JPH0329531B2

JPH0329531B2 -

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Publication number: JPH0329531B2
Application number: JP7578375A
Authority: JP
Priority date: 1974-11-25
Filing date: 1975-06-23
Publication date: 1991-04-24
Also published as: DE2502288A1; FR2291823B1; DE2502288C3; GB1512654A; IT1031574B; JPS5163092A; SE7504438L; FR2291823A1; DE2502288B2; CH591919A5; BR7506155A; SE432214B

Description

【発明の詳細な説明】この発明は放電加工機、例えば線状または帯状
加工電極を保持装置と案内装置で張力を与え被加
工品と電極との間の制御された関連動作によつて
被加工品を切削して金属製品を整形する火花放電
加工機に関するものである。

火花放電加工機では工具電極は小さい間隙を残
して金属被加工品の近くに配置され、電気放電す
なわち火花を工具電極と被加工品との間に発生
し、同時に工具電極を被加工品に進める。被加工
品は浸蝕され、工具電極の形が被加工品に複製さ
れる。望ましい加工形状は工具電極に予定された
形状または運動又は、その両方を与えることによ
つて得られる。電極の送りは加工中、金属被加工
品と電極との間に常に小さな間隙（以後これを作
業間隙と呼ぶ）が残されるようにサーボ装置によ
つて制御される。この作業間隙には液体または気
体の洗浄媒体が流され、冷却し、浸蝕による生成
物を除去または流し去り、作業間隙を消イオンす
る。火花を形成する電気パルスは適当に調整でき
る発生器によつて発生され、電流電圧周波数、パ
ルス衝撃係数、パルス間の間隙等の種類の可変パ
ラメータに関して加工操作を制御する。この操作
制御は更に工具電極及び被加工品の材料の特殊な
組合せ及び液体または気体の洗浄媒体を選択する
ことによつて行なわれる。それらのパラメータは
操作者または数値制御方式のいずれかで設定され
る。工具電極と被加工品間の関連動作も手動ある
いは、普通は制御回路で行なわれる。好ましい制
御回路は米国特許第3830996号及び第3822374号に
記載されている。最適の放電加工の監視制御方法
は米国特許第3859186号及び第3975607号に記載さ
れている。工具電極は適当な断面形状の線状また
は帯状片のものでよい。線状または帯状の加工電
極は供給リールから解かれて実際の加工点で常に
新しいものとなつている。加工電極の断面積は例
えば0.1mm²から２mm²であるので可撓性であり、す
なわち楽器の弦のように曲がり振動することがで
きる。加工中、工具電極は偏曲し振動させられる
力を受ける。本発明者の最近の観察によつて、こ
のような力が発生し作用する状態に関する情報を
得た。作業間隙における破裂的放電または火花に
よつて生じる力は遂行された放電加工に比例する
ことが見出された。従つて加工精度に影響を与え
る工具電極の偏曲も加工の度合に比例する。従つ
て放電加工量を増加し改良しようとする試みは必
ず、加工電極に許容し得ない偏曲又は振動を生じ
させて加工工程を不安定にし、加工精度を低下又
は裂化させ、そして導線工具電極を被加工品に短
絡させてしまう結果となり加工を中途で終了させ
てしまつた。浸蝕加工では安定性が最も重要であ
るため、妥協的な解決方法として加工性能を下げ
るか、又は加工精度を低くして放電加工を行つて
来た。

この発明の目的は加工速度及び性能を低下させ
ないで加工電極の異常な動きを少なくし、加工精
度を高めることである。

この発明によると放電加工機は細長い可撓性工
具電極を支持し張力を与え、工具電極と電気的接
続を行なう一対の支持・接続装置と、その支持・
接続装置に接続された電気供給装置とを備え、そ
の供給装置は更に加工される金属被加工品に接続
することができるものである。動作においては、
工具電極と被加工品との間の作業間隙に火花放電
が発生する。そして工具電極と被加工品との間の
制御された関連動作により被加工品の放電加工が
行われる。この発明によれば工具電極、すなわち
導線電極に電気補償信号が印加され、工具電極す
なわち導線と被加工品との間に、電気信号が流れ
る。補償信号供給装置は、放電加工に伴う力によ
つて生ずる工具電極の擬似動作を減少させるよう
な性質の力を前記工具電極と前記被加工品との間
に生じさせるエネルギーを供給する。

この補償信号は、電力供給発生器で発生し、そ
の出力の大きさ、すなわち電圧、電流、及び交流
の場合には周波数を制御することができる。

一実施例によれば、補償信号供給装置の出力
は、減結合装置、例えばダイオード及び抵抗器又
は両者のいずれか、を介して工具電極の各接続装
置に接続されている。

他の実施例によれば、動作電力が変圧器の中心
タツプに接続されることによつて前記二つの支
持、接続装置に結合されており、この支持、接続
装置対は両端子に接続されている。補償電流は変
圧器の一次巻線に供給される。

これら両実施例において、補償信号供給装置は
前記工具電極を介して流れ前記作業間隙に制御可
能な電磁界を生じさせる補償電流信号を供給する
ような構造となつており、前記電磁界は例えば制
御可能な大きさ及び周波数の交番電磁界であれば
よい。

他の実施例では、補償信号供給装置の二つの出
力導線のうちの一つが前記支持、接続装置に接続
されて前記工具電極とつながり、もう一方の出力
導線は適当な減結合装置によつて被加工品に接続
されている。この実施例においては、補償信号供
給装置は前記工具電極と前記被加工品との間に補
償電圧信号を供給して前記作業間隙に制御可能な
電界、好ましくは制御可能な大きさと周波数の交
番電界、を形成するように構成されている。

この発明がどのように実施されるかをより良く
理解するために、添付図面に基づいて以下に説明
する。

第１図において導線電極１は供給リール２から
解かれて保持装置（図示せず）のローラ３と４を
通つて張力が与えられ、その後で巻取りリール５
に巻かれる。保持装置は特に図示されていない
が、例えば米国特許第3891819号に図示され説明
された線状電極のような種々の形の保持装置を使
用することができる。これらの型の保持装置をこ
の発明の第１図の実施例にも用いることができ
る。第１図においてローラ３と４は導線電極１に
楽器の弦と同様に張力を与え、更に、ローラ３と
４は工具電極すなわち導線電極１のための電流供
給素子を構成している。ローラ３及び４にはパル
ス発生器６から動作電圧電流が印加され工具電極
１及び更には被加工品７に流れる。被加工品７は
事実上、電極を形成し、以下、被加工品電極と呼
ぶ。パルス発生器６からのパルス電流について
は、例えば米国特許第3292040号、第3492530号及
び第3655937号に記載されているとおり周知であ
る。発生器６の−出力６１が２つの電流供給導体
のローラ３と４に減結合（DECOUP−LING）
ダイオード７１，７２及び減結合抵抗７３，７４
を介して接続され、導線電極１に電流を供給す
る。減結合ダイオード７１，７２はパルス発生器
６が２極パルスを供給すると工具電極１と被加工
品電極７との間の作業間隙にパルスを供給し、単
極パルスが発生されたときは一順方向にのみ供給
するよう配置されている。比較的直径の大きい工
具電極を使用すると、この場合には、ローラ３と
４への電流供給導体間の補償電流によつて発生す
る電圧降下は十分小さく、減結合ダイオード７
１，７２は省略してもよい。しかしながら抵抗７
３，７４は、すべての状態下に残存する。パルス
発生器６の他の出力６２は被加工品電極７に直接
接続されている。放電加工中、導線電極１は供給
リール２から矢印の方向に作業間隙を通つて巻取
リール５へと進み、導線電極１は常に新しくされ
る。導線電極１は反対方向に動かすこともでき
る。適当な制御を受けた電極１と７との間の関連
動作によつて望ましい形状９が被加工品電極７に
生じる。放電加工中に導線電極１に作業間隙内で
作用するいろいろな力は(イ)電極１と７との間の電
界、(ロ)電極１の周囲の電磁界、(ハ)火花放電、(ニ)誘
電体の気泡の発生によつて形成されることがわか
つた。これらの力（皆一緒に浸蝕力と称する）の
合成力が導線電極１に振動及び曲りを生じさせ、
放電加工を不安定にし、電極１と７との間に短絡
を生じさせることさえある。

この発明によれば、この浸蝕力による振動を無
くするために補償回路８が設けられ、その出力導
体８１は電流供給装置を成すローラ３に直接接続
されている。もう一方の出力導体８２は工具電極
１の他の電流供給装置を成すローラ４に接続され
る。浸蝕工程中、補償回路８は工具電極１を通じ
て流れる補償電流（直流または交流）が電極１及
び７に働く浸蝕力を補償するように作用する。こ
こでは導線電極１を取囲む電磁界によつて生ずる
力を利用し、電極１の振動を除去するようにす
る。補償回路８は浸蝕工程中、導体８１，８２、
ローラ３と４の供給導体及び電極１を通じて流れ
る補償電流の大きさまたは周波数（交流の場合）
あるいはその両方を制御する。補償電流は回路８
内で手動調整されるか、または数値制御方式また
は前述の米国特許に説明してあるような最適化方
式によつて調整される。制御信号は破線で示した
導体８３から印加される。パルス発生器６は電
流、電圧、繰返し周波数、パルス衝撃係数、パル
ス間隙等の制御パラメータを上述の数値制御方式
または最適化方式から入力導体６３を通じて受け
るか、または上記米国特許に示されるような既知
の方法でパルス発生器６自体を手動調整して受け
る。

第２図は浸蝕工程中に生ずる浸蝕力を補償する
補償回路８に関する他の実施例を示す。残りの部
材は第１図の部材と同じであり、同一数字符号で
示す。従つて回路接続の相違のみについて下記に
説明する。浸蝕パルス発生器６はその出力導体６
１でローラ３と４の二つの電流供給導体に変圧器
１０の二次巻線１１０を介して接続される。出力
導体６１は二次巻線１１０の中心タツプに接続さ
れ、補償回路８への補償電流による帰還を防止す
る。補償回路８は二つの出力導体８１と８２で変
圧器１０の一次巻線１２に接続され、交流電流を
電流供給導体ローラ３と４を介して工具電極１に
伝える。このようにして浸蝕力は第１図に示した
と同様に補償される。補償電流の大きさ及び周波
数補償回路８内で手動調整されるか、または数値
制御または最適化方式によつて導体８３を介して
調整される。第１図及び第２図に示した実施例で
は補償回路８は浸蝕力を補償する交流電流を発生
し、その周波数は工具電極１の共振周波数とは充
分に異なつた周波数である。

第３図は回路８の他の接続を示し、第１図と第
２図に示した部材と同様の部材は同じ符号を付し
て示す。第３図の回路８は導体８１を通じて電流
供給導体ローラ３と４に接続されている。補償回
路８は出力導体８１によつてローラ３及及び４の
どちらかだけに接続されていれば充分であり、回
路８の他の出力導体８２は浸蝕パルス発生器６の
出力導体６２に接続されている。導体８１と６１
とは減結合ダイオード７１，７２が挿入され、補
償回路８は補償電圧（直流または交流電圧）を電
極１と被加工品７との間に供給する。補償電圧の
大きさまたは周波数（交流の場合）あるいはその
両方は補償回路８内で手動調整されるか、または
制御導体８３を通じて数値制御方式または最適化
方式で調整される。パルス発生器６と補償回路８
との間の同期導体１１は作業間隙９内の浸蝕力を
補償するため作業間隙９内の動作電圧に対し、補
償電圧を同期するものである。パルス発生器６は
導体６１と６２を通じて電極１と被加工品７との
間の作業間隙９に既知の方法でパルスを供給す
る。補償回路８は例えば浸蝕パルス間隙において
導体８１と８２を介して作業間隙９に補償電圧を
供給する。補償電圧はパルス発生器６からの特定
のパルス群に対して与えられてもよい。この場合
補償電圧の大きさは異なつてもよい。この場合、
補償回路８とパルス発生器６との間の同期は導体
１１を通じて行なわれなければならない。補償電
圧は電極１と被加工品７との間の間隙９に供給さ
れ、工具電極１は共振作用を受けない。

補償回路８によつて供給される補償電力はいろ
いろな方法で制御できる。第４図において、例え
ば商用電源電圧及び周波数の電力が変圧器Ｔで変
圧され、ダイオード整流器回路RECで整流され、
コンデンサFCで波される。そして適当な値の
電圧が端子Ｔ１及びＴ２に現われる。端子Ｔ２は
第１スイツチＳ２を介して第２スイツチＳ１に接
続され、第２スイツチＳ１は導体８２と抵抗Ｒ
１，Ｒ２，Ｒ３……Rnと選択的に接続すること
ができる。第１図乃至第３図にも示した導体８１
は端子Ｔ１と直接接続されている。スイツチＳ２
は閉じているとする。抵抗Ｒ１，Ｒ２……Rnを
選択係合することにより導線８１及び８２に印加
される電力を制御することができる。機械的スイ
ツチとして第４図に示されたスイツチＳ１及びＳ
２は電子スイツチによつて置き換えることができ
る。特にスイツチＳ２は矢印で示されるように周
波数ｆで選択した電流の印加を中断する速動作電
子スイツチとなり得るものである。スイツチＳ２
は破線１１から開閉制御されることによつて、第
３図に関連して説明したように導体８１及び８２
への電力の供給を同期させるために用いることも
できる。もしスイツチＳ２が開いていると、補償
電力は系全体から切り離される。

火花浸蝕処理工程中、被加工品と導線（細線）
電極との間には、爆発状の放電により被加工品か
ら工具電極を曲げようとする力が生ずる。これら
の力は均一ではないので、工具電極の曲りは変化
する。

パルス発生器６による工具電極１と被加工品電
極７との間の電圧は静電界を形成する。この静電
界は電圧の自乗に比例し工具電極１と被加工品電
極７とを引きつけようとする。工具電極１には電
流が流れている。従つて強磁性体を切断する場
合、電流の自乗に比例した電磁界も同様に生じ、
同様に工具電極と被加工品とを引きつける。静電
界及び電磁界の作用は周知であり、電気技術に基
本的なことである。これらの力は、逆に浸蝕力と
して作用し、被加工品からの導線の曲りを減少さ
せようとする。

被加工品と工具電極間の間隙にかかる電圧並び
に工具電極を流れる電流によるいろいろな浸蝕力
及び電界・電磁界は自己補償的でなく、また一定
でも均一でもない。導体８１及び８２によつて工
具電極に印加される補償電力は加工工程そのもの
から生じた電圧及び電流による電界・電磁界を変
形させ、工具電極に作用する力全体が有効に補償
される。

補償用として供給される電圧及び電流は、まず
電界・電磁界の変化を測定し、次に必要とする補
償電流又は電圧を計算することによつて求まり、
これらの値は例えば、数値制御装置又は最適な装
置に記憶される。放電浸蝕装置として慣用されて
いるこれらの工作機械数値、制御装置は、放電周
波数、間隙電圧、放電電流等に関連して情報を記
憶する。必要とされる補償電圧又は電流、それぞ
れに関しての固定した理論はなく、実際の補償電
流及び電圧の大きさ及び周波数（交番性のものの
場合）は多くの変数に依存しており、主に、その
関係は、被加工品の材料、その大きさ、厚さ等に
依存しており、実験的に最良のものが求まり、そ
して数値制御装置に記憶される。これらの調査結
果は表にすることができ、放電加工工程の動作を
制御するとともに補償電流及び電圧を大きさ並び
に周波数（零周波数も含む）について制御し効果
的な補償の得られる同じ数値制御装置に記憶する
ことができる。

実例第１図の装置において、厚さ30mmの鋼材ででき
た被加工品７を0.25mm直径の線電極１で切削し
た。この場合、パルス発生器６からは、無負荷開
放電圧300V、パルスピーク電流値200A、パルス
幅1.2マイクロ秒、平均加工電流３Ａのパルスを
被加工品７と線電極１との間に印加した。線電極
１の供給速度は0.5mm／分。線電極１と被加工品
７との間隙幅は0.295mmであつた。この場合、も
し補償回路８を用いずにパルス発生器６のみを用
いた場合には、線電極１は約0.1mm〜0.2mmたわん
だ。しかしながら、第４図の補償回路８を用い
て、コンデンサFCの両端電圧300V、Ｒ１＝30
Ω、Ｒ２＝15KΩ、Ｒ３＝1KΩ、Ｒ４＝500Ω、
Rn＝330Ω、コンデンサFC＝47μF、でスイツチ
Ｓ１の位置をＲ４にし、スイツチＳ２を閉成した
場合、線電極１の上記のたわみはなくなつた。ス
イツチＳ２を１〜50000Hzまでの範囲でオン・オ
フさせても上記のようなたわみはなくすことがで
きた。

第２図の場合には、20A、1500Hzの補償電流
を印加し、第３図の場合には、同じ状態で、ただ
被加工品７を非強磁性体として、300V、30KHz
の電圧を印加することによつてたわみ、すなわち
歪力を補償することができた。

第４図において二点鎖線によつて囲まれた部分
Ａの基本的な回路の詳しい図を第５図に示す。ス
イツチＳ１はトランジスタTR１に置き換えてあ
り、更に、別の抵抗器についての別のトランジス
タの接続は示されていないが、それらは自明であ
ろう。トランジスタ自体は、完全な電圧隔離を行
うため光結合器OC１及びOC２によつて制御され
る。光結合器OC１及びOC２はデイジタル記憶装
置、例えば商品名SN7475N（インテル社製）なる
TTL（Transistor・Transistor・Logic）論理回
路に接続されている。デイジタル記憶装置DSは、
結合抵抗器CR１、CR２……CRnそれぞれを介し
て光結合器に結合されている。デイジタル記憶装
置DSはデータ母線８３（第１−３図）に接続さ
れて数値加工制御装置からの信号を入力してい
る。この回路の動作は第４図に示したものと基本
的にほとんど同じである。

第６図と第５図とは、線路８１及び８２に交流
が印加されるようにトランジスタチヨツパ回路が
設けられている点を除いて類似している。例えば
第４図のスイツチＳ１の閉成回数ｆに相当するチ
ヨツパ周波数Fzは標準の発振器から補償回路８
内に直接導びくことができ、すなわち外部から制
御することができる。この周波数は上記のいろい
ろな変数に依存しており、更に、洗浄流体、電極
の張力、その材料及びいろいろな変数に依存して
いる。補償電流のない電極の振動周波数は、与え
られた動作条件の下で容易に求めることができ、
そして補償周波数を印加することができる。トラ
ンジスタチヨツパはスイツチングトランジスタ
ST１及びST２、出力トランスTO及びスイツチ
ング周波数Tfを導びく第２トランスを含んでい
る。

第７図は、電圧制御回路を示し、例えば第３図
の実施例に用いられるものである。抵抗器Ｒ１，
Ｒ２……Rnは抵抗器RDと組み合わされて分圧器
を形成している。この分圧器の接続点に生ずる電
圧はエミツタホロワ出力トランジスタTRO及び
出力結合抵抗器ROに導びかれる。第７図は、光
結合器OCSによつて制御され、同期を与える別
のトランジスタTSを示しており、光結合器OCS
はパルス発生器６又は周波数制御器、例えば適当
な可変周波数源に接続された線路１１からの同期
信号によつて制御される。パルス発生器６から線
路１１を通つて来る信号は光結合器OCSを不動
作にするような性質のものであるので、出力結合
トランジスタTROは放電中、すなわちパルス発
生器６からのパルスがある間、ターンオフしてい
る。従つて、パルス発生器６の動作電圧は、パル
ス発生器６自体からパルスが印加されている間生
じている別の補償電圧によつて干渉されることは
ない。

補償電力の制御は図示の如く、デイジタル記憶
装置DSによつてデイジタル的に行われる。増幅
器については、例えば、ラジオ、レコード及びそ
の他のオーデイオ再生装置において周知の高忠実
度電力装置の最終段におけるものと同様の電力増
幅器であればどのようなものを用いてもよい。数
値制御装置からのデータ母線８３はデイジタル−
アナログ変換器を介して接続され、アナログ信号
を上記のような電力増幅器に供給しなければなら
ない。

いろいろな変更及び変形が可能であり、実施例
に関連して説明した特色を、本発明思想内におい
て他のものとともに用いることもできる。

放電加工動作において導線、又は細線電極に作
用するいろいろな力についての詳しい説明につい
ては、この発明の一発明者であるパンスシユー
（Panschow）によるドイツ技術学会誌（VDI−
Zeitschrift）における「放電加工に生ずる力の影
響（Effect of Forces Occurring in Spark−
Erosive Cutting）」と題する論文（1976年、巻
118、号１、１月、頁13−17）に記載されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具電極とその支持装置、被加工品と
加工電力に電力を供給する回路との簡単化された
配置を示し、第２図は異なつた回路接続を示し、
第３図は更に他の接続を示し、第４図は、補償信
号供給装置の概略図を示し、第５図乃至第７図
は、それぞれ各実施例について第４図の回路図を
詳細に示したものである。１……電線電極、２……供給リール、３，４…
…ローラ、５……巻取リール、６……パルス発生
器、７……被加工品、８……調整回路、９……加
工形状、１０……変圧器、１１……同期導線、１
２……一次巻線、６１，６２……出力導線、７
１，７２……ダイオード、７３，７４……抵抗、
８１，８２……出力導線、１１０……二次巻線。

Claims

【特許請求の範囲】１放電加工工程中の機械的な張力下にあつて線
電極のたわみ若しくは横振動から生ずる放電加工
精度及び放電加工速度の低下を除去する放電加工
方法であつて、前記放電加工工程に加えて、前記線電極１に電
気的な影響を及ぼし、以てこの電気的な影響によ
つて生ずる電磁界が、前記放電加工工程中に前記
線電極１の前記たわみ若しくは横振動を発生させ
る力を補償するようにした、ことを特徴とする放
電加工方法。２放電加工工程中の機械的な張力下にあつて線
状電極のたわみ若しくは横振動から生ずる放電加
工精度及び放電加工速度の悪化を除去する放電加
工装置において、放電加工を行なうための通常の電力供給手段６
に加えて、更に、補償用発生手段８を、前記線電
極１又は前記線電極１及び被加工品７に接続して
前記線電極の前記たわみを発生させる力を補償す
る、ことを特徴とした放電加工装置。