JPH08318430A - 放電加工方法及び放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極及び被加工物の材質、放電の電気的条件
等の加工条件を変更した場合にも容易に適正な電極の駆
動条件を決定し、また、安定した加工が可能である放電
加工方法を提供する。 【構成】 本発明は、電気的信号検出手段４が前記電極
１と被加工物２との間に放電の電気的信号を検出し、駆
動条件演算手段５が電気的信号検出手段４により検出し
た電気的信号を基に駆動手段６における駆動条件を求
め、求めた駆動条件により駆動手段６の駆動制御を行っ
て電極１と被加工物２とを位置決めし放電加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極と被加工物を位置
決めし、金型、金属、導電性セラミック等からなる部品
を加工する放電加工方法及び放電加工装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放電加工において安定した加工
を行うためには、電極と被加工物（ワーク）との極間を
放電が安定して生じる微小間隙に保つ必要がある。この
ような極間を微小間隙に保ち放電加工を行う方法の従来
技術として、特開平２−１９０２１８号公報に記載され
た放電加工機のサーボ制御方法がある。

【０００３】図８を参照して従来の放電加工機のサーボ
制御方法について概説する。即ち、このサーボ制御方法
は、予め指定された基準電圧Ｖｒｅｆと極間検出部１０
１により検出される電極１０２と被加工物１０３との間
の実際の極間電圧との差電圧に基づき速度設定部１０４
により軸移動速度を求め、その軸移動速度から、目的位
置決定部１０５により、軸移動量を求め、位置制御部１
０６に出力すると共に、前記軸移動量の出力分解能を下
回る微小軸移動速度成分を軸移動量出力段階とは別のフ
ィードバックループである調節器１０７を介して出力
し、モータ１０８により電極１０２を駆動することによ
り、電極１０２と被加工物１０３との間の極間電圧が一
定に保持されるように放電加工機をサーボ制御し加工す
るようにしたものであり、電圧差により位置追従し、安
定放電加工を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の放電加工機のサーボ制御方法による放電加工方法
の場合には、電極１０２と被加工物１０３との極間の微
小間隙を保持する方法が予め設定した基準電圧Ｖｒｅｆ
との電圧差に依存している。

【０００５】基準電圧Ｖｒｅｆとなる電圧は、電極１０
２及び被加工物１０３の材質、放電の電気的条件等によ
り一定の値ではなく、加工条件に応じて変更する必要が
あるが従来のサーボ制御方法はその手段を有していな
い。また、極間の電圧は、加工の進行による極間距離の
変動、放電の発生による変動、加工屑等の介在物による
変動と、いくつもの変動要因があり、これらを一定とす
るサーボ制御では、電極１０２と被加工物１０３との短
絡等の虞がある等の問題を有している。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、電極および被加工物の材質、放電の電気的条件
等の加工条件を変更した場合にも容易に適正な電極の駆
動条件を決定し、また、安定した加工が可能である放電
加工方法及び放電加工装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電加工
方法は、電極と被加工物とを放電ギャップ内の微小間隙
に位置決め固定し、電極から被加工物に放電を行い、こ
の時の放電の電気的信号及び加工形状を基礎データとし
て電極と被加工物との位置決めの駆動条件を求め、この
駆動条件により位置決めを行いつつ被加工物の放電加工
を行うことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２記載の放電加工方法は、請求項１
記載の放電加工方法における前記放電の電気的信号が、
極間電圧、極間電流又は放電頻度であり、それぞれ単一
若しくは複数の電気的信号から放電加工の進行を判断し
て放電加工の進行を示す値の範囲を定め、電極と被加工
物との位置決め箇所で、電気的信号が前記値の範囲外と
なる場合に、電極と被加工物とが微小間隙を保ち放電を
生じる位置に次の位置決めを行うことを特徴とするもの
である。

【０００９】請求項３記載の放電加工装置は、加工工具
となる電極と、前記電極と被加工物とを絶縁する加工液
と、前記電極と被加工物との間に放電電力を供給する電
源と、前記電極と前記被加工物を位置決めする駆動手段
とを備えた放電加工装置において、前記電極と被加工物
との間に放電の電気的信号を検出する電気的信号検出手
段と、この電気的信号検出手段により検出した電気的信
号を基に前記駆動手段における駆動条件を求める駆動条
件演算手段と、この駆動条件演算手段により求めた駆動
条件により前記駆動手段の駆動制御を行う制御手段とを
備えたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明の作用を図１を用いて説明
する。図１は、本発明方法に用いる放電加工装置の構成
を示すものであり、電極１と被加工物２が放電電源３に
接続されこれらに放電電圧が印加可能となっている。

【００１１】また、電極１と被加工物２との間の極間電
圧等の極間の電気的信号が、電気的信号検出手段４によ
り検出される。検出された電気的信号は、駆動条件演算
手段５に入力されここで演算処理される。駆動条件演算
手段５は、演算処理結果より、駆動手段６に駆動指令を
出力し、電極１と被加工物２とを位置決めするようにな
っている。また、前記電極１と被加工物２とは、絶縁性
を有する加工液７に浸されている。

【００１２】本発明によると、先ず、電極１と被加工物
２とは放電が生じる微小間隙に位置決めされる。この状
態で放電電源３から放電電圧が印加されると、極間で放
電が生じ、加工が行われる。放電を繰り返すことによ
り、その位置決め箇所における加工が進行し、極間距離
Ｌが増大する。極間距離Ｌが増大すると、放電は生じに
くくなり、最終的にその位置決め箇所で極間距離Ｌは放
電ギャップｈに漸化する。

【００１３】ここで、放電ギャップｈは、放電が生じる
最大極間距離を意味する。このとき、極間から得られる
電気的信号も、極間距離Ｌの変化に応じて変化する。即
ち、極間から得られる電気的信号の変化により、その位
置決め箇所における放電加工の進行状況の基礎データが
得られる。

【００１４】そこで、予め電極１と被加工物２とを放電
が生じる微小間隙に位置決めし、この時の電気的信号の
プロファイル、及び、放電ギャップｈを測定し、基礎デ
ータとする。そして、実際の加工においては、先ず、電
極１と被加工物２とを放電ギャップｈ以下の微小間隙に
位置決めし、その箇所での放電加工を行う。次に、極間
の電気的信号と基礎データとする電気的信号のプロファ
イルとの比較を行い、その箇所での放電加工が十分なさ
れたと判断された場合に、駆動条件演算手段５から駆動
手段６に駆動指令を出力し、後続の位置決めを行う。

【００１５】この際の駆動手段６による駆動量は、放電
ギャップｈ以下の値であり、電極１と被加工物２とは間
欠的な駆動により常に放電が生じる適正な微小間隙に位
置決めされることになり、安定した放電加工が実現可能
である。

【００１６】また、加工に必要な基礎データは容易に得
られるものであり、電極１及び被加工物２の材質、放電
の電気的条件等の加工条件を変更した場合にも容易に適
正な電極の駆動条件を決定し対応できるものである。

【００１７】次に、本発明の請求項２における作用を説
明する。即ち、電気的信号検出手段４により検出される
放電の電気的信号が、極間電圧、極間電流又は放電頻度
であり、それぞれ単一、若しくは、複数の電気的信号か
ら放電加工の進行を判断し、駆動指令を出力する。この
加工の進行の判断は、予め測定する極間電圧プロファイ
ルから決定する設定値、若しくは、やはり予め測定され
た放電頻度プロファイルから決定する設定値等との比較
によりなされる。これらの設定値は、定数または範囲を
有する値であり、検出される電気的信号が、この設定値
と対比し、一致すると判断されると駆動指令が出力され
ることになる。また、極間電圧、極間電流、放電頻度等
の複数の電気的信号から放電の状態を判断することで短
絡等の検出も容易に行うことができる。

【００１８】次に、本発明の請求項３における作用を説
明する。請求項３記載の発明に係る放電加工装置によれ
ば、電気的信号検出手段が前記電極と被加工物との間に
放電の電気的信号を検出し、駆動条件演算手段が電気的
信号検出手段により検出した電気的信号を基に前記駆動
手段における駆動条件を求め、制御手段により駆動条件
演算手段により求めた駆動条件により前記駆動手段の駆
動制御を行うようにしたものであるから、上述した作用
を発揮する請求項１、２記載の放電加工方法を容易に実
現できる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を詳述する。

【００２０】［第１実施例］図２、図３を用いて本発明
の第１実施例を説明する。図２は、本発明の第１実施例
における放電加工装置の構成を示すブロック図であり、
図３は、放電開始電圧ｖと極間距離Ｌとの関係を示す図
であり、図４は、放電開始電圧ｖと放電時間ｔとの関係
を示す図である。

【００２１】（構成）本実施例の放電加工装置の電極１
と被加工物２とは、放電電源３に接続され、放電電圧が
印加可能となっている。また、電極１と被加工物２と
は、放電電圧検出手段１１と接続されている。放電電圧
検出手段１１は、駆動条件演算手段５と接続され、駆動
条件演算手段５は、制御手段１２と接続されている。

【００２２】制御手段１２は、Ｚ軸モータ１３及びＸ−
Ｙ軸モータ１４と接続されており、Ｚ軸モータ１３は、
制御手段１２の指令により電極１をＺ軸方向に駆動し、
Ｘ−Ｙ軸モータ１４は、加工液７に浸されて被加工物２
が設置されている加工槽１０をＸ−Ｙ軸方向に駆動する
ようになっている。本実施例においては、電気的信号検
出手段は、放電電圧検出手段１１により構成され、駆動
手段は、Ｚ軸モータ１３及びＸ−Ｙ軸モータ１４により
構成されている。

【００２３】（作用）先ず、電極１と被加工物２とを放
電を生じる微小間隙に位置決めし、その場で放電加工を
行うことにより基礎データを得る。微小間隙の位置決め
は、電極１と被加工物２とを電圧を印加した状態で近付
け電気的に接触させることで行う。基礎データは、放電
電圧検出手段１１による放電電圧のモニタリングデータ
と、別途測定する加工深さデータとで構成される。この
ときの加工深さが放電ギャップｈとなる。

【００２４】放電開始電圧ｖは、図３に示すように極間
距離Ｌが増大するに伴い増大し、放電開始電圧ｖが設定
印加電圧ｖｍａｘとなるところで極間距離Ｌは放電ギャ
ップｈとなる。また、放電開始電圧ｖと時間ｔとの関係
は、図４に示すように時間ｔの経過とともに放電開始電
圧ｖが増大し、設定印加電圧ｖｍａｘに漸化する。これ
により、放電開始電圧ｖが漸化し始める電圧を駆動条件
電圧ｖｓとする。本実施例では、駆動条件電圧ｖｓは、
設定印加電圧ｖｍａｘの８０％の値、駆動量Δｚは、放
電ギャップｈの５０％の値とする。

【００２５】このような条件により、実際の放電加工を
行う。即ち、電極１と被加工物２とを電気的に接触させ
ることで加工の開始高さを決定し、その箇所で放電加工
を行う。加工中、放電電圧検出手段１１により放電開始
電圧ｖがモニタリングされ、駆動条件演算手段５は、放
電開始電圧ｖが駆動条件電圧ｖｓを越えたときに、制御
手段１２に駆動指令を出力する。制御手段１２は、加工
形状に応じてＺ軸モータ１３又はＸ−Ｙ軸モータ１４に
指令を出力し、駆動量Δｚの駆動を行い、後続の位置決
めをする。これにより、任意の加工形状の放電加工を行
う。

【００２６】このとき、各位置決め箇所での放電加工
は、放電ギャップｈに近い値まで進行し、駆動量Δｚは
放電ギャップｈ以下の値であるため、安定して放電加工
を行うことが可能である。また、電極１及び被加工物２
の材質、放電の電気的条件等の加工条件を変更する場合
にも適正な駆動条件を容易に決定し対応することが可能
である。

【００２７】（効果）本実施例によれば、特に構成が簡
単であり、適切な電極１及び被加工物２の駆動条件が容
易に得られ、任意の加工形状の放電加工を実現できる。

【００２８】［第２実施例］本発明の第２実施例を図
５、図６を参照して説明する。図５は、本発明の第２実
施例における放電加工装置のブロック図であり、図６
は、第２実施例における放電頻度ｆと放電時間ｔとの関
係を示す図である。尚、図５に示す第２実施例における
放電加工装置において、図２に示す第１実施例の放電加
工装置と同一の機能を有するものには同一の符号を付し
て示す。

【００２９】（構成）本実施例においては、電気的信号
検出手段を、放電電流検出手段２１及び放電頻度計測手
段２２により構成している。放電電流検出手段２１は、
放電電流値を検出し、放電頻度計測手段２２に検出信号
を出力する。放電頻度計測手段２２は、放電電流値か
ら、放電回数をカウントし、放電頻度ｆを計測して駆動
条件演算手段５に送出するようになっている。

【００３０】（作用）本実施例においては、放電状態の
モニタリングは、放電電流検出手段２１を介して、放電
頻度計測手段２２により行う。放電頻度ｆと放電時間ｔ
との関係は、図６に示すように、位置決め箇所で放電が
開始されると増大し、放電加工が進行すると減少する傾
向にあり、最終的に放電ギャップｈが形成される時に
は、ほとんど放電は発生しない。本実施例においては、
駆動条件頻度ｆｓを最大放電頻度ｆｍａｘの１０％と
し、放電頻度ｆが駆動条件頻度ｆｓ以下となった時点で
駆動指令を出力するようにする。また、このときの駆動
量Δｚを既述した放電ギャップｈの５０％の値とする。

【００３１】（効果）本実施例によれば、放電回数を数
えることで駆動条件を設定するため、特に放電電極３が
ＲＣ回路等を含み、放電開始電圧ｖが不安定な場合であ
っても、安定して放電加工を実行することが可能であ
る。

【００３２】［第３実施例］本発明の第３実施例を図７
を参照して説明する。図７は、本発明の第３実施例にお
ける放電加工装置のブロック図であり、図７に示す第３
実施例における放電加工装置において、図２に示す第１
実施例の放電加工装置と同一の機能を有するものには同
一の符号を付して示す。

【００３３】（構成）本実施例では、被加工物２の加工
形状が任意の三次元形状を有しており、電極１を走査す
ることにより、その三次元形状を形成する。このため、
本実施例における電気的信号検出手段は、放電電流検出
手段２１及び放電頻度計測手段２２により構成してい
る。また、駆動条件演算手段５には、Ｚ軸モータ制御手
段３１及びＸ−Ｙ軸モータ制御手段部３２を接続してお
り、さらに、Ｘ−Ｙ軸モータ制御手段３２には、形状デ
ータバッファ（メモリ）３３を接続している。

【００３４】（作用）本実施例では、Ｚ方向に電極１を
間欠的に送りながら、Ｘ−Ｙ断面毎に加工を行う。形状
データバッファ３３には、予め加工形状のＺ方向の電極
１の送り量ｚに対応したＸ−Ｙ断面の形状データＤ
（ｚ）が格納されている。Ｘ−Ｙ軸モータ制御手段３２
は、形状データＤ（ｚ）に基づきＸ−Ｙ軸モータ１４を
駆動する。

【００３５】前記Ｘ−Ｙ軸モータ１４の駆動動作中、放
電電流検出手段２１を介して放電頻度計測手段２２によ
り放電頻度ｆがモニタリングされる。駆動条件演算手段
５により求めた放電頻度ｆが駆動条件頻度ｆｓ以下と判
断されたときに、Ｚ軸モータ１３に対して駆動指令が出
力され、駆動量Δｚによる駆動が行われる。

【００３６】この時の駆動量Δｚは、加工前の基礎デー
タから、放電ギャップｈ以下に設定した値である。ま
た、このとき、Ｘ−Ｙ軸モータ制御手段３２にも指令が
出力され、Ｘ−Ｙ軸モータ制御手段３２は、形状データ
バッファ３３から、形状データＤ（ｚ＋Δｚ）を読み出
し、この形状データＤ（ｚ＋Δｚ）に従いＸ−Ｙ軸モー
タ１４の駆動を行う。このような動作を順次繰り返し任
意の三次元形状を形成して放電加工を実行する。

【００３７】（効果）本実施例においては、Ｚ軸モータ
１３の一度の動作の駆動量Δｚを一定値とし、Ｘ−Ｙ断
面の形状データＤ（ｚ）に従ったＸ−Ｙ軸モータ１４の
駆動中に極間距離が放電ギャップｈに漸化した時点で駆
動が行われる。この後、電極１の送り量ｚ＋Δｚに対応
する形状データＤ（ｚ＋Δｚ）に従いＸ−Ｙ軸モータ１
４が動作し放電加工が実行される。このため、電極１の
走査中、安定した加工状態を保つことが可能であり、こ
のとき、例えば、パイプ形状、円柱形状、角柱形状等の
単純な形状の電極１により、任意の三次元形状の形成が
容易に実現できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、電極及び被加工物の材
質、放電の電気的条件等の加工条件を変更した場合にも
容易に適正な電極の駆動条件を決定し、安定した放電加
工が可能な放電加工方法を提供することができる。

【００３９】また、本発明によれば、上述した効果を奏
する放電加工方法を実現できる放電加工装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電加工装置による放電加工方法を示
すブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例における放電加工装置の構
成を示すブロック図である。

【図３】放電開始電圧と極間距離との関係を示す図であ
る。

【図４】放電開始電圧と放電時間との関係を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例における放電加工装置の構
成を示すブロック図である。

【図６】放電頻度と放電時間との関係を示す図である。

【図７】本発明の第３実施例における放電加工装置の構
成を示すブロック図である。

【図８】従来の放電加工機の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 電極 ２ 被加工物 ３ 放電電源 ４ 電気的信号検出手段 ５ 駆動条件演算手段 ６ 駆動手段 ７ 加工液 １０ 加工槽 １２ 制御手段 １３ Ｚ軸モータ １４ Ｘ−Ｙ軸モータ ２１ 放電電流検出手段 ２２ 放電頻度計測手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極と被加工物とを放電ギャップ内の微
   小間隙に位置決め固定し、 電極から被加工物に放電を行い、 この時の放電の電気的信号及び加工形状を基礎データと
   して電極と被加工物との位置決めの駆動条件を求め、 この駆動条件により位置決めを行いつつ被加工物の放電
   加工を行う、 ことを特徴とする放電加工方法。
2. 【請求項２】 前記放電の電気的信号が、極間電圧、極
   間電流又は放電頻度であり、 それぞれ単一若しくは複数の電気的信号から放電加工の
   進行を判断して放電加工の進行を示す値の範囲を定め、 電極と被加工物との位置決め箇所で、電気的信号が前記
   値の範囲外となる場合に、電極と被加工物とが微小間隙
   を保ち放電を生じる位置に次の位置決めを行う、ことを
   特徴とする請求項１記載の放電加工方法。
3. 【請求項３】 加工工具となる電極と、前記電極と被加
   工物とを絶縁する加工液と、前記電極と被加工物との間
   に放電電力を供給する電源と、前記電極と前記被加工物
   を位置決めする駆動手段とを備えた放電加工装置におい
   て、 前記電極と被加工物との間に放電の電気的信号を検出す
   る電気的信号検出手段と、 この電気的信号検出手段により検出した電気的信号を基
   に前記駆動手段における駆動条件を求める駆動条件演算
   手段と、 この駆動条件演算手段により求めた駆動条件により前記
   駆動手段の駆動制御を行う制御手段と、 を備えたことを特徴とする放電加工装置。