JP4334310B2 - EDM machine - Google Patents
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Description
この発明は、被加工物と加工電極との間の微少な加工間隙を加工液で満たした状態で被加工物と加工電極との間にパルス状電圧を印加して被加工物に高精度な加工を施す放電加工装置に関するものである。 In the present invention, a pulse voltage is applied between a workpiece and a machining electrode in a state where a minute machining gap between the workpiece and the machining electrode is filled with a machining fluid, so that the workpiece is highly accurate. those concerning the electric discharge machining equipment for performing machining.
放電加工装置での加工条件は、新品加工液の体積抵抗率や粘度等の物性を考慮して定めるのが一般的である。しかし、放電加工装置にて使用される加工液は、放電エネルギーによって熱劣化や酸化劣化が起こり、分解物や脂肪酸、脂肪酸金属塩等を生成するので、使用時間に応じて物性が変化し、加工特性が低下するので、初期設定した加工特性が得られなくなる。 In general, machining conditions in the electric discharge machining apparatus are determined in consideration of physical properties such as volume resistivity and viscosity of a new machining fluid. However, the machining fluid used in electrical discharge machining equipment undergoes thermal degradation and oxidative degradation due to the discharge energy, and generates decomposition products, fatty acids, fatty acid metal salts, etc. Since the characteristics deteriorate, the initially set machining characteristics cannot be obtained.
そこで、従来から、加工液をモニタリングし、そのモニタリング結果を加工条件にフィードバックして所望の加工特性を得る方法(例えば特許文献1)や、加工液を選定する方法(例えば特許文献2)、加工液の良否を検査する方法(例えば特許文献3)などが提案されている。 Therefore, conventionally, a processing liquid is monitored, and the monitoring result is fed back to processing conditions to obtain desired processing characteristics (for example, Patent Document 1), a method for selecting a processing liquid (for example, Patent Document 2), processing A method for inspecting the quality of the liquid (for example, Patent Document 3) has been proposed.
すなわち、特許文献1では、加工液の体積抵抗率を検出し、加工液の体積抵抗率が所定値以上低下したことを検出したとき直流電圧源の出力直流電圧を増大せる方法が開示されている。 That is, Patent Document 1 discloses a method for detecting the volume resistivity of a machining fluid and increasing the output DC voltage of a DC voltage source when detecting that the volume resistivity of the machining fluid has decreased by a predetermined value or more. .
また、特許文献2では、油性放電加工液の加工速度を向上させることを目的に、硫黄を炭化水素に反応させて得られる含硫黄炭化水素、硫黄を油脂に反応させて得られる含硫黄油脂あるいはアルキルポリスルフィドの少なくとも1種を1〜20重量%含む油性放電加工液を選択する方法が開示されている。
In
また、特許文献3では、2個の電極を所定距離離隔させて一体に形成した検査用電極を用い、パルス電源装置の一方の極を通電線を介して第3の電極に接続すると共に他方の極を通電線を分岐した2本の分岐通電線を介して前記2個の電極に夫々接続し、電源装置から間歇的な電圧パルスを繰返し供給して繰返し放電を発生させ、前記2本の分岐通電線の夫々を流れる電流値から前記2個の電極の内のどちらの電極で放電が発生したかを判別検知し、放電発生電極が一方の電極から他方の電極に、又はその逆に代った回数の全放電発生回数に対する比率(放電点分散率)を求めて、該比率の値により被検査加工液の良否を判定する方法が開示されている。
Moreover, in
なお、例えば特許文献4,5では、加工中の放電パルス状態を監視して加工の良否を判定し、良好な加工状態が得られるように加工用電源を制御し、安定な加工状態から外れた場合は加工効率を低下させる措置を講じて回避動作を行い、良好な状態に回復した場合には、回避動作から復帰動作に戻る適応制御機能を備えた放電加工装置が開示されている。
For example, in
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、体積抵抗率が低下すると放電電流が増加するので、出力電流電圧を増大させるとさらに放電電流が増加し、加工後のワーク面質の低下や面粗さの悪化等を引き起こす。体積抵抗率が低下すると絶縁が十分に回復しない状態での放電となるので集中放電が起こり、ワークにシミ(黒い点)等が発生する。また、出力電流電圧を増加させても集中放電の改善にはならない。その結果、加工特性の改善に繋がらないという問題がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, the discharge current increases when the volume resistivity decreases. Therefore, when the output current voltage is increased, the discharge current further increases, and the work surface quality after processing and surface roughness are reduced. Cause deterioration. When the volume resistivity is lowered, the insulation is not fully recovered, so that a concentrated discharge occurs, and a spot (black dot) or the like is generated on the workpiece. Further, increasing the output current voltage does not improve the concentrated discharge. As a result, there is a problem that the processing characteristics are not improved.
また、特許文献2に記載の技術では、硫黄系化合物を添加してもベースオイルの種類や物性、他の成分により加工液としての物性は大きく変化するので、ベースオイルが異なれば意図する加工特性が得られない。また、一般的に加工速度が大き過ぎると仕上げ面粗さは低下するが、特許文献2に記載の技術では、この点を考慮していないので、仕上げ面粗さ考慮した加工特性が得られないという問題がある。
In addition, in the technique described in
また、特許文献3に記載の技術では、放電点分散率の低下がなくても加工液の経年劣化による体積抵抗率の低下で電流密度が増加し加工特性が低下する場合があり、誤った良否判定が起こるという問題点がある。
Further, in the technique described in
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、加工液の種類や劣化度に関係なく所望の加工特性が得られる放電加工装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an electric discharge machining apparatus capable of obtaining desired machining characteristics regardless of the type and degree of deterioration of the machining fluid.
また、この発明は、放電点分散を伴わない加工液の劣化であっても加工液の交換時期が判定できる放電加工装置を得ることを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an electric discharge machining apparatus capable of determining the replacement timing of the machining fluid even when the machining fluid is not deteriorated without the discharge point dispersion.
上述した課題を解決し、上記目的を達成するため、この発明は、被加工物と加工電極との間の微少な加工間隙を加工液で満たした状態で被加工物と加工電極との間にパルス状電圧を印加して被加工物に加工を施す放電加工装置において、前記加工液の物性である体積抵抗率、JISC2101の規定に従って測定して求めた静電容量、JISK2283の規定に従って測定して求めた粘度のうちの少なくとも一つをモニタリングしそのモニタリング結果から対応する物性値を求めるモニタリング手段と、予め求めていた物性値と加工速度との対応関係と前記モニタリング手段が求めた物性値とから、モニタリング時の加工速度を求める手段と、前記求めた加工速度と良好な加工特性を示す加工液での加工速度との比率を求める手段と、前記求めた比率の逆数を加工効率に乗じて最適加工効率を求める手段と、前記求めた最適加工効率になるようにパルス幅、休止時間、無負荷電圧時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the above-described object, the present invention provides a work gap between a workpiece and a machining electrode in a state where a minute machining gap between the workpiece and the machining electrode is filled with a machining fluid. In an electrical discharge machining apparatus that applies a pulsed voltage to machine a workpiece, the volume resistivity, which is a physical property of the machining fluid, a capacitance obtained by measurement according to JIS C2101, and a measurement according to JIS K2283 from at least one monitoring the monitoring results of the obtained viscosity and monitoring means for determining the corresponding physical property value, previously determined physical property values were as a physical value corresponding relationship between the monitoring means is determined in the processing speed A means for obtaining a processing speed at the time of monitoring, a means for obtaining a ratio between the obtained processing speed and a processing speed in a working fluid exhibiting good processing characteristics; It means for determining an optimum processing efficiency the reciprocal of the meta ratio is multiplied by the machining efficiency, of the optimum working efficiency becomes as pulse width, dwell time, that a control means for controlling a no-load voltage times Features.
この発明によれば、加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度のうちの少なくとも一つをモニタリングして加工液の物性値に応じた最適加工効率が得られるように、パルス幅、休止時間、無負荷電圧時間を制御することを可能にしたので、加工液の種類や劣化度に関係なく所望の加工特性が得られる。 According to the invention, the volume resistivity of machining liquid, the electrostatic capacitance, so that the optimum processing efficiency according to the physical properties of the at least one monitoring the by working fluid of viscosity is obtained, pulse width, holiday stop time, since the allow that you control the no-load voltage times, desired processing characteristics can be obtained irrespective of the kind and degree of degradation of the machining liquid.
この発明によれば、加工液の種類や劣化度に関係なく所望の加工特性が得られるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that desired processing characteristics can be obtained regardless of the type and degree of deterioration of the processing liquid.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる放電加工装置および放電加工装置用加工液の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of an electric discharge machining apparatus and a machining fluid for an electric discharge machining apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、この発明の一実施の形態である放電加工装置の構成を示すブロック図である。ここで、図1に示す放電加工装置について説明する前に、加工液について説明する。この発明が対象とする放電加工装置は、形彫放電加工装置であるが、この形彫放電加工装置で使用される形彫放電加工液に要求される性能としては、以下の7点が挙げられる。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric discharge machining apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, before explaining the electric discharge machining apparatus shown in FIG. The electric discharge machining apparatus targeted by the present invention is an electric discharge machining apparatus, but the performance required for the electric discharge machining fluid used in the electric discharge machining apparatus includes the following seven points. .
すなわち、(1)粘度が低く、加工屑やタールなどを放電ギャップ外に放出しやすいこと。(2)絶縁性に優れること。(3)冷却性に優れること。(4)臭気が低く作業者に対して不快を与えないこと。(5)火点、沸点が高いこと。(6)化学的に安定であり、有害なガスを発生しないこと。(7)加工装置、ワークを腐食しないこと。形彫放電加工装置では、これらの性能を考慮し、低粘度の炭化水素系化合物あるいは低粘度の炭化水素系化合物に酸化防止剤や冷却特性向上剤等を添加した加工液が一般に使用されている。 That is, (1) The viscosity is low and it is easy to discharge processing waste, tar, and the like out of the discharge gap. (2) Excellent insulation. (3) Excellent cooling performance. (4) Low odor and no discomfort to workers. (5) High fire point and boiling point. (6) It is chemically stable and does not generate harmful gases. (7) Do not corrode the processing equipment or workpiece. In consideration of these performances, machining fluids in which an antioxidant or a cooling property improver is added to a low-viscosity hydrocarbon compound or a low-viscosity hydrocarbon compound are generally used in a sculpting electric discharge machine. .
一般に、加工条件は、新品加工液の体積抵抗率、粘度等の物性を考慮して設定されているが、加工液では、放電エネルギーにより熱劣化や酸化劣化が起こり、分解物、重合物や脂肪酸、脂肪酸金属塩等を生成するので、使用時間に応じてその物性が変化する。そして、使用時間に応じて加工液の物性が変化し、体積抵抗率が低下する。体積抵抗率が低下すると、絶縁が十分に回復しない状態での放電となるので集中放電が起こり、ワークにシミ(黒い点)等が発生する。その結果、加工特性が低下し、初期設定の加工特性が得られなくなる。したがって、加工液の種類や劣化度に関係なく所望の加工特性が得られるようにする措置が必要となる。 In general, the processing conditions are set in consideration of the physical properties such as volume resistivity and viscosity of a new processing fluid. However, in the processing fluid, thermal degradation or oxidative degradation occurs due to discharge energy, resulting in degradation products, polymers or fatty acids. Since a fatty acid metal salt or the like is produced, its physical properties change depending on the use time. And the physical property of a processing liquid changes according to use time, and volume resistivity falls. When the volume resistivity is lowered, a discharge occurs in a state where the insulation is not sufficiently recovered, so that a concentrated discharge occurs, and a spot (black spot) or the like is generated on the workpiece. As a result, the machining characteristics are degraded, and the default machining characteristics cannot be obtained. Therefore, it is necessary to take measures to obtain desired machining characteristics regardless of the type and degree of deterioration of the machining fluid.
図2〜図4は、この発明の発明者らが形彫放電加工液の新品と劣化品に関して加工液物性と加工特性(加工速度と加工後のワークの仕上げ面粗さ)を詳しく分析・評価した結果を示す。なお、各図において、◆印は、加工液A(新品)であり、■印は、加工液Aの劣化品(3年使用)であり、●印は、加工液B(新品)であり、▲印は、加工液C(新品)であり、×印は、加工液Cの劣化品(1年使用)であり、+印は、加工液D(新品)である。 2 to 4 show detailed analysis and evaluation of machining fluid properties and machining characteristics (machining speed and finished surface roughness of workpiece after machining) for new and deteriorated sculpted electric discharge machining fluid. The results are shown. In each figure, the mark ◆ is the machining fluid A (new), the mark ■ is a deteriorated product of the machining fluid A (used for 3 years), and the mark ● is the machining fluid B (new). The symbol ▲ is the machining fluid C (new), the symbol X is a deteriorated product of the machining fluid C (used for one year), and the symbol + is the machining fluid D (new).
図2は、荒加工速度と体積抵抗率との関係特性を示している。図2おいて、横軸は荒加工速度(mm3/min)であり、縦軸は体積抵抗率(Ω・cm)である。図2に示すように、加工液が劣化するのに伴い、体積抵抗率(JISC2101)は低下するが、荒加工速度は速くなる傾向を持つことが分かる。図2では、体積抵抗率が1.5E+14Ω・cmから1.5E+13Ω・cmに低下すると、荒加工速度は約1.6倍増加したことが示されている。 FIG. 2 shows the relationship between the rough machining speed and the volume resistivity. In FIG. 2, the horizontal axis represents the roughing speed (mm 3 / min), and the vertical axis represents the volume resistivity (Ω · cm). As shown in FIG. 2, it can be seen that the volume resistivity (JISC2101) decreases as the machining fluid deteriorates, but the rough machining speed tends to increase. FIG. 2 shows that when the volume resistivity is reduced from 1.5E + 14 Ω · cm to 1.5E + 13 Ω · cm, the roughing speed is increased by about 1.6 times.
このことは、加工液では、放電エネルギーにより熱劣化や酸化劣化が起こり、分解物、重合物や脂肪酸、脂肪酸金属塩等や加工屑(金属粉)を生成するので、体積抵抗率が低下することを示していると考えられる。このとき、放電加工から見ると、通電性が向上したことにより絶縁回復までの時間が短くなるために、絶縁破壊までの時間が短くなった分、加工速度が向上することを示していると考えられる。 This means that in the working fluid, thermal degradation and oxidative degradation occur due to discharge energy, and decomposed products, polymers, fatty acids, fatty acid metal salts, etc. and processing waste (metal powder) are generated, so that the volume resistivity decreases. It is thought that it shows. At this time, from the viewpoint of electrical discharge machining, it can be said that since the time until the insulation recovery is shortened due to the improvement of the conductivity, the machining speed is improved by the amount of time until the dielectric breakdown is shortened. It is done.
図3は、仕上げ面粗さと体積抵抗率との関係特性を示している。図3おいて、横軸は仕上げ面粗さ(μmRy)であり、縦軸は体積抵抗率(Ω・cm)である。図3に示すように、加工液が劣化するのに伴い、体積抵抗率(JISC2101)が低下すると、仕上げ面粗さは悪くなる傾向を持つことが分かる。 FIG. 3 shows the relationship between the finished surface roughness and the volume resistivity. In FIG. 3, the horizontal axis represents the finished surface roughness (μmRy), and the vertical axis represents the volume resistivity (Ω · cm). As shown in FIG. 3, it can be seen that when the volume resistivity (JISC2101) decreases as the working fluid deteriorates, the finished surface roughness tends to deteriorate.
このことは、加工液が劣化して体積抵抗率が低下すると、絶縁が十分に回復しない状態での放電となるので集中放電が起こり、ワークにシミ(黒い点)等が発生したために、加工面質が低下し、面粗さが低下することを示していると考えられる。 This is because when the machining fluid is deteriorated and the volume resistivity is lowered, the electric discharge is generated in a state where the insulation is not sufficiently recovered, so that the concentrated discharge occurs and the work surface is stained (black dots). It is considered that the quality is lowered and the surface roughness is lowered.
図4は、仕上げ面粗さと静電容量との関係特性を示している。図4おいて、横軸は仕上げ面粗さ(μmRy)であり、縦軸は静電容量(pF)である。図4に示すように、体積抵抗率と同様、静電容量(JISC2101)が小さくなると、仕上げ面粗さは悪くなる傾向を持つことが分かる。図4では、静電容量が2.068pFから1.96pFに低下すると、仕上げ面粗さは3.100μmRyから4.071μmRyに悪化したことが示されている。このことは、静電容量が低下すると、加工液での電荷充電時間つまり無負荷電圧時間が短くなり、アークが発生しやすくなるために仕上げ面粗さが悪化することを示していると考えられる。 FIG. 4 shows the relationship between the finished surface roughness and the capacitance. In FIG. 4, the horizontal axis represents the finished surface roughness (μmRy), and the vertical axis represents the capacitance (pF). As shown in FIG. 4, it can be seen that the finished surface roughness tends to deteriorate as the capacitance (JISC2101) decreases, as with the volume resistivity. FIG. 4 shows that when the capacitance is decreased from 2.068 pF to 1.96 pF, the finished surface roughness is deteriorated from 3.100 μmRy to 4.071 μmRy. This is considered to indicate that when the capacitance decreases, the charge charging time in the machining liquid, that is, the no-load voltage time is shortened, and the finished surface roughness is deteriorated because an arc is easily generated. .
図5は、仕上げ面粗さと粘度との関係特性を示している。図5おいて、横軸は仕上げ面粗さ(μmRy)であり、縦軸は粘度(cSt)である。図5に示すように、粘度(JISK2283)が高くなると、仕上げ面粗さは悪くなる傾向を持つことが分かる。図5では、粘度が1.95cStから2.67cStに増加すると、仕上げ面粗さは3.100μmRyから4.071μmRyに悪化したことが示されている。 FIG. 5 shows the relationship between the finished surface roughness and the viscosity. In FIG. 5, the horizontal axis represents the finished surface roughness (μmRy), and the vertical axis represents the viscosity (cSt). As shown in FIG. 5, it can be seen that the finished surface roughness tends to deteriorate as the viscosity (JISK2283) increases. FIG. 5 shows that as the viscosity increases from 1.95 cSt to 2.67 cSt, the finished surface roughness deteriorates from 3.100 μm Ry to 4.071 μm Ry.
このことは、粘度が低いほど、加工屑やタールなどを放電ギャップ外に放出しやすくなるので、安定な放電が可能になり、仕上げ面粗さが改善することを示していると考えられる。また、加工液の経年使用により低分子成分が揮発すると粘度が高くなるので、仕上げ面粗さは悪化することを示していると考えられる。 This is considered to indicate that the lower the viscosity, the easier it is to discharge the processing waste, tar, and the like out of the discharge gap, thereby enabling stable discharge and improving the finished surface roughness. Further, it is considered that the roughness of the finished surface deteriorates because the viscosity increases when the low molecular component volatilizes due to the use of the working fluid over time.
このように、放電加工特性に対する加工液の物性の影響は大きく、加工速度と仕上げ面粗さは加工液の物性よって相反する影響を受けるが、図2〜図5に示されるデータから、ベースオイルと添加剤の組み合わせに関係なく加工速度や仕上げ面粗さなどの加工特性の向上が図れる加工液を選定することができる。すなわち、体積抵抗率が5.0E+12Ω・cm 〜1.0E+15Ω・cm、静電容量が1.9pF〜2.2pF、粘度が1.5cSt〜3.0cStである物性を持つ加工液である。 Thus, the influence of the physical properties of the machining fluid on the electrical discharge machining characteristics is great, and the machining speed and the finished surface roughness are affected by the properties of the machining fluid, but from the data shown in FIGS. A machining fluid capable of improving machining characteristics such as machining speed and finished surface roughness can be selected regardless of the combination of additives. That is, the working fluid has physical properties of a volume resistivity of 5.0E + 12 Ω · cm to 1.0E + 15 Ω · cm, a capacitance of 1.9 pF to 2.2 pF, and a viscosity of 1.5 cSt to 3.0 cSt.
そこで、現行の加工条件が変更できない等の理由で現行の加工条件を用いる場合に、上記のように選定した加工液を使用すれば、ベースオイルと添加剤の組み合わせに関係なく加工速度や仕上げ面粗さなどの加工特性の向上が図れることが分かる。 Therefore, if the current machining conditions are used because the current machining conditions cannot be changed, etc., if the machining fluid selected as described above is used, the machining speed and finish surface roughness will be increased regardless of the combination of base oil and additive. It can be seen that the processing characteristics such as the height can be improved.
具体的には、例えば次のように選定すればよい。すなわち、加工速度を重視した加工を実施する場合は、体積抵抗率が低い加工液(例えば、5.02E+12Ω・cm程度の加工液)を用いれば良い。また、面粗さを重視した加工を実施する場合は、体積抵抗率が高い加工液(例えば1.0E+15Ω・cm程度の加工液)、あるいは静電容量が低い加工液(例えば1.9pF程度加工液)、あるいは粘度が高い加工液(例えば2.5cSt程度の加工液)を用いれば良い。 Specifically, for example, selection may be made as follows. In other words, when processing is performed with emphasis on the processing speed, a processing liquid having a low volume resistivity (for example, a processing liquid of about 5.02E + 12 Ω · cm) may be used. In addition, when processing with an emphasis on surface roughness is performed, a processing liquid having a high volume resistivity (for example, a processing liquid having a capacity of about 1.0E + 15 Ω · cm) or a processing liquid having a low capacitance (for example, processing of about 1.9 pF). Liquid) or a processing liquid having a high viscosity (for example, a processing liquid of about 2.5 cSt) may be used.
さて、図1に示すこの実施の形態による放電加工装置では、図2〜図5に示されるデータを用いて初期設定した加工条件を加工液の物性変化に応じて変更でき、また加工液の交換時期を報知することができるようになっている。まず、図1を参照して各部の構成等について説明する。 In the electric discharge machining apparatus according to this embodiment shown in FIG. 1, machining conditions initially set using the data shown in FIGS. 2 to 5 can be changed in accordance with changes in physical properties of the machining fluid, and the machining fluid can be replaced. The time can be reported. First, the configuration of each part will be described with reference to FIG.
図1において、被加工物(ワーク)1は、テーブル2に載置されている。主軸3に取り付けられた加工用電極4は、ワーク1との間に微少な間隔を置いて対向配置されている。ワーク1と主軸3は、それぞれ、加工用電源5に接続されている。そして、図示省略したが、ワーク1と加工用電極4との間は、加工液貯蔵タンク6に貯蔵される加工液7によって満たされている。
In FIG. 1, a workpiece (workpiece) 1 is placed on a table 2. The
加工液貯蔵タンク6内の加工液7には、センサー8が浸されている。センサー8は、加工液7の体積抵抗率、静電容量、粘度の少なくとも一つをモニターすることができればよい。センサー8は、少なくとも、体積抵抗率では5.0E+12Ω・cm〜1.0E+15Ω・cmの範囲が検出でき、静電容量では1.9pF〜2.2pFの範囲が検出でき、粘度では1.5cSt〜3.0cStの範囲が検出できれば用いることができる。センサー8の検出信号は、加工特性判別装置9に入力される。
A
加工特性判別装置9は、加工の進行状況を監視し安定加工が行われているか否かの情報を加工条件生成装置10に通知する従来装置が備える機能に加えて、センサー8の検出信号をサンプリングして時々刻々変化する加工液7の体積抵抗率、静電容量、粘度の各値を求め、それをモニタリング情報として加工条件生成装置10に与える機能を備えている。
The machining characteristic discriminating apparatus 9 samples the detection signal of the
加工条件生成装置10は、加工中の放電パルス状態を監視して加工の良否を判定し、その判定結果と加工特性判別装置9からの安定加工が行われているか否かの情報とに基づき適応制御を行う従来装置が備える機能に加えて、後述する加工条件データベース(図6)を持ち、加工特性判別装置9からのモニタリング情報と比較して加工液7の経時変化状態を判定し、それに応じて加工条件データベースから最適な加工条件を選定し、その選定した最適な加工条件に基づき加工液7への最適な印加電圧、パルス幅、加工電流特性(電流値と電流が流れている時間との関係であるIP−ON特性)、休止時間等の加工条件を生成して主軸3と加工用電源4とを制御する機能を備えている。
The machining
このとき、加工条件生成装置10では、加工特性判別装置9からのモニタリング情報が体積抵抗率、静電容量、粘度の全ての物性値を含むときは、その全ての物性値から目的とする加工特性における加工液経時変化状態を判定するようにしている。そして、その過程で加工液の劣化状態を判定し交換時期が到来したときは、表示部11のランプを点灯し加工液7の交換時期を知らせるようになっている。
At this time, in the processing
ここで、上記の加工条件の最適化に関しては、図2〜図5に示されるデータから、以下の点に留意する必要がある。すなわち、加工液の種類や加工液の劣化度によって加工液の体積抵抗率等が異なるので、同一の加工条件で加工しても、加工液の物性が異なれば同じ加工特性は得られない点である。そのため、要求する加工特性を得るには、加工液の物性に応じて加工条件を変更する必要がある。 Here, regarding the optimization of the processing conditions, it is necessary to pay attention to the following points from the data shown in FIGS. In other words, since the volume resistivity of the machining fluid varies depending on the type of machining fluid and the degree of degradation of the machining fluid, even if machining is performed under the same machining conditions, the same machining characteristics cannot be obtained if the physical properties of the machining fluid are different. is there. Therefore, in order to obtain the required processing characteristics, it is necessary to change the processing conditions according to the physical properties of the processing liquid.
例えば、体積抵抗率が低下した劣化加工液では新品加工液と比較して絶縁回復が遅いため、集中放電が発生するので、新品加工液と同等の加工特性を得るには、OFF時間(休止時間)を長くする等の措置が必要になる。同様に、静電容量が低下した加工液や粘度が増加した加工液を用いる場合は、新品加工液と同等の加工特性を得る方法の1つとしてOFF時間を長くする等の措置が必要になる。 For example, in a degraded machining fluid with a reduced volume resistivity, insulation recovery is slower than in a new machining fluid, and thus concentrated discharge occurs. Therefore, in order to obtain machining characteristics equivalent to a new machining fluid, an OFF time (pause time) ) Is required. Similarly, when using a machining fluid with reduced electrostatic capacity or a machining fluid with increased viscosity, measures such as increasing the OFF time are required as one of the methods for obtaining machining characteristics equivalent to that of a new machining fluid. .
そこで、加工液の物性に応じて加工条件を定めることを可能とするために、図2〜図5に示されるデータから加工液の物性に応じて最適化した加工条件を求めてデータベース化し、加工条件生成装置10に予め設定するようにしている。図6は、加工条件生成装置10に設定する加工条件データベースの作成方法を説明する図である。図6では、加工液の物性として例えば体積抵抗率を取り上げ、図2を流用し、体積抵抗率によって加工液を分類Aと分類Bと分類Cの3つに大きく分ける場合が示されている。
Therefore, in order to be able to determine the processing conditions according to the physical properties of the machining fluid, the processing conditions optimized according to the physical properties of the machining fluid are obtained from the data shown in FIGS. It is set in advance in the
図6に示す加工条件データベースから、分類Aに属する加工液について加工速度等の加工特性が最適となるように、印加電圧等の加工条件を求める。そして、加工条件の最適化は、分類Aに属する加工液を用いて行うようにする。分類B、分類Cについても同様に実施し、各分類で最適な条件を求める。したがって、分類の数が多いほど、加工条件の設定が細かく行えるようになる。 From the processing condition database shown in FIG. 6, the working fluid belonging to the class A as the processing properties, such as processing speed is optimal seek processing conditions such as applied voltage. Then, the machining conditions are optimized using the machining fluid belonging to the category A. The same is applied to the classification B and the classification C, and the optimum condition is obtained for each classification. Therefore, the larger the number of classifications, the finer the processing conditions can be set.
次に、図7を参照してこの実施の形態による放電加工装置の動作について説明する。なお、図7は、加工液の劣化程度に応じて行われる各種の制御動作を説明するフローチャートである。 Next, the operation of the electric discharge machining apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart for explaining various control operations performed in accordance with the degree of deterioration of the machining fluid.
図7において、ステップST1では、加工条件生成装置10は、加工液貯蔵タンク6に貯蔵される加工液7の物性に応じた加工条件を加工条件データベースから選択して設定する。これによって、加工液7への最適な印可電圧、パルス幅、IP−ON特性や休止時間等の加工条件が初期設定され、主軸3と加工用電源4とが制御され、ワーク1の加工が開始される。
In FIG. 7, in step ST <b> 1, the machining
ステップST2では、ワーク1の加工が開始されると、加工特性判別装置9はセンサー8からのモニタ結果をサンプリングし、時々刻々変化する加工液7の体積抵抗率、静電容量、粘度を求め、それを含むモニタリング情報を加工条件生成装置10に与える。
In step ST2, when the machining of the workpiece 1 is started, the machining characteristic discriminating device 9 samples the monitor result from the
ステップST3では、加工条件生成装置10は、加工目標となる時間や位置に到達したか否かを判断する。加工目標に到達すると(ステップST3:Yes)、従来の放電加工装置と同様に、加工を終了する。一方、加工目標に到達していない場合は(ステップST3:No)、作業者が加工状態をモニタリングして、加工状態に合わせる制御を行わせるために適応制御機能の使用を選択しているか否かを判断する(ステップST4)。
In step ST <b> 3, the machining
加工条件生成装置10は、適応制御機能の使用が選択されていない場合は(ステップST4:No)、ステップST3に戻るが、適応制御機能の使用が選択されている場合は(ステップST4:Yes)、加工中の放電パルス状態を監視し加工の良否判定を行って適応制御を実施し、その過程で、加工特性判別装置9が安定な加工状態を示しているか否かを判断する(ステップST5)。
If the use of the adaptive control function is not selected (step ST4: No), the machining
そして、加工条件生成装置10は、加工特性判別装置9が安定な加工状態を示していない場合は(ステップST5:No)、加工の休止時間を初期状態よりも大きくすること、主軸3の電極引き上げ動作であるジャンプ制御のダウン時間を小さくすることの一方または双方の措置を採り(ステップST6)、加工状態が良好に回復するのを待って、つまりステップST5において、加工特性判別装置9が安定な加工状態を示す(ステップST5:Yes)のを待って、ステップST2に戻る。
Then, when the machining characteristic discriminating device 9 does not indicate a stable machining state (Step ST5: No), the machining
このステップST6で行われる2つの措置は、いずれも加工効率を低下させる措置であるが、従来の適応制御(例えば特許文献4,5)では、以上のように、放電パルス状態を監視して加工の良否を判定し、良好な加工状態が得られるように加工用電源5を制御し、安定な加工状態から外れた場合は回避動作を行い、加工状態が良好に回復した場合には、回避動作から復帰動作に戻るような制御が行われている。
The two measures performed in step ST6 are both measures for reducing the machining efficiency. However, in conventional adaptive control (for example,
この実施の形態では、ステップST5において、加工特性判別装置9が安定な加工状態を示している場合(ステップST5:Yes)、つまり、従来の適応制御機能が動作しているときに、加工条件生成装置10では、加工特性判別装置9が求めた物性値と加工条件データベースとに基づき加工液7の良否判定を行う新たな適応制御が実施される。その過程で、ステップST7の処理と、ステップST8の処理を行うようになっている。すなわち、従来の適応制御は、加工状態が電気的な変化のみで実施されているが、この実施の形態では、加工液の状態というもう一つに状態量を考慮した適応制御が行われる。
In this embodiment, when the machining characteristic discriminating apparatus 9 shows a stable machining state in step ST5 (step ST5: Yes), that is, when the conventional adaptive control function is operating, the machining condition generation is performed. In the
この実施の形態による新たな適応制御は、次のようにして実施される。すなわち、加工条件生成装置10は、加工特性判別装置9が求めた物性値が示す加工液の経時変化状態を時々刻々記憶し、加工液の物性値が初期値から予め設定した閾値にまで変化したとき、もしくは、時々刻々の加工液状態の変化に合わせて、その加工液の物性値に応じて加工条件データベースを参照し、印加電圧、パルス幅、加工電流特性、休止時間等の加工条件のうちの一つの加工条件の設定を変化させ、または、複数の加工条件の設定を変化させ、時々刻々の加工状態変化に応じた制御を行うようになっている。
The new adaptive control according to this embodiment is performed as follows. That is, the machining
ステップST7では、表示部11のランプを点灯して交換時期を報知すべきか否かを判断する。表示部11のランプを点灯する場合には(ステップST7:Yes)、加工液の交換を待ってステップST2から処理動作が行われる。このステップST7の判断は、例えば次の2つの方法で行うことができる。
In step ST7, it is determined whether or not the replacement time should be notified by turning on the lamp of the
すなわち、(1)加工条件生成装置10は、加工特性判別装置9からのモニタリング情報が示す体積抵抗率、静電容量、粘度の値から得られる加工液7の経時変化状態と加工条件データベースが要求する加工特性が得られなくなる基準とを比較してその基準内に入らなければ表示部11のランプを点灯する(ステップST7:Yes)。
That is, (1) the machining
(2)また、加工条件生成装置10は、使用している加工液7に対して、体積抵抗率、静電容量、粘度を評価項目とし予め求めておいた加工特性が良好な加工液のデータ群(加工条件データベース)からのマハラノビス距離を求め、マハラノビス距離が基準値より悪化すれば表示部11のランプが点灯する(ステップST7:Yes)。なお、マハラノビスの距離は、変量のバラツキと変量間の相関関係を考慮した距離であって、データXiのマハラノビスの距離は、変量が1つの場合を考えると、変量Xが平均m、標準偏差σの分布を持っていたとき、(Xi−m)2/σ2となる。
(2) Further, the machining
次に、ステップST7の判断において、加工液7は劣化しているが交換時期でない場合は(ステップST7:No)、ステップ6での処理とは逆に加工の休止時間を初期状態よりも小さくすること、主軸3の電極引き上げ動作であるジャンプ制御のダウン時間を大きくすることの一方または双方の措置を採り(ステップST8)、ステップST2に戻る。
Next, if it is determined in step ST7 that the working
ステップST8の措置内容を具体的に説明する。すなわち、加工液7は劣化しているが交換時期でない場合は(ステップST7:No)、加工条件生成装置10は、まず図2に相当する体積抵抗率と加工速度との関係からその加工速度の上昇率を求め、新油状態での加工液の加工速度との比を計算する。この比率は、加工効率の差と考えても問題ないのでOFF設定(休止時間)に比率をかけて延ばすようにする。
The contents of the measures in step ST8 will be specifically described. That is, when the
例えば、図2において、加工液Aを◆印で示す新油の状態から使用して加工を行い、センサー8の検出信号から加工条件判定装置9が加工液Aを■印で示す劣化品と同じ物性値を出力したとする。このとき、体積抵抗率と加工速度との関係を見ると、新油の加工液Aは、体積抵抗率が1.08E+13Ω・cmであり、加工速度が14mm3/minであるのに対し、劣化品の加工液Aでは、体積抵抗率が2.0E+12Ω・cmであり、加工速度が19mm3/minであることから、加工速度向上率は、1.36になる。
For example, in FIG. 2, the machining fluid A is processed from the state of the new oil indicated by ♦, and the machining condition determination device 9 is the same as the deteriorated product in which the machining fluid A is indicated by the ■ mark from the detection signal of the
この場合、劣化品の加工液Aでの加工速度では、加工効率が向上し過ぎている可能性がある。これを休止時間の操作で改善する場合は、劣化品の加工液Aでの休止時間は、加工効率を計算する式(1)において加工効率を低下させるように設定すれば良い。
この例では、加工速度を19mm3/minから14mm3/minに低下さ
せるように加工効率を初期設定の74%になるように計算させればよいので、
つまり、前述のように、体積抵抗率が低下することは、熱劣化や酸化劣化を起こした加工液が発生する分解物、重合物や脂肪酸、脂肪酸金属塩等が加工間隙を汚濁させていることと同じと考える。この場合は、加工屑が多いときの対応と同じように休止操作すればよいとすると、新油と劣化油との加工速度の比を休止操作量に採用することで加工特性が改善されると考えられる。 In other words, as described above, the decrease in volume resistivity means that degradation products, polymers, fatty acids, fatty acid metal salts, etc. generated by processing liquids that have caused thermal degradation or oxidative degradation have contaminated the processing gap. Think the same. In this case, if it is only necessary to perform a pause operation in the same manner as when dealing with a large amount of machining waste, the processing characteristics are improved by adopting the ratio of the processing speed of new oil and deteriorated oil as the pause operation amount. Conceivable.
表1は、新油状態の加工液と劣化して体積抵抗率の低下した加工液とで加工を行った結果を示している。
表1に示すように、体積抵抗率の低下した加工液では、加工速度が向上した反面、加工面質が劣化した。そこで、新油状態の加工液での加工速度まで低下するような休止時間に変更して加工を行ったところ加工速度はやや減少したが、加工面質の劣化を防ぐことが可能となった。 As shown in Table 1, in the machining fluid having a reduced volume resistivity, the machining speed was improved, but the machining surface quality was deteriorated. Therefore, when the machining time was changed so that the machining speed was lowered to the machining speed with the new oil state machining fluid, the machining speed was slightly reduced, but it was possible to prevent degradation of the machined surface quality.
以上のように、この実施の形態によれば、加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度のうち少なくとも1つをモニタリングし、加工液の物性に応じた印加電圧、パルス幅、IP−ON特性、休止時間等の加工条件を制御することにより最適な加工特性が得られる加工条件での加工を可能にしたので、加工液の種類や劣化度に関係なく常に最高の加工特性を得ることができる。 As described above, according to this embodiment, the volume resistivity of machining liquid, the capacitance, at least one monitoring and applied voltage in accordance with the physical properties of the working fluid of the viscosity, the pulse width, IP- By controlling the processing conditions such as the ON characteristics and downtime, it is possible to perform processing under the processing conditions that can obtain the optimal processing characteristics , so that the best processing characteristics can always be obtained regardless of the type and degree of deterioration of the processing liquid. Can do.
また、体積抵抗率が5.0E+12Ω・cm〜1.0E+15Ω・cmで、静電容量が1.9pF〜2.2pFで、粘度が1.5cSt〜3.0cStである放電加工装置用加工液を用いるので、ベースオイルの種類や物性、他の成分が変わっても高速、高精度な加工が実現できる。また、現行の加工条件が変更できない場合に、加工液を最適なものに変えることができるので、加工特性を向上することができる。 Further, a machining fluid for an electric discharge machining apparatus having a volume resistivity of 5.0E + 12Ω · cm to 1.0E + 15Ω · cm, a capacitance of 1.9 pF to 2.2 pF, and a viscosity of 1.5 cSt to 3.0 cSt. Because it is used, high-speed and high-precision processing can be realized even if the type and physical properties of the base oil and other components change. Further, when the current machining conditions cannot be changed, the machining fluid can be changed to an optimum one, so that machining characteristics can be improved.
また、加工液の交換時期は、加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度のうち少なくとも一つをモニタリングして得られる加工液の経時変化状態、あるいは加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度の全てのモニタリング結果から得られる目的とする加工特性における加工液経時変化状態と、予め求めておいた良好な加工特性の加工液のデータ群との比較によって判定するので、放電点分散を伴わない加工液の劣化であっても正しく交換時期の判定が可能であり、正しく交換時期の報知が行える。 In addition, the time for exchanging the machining fluid is the time-dependent state of the machining fluid obtained by monitoring at least one of the volume resistivity, capacitance, and viscosity of the machining fluid, or the volume resistivity, capacitance of the machining fluid. The dispersion of discharge points is determined by comparing the processing fluid aging state in the target processing characteristics obtained from all the viscosity monitoring results and the processing liquid data group having good processing characteristics obtained in advance. Even when the machining fluid is not deteriorated, it is possible to correctly determine the replacement time, and to correctly notify the replacement time.
また、加工液の交換時期は、加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度のうち少なくとも一つをモニタリングして得られる加工液の経時変化状態、あるいは加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度の全てのモニタリング結果から得られる目的とする加工特性における加工液経時変化状態と、予め求めておいた良好な加工特性の加工液のデータ群との比較によって加工状態に応じた適応制御方式を採用するので、加工液が劣化し絶縁回復が行われやすくなった状態のときに、加工条件を追込み過ぎることをなくすことができる。 In addition, the time for exchanging the machining fluid is the time-dependent state of the machining fluid obtained by monitoring at least one of the volume resistivity, capacitance, and viscosity of the machining fluid, or the volume resistivity, capacitance of the machining fluid. , Adaptive control method according to the processing state by comparing the processing fluid aging state in the target processing characteristics obtained from all the viscosity monitoring results and the processing fluid data group with good processing characteristics obtained in advance Therefore, it is possible to prevent excessive processing conditions from being added when the processing liquid is deteriorated and insulation is easily recovered.
また、予め用意した良好な加工特性を示す加工液のデータ群に基づき、加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度のうち少なくとも1つの物性値に応じて最適化した加工条件を設定したデータベースを備えているので、加工液に応じた加工条件を選定するだけで、加工液の種類や劣化度に関係なく常に最高の加工特性を得ることができるようになる。 In addition, a database in which processing conditions optimized according to at least one physical property value among the volume resistivity, capacitance, and viscosity of the processing liquid based on a data group of processing liquids that show good processing characteristics prepared in advance are set. Therefore, it is possible to always obtain the best machining characteristics regardless of the type and degree of deterioration of the machining liquid simply by selecting the machining conditions according to the machining liquid.
以上のように、この発明にかかる放電加工装置は、形彫放電加工装置において、加工液の診断を行い、加工特性を向上させるのに適している。また、この発明にかかる放電加工装置用加工液は、ベースオイルと添加剤の組み合わせに関係なく加工速度、仕上げ面粗さを向上させるのに適している。 As described above, the electric discharge machining apparatus according to the present invention is suitable for diagnosing a machining fluid and improving machining characteristics in the die-sinking electric discharge machining apparatus. Moreover, the machining fluid for an electrical discharge machining apparatus according to the present invention is suitable for improving the machining speed and the finished surface roughness regardless of the combination of the base oil and the additive.
1 被加工物(ワーク)
2 テーブル
3 主軸
4 加工用電極
5 加工用電源
6 加工液貯蔵タンク
7 加工液
8 センサー
9 加工液特性判定装置
10 加工条件生成装置
11 表示部
1 Workpiece (work)
2 table 3
Claims (7)
前記加工液の物性である体積抵抗率、JISC2101の規定に従って測定して求めた静電容量、JISK2283の規定に従って測定して求めた粘度のうちの少なくとも一つをモニタリングしそのモニタリング結果から対応する物性値を求めるモニタリング手段と、
予め求めていた物性値と加工速度との対応関係と前記モニタリング手段が求めた物性値とから、モニタリング時の加工速度を求める手段と、
前記求めた加工速度と良好な加工特性を示す加工液での加工速度との比率を求める手段と、
前記求めた比率の逆数を加工効率に乗じて最適加工効率を求める手段と、
前記求めた最適加工効率になるようにパルス幅、休止時間、無負荷電圧時間を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする放電加工装置。 In an electric discharge machining apparatus for machining a workpiece by applying a pulse voltage between the workpiece and the machining electrode in a state where a minute machining gap between the workpiece and the machining electrode is filled with a machining fluid. ,
The volume resistivity is a property of the working fluid, the capacitance was determined by measuring in accordance with the provisions of JISC2101, monitoring at least one of the viscosity was determined by measuring in accordance with the provisions of JISK2283 properties corresponding from the monitoring results Monitoring means for determining the value;
Means for determining the processing speed at the time of monitoring, from the correspondence between the physical property value determined in advance and the processing speed and the physical property value determined by the monitoring means ;
Means for determining a ratio between the calculated processing speed and a processing speed with a processing liquid exhibiting good processing characteristics;
Means for multiplying the machining efficiency by the reciprocal of the obtained ratio to obtain the optimum machining efficiency;
Control means for controlling the pulse width, rest time, and no-load voltage time so as to obtain the optimum machining efficiency obtained above ;
An electrical discharge machining apparatus comprising:
加工効率=(パルス幅)/{(パルス幅)+(休止時間)+(無負荷電圧時間)}
と表されることを特徴とする請求項1に記載の放電加工装置。 The processing efficiency controlled by the control means uses the pulse width, the pause time, and the no-load voltage time,
Processing efficiency = (pulse width) / {(pulse width) + (pause time) + (no load voltage time)}
Electric discharge machining apparatus according to claim 1, characterized by being represented as.
前記モニタリング手段が求めた物性値と予め求めていた良好な加工特性を示す加工液の物性値との比較に基づき加工液の交換時期を報知する機能、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の放電加工装置。 The control means includes
A function for notifying the time for replacement of the working fluid based on a comparison between the physical property value obtained by the monitoring means and the physical property value of the working fluid showing good working characteristics obtained in advance;
The electric discharge machining apparatus according to claim 1, further comprising:
前記モニタリング手段が求めた物性値が示す加工液の経時変化状態を時々刻々記憶し、前記モニタリング手段が求めた物性値と予め求めていた良好な加工特性を示す加工液の物性値との比率が予め設定した閾値にまで変化したとき、印加電圧、パルス幅、加工電流特性、休止時間等の加工条件のうちの一つの加工条件の設定を変化させ、または、複数の加工条件の設定を変化させ、時々刻々の加工状態変化に応じた適応制御を行う機能、
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の放電加工装置。 The control means includes
The time-varying state of the working fluid indicated by the physical property value obtained by the monitoring means is stored every moment, and the ratio between the physical property value obtained by the monitoring means and the physical property value of the working liquid showing good working characteristics obtained in advance is When it changes to a preset threshold value, change the setting of one of the machining conditions such as applied voltage, pulse width, machining current characteristics, pause time, etc., or change the settings of multiple machining conditions , Function to perform adaptive control according to the machining state change every moment,
The electric discharge machining apparatus according to claim 1, wherein the electric discharge machining apparatus is provided.
前記モニタリング手段が体積抵抗率、静電容量、粘度の全ての物性値を求めるときは、その全ての物性値から目的とする加工特性における加工液経時変化状態を判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の放電加工装置。 The control means includes
When the monitoring means obtains all physical property values of volume resistivity, electrostatic capacity, and viscosity, the time-dependent change state of the machining fluid in the intended machining characteristics is determined from all the physical property values. The electric discharge machining apparatus according to any one of 1 to 4 .
前記予め用意した良好な加工特性を示す加工液のデータ群に基づき、加工液の体積抵抗率、静電容量、粘度のうち少なくとも1つの物性値に応じて最適化した加工条件を設定したデータベース、
を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の放電加工装置。 The control means includes
A database in which processing conditions optimized according to at least one physical property value among the volume resistivity, capacitance, and viscosity of the processing liquid based on the data group of the processing liquid showing good processing characteristics prepared in advance,
The electrical discharge machining apparatus according to claim 1, wherein the electrical discharge machining apparatus is provided.
前記加工液の物性である体積抵抗率、静電容量、粘度のうちの少なくとも1つを計測して時々刻々の物性値変化を求める機能、
を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の放電加工装置。 The monitoring means includes
A function of measuring at least one of the volume resistivity, capacitance, and viscosity, which are physical properties of the machining fluid, to obtain a physical property value change every moment;
Electric discharge machining apparatus according to any one of claims 1-6, characterized in that it comprises a.
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