JPS6361128B2 - - Google Patents

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JPS6361128B2
JPS6361128B2 JP7347382A JP7347382A JPS6361128B2 JP S6361128 B2 JPS6361128 B2 JP S6361128B2 JP 7347382 A JP7347382 A JP 7347382A JP 7347382 A JP7347382 A JP 7347382A JP S6361128 B2 JPS6361128 B2 JP S6361128B2
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JP
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power supply
pulse
machining
voltage
output
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JP7347382A
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JPS58192473A (ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback
    • H03K3/537Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback the switching device being a spark gap

Landscapes

  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放電加工における加工用パルス電源
装置に関する。
放電加工における加工用電極の消耗率(以下単
に消耗率と称す)の低減、特に加工電極と被加工
物との対向面積が比較的大なるものを仕上加工す
る場合の消耗率を低減することは、少ない工程で
高精度の加工を行うために極めて重要なことであ
るが、従来の放電加工用パルス電源においては、
加工電極と被加工物との間の加工間隙に供給され
る加工用電気パルスのピーク電流値IPと、該電気
パルスのパルス幅(τON)とにより決定される衝
撃係数(K=IP/τON)を適切な値に設定するこ
とによつて消耗率を低減することが行われてき
た。しかしながら従来のパルス電源は、荒加工の
場合、または加工面積が小さい仕上加工の場合に
は低消耗率加工が可能であるが、加工面積が比較
的大なるものについては適切な加工条件がなく消
耗率を低減することが難しいという問題があつ
た。
本発明は、上述の問題を解決するために提案す
るものであり、その目的とするところは、放電加
工における仕上加工において、特に加工面積が比
較的大なるものについて仕上加工として要求され
る加工面あらさを維持しつつ消耗率の低減を計
り、それにより少ない工程で高精度の放電加工を
行い得る放電加工用パルス電源装置を提供するこ
とにある。
この目的を達成するために、本発明によれば、
放電加工における加工電極と被加工物との間の加
工間隙に加工用電気パルスを周期的に供給するた
めのパルス電源を備えた放電加工用パルス電源装
置において、該加工用電気パルスの電圧が高レベ
ルの期間中に該加工間隙の電圧が所定の電圧値よ
り低い場合に、加工電流のピーク電流値を予め設
定された値より大きくする補助パルス供給回路を
備えたことを特徴とする放電加工用パルス電源装
置が提供される。
以下本発明の実施例を図面にもとづいて詳細に
説明する。実施例の説明に先立つて第1図ないし
第3図において、従来のパルス電源による放電加
工についてさらに詳しく説明する。
第1図は仕上加工における加工用電気パルスの
ピーク電流値IPおよびパルス幅(τON)と消耗率
との関係を示すグラフの一例であり、図に示され
るようにτONを大きくする、すなわち衝撃係数K
の値を小さくすると消耗率が低減する。公知の如
く、パルス電源による放電加工における加工面あ
らさはピーク電流値IPとパルス幅(τON)の積E
に依存し、一般的にEの値を小さくすると加工面
あらさは細かくなる。他方消耗率は前述の如く衝
撃係数Kに依存し、一般的にKの値を小さくする
と消耗率は小さくなる。従つてこれらの関係から
仕上加工における消耗率を低減するためにはピー
ク電流値IPの値を出来るだけ小さく設定する必要
がある。しかし従来のパルス電源では第1図に示
すような曲線が得られるのは加工面積が比較的小
さい(第1図のIP=3Aの曲線についていえば約
30cm2以下)の場合であつて、加工面積が大きくな
るに従いτONをどのような値に設定しても消耗率
は小さくならず、従つて大なる加工面積のものを
低消耗率加工するためには、ピーク電流値IPをよ
り大きくして加工面あらさが粗くなるのを許容せ
ざるを得なかつた。
第2図はオシロスコープで観察した仕上加工時
の加工間隙に生ずる電圧波形を示したものであ
り、第2図aは加工面積が小さい(約25cm2)場
合、第2図bは加工面積が大きい(約200cm2)場
合の加工間隙電圧波形である。なお第2図cは印
加する加工用電気パルスの高レベル、低レベル状
態の遷移を表わし、またピーク電流IPは3アンペ
ア、パルス幅τONは50μsで加工したときのもので
ある。第2図から明らかなように、加工面積が小
さい場合は第2図aのように電気パルスが高レベ
ルになつて加工間隙で放電が開始してから電気パ
ルスが低レベルになるまでアーク放電が持続して
いるが、加工面積が大きい場合は第2図bのよう
に個々の電気パルスが高レベルになつている期間
中に放電時間がτONより極めて短い複数個の放電
が発生している。
第3図は、公知のコンデンサ方式による放電加
工を示す回路図であるがこの回路の加工間隙電圧
波形は第2図bの電圧波形と部分的に極めて類似
している。また加工面積が小さい場合でも加工間
隙に並列に或る値の容量を持つコンデンサを接続
すると加工間隙電圧波形は第2図bのようになり
このような波形の場合には消耗率は大きくなる。
これらのことから、加工面積が比較的大きい場合
には、加工電極と被加工物とにより形成される浮
遊静電容量が加工間隙に並列に接続されたコンデ
ンサとして作用し該浮遊静電容量の値がピーク電
流値IPに対して無視できない程度に大きくなるた
めに電気パルスの高レベル期間中に1個の持続ア
ーク放電とはならず多数のコンデンサ放電が繰返
されることにより加工電極の消耗を早めるものと
考察される。
第4図は本発明による放電加工用パルス電源装
置の一実施例を示す。第4図において1は公知の
加工用電気パルス供給回路であつて、6は加工用
直流電源、7はスイツチング素子、8は電気パル
スのピーク電流を設定するための抵抗器、9はス
イツチング素子7を駆動するための抵抗器、10
はパルス発生器である。前記加工用電気パルス供
給回路の出力が加工電極2と被加工物3とに印加
され、公知の加工間隙制御装置(図示せず)によ
つて加工間隙4を適切な距離に維持しつつ放電加
工が行われる。11は加工間隙4に並列に接続さ
れたコンデンサとして作用する浮遊静電容量を等
価的に図示したものである。
5は、本発明による加工用電気パルスが高レベ
ルの期間中に加工間隙電圧が所定の値より低いと
きに、ピーク電流値を前記抵抗器8により設定さ
れたピーク電流値より大きくするための補助パル
ス供給回路の一実施例を示す。ここで補助パルス
供給用直流電源51、電界効果トランジスタ5
2、抵抗器56,57、および定電圧ダイオード
58は定電流電源回路を構成し、その出力電流は
ダイオード50を介して加工間隙4に供給され
る。該定電流電源回路の出力電流i1の値は電界効
果トランジスタ52のゲート端子にかかる電圧に
よつて定まる。可変抵抗器57は定電圧ダイオー
ド58の両端に生ずる電圧を分圧して電界効果ト
ランジスタ52のゲート端子に所定の電圧を印加
するためのものであり、抵抗器56は定電圧ダイ
オード58に流れる電流を制限する保護抵抗であ
る。
トランジスタ53および可変抵抗器59は前記
定電流電源回路の出力電圧Vsを所定の電圧以下
にクランプする電圧クランプ回路を構成し、該ク
ランプ電圧はトランジスタ53のベース端子にか
かる電圧Vbにほぼ等しい。可変抵抗器59は補
助パルス供給用直流電源51の出力電圧を分圧し
てトランジスタ53のベース端子に所定の電圧を
印加するための定電圧源である。
トランジスタ54はスイツチング素子であり、
増幅器55を介してパルス発生器10によつて駆
動され、前記加工用電気パルス供給回路1の出力
パルスとほぼ同期してオン、オフ動作し、トラン
ジスタ54がオンの時のみ前記定電流電源回路を
作動状態にする。ダイオード50は前記定電流電
源回路の出力端と加工電極2の間に図に示す極性
で接続され、加工間隙電圧Vgがクランプ電圧Vs
すなわちVbより高いとき加工電流が補助パルス
供給回路5へ逆流するのを防止する。
次に補助パルス供給回路5の動作を説明する。
ここで前記電圧クランプ回路のクランプ電圧Vb
を持続アーク放電時の加工間隙電圧Vo(第2図a
参照)より若干低い値に設定するものとする。第
4図において加工用電気パルス供給回路1の出力
パルスが高レベルになり加工用電気パルスが加工
間隙4に印加されるとこれに同期してトランジス
タ54がオンになり、前記定電流電源回路が設定
された所定の電流i1を出力する。而して、まだ放
電が開始しない間およびアーク放電が持続してい
る間は加工間隙電圧Vgがクランプ電圧Vbより高
いので、i1は加工間隙4には流れずすべてトラン
ジスタ53を介して流れる(i2=i1、i3=0)が、
前記浮遊静電容量11によるコンデンサ放電が発
生してVgがVbより低くなると電流i1はダイオー
ド50を介して加工間隙4に流れる(i3=i1、i2
=0)ようになり、加工間隙4に供給されるピー
ク電流値が増加する。ピーク電流値が増加すると
コンデンサ放電からアーク放電に移行し、加工間
隙電圧VgがVoに回復するとi1は再びトランジス
タ53に流れi3=0となる。かくして前記定電流
電源回路の出力電流i1をコンデンサ放電からアー
ク放電に移行させるのに十分であつてかつできる
だけ小さい値に設定することにより加工面あらさ
を維持しつつ消耗率を低減することが可能にな
る。なお、第4図においてスイツチング素子54
の出力端に接続される可変抵抗器59の一端を補
助パルス供給用直流電源51の正極側に接続する
ようにしてもよい。また可変抵抗器59はトラン
ジスタ53のオン、オフを制御するための所定電
圧を出力するものであるから、他の周知の定電圧
源に置換え得ることは勿論である。
第5図の変形例は第4図の構成要素のうちから
トランジスタ53と可変抵抗器59からなる出力
電圧クランプ回路のみを定電流電源回路の出力端
に並列に接続した抵抗器62に置換えたものであ
る。抵抗器62の抵抗値をR2とすると抵抗器6
2の両端の電圧Vsはi3=0のときすなわちi2=i1
のとき最も高い値(i1×R2)となるから抵抗器6
2の出力電圧クランプ回路として作動し、クラン
プ電圧はi1とR2の値によつて定まる。従つて第5
図の変形例もまた第4図の実施例と同じ効果が得
られる。なお、第4図および第5図の定電流電源
回路は図示した実施例に限定されるものではな
く、他の周知の定電流電源回路であつてもよい。
第6図の変形例は、第4図および第5図の補助
パルス供給用直流電源51およびトランジスタ5
4すなわちスイツチング素子54を、加工用電気
パルス供給回路1の直流電源6およびスイツチン
グ素子7と共用にした例でありさらに補助パルス
供給回路5の電界効果トランジスタ52と定電圧
ダイオード58と抵抗器56,57からなる定電
流電源回路を抵抗器61に置換えたものである。
本発明は、上述の如く構成され加工用電気パル
スが高レベルの期間中に加工間隙電圧が所定の電
圧より低くなつたとき加工間隙に供給するピーク
電流値を増加させることにより低消耗率加工に必
要な所望の連続アーク放電が確実に行われ、しか
もピーク電流値を増加させるのは必要な時だけに
限られるから所定の加工面あらさを維持しつつ加
工面積が比較的大なる場合に従来のパルス電源に
比較して大幅に消耗率を低減することが可能であ
る。
第7図は、従来のパルス電源による加工と本発
明によるパルス電源による加工とを消耗率および
加工面あらさについて比較実験したデータをグラ
フで表わしたものである。横軸は加工面積、縦軸
は左側が消耗率、右側が加工面あらさを示す。曲
線d,fはそれぞれ従来の装置の消耗率と加工面
あらさの変化を表わし、曲線e,gはそれぞれ本
発明による装置の消耗率と加工面あらさの変化を
表わす。いずれの場合も加工用電気パルスのピー
ク電流値IPは3A、パルス幅は50μsであり、また
本発明の装置による場合定電流電源回路の出力電
流i1は5A、電圧クランプ回路のクランプ電圧は
23Vに設定してある。このグラフから明らかなよ
うに従来の装置による加工では加工面積が大きく
なるに従つて加工面あらさは若干良くなる傾向に
ある(曲線f)が、消耗率は急激に大きくなる
(曲線d)。他方、本発明の装置による加工では加
工面あらさはほとんど変らない(曲線g)が、消
耗率の増大する割合は大幅に低減されている(曲
線e)。
従つて、例えば加工面積が150cm2の場合、加工
面あらさが7〜10μRmax程度の仕上加工を行う
ためには従来の装置では5〜10%の消耗率を許容
せざるを得なかつたが本発明によれば消耗率1%
以下の低消耗率加工が可能となる。
なお上述の実験において加工面積が大きくなる
に従つて定電流電源回路の出力電流i1を適当な割
合で大きくすると消耗率特性は更に改善される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、仕上加工における加工用電気パルス
のピーク電流値(IP)およびパルス幅(τON)と
加工用電極の消耗率との関係を示すグラフ、第2
図は、加工電極と被加工物の間隙に生ずる仕上加
工時の電圧を示す波形図、第3図は、公知のコン
デンサ方式による放電加工を示す回路図、第4図
は、本発明による補助パルス供給回路の実施例を
示す回路図、第5図は、本発明による補助パルス
供給回路の他の変形例を示す回路図、第6図は、
本発明による補助パルス供給回路のさらに他の変
形例を示す回路図、および第7図は、本発明によ
る装置と従来の装置との消耗率および加工面あら
さを比較したグラフである。 (符号の説明)、1……加工用電気パルス供給
回路、2……加工電極、3……被加工物、4……
加工間隙、5……補助パルス供給回路、6……加
工用直流電源、7……スイツチング素子、8……
抵抗器、9……増幅器、10……パルス発生器、
11……等価的浮遊静電容量、50……ダイオー
ド、51……補助パルス供給用直流電源、52…
…電界効果トランジスタ、53,54……トラン
ジスタ、55……増幅器、56……抵抗器、57
……可変抵抗器、58……定電圧ダイオード、5
9……可変抵抗器、61,62……抵抗器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 放電加工における加工電極と被加工物との間
    の加工間隙に加工用電気パルスを周期的に供給す
    るためのパルス電源を備えた放電加工用パルス電
    源装置において、該加工用電気パルスの電圧が高
    レベルの期間中に該加工間隙の電圧が所定の電圧
    値より低い場合に、加工電流のピーク電流値を予
    め設定された値より大きくする補助パルス供給回
    路を備えたことを特徴とする放電加工用パルス電
    源装置。 2 該補助パルス供給回路が、補助パルス供給用
    電源接続路、該接続路に接続され所定の端子電圧
    を形成する抵抗回路、該抵抗回路の1つの端子と
    加工電極の一方との間に接続されたダイオード、
    を具備する特許請求の範囲第1項に記載の放電加
    工用パルス電源装置。 3 該補助パルス供給回路が、補助パルス供給用
    直流電源、パルス発生器の出力に接続され該パル
    ス発生器の信号を増幅する増幅器、該増幅器の出
    力に接続され断続的に加工用電気パルスを供給す
    るスイツチング素子、該スイツチング素子の出力
    に接続される定電流電源回路、該定電流電源回路
    の出力に接続され第2のトランジスタと該第2の
    トランジスタのベース端子に接続される定電圧源
    からなる電圧クランプ回路、および、該定電流電
    源回路および該電圧クランプ回路の出力に接続さ
    れるダイオード、を具備する特許請求の範囲第1
    項に記載の放電加工用パルス電源装置。 4 該補助パルス供給回路が、補助パルス供給用
    直流電源、パルス発生器の出力に接続され該パル
    ス発生器の信号を増幅する増幅器、該増幅器の出
    力に接続され断続的に加工用電気パルスを供給す
    るスイツチング素子、該スイツチング素子の出力
    に接続される定電流電源回路、該定電流電源回路
    の出力に接続される電圧クランプ用の抵抗器、お
    よび、該定電流電源回路の出力に接続されるダイ
    オード、を具備する特許請求の範囲第1項に記載
    の放電加工用パルス電源装置。 5 該補助パルス供給回路が、スイツチング素子
    と加工用直流電源の負極側との間に直列に接続さ
    れる2個の抵抗器と、その共通接点と加工電極の
    間に接続されたダイオード、を具備する特許請求
    の範囲第1項に記載の放電加工用パルス電源装
    置。
JP7347382A 1982-05-04 1982-05-04 放電加工用パルス電源装置 Granted JPS58192473A (ja)

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JPS58192473A JPS58192473A (ja) 1983-11-09
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WO1986000248A1 (fr) * 1984-06-29 1986-01-16 Nicolas Mironoff Circuit electrique pour machine d'usinage par electro-erosion

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