JPH0122097B2

JPH0122097B2 -

Info

Publication number: JPH0122097B2
Application number: JP55125799A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1980-09-10
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1989-04-25
Also published as: JPS5754026A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は通電加工装置、特に棒状電極を被加工
物に対して進退方向およびこの進退方向と直角の
方向に移動させて、棒状電極によつてテーパ加工
を行なう通電加工装置に関するものである。

従来、通電加工においては、棒状電極（以下、
電極と略記する）を被加工物に対して進退させる
主方向１軸のみの運動により、電極の形状を被加
工物に転写する如く加工していたが、特公昭41−
3594号公報に開示された如く、上記主方向と直角
の方向（垂直な平面）においても電極と被加工物
との相対運動を行なわせる通電加工方法およびそ
の装置が広く利用されるようになつてきた。

この場合、加工の深さに応じて主方向と直角の
方向の変位量を、加工開始時には大きく加工の進
行に従つて小さくする如く、加工の深さに応じて
制御することにより、第１図に示すように棒状電
極（ストレート電極）１０により、被加工物１２
に加工深さZm、加工開始時の半径RO（電極の進
退方向と直角方向への移動量）のテーパ状型彫り
加工１４を行なうことができる。すなわち、電極
１０を進退方向であるＺ軸方向に移動させると共
にこれと直角方向であるＸ軸・Ｙ軸方向に移動さ
せ、この３軸方向への移動を組合せて上記のテー
パ状型彫り加工１４を行なうものである。また、
Ｘ軸・Ｙ軸方向の組合せにより電極１０をＺ軸を
中心に周回移動させて加工を行なうこともでき
る。

第２図はそのテーパ状型彫り加工１４を行なう
ことができる通電加工装置の１例を示す。第２図
において、電極１０は被加工物１２に対して進退
するように、支持台１６を介して油圧サーボ機構
に取付けられている。この油圧サーボ機構は油圧
サーボバルブ１８・油圧シリンダ２０とからな
り、この油圧シリンダ２０のピストンロツド２２
の先端に電極支持台１６が取付けられている。支
持台１６はＸ軸方向に動く台１６ＸとＹ軸方向に
動く台１６Ｙとからなり、その各台の側面には不
図示の送りナツトが設けられており、、この各ナ
ツトに螺合する送りねじ２４，２６にはそれぞれ
サーボモータ２８，３０から回転駆動力が伝達さ
れるようになつている。

以下、上記構成の通電加工装置の動作を説明す
る。

電極１０と被加工物１２を絶縁液中で加工間〓
ｇを保つて対向させ、この加工間〓ｇに放電また
は電解を生じさせて、パルス電流供給装置３２か
ら供給されるパルス電流を流して被加工物１２を
加工する。

このとき、電極１０はサーボ機構が電圧差動回
路３４・増幅器３６からなるサーボ回路の出力信
号によつて制御されることにより、被加工物１２
に対し進退する主方向（Ｚ軸方向）に、例えば加
工間〓ｇの電圧値Vdが規準値Vsと一致するよう
に送られて加工が進行する。

そして、最終所望深さより少し手前に設定され
た深さまで荒加工を終了した後、パルス電流供給
装置３２を１パルスのエネルギが小さくなるよう
に変更し、さらに電極１０のＺ軸方向の移動量を
検出するＺ軸デイジタルパルススケール（以下、
Ｚスケールと略記する）３８の検出信号を受ける
電極運動制御装置４０の出力信号により、サーボ
モータ２８，３０を作動させて、電極支持台１６
ＸにＸ軸・同１６ＹにＹ軸方向の変位運動を与え
て例えば半径Ｒの公転円運動を与える。この状態
で加工を行なつてテーパ状に加工するために、円
の半径Ｒは加工深さＺに対応して最初大きく、加
工深さが深くなるに従つて減少するように制御す
る。

第３図は電極運動制御装置４０の具体例をブロ
ツク図で示したもので、第１図の同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。第３図におい
て、電極運動制御装置４０は、90°位相の異なる
正弦波e_x・e_yを出力する２相発振器４２と、上記
の正弦波e_x・e_yを制御して所望の偏心半径に相当
する電圧E_x・E_yを出力する制御回路４４と、電
極支持台１６のＸ軸およびＹ軸方向の移動量を検
出する直線ポテンシヨメータ４６，４８の検出出
力R_x・R_yと上記制御回路４４の出力電圧E_x・E_y
とを加算する加算点５０，５２と、この各加算点
出力を増幅してサーボモータ２８，３０に供給す
る増幅器５４，５６と、で構成されている。この
構成により、サーボモータ２８，３０はそれぞれ
加算点５０，５２の出力電圧が零になるまで作動
し、電極支持台１６Ｘ，１６Ｙの位置を制御回路
４４の出力E_x・E_yに等しくなるように制御する。

第４図は前記２相発振器４２の具体的回路例を
示すもので、オペアンプＱ１・抵抗Ｒ・コンデン
サＣで構成される積分回路５８と、オペアンプＱ
２・抵抗Ｒ・コンデンサＣおよび電圧制限用ゼナ
ダイオードZD１，ZD２で構成される制限反転積
分回路６０とを次の微分方程式で記述されるフイ
ードバツクループの中でカスケード接続してあ
る。

RCｄ／dte_x＝e_y ……(1) RCｄ／dte_y＝e_x ……(2) 時定数Ｒ１，Ｃ１は故意にRCよりも大きくし
て回路を若干不安定にしている。電圧制限用ゼナ
ダイオードZD１，ZD２はe_yの波形をひづませな
いで振幅を安定化する。２つの出力e_x・e_yは90°
位相が異なり次式のように表わされる。

e_x＝Esinｔ／RC ……(3) e_y＝Ecosｔ／RC ……(4) Ｅは電圧制限用ゼナダイオードZD１，ZD２の
電圧である。周波数の設定のため抵抗Ｒ，Ｒの両
端には外付の端子０１，０１′，０２，０２′が設
けられており、外部回路からも周波数制御ができ
るように上記の端子に外付抵抗Ｒ２，Ｒ３が接続
されている。この２相発振器４２の出力端子０，
０′は前記第３図に示したように制御回路４４に
接続される。

第５図は前記制御回路４４の具体的回路例を示
すもので、電極１０のＺ軸方向の位置変化に応じ
てＺスケール３８から出力される＋Ｚパルス（以
下、＋ZPと略記する）、−Ｚパルス（以下、−ZPと
略記する）が入力される。この場合、電極１０が
加工しながら進むに従い＋ZPが出力され、後退
するに従い−ZPが出力される。

これら、電極１０のＺ軸方向の位置変化によつ
てＺスケール３８から出力されるパルス列は、そ
れぞれパルス乗算機６２，６４に印加される。こ
のパルス乗算機とは一般にバイナリ・レート・マ
ルチプライヤ（BRM）として知られ、テキサス
インスツルメント社のTTL、IC、SN7497N等を
利用する。

上記のＺスケール３８からのパルス列はパルス
乗算機６２，６４によつて所望の乗算数１／Ｎに
レートダウンされる。この乗算数１／Ｎはパルス
乗算機６２，６４の乗算数設定入力スイツチ群６
６₁〜６６_oによつてあらかじめ設定され、電極１
０のＺ軸方向の位置変化によるパルス数Ｎ個に対
し、加工半径Ｒの設定が１単位ずつ変わるように
なつている。

上記パルス乗算機６２，６４の出力は、加工半
径Ｒの設定用可逆カウンタ６８の−入力端子・＋
入力端子に供給される。この可逆カウンタ６８は
加工開始時の半径ROにセツトされる。この初期
設定は初期値設定用スイツチ群７０₁〜７０_oによ
り設定され、セツトスイツチ７２により加工開始
時に可逆カウンタ６８にセツトされる。

可逆カウンタ６８の出力は乗算型デイジタルア
ナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータと略
記する）７４Ｘ，７４Ｙに供給される。このＤ／
Ａコンバータ７４Ｘ，７４Ｙには前記２相発振器
４２の出力e_x・e_yも供給されており、その出力
E_x・E_yは下記のように表わされる。

E_x＝RVsinθ ……(5) E_y＝RVcosθ ……(6) RV＝１／Ｎ｛Σ（−ZP）−Σ（＋ZP）｝ ……(7) ただし、RVは可逆カウンタ６８のデイジタル
アウトプツト量を示す。上記のＤ／Ａコンバータ
７４Ｘ，７４Ｙとしては、アナログデバイス社
（米国）のAD7520等を利用する。

制御回路４４は上記の構成であるから、電極１
０のＺ軸方向の移動量に対する加工半径Ｒの分配
比を定める１／Ｚの設定スイツチ群６６₁〜６６_o
と加工開始時の半径ROを定めるスイツチ群７０₁
〜７０_oによつて、テーパ角度Ａは以下に定まる。

Ａ＝tan^-1Ro／Zm ……(8) Zm＝Ro・Ｎ ……(9) ∴Ａ＝tan^-1１／Ｎ ……(10) ただし、加工深さＺがZmのとき、Ｒ＝０とし
て、Ｎはパルス乗算機６２，６４の設定数、Zm
は加工の最終深さを示す。

以上詳述した従来のテーパ加工のできる通電加
工装置において、加工の際、第６図ａに示すよう
に被加工物１２と対向するのは常に電極先端部で
ある。このため、電極先端部は常時、放電あるい
は電解の作用を受けて消耗しやすく、消耗すると
第６図ｂ，ｃに示すように先端部の形状が変わ
り、斜線を施した部分の取り代RLは完全に加工
除去されず同図の点線示RL′の如く残る。従つ
て、加工形状は目的の加工形状とは著しく差異が
生じ、加工精度上極めて問題があつた。

この問題が起る要因としては、放電または電
解の生ずる部分が電極１０の先端に集中している
こと、電極先端ほど消耗の度合が大きいこと、
があげられる。

このため、電極先端における放電集中を避ける
放電加工方法が提案された。この加工方法を第７
図を参照しながら説明する。先ず、第７図ａに示
すように棒状電極１０を被加工物１２に対してあ
らかじめ定められた位置まで進退位置（Ｚ軸方
向）に、主として棒状電極先端部で加工しながら
前進させる。次いで、上記棒状電極１０を上記の
加工終了位置から後退方向に後退させながら、同
図ｂ，ｃに示すように上記の後退方向と直角の方
向（Ｘ軸およびＹ軸方向）に主として棒状電極側
面で加工しながら移動させるものである。

以上の如く、このような加工では、Ｘ軸および
Ｙ軸方向の加工を主として棒状電極側面で行なう
ものであるから、従来の通電加工装置のように全
ての加工を電極先端部で行なう場合に比べて、電
極の局部的な消耗が少なく、製作の簡単な棒状電
極を用いて高精度なテーパ加工ができる効果があ
る。

以下、数値例を示す。電極消耗は一定の消耗比
で取り代の量に比例するだけ発生するもので、例
えば加工深さZm＝100mm、取り代RL＝１mmのテ
ーパ加工を行なうと、電極消耗比を１％とすれ
ば、電極先端では100mm×１＝１mm消耗するに対
し、電極側面では１×0.01×1/2＝0.005mmしか消
耗しないことになり、電極側面による加工が電極
の局部的消耗を少なくするためにいかに有利であ
るかが明らかである。なお、上記式中、1/2は平
均的量を示す。

ところで、このような加工においては、電極１
０を加工終了位置から進退方向に後退させている
が、加工間〓が十分に加工される前に後退を開始
してしまうことがあり、高精度なテーパ加工がで
きないという問題があつた。

本発明は前述した従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は電極の局部的な消耗をなく
し、高精度なテーパ加工が棒状電極を用いて簡単
にできる通電加工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、棒状
電極を被加工物に対して進退方向に移動させる進
退方向移動機構と、前記棒状電極を前記進退方向
の直角方向に周回移動させる周回移動機構と、を
含む通電加工装置において、前記棒状電極の位置
を制御する位置サーボ手段と、前記棒状電極と被
加工物の加工間〓電圧に基づき加工間〓を制御す
る極間サーボ手段と、前記両サーボ手段のサーボ
出力に基づき、棒状電極を所定の最進深さに達す
るまで進退方向に移動させ、上記所定の最進深さ
に達した後棒状電極を後退させ上記周回移動の半
径を棒状電極の後退に対応して大きくするための
指令信号を出力する制御手段とを備え、この制御
手段には、上記所定の最進深さで加工間〓電圧が
所定電圧以上になつたことを所定時間継続して検
出すると、上記棒状電極を後退させるための上記
指令信号を出力させる遅延回路を設けたものであ
る。

以下、本発明通電加工装置を第８図を参照しな
がら説明する。

第８図は本発明通電加工装置の１実施例を示す
概略図である。第２図と同一部分については前述
と同様なので同一符号を付して説明を省略する。
また、電極１０を前記したＸ軸およびＹ軸方向に
移動させる電極運動制御装置４０は第３図乃至第
５図と同様であるから第８図には省略した。

第８図において、電極１０を被加工物１２に対
しＺ軸方向に適切に後退させるための構成を図示
する。電極１０のＺ軸方向の位置はＺスケール３
８の出力パルスをカウントすることによつて知る
ことができるが、本実施例では極間サーボとＺ軸
の位置サーボを組合せて電極のＺ軸方向の位置を
検出し、あらかじめ定められた所定深さまでの加
工が終了した後は、その加工終了位置より上でし
か加工を行なわないように構成している。

すなわち、Ｚスケール３８からの出力パルス＋
ZP・−ZPは可逆カウンタ７６でカウントされる
が、所定深さZmの加工が終了して加工間〓の電
圧Vdが上昇し、コンパレータ７８の基準電圧V₁
より高くなると、該コンパレータ７８は「１」と
なる。このため、アンドゲート８０は発振器８２
の出力パルスを通過させ、オアゲート８４を介し
て可逆カウンタ７６を減算する。仮にこのとき、
極間サーボによつて電極１０がＺ軸方向に前進し
て、Ｚスケール３８からパルス＋ZPが出力され
ても可逆カウンタ７６は減算する。すると、該可
逆カウンタ７６の出力はＤ／Ａコンバータ８６に
より、マイナス電圧としてダイオードＤ２に印加
されるから、加工間〓ｇの電圧Vd（極間サーボ電
圧）が高く電圧差動回路（加算点３４）の出力電
圧がプラスであつても、増幅器３６の入力電圧は
ダイオードアナログスイツチの役割をしているダ
イオードＤ１，Ｄ２と抵抗Ｒ４の働きによつてマ
イナスとなり、電極１０はその位置よりＺ軸方向
には前進しない。

また、仮に短絡等の発生によつて電極１０がそ
の位置よりＺ軸方向に後退したときには、Ｚスケ
ール３８からの出力パルス−ZPは可逆カウンタ
７６で加算され、Ｄ／Ａコンバータ８６の出力は
プラスとなり、このとき、加工間〓の電圧Vdは
低いので、電極１０は短絡状態を解消するように
被加工物から離れる。

また、上記コンパレータ７８のプラス入力回路
には、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ２とからなる遅延
回路とその抵抗Ｒ５と並列接続されたダイオード
Ｄ３が設けられているので、加工間〓が十分に加
工しつくされて開放状態になるまでは、加工間〓
の電圧Vdが高くても、電極１０は直ちにＺ軸方
向に後退しない。さらに、短絡等が発生したとき
にはダイオードＤ３ですみやかにコンデンサＣ２
の充電電荷を放電して、電極１０がむやみにＺ軸
方向に後退しないように配慮している。

第８図に示す実施例装置の動作を、第３図乃至
第５図の電極運動制御装置４０の動作とともに詳
述する。

第８図において、電圧作動回路３４、ダイオー
ドＤ１、増幅器３６により極間サーボ回路が構成
され、Ｚスケール３８、可逆カウンタ７６、Ｄ／
Ａコンバータ８６、ダイオードＤ２により位置サ
ーボ回路が構成され、この両サーボ回路の出力に
基づき電極１０がＺ軸方向、すなわち後退方向に
移動させられる。具体的には、Ｚスケール３８か
らの出力パルスを可逆カウンタ７６でカウント
し、Ｚ軸方向の位置を知る。そして、Ｚ軸方向が
所定の最進深さに達するまでは可逆カウンタ７６
からプラスの出力が出て、Ｄ／Ａコンバータ８６
の出力はプラスとなり、ダイオードＤ１，Ｄ２と
抵抗Ｒ４からなるダイオードアナログスイツチに
より、上記極間サーボ回路からの信号がサーボバ
ルブ１８へ供給されることになる。このように、
Ｚ軸方向が所定の最進深さに達するまでは、上記
位置サーボ回路の信号よりも上記極間サーボ回路
の信号が優先されて電極１０が前進することにな
る。なお、このときに電極運動制御装置４０は作
動していない。

次に、電極１０がＺ軸方向の所定の最進深さに
達すると、可逆カウンタ７６から零の出力が出
て、Ｄ／Ａコンバータ８６の出力は零となる。そ
して、この電圧がダイオードＤ２に印加され、加
工間〓ｇの電圧Vdが高く電圧作動回路３４の出
力電圧がプラスであつても、増幅器３６の入力電
圧は零となり、電極１０はその位置よりＺ軸方向
へは前進しないことになる。なお、このときの最
深位置における周回移動の半径Roを、第５図に
示したスイツチ群７０₁〜７０_oにより初期値とし
て設定しておくと、電極１０が所定の最進深さに
達するとこの設定値に基づき電極１０は周回移動
を行なうことになる。

続いて、所定の最進深さにおける加工が終了し
て加工間〓Vdの電圧が上昇し、遅延回路により
加工間〓電圧が所定電圧以上になつたことを所定
時間継続して検出すると、コンパレータ７８は
「１」となり、上記位置サーボ回路へ電極１０を
後退させる指令信号を出力する。すなわち、この
指令信号により、可逆カウンタ７６へ発振器８２
の出力パルスが入力され、可逆カウンタ７６は減
算される。これにともない、可逆カウンタ７６か
らのマイナス信号がＤ／Ａコンバータ８６を介し
て増幅器３６へ入力されることになり、電極１０
はＺ軸方向の所定深さへ後退することになる。こ
こで、電極１０が後退する際には、上記極間サー
ボ回路よりも位置サーボ回路が優先されることに
なる。電極１０が後退すると、Ｚスケール３８か
らパルス−ZPが出力され、可逆カウンタ７６の
出力は再び零となり、上述したのと同様に電極１
０はＺ軸方向に後退した所定深さの位置から前進
しないことになる。なお、このとき電極運動制御
装置４０は、第５図において、Ｚスケール３８か
らのパルス−ZPがパルス乗算機６４に入力され、
所望の乗算数１／Ｎにレートダウンされ、その出
力信号が可逆カウンタ６８に入力され上記初期値
が増加され、その増加された値に基づいて指令信
号としてE_x、E_yが出力され、周回移動が行なわ
れることになる。

このようにして、電極１０を所定の最進深さに
達した後に後退させ、上記周回移動の半径を電極
１０の後退に対応して大きくすることになる。こ
のため、最深位置における周回移動の半径Roを
第５図のスイツチ群７０₁〜７０_oにより設定して
おけば、最深位置において周回移動の加工を開始
することになり、テーパ角度Ａが式(10)により求め
られ、Ｎを設定することによりテーパ角度を設定
できるので、電極１０の寸法にかかわりなく任意
の幅、形状のテーパ加工を行なうことができるこ
とになる。

また、電極１０のＺ軸方向の移動量（加工深
さ）・Ｚ軸方向と直角のＸ軸およびＹ軸方向の移
動量（加工面積）の設定を専用の制御装置で行な
うようにしたが、NC装置を用いて、これに第８
図の極間サーボと位置サーボの切換機能を持たせ
て行なうことも十分可能である。

棒状電極１０としては、横断面が円形、三角、
四角形その他任意形状であつて、全長同径同形の
棒状物を用いる。

以上説明したように、本発明によれば、棒状電
極の先端のみを消耗されることなく高精度なテー
パ加工を容易に行うことができるとともに、遅延
回路により加工間〓が十分に加工しつくされて開
放状態になるまでは加工間〓の電圧が高くても電
極を後退させる指令が出力されないので、完全に
加工が終了してから電極を後退させることがで
き、不用意に電極が後退することが防止される効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は棒状電極によるテーパ加工の原理説明
図、第２図は棒状電極によるテーパ加工を行なう
従来の通電加工装置の概略図、第３図装置は第２
図装置に適用する電極運動制御装置のブロツク
図、第４図は第３図に適用する２相発振器の電気
回路図、第５図は第３図装置に適用する制御回路
の電気回路図、第６図は第２図装置によるテーパ
加工状態の説明図、第７図は改良されたテーパ加
工状態の説明図、第８図は本発明通電加工装置の
概略図である。各図中、同一部材には同一符号を付し、１０は
電極、１２は被加工物、１４はテーパ加工、RL
は取り代である。

Claims

【特許請求の範囲】１棒状電極を被加工物に対して進退方向に移動
させる進退方向移動機構と、前記棒状電極を前記進退方向と直角方向に周回
移動させる周回移動機構と、を含む通電加工装置において、前記棒状電極の位置を制御する位置サーボ手段
と、前記棒状電極と被加工物の加工間隙電圧に基づ
き加工間〓を制御する極間サーボ手段と、前記両サーボ手段のサーボ出力に基づき、棒状
電極を所定の最進深さに達するまで進退方向に移
動させ、上記所定の最進深さに達した後棒状電極
を後退させ上記周回移動の半径を棒状電極の後退
に対応して大きくするための指令信号を出力する
制御手段とを備え、この制御手段には、上記所定の最進深さで加工
加工間〓電圧が所定電圧以上になつたことを所定
時間継続して検出すると、上記棒状電極を後退さ
せるための上記指令信号を出力させる遅延回路を
設けてなる通電加工装置。