JPH058122A

JPH058122A - ワイヤ放電加工装置

Info

Publication number: JPH058122A
Application number: JP3160332A
Authority: JP
Inventors: Takuji Magara; 卓司真柄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: US5233147A; JP2722867B2; EP0521193B2; EP0521193B1; DE69108547T2; EP0521193A3; DE69108547T3; EP0521193A2; DE69108547D1

Abstract

(57)【要約】【目的】ワイヤ放電加工に特有の太鼓形状の発生を防
止し、真直方向の加工精度、コーナー部における加工精
度を向上するワイヤ放電加工装置を得る。【構成】放電電流を供給する加工電源と、加工中の放
電電極間の平均電圧を検出する電圧検出回路と、平均電
流を検出する電流検出回路と、放電電圧及び放電電流を
制御する制御装置を備え、平均電圧値が一定となるよう
に加工送り速度を制御する場合は、制御装置は加工送り
速度に反比例して平均電流が変化するよう放電電流のオ
フタイム又はパルス周期等を制御し、平均電流値が一定
となるように加工送り速度を制御する場合は、制御装置
は加工送り速度に比例して平均電圧が変化するよう放電
電圧の又はパルス周期等オフタイムを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はワイヤ放電加工装置の高
精度化に関するものである。特に電極と被加工物間に発
生する放電反発力と静電吸引力とを相殺するように制御
することにより、ワイヤ放電加工に特有な被加工物の加
工形状が太鼓形状になる現象の発生を防止するワイヤ放
電加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のワイヤ放電加工装置では、特に仕
上加工において被加工物の加工形状が太鼓状となる現象
が発生し、加工精度の劣化を招いていた。これは、ワイ
ヤ放電加工に特有の現象であり、特にプレス金型加工に
おいてはきわめて大きな問題であった。太鼓形状には図
９（ａ）に示すような凹形状と、図９（ｂ）に示すよう
な凸形状があり、加工条件、加工板厚などにより、太鼓
形状および湾曲量は様々に変化することが経験的に知ら
れている。

【０００３】以下、従来のワイヤ放電加工装置の構成及
び動作を図に基づいて説明する。図８は従来のワイヤ放
電加工装置の構成を示す図である。図において、１は放
電加工の電極を構成するためのワイヤ電極、２は放電加
工が行われる被加工物、３はワイヤ電極を供給するため
のワイヤボビン、４ａ、４ｂはそれぞれ上部・下部から
放電間隙部分に加工液を供給する加工液ノズル、５はワ
イヤ電極１に給電を行う給電子、６はワイヤ電極１に張
力を与えるテンションローラー、７は加工済みワイヤ電
極回収箱、８はワイヤ電極と被工作物との間の放電電極
間に流れる加工電流を供給する加工電源、９は放電電極
間の平均電圧を検出する電圧検出回路、１０は電圧検出
回路の結果から加工送り速度を計算し加工送り制御を行
う制御装置、１１は駆動モータを駆動するためのサーボ
アンプ、１２は図示されないＸＹクロステーブルに固定
された被加工物２をＸＹ方向に移動させる駆動モータで
ある。

【０００４】次に、動作について説明する。図８におい
てワイヤ電極１はテンションローラ６により張力を付加
された状態で走行し、給電子５を通じて加工電源８より
ワイヤ電極１に加工電流が供給される。被加工物２とワ
イヤ電極１との間は放電間隙を形成する。この放電間隙
には、上下方向より加工液ノズル４ａ、４ｂを通じて加
工液である純水が供給され、放電間隙に放電を発生さ
せ、被加工物の加工が行われる。加工送りの制御におい
ては、放電電極に接続された電圧検出回路９により加工
中の平均電圧Ｖが検出され、この検出値が予め設定され
た設定電圧と等しくなるよう制御される。

【０００５】すなわち、放電間隙における平均電圧が設
定電圧値よりも高い場合には放電間隙が大きくなった状
態であるため、制御装置１０は駆動モータ１２が加工送
り速度を増大させるようにサーボアンプ１１に指令を出
す。この指令により制御装置１０は駆動モータ１２の加
工送り速度を増大させ、放電間隙を狭くするように制御
する。逆に、放電間隙における平均電圧が設定電圧値よ
りも低い場合には、放電間隙が小さくなった状態である
ため、制御装置１０は駆動モータ１２が加工送り速度を
低下させるようにサーボアンプ１１に指令を出す。この
指令により制御装置１０は駆動モータ１２の加工送り速
度を減少させ、放電間隙を広くするように制御する。す
なわち、制御装置１０は常に放電間隙が設定値になるよ
うに制御する。図１１は放電電圧と放電電流との関係を
示す図である。図に示すように、放電が開始される前の
時間ｔ₁（無負荷時間）の間高電圧が印加され、その後
放電間隙の絶縁が破壊すると、時間ｔ₂の間放電電流が
流れ、その後時間ｔ₃（オフタイム）の間放電は休止す
る。放電電圧の周期ＴはＴ＝ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃の関係にあ
る。なお、時間（ｔ₁＋ｔ₂）は放電電圧が印加されてい
る時間（オンタイム）である。この図において、平均電
圧Ｖは電圧波形を時間的に平均した値である。

【０００６】一般に、荒加工（ファーストカット）を行
った後に、高精度の仕上加工（セカンドカット）が行わ
れる。その際、前述のように仕上加工後の被加工物には
ワイヤ放電加工特有な太鼓形状の誤差が発生する。図１
０は仕上加工における典型的な太鼓形状の実測結果を示
す。図の直線は誤差がない場合の予測値、折線は実測値
である。このように、被加工物の中央部において加工誤
差が大きくなることが分かる。太鼓形状の原因について
は、従来、ワイヤ電極の振動（１次モード）によるとい
う考え方と、通常の加工では被加工物表面の上下から加
工液を噴出しているので放電間隙の中央部分が放電によ
りイオン化して比抵抗が低下し、その結果太鼓形状が発
生するという考え方があったが、太鼓形状の発生を抑制
する有効な方法はなかった。一方、荒加工中に放電反発
力によってワイヤ電極がたわみ、加工精度が劣化する問
題に対しては、特公平３−２９５３１に示されているよ
うに、ワイヤ電極と工作物間に静電吸引力または電磁吸
引力を意図的に発生させ、放電反発力を相殺する方法が
提案されているが、加工用電力供給回路とは別に補償信
号回路を設ける必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ放電加工
装置では、特に仕上加工において加工後の被加工物の切
断面が太鼓形状となり、加工精度の劣化を招いていた
が、この太鼓形状の発生を防止する有効な方法がなかっ
た。さらに、前述のように、太鼓形状は加工条件、加工
板厚などにより、形状および湾曲量が様々に変化する。
したがって、加工中に被加工物の板厚が変化するような
場合には、加工条件が変化するために太鼓形状が発生し
やすく、真直精度を維持することはきわめて困難であっ
た。また、特公平３−２９５１３のように、補償信号を
電極の上下間、または電極と被加工物間に加えることに
より、荒加工におけるワイヤ電極のたわみを軽減するこ
とはできたが、静電力、電磁力などの吸引力を増大させ
る方向に制御することはできても、減少する方向に制御
することができないため、仕上加工において発生する凹
状の太鼓形状を軽減することは不可能であった。

【０００８】本発明はこうした従来の問題点を解決する
ためになされたもので、ワイヤ電極・被加工物間で放電
により発生する反発力と静電力による吸引力とが相殺す
るように制御することにより、ワイヤ放電加工に特有な
太鼓形状の発生を防止するワイヤ放電加工装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤ電極と
被加工物とで形成される放電間隙で放電を行うことによ
り、被加工物を加工するワイヤ放電加工装置において、
放電電流を供給する加工電源と、放電電極間の平均電圧
を検出する電圧検出回路と、放電電流の平均電流を検出
する電流検出回路と、放電電流または放電電圧を制御す
る制御装置とを備え、この制御装置は、電圧検出回路に
よって検出された平均電圧値が一定となるように加工送
り速度を制御する場合は、加工送り速度の増大に従って
電流検出回路の平均電流を低下させ、加工送り速度の減
少に従って電流検出回路の平均電流を増大させ、電流検
出回路によって検出された平均電流値が一定となるよう
に加工送り速度を制御する場合は、加工送り速度の増大
に伴って電圧検出回路の平均電圧を増加させ、加工送り
速度の減少に伴って電圧検出回路の平均電圧を低下させ
るように構成される。

【００１０】

【作用】本発明に係るワイヤ放電加工装置は、電圧検出
回路によって検出された平均電圧値が一定となるように
加工送り速度を制御する場合は、加工送り速度の増大に
従って電流検出回路の平均電流を低下させ、加工送り速
度の減少に従って電流検出回路の平均電流を増大させる
ように制御装置を制御し、電流検出回路によって検出さ
れた平均電流値が一定となるように加工送り速度を制御
する場合は、加工送り速度の増大に伴って電圧検出回路
の平均電圧を増加させ、加工送り速度の減少に伴って電
圧検出回路の平均電圧を低下させるように制御装置を制
御することにより、放電により発生する放電反発力と電
極・被加工物間の静電吸引力とを相殺させて加工中のワ
イヤ電極を真直状態に保ち、太鼓形状の発生を抑制す
る。

【００１１】

【実施例】実施例の説明に先立ち、太鼓形状の発生原因
について考察してみる。前述のように、従来、太鼓形状
の発生原因は、ワイヤ電極の振動（１次モード）による
という考え方と、放電間隙の中央部分の比抵抗低下によ
るという考え方があった。以下、従来の説の疑問点を列
挙してみると、（１）ワイヤの振動説の場合（ａ）実測した結果、放電間隙が広い低速加工において
はワイヤ電極の低次モードの振動が観測されるが、安定
した仕上加工においてはワイヤの振動はランダムとな
り、振幅もかなり少ない。（ｂ）比較的高速の仕上加工において発生する凸状の逆
太鼓形状の発生プロセスを説明しにくい。（２）比抵抗説の場合（ａ）比抵抗の低下を無視できる灯油を加工液としても
太鼓形状は発生する。（ｂ）電解作用の発生しない高周波交流電源での加工に
おいても太鼓形状は発生する。したがって、太鼓形状の
発生原因として従来の考え方では説明が付かないような
状況が生じている。なお、最近の研究 (ドイツ技術学会
誌ＶＤＩ−Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ、１９７６年、１１
８巻、頁１３−１７）では、放電加工中の電極に作用す
る力について、電解、電磁界、火花放電、誘電
体気泡、が存在すると指摘しており、さらに最近の筆者
の研究では、ワイヤ電極と被加工物間に発生する静電力
が、太鼓形状の発生に大きく寄与しているという結果が
得られている。以下、その点について説明する。

【００１２】図２は、平均電圧と太鼓形状の最大湾曲量
との関係を図示したものである。図より平均電圧と太鼓
形状の湾曲量との間にほぼ線形関係が存在しているのが
わかる。特に、平均電流Ｉの小さい加工（Ａ）において
は平均電圧Ｖが大きくなると凹型誤差が大きくなってい
る。この太鼓状の湾曲はワイヤ電極と被加工物間に作用
する静電吸引力によるものと考えられる。まず、この静
電吸引力について考察する。図３は静電吸引力を計算す
るためのモデル図である。図３において放電間隙での単
位長さ当たり静電吸引力ｆ₁は電気映像法により、ｆ₁＝（1/2）πε₀Ｖ² ／２（ｒ＋ｅ）・｛ｌｏｇ〔２（ｒ＋ｅ）／ｒ〕｝・・・（１）ただし、ε₀：誘電率、Ｖ：放電電極間電圧、ｒ：ワイ
ヤ電極半径、ｅ：放電間隙

【００１３】図４はワイヤに外力が働くときのワイヤの
たわみδを計算するためのモデル図である。一般に、図
４のように外力ｆ（単位長さ当りの力）が働くときのワ
イヤのたわみδは、 δ＝ｆ・ｈ²／８Ｔ・・・（２）ただし、ｈ：被加工物の板厚、Ｔ：ワイヤ張力

【００１４】（１）式のｆ₁を（２）式のｆに代入して
計算した静電吸引力ｆ₁によるワイヤ電極のたわみ量δ₁
を図２に点線で示す。図より、白丸、黒丸、白四角及び
これらを実線で結んだものは平均電流を変化させたとき
の太鼓量の実測値を示す。平均電流Ｉの小さい加工にお
ける太鼓量（Ａ）は計算値のワイヤたわみ量δ₁（点
線）にほぼ一致していることがわかる。また、平均電流
Ｉが大きくなるにつれ（Ａ→Ｂ→Ｃ）、直線はマイナス
方向（凹型の窪みが減少する方向）にシフトする。しか
し、直線の傾きは一定であり、計算による静電吸引力
（点線）の傾きに等しい。これは、ワイヤ電極に静電吸
引力ｆ₁と逆方向の放電反発力ｆ₂が作用しており、平均
電流Ｉが大きくなるにつれ放電反発力ｆ₂が大きくなっ
て静電吸引力ｆ₁を打ち消すことによるものと考えられ
る。

【００１５】上記放電反発力ｆ₂は平均電流Ｉを大きく
すれば（Ａ→Ｂ→Ｃ）、放電反発力ｆ₂は大きくなり静
電吸引力ｆ₁を打ち消すように働く。このことから、放
電反発力ｆ₂は平均電流Ｉにほぼ比例していると考える
ことができる。すなわち放電反発力ｆ₂は次のように表
すことができる。ｆ₂＝ｋＩ・・・（３）ここでｋは比例定数である。すなわち、仕上加工におい
てワイヤ電極には、放電反発力ｆ₂と、静電誘導による
吸引力ｆ₁という逆方向の力が作用し、この２つの力の
合成によりワイヤ電極がたわみ、太鼓形状が決定されて
いることが推測される。

【００１６】以上の推測をもとに様々な条件にて実験を
重ねた結果、上述したように、加工中のワイヤ電極に
は、ほぼ平均電圧に比例した静電吸引力ｆ₁と、平均電
流にほぼ比例した放電反発力ｆ₂が働き、これらの２つ
の力の合成力によりワイヤ電極がたわみ、太鼓形状が形
成されることが明らかになった。このことから、何らか
の方法で静電吸引力ｆ₁と放電反発力ｆ₂とを相殺するよ
う制御することにより、ワイヤ電極の変形を防止し、太
鼓形状の発生を抑制することが可能であることが判明し
た。

【００１７】以下、本発明の一実施例を図に基づき説明
する。図１は本発明における一実施例を示したものであ
り、１はワイヤ電極、２は被加工物、３はワイヤボビ
ン、４ａ、４ｂはそれぞれ上部・下部の加工液ノズル、
５はワイヤ電極１に給電を行う給電子、６はワイヤ電極
１に張力を与えるテンションローラー、７は加工済みワ
イヤ電極回収箱、８は放電間隙に放電電流を供給する加
工電源、９は放電電極間の平均電圧を検出する電圧検出
回路、１３は放電電流を検出するするための電流プロー
ブ、１４は放電電極間の平均電流を検出する電流検出回
路、１０は電圧検出回路の結果から加工送り速度を計算
し加工送り制御を行うとともに、加工送り速度に反比例
して平均加工電流が変化するよう加工パルスのオフタイ
ム，パルス周期等を制御する制御装置、１１サーボアン
プ、１２は図示されないＸＹクロステーブルに固定され
た被加工物２をＸＹ方向に移動させる駆動モータであ
る。

【００１８】次に、動作について説明する。従来例と同
様に、ワイヤ電極１はテンションローラ６により張力を
付加された状態で走行され、給電子５を通じて加工電源
８よりワイヤ電極１に放電電流が供給される。被加工物
２とワイヤ電極１により形成される放電間隙には、上下
方向より加工液ノズル４ａ、４ｂを通じて加工液である
純水が供給され、放電間隙に放電を発生させることによ
り被加工物の加工が行われる。

【００１９】（１）平均電圧が一定に制御されている場
合加工送りの制御は、放電電極間に接続された電圧検出回
路９により加工中の平均電圧が検出され、この検出値が
予め設定された設定電圧と等しくなるよう制御される。
すなわち、放電電極間における平均電圧が設定電圧値よ
りも高い場合には放電間隙が大きくなった状態を示すた
め、制御装置１０はサーボアンプ１１に指令を出し、駆
動モータ１２が加工送り速度を増大させる。逆に、放電
電極間における平均電圧が設定電圧値よりも低い場合に
は、放電間隙が小さくなった状態を示すため、制御装置
１０はサーボアンプ１１に指令を出し、駆動モータ１２
が加工送り速度を低下させる。図１２は平均電圧が一定
に制御されている場合の放電電圧波形と放電電流波形と
の関係を示す図である。図に示すように、放電が開始さ
れる前の時間ｔ₁（無負荷時間）の間高電圧が印加さ
れ、その後放電間隙の絶縁が破壊すると、時間ｔ₂の間
放電電流が流れ、その後時間ｔ₃（オフタイム）の間放
電は休止する。放電電圧の周期ＴはＴ＝ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃
の関係にある。なお、時間（ｔ₁＋ｔ₂）は放電電圧が印
加されている時間（オンタイム）である。この図におい
て、平均電圧Ｖは電圧波形を時間的に平均した値であ
る。放電電圧の平均値を求める方法は公知の技術であ
り、パルスのオンタイムとオフタイムの比率を変化させ
る方法、パルス周期を変化させる方法、パルスの振幅を
変化させる方法等がある。図においては、パルスの周期
及びオンタイムとオフタイムの比率を変化させることに
よって平均電圧が一定になるように制御している。放電
電圧波形の周期を短くすることによって平均電流が大き
くなっていることが理解できるであろう。本発明におい
ては電圧検出回路９は放電電圧の平均値を検出するのみ
でなく、放電電圧の積分値を検出し、この積分値を予め
設定された設定値と等しくなるよう制御するようにする
こともできる。

【００２０】（２）平均電流が一定に制御されている場
合加工送りの制御は、放電電極間に接続された電流検出回
路１４により加工中の平均電流が検出され、この検出値
が予め設定された設定電流と等しくなるよう制御され
る。すなわち、放電電極間における平均電流が設定電流
値よりも低い場合には放電間隙が大きくなって放電発生
頻度（放電周波数）が低下した状態を示すため、制御装
置１０はサーボアンプ１１に指令を出し、駆動モータ１
２が加工送り速度を増大させる。逆に、放電電極間にお
ける平均電流が設定電流値よりも高い場合には、放電間
隙が小さくなって放電発生頻度が増加した状態を示すた
め、制御装置１０はサーボアンプ１１に指令を出し、駆
動モータ１２が加工送り速度を低下させる。図１３は平
均電流が一定に制御されている場合の放電電流波形と放
電電圧波形との関係を示す図である。図に示すように、
パルス周期を一定にすることによって放電電流の平均値
を一定にすることができる。この場合に、放電電圧の平
均値を変化させるためには無負荷時間ｔ₁の時間を長く
することによって達成できる。図において、無負荷時間
ｔ₁をｔ₁’と長くし、オフタイムｔ₃をｔ₃’と短くする
ことによって平均電圧を上昇できることが容易に理解で
きるであろう。本発明においては電流検出回路１４は放
電電流の平均値を検出するのみでなく、放電電流の積分
値を検出し、この積分値を予め設定された設定値と等し
くなるよう制御するようにすることもできる。

【００２１】通常、加工開始条件は太鼓形状が発生しな
い加工条件が選択されているが、加工中に被加工物の板
厚が変化した場合、静電吸引力ｆ₁と放電反発力ｆ₂のバ
ランスがくずれ、ワイヤ電極のたわみが発生する。たと
えば、加工中に被加工物の板厚が２倍となると、単位長
さ当り静電吸引力ｆ₁は変化しないが、（２）式より、
静電吸引力によるたわみ量δ₁は板厚の２乗に比例する
ので、 δ₁＝〔ｆ₁・（２ｈ）² 〕／８Ｔ＝４・ｆ₁・ｈ²／８Ｔ＝４δ・・・（３）と４倍となる。一方、平均電流一定の場合に板厚が２倍
になると単位長さ当りの放電反発力ｆ₂は１／２となる
ため、放電反発力ｆ₂によるたわみ量δ₂は、同様に
（２）式より、 δ₂＝（1/2）ｆ₂・（２ｈ）²／８Ｔ＝２ｆ₂・ｈ²／８Ｔ＝２δ ・・・（４）よって、 δ₁＝２δ₂ となって、静電吸引力によるたわみδ₁は放電反発力に
よるたわみδ₂を大きく上回る。その結果、ワイヤ電極
が被加工物の加工面側に吸引されてたわみが発生し、加
工後の被加工物には凹状の太鼓形状が発生する。逆に、
加工中に被加工物の板厚が小さくなると静電吸引力によ
るたわみδ₁は減少する。放電反発力が静電吸引力より
も大きくなると加工後の被加工物の形状には凸状の太鼓
形状となる。本実施例は、平均電流または平均電圧を可
変させることにより、放電反発力ｆ₂または電吸引力ｆ₁
を制御し、静電吸引力と放電反発力のバランスを維持す
るものである。

【００２２】（１）平均電圧が一定に制御されている場
合平均電圧が一定に制御されている場合、加工中の被加工
物の板厚の変化は加工送り速度の変化として現れる。す
なわち、例えば先の例のように被加工物の板厚が２倍に
なった場合、平均電圧一定制御では加工速度は１／２倍
となる。制御装置１０はこの加工速度の変化から被加工
物の板厚の変化を認識し、平均加工電流が加工送り速度
に反比例するよう、すなわち平均電流が２倍となるま
で、加工パルスのオフタイムを小さくするよう加工電源
８を制御する。ワイヤ電極に対するトータルの放電反発
力は平均電流に比例するため、平均電流が２倍となるこ
とによりトータルの放電反発力も２倍となる。一方、被
加工物の板厚が２倍となっているので単位長さ当りの放
電反発力は変化しないが、たわみ量δ₂’は（２）式よ
り、 δ₂’＝ｆ₂・（２ｈ）²／８Ｔ＝４・ｆ₂・ｈ²／８Ｔ＝４δ ・・・（５）よって、 δ₁＝δ₂’となって静電吸引力と放電反発力
によるたわみ量は等しくなり、両者のバランスは維持さ
れることになる。なお、放電電極間に流れる平均電流は
電流プローブ１３により電流検出回路１４で検出され、
その値は放電電流（加工電流）のオフタイム又はパルス
周期等によって制御される。

【００２３】図５に、平均電圧が一定に制御されている
場合に加工中に板厚が変化した際のワイヤ放電加工装置
各部の動作状態を示す。図５の横軸は時間の経過を示
す。図５において、（ａ）は被加工物の板厚の時間的変化を示す。（ｂ）平均電圧Ｖが一定になるように制御されている様
子を示す。（ｃ）は加工送り速度の時間的変化を示す。被加工物の
板厚に反比例するように制御される様子を示す。（ｄ）は平均電流Ｉの時間的変化を示す。被加工物の板
厚に比例するように制御される様子を示す。（ｅ）は静電吸引力によるワイヤのたわみ量δ₁の時間
的変化を示す。被加工物の板厚に比例して変化する様子
を示す。（ｆ）は放電反発力によるワイヤのたわみ量δ₂の時間
的変化を示す。被加工物の板厚に比例して変化する様子
を示す。（ｇ）静電吸引力によるワイヤのたわみ量と放電反発力
によるワイヤのたわみ量とが相殺されワイヤのたわみ量
Δが０となる様子を示す。

【００２４】（２）平均電流が一定に制御されている場
合平均電流が一定に制御されている場合、加工中の被加工
物板厚の変化は加工送り速度の変化として現れる。すな
わち、例えば先の例のように加工中に被加工物板厚が２
倍になった場合、平均電流一定制御では加工速度は１／
２倍となる。制御装置１０はこの加工速度の変化から被
加工物板厚の変化を認識し、平均電圧が加工送り速度に
比例するよう、すなわち平均電圧が１／２倍となるま
で、加工パルスのオフタイムを大きくするよう加工電源
８を制御する。単位長さ当りの静電吸引力は平均電圧に
ほぼ比例するため（図２の点線）、平均電圧が１／２倍
となることにより単位長さあたりの静電吸引力ｆ₁も１
／２倍となるが、被加工物の板厚が２倍となっているの
でたわみ量δ₁’は、（２）式より、 δ₁’＝１／２・ｆ₁・（２ｈ）² ／８Ｔ＝２・ｆ₁・ｈ²／８Ｔ＝２δ・・・（５）よって、 δ₁’＝δ₂ となって静電吸引力と放電反発
力は等しくなり、両者のバランスは維持されることにな
る。なお、放電電極間の平均電圧は電圧検出回路９によ
り検出され、その値は放電電圧のオフタイム又はパルス
周期等によって制御される。

【００２５】図６に、平均電流が一定に制御されている
場合に加工中に板厚が変化した際の動作状態を示す。図
６の横軸は時間の経過を示す。図６において、（ａ）は被加工物の板厚の時間的変化を示す。（ｂ）平均電流Ｉが一定になるように制御されている様
子を示す。（ｃ）は加工送り速度の時間的変化を示す。被加工物の
板厚に反比例するように制御される様子を示す。（ｄ）は平均電圧Ｖの時間的変化を示す。被加工物の板
厚に比例するように制御される様子を示す。（ｅ）は静電吸引力によるワイヤのたわみ量δ₁の時間
的変化を示す。被加工物の板厚に比例して変化する様子
を示す。（ｆ）は放電反発力によるワイヤのたわみ量のδ₂の時
間的変化を示す。被加工物の板厚に比例して変化する様
子を示す。（ｇ）静電吸引力によるワイヤのたわみ量δ₁と放電反
発力によるワイヤのたわみ量δ₂とが相殺されワイヤの
たわみ量Δが０となる様子を示す。以上説明したような制御を加工中に行うことにより、加
工中に板厚が変化した際の静電吸引力および放電反発力
が相殺されるため、静電吸引力と放電反発力のバランス
が維持され、常に被加工物の加工面が直線状となり高い
真直精度を得ることができる。

【００２６】さらに、平均電圧が一定に制御されている
場合の実施例においては、コーナー部における形状精度
も大幅に改善される。以下、コーナー仕上加工における
動作について説明する。まず、図７（ａ）に示すような
アウトコーナー部での加工においては、加工面積が小さ
くなるため、加工速度が増大する。本実施例によれば、
その際、加工電流を減少し、オフタイムを長くするよう
に制御がされるため、アウトコーナーでのコーナーだれ
が低減する。また、図７（ｂ）に示すようなインコーナ
ー部では逆に加工面積が大きくなるため、加工速度が低
下する。本実施例によれば、その際、加工電流を増大
し、オフタイムを短くするように制御がされるため、イ
ンコーナーでのアンダーカット（取り残し）が低減す
る。

【００２７】なお、上記実施例においては加工送り速度
に比例するよう平均電圧値を制御する例、及び加工送り
速度に反比例するよう平均電流値を制御する例を示した
が、必ずしも前者では加工送り速度に比例する平均電圧
値制御、加工送り速度に反比例する平均電流値制御でな
くても良く、適当な比率で平均電圧及び平均電流を制御
しても良い。また、電流プローブの代わりにシャント、
抵抗など他の電流検出手段を設ける構成としても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、平均
電圧が一定に制御されている場合は平均電流を制御し、
平均電流が一定に制御されている場合は平均電圧を制御
するようにしたため、静電吸引力と放電反発力とが常に
相殺するように制御され、ワイヤ放電加工に特有の太鼓
形状の発生を防止し、真直方向の加工精度が向上する。
また加工中に被加工物の板厚が変化するような場合で
も、太鼓形状の発生を防止できる。

【００２９】さらに、コーナー部分などの仕上加工にお
いても、面積変化による加工速度の変化に伴って平均電
流が制御されるため、コーナーだれ及びコーナー取り残
しなどがなくなり、コーナー部形状誤差が大幅に低減
し、コーナー部での加工精度を大幅に改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるワイヤ放電加工装置構
成のブロックを示す図である。

【図２】平均電圧と太鼓形状の最大湾曲量（太鼓量）と
の関係を図示したものである。

【図３】ワイヤ電極と被加工物間に作用する静電吸引力
の説明するためのモデル図である。

【図４】ワイヤのたわみを説明するための図である。

【図５】平均電圧が一定に制御されている場合、加工中
に板厚が変化した際のワイヤ放電加工装置各部の動作特
性を示す図である。

【図６】平均電流が一定に制御されている場合加工中に
板厚が変化した際のワイヤ放電加工装置各部の動作特性
を示す図である。

【図７】コーナー仕上加工における説明図である。

【図８】従来のワイヤ放電加工装置の構成を示す図であ
る。

【図９】太鼓形状の説明図である。

【図１０】仕上加工における太鼓形状の実測結果を示す
図である。

【図１１】従来の技術における放電時の放電電圧波形と
放電電流波形との関係を示す図である。

【図１２】平均電圧が一定に制御されている場合の放電
電圧波形と放電電流波形との関係を示す図である。

【図１３】平均電流が一定に制御されている場合の放電
電流波形と放電電圧波形との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ワイヤ電極２被加工物３ワイヤボビン４ａ、４ｂ上部・下部加工液ノズル５給電子６テンションローラー７ワイヤ電極回収箱８加工電源９電圧検出回路１０制御装置１１サーボアンプ１２駆動モータ１３電流プローブ１４電流検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ電極と被加工物とで形成される放電
間隙で放電を行うことにより、被加工物を加工するワイ
ヤ放電加工装置において、放電電流を供給する加工電源と、放電電極間の平均電圧を検出する電圧検出回路と、放電電流の平均電流を検出する電流検出回路と、放電電流を制御する制御装置とを備え、前記電圧検出回路によって検出された平均電圧値が一定
となるように加工送り速度を制御するとともに、加工送
り速度の増大に従って前記電流検出回路の平均電流を低
下させ、加工送り速度の減少に従って前記電流検出回路
の平均電流を増大させるように前記制御装置を制御する
ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】加工送り速度に反比例して平均電流が変化
するように制御装置を制御することを特徴とする請求項
１記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】ワイヤ電極と被加工物とで形成される放電
間隙で放電を行うことにより、被加工物を加工するワイ
ヤ放電加工装置において、放電電流を供給する加工電源と、放電電極間の平均電圧を検出する電圧検出回路と、放電電流の平均電流を検出する電流検出回路と、放電電圧を制御する制御装置とを備え、前記電流検出回路によって検出された平均電流値が一定
となるように加工送り速度を制御するとともに、加工送
り速度の増大に伴って前記電圧検出回路の平均電圧を増
加させ、加工送り速度の減少に伴って前記電圧検出回路
の平均電圧を低下させるように前記制御装置を制御する
ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項４】加工送り速度に比例して平均電圧が変化す
るように制御装置を制御することを特徴とする請求項３
記載のワイヤ放電加工装置。