JPS6059097B2 - 放電加工用電源装置 - Google Patents

放電加工用電源装置

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JPS6059097B2
JPS6059097B2 JP10159979A JP10159979A JPS6059097B2 JP S6059097 B2 JPS6059097 B2 JP S6059097B2 JP 10159979 A JP10159979 A JP 10159979A JP 10159979 A JP10159979 A JP 10159979A JP S6059097 B2 JPS6059097 B2 JP S6059097B2
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capacitor
voltage
machining
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supply device
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哲朗 伊東
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • B23H1/022Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H2300/00Power source circuits or energization
    • B23H2300/20Relaxation circuit power supplies for supplying the machining current, e.g. capacitor or inductance energy storage circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電極と加工液を介して被加工物との間に
形成される加工間隙に放電を行わせて放電切削加工する
放電加工用の電源装置に関するもので、特にワイヤ電極
を用いるワイヤカット放電加工用の電源装置として適す
るものである。
第1図は従来のワイヤカット放電加工装置の一例を示
す構成図で、1は被加工物、2はワイヤ電極、3はタン
ク4に貯蔵された加工液、5はこの加工液3を圧送する
ポンプ、6は加工液3をワイヤ電極2の加工部2Aと被
加工物1の対向する加工間隙に噴射するノズル、7はワ
イヤ電極2の供給リール、8A、8Bは上下で上記ワイ
ヤ電極2の加工部2Aの位置を規定する上部ワイヤガイ
ドおよび下部ワイヤガイド、9はワイヤ電極2への給電
部、10はワイヤ電極2に適当なテンションを与えなが
ら上記ワイヤ電極2を巻取る巻取りール、11は被加工
物1を載せたテーブル、12、13はこのテーブル11
をX方向およびY方向にそれぞれ駆動するX軸駆動モー
タおよびY軸駆動モータ、14はこのX軸駆動モータ1
2およびY軸駆動モータ13を制御してテーブル11を
X−Y方向に移動して被加工物1がワイヤ電極2の加工
部2Aに対して所望の形状を相対的に画くよう制御する
駆動制御装置で、一般に倣い装置、N/C装置あるいは
電子計算機等からなつている。
15は放電加工の加工電源装置で、これは直流電源16
と、スイッチング素子17と、放電用コンデンサ18と
、このコンデンサ18の充電電流制限抵抗器19および
スイッチング素子17のON一OFFを制御する制御装
置20とから構成され、その制御装置20は例えは一定
周期でスイッチング素子17をON−OFFさせるオシ
レーターからなつている。
第2図はこの装置の加工電源装置15と、被加工物1
とワイヤ電極2の加工部2Aとが対向した加工間隙とて
構成される主要部分の動作を説明する図である。
放電用コンデンサ18はスイッチング素子17が0Nし
ている間、抵抗器19を介して充電され、t時間充電後
の放電用コンデンサ18の端子間電圧Vcは、直流電源
16の電圧をE1放電用コンデンサ18の容量をC、抵
抗器19の抵抗値Rとするとなる曲線で示されるように
充電されるはずである。
ところがワイヤ電極2の加工部2Aと被加工物1との間
の加工問隙に加工液3を通して漏洩電流が流れ、図に示
すように加工間隙に抵抗値rの漏洩抵抗が接続されたの
と等価となり、この場合の放電用コンデンサ18の充電
特性曲線は次式で示される。
ここで漏洩抵抗値rは加工液3の比抵抗に関係している
ほかに、加工によつて生する加工くずの影響、加工条件
、加工液3の流量・流速等に関連して常時変化しており
、(2)式で示される放電用コンデンサ18の端子電圧
Vcの充電曲線は常に変化しているのが実情である。
このようにして充電された放電用コンデンサ18から放
電間隙に放電を開始した時の端子間電圧Vcを放電開始
電圧■Dとすると、この放電開始電圧V。
は上記放電用コンデンサ18の充電曲線■Cの変化に影
響されて常に変化し、特に漏洩電流が少ない時(漏洩抵
抗値rが大の時)Vcの上昇速.度が速くなり、その結
果放電開始電圧■。が異常に高くなることがあつた。一
方、放電開始電圧V。
で放電間隙に放電した時に、放電用コンデンサ18より
放出するエネルギーWは次式で示される。すなわち放電
間隙に放出される加工エネルギーは、放電開始電圧■。
の二乗に関連しており、放電開始電圧V。を高くすると
一回の放電ての被加・工物1の切削量は多くなる反面、
ワイヤ電極2の加工部2Aの消耗量も同様に多くなり、
あまり放電開始電圧Vりが高くなとワイヤ断線が発生す
る危険性があつた。したがつて加工能率を上げる必要の
ある時には、直流電源16の電圧Eを高く設定して、ワ
イヤ断線の限界に近いエネルギーを加工間隙に与えて高
速度で加工するのが理想であるが、直流電源16の電圧
Eの設定にあたつては、漏洩抵抗値rの変動を考慮して
最悪な条件でもワイヤ断線が発生しないように低目に設
定せねばならず、その結果加工速度をあまり高速にする
ことが出来ず、加工能率が悪いという欠点があつた。
ノ さらに被加工物1の切削量は放電開始電圧■Dの二
乗に関連しているので、この放電開始電圧VOが大巾に
変動すると、加工溝巾も変化し、加工精度が悪くなる欠
点も合せ持つていた。
この欠点を除去するためには、放電開始電圧V・Dを一
定の値以下におさえることが必要で、例えば第3図に示
すように放電用コンデンサ18の並列に直流電源16か
ら供給される電流をバイパスする回路21を設ければよ
く、このバイパス回路は一般にゼナーダイオードなどの
定電圧素子で構成されている。
ところがこのようにバイパス回路21を設けるとこの回
路には、放電用コンデンサ18の端子電圧Vcに達した
後は次式で示す13の電流が流れ、そのためこの回路2
1でPsの電力が消費される。
ここで一般に加工条件として使用される値の一例として
E=300■、VS=150V,.R=20Ωとすると
、PS=1125Wとなり、この電力は無駄に消費され
るだけでなく、熱となるので、その放熱をはからなけれ
ばならないという問題を発生させる結果となつた。特に
、数ミクロンの精度を要求されるワイヤカット放電加工
で、このような多量の熱による機械本体の熱ひずみは、
精度上好ましくなく、致命的な欠点であつた。
上記のような欠点をなくする目的で、スイッチングのみ
により、無駄な電力の発生を防ぐようにした第4図に示
した方法が提案された。
図中同一符号は同一または相当部分を示し、31,32
,33,34はその抵抗値がそれぞれR1、R2、R3
、R4の抵抗器で、R2/(R1+R2)=R4/(R
3+R4)の関係にあり、基準点Gに対する放電用コン
デンサ18の両端の電圧E1、E2をそれぞれ同じ割合
で分圧して制御可能なレベルの電圧11、12を得るた
めの分圧用抵抗器として作動している。
22はこの電圧e1、E2を入力して、その差(E2−
e1)を出力する差分検出回路で、その一例を第5図に
示す。
この図中35,36,37,38は、その抵抗値R,、
R6、R7、R8がすべて等しい抵抗器、23は演算増
幅器で、その出力電圧をEOl(+)側電圧をε2、(
一)側電圧をε1とするとε2、j1は次式で表わせる
。ここで演算増幅器23の増幅度を無限大に近い値にし
てあるので、(+)(−)入力端子間の電位差ははぼO
■となり、ε1=ε2と見ることが出来、この結果e1
/2+EO/2=E2/2となりなる関係が得られ、演
算増幅器23の出力E。
は、e1とE2の差(E2−e1)となり差分検出回路
22として作動する。24は、この差分検出回路22の
出力(E2一e1)と、一定電圧■Sに比例した値とし
て設定された基準電圧Vrefを比較するコンパレータ
ーで、(E2−e1)〉Vrefとなるとスイッチング
素子17を、0FFにする信号を出力する。
25はこのコンパレーター24の出力と上記オシレータ
ー20の出力が入力するAND回路で、共にスイッチン
グ素子17を0Nにする信号が与えられた時のみスイッ
チング素子17を0Nさせる信号を出力する。
26はこのAND回路25の出力を増幅する増幅器で、
この出力でスイッチング素子17は0N−OFFの制御
が行われる。
このように構成された電源装置では、スイッチング素子
17の0FFによつて、コンデンサ18の端子電圧Vc
が上昇しないようにしているため、無駄熱発生はないが
、スイッチング素子17には、現実の問題として「遅れ
」の問題があり、所定の電圧に達してからスイッチング
素子17が0FFになるまでには、通常1p秒程度の時
間がかかる。
例えば、コンデンサ18を0.?Fし、端子電圧■Cを
100Vにしたい時、もとの直流電圧は300Vとして
、充電抵抗が10Ωとすると、この時の充電電流は、2
0A(1=81??11)であるから、コンデンサ18
が1psecの間に充電されて上昇する電圧ΔVは、す
ることになる。
この後、前記の極間の漏洩電流により、コンデンサ18
の端子電圧■Cは再び100V以下となるので、スイッ
チング素子17がONし、ほとんど同時に100■以上
となり0FF信号が出るが、再び140■になつてしま
うということを繰り返すので、本来の欠点の解決にはな
らない。本発明は、上記の欠点を除き、電圧ピーク値の
一定化と平滑を行うとともに、無駄な熱エネルギーの発
生を防ぐことを目的としている。
第6図は、本発明の一実施例を示す回路図で、以下詳細
に説明する。
大容量のコンデンサC。は、加工用コンデンサ18の電
圧が、急激に上昇するのを防ぐとともに、ピーク電圧の
平均値を一定に保つ働きを持つ。該コンデンサC。は、
逆流防止ダイオードD。によつて、加工間隙からの電流
の流入はあつても、加工電流は流さない。抵抗R9は上
記コンデンサC。の端子電圧VCOが増加していくのを
防ぐリーク抵抗である。さて、上記コンデンサC。の端
子電圧■COlすなわちピーク電圧の平均値に相当する
電圧は、分圧抵抗R1、Rllにより分圧され、第5図
で説明した差分増幅回路2?″を介してコンパレーター
2Cに出力される。この出力電圧は、加工間隙のコンデ
ンサ18の端子電圧Vcとの差電圧である。コンパレー
ター24″の比較電圧が0Vで、もし、Vc>VCOの
時は、N1ゲート255スイッチング素子17′の駆動
増幅器26″を介して、上記スイッチング素子17″を
0FFにし、Vc<VCOの時は、発振器20の信号が
スイッチング素子17″に印加され、スイッチング素子
17″は0N−OFFを繰り返す。スイッチング素子1
7″のコレクタ抵抗Rl2は、主回路の抵抗19に比較
して、大きく、ほぼ加工間隙の漏洩抵抗に相当する程度
である。以上の構成によれば、主回路のスイッチング素
子17の遅れにより、基準値■Refによる電圧より大
きい値にコンデンサ18の端子電圧Vcが設定されるが
、その後は抵抗Rl2とスイッチング素子17′による
微弱な電流によつて、VCO付近に保たれるので、第4
図の回路のようにVcが大きなリップルを有することは
なくなる。設定値Vrefの設定は、加工中におけるV
COを見ながら選択すればスイッチング素子17の遅れ
にばらつきがあつても何等問題なく、所望のピーク電圧
に設定できる。この発明になる電源装置は以上のように
構成されており、これをワイヤカット放電加工装置に使
用すると、ワイヤカット放電加工の加工条件をワイヤ断
線の限界に近い加工速度に設定しても、放電用コンデン
サの充電電圧が規制されているので加工間隙における漏
洩電流の変化などの影響で、放電開始電圧■Dが上昇し
てワイヤ断線の危険性がなく、限界ぎりぎりに加工速度
を上昇させることが出来、加工能率が大巾に上昇すると
共に、放電開始電圧VDのばらつきを小さくすることが
出来加工精度も向上するという特徴をもたらすことが出
来る。
また、この発明による電源装置はワイヤカット放電加工
装置のみならす、一般の放電加工装置においても異常に
高い放電開始電圧が発生することなく、ばらつきが少な
くなるので、放電開始電圧のばらつきによる面粗度やク
リアランスの変化などの問題を解決することが出来、加
工精度を向上させることが出来る。
以上説明したようにこの発明による放電加工用電源装置
は放電用コンデンサの端子電圧が所望の一定電圧に制限
することが出来るので、この電源装置を使用することに
より、加工精度と加工能率の向上をはかることが出来る
とともに、電源装置としても効率のよいもので、この発
明の経済的効果、および被加工品の品質向上にはたす効
果は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のワイヤカット放電加工装置の構成を示す
斜視図、第2図はその要部の動作説明図、第3図、第4
図は従来のワイヤカット放電加工装置の改良例の動作説
明図、第5図は差分検出回路の回路図、第6図はこの発
明による電源装置の一実施例を示す回路図である。 図において1は被加工物、2はワイヤ電極、3は加工液
、15は電源装置、16は直流電源、17,17″はス
イッチング素子、18,C0は放電用コンデンサ、23
,23″は差分検出回路、24,2Cはコンパレーター
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電極と加工液を介して被加工物との間に形成される
    加工間隙に放電を行わせて放電加工を行う第1のコンデ
    ンサを充電する直流電源、この直流電源から上記第1の
    コンデンサへの充電を制御する複数のスイッチング素子
    を備えたものにおいて、上記第1のコンデンサの端子間
    電圧が所望の一定値以上になると上記スイッチング素子
    の一部を除いて上記第1のコンデンサに充電をしないよ
    うに制御する第1の制御回路と、上記の第1のコンデン
    サのピーク電圧の平均値を保持する第2のコンデンサと
    、上記第1のコンデンサの電圧を比較して第1のコンデ
    ンサの端子間電圧が、第2のコンデンサの端子間電圧以
    上になると、上記第1のコンデンサの充電をしないよう
    に残りの上記スイッチング素子を制御する第2の制御回
    路を備えたことを特徴とする放電加工用電源装置。 2 ワイヤカット放電加工に使用した特許請求の範囲第
    1項記載の放電加工用電源装置。
JP10159979A 1979-08-09 1979-08-09 放電加工用電源装置 Expired JPS6059097B2 (ja)

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JPS5627734A JPS5627734A (en) 1981-03-18
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JPS59130297U (ja) * 1983-02-19 1984-09-01 株式会社日本テクナ−ト メモリバツクアツプ回路
JP2652392B2 (ja) * 1988-02-04 1997-09-10 ファナック株式会社 放電加工電源

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