JPH10217032A

JPH10217032A - 放電加工装置

Info

Publication number: JPH10217032A
Application number: JP1517897A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Inoue; 潔井上
Original assignee: INR Kenkyusho KK
Current assignee: INR Kenkyusho KK
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】放電加工の装置に関する。【課題】従来、制御が一つ一つであり、完全な制御は
困難であった。この課題に対し、本発明は全体を総合的
に見直すことにより、検出、回路、通電ブラシ、ダイス
等全てを統一的に制御したので、極めて安定で、長時の
間無人運転が可能な放電加工機を提案できた。【解決手段】条件設定用にコンデンサーを利用してい
たものを、高速検出器を採用し、高速度にコンピュータ
演算して、プロセス制御することにより、検出が容易に
なり、構造が簡素に形成された。【効果】高速度に且つ、全自動に動作でき、安定な加
工が進行できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】パルス放電を発生させて被加
工体と加工用電極との間で直接加工する加工装置であ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来放電加工装置用パルス電源は、放電
時に急激にインピーダンスが低下することによるバラン
スのための抵抗体を、電源より見たとき、間隙を含んで
直列に挿入してバランスさせていたため加工効率が極め
て低かった。また、しばしば連続アーク放電を起こして
電極を損失することが多かった。放電点の位置を検出す
る方法やインバータを用いた低抵抗方式等が提案されて
いるが、未だ充分に目的を果たしていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明で放電に電力を
供給する回路に抵抗器を挿入しないので、放電電力の効
率を２倍程度上昇させるようにし、パルス放電電流波高
値としても３００Ａ程度以上、更にパルス幅２μｓ程度
以下の微細パルス放電を可能にする繰り返し放電数も、
１００ＫＨｚ程度を可能にする。また電源制御として
は、集中アーク放電を発生しないような制御を行う。加
工送り方向に対して被加工体の中央部分の加工速度と電
極の入口、出口の部分の加工が速くなり、弓形状となる
（図３参照)のを防止し、更にＲＡＭ型放電において
は、電極端部分と中央部分での面荒さが異なることを防
止する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本課題を解決する手段と
して、主としてワイヤ型放電加工機により説明するが、
ＲＡＭ型においても同様である。図１の等価回路により
特性を示せば、放電回路の浮遊インダクタンス６を、最
低に保つようにパルス回路の空間即ち、５−11−６−２
−３−１−４−５の長さを短くするように、スイッチン
グ素子11と低インダクタンスコンデンサー５の回路を形
成し、少なくとも５μＨ以下のインダクタンスに保ち、
等価浮遊抵抗７も低く保つ。更にコンデンサー５に充電
する電源回路18に一定のインダクタンス９を持たせ、電
源よりコンデンサー５に急峻充電電流の流れるのを防止
する。放電回路５−11−６−２−３−１−４−５におい
ては、できるだけ被加工体４に近い短い寸法のリード線
になるように配置することが好ましい。

【０００５】また、電極１に通電するための通電ブラシ
２，３を、位置出しノズルと通電を兼用することによ
り、従来の通電子と位置出しノズルを別個に利用する方
式に比べ、低インダクタンス化を計るようにした。別の
電源19は、水中で防錆作用を起こすような逆極性被加工
体（−) 、電極（＋) として、放電を発生していない放
電休止時間に、放電を発生しない状態（電解状態) 作用
を起こさせる。

【０００６】従って、正極性被加工体（＋) 、電極
（−) のときに起こす電解作用を、充分に打ち消すよう
ほぼ等しいＡH となるようにする。放電パルス幅を１μ
ｓ程度とし放電波高値を３００Ａ程度とするためには、
５００Ｖ、１μＦ程度のコンデンサー５と電源18を用
い、別逆極性電源は２００Ｖ程度で、スイッチング素子
10により、ほぼ１０μｓの時間で浮遊等価インダクタン
スと、浮遊等価抵抗体８を経て電解することにより目的
を達する。この場合ほぼ１００ＫＨｚの放電回数を可能
とすることができる。

【０００７】放電の電流時間特性は、図２に示すように
電源18（４００〜６００Ｖ）で正の放電電流を流し、電
源19（１００〜２００Ｖ）で負の電解電流を流す。マイ
ナスの電解電流の流れ始め（τ) の時間において、一定
の電圧時の電解電流をホール素子12より測定して間隙長
さを測定する。また放電により被加工体と電極１との放
電電圧と放電電流の掛算器47，47a と加算器48によっ
て、単位面積当たり、単位時間に全投入電力出力36d と
して、単位時間当たり最大電力供給量以上にならないよ
うにサーボアンプ41を制御する。

【０００８】電解のマイナス側の電流により、検出リー
ド55a で時々刻々と被加工体の厚さを判別して、電極１
と被加工体４との厚さに関連する信号を取り出し、繰り
返し放電数53により制御する。当然、ＮＣ駆動時の場合
であるから、形状が曲がるとき、電極１と被加工体４の
相対面積は通常の加工では１８０゜であるが、形状に応
じては２７０゜程度まで変化する。そのため間隙長さの
測定値を修正して加工を進めるようにする。

【０００９】放電間隙に供給するエネルギー速度が一定
以上になれば、アーク放電になるわけで、繰り返しパル
ス放電時は単位時間当たりの最大供給放電電力は、ほぼ
一定と考えることができる。従って、放電電流に比例す
ると考えることができるので、ホール素子13，14によ
り、一定時間当たりの電力が一定値以上にならないよう
にパルス放電がアーク放電に移行しないように、放電繰
り返し数を制御する。そのため放電電極１と被加工体４
の間の間隙を制御するサーボシグナル36d を出してか
ら、サーボ回路41を制御することによりＸ、Ｙ、Ｕ、
Ｖ、Ｚ軸を制御する。

【００１０】この場合、被加工体４の加工厚さを、図２
の（τ) の電圧における時間と同期した電流検出素子21
によって検出する。放電と逆の電解の時のみについて、
加工形状による変化はＮＣコンピュータ38とバスで主コ
ンピュータ30とが連動しているので、安全に制御して放
電加工間隙長の補正をする。

【００１１】続いて図３の等価回路によって、詳細な説
明を加える。放電加工用の電源18より突入電流を防止し
て、一定時定数である８〜１０μｓで充電したコンデン
サー５の放電用スイッチ11より、電極１と被加工体４の
間で放電を発生させて、加工をするときに常に放電点が
移動している場合は、電流検知ホール素子13，14の電流
値の引き算（足し算) をして、その値が変化しているか
していないかを検出するための微分をして検波し、その
結果を電圧周波数変換器によって一定の周波数として決
定する。

【００１２】即ち、放電点の移動が少ないとき、放電電
流のリード線２回路以上の差（和)もしくは３回路以上
の場合、その和（差) による周波数は低い。このとき検
波出力は低い電圧即ち、放電点の移動は低くなるので低
い繰り返しパルス放電になるように制御する。従って、
アーク放電を防止することができる。集中放電をなく
し、高い電圧となれば高い繰り返し放電周波数になるよ
うにし、高速度で加工することができるようにして、安
定に電極の集中アーク放電を防止し、最大の加工をする
ことができる。

【００１３】また、常時放電電流はロゴスキーコイルや
磁気抵抗変化素子やホール素子等を利用して検出するよ
うにし、放電電流値が加工電極の加工中央部で放電する
か、被加工体の入口か出口部分で放電したとき、もしく
はＲＡＭ型放電の場合は、端面が中央部で放電したとき
は、パルス幅が狭い場合であれば、放電電流波高値やパ
ルス幅等の変化により、放電が端部か中央部かを判別で
きる。また放電電流の波高値が高くパルスが狭ければ、
電極の端部で放電していることを示すことになるので、
コンピュータ54により、端部での放電をコンデンサー５
の入力電圧を低下させ、中央部と端部での放電を均一化
するようにする。

【００１４】従ってワイヤ加工機の場合、入口と出口も
しくは中央部では、放電したときに放電電流値は変化す
るので、５０mm程度の板厚の被加工体の場合、電流値と
して入口、出口部分で２５０ＡＩp の場合、２５mmの位
置で１８０ＡＩp となる。これを判別して、入口と出口
で放電を起こした場合、最大放電電流値を制限するよう
にすることにより、入口と出口の部分（中央部と端面の
面荒さ) の変形の修正を可能にする。

【００１５】また、放電電流検出器14や検出器13と同じ
ホール素子21で、全体の電流との比較をして、ほぼ等し
いときは入口もしくは、出口で放電を起こしていること
を示すので、この場合は放電波高値を低下させて、曲が
り加工を防止する。即ち、出、入口部分の放電のエネル
ギーを低下させるよう、比較器54により検定し、コンデ
ンサー５への充電電圧を低下させるよう制御して、送り
方向の弓曲がり４a を防止する。これによって曲線加工
の精度は向上することになる。図４のように、修正パル
スを実施したときの直線４b のようになる。同じように
ＲＡＭ型放電においても、２回路以上のリード線を用い
ることによりこの方法を利用することができる。

【００１６】

【作用】作用として、図７の放電電圧電流特性に基づき
Ａ₁とＶ₁の位置に放電電流と放電電圧が存在する（加
工条件により変化するが大体同様である) 。従って、Ａ
₁、Ｖ₁の位置に放電が存在するように制御して、安定
に加工が進行することを示す。いまこの放電電流値がＡ
₂の位置へ移行し、間隙電圧Ｖ₂もしくは放電電流
Ａ₃、放電電圧Ｖ₃へ移行するときは、もとのＡ₁、Ｖ
₁へ戻るように繰り返しパルス数や波高値を制御するも
のとなる。即ち、図８において、放電電流Ａ₁Ａ₂Ａ₃
Ａ₄と放電電圧Ｖ₁Ｖ₂Ｖ₃Ｖ₄の条件をＡ／Ｄ変換し
て、検出器36で検出し、出力はＩ／Ｏへ入力し、更に、
誤動作制御器33と放電繰り返し制御34スイッチング素子
ゲート35と電解逆電圧ゲート35と電極１と被加工体４の
間のサーボ回路に入力する。

【００１７】放電電流がＡ₁、放電電圧がＶ₁の状態で
あれば、サーボ41へもコンピュータ34へも全く同じ現状
を維持できる。しかし、放電電流Ａ₁、放電電圧Ｖ₁よ
り放電電流Ａ₂、放電電圧Ｖ₂へ移行するとき、加工状
態は図８の全体制御回路図並びに図９、図１０のよう
に、判別回路36より誤動作制御回路33に信号が入り、放
電電流Ａ₂、放電電圧Ｖ₂と放電電流Ａ₄、放電電圧Ｖ
₄の動作をするわけであるが、コンピュータ34へ割込み
回路32を経て、間隙制御回路34は放電電流Ａ₂、放電電
圧Ｖ₂の場合はサーボ駆動回路40へ出力されて間隙を開
くようになり、逆に放電電流Ａ₄、放電電圧Ｖ₄になれ
ば、駆動回路４を経てサーボ送りが速くなり、放電間隙
を狭めるように動作して、間隙を制御するように動作す
る。

【００１８】一方、放電電流Ａ₂、放電電圧Ｖ₂に移行
しようとするときは、放電スイッチング素子10の繰り返
し周波数を、低下するようにパルス駆動回路34により制
御される。この場合、Ｉ／Ｏ31より電圧制御出力53a が
Ｖ／Ｆコンバータ53への入力53a となり、Ｖ／Ｆコンバ
ータ53の出力電圧波高値が低下し、スイッチ素子制御回
路34a 入力端子（Ｂ) へ入力され、放電電流Ｉp は低下
するように制御され、一定時間しても放電電流Ａ₁、放
電電圧Ｖ₁に戻らない場合は、繰り返し周波数も制御す
る。更に、逆電解電流Ｉp を加工対向面積のシグナルと
して、Ｖ／Ｆコンバータ53のＣＲ定数を変化させるよう
に制御すれば、加工面積に応答して加工平均電流を制御
することができる。

【００１９】対向放電面積が増大すれば、繰り返しパル
ス放電周波数が増し、逆に対向放電面積が小さくなれ
ば、繰り返し放電周波数を低く保つ。また、通電ブラシ
２，３に分岐された回路に、各々電流検出素子13，14を
挿入し、この分岐回路の電流の時間的な変化を、両分岐
回路の電流差を微分トランス52により検波し、その出力
をＶ／Ｆコンバータ53に入力する。この場合、常に放電
位置が変化していれば高電圧となり、Ｖ／Ｆコンバータ
53の入力が高くなり、この入力に応じて高い放電繰り返
し周波数が決定されるので、この電圧が高いときは、結
局放電が移動しているということになり、その対向放電
電極面積に応じて常に最大の繰り返し放電がなされるよ
うに制御される。

【００２０】この作用を全体的、概論的に説明すれば、
加工をスタートしたときは、電極間隙は広く、放電電圧
を印加しても全く放電を起こさない。また、電解電流値
もない。この場合は、とにかく一定のパルス電流が流れ
るまで、放電間隙を狭める方向に急速にサーボ送りし、
放電電圧Ｖ₄、放電電流Ａ₄が始まった後、上述のよう
な制御が実行されて、安定に放電電圧Ｖ₁、放電電流Ａ
₁の範囲に留まるように制御するものである。これらは
全てＣＰＵ30，38によりセットされる。

【００２１】結局、放電繰り返しパルスの放電点の位置
が変化しているときは、その状態で放電電圧Ｖ₁、放電
電流Ａ₁を維持するように、放電加工間隙長をその状態
に維持するよう制御する。いま、放電電流がＡ₂側へ、
放電電圧がＶ₂側へ移動するのを判別して、放電点の移
動速度が低下しかかる現象を検知する。この場合、先ず
第一に放電条件はそのままで、加工液をバルブ制御によ
り放電部分に圧入して、それにより移動が回復しないと
きは、直ちに繰り返し周波数を急激に低下させるように
制御して、放電点が移動するまで繰り返し周波数を低下
させる。このようなアーク放電に対する制御を行い、常
にアーク放電に至らない最大繰り返し放電を、自動的に
維持するように制御する。

【００２２】一方、設定加工条件による放電波高値Ｉp
については、放電の位置が端の部分や、中央部（端から
距離をもったところ) で放電しているかを、放電波高値
で検知し、端面部分の放電波高値Ｉp を低下させて、同
じように端面でも中央部でも放電波高値を等しくするよ
う制御し、均一加工化を計り、高精度化するように制御
する。

【００２３】また、加工間隙長は、放電開始電圧で比較
する。そして直接検定してサーボ制御するか、放電のパ
ルス数と加工対向面積に応じて送りを制御するか等が、
一般的である。放電間隙に供給する放電電力が、一定値
以上になればアーク放電になり易い。従って、放電部に
供給する電力／時間を判定して、間隙長の制御をサーボ
送りする。勿論、供給電圧／時間は対向電圧面積によっ
て異なるので、対向面積の測定をしながら実行する。

【００２４】対向面積は、特に水等の電解液を利用した
場合、一定電圧のもとでの電解電流値より判定すること
ができる。この場合は、現在と一定時間前との電流値の
差に変化を求めて判別するので、上記の放電電圧方式の
ものと併用することは、より有利となる。電解はむしろ
相対比較となる。チェックパルスを加えて電圧判別と併
用することも有利となる。

【００２５】油等の誘電体を利用する場合は、対向面積
に供給できる最大電力によるシグナルと放電開始電圧と
共に利用し、間隙を正常値に保つようにする。即ち、放
電可能な距離となったとき、供給放電電力値の一定時間
内の最大値が定まるので、それ以下になるように制御す
る。供給放電電力が一定時間以上になったとき、当然放
電点位置の移動速度は遅くなり、常時両面よりチェック
し、アーク放電を起こさせないように動作することにな
る。

【００２６】単位時間当たりの各制御の時定数は、１ｍ
sec 以下で高速応答しこれらが次々と制御されることに
より、安定した加工を可能にする。１ｍsec という時間
は、放電部分の熱的作用がアーク放電移行する最大の時
間で、この程度以上の時間となれば、制御したとしても
アーク放電移行を防止することはできなくなる。従っ
て、制御が一番速い即ち、応答性の高い繰り返し周波数
から応答させ、最後に機械的な移動を伴うサーボ送り部
へと制御が至るように配置する。

【００２７】互いの制御は従属関数となっていて、即応
性のあるものは、パルス繰り返し周波数、パルス電流波
高値、パルス放電開始電圧、続いてサーボ送りによる間
隙長制御で、主体は一つ一つのパルス放電の放電点が移
動するか、その速さが速いか遅いかが、一つの検出制御
のシグナル点であり、また加工間隙の電圧が高いか低い
かが一つの制御するシグナルである。

【００２８】加工用放電パレス回路のパルス供給電流値
特性より、放電の位置を判別するために、パルス放電回
路のインダクタンス（インピーダンス) を、極力小さく
保つことによって、その目的を達することができる。放
電点の位置の移動と放電回路のインピーダンスを低く保
つことは、本発明の必須条件である。また、全体のパレ
ス放電発生用電力を、電源より供給するとき効率を向上
させることも重要な要点となる。従って、この各々はい
ずれも単独でも効果が大きく、総合すればますます効果
が大きくなる。

【００２９】多数の放電電流判別器による放電点の移動
を判定するとき、電流値が低い場合は、サーボ送りによ
り電極間隙長を狭くするように送ることが第一となり、
放電電流が流れ出した場合、上記の制御となるのでパイ
ロットパルス電圧を印加したり、電解電流を判別したり
するのは、いずれもこの状態以後の場合である。制御は
放電電圧Ｖ₁、放電電流Ａ₂になるように始まるわけで
ある。一般的には、パルス電流の条件や噴流水の条件に
よって、放電電圧をＶ₁、放電電流をＡ₁に保つように
制御する。

【００３０】基本的に放電制御回路34a には、全ての放
電電流波高値Ｉa と放電繰り返し数は放電加工体の放電
面積により制御される。ＮＣコンピュータ38からの出力
は、プログラムコンピュータ39がキーで数値化されて入
力される。このとき、制御用コンピュータ30と連動さ
れ、ＮＣ駆動と放電電解間隙の状態に応じて、間隙へ投
入する電力加算器48からの出力を駆動回路40に入力し、
ＮＣ座標位置と放電部に供給する電力による位置を、常
にコンピュータ34からの出力に先行させて制御されるの
で、放電間隙長も同時に制御されることになる。

【００３１】サーボ回路41はＸ、Ｙ、Ｕ、Ｖ、Ｚの位置
からのフィードバックを受けて、その位置を保持するよ
うに動作する。また、常にアーク放電なしに全体の電流
値が最大化するように制御され、最大加工ができるよう
にホール素子21を経て、フォトカプラー42の出力により
電源電圧制御部31に入力されて、放電波高値の制御がな
される。

【００３２】特性上は、放電電圧がＶ₁、放電電流がＡ
₂に維持するように制御する。放電点の位置の移動によ
って生ずる変化度は、直接にオペアンプと電力増幅器52
a の出力によって、加工液ポンプ24からの噴出量をノズ
ル22，23からの噴出で放電点の位置の移動が少ないとき
には入力が低下するので、バルブ25，26を一定の周期で
加工液を噴射し、最も放電点の位置の変化が大きくなる
ようにコンピュータ34のＩ／Ｏ31より制御されることに
なる。噴射のみで放電点の移動が速くなるような回復を
しないとき、次々と電気的な制御が加えられることにな
る。

【００３３】制御回路の詳細の一例として、図８は全体
制御フロー図を示す。図１１は放電用電源と、電解用電
源を共に示す電源回路であり、スイッチングは８００Ｋ
Ｈｚ〜１ＭＨｚで応答し、図９の加工状態判別回路から
の制御シグナルに対して応答できるようにしてある。図
１０はパルス発生制御回路で、端子（Ｂ）に入力された
パルス周波数とパルス波高値に応答して、端子（Ｂ) の
放電電流をＯＮ、ＯＦＦで出力する。

【００３４】放電電流Ｉp 波高値と繰り返し周波数は、
入力に比例してスイッチング素子に出力する。また、波
高値はホール素子による実際放電の値によって、実測制
御によりＯＦＦの信号を出力するようになっている。ま
た、このＯＦＦ信号によりマイナスの電解電流を流すよ
うに制御される。このときの放電電流波高値Ｉp も同様
に決定されて制御される。従来、このような総合的な制
御方式が利用されていなかった。

【００３５】通電兼ダイスについては、耐摩性と導電性
を兼用するもので、混入体としては繊維、固体潤滑剤、
炭化物、酸化物、固体粉体等々が利用され、繊維は炭素
繊維、金属繊維、炭化物、金属化繊維等々が利用され
る。固体潤滑剤としては、MoS₂、W₂S 、グラファイト。
高硬度通電性炭化物はTiC 、B₄C 、WC、HfC 等々。高硬
度通電性酸化物ではPb₃O₄、CuO 、PbO 、TiO₂、InO₂、
ZnO 等々。更には複合材のNa₂ZrO₃＋Cr₂O₃とかBaZrO₃
＋Cr₂O₃、BaCrO₄、BaCrO₃等は、特に、高温度において
も有効な摩擦係数0.15〜0.2 程度の低摩擦特性を得るこ
とができた。

【００３６】耐摩材としては、主にDia やCBN 、ルビ
ー、サファイヤ等々を主体とし、炭化物のハードカーボ
ン等も利用される。特にダイヤの場合、球状形で角部を
なくし摩擦係数を低下させ、耐摩性を向上させ、微細数
５μφ以下ｎｍサイズのものを、集中度５０〜２５０程
度とする。また、これらの超硬質材には表面に金属被覆
をして利用することもある。金属体としてはNi、Cr、M
o、Ti、TiC 、TiN 等々で、場合によっては多層膜とす
る。このような場合、中心ワイヤ電極との寸法差は、片
側で３μ〜６μｍ程度として使用する。

【００３７】張力は上側のダイスと下側のダイス例えば
０. ３mmφのBrの場合（上側＞下側) の両方を加えて２
００g 〜４００g 程度に保つように調節する。また、極
めてまれには張力を１. ２kg程度に保ち、上側の張力を
７００〜８００g とし、下側を４００〜５００g 程度に
調節することにより、上側の通電兼ダイス面で、軽い目
詰まり現象を起こさせる方式により、容易に通電抵抗の
低下効果とブレーキ効果によりワイヤ電極の高い真空を
計ることができるので、高精度でワイヤ電極に張力を加
えることができる。

【００３８】

【実施例１】図６に実施例の低インピーダンス加工台を
示す。リード線のインダクタンスは、より合わせて低下
させることができる。加工台の場合、移動するので充分
に低インピーダンス化が困難となるので、被加工体取付
テーブルにおいて、全周に導電体銅バーを取付けて、そ
れに任意に複数のリード線４a 、４b 、４c 、４d 等を
多方面から接続するようにし、全体の低抵抗低インピー
ダンス化によりインピーダンスの低下を計るようにし
た。単一リード線方式に比べて、３００×４５０mmテー
ブルで、移動寸法が１５０×２００mmの場合、総合イン
ダクタンスは約１／３に低下し３. ３μＨであった。図
５は断面図を示す。なお、リード線は０.１３mmのリッ
ツ線を利用した。

【００３９】

【実施例２】図１２には、通電ブラシの先端にダイスを
取り付けた方式の図を示す。加工ワイヤ電極に通電する
とき、通電高硬度材（WC系もしくはTi_xB_yC_z) ２，３に
直接先端にダイヤモンド硬度材ダイス２ａ，３ａを取り
付ける。ダイスと被加工体４の間隙60が狭くできるの
で、低インピーダンス化が可能となる。

【００４０】更に図１６に示す通電子に溝入れを行い、
その溝の部分にDia 、CBN 、MoS₂を圧入したり、Dia 、
CBN を表面窒化処理して導電化したものを圧入したりす
る。場合によっては固体潤滑材のMoS₂やW₂S を５〜１０
％混入したものを圧入する。更に、図１３のようにワイ
ヤ電極と直角面に凹部を設けて同様に加圧入する。ま
た、多分割して各々の中心をネジ２b によりずらして、
ワイヤ電極との接続を抵抗の低下を計る。図１７にはネ
ジ２b により等価的に径を変化させて、電極との接触面
向上を計り、ギャップ２c を狭めて接触を制御する。

【００４１】

【実施例３】WC系もしくはTi_xB_yC_z系の材料に、Dia やC
BN を１０〜３０％混入して焼結したものや、導電処理
した粒を混入して焼結したもの等が利用できる。図１８
に一例を示す。Dia(a)０. ５nmのもの５％、CBN(b)０.
５μのもの５％、MoS₂(c) を３％、他にTiB₂３μを３０
％、B₄C₅μを３５％、残量をグラファイトとするものを
Vol ％で混合し、放電焼結したものを用いたとき、従来
のWCとDia に比べて、寿命が約２倍、インピーダンスは
約６０％低下した。

【００４２】

【実施例４】SKD60 材４に対して０. ２５mmφのBr(Zn4
0 Cu60) を利用し、５×１０⁵Ωcmの液（水) ５中に被
加工体をセットし、４カ所からより合わせたリッツ線
(0.32mmφ 40 本) より、厚さ５mmt 幅５０mmの銅バー
図１２に通電端を設けた。電源は図１１で、放電回路は
図１のようにワイヤ加工用電極１に通電ピン２，３のT
i、Ｃ、ＢとSi₃N₄にNiコーティングした粒５％Vol ％
Ni コート、Dia ２％ NiコートCBN ８％を混入し、長さ
が１２mm入口径０. ３５mmで６mmの位置に０. ２７mm、
先端０. ２６mm径に仕上げた。

【００４３】このときインピーダンスは放電回路で３.
５μＨであった。液圧は６kg／cm²のポンプ24を用い
た。被加工体面上０. ５mmの位置に先端が位置するよう
に、下面にも同様にセットして、８ｍ／min に移動させ
て、ワイヤ電極のテンションは１. ５kgで加工した。加
工部分には３kg／cm²に制御した状態で加圧液をノズル
より供給した。

【００４４】加工においては、ＩＧＰＴ10により被加工
体を陰極とし、電極側を正極性として電解させて防蝕作
用をさせ、ＩＧＰＴ10がＯＦＦになったとき、ＩＧＰＴ
11はＯＮとなり、コンデンサー５に充電された電荷を、
被加工体４とワイヤ電極３の間隙に放電を起こさせて加
工するようにしたもので、逆極性の電解のパルス電流
は、パルス幅８μｓ３０Ａで行い、正極性の加工放電
は、１. ２μｓ２５０Ａで加工したとき、加工速度は２
２０mm²／min の加工をすることができ、全く加工面に
錆模様は発生しなかった。

【００４５】ホール素子21によって最大電流を制御し、
繰り返し周波数は間隙制御装置36により制御される。そ
の一例として制御回路を示し、（Ｂ) 入力は繰り返し周
波数がＶ／Ｆ53により供給され、放電波高電流値に比例
する。Ｖ／Ｆ53の出力電圧によって制御され、波高電流
値はホール素子21より供給されて、一定の（Ｂ) の供給
電圧相当電流波高値にバランスするように制御される。

【００４６】また、同様にホール素子13，14により電流
を検知して、電流の差の変化が小さくなるときは、集中
放電と見なして放電繰り返しをＶ／Ｆ53、（Ｂ) により
低下し、放電点の移動が速くなれば元に周波数を戻すよ
うに制御させるようにするものである。

【００４７】

【実施例５】図１５において、先端を凸状にしたリード
線60，61，60n を先端型の通電ブラシダイスケース59に
３層に入れ使用した場合、通常の場合に比べ、電解作用
が少なく（約８０％) 、且つ、インダクタンスも１０％
低下させることができた。ダイス59と被加工体４の間隙
長は０. ４mmで使用することができた。

【００４８】

【実施例６】通電子により、寿命精度維持と加工速度に
直接関係するインピーダンスを低く保つことに重要な意
義がある。CBN 材に対し始めに約１μ程度Tiを被覆し、
Pd０. ５％Vol ％とwt％でTi６６. ８％とＢ１４. ５
％、炭素１８％の率で焼結した。更に、Mo線材０. ２５
５mmのものを挿入し、横型放電焼結を実施した。この結
果、ほぼ９００℃、比重３. ４としたとき、電気比抵抗
値は９〜１１μΩcmとなり、従来のWCの１４μΩcmに比
べて低抵抗であった。更に、硬度は本発明は通電部分の
硬度Hv3300となり、これまでのWCの硬度Hv1750に比べて
高くなり、耐摩性も高く、また、長時間使用(1000H)
で、硬度は更にHv7600となり、通電性と耐摩性が極めて
有効となった。WC系に比べて約５倍の長寿命となった。

【００４９】

【実施例７】上記実施例において、更にNi１％Cr２％混
入したとき、実施例３の約１. ５倍に向上した。この場
合、図１４の構造とした。厚さ３mmの環を５枚重ねで使
用し、環の締め力は引張り力０. ３kgに調節した。下側
の引張り力は０. ２kgとした。なお、環の間にTiC ２０
％、TiB₂２０％、MoS₂５％と炭素を２０％をいれ、残り
をエポキシ樹脂として圧入した。

【００５０】

【実施例８】Ni１％Zr２％を混入したとき、ほぼ実施例
４の特性であった。この場合、５mmt を４枚重ねで使用
した（図１３参照）。

【００５１】

【実施例９】TiBCに切溝幅０. ８mm、深さ３mmとして６
本切り込み、TiC １５％、TiB₂１５％、グラファイト３
０％、銀２０％Vol ％を溝に圧入した。ワイヤカットを
用いた結果、寿命は約1500H であった。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、ワイヤ型について説明した
が、他の放電加工において、例えば細穴加工用電極ホル
ダーガイドや更には、Ｒ−ＥＤＭ用位置出しガイド通電
ブラシ等にも利用でき、放電が集中しているかどうかに
より制御することは、極めて重要となるので、放電を利
用する加工法には全て利用することができる。細深穴加
工においても、放電の位置を検出して最適なエネルギー
時間の放電をさせるとか、加工液の供給を制御すると
か、曲がり加工のチェックとか、全てを予測し、制御す
ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の等価回路図である。

【図２】本発明１実施例による動作時の電流時間特性図
である。

【図３】本発明１実施例のより詳細な等価回路図であ
る。

【図４】本発明の制御における特性改善状態模型図であ
る。

【図５】本発明の加工台側面図である。

【図６】本発明の加工台正面図である。

【図７】本発明に利用する放電時の放電間隙の電圧電流
特性図と制御する範囲を示す図である。

【図８】本発明に係わる全体の制御ブロック図である。

【図９】本発明に係わる加工状態検出回路ブロック図で
ある。

【図１０】本発明に係わるパルス発生制御回路ブロック
図である。

【図１１】本発明に係わる電源供給装置図である。

【図１２】本発明に係わる通電ブラシダイス側面図であ
る。

【図１３】本発明に係わる通電兼ダイスの凹部を設けた
別の実施の側断面図である。

【図１４】本発明に係わる通電兼ダイスの更に横溝を設
けた別の実施例図である。

【図１５】本発明に係わる通電兼ダイスの先端細形状の
側面図である。

【図１６】本発明に係わる通電兼ダイスの正面溝付き正
面図である。

【図１７】本発明に係わる通電兼ダイスの切欠正面図で
ある。

【図１８】本発明の１実施例に係わる通電兼ダイスの材
質を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・・・・・加工用ワイヤ電極１a ，１b ，・・・１n スリット部分２，３・・・・・・・・・・通電ブラシ兼位置出しダイス２a ，３a ・・ダイス部分２b ・・・・ネジ部分２c ・・・・切欠部分２A ，２B ，２C ・・分割通電ダイス４・・・・・・・・・・・・・・・被加工体４a ・・加工方向の電極の曲がり状態４b ・・電極垂直状態５・・・・・・・・・・・・・・・充放電用コンデンサー６，７，８・・・・・・・浮遊インダクタンス、浮遊抵抗９・・・・・・・・・・・・・・・充電突入電流防止用インダクタンス１０, １１・・・・・・・・スイッチング素子１２, １３, １４, ２１・・・・電流検出ホール素子（ロゴ
スキーコイル, 磁気抵抗) １５・・・・・・・・・・・・・制御装置１６・・・・・・・・・・・・・加工液１７・・・・・・・・・・・・・加工液溜タンク１８, １９・・・・・・・・電源装置２０・・・・・・・・・・・・・制御用加工電圧測定リード線２２, ２３・・・・・・・・加工液噴射ノズル２４・・・・・・・・・・・・・加工液ポンプ２５, ２６・・・・・・・・加工液噴射制御バルブ２７, ２７a ，２７b ・・・・・・・・高速度整流器２８・・・・・・・・・・・・・電波量クロス検出回路２９・・・・・・・・・・・・・電源制御回路３０, ３８, ３９・・・・・・・・コンピュータ装置３１・・・・・・・・・・・・・Ｉ／Ｏ３２・・・・・・・・・・・・・割り込み回路３３・・・・・・・・・・・・・誤作動検出回路３４, ３４a ・・・・・・・加工間隙状態制御回路、ゲート回
路３５・・・・・・・・・・・・・電解用ゲート回路３６・・・・・・・・・・・・・加工間隙の状態を検出する回路３７・・・・・・・・・・・・・加工間隙の送り状態Ｘ, Ｙ, Ｕ,
Ｖ, Ｚ配置図４０, ４１・・・・・・・・加工間隙送りＸ, Ｙ, Ｕ, Ｖ, Ｚ用
駆動制御回路、電力増幅回路４２, ４３, ４４, ５６, ５７・・・・・・・フォトカプラー４５〜５２・・・・・・・各種オペアンプ（作動オペアンプ、
積分オペアンプ、掛け算オペアンプ等) ５３・・・・・・・・・・・・・Ｖ／Ｆコンバータ５３a ・・・・・・・・・・・・Ｖ／Ｆコンバータ可変Ｉ／Ｏ出力に
よる可変電圧入力５４・・・・・・・・・・・・・コンパレータ５５, ５８・・・・・・・・オペアンプ５９・・・・・・・・・・・・・通電兼ダイスケース６０・・・・・・・・・・・・・ダイスと被加工体の間隙長６１〜６１n ・・・・・・通電ダイスへの導入リード線Ｘ・・・・・・・・・・・・・・・放電の電圧電流特性Ａ₁, Ａ₂, Ａ₃・・・・・・放電電流で電流の増大の方向Ｖ₁, Ｖ₂, Ｖ₃・・・・・・放電電圧で電圧の低下の方向Ａ₄, Ａ₅・・・・・・・・・・放電電流で電流の減少の方向Ｖ₄, Ｖ₅・・・・・・・・・・放電電圧で電圧の上昇の方向Ａ₁, Ｖ₁・・・・・・・・・・・安定な放電範囲Ｘ，Ｙ・・・・・・・・・・・・横、前方向と前後方向の送りＵ，Ｖ・・・・・・・・・・・・角度づけの前後、横方向の送りＺ・・・・・・・・・・・・・・・・被加工体に対して垂直な送りａ・・・・・・・・・・・・・・・・超高硬度材ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・高硬度材ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・固体潤滑剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電回路の浮遊インダクタンスをほぼ１
０μＨ以下程度に保つようにし、コンデンサーの充電回
路にもインダクタンスを持たせ、放電回路に機能スイッ
チング素子を放電間隙と直列に挿入し、ＯＮ，ＯＦＦし
てパルス電流を放電間隙に流すようにしたパルサーにお
いて、正極性放電パルス休止時間に逆極性電流をスイッ
チング素子を介して、電解作用を起こすパルス電流を流
すようにした抵抗体を挿入しない放電加工用パルス発生
装置。
【請求項２】スイッチング素子とコンデンサーを放電
部分近くに配置し、低浮遊インダクタンス化した方式に
おいて、素子を加工用液中に挿入し、冷却と低インダク
タンス化した放電加工装置。
【請求項３】電解作用中の電圧、電流もしくは両方に
より、電解ガスの発生以前の時間内でワイヤ電極と被加
工体間の間隙長さとか被加工体の厚さを検知し、加工条
件を制御するようにした放電加工装置。
【請求項４】放電時の放電電流波形（波高値を含む)
の変化により、被加工体に対しワイヤ電極の入口、出口
その他ＲＡＭでは電極の中央放電か電極の端部の放電か
の位置を判別し、パルスを制御して入口より出口まで、
ＲＡＭでは端面と中心部とが均一的に加工するようにし
た放電加工装置。
【請求項５】電極に２カ所以上で電流を供給する供給
リードよりパルス電流の波高値やパルス幅もしくは両方
が加工中、時間的に変化しているか、していないかを判
別して、変化がなければ集中放電と、変化が速ければ分
散放電かを判別し、スイッチング素子を制御してアーク
放電を防止するようにした放電加工装置。
【請求項６】放電電流を発生するとき、コンデンサー
の端子電圧を制御して、加工条件を荒加工より仕上げ加
工まで変化させるようにした上記請求項１の加工用パル
ス発生装置。
【請求項７】ワイヤ電極体に電流を供給するワイヤガ
イドにおいて、ワイヤ電極の位置を定める作用とワイヤ
電極への通電作用を兼用するようにした通電位置出しガ
イド装置。
【請求項８】高硬度通電体で構成した通電兼位置出し
ダイスにおいて、多分割接触通電やワイヤ移動方向と直
角方向もしくは並行または角度を持たせた溝に耐摩低摩
擦材を圧入して成る通電兼位置出しガイド装置。
【請求項９】電極体もしくは加工台へのパルス電流通
電において、２カ所以上より通電し、低電気抵抗体で包
むようにした加工台を持つ上記請求項１の加工用パルス
発生装置。