JPH10296540A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電加工用電源装置において加工面積のわず
かの変化によりパルス割れの発生確率が大きく変化する
加工条件において、より高精度に電極消耗補正を行う。 【解決手段】 放電パルスの発生を検出する放電パルス
検出手段と、検出された放電パルスの放電継続時間を計
測し、当該放電継続時間のパルスの全体に対するパルス
発生割合を放電継続時間別に積算するパルス発生量積算
手段と、放電継続時間に対応した電極消耗量を電極消耗
補正データとして記憶する記憶部と、前記継続時間別に
積算されたパルス発生割合と前記電極消耗補正データか
ら現時点までの電極消耗量を決定する電極消耗量決定手
段と、決定された電極消耗量から加工方向及び揺動方向
への電極送り量を補正する電極消耗量補正手段と、を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電加工装置にお
いて電極消耗量をより正確に求めることにより、加工方
向および揺動方向への電極送り量の補正動作を行なう放
電加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電加工装置は、電極とワークの間に間
欠的に放電を発生させてワークの加工を行なうものであ
るが、その加工には、電極とワークの間にギャップと呼
ばれる間隙が存在し、かつワークの表面は間隙で発生さ
せる放電パルスのピーク電流値などの電気条件により決
まる面粗さとなり、電極もまた電気条件により決まる消
耗が発生する、という特性がある。

【０００３】一般的にいって、加工速度が早い電気条件
ではギャップ・面粗さとも大きく、また電極の消耗は少
ない。また、面粗さが精細である電気条件ではギャップ
は狭くかつ加工速度は遅くかつ電極消耗は多い、という
傾向がある。

【０００４】このため、放電加工により加工速度が早く
かつ面粗さも精細である加工を行う場合、面粗さが大き
な電気条件から小さな電気条件に切替えながら、加工全
体の平均として、加工速度が早く、面粗さの精細である
ワークを得られるように加工を行なうようにしている。
電気条件を切替える方法としては、送り量と呼ばれる値
が電気条件に対応した値として、あらかじめ実験的に求
め設定されており、現電気条件は対応する送り量分電極
を加工送り方向と揺動方向に移動させ得た時に終了であ
ると判定し、より面粗さの精細な次の電気条件に切替え
る方法が用いられている。

【０００５】なお、電極とワーク間の相対位置の制御に
は、間隙制御といわれる、放電が集中状態の時には電極
を放電が発生しない方向に逃し、放電発生が少ない時に
は電極を進行方向に進める制御が行なわれているため、
電極が目標位置に到達した時点、すなわち送り量分加工
送り方向および揺動方向に移動させ得た時点で現電気条
件での加工が終了したと見なすことができる。

【０００６】上記送り量は現電気条件と前段階の電気条
件から実験的に決定することができ、現電気条件でのギ
ャップ、面粗さと前電気条件での面粗さとが考慮されて
いるが、さらに電極が消耗することによりワークが目標
寸法に対し小さく仕上がることを防ぐため、加工方向お
よび揺動方向への電極送り量には、電極の消耗寸法が加
算されている。一般的に放電加工において加工条件とい
う場合は電気条件と送り量を含んだものを指すため、以
降の説明では加工条件という用語を使用する。

【０００７】放電加工には以上のような特性があるた
め、加工速度と面粗さに応じた複数の加工条件を予め設
定しておき、加工を行なう場合は加工速度および面粗さ
を満たす条件を開始条件として選択し、加工条件を順次
切替えながら加工すれば、最大の加工速度で所定の面粗
さが得られる。

【０００８】従来の方法を図５及び図６を用いて説明す
る。図５は加工条件中の加工送り量に従って加工する放
電加工装置の制御ブロック図である。８は放電電源であ
り、電極９とワーク１０の間隙に電圧を印加して放電を
発生させることによりワークの加工を行なうものであ
る。２は加工条件であり、電気条件と電極消耗を考慮し
た電極送り量からなる。４はＮＣ制御装置であり、加工
条件２に従って軸駆動手段７に対して電極９の移動指令
を出すことにより、ワーク１０を指定面粗さおよび指定
精度にて加工を行なうものである。

【０００９】図６に加工条件表の一例を示す。図６にお
いて電気条件の部分は一般的であるので省略している。
この加工条件表によれば、Ｒ９の加工条件により加工方
向に１７ミクロン,揺動方向に１４ミクロン加工し、Ｒ
８の加工条件に切り替える。Ｒ８およびＲ７の加工条件
でも同様に指定寸法加工すれば、加工が完了する。な
お、図６の加工条件では電極消耗率から求めた電極消耗
分が送り量にすでに加算されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の加工条件には電
極消耗が送り量に加算されていたが、十分な電極消耗の
補正ができない場合があった。即ち電極が消耗したこと
により、電極が目標位置に到達しない場合でも現加工条
件での加工を終了させてしまい、結果として所定の加工
面粗さが得られず、また電極消耗分の加工不足により所
定の形状精度が得られない、といった問題が発生してい
た。

【００１１】この原因は、電極消耗の特性が電気条件の
みにより決まるのではなく電極とワークの対向面積によ
り大きく影響され、特に、対向面積が大きくかつ仕上げ
条件の場合にはパルス割れが発生することにより電極消
耗が大きく増加するためである。このパルス割れとは、
図４（Ａ）に示す放電電圧Ｖと放電電流Ｉの波形例の様
に、放電継続時間内に放電が維持できず複数のパルスに
分割される現象を指す。放電継続時間と電極消耗には放
電継続時間が長いほど電極消耗が少なく、また放電継続
時間が短いほど電極消耗が多いという傾向があるため、
この図４（Ａ）の様にパルス割れが発生している状態で
は電極消耗が増加する。また、前記加工条件表は実験に
よりギャップ・面粗さおよび電極消耗を測定し、電極消
耗を考慮した送り量が設定されるようになっているが、
この実験に使用する電極面積が実際の加工に使用する電
極面積と異なることも問題であった。

【００１２】この問題に対し、従来では電極の面積別に
ギャップ・面粗さおよび電極消耗を測定する実験を行な
って加工条件を作成していたが、前記パルス割れ現象は
加工条件によってまた、面積のわずかな変化によって、
その発生状況が大きく変わり、面積別に電極消耗を補正
したとしても不十分である場合がほとんどであった。た
とえば、表面粗さ”６Ｓ”が得られる加工条件では、電
極の加工面の直径30mmの場合には電極消耗率は7%である
が、加工面の直径が60mmの場合にはでは電極消耗率は20
0%となる。

【００１３】また、実際の電極は形状が複雑で面積も正
確には得られず、正確な消耗補正はほとんど不可能に近
かった。このためパルス割れの発生する加工条件では、
加工送り量の補正が十分行なわれず、加工条件通りの面
粗さが得られない、あるいは指定加工精度が得られな
い、という問題が発生していた。

【００１４】従来、電極消耗は、面積の僅かな変化、加
工電流、加工電圧等の条件により影響されると考えられ
てきたが、実際には電極消耗は放電パルスのオン時間と
ピーク電流により決定され、パルス割れが発生する場合
は、一発の放電パルスが更に複数のパルスに分割されて
おり、分割されたパルスのオン時間は一定でなく、かつ
分割されるためパルス数も一定でないという現象が、電
極消耗が面積により変化する主要因であった。本発明
は、加工面積のわずかの変化によりパルス割れの発生確
率が大きく変化する加工条件において、より高精度に電
極消耗補正を行う放電加工装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、放電加工用装
置に関するものであり、本発明の上記目的は、放電パル
スの発生を検出する放電パルス検出手段と、検出された
放電パルスの放電継続時間を計測し、当該放電継続時間
のパルスの全体に対するパルス発生割合を放電継続時間
別に積算するパルス発生量積算手段と、放電継続時間に
対応した電極消耗量を電極消耗補正データとして記憶す
る記憶部と、前記継続時間別に積算されたパルス発生割
合と前記電極消耗補正データから現時点までの電極消耗
量を決定する電極消耗量決定手段と、決定された電極消
耗量から加工方向及び揺動方向への電極送り量を補正す
る電極消耗量補正手段と、を備えることにより達成され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の放電加工装置の実
施例について図１、２、３、４を用いて説明する。図１
は放電加工装置の制御ブロック図である。１は継続時間
別消耗補正データであり、２は加工条件、３は消耗補正
量計算手段、５は継続時間別パルス発生量積算手段、６
はパルス割れを検出する放電パルス検出手段である。

【００１７】放電パルス検出手段６は、図４（Ａ）に示
すようなパルス割れ波形を放電電圧Ｖもしくは放電電流
Ｉに基づいて検出し 、分割された各パルスの実際の放
電継続時間を計測する。この例の場合、継続時間Ｔ１、
継続時間Ｔ２および継続時間Ｔ３のパルスが各「１」と
いう検出が可能なものである。なお、図４（Ａ）に示す
パルスはパルス割れが発生しない場合、図４（Ｂ）に示
す継続時間Ｔ０のパルスである。

【００１８】継続時間別パルス発生量積算手段５は図３
に示す様に、パルスの継続時間別Ｔｉにパルスを積算カ
ウントするものであり、本実施例では継続時間を０〜１
μsec,1〜5μsec,5〜10μsec,10μsec以上の４種類に分
類し、放電パルス検出手段６にて検出したパルスを分類
して積算している。また、結果としてパルス数の積算値
をそのまま出力する事も可能であるが、後段の消耗補正
量計算手段３にて容易に使用できるように当該継続時間
Ｔｉの積算値と全体のパルス数との比を求め、図３に示
す様に発生割合Ｐｉとして求めている。

【００１９】継続時間別消耗補正データ１の例を図２に
示す。このデータはパルス継続時間Ｔｉ別にあらかじめ
実験的に求めた電極消耗値Ｗｉが記憶されているが、こ
の実験値は加工面積毎に測定する必要はなく、小面積に
より測定された数値でよい。なおパルス継続時間Ｔｉの
範囲の取り方は、パルス数積算手段で積算するデータと
消耗補正データの両方に同一としておくと以下の計算が
より容易となる。

【００２０】消耗補正量計算手段３は、継続時間別消耗
補正データ１と継続時間別パルス数積算手段５の積算デ
ータから実際の消耗補正量を計算する部分であり、継続
時間別発生割合をＰi、継続時間別消耗補正データをＷi
とすると、現時点までの全体の消耗量Ｗtotalは次の数
１により計算できる。

【数１】Ｗtotal=ΣPi*Wi (i=1〜n)

【００２１】ＮＣ制御装置４は加工条件中の送り量に上
記数１で求めた消耗量Ｗtotalを加算することにより実
際の送り量を求めることができる。なおこの場合の加工
条件中の送り量は実際の送り量であり、電極消耗が予め
考慮されている必要はない。また、電極消耗量の補正デ
ータを設定する際、従来は、加工条件中の電気条件毎に
電極消耗量を実験的に測定する必要があり、さらに電極
面積毎に測定する必要があったが、本発明では、放電継
続時間Ｔｉ毎に測定するだけで良い。面積毎に実験測定
する必要もない。実際の送り量が得られれば、以降は従
来技術と同様に加工を行なうことにより電極消耗を補正
した加工を行なうことができる。

【００２２】なお、継続時間別消耗補正データ１は放電
電流ピーク値により影響されるため、ピーク値別に持つ
必要があるが、実際の加工においてパルス割れが問題と
なるのは仕上加工のみであるため、仕上加工にて使用す
る放電電流ピーク値に関してのみ継続時間別消耗補正デ
ータを持つことで十分な効果が得られる。

【００２３】また、本実施例では継続時間を４分類して
いるが、この分類は固定である必要はなく、分類数およ
び継続時間の範囲の取り方はどのようにも実施しても同
様の効果が得られる。また、放電パルス検出部では全て
のパルスを検出し、実時間内で消耗補正量を逐次計算す
ることも可能であるが、適当なタイミングで放電パルス
のデータをサンプリングおよび記憶し、オフラインの状
態にて継続時間別のパルス数の積算および消耗補正量の
演算を行ない、現加工条件を切り替える以前に送り量に
対して補正をかければよい。

【００２４】本実施例では各構成要素をＮＣ制御装置と
別の装置として実現した場合を記述したが、ＮＣ制御装
置内に本構成要素が実現されていても同様の効果が得ら
れる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、加工面積
のわずかの変化によりパルス割れの発生確率が大きく変
化する加工条件において、より高精度に電極消耗補正を
行うことができるため、より指定面粗さに近くかつ指定
加工精度を得る事のできる放電加工装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電加工装置の一実施例を示す概略ブ
ロック図である。

【図２】本発明の放電加工装置の継続時間別消耗補正デ
ータの一例を示す図である。

【図３】本発明の放電加工装置の継続時間別パルス数積
算結果の一例を示す図である。

【図４】パルス割れが発生している場合と発生していな
い場合の放電電圧電流波形の一例を示す図である。

【図５】従来の放電加工装置の一例を示す概略ブロック
図である。

【図６】従来の加工条件の一実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 継続時間別消耗補正データ ３ 消耗補正量計算手段 ５ 継続時間別パルス発生量積算手段 ６ 放電パルス検出手段 ９ 電極 １０ ワーク Ｖ 電圧 Ｉ 電流 Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 放電継続時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電パルスの発生を検出する放電パルス
   検出手段と、検出された放電パルスの放電継続時間を計
   測し、当該放電継続時間のパルスの全体に対するパルス
   発生割合を放電継続時間別に積算するパルス発生量積算
   手段と、放電継続時間に対応した電極消耗量を電極消耗
   補正データとして記憶する記憶部と、前記継続時間別に
   積算されたパルス発生割合と前記電極消耗補正データか
   ら現時点までの電極消耗量を決定する電極消耗量決定手
   段と、決定された電極消耗量から加工方向及び揺動方向
   への電極送り量を補正する電極消耗量補正手段と、を備
   えたことを特徴とする放電加工装置。