JPS5852774B2 - 放電加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電極と加工物間に間歇的なアーク放電を発生さ
せ、加工物を研摩、彫刻、切断等の除去加工を行う放電
加工方法に関するものである。

放電加工装置では電極と加工物間に発生する加工状態を
論理判別したり、電極間の加工状態に関連するアナログ
信号を任意の手段で加工状態を識別し易い信号に変換し
、この信号を用いて放電加工装置を制御する技術が利用
されている。

また放電加工機を動作させて加工を行う際電極を間歇的
又は定期的に加工物から引きはなす手段が利用されてい
る（特公昭３３−２９９９信、４６−１７６８０．４７
−４９０００）。

このように電極を加工物から間歇的・定期的に引上げる
理由は、放電加工によって間隙に発生する分解生成物な
らびにチップを、電極が加工物に近ずくときのポンプ作
用により、間隙より流出する加工液で洗い流して間隙の
絶縁を充分回復させるためである。

すなわち間隙は放電している状態から電極を約０．１ｍ
ｓ程度引離すだけで、急激に絶縁が回復して放電はほと
んど停止する。

この絶縁の回復状態は出力波形をシンクロスコープを用
いて観測することにより、電極の引上げに対して指数関
数的に回復することが確認されている。

この指数関数の時定数は電極上昇速度の関数であること
は云うまでもないが、電極と加工物間の放電状態が完全
に放電しない状態（定常状態）における電極引上げ距離
は約０．１ｉｍである。

従って電極の繰返し引上げ距離は最低０．１ ｍｍ必要
であることがわかる。

しかしながら実用的な引上距離は０．５ ｍｍ前後であ
ることも実験的によく知られている。

これは０．５龍程度電極を引離さないと、間隙に介在す
る炭素やチップが充分外部に流出しないことを意味して
いる。

すなわち電極が放電している点から０．１ ｍｍ以上離
れて０．５ ｍｕの距離迄上昇し、再び０．１ｍｍ近傍
に近づく間の時間は全熱放電又は加工に寄与しないと云
ってよい。

この放電しない時間は通常の加工中に於て１回の引上げ
により０．３秒〜５秒程度は存在する。

これに対して加工時間は０．２秒〜数時間にも達する。

（代表的な場合は０．５秒から５秒前後である） ここで放電加工が行われている時間が０．２〜数秒程度
の短かい時、加工状態の判別を行うと放電間隙の状態が
悪くても、上記放電していない時間の割合が加工時間に
比べて多いから、全体として放電状態が良いと判定する
傾向が生ずる。

そこで本発明は間隙に発生した分解生成物を排除するた
めに電極を急速に加工物から引き離し再び急速に近接さ
せるまでの時間（検出型を含むタイマで決定する）中は
加工状態の判別動作を停止させるものである。

その手段としてタイマを用いて論理判別を中止したり、
サンプリングして論理するとき、サンプリング用のタイ
マと電極引上用のタイマとを同期させて、電極急速引上
ならびに急速引下げ時にサンプリングを行わないように
したり、（図面第２図は非同期、第３図は同期の場合の
みを示す）この昇降時間中加工状態を判別する目的に利
用される積分器への積分を中止（遮断）したり、急速引
上げならびに急速引下げ時だけ逆方向（放電状態が良好
と考えて積分される方向とは逆方向）の積分入力を加算
して積分したりする等の手段を用いて加工状態を正確に
判別しようとするものである。

次に従来からの公知関係を述べておく。

電極をサーボする以外に電極を加工物から引離して間隙
の導電性分解生成物やチップを間隙から除去する技術は
特公昭３３−２９９９号公報で公知である。

電極の状態を検知判別して電極を加工物から引き離す技
術は特公昭４６−１７６８０．４７−４９０００号公報
で公知である。

また電極間の加工状態を検出する方法その他適応制御等
を含む部側方式には各種の発明考案がなされており、例
えば特公昭４６−１８９１５．４７−５０２７６．４７
−５０２７７．４８−４０１６０、特開昭４７−１１９
９．４８−２５２９９．４７−４４４９４．４７−４４
４９３．４７−４４４９２．４７−４４４９１．４７−
１５７９５、米国特許第３７０５２８６．３７２９６１
０１３７０５２８６等がある。

一方電極引上時の距離又は速度制御技術については特公
昭３７−４８４４、実公昭４３−２６８７６号公報等が
公知である。

論理検出を利用した制御装置（米国特許第３７２９６１
０．３７０５２８６号公報を基本とした制御装置）は昭
和４５年秋大阪日本国際工作機械見本市に出品された田
岡製作所製放電加工機ＴＡＣＯＭ１０００に組込まれて
いる。

ＴＡＣＯＭｌｏｏｏはエンコーダを用いて電極位置を検
出するが、電極と加工物が引離される時の位置をレジス
タと可逆カウンタ人中に記憶し、電極引上げ期間中にパ
ルス発生器とカウンタＢを用いてレジスタ中の数値から
カウンタＢにより定められた一定の数値を減算しておく
。

同時にエンコーダの出力パルスで可逆カウンタ人中の数
値を加減算し、再び電極と加工物に近づいた時可逆カウ
ンタ人中の数値とレジスタ中の数値が一致した際論理検
出が再開される回路が組込まれている。

すなわち先に加工されていた位置よりもパルス発生器と
カウンタＢによって減算された位置で再び論理検出が再
会される。

この技術に類似の技術が特開昭４９−２３３９８で公開
されている。

この技術を用いると電極も加工物から間歇的又は定期的
に引上げた際引上開始の位置迄復帰しないと論理判別を
開始しないが、間隙の状態が悪くなるとほとんど元の位
置迄復帰することはない。

すなわち電極引上前の加工位置と電極引上げ引下げ後（
フラッシング後）の電極位置は加工状態により必ずしも
同一ではない。

このため実用上は実施不能である。

本発明は上記の技術に属さない新規な技術であると同時
にエンコーダ等による２軸制御又は表示装置を必要とし
ない点が大きな特徴である。

以下図面について具体的に説明する。

第１図は低電圧直流断続回路ＬＶの出力と高電圧直流断
続回路Ｈ■の出力とを重畳して電極間に印加する放電加
工装置の原理図で、その両直流断続回路の出力電流は数
Ａから数千Ａ程度で且つ出力波形（電圧又は電流）は任
意である。

また高低両型圧の位相関係も任意であり、場合によって
は直流を重畳する場合もある。

図示例では高電圧直流断続回路の出力波形が矩形波でほ
ぼ同一の位相で重畳される場合のみについて述べる。

第２図は加工状態を論理検出する回路で、Ａ・Ｂ−Ｄ−
Ｅ−Ｈは第１図中の同符号の端子に接続される。

４は低圧電流が成る値以上流れた時動作するコンパレー
タで、加工電流の選択に応じて抵抗９の値やシャント抵
抗１０（第１図）の値が可変される。

５は反転電圧がアーク電圧（２０〜４０■）よりも低く
短絡電圧（零ボルト）よりも高い電圧に設定されたコン
パレータ、６はアーク電圧と低電圧直流断続回路の開放
電圧（通常４０〜１００Ｖ）との中間に反転電圧を設定
したコンパレータ（１個数は任意側だが図示例は１個）
、７は低電圧直流断続回路の開放電圧より高く高電圧直
流断続回路の開放出力電圧（通常１００Ｖ以上５００Ｖ
前後）より低い電圧に反転電圧を設定したコンパレータ
、８は高電圧電流が一定値以上流れると反転するように
したコンパレータで、反転電流の設定は抵抗１１又はシ
ャント抵抗１２を可変して行う。

なおコンパレータ５，６は第１図の端子Ａから入力を得
てもよい。

尚コンパレータ４〜８は各々をｎ個設けその酸度な任意
に設定した後輪理してよい。

上記反転電圧の異なるｎ個のコンパレータ４〜８の高低
２値の出力をアンドゲイト１３〜１７で論理組合せて、
間隙の状態に応じた判別信号を１パルス以内に出力する
。

この際間隙の状態とは無関係なサンプリングタイマＴｓ
の出力によりアンドゲイト１３〜１７が開閉されている
。

すなわちサンプリングタイマＴ８の出力がＨ（出力あり
）となった後に発生するパルス発生器ＰＧの１パルスの
みが、ＲＳフリップフロップ（以下Ｒ３ＦＦとする）１
８のセット人力Ｓに印加されると、該Ｒ８ＦＦＩ ８の
出力ＱはＨとなる。

このため加工中アンドゲイト１９の他の一方の入力２３
は常にＨであるから、その出力２０もＨとなりアンド回
路１３〜１７を論理可能とする。

すなわち加工中はサンプリングタイマＴ８の出力がＨと
なる都度論理が可能である。

これに反し電極２１を加工物２２かも急速上昇させる指
令又は急速下降させる指令Ｈな受けている時は、アンド
ゲイト１９の入力２３はＬとなるから、サンプリングタ
イマＴ８の出力がＨとなっても、ゲイト１９の出力２０
はＬの状態を保ち論理組合せ用のアンドゲイト１３〜１
７の出力はすべてＬとなる。

すなわち電極２１と加工物２２が急速上昇又は急速下降
の指令を受けている状態では論理判別出力が表われない
。

この際急速上昇指令と急速下降指令用のタイマはモノマ
ルチバイブレータ（以下ＭＭとする）２４，２５によっ
て構成される。

このタイマの動作を簡単に説明する。

加工時間決定用タイマ又は電極２１と加工物２２間の状
態を検出して、加工の打切りを指令する入力Ｚが入力端
子２６から入力されると、ＭＭ ２７の状態が反転して
出力ＱがＬとなる。

この時間は数１０ｎｓ から１７７１８前後の短時間で
、出力ＱはＨに復帰する。

この出力ＱはＲ８ＦＦ２Ｂのセット人力ＳをＬとするか
ら、Ｒ８ＦＦ２８は反転して出力ＱがＨとなる。

この出力Ｑを受けてＭＭ ２４が反転して出力ＱはＨと
なり、ＪＫＦＦ２９のクロック人力Ｃとなる。

かくしてＪＫＦＦ２９の出力ＱはＨ、ナンドゲイト３０
の入力は両者ともＨとなり、その出力３１はＬとなって
電極の急速上昇指令が出る。

一方ＪＫＦＦ２９の入力にもＨとなるから、２回目にＭ
Ｍ２４が反転する時ＪＫＦＦ２９も反転して出力Ｑはり
、ＱはＨとなる。

このためナンドゲイト３２０両人力ともＨとなるから、
該ゲイト３２の出力３３がＬとなって電極の急速下降指
令を与える。

ＭＭ ２４の出力Ｑが一定時間後りになるとナンドゲイ
ト３２の出力３３がＬからＨになり、ＭＭ３４が数Ｉｏ
ｎｓ〜１ｍｓ程度反転動作して該ＭＭの出力ＱをＬとな
しＲ８ＦＦ２８をリセットし、ＭＭ ２４ 、２５で構
成するタイマの動作は停止する。

上記の如く電極２１が急速上昇又は下降指令を受けてい
る時はナンドゲイト３０又は３２の出力のどちらか一方
がＬで、そのためゲイト１９の出力２０はＬとなり、論
理判別用ゲイト１３〜１７は論理を停止して加工状態の
判別を行なわない。

なお第２図に於てアンドゲイト３５を設ければ、電極２
１が急速上昇又は下降指令を受けている間はパルス発生
器ＰＧの出力は例えば高低圧直流断続回路ＨＶ、ＬＶに
対して出力されない（特公昭４４−１３１９６参照）。

このためアンドゲイト１９を設けなくても論理判別用ゲ
イト１３〜１７はいずれも出力しない。

又点線で示したカウンタ３６を挿入し、これがＰＣより
の入力で動作すると、サンプリングタイマのＴｓの周期
１回毎すなわちｍ個の放電中にｎ個の放電を連続して論
理判別する。

この際サンプリングタイマ゛Ｔ８はあまり精度を必要と
しないので、ｍの値は放電条件が一定でも多少変動する
ことがある。

ここで、ｍはサンプリングタイマＴ８１周期中に発生す
るパルス発生器ＰＧの出力パルス数、ｎは論理判別する
ＰＧのパルス数（カウンタ３６のカウント数）である。

第３図はクロックパルス発生器３７を用いて放電加工用
パルスを発生すると同時に、クロックパルスを基準にし
たサンプリングパルスを発生するカウンタ３Ｂ、３９，
４０、デコーダ４１ならびにサンプリングの割合を選定
するスイッチ４２を用いた回路である。

この回路では第２図のサンプリングタイマＴ８が省略さ
れる反面パルス発生器ＰＧの出力又はクロックパルス発
生器３７の出力をサンプリング用に兼用している。

また一方に於て電極引上開始すなわち加工打切りを指令
する入力端子２６からの人力により、Ｒ８ＦＦ２８が出
力Ｑ−Ｌに反転し、その出力ＱがＬの間はサンプリング
条件が成立してもナンドゲイト４３の組合せが成立たず
、出力４４はＨの状態に保たれる。

このためＲ８ＦＦ１８は反転せず、出力ＱはＬの状態を
保ち、論理判別ゲイト群１３〜１７は動作せず、第２図
の場合と同様に加工状態の論理判別は電極の引上げ運動
とは無関係となる。

すなわち第３図は電極の引上条件をも考慮してサンプリ
ングを行った例で、サンプリングの信号はすべてクロッ
クパルス発生器で同期されている。

従って入力端子２６０入力はクロックパルスや交流電源
と同期した信号とはなっていないが、入力端子２６０入
力信号となる加工時間決定タイマ又は加工打切り信号発
生回路をＰＧ出力やクロックパルス３７や交流電源で任
意の手段で同期させた信号で得ることも容易である。

第４図は高電圧直流断続回路ＨＶの出力電圧と低電圧直
流断続回路ＬＶの出力電圧の差を検出し、その検出出力
を用いて加工状態を判別し、放電加工機中の任意の制御
対象を制御しようとする回路で、第４図中の入カカ端子
Ｈ，Ａ、Ｅは第１図の出力端子Ｈ，Ａ、Ｅに接続される
。

高圧側の入力は入力端子Ｈから逆相増幅器４６に、低圧
側の入力は入力端子Ａからエミッタフロア増幅器等を含
む正相増幅器４７に印加され、その増幅器出力相互を同
一レベルで加算器又は減算器で加算又は減算して、アナ
ログ出力４８を得る。

そしてこのアナログ出力４８を割算器４９、積分回路の
抵抗５２．５３を介してコンデンサ５４に蓄積し、その
蓄積電圧をコンパレータ５５〜５８により検出して加工
状態を判別する。

すなわち放電間隙の状態が悪くなるとコンデンサ５４中
の電圧が低下する。

先ず間隙コンダクタンスが発生すると、コンデンサ５４
の電圧は低下するか零程隔となる。

また電極間にアーク状態が発生すると、コンデンサ５４
の電圧は負の電圧に充電される。

そして電極２１が引き上げられると、その引上げ期間中
は絶縁が良好なものと判断して抵抗５２を介してコンデ
ンサ５４は急速に充電される。

そこで電極引上げ距離が大きがったり度数が多かったり
、逆に加工時間が短かかったりするとコンデンサ５４両
端の電圧は比較的大となり、放電間隙の状態が悪くても
良好と判別する場合が生ずる。

この回路に於て、入力端子２６に第２，３図に示す回路
の出力端子６０から電極の昇降運動Ｃ信号を受けると、
トランジスタ６１のコレクタ電圧６２は負となる。

上記負のアナログ電圧に対するアナログスイッチとして
動作するトランジスタ又はＦＥＴ６４を通して、コンデ
ンサ６６は負の極性に充電（放電）される。

そこでこの充電（放電）電流を抵抗６３の値で調整して
おけば、電極の昇降運動時に於けるコンデンサ５４両端
の電圧上昇は補正され、適確な加工状態の判別が可能と
なる。

なお抵抗６５とコンデンサ６６は前述の電極弓上時に於
ける時間と電極間電圧の関係が指数関数的に上昇する点
をシュミレーションした回路で、通常電極の定常引上速
度と応答時間は一定であるから、この回路定数は一回決
めておけば変化しなくてよい。

なお第４図中の１０１は定常アークが発生した時負の電
圧にコンデンサ５４を積分する回路で、この回路の動作
でコンパレータ５５が反転する。

第５図は第４図と同様に加工状態を判別する回路で、た
だ割算器７０の出力側に加算増幅器７１を設け、電極の
昇降により割算器出力が増大した時、トランジスタ６１
のコレクタ出力６２で該増幅器入力を減算する回路例で
ある。

この際抵抗６ｓ’、６デ、コンデンサ６６は間隙の絶縁
回復ならびに破壊状態をシュミレーションする回路であ
る。

この場合も加算増幅器Ｔ１の加減算の度合は抵抗７２，
７３で可変する。

本発明は電極引上げや高速引下げ時の電極間状態を削除
し、放電加工が行われている時間のみにに於ける加工状
態を判別検出するものであるから、その判定のあやまり
が減少し、加工状態に適合した放電加工機の制御が正確
・適切にできる。

図示はしなかった電極２１の昇降運動時にり−ドリレや
アナログスイッチ、アナログマルチプレクサ等を用いて
、入力端子Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｈや割算器、積分器の入力等を
切り離すように構成することもできる。

又積分器の代りに１個の可逆カウンタを用い、放電が良
好な時又はしない時、間隙コンダクタンスＧが発生した
時その大小に応じて減算、アークが発生した時大幅に減
算と云うように設計し、このカウンタを電極引上時加減
算を停止するか（入力を開放するか）加算と同時に減算
を行い、そのカウンタの数値の大小により電極を間歇的
に運動させたり、休止時間を変更したり、加工電流を変
化したりしてもよい。

なお第２，３図の論理判別回路１３〜１７は米国特許第
３６３２９４２．３７２９６１０゜３７０５２８６号明
細書、特開昭４９−２６８９４号公報等の如き組合論理
を用いてもよい。

本発明は周辺の動作状態を無視すれば第２図のアンドゲ
イト１９の入力２３を出力２０と直接結合することによ
り、フリップフロップ１８、ナンドゲイト４３、サンプ
リングタイマＴ８等を取り除くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高低圧直流断続回路の出力を重畳して電極間に
印加する放電加工回路の原理図、第２゜３図は加工状態
を論理判別する本発明放電加工方法を適用する装置の回
路図、第４，５図は加工状態をアナログ積分器を用いて
判別する本発明放電加工方法を適用する装置の回路図で
ある。 ＬＶは低圧直流断続回路、拍は高圧直流断続回路、１は
パルス発生器、１０，１１はシャント抵抗、２１は電極
、２２は加工物、４〜８，５５〜５８はコンパレータ、
１３〜１７，１９，３５はアンドゲイト、３０，３２，
４３はナンドゲイト、Ｔ８はサンプリングタイマ、４６
は逆相増幅器、４７は正相増幅器、４９は割算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極と加工物間に繰返し放電を発生させて放電加工
   を行う際、電極を加工物に対してサーボする以外に間歇
   的又は定期的に昇降運動させて間隙に発生し滞留する導
   電性分解生成物を間隙外に排出除去する放電加工方法に
   於て、上記昇降運動用タイマ信号の印加時間中、電極と
   加工物間を引き離した際に生ずる絶縁の良好な状態を除
   いて加工状態の検出又は判定を行なうことを特徴とする
   放電加工方法。 ２ 放電加工装置各部の電圧又は電流或は電圧及び電流
   を検出し、その検出出力を論理して加工状態を判別する
   際、電極と加工物が引き離されている時論理判別又はサ
   ンプリングを中断するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の放電加工方法。