JPH07299658A - 放電加工用電源回路及び放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 放電加工で、加工用主電源回路と、その一部
を共用する加工面粗度の高速改善に有用な仕上げ加工用
電源回路を切換えて使用する場合に、加工用主電源回路
の不使用部を完全に遮断し、仕上げ加工用の放電電力を
生成仕上げ加工電圧値や波形を変化させずに放電間隙に
供給し、加工面粗度及び形状精度を向上させるようにす
る。 【構成】 加工用主電源回路５として、電圧パルス供給
回路６と、電流パルス供給回路８とを並設して備える。
仕上げ加工用電源回路として電流パルス供給回路８を高
周波の電流パルス供給回路１０とし、高周波結合トラン
ス１３により１サイクルの交流に変換し、放電間隙に高
周波交流電圧として供給するとともに、電圧パルス供給
回路６を主電源回路５の出力との間に挿設した機械的開
閉スイッチ６Ｅにより切り離すように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加工用電源回路に
関するもので、複数ある電源及び電源要素の切換え及び
組合わせにより各種多様な加工に適用可能な電源回路、
特にワイヤ放電加工の荒加工から仕上げ加工用、またワ
イヤ放電加工の中でも電蝕防止の荒加工から仕上げ加工
として有用な電源回路、そしてまた、ラム型放電加工の
主として仕上げ加工用等としても使用可能な放電加工用
電源回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電加工には、使用する加工用電極の違
いによるラム型放電加工とワイヤ放電加工、あるいはさ
らに細孔放電加工等の種類がある上に、前２者の場合に
は夫々荒加工から中加工、そして仕上げ加工まで多加工
工程の加工条件を夫々必要とし、またさらに電極有消耗
加工と電極低消耗または無消耗加工への対応、及び電
極、被加工体の各材質の組合わせや加工液の相違等に対
する対応、そして被加工体の種類によっては、水ないし
水系加工液使用の際に、電蝕防止状態での加工を可能と
すること等の要請から、各種の特性や機能が異なる複数
の電源回路及び電源回路要素等を設け、これらを種々に
切換え及び組み合わせることにより目的を達していた。

【０００３】そしてこのことは、加工用電源回路及び加
工用電源回路要素等に限らず、放電間隙の放電状態を維
持または制御等するために電圧パルスのパルス幅、休止
幅、及び放電電流振幅等の各種の電気的加工条件や加工
送りの制御のための放電状態検出信号を得る放電状態検
出回路等においても同様で、これらの複数の放電状態検
出回路も、加工の目的とか条件、及び使用される加工用
電源回路の特性や構成、さらには極性等により、所望の
放電状態検出回路が選定されたり、あるいは切換えたり
して使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、加工用
電極と被加工体から成る放電間隙には、少なくとも各複
数の加工用電源回路や電源回路要素及び放電状態検出回
路が接続されているところから、選択設定された加工目
的の或る加工条件等によっては、放電間隙に接続された
ままの、あるいは切り離し不完全な他の電源回路や検出
回路等に起因するのではないかと思われる不測の異常加
工状態や加工結果となることがあり、そしてかかる現象
は、特に精仕上げ加工の場合に、またさらに仕上げ加工
用電源回路として従来はあまり馴染みのない高周波交流
電圧源等を使用した場合に多いようで、従来見過ごされ
ていたものも少なくなかったようである。

【０００５】この点につき、さらに詳しく説明すると、
図４はワイヤ放電加工における仕上げ加工、特にサード
カット加工工程以後の加工面粗度改善の仕上げ加工を、
効率良く高性能で行なうために好適なものとして近時提
案された高周波交流電圧による仕上げ加工回路を備えた
ワイヤ放電加工用電源回路の概略を示すもので、図中６
は通常加工の間歇的な電圧パルス供給回路、８は回路６
の電圧パルスによる放電電流の電流値を増大させる電流
パルス供給回路、そして１３は高周波結合トランスで、
前記高周波高電流パルス供給回路８と高周波結合トラン
ス１３とによって、上述仕上げ加工用電源回路を構成し
ている。

【０００６】図において、１は一対の間隔を置いて配置
した位置決ガイド２Ａ、２Ｂ間を所定の張力を付与した
状態で軸方向に更新送り移動させられるワイヤ電極、３
は図示しないｘｙクロステーブルに載置したワークスタ
ンド４に取り付けられ、ワイヤ電極軸方向と略直角方向
から微小放電間隙を介して相対向せしめられる被加工体
で、図示しない加工液供給手段による加工液供給介在の
下に両者間に印加される間歇的な電圧パルス等の加工電
圧により放電を生ぜしめて加工が行われる。

【０００７】前記電流パルス供給回路８は、ワイヤ放電
加工のファーストカット加工工程（最初に加工溝を加工
形成する所謂荒加工工程）、及び該ファーストカット加
工工程後に、加工面改善もさることながら主として寸法
・形状精度出しのための加工を行なうセカンドカット加
工工程（中加工ないし中仕上げ加工）においても通常使
用される放電電流増大用の電流パルス供給回路であっ
て、可変直流電圧源８Ａとオン・オフ電子スイッチ素子
８Ｂと逆電圧防止用整流器８Ｃとの直列回路から成り、
高い立ち上がり高電流供給のためにこの直列回路中に所
謂電流制限抵抗を有していない。

【０００８】前記スイッチ素子８Ｂには、ゲート信号回
路８Ｄから高周波の間歇パルス状のゲート信号が供給さ
れ、リングコア１３Ａに１次及び２次巻線１３Ｂ、１３
Ｃを捲回した高周波結合トランス１３に高周波の高電流
ピークのパルス電流を供給し、該高周波結合トランス１
３により、前記パルス電流毎に発生する１サイクルの高
周波交流電圧間に休止時間を有るせしめ得る状態の高周
波交流電圧を放電間隙に供給して前記仕上げ加工を行な
うものである。

【０００９】図５は、前記図４の電流パルス供給回路８
と高周波結合トランス１３の各部の作動タイミングチャ
ートで、ａないしｄは、ほぼ理想的な作動波形を２サイ
クル分示しており、ａは、ゲート信号回路８Ｄの出力高
周波パルスのゲート信号、例えば約１００ｎＳ、ｂは、
前記ゲート信号ａに基づき電流パルス供給回路８が高周
波結合トランス１３の１次巻線に供給する電流パルス、
ｃは、前記パルス電流に基づき２次巻線１３Ｃに誘起さ
れ放電間隙に印加される高周波交流電圧と該高周波交流
電圧印加に基づき放電間隙で放電が発生した場合の放電
間隙電圧波形、ｄは、同放電間隙の放電電流の例であ
る。

【００１０】そして、この様な高周波交流電圧源から成
る仕上げ加工回路によれば、後述するように間歇的な電
圧パルス源によるセカンドカット加工工程までで約１２
〜１３μｍＲｍａｘ程度の加工面粗度に仕上げられた被
加工体の被加工面を、一加工工程またはそれ以上の加工
工程によりほぼ３〜３．５μｍＲｍａｘの加工面粗度
に、さらに一加工工程またはそれ以上のフォースカット
等の加工工程により約１．５μｍＲｍａｘ程度またはそ
れ以上の面粗度に仕上がるはずである。

【００１１】しかし、図示したように、高周波結合トラ
ンス１３の１次巻線入力、または電流パルス供給回路８
の出力両端には、上記仕上げ加工に先立つファーストカ
ット加工工程やセカンドカット加工工程等で使用した電
子スイッチ素子のオン・オフにより間歇的な電圧パルス
を供給する、例えば回路８に対し放電パルストリガ用の
前記電圧パルス供給回路６及びその他の図示しない電圧
パルス源等が接続されており、また前記高周波結合トラ
ンス１３の２次巻線出力、または放電間隙には、加工送
り装置や加工用電源装置に指令及び制御信号を供給する
ＮＣ装置を含む制御装置３４に、放電間隙の加工状態信
号を検出する検出回路３１〜３３等が接続されているた
め、前述したように、これが前述仕上げ加工の際に種々
の問題を起こすものである。

【００１２】すなわち、前記電圧パルス供給回路６中の
オン・オフ電子スイッチ素子６Ｂとしては、ＭＯＳ型Ｆ
ＥＴが常用のものであるが、該ＦＥＴ素子には寄生ダイ
オードがあり、また逆電圧防止整流器６Ｄは、通常シリ
コンダイオードが常用のものであるが、斯種ダイオード
は相当な逆回復時間（約１００〜２００ｎＳ前後）及び
その逆回復電荷が必要で、そしてこのことは低インダク
タンスで、低インピーダンスの電流パルス供給回路８の
出力パルス電流が、電圧パルス供給回路６側へ、例えば
約５０〜１００ｎＳ前後程度流れ込んでしまい、ゲート
信号が前述の如く約１００ｎＳ程度では、前記図５の高
周波交流電圧波形ｃは、同図ｅの如く所望の高電圧が発
生しない場合が多々発生し、放電間隙での放電状態が不
安定となり加工がうまくいかないこととなる。そしてこ
の放電状態を安定させようとして、前記電流パルス供給
回路８へのゲート信号を例えば約２００ｎＳの如く増大
させると、発生高周波交流電圧の無負荷電圧が上昇して
放電加工状態は安定するが、放電時間（放電パルス幅）
が大となって放電エネルギも大となるため、面粗度が粗
く、微細に仕上がらなくなってしまう。

【００１３】また、他方前記放電状態検出回路３１〜３
３は、例えば分圧回路３１、増幅回路、積分回路、利得
調整増幅回路、サンプルホールド増幅回路、及びＡ／Ｄ
変換回路等から成る通常の検出回路３２、及び該検出回
路３２と前記制御装置３４間のフォトカプラ等から成る
絶縁入出力回路３３等から成り（この点につき詳細が必
要ならば、本発明特許出願人の先願発明に係る出願日平
成６年４月１５日、整理番号Ｐ９４−００５、発明の名
称「放電加工装置」を参照されたい）、この放電状態検
出回路３１〜３２が有する浮遊容量により、図５のｆに
示すように鋭い放電電流ピークの放電を現出して、被加
工面全体が所望の微細面に仕上がらなくなるものであ
る。

【００１４】そこで、本発明の目的は、仕上げ加工に際
し、複数ある電源回路や電源回路要素、及び放電状態検
出回路等が仕上げ加工用に選択及び／または切換えられ
た時、該仕上げ加工において使用されない電源回路や電
源回路要素、及び放電状態検出回路、特に仕上げ加工工
程より前の加工工程で使用された電源回路や電源回路要
素の内の一部の電源回路や電源回路要素を仕上げ加工用
の電源回路や電源回路用等として共用しているような形
式の加工用電源回路の場合に、前記共用する電源回路や
電源回路要素部分を機械的開閉スイッチによって前記仕
上げ加工用の電源回路から切り離して、回路の浮遊静電
容量等による障害を排除し、目的とする仕上げ加工が確
実に行われるようにすることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述の本発明の目的は、
（１）加工用電極と被加工体とからなる放電間隙に、直
流電圧源と電流制限抵抗とオン・オフ電子スイッチ素子
とを直列に接続した電圧パルス供給回路を並列に接続す
ると共に、第２の直流電圧源と第２のオン・オフ電子ス
イッチ素子とを直列に接続した直列回路中に電流制限抵
抗を有しない電流パルス供給回路を並列に接続し、前記
電圧パルス供給回路のオン・オフ電子スイッチ素子のオ
ン後印加電圧パルスに基づく放電間隙での放電開始に応
じ上記第２のオン・オフ電子スイッチ素子に所定時間幅
のオン信号を供給するようにした放電加工用電源回路に
於いて、前記第２のオン・オフ電子スイッチ素子のゲー
ト入力に切換え可能に高周波のオン・オフゲート信号回
路が設けられ、前記各電圧及び電流パルス供給回路の両
端出力と放電間隙との間に、捲回された１次巻線と２次
巻線とを有するリングコアの高周波結合トランスと、前
記出力を放電間隙と１次巻線との接続に切換え得ると共
に前記放電間隙を前記出力と２次巻線との接続に切換え
得る切換えスイッチとを設け、前記加工用電源回路によ
る荒加工後の仕上げ加工に際し、前記第２のオン・オフ
電子スイッチ素子のゲート入力を前記高周波のゲート信
号回路に切換えると共に、前記切換えスイッチの切換え
操作により前記電流パルス供給出力を前記１次巻線に又
放電間隙を２次巻線出力に接続し、更に前記電圧パルス
供給回路を前記出力との間に設けた機械的開閉スイッチ
によって電流パルス供給回路から切り離して前記放電間
隙に高周波交流電圧を供給し、仕上げ放電加工する構成
の放電加工用電源回路とすることにより、（２）また、
前記（１）の放電加工用電源回路を、前記加工用電極と
してワイヤ電極を用いるワイヤ放電加工の加工用電源回
路として用いることにより、（３）また、前記（１）ま
たは（２）の放電加工用電源回路において、前記機械的
開閉スイッチの開閉接点が、前記電圧パルス供給回路の
両端と前記出力両端との間に夫々設けられた構成とする
ことにより、（４）また、前記（１）ないし（３）の放
電加工用電源回路において、前記電圧パルス供給回路と
電流パルス供給回路とが前記出力に対して相互に同一極
性に、かつ前記放電間隙に対して正極性に接続された構
成とすることにより、（５）また、前記（１）ないし
（３）の放電加工用電源回路において、前記電圧パルス
供給回路と電流パルス供給回路とが前記出力に対して互
いに異極性に、かつ前記放電間隙に対し前記電圧パルス
供給回路を逆極性に接続した構成とすることにより、
（６）また、前記（１）ないし（３）の放電加工用電源
回路において、前記電流パルス供給回路を前記出力及び
放電間隙に対し正極性に接続すると共に、前記電圧パル
ス供給回路を前記出力に対し、正極性と逆極性、及び切
り離し接続可能に設けた構成とすることにより達成され
る。

【００１６】またさらに、前述の本発明の目的は、
（７）前記請求項１乃至６に記載の放電加工用電源回路
による仕上げ放電加工が、前記放電間隙の放電状態検出
回路による検出信号を加工送りのサーボ制御信号として
加工が行われるように構成された放電加工装置に於い
て、前記放電間隙に別異複数個並設された放電状態検出
回路中前記仕上げ加工用以外の放電状態検出回路を仕上
げ加工時に機械的開閉スイッチにより放電間隙から切り
離す構成の放電加工装置とすることにより、より良く達
成される。

【００１７】

【作用】本発明の放電加工用電源回路は、上述のような
構成であるから、仕上げ加工に際して、その仕上げ加工
用電源部分から放電間隙に供給される高周波の電圧パル
スまたは電流パルス、または高周波の交流電圧または電
流が、不使用の荒加工（ファーストカット加工工程）や
中加工（セカンドカット加工工程）等に用いられる間歇
的な電圧パルス電源回路部分、特にトランジスタ（通常
ＭＯＳ−ＦＥＴ等）や逆流防止ダイオード（通常シリコ
ンダイオード等）に還流または吸収されないので、目的
とする値、波形とエネルギを有する電圧及び電流の放電
加工電力として放電間隙に供給されて、安定した加工状
態で目的とする仕上げ加工が確実に行なえるようになっ
た。

【００１８】

【実施例】図１は、特にワイヤ放電加工用電源回路、そ
して仕上げ加工用電源回路として高周波電流パルス発生
回路１０と高周波結合トランス１３を有する回路装置１
２との組合わせにより１サイクルの高周波交流の間に必
要に応じ休止時間を有せしめ得る高周波交流電圧源３０
を構成した実施例回路の説明図で、１は一対の間隔を置
いて配置した位置決めガイド２Ａ、２Ｂ間を所定の張力
を付与した状態で軸方向に更新送り移動させられるワイ
ヤ電極、３は図示しないｘｙクロステーブルに載置した
ワークスタンド４に取り付けられ、ワイヤ電極軸方向と
略直角方向から微小放電間隙を介して相対向せしめられ
る被加工体で、図示しない加工液供給手段による加工液
供給介在の下に両者間に印加される間歇的な電圧パルス
等の加工電圧により放電を生ぜしめて加工が行われるも
のである。

【００１９】そして、前記荒加工条件で最初に加工溝を
加工形成するファーストカット加工工程、及び寸法・形
状精度を仕上げるセカンドカット加工工程の加工のため
の加工電圧、すなわち、間歇的な電圧パルスは、図示し
た一実施例のワイヤ放電加工用電源回路５の出力５Ａ、
５Ｂから、給電接続線１１Ａ、１１Ｂとしての同軸また
はシールド線を介し、あるいはさらに、放電間隙近傍の
引き回しリード線には、好ましくは縒線を利用するが如
くにしてワイヤ電極１と被加工体３間に供給印加され
る。

【００２０】前記電源回路５は、８０〜１２０Ｖ程度の
通常ほぼ一定電圧の直流電圧源６Ａと、電流容量に応じ
複数個が並列に接続されるＭＯＳ−ＦＥＴトランジスタ
等の電子スイッチ素子６Ｂと、電流制限抵抗６Ｃと、及
び逆電圧防止整流器６Ｄとの直列回路からなる、従来最
も通常の間歇的な電圧パルスの生成供給回路６が、放電
間隙に並列となるように給電接続線１１Ａ、１１Ｂに接
続され、前記間歇的な電圧パルスは、パルス制御装置７
によるスイッチ素子６Ｂの制御により所望に生成され
る。すなわち、制御装置７の前記スイッチ素子６Ｂの制
御装置部分としては、スイッチ素子６Ｂを放電間隙の放
電状態検出信号による変更制御をする場合を除き、予め
選択設定した一定のオン時間信号τ_ＯＮとオフ時間信号
τ_ＯＦＦとを規則的に交互に繰り返して電圧パルスを制
御供給する場合と、スイッチ素子６Ｂのオン時間信号を
放電間隙に電圧パルスの印加開始時より放電間隙で放電
が開始するまでの該放電開始遅延期間の関数とし増大す
る、すなわち各放電パルスの放電持続時間を設定の一定
値とするよう電圧パルス印加開始後放電間隙での放電開
始時より前記オン時間信号の計測を開始し、計測完了に
よりスイッチ素子６Ｂをオフとしてオフ時間に移行させ
る制御をするもの等があり、以下の説明では、主として
前記後者の場合について説明を加えるが、本発明は何等
これに限定されるものではない。

【００２１】前記電源回路５には、前記スイッチ素子６
Ｂのオン・オフによる加工電圧パルス供給回路６に加え
て、該回路６による放電パルスの放電電流振幅Ｉｐを増
大し、延ては加工平均電流を増大させて、加工速度を一
段と増加させるためのパルス電流増幅回路または電流パ
ルス供給回路８が、可変直流電圧源８Ａとスイッチ素子
８Ｂと逆電圧防止整流器８Ｃとから成る直列回路として
回路６と並列に設けられており、該電流パルス供給回路
８は制御装置７によるスイッチ素子８Ｂのオン時に急峻
な立ち上がりの高電流を出力するように、所謂電流制限
抵抗がその直列回路中にない無抵抗回路、乃至はスイッ
チ素子８Ｂの破損防止のために制御装置７に設けられて
いるスイッチ素子８Ｂの電流制御器７Ａの作動のための
微小な検出抵抗の他には電流制限抵抗が挿入されていな
い回路８であって、スイッチ素子６Ｂのオン時間信号ま
たは前記放電開始よりのオン時間信号は、ワイヤ放電加
工においては、大きくても数１０μＳ以内、通常数μＳ
以内であるから、スイッチ素子８Ｂを放電トリガ用の回
路６による印加電圧パルスにより間隙での放電開始を検
出して作動するオン時間信号の間オンさせるようにして
も、スイッチ素子８Ｂまたは少なくとも回路８の飽和領
域動作への移行時間等の関係から破損を免れ得る場合が
有るが、上記スイッチ素子８Ｂの動作領域を不飽和領域
と、または少なくとも回路８の電流がスイッチ素子８Ｂ
の飽和電流値よりも充分小さい（通常数分の一）範囲が
動作領域となるように条件設定すれば、該スイッチ素子
８Ｂないしは回路８の電流オフ切れ特性が鋭く、急峻と
なるから好ましいものである。

【００２２】図示の実施例では、前記電源回路５中に、
さらに可変直流電圧源９Ａとスイッチ素子９Ｂと電流制
限抵抗９Ｃ及び逆電圧防止整流器９Ｄとの直列回路から
成るもう一つの、すなわち、第２の電圧パルス供給回路
９が設けられており、該第２の電圧パルス供給回路９
は、開閉スイッチ９Ｅにより所望に応じて使用されるも
のであるが、例えば、直流電圧源９Ａは、通常出力電圧
が一定の直流電圧源６Ａ（約８０〜１２０Ｖ）に対し、
可変で電圧値は同等以上（８０〜２８０Ｖ）であり、電
流制限抵抗９Ｃは、抵抗６Ｃに対し大きな設定で、回路
９の電流容量を小さなものとし、スイッチ素子９Ｂをパ
ルス制御装置７により、例えばスイッチ素子６Ｂとオン
・オフ同期印加などの制御をする等して、間隙の平均加
工電圧を高めることにより放電開始を促進させるととも
に、間隙電圧検出によるサーボ制御で放電間隙を広く維
持させるなどの作用をする副電源であって、本発明の実
施に必須のものではない。

【００２３】前述の電流パルス供給回路８は、電圧パル
ス供給回路６及び通常回路９とともに電源回路５とし
て、被加工体３のファーストカット加工工程と、該ファ
ーストカット加工工程後の加工の寸法・形状精度出し加
工を行なうセカンドカット加工工程、すなわち、加工電
圧として間歇的な電圧パルスを用いる最初の加工工程に
用いられるもので、ゲート入力は切換えスイッチ８Ｅに
より制御装置７に接続されていて、例えば前述のような
回路６との関連制御が行われるものであるが、前記最初
の加工工程であるファーストカット及びセカンドカット
加工工程の加工の終了後、第２の加工工程である高周波
交流電圧を用いる加工面粗度出し加工の１乃至２の仕上
げ加工工程（例えば、サードカット加工工程、あるいは
さらにフォースカット加工工程）に移行するに際し、電
圧パルス供給回路６及び回路９を必ず開閉スイッチ６Ｅ
及び９Ｅを夫々用いて機械的に切り離すとともに、前記
切換えスイッチ８Ｅを間歇パルスのゲート信号回路８Ｄ
側に切換えて、電流パルス供給回路８を高周波電流パル
ス発生回路１０として機能せしめるものである。なお、
上記ゲート信号回路８Ｄは、パルス制御装置７内にその
一部の構成として内設構成し得るだけでなく、さらに制
御装置７内において、記憶した切換制御データを読み出
す等してソフト的に切換え作動せしめ得るものである。

【００２４】そして、その際、前記高周波パルス発生回
路１０と放電間隙間に設けられた高周波結合トランス１
３と、前記寸法・形状精度出しの最初の加工工程から加
工面粗度等の仕上げの第２の加工工程に移行する際の回
路切換え開閉スイッチ１４とから成る函体状のボックス
に収納された回路装置１２は、以下の如き構成、及び切
換え使用されるものである。

【００２５】高周波結合トランス１３は、前記高周波パ
ルス発生回路１０が出力する間歇的な高周波パルス電流
１個１個を１サイクルの高周波交流電圧に変換するもの
で、高周波用フェライト等から成る高透磁率のリングコ
ア１３Ａに１次巻線１３Ｂと２次巻線１３Ｃとが、巻線
比が１：１〜３、好ましくは１：１〜２、捲回数が１次
巻線１〜５ターン、好ましくは１〜２ターン、２次巻線
１〜１２ターン、好ましくは１〜４ターンの如く、高周
波数応答可能に何れも少ない巻数で、かつどちらかと言
えば、２次側に電圧が高くて電流が小さい仕上げ加工用
の高周波交流電圧を得る目的から、１次巻線よりも２次
巻線の捲回数が同一以上となるように捲回してあるもの
である。

【００２６】次に、前記高周波電流パルス発生回路１０
の出力と、前記ワイヤ電極１・被加工体３から成る放電
間隙間の給電接続線１１Ａ、１１Ｂと前記回路装置１２
の接続と切換え構成につき説明すると、１次巻線１３Ｂ
を高周波電流パルス発生回路１０の出力と接離する開閉
スイッチと２次巻線１３Ｃを放電間隙と接離する開閉ス
イッチとは、前記高周波電流パルス発生回路１０の出力
両端と放電間隙のワイヤ電極１と被加工体３夫々の間に
接続される給電接続線１１Ａ、１１Ｂの回路部分に設け
られる給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂと、１次巻
線の入力両端を前記給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４
Ｂよりも高周波電流パルス発生回路１０側でその出力線
の両方に接続する間の一方または両方の接続回路に挿設
した１次巻線開閉スイッチ１４Ｃと、及び２次巻線の出
力両端を前記給電回路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂより
も放電間隙側でワイヤ電極１と被加工体３の両方に接続
する間の一方または両方の接続回路に挿設した２次巻線
開閉スイッチ１４Ｄとから成り、前記２つの給電回路開
閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂと、１次巻線及び２次巻線開
閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄとは、前者の開閉スイッチ１
４Ａ、１４Ｂがオンの時、後者の開閉スイッチ１４Ｃ、
１４Ｄがオフとなるように互いに逆に開閉せしめられる
ことによりその目的を達成するものであり、前記給電回
路開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂがオフで、１次及び２次
巻線開閉スイッチ１４Ｃ、１４Ｄがオンのとき、本発明
の目的とする高周波交流電圧による仕上げ加工用電源回
路が構成されることになる。なお、図示では１次巻線及
び２次巻線の各開閉スイッチとして、夫々各１個が設け
られた場合で、かつ設けられる切換えスイッチの数も最
も少ない数として構成した場合であるが、スイッチの数
により種々の切換え回路構成となし得ることは当然であ
る。

【００２７】上述の如くして図１の加工用電源回路を開
閉スイッチ６Ｅ及び９Ｅ、そして前記１次及び２次巻線
の開閉スイッチ１４Ａ、１４Ｂと給電回路開閉スイッチ
１４Ｃ、１４Ｄの開閉、切換により、仕上げ加工回路を
構成したときの各部の電圧、電流波形は、先に図５のａ
〜ｄに図示説明したところであるが、前記ゲート信号回
路８Ｄから出力する間歇的なパルスのゲート信号は、本
発明が適用される仕上げ加工においては、図示ではＴ
_ＯＮ＝１００ｎＳ、Ｔ_ＯＦＦ：１．０μＳで、大凡約Ｔ
_ＯＮ＝５０ｎＳ〜１０００ｎＳ程度のμＳオーダ以下
で、Ｔ_ＯＦＦ＝５００ｎＳ〜１０μＳまたは数１０μＳ
程度であり、ｃの交流電圧が相互に繋がるのを限度とし
て、好ましくはＡＴ_ＯＦＦ≧０となるよう条件設定をす
るものである。また、前記高周波パルス発生回路１０の
出力電流パルス波形ｂは、スイッチ素子８Ｂが、または
少なくとも回路８の電流がスイッチ素子８Ｂの飽和電流
値よりも充分小さい立ち上がり電流の飽和領域動作状態
となる前にゲート信号ａがオフとなり、スイッチ素子８
Ｂ、または回路８の電流切れが高速で行われたものとし
て示されている。

【００２８】そしてこのような電流パルス発生回路１０
と結合トランス１３との組合わせによる発生高周波交流
電圧の波形成形（通常、急峻で滑らかな正弦波状化、ま
たはさらにＡＴ_ＯＦＦ＝０の連続波形等）には、２次巻
線１３Ｃと放電間隙間の放電回路に直列に所望のインダ
クタンスを挿入することが有効で、そのための手法とし
ては、所定のインダクタンスを有するコイルを直列に接
続するとか、電極１またはガイド２Ａ、２Ｂ部において
ワイヤ電極１を囲繞するように高透磁率の磁気コアを設
けるようにしても良い。

【００２９】また、前記ｃ図の２次巻線１３Ｃの高周波
交流電圧は、近似のテストによれば、外径約５５ｍｍ
φ、内径約３０ｍｍφの、高透磁率Ｍｎ−Ｚｎフェライ
トや、Ｎｉ−Ｚｎフェライト等のフェライトトロイダル
コア（例えば、ＴＤＫ製ＰＣ５０またはＰＣ３０−Ｔ４
０×１６×２４）を２重積したコア１３Ａに、断面約
３．５ｍｍ^２のテフロン系樹脂被覆導線を１次巻線１３
Ｂ：１ターン、２次巻線１３Ｃ：２ターンとしたとき、
直流電圧源８Ａの出力約６０Ｖで正負に夫々約１５０〜
１７０Ｖ、電圧源８Ａの出力約２５Ｖで正負に夫々約６
０〜６５Ｖで、本発明の加工工程である加工面粗度改善
の仕上げ加工（サードカット、及びフォースカット）に
適用可能な、好適に高電圧の高周波交流電圧が得られ、
放電電流波形ｄに示す如く、交流電圧１サイクルの初め
の半波で放電が発生すると、次の逆極性の半波において
は続いて放電が起こることになるが、平均加工電流が１
Ａ前後程度より小さい値で仕上げ加工を進行させること
ができる。例えば、前記正負約１５０〜１７０Ｖ、約１
ＭＨｚの高周波交流電圧で、最初の加工工程のセカンド
カット加工までで約１０〜１３μｍＲｍａｘに仕上げた
加工面を、本発明の加工工程のサードカットで加工する
ことにより、約３．５μｍＲｍａｘ程度に仕上げること
ができ、さらに前記正負約６０Ｖの高周波交流電圧でフ
ォースカット加工することにより約１．５μｍＲｍａｘ
程度、またはそれ以上に仕上がるものである。

【００３０】そしてこの場合、ファーストカット及びセ
カンドカット等の最初の荒・中加工の際に使用した、副
電源９はもちろんのこと、電圧パルス供給回路６も、開
閉スイッチ９Ｅ及び６Ｅにより、好ましくは高周波結合
トランス１３の１次巻線１３Ｂに対する両給電線に１１
Ａ及び１１Ｂへの出力５Ａ及び５Ｂに対して、回路を機
械的に切り離すように操作設定されるものである。

【００３１】こうすることにより、副電源９の回路の影
響はもちろんのこと、電圧パルス供給回路６中のオン・
オフ電子スイッチ素子６Ｂの寄生ダイオード６ｂや逆電
圧防止整流器６Ｄの逆回復時間（逆回復電荷）による電
流パルス供給回路８の出力電流が回路６側へ還流するの
を防止し、出力電流ピークの減衰を防止して、目的とす
る高電圧の高周波交流電圧を高周波結合トランス１３で
変換出力させることができ、安定で確実な面粗度出しの
加工をすることができるようになる。

【００３２】そして、この時同時に、放電間隙に並列に
接続してある放電状態検出回路も、上述最初の加工の際
に使用した放電状態検出回路３１、３２、３３から放電
間隙に対して小さな浮遊容量しか作用させ得ない仕上げ
加工用放電状態検出回路３５、３６、３７、３２′、３
３′に開閉スイッチ３８により機械的に切換えて、該仕
上げ加工用放電状態検出回路３５〜３７、３２′、３
３′の検出信号によって、加工のためのサーボ送りの制
御や電源制御等を行ないつつ加工をするようにするもの
である。

【００３３】すなわち、上記仕上げ加工用の放電状態検
出回路として図示のものは、放電間隙に抵抗３６とフォ
トカプラ３５の発光ダイオード等の発光素子３５Ａとを
直列に接続した直列回路を並列に接続し、増幅回路、積
分回路、利得調整増幅回路、サンプルホールド増幅回
路、及びＡ／Ｄ変換器等から成る検出回路の主要部の回
路３２′は、フォトカプラ３５の光電変換トランジスタ
等の受光素子３５Ｂが前記発光素子３５Ａと完全に電気
的に絶縁されているところから、該抵抗３６と発光素子
３５Ａからなる検出回路部の浮遊容量が放電間隙に影響
を及ぼすことはないことになる。

【００３４】なお、３３′は、フォトカプラ３３と同様
フォトカプラで、また発光素子３５Ａに並列に接続され
た３７は、発光素子３５Ａと同様の発光素子であっても
良いダイオードで、発光素子３５Ａと逆極性に接続さ
れ、前記直列回路の正負の電圧降下を同一に平衡をとら
せるため、及び発光素子３５Ａに対する逆方向端子電圧
を低下させるために設けられたものである。

【００３５】図２は、本発明の別の実施例で、加工の最
初から、すなわちファーストカット及びセカンドカット
の加工工程とも、ＷＣ−Ｃｏ焼結合金の如き被加工体の
加工のために電蝕防止の加工用電源とするため、一種の
交流加工とする、すなわち電圧パルス供給回路６が前述
図１の場合とは極性が逆向きに放電間隙に接続された電
源回路の例であり、前記副電源９や放電状態検出回路等
は省略してある。

【００３６】図示の回路接続状態においては、高周波交
流電圧による仕上げ加工指令ＨＦがパルス制御装置７及
び開閉スイッチ６Ｅ及び１４Ａ〜１４Ｄの励磁回路１５
に入力しておらず、各Ｂ接点がオン状態で、被加工体３
に対し、ファーストカット加工またはさらにセカンドカ
ット加工が行われる状態で、高周波結合トランス１３は
回路から切り離されている。

【００３７】パルス制御装置７よりスイッチ素子６Ｂに
ゲート信号が加えられオンとなり、放電間隙に図１に場
合とは逆向きの逆極性電圧パルスが印加され、不定遅延
期間の後の放電間隙の絶縁破壊により、該逆極性電圧パ
ルスにより放電が開始され、放電間隙電圧が電圧パルス
６の無負荷電圧から放電電圧に低下すると、該放電開始
を検出して、制御装置７により電流パルス供給回路８の
スイッチ素子８Ｂに、所定オンタイムの間オンとなるゲ
ート信号が供給され、前記放電間隙での逆極性放電は打
ち消されて正極性の放電の放電電流となり、前記所定オ
ンタイムの間の放電の継続後両スイッチ素子６Ｂ及び８
Ｂはオフとなり、所定設定のオフタイムの後スイッチ素
子６Ｂは再びオンとなり、前述の作動を繰り返し放電加
工が行われる。この時、電圧パルス供給回路６から間隙
に供給される電圧パルスは、図１の場合とは逆の逆極性
で、放電間隙に正極性の電圧パルスが無負荷電圧として
印加されることがなく、このため合金の被加工体３中か
らＣｏ等の金属成分が電解溶出することがなく加工する
ことができることになるものである。

【００３８】而して、このような加工用電源回路の場合
にも、サードカット加工工程等及びそれ以後の仕上げ加
工の際には、高周波高電流パルス供給回路８と高周波結
合トランス１３とから成る高周波交流電圧源３０を仕上
げ加工用電源回路として充分目的通り機能させるため、
前記電圧パルス供給回路６と等は、加工回路中から開閉
スイッチ６Ｅ、６Ｅにより機械的に切り離されるもので
ある。すなわち、前記仕上げ加工指令ＨＦをパルス制御
装置７及びリレー励磁回路１５に入力すると、電流パル
ス供給回路８等の出力５Ａ、５Ｂは、開閉スイッチ１４
Ａ及び１４Ｂの開により、電極１と被加工体３とから成
る放電間隙から切り離されるとともに、前記出力５Ａ、
５Ｂは開閉スイッチ１４Ｃの閉により高周波結合トラン
ス１３の１次巻線１３Ｂに、そして前記放電間隙は開閉
スイッチ１４Ｄの閉により２次巻線１３Ｃに接続され、
これと同時に前記電圧パルス供給回路６は、開閉スイッ
チ６Ｅ、６Ｅが開となって出力５Ａ、５Ｂから切り離さ
れ、そして他方において、電流パルス供給回路８のスイ
ッチ素子８Ｂはパルス制御装置７から所望高周波の間歇
パルス状ゲート信号が供給されるように制御が切換えら
れ、仕上げ加工用電源回路が構成されることになるもの
である。

【００３９】なお、この場合放電状態検出回路として
は、前述図１と同様に２組設けて開閉スイッチ３８を仕
上げ加工指令ＨＦ入力により切換えるように構成しても
良いが、この図２の実施例の場合には、電圧パルス供給
回路６を使用するファーストカット加工工程やセカンド
カット加工工程も、それ以後の高周波交流電圧によるサ
ードカット加工等の仕上げ加工の場合と実質上同等な交
流電源による加工であるところから、高周波交流電源に
よる仕上げ加工用として開発された図１の仕上げ加工用
放電状態検出回路３５、３６、３７、３２′、３３′
を、利得調整等をすることにより、全加工工程にわたっ
て切換えなしで使用できるものである。

【００４０】図３は、前記図２と同様な本発明の他の実
施例で、前記図１電源回路による各種の加工、及び図２
の電源回路による各種の加工が、回路の切換えにより全
て可能に機能的に構成したもので、電源回路の出力５
Ａ、５Ｂと電圧パルス供給回路６との間に４個の開閉ス
イッチ１７を挿設し、該スイッチ１７に電圧パルス供給
回路６の放電間隙に対する接続極性切換えと、機械的な
接離開閉スイッチとの両方を兼用させるようにしたもの
であり、この点を除く回路の構成作動等は、前述図１及
び図２の場合と同様である。

【００４１】而して、上記極性切換え及び機械的な接離
切換えの点につき説明すると、ＰＬ１は正極性指令及び
開閉接点、ＰＬ２は逆極性指令及び開閉接点で、高周波
交流電圧による加工、すなわち仕上げ加工指令ＨＦが入
力すると、正極性接続リレー励磁回路１６Ａ及び逆極性
接続リレー励磁回路１６Ｂはともに動作不能で、その開
閉接点ＰＬ１、ＰＬ２は全て開で電圧パルス供給回路６
は、出力５Ａ、５Ｂから完全に機械的に切り離されてお
り、他方仕上げ加工指令ＨＦの入力がないときに正極性
及び逆極性接続の各リレー励磁回路１６Ａ、１６Ｂは共
に動作可能であって、正極性接続指令ＰＬ１または逆極
性接続指令ＰＬ２の選択操作に応じ目的とする接続がな
されるものである。なお、この場合には、前記放電状態
検出回路としては、図１の如く少なくとも２つ、また正
極性加工（図１）と逆極性加工（図２）での各放電状態
検出回路が異なる場合には３つが、開閉スイッチ３８に
より前述各種の切換えに応じて切換えられることになる
ものである。

【００４２】以上の本発明の放電加工用電源回路は、所
謂ラム型放電加工機の場合にも使用し得るものであり、
またラム型放電加工機の放電間隙及びその廻りの浮遊容
量を小さくした仕上げ加工の場合、例えば前述の如く比
較的細い単純棒状電極を使用する場合とか、加工電極の
加工面積がある程度大きくても加工液中に導電性（金
属、炭素）その他の粉末を混入し、放電間隙が広い状態
での加工とした場合には、前記電源回路及び電源回路要
素の切り離しや切換えとともに前記放電状態検出回路の
切換え等もそれなりの効果を発揮し得るものである。

【００４３】

【発明の効果】本発明の放電加工用電源回路は、上述の
ような構成であるから、仕上げ加工に際して、その仕上
げ加工用電源部分から放電間隙に供給される高周波の電
圧パルスまたは電流パルス、または高周波の交流電圧ま
たは電流が、不使用の荒加工（ファーストカット加工）
や中加工（セカンドカット加工）等に用いられる間歇的
な電圧パルス電源回路部分、特にトランジスタ（通常Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴ等）や逆流防止ダイオード（通常シリコン
ダイオード等）に還流または吸収されないので、目的と
する値、波形とエネルギを有する電圧及び電流の放電加
工電力として放電間隙に供給され、安定した加工状態で
目的とする仕上げ加工が確実に行なえるようになる。

【００４４】以上、本発明の加工用電源回路につき、図
示した実施例により説明を加えたが、本発明は特許請求
の範囲に記載する本発明の精神を逸脱しない範囲で各部
に各種の変更を加えて実施し得るものである。例えば、
仕上げ加工用高周波交流電圧源のさらなる高周波化、例
えば２ＭＨｚとするために、例えば電流パルス供給回路
８を２組並列に設け、例えば夫々をτ_ＯＮ＝１００ｎＳ
で、τ_ＯＦＦ＝９００ｎＳの１ＭＨｚの高周波（電流）
パルス発生回路の２組を約１８０°（π）位相差を有せ
しめて、高周波交流電圧の１サイクルが約５００ｎＳ以
内で終了するように調整すれば良いが如くであり、また
高周波交流電圧ｃ間の休止時間ＡＴ_ＯＦＦがより小さ
い、さらには連続に近い設定の場合には、放電間隙の平
均電圧が所定レベル以下の電圧検出となったときとか、
所定の設定した周期（１００μＳ〜１０ｍＳ毎に）、例
えば１０〜１００μＳ程度の間、スイッチ素子８Ｂのオ
ン・オフを停止させる必要があるのは安全上当然であ
る。

【００４５】また、上記高周波結合トランス１３は、上
述本発明の如き加工電流の小さい仕上げ加工に用いる限
りにおいては、発熱は少ないようであるが、機械の設置
環境等によっては、空冷、さらには水冷等の冷却手段を
講じ得るものであり、かかる構成変更は、本発明に用い
る電源用回路の結線や開閉スイッチの数、配置及び当該
開閉スイッチの構成等についても同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電加工用電源回路の実施例全体を示
す回路構成説明図である。

【図２】本発明の放電加工用電源回路の他の実施例を示
す回路構成説明図である。

【図３】本発明の放電加工用電源回路の、また他の実施
例を示す回路構成説明図である。

【図４】従来例の放電加工用電源回路部分の一例を示す
回路構成説明図である。

【図５】図４の回路を仕上げ加工用電源回路として作動
させたときの一部の部分の作動波形及びタイムチャート
の説明図である。

【符号の説明】

１，ワイヤ電極、加工用電極 ２Ａ，２Ｂ，位置決めガイド ３，被加工体 ４，ワークスタンド ５，ワイヤ放電加工用電圧パルス源 ６，電圧パルスの生成供給回路 ７Ａ，直流電圧源 ７Ｂ，電子スイッチ素子 ７Ｃ，電流制限抵抗 ７Ｄ，逆流防止整流器 ８，電流増幅回路、電流パルス供給回路 ８Ａ，可変直流電圧源 ８Ｂ，電子スイッチ素子 ８Ｃ，逆流防止整流器 ８Ｄ，ゲート信号回路 ８Ｅ，切換えスイッチ ９，第２電圧パルス供給回路、副電源 ９Ａ，可変直流電圧源 ９Ｂ，電子スイッチ ９Ｃ，電流制限抵抗 ９Ｄ，逆流防止整流器 ９Ｅ，開閉スイッチ １０，高周波電流パルス発生回路 １１Ａ，１１Ｂ，給電回路接続線 １２，回路装置 １３，高周波結合トランス １３Ａ，リングコア １３Ｂ，１次巻線 １３Ｃ，２次巻線 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，開閉スイッチ １５，リレー励磁回路 １６Ａ，１６Ｂ，正・逆極性リレー励磁回路 １７，極性切換え開閉スイッチ ３１〜３３，放電状態検出回路 ３４，制御装置 ３３，３３′，３５，フォトカプラ ３５Ａ，発光素子 ３５Ｂ，受光素子 ３６，抵抗 ３７，ダイオード ３８，開閉スイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工用電極と被加工体とからなる放電間
   隙に、直流電圧源と電流制限抵抗とオン・オフ電子スイ
   ッチ素子とを直列に接続した電圧パルス供給回路を並列
   に接続すると共に、第２の直流電圧源と第２のオン・オ
   フ電子スイッチ素子とを直列に接続した直列回路中に電
   流制限抵抗を有しない電流パルス供給回路を並列に接続
   し、前記電圧パルス供給回路のオン・オフ電子スイッチ
   素子のオン後印加電圧パルスに基づく放電間隙での放電
   開始に応じ上記第２のオン・オフ電子スイッチ素子に所
   定時間幅のオン信号を供給するようにした放電加工用電
   源回路に於いて、 前記第２のオン・オフ電子スイッチ素子のゲート入力に
   切換え可能に高周波のオン・オフゲート信号回路が設け
   られ、前記各電圧及び電流パルス供給回路の両端出力と
   放電間隙との間に、捲回された１次巻線と２次巻線とを
   有するリングコアの高周波結合トランスと、前記出力を
   放電間隙と１次巻線との接続に切換え得ると共に前記放
   電間隙を前記出力と２次巻線との接続に切換え得る切換
   えスイッチとを設け、前記加工用電源回路による荒加工
   後の仕上げ加工に際し、前記第２のオン・オフ電子スイ
   ッチ素子のゲート入力を前記高周波のゲート信号回路に
   切換えると共に、前記切換えスイッチの切換え操作によ
   り前記電流パルス供給出力を前記１次巻線に又放電間隙
   を２次巻線出力に接続し、更に前記電圧パルス供給回路
   を前記出力との間に設けた機械的開閉スイッチによって
   電流パルス供給回路から切り離して前記放電間隙に高周
   波交流電圧を供給し、仕上げ放電加工するように構成し
   て成ることを特徴とする放電加工用電源回路。
2. 【請求項２】 前記荒加工及び該荒加工後の仕上げ加工
   等の一連の放電加工がワイヤ放電加工であって、前記加
   工用電極がワイヤ電極であることを特徴とする請求項１
   に記載の放電加工用電源回路。
3. 【請求項３】 前記機械的開閉スイッチの開閉接点が、
   前記電圧パルス供給回路の両端と前記出力両端との間に
   夫々設けられていることを特徴とする請求項１又は２に
   記載の放電加工用電源回路。
4. 【請求項４】 前記電圧パルス供給回路と電流パルス供
   給回路とが前記出力に対して相互に同一極性に、かつ前
   記放電間隙に対して正極性に接続されて成ることを特徴
   とする請求項１乃至３に記載の放電加工用電源回路。
5. 【請求項５】 前記電圧パルス供給回路と電流パルス供
   給回路とが前記出力に対して互いに異極性に、かつ前記
   放電間隙に対し前記電圧パルス供給回路を逆極性に接続
   して成ることを特徴とする請求項１乃至３に記載の放電
   加工用電源回路。
6. 【請求項６】 前記電流パルス供給回路を前記出力及び
   放電間隙に対し正極性に接続すると共に、前記電圧パル
   ス供給回路を前記出力に対し、正極性と逆極性、及び切
   り離し接続可能に設けられて成ることを特徴とする請求
   項１乃至３に記載の放電加工用電源回路。
7. 【請求項７】 前記請求項１乃至６に記載の放電加工用
   電源回路による仕上げ放電加工が、前記放電間隙の放電
   状態検出回路による検出信号を加工送りのサーボ制御信
   号として加工が行われるように構成された放電加工装置
   に於いて、 前記放電間隙に別異複数個並設された放電状態検出回路
   中前記仕上げ加工用以外の放電状態検出回路を機械的開
   閉スイッチにより放電間隙から切り離すように構成した
   ことを特徴とする放電加工装置。