방의 확대도이다. 도 13에서 505는 와이어전극, 506은 피가공물, 507은 상술한 미소 凹부이다.

주지하는 바와 같이, 와이어방전가공은 와이어전극(505)을 실톱과 같이 사용해서 피가공물(506)을 절단하는 가공법이고 도 12와 같이 피가공물(506)의 목적으로 하는 윤곽형성부분만이 아니고, 가공개시구멍등 가공을 개시하는 점(이하, 가공개시점(502)이라 칭한다)으로부터 윤곽형성부분의 경로(501)에 이르는 어프로치경로(503)에도 가공을 한다.

아래의 설명에서는 윤곽형성경로(501)와 어프로치경로(503)의 접속점을 교차포인트(504)라 부르기로 한다.

통상의 와이어방전가공의 윤곽형성경로(501)에서는, 와이어전극(505)의 반경, 극간장이나 다듬질가공부분등을 고려하고 가공형상에 대해 소정의 거리(이하 오프세트량이라 함)만큼 간격을 둔 경로를 설정하고, 이 오프세트한 윤곽형성경로 (501)에 따라 와이어전극(505)의 중심을 이동시키면서 가공을 한다. 즉 도 13에 표시한 바와 같이 와이어전극(505)은 가공개시점(502)에서 어프로치경로(503)를 통과하고 다음에 교차포인트(504)에서 오프세트를 설정한 윤곽형성경로(501)로 이동하고, 윤곽형성경로(501)를 일주한 후에 다시 교차포인트(504)로부터 어프로치경로 (503)를 경유하고 다시 가공개시점(502)으로 되돌아간다. 다듬질가공이 필요하면 사용하는 가공전기조건 마다에 윤곽형성경로(501)에서의 오프세트량을 순차 설정한 가공경로에 따라 상기한 이동을 반복하게 된다.

여기서, 상기한 바와 같이 와이어전극(505)을 이동시킨 경우, 와이어전극 (505)이 윤곽형성경로(501)를 일주하는데 다른 윤곽형성경로(501)는 와이어전극 (505)이 1회 통과할분인데 교차포인트(504)만을 2회 통과하게 된다. 두번째의 통과시에 가공해야 할 피가공물(506)은 이미 첫번째의 통과로 제거된 후 이므로, 이미 가공된 면에 대해 방전이 발생하게 되고, 가공면에는 오버컷이 생긴다.

따라서 교차포인트(504)에는 미소 凹부(507)가 형성되고, 가공정밀도 악화의 요인이 되고 있다.

이러한 문제를 전원적으로 해결하는 방법으로는 교차포인트(504)에서의 가공제거량을 감소시키는 방법이 있다. 즉 와이어전극(505)이 교차포인트(504)근방에 있는 경우에 방전휴지시간을 연장하면 된다. 그러나, 상술한 바와 같이 단지 방전휴지시간을 감소시키는 것만으로는 극간의 전압저하에 따라 구동속도가 저하하고, 교차포인트(504)부근이 길어, 와이어전극(505)이 체류하게 되어 결과로서 미소 凹부(507)가 없어지지 않는다는 문제가 남는다.

그래서, 본 실시의 형태 4에서는 와이어전극(505)이 교차포인트(504)부근에 달한 경우에 방전휴지시간을 연장하는 동시에 극간전압을 증가하도록 보정을 한다. 이러한 실시의 형태 4의 와이어방전 가공방법에 의하면, 와이어전극(505)과 피가공물(506)과의 상대이동속도를 감소시키지 않고, 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소시킬 수가 있으므로, 피가공물(506)에서 와이어전극(505)의 윤곽형성경로(501)와 이 윤곽형성경로(501)에 이르는 어프로치경로(503)와의 교차포인트(504)에 선상의 미소 凹부(507)가 발생하는 사태를 유효하게 방지할 수가 있게 된다.

이와 같은 일은 샤프에지의 아웃코너나 인코어부에도 해당된다.

이들의 경우에는 코너부에 와이어전극(505)이 길게 머물게되므로, 가공제거량이 과다해지고, 형상이 흐트러진다는 문제가 있다. 따라서 와이어전극(505)이 코너부분 부근에 달한때에 방전휴지시간을 연장하는 동시에 극간전압을 증가하도록 보정을 한다. 이러한 와이어방전 가공방법에 의하면, 와이어전극(505)과 피가공물 (506)과의 상대이동속도를 감소시키는 일이 없이 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소시킬 수 있으므로, 피가공물(506)에서 샤프에지의 아웃코너부나 인코너부에 Sag가 발생하는 사태를 유효하게 방지할 수가 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 방전휴지시간이 증가한 경우에 극간전압 보정수단에 의해 극간전압치가 크게되도록 보정되고, 이 보정된 극간전압 상당전압치에 따라 와이어전극과 피가공물이 상대이동하기 위해 다듬질가공에서 가공제거량을 정확하게 제어하고, 가공정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

다음의 발명에 의하면, 보정후의 극간전압 상당전압치로서 방전휴지시간의 중감을 캔슬한 값을 설정할 수 있으므로, 다듬질가공에서 가공제거량을 보다 정확하게 제어하는 것이 가능해진다.

다음의 발명에 의하면, 미리 실측치에 따라 구해진 보정계수에 의해 극간전압 상당전압치를 보정할 수가 있으므로, 케이블이나 가공전원의 요량에 관하지 않고, 다듬질가공에서 가공제거량을 보다 정확하게 제어할 수가 있다,

다음의 발명에 의하면, 방전시간이 일정해지는 전원에서 보정후의 극간전압 상당전압치로서 방전휴지시간의 중감을 캔슬한 값을 설정할 수가 있으므로, 방전시간이 일정해지는 전원을 적용한 경우에도 다듬질가공에서 가공제거량을 정확하게 제어하고 가공정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

다음의 발명에 의하면 와이어전극과 피가공물과의 상대이동속도를 감소시키지 않고 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소시킬 수가 있으므로 피가공물에서 부분적으로 가공제거량을 감소시키는 경우에도 그 가공정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.

다음의 발명에 의하면 피가공물에서 와이어전극의 윤곽형성경로와, 이 윤곽형성경로에 이르는 어프로치경로와의 교차부분에서 와이어전극과 피가공물과의 상대이동속도를 감소시키지 않고 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소시킬 수 있으므로, 피가공물에서 이르는 어프로치경로와의 교차부분에 성상의 凹부가 발생하는 사태를 방지할 수 있다.

다음의 발명에 의하면 피가공물의 코너부분에서 와이어전극과 피가공물과의 상대이동속도를 감소시키지 않고, 방전휴지시간의 연장에 의해 단위시간당의 가공제거량을 감소시킬 수가 있으므로 코너부분에 Sag가 생기는 사태를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 와이어전극과 피가공물과의 극간전압 상당전압치에 따라 이들 와이어전극 및 피가공물의 상대이동속도를 결정하는 제어수단을 구비하고, 상기 와이어전극과 상기 피가공물 사이에 방전을 발생시키는 동시에, 상기 제어수단에 의해 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동시킴으로써 당해 피가공물에 가공을 하는 와이어방전 가공장치로써, 방전휴지시간의 증가에 따라 증가하는 보정계수에 따라 극간전압 상당전압치를 보정하는 극간전압 보정수단을 설치하고, 이 극간전압 보정수단이 출력한 보정후의 극간전압 상당전압치를 상기 제어수단에 부여함으로써 당해 보정후의 극간전압 상당전압치에 따라 와이어전극과 피가공물을 상대이동시키도록 한 것을 특징으로 하는 와이어방전 가공장치.
2. 와이어전극과 피가공물 사이에 방전을 발생시키는 동시에, 상기 와이어전극과 상기 피가공물의 극간전압 상당전압치에 따라, 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동 시킴으로써 당해 피가공물에 가공을 하는 와이어방전 가공방법으로, 부분적으로 가공제거량을 감소시키는 경우에는 방전휴지시간을 연장하는 동시에, 이 연장한 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치를 보정하는 것을 특징으로 하는 와이어방전 가공방법.
3. 와이어전극과 피가공물과의 사이에 방전을 발생시키는 동시에, 상기 와이어전극과 상기 피가공물과의 극간전압 상당전압치에 따라 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동 시킴으로써 당해 피가공물에 가공을 하는 와이어방전 가공방법으로, 피가공물에서 와이어전극의 윤곽형성경로와, 이 윤곽형성경로에 이르는 어프로치경로와의 교차부분에서는 다른부분과 비교해서 방전휴지시간을 연장하는 동시에, 이 연장된 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치를 보정하는 것을 특징으로 하는 와이어방전 가공방법.
4. 와이어전극과 피가공물과의 사이에 방전을 발생시키는 동시에, 상기 와이어전극과 상기 피가공물과의 극간전압 상당전압치에 따라 결정된 상대이동속도로 이들 와이어전극 및 피가공물을 상대이동시킴으로써 당해 피가공물에 가공을 하는 와이어방전 가공방법으로써, 피가공물의 코너부분에서는 다른 부분과 비교해서 방전휴지시간을 연장하는 동시에 이 연장된 방전휴지시간에 따라 극간전압 상당전압치를 보정하는 것을 특징으로 하는 와이어방전 가공방법.