JPS62287914A - 放電加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電極と被加工物間で放電７ｊｔ−発生させ
、この放電エネルギで被加工物を切削加工する放電加工
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の放電加工装置には、被加工物を棒状電極
で穴那工するものと、被加工物にあらかじめドリルなど
であけた切孔にワイヤＭ、ＦＭを貫通させ、この１ｍｍ
巻物ワイヤ電極を相対的に移動させて被加工物を切断加
工するものとがある。

以下、この放電加工装置の概要を、第７図に示すワイヤ
電極使用の放Ｎ加工装置を例に説明する。

第７図において、（１）は被加工物で、その切孔（１ａ
）に通されたワイヤ電極（２）との間に絶縁性の液（３
）を供給介在−させている。

上記絶縁性の液（３）を以下加工液と記述する。却工液
（３）は、タンク（４）からポンプ（５）で、被加工物
（１）とワイヤ電極（２）の間’ＦＭ　（ｔ！間間隙）
にノズル（６）により噴射される。

被加工物（１）とワイヤ電極（２）との間の相対４Ｆ動
は。

被加工物（１）を載せてｂるテーブルα℃の移匍Ｉによ
り行われる。テープ／Ｉ／ｑυは、Ｙ軸駆動モータＱ３
とＸ軸駆動モークａ２により駆動される。以上の構成に
より、被加工物（１）と電ｔｌ　（２）の＋Ｄ対運ｖＪ
は前述のＸ。

Ｙ軸平面内に於て２次元平面の運動となる。

ワイヤ？ｆｆ、１ｉ（２）は、ワイヤ供給リール（７）
により供給され、下部ワイヤガ、イドＣ８Ａ）、波１犯
工物（１）中を油揚して上部ガイド（８Ｂ）に達し、電
気エネルギ給電部（９）を介して、ワイヤ巻取り兼テン
ンヨンローラ００により巻取られる。

上記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータａ’ｚｒ　、　Ｑ３の駆動及
び制御を行う制御装＠Ｇ（１）汀、数値制御装置（ＮＣ
Ｃ制御装置中倣い装置ある遁は、電算機を用めた制御装
置が用いられている。

電電エネルギを供給する加工電源α９は１例えば。

直流電源（１５ａ）　、スイッチング素子（１５１））
　、電流！ｌ１１１限抵抗（１５０）及び前記スイッチ
ング素子（１５１））を制御する制御回路（１５ｄ）に
よって構成されている。

次に従来装置の動作について説明する。加工電源０Ｑか
らは高周波パルス電圧が被加工物（１）とワイヤ′混極
（２）間に印加され、１つのパルス）こ：る放電爆発に
より被加工物（１）の一部を溶帛飛敗させる。

この場合、極間は高温によってガス化及びイオン化して
いるため１次のパルス電圧を印加するまでには一定の休
止時間を必要とし、この休止時間が短かすぎると極間が
充分に絶縁回復し・でＣハつちに。

再び同一場所に放電が集中してワイハ”ＩＴ：　ｊ・′
ｉｉ（：２）の、容断を発生させる。

従って１通常の加工Ｔ＃では被加工物の種類。

板厚等に依り加工電源θＱの休止時間等の電気条件をワ
イヤ電極切れを生じさせない程度の充分余裕（！−待っ
た条件で加工するのが普通である。従って加工速度は理
論的限界値より相当低くならざるを得ない。更に、ワイ
ヤ電極（２）が均一でなく太さが変化する場合、もしく
はワイヤ電極の一部に突起やキズ等があり放電が集中し
た場合にはワイヤ電極（２）の溶断は避けられない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように従来のワイヤカット放電加工装置では、ワ
イヤ電極（２）の断線を引き起さないようにするため、
７７［加工電源αＱの出力エネルギを少くする等、仮に
放電の集中がワイヤＫＷ（２）の一点に集中しても断線
しな力ようにしていたため、７７０工速度が著しく低い
という問題点があった。

そこで、従来、７ＪＯ工状態の良否ある力は電極の損傷
ＩＩ前状態を判別し、この判別結果に基づいて自動的に
正常加工状態に復帰させあるいは電極の損傷を回避させ
るような安全対策を施して、７Ｍ］工還度を低下させな
いようにすることが行われている。

この場合、７ＪＯ工状態の良否あるめはワイヤ電極の断
線の直前状態を判別するのに最も一般的な手段は、上記
の極間電圧値の平均値を＠測することである。すなわち
、平均電圧値が低い時は、極間インピーダンスが低め場
合であって、短絡あるいはスラッジとか７」工粉の滞留
により、放Ｔのための絶縁破壊が起りやすくなり放電集
中（ワイヤ切断の最大要因ンが発生してｂることを示す
。

しかし、狭ギャップでの加工（精度の良い加工に不可欠
）にお贋では、正常な極間状態でも短絡が頻発するので
、この短絡を検知して安全対策を施していたのでは、や
はり加工能率が著しく低下するという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、加工速度を低下させることなく適確に加工状態の良
否を判別し、電極の損傷事故を未然に防止することので
きる放電加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間に
印加するパルス電圧の「休止時間」（加工に寄与しない
、オンタイムとオンタイムの間のから（ｊ間間隙におけ
る加工液の絶縁度を検出する検出手段〉よび該検出手段
で検出された。電極と被加工物の部間間隙の絶縁度と、
あらかじめ設定した基準値との比較結果に基づいて極間
状態を判別する極間間隙状態判別手段を設け、この判別
手段の出力に基づめで放電電流パルス幅を狭くしてワイ
ヤの消耗を減することによりワイヤ断線を防ぎ、良好な
場合には、パルス幅を広くして加工速度が増加するよう
に制御する制御手段とを備えたものである。

〔作　用〕

本発明におりでは、パルス電圧印加の休止時間中（こ、
旨周波交流′五圧を印加して、イオン濃度と独立した。

ｆ１１然たる絶縁度を検出できる。すなわち、諸周波交
流電圧を７Ｉ］工粉（スラッジ）や電解イオンの共存し
てｂる電極と被加工物の極間に印加すると、電解イオン
の移動度は高周波に対しにぶめため、７１Ｏ工粉による
絶縁度のみを独立して検出できる。一般に、加工中にお
ける事故要因は。

放電点の集中によるものであり、これによってワイヤ断
線が発生する。放電点の集中は−ｍ工扮排除が悪い時、
７ＪＤ工粉により極間インピーダンスが低下して起こる
が、従来の検出方式では単極性電圧を印加していたため
、電解金属イオンによる絶縁度低下も区別されずに検出
していた。これにより、電解金属イオンの濃度は、放電
集中の要因ではないにもかかわらず、不必要に極間状態
悪化とみなして回復手段を頻繁に動作させ、７ＩＯ工能
率を低下させていた。しかし９本発明の検出手段によっ
て、真の放電集中要因が検出され、この検出手段の検出
結果を、予め設定された基憔値と比較手段で比較し、こ
の比較結果に基づいて葦間間隙状ω層判別手段で極間状
態を判別し、制御手段は上記判別手段から異常判別信号
を受けたときには、！ｊ間間隙状■を回復させるように
制砥する制御手段を備え、加工速度を低下させなめよう
にしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図であり、符号
（１）〜α９は上記従来装置と全く同一のものである。

ＯＱは高周波交流電源０Ｑによる極間もれ電流（７１１
１加工粉起因による。絶縁低下のため流れる電流）を検
出するための電流検出器、αηに制御指令信号発生装置
で、前記電流検出器ＱＱからの検出電流受入れ手段、欄
間電圧検出手段および検出電圧を基準値と比較する比較
手段、この比較手段の出力に基づめて極間状態を判別す
る極間間隙状態判別手段などを有し、制御装置０４．加
工電源αυなどに制御指令信号を供給するように構成さ
れてｂる。

尚、高周波交流電源０ａは１０〜２５■１周波数ＩＭＦ
（ｚ　（１００ＫＩ（ｚ　〜２０　ＭＨｚ使用可）の交
流発生器（１８ａ）と、直列の電流制限インピーダンス
素子（１８ｂ）とから成り、７ＪＯ工電源０９がパルス
電圧を発生した時には、上記インピーダンス、１子（１
８’ｂ）により、極間に対し何等影響を与えず、加工電
源０９のスイッチング素子（１５ｂ　）がオフの時、す
なわち休止時間中のみ交′ｆＮ、電圧が極間に印加され
る。

第２図は、第１図記載の構成によるところの（ｊ間電圧
Ｖｇの波形と（休止時間中に高周波交流団７７０　）　
、上記電流検出器００より得られた電流信号Ｔ及び加工
電源０！５のパルス電圧がオンとなっている時の信号Ｓ
ｐ及びこのＳｐで休止時間中のみの電へ１ インピーダンスが低く、多大なもれ電流が流れているＶ
ｌ　以上（２００Ω以下に相当）、これより低いレベル
Ｖ２（１，５にΩ　程度相当）より大で。

レベル■１　より低いレベル及び■２以下（７１１１加
工しない時の液の比抵抗で定まる程度のレベ／Ｌ／）に
分け、それぞれ−Ｖｌ（、Ｖ＋〜Ｖ２．Ｖ２＞の信号群
としている。

第３図は、第２図の信号群を得るための回路例で、電流
検出器００の電流信号は増幅回路（１，１７）により増
幅され、信号工としてアナログスイッチ（１１８）の入
力となる。アナログスイッチ（１１８）の開閉は、加工
電源αＱのパルス信号の休止側信号であるＳｐで制御さ
れ、本例では、休止時間の時の（１１９）は、ダイオー
ドＤ１抵抗Ｒ，コンデンサＣで構成されている。該（１
１９）の出力ＳＥは、電圧比較器■Ｃυに供給される。

上記電圧比較器−は入力された信号ＳＤがＶｌ　　より
大である場合出力が１となり、電圧比較器Ｑυは■２よ
り小である場合出力が１となる。アンドゲート呂ば■２
　より大で■１　より小である信号をとりだすためのも
のである。

実睦によれば、極間インピーダンスが５００〜７００Ω
以上の場合においては、放電そのものが液中におけるア
ーク柱の発生とＯれに伴う高熱の発生（５０００〜７０
００°Ｃ）及びピンチ効果のあられれが順調に行われて
いる場合であり、被加工物側に充分なエネルギ分配がな
されていることを示していることがわかった。

また５２００Ω以下の場合には、火花放電は確かに極間
に存在するが、電極と被加工物間に１百接存在している
のではなく、電極→スラッジ→被加工物とか、電極→金
属イオン→波加工物といった放電をしたとしても、充分
に被加工物にエネルギが分配されずに単にワイヤを損傷
させるような放電状■であることが判明した。従って、
このような放電状態は直ちに除去しないと、ワイヤ電極
の損傷断線が発生することになってしまう。

よって、■１くであるか、Ｖｌ〜■２であるかによって
加工状態を制御すれば、ワイヤ電極の損傷断線を防ぐこ
とができる。第４図は、上記電圧比較器−，Ｑ１）の出
力に基づいて極間間隙状態を判別する判別手段（至）の
溝成例を示すものであって、絶縁度劣化信号（Ｖ＋（）
はゲート（ハ）を介してカウンタ）飽によりカウントさ
れる。また、正常絶縁度信号（Ｖ’＋〜Ｖ２）は上記カ
ウンタｊ２５をリセットし、異常放電が連続しなめかぎ
リカワンドしつづけなめようにしている。

従って、上記カウンタ（ハ）の内容はそのまま極間状態
を示すものであるといえる。なぜなら、正常な放電であ
れば、無論力ワンタ（ハ）は０′であるが、正常放電と
異常放電を繰り返している場合。

カウンタ（イ）の内容の平均値は異常になるほど大とな
り、正常になるほど少くなる。

そして、ワイヤ電極（２）の断線に至る直前までの異常
放電の連続があまた場合、ディジタルコンパレータ（至
）によって危険信号Ｓ、（を出力し、この信号に基づい
て状態改善のための制御をすることができる。

一！た。Ｄ／Ａコンバータ（５）によるアナログ出力Ｓ
Ｊ／を用いてアナログ表示するとか、上記危険信号ＳＪ
をモニタ回路（至）に供給する。０のモニタ回路（ト）
は否定アンドゲート翰１発光ダイオード（ＬＥＤ）（至
）、抵抗ｒＯにより構成されてｂる。

第５図は１以上述べた異常放電検出のタイムチャートで
、カウンタ（至）の内容のアナログ値ＳＩＭ　　。

危険信号ＳＡ　、電流信号、極間電圧信号Ｖｇの関係を
示したものである。以下、上記力ワンタ（イ）の内容に
基づいて、極間状態回復手段を作動させ。

ワイヤ断線に至る不具合を解消する具体的方法につき以
下詳述する。

さて、上記検出回路によって得られた出力に基づめでパ
ルス軍、流のパルス幅を変化させ、結果としてパｌレス
幅とパルス電流ピーク値を同時に制御し相乗的に放電エ
ネルギを制御し、ワイヤ断線を防ぐことができる。この
ための回路と方法を第６図を用いて説明する。

（１１８）ＩＲＳフリップフロップで、この出力Ｑ二〇
の時、すなわちＱ、＝１の時、増幅アンプ（１１９）を
介してスイッチング素子（１８ｂ）はＯＮとなる。

すなわちオン時間であり、Ｑ＝１の時はオフ時間である
。Ｑ−１の時ＡＮＤゲート（１２０）はオン時間、オフ
時間設定カウンタ（１２１）のオフ時間設定出力τｒが
１１″になるまでの間出力は０′であるが、τｒが１１
′になるとフリソプフロノデ（１１８）をリセットする
のでＱは′０′となりオン時間となる。この時同時にＡ
ＮＤゲー）　（１２０）の出力はＯＲゲート（１２２）
を介して発振器（ＯＳＣ）及び時間設定用力ワンタ（１
２１）をリセ７）するのでカウントは最初から行われる
。さて、Ｑ−０となるとＱ、＝１となるから、ＡＮＤゲ
ート（１２３）の一方のゲートすなわち○Ｒゲー）　（
１２４）の出力が′１′になるまでは出力ｌは出ない。

ＯＲゲート（１２４）及びＡＮＤゲート（１２５）　（
１２６）は２系統のオン時間の設定の制御を行っており
、上記信号３Ａが′０′の時はτ２を、′１′の時には
τ１を設定するようにしている。すなわち本発明によれ
ば正常放電中にばτ２．異常放電の時にはτ１のオン時
間で加工することになり、異常放電とみなすと、急激に
パルス幅を狭くするとともに下流ピーク値も減少させ、
よって、放電エネルギを減少させ、ワイヤの放電による
消耗を防ぎ、ワイヤ断線を防ぐ。尚、ピーク値も低くな
る理由は、以下のためである。

放電ピーク″ぼ、流下ｐは、電源電圧Ｅ、雷副流制限抵
抗ｔｉｌｔ　Ｅとし５フイーダ線のインダクタンスをＬ
とすると。

尚Ｖｇは極間アーク電圧で通常２０〜３５Ｖとあられさ
れ、パルス幅ｔが犬となると工ｐも大となることがわか
る。Ｌは通常０．５〜ｌμＨ程度である。なお上記説明
では、パルス幅をτ１とτ２の２通りとしたが、放電の
集中個数を検出するカウンタ（至）の内容に伴って連続
的にオフ時間を設定して−くことによっても同様の効果
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図、第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチャート。 第３図は極間の絶縁度の検出手段の一例を示す回路図、
第４図は極間間隙状態判別手段の一例を示す回路図、第
５図はその動作を示すタイムチャート、第６図は制御手
段の一例を示す回路構成図。 第７図は従来のワイヤカット放電加工装置を示す原理図
である。 図中、（１）は波加工物、（２）はワイヤ電極、α９は
加工電源、ａｏは電流検出器、α７）は制御指令信号余
生装置、０８１は高周波交流電源、（ハ）は極間間隙状
態を判別する判別手段である。 なン０図中同−符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極と被加工物とを絶縁性加工液を介在させて対向させ
   、その電極と被加工物間にパルス電圧を印加して両者間
   に放電を発生させ、その放電エネルギで上記被加工物を
   加工する放電加工装置において、上記電極と被加工物間
   に印加するパルス電圧の休止時間に、高周波交流電圧を
   重畳させる手段と、この高周波交流電圧により、上記電
   極と被加工物の間隙に存在する上記絶縁性加工液の絶縁
   度を検出する検出手段と、この検出手段により検出され
   る上記電極と被加工物の間隙の絶縁度を、予め設定した
   基準値と比較する比較手段と、上記比較手段の出力信号
   に基づいて核間状態を判別して信号を出力する極間間隙
   状態判別手段と、この判別手段の出力に基づいて上記極
   間間隙に通電するパルスの幅を制御する制御手段を具備
   したことを特徴とする放電加工装置。