JPH0732217A - ワイヤ放電加工機における被加工物厚さ測定装置と該測定装置を使用した加工条件変更方法 - Google Patents

ワイヤ放電加工機における被加工物厚さ測定装置と該測定装置を使用した加工条件変更方法

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JPH0732217A
JPH0732217A JP19994093A JP19994093A JPH0732217A JP H0732217 A JPH0732217 A JP H0732217A JP 19994093 A JP19994093 A JP 19994093A JP 19994093 A JP19994093 A JP 19994093A JP H0732217 A JPH0732217 A JP H0732217A
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thickness
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electric discharge
measuring device
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Akihiro Sakurai
章博 櫻井
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電加工中に被加工物の厚さを自動的に検出
する。検出した厚さ応じた最適な加工条件に自動的に変
更する。 【構成】 放電加工中、上下の通電子3u ,3d に流れ
る放電電流の微分値を電流検出手段4u ,4d で検出す
る。この検出値の差の最大値と最小値より被加工物1の
上端,下端での放電位置を求める。放電位置の上端、下
端より被加工物の厚さを求める。この厚さに応じてメモ
リ15に記憶する加工条件を読み出し自動的にこの読み
出した加工条件に設定変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ放電加工機に関
する。特に、ワイヤ放電加工機によって加工する被加工
物の厚さを測定する装置、及び加工条件変更方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ワイヤ放電加工機においては、最適な放
電加工を行なうには、被加工物の材質、被加工物の厚
さ、加工精度等によって加工条件を変えねばならない。
そのため、加工しようとする被加工物に段差があり、被
加工物の厚さが加工中に変化する場合には被加工物の厚
さが変化すると同時に加工条件を変えねばならない。ま
た、テーパ加工を行なうときワイヤ電極と被加工物の交
差が斜めになることから、被加工物の厚さが厚くなった
と同様な現象となる。このような被加工物の厚さの変化
に対しては、従来は、加工条件の変更を予めプログラム
に組み込んで対応している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、テーパ加工の
ような場合、テーパ角度から被加工物の厚さを算出した
上で加工条件をプログラムすることは繁雑な作業であ
る。特に、テーパ角度がリニアに変化するような場合に
は、この被加工物の厚さを算出し加工条件を決定するこ
とは非常に繁雑で、煩わしく、かつ、最適な放電加工を
得るための加工条件を得ることは難しいという問題があ
る。そこで、本発明の目的は、放電加工中においても、
被加工物の厚さを自動的に検出できる被加工物厚さ測定
装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、被
加工物の厚さに応じた最適な加工条件を被加工物の厚さ
に応じて自動的に変更できる加工条件変更方法を提供す
ることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上部、下部通
電子に流れる各放電電流の微分値をそれぞれ検出する電
流検出手段と、該検出手段で検出された検出値の差の最
大値及び最小値を検出する最大,最小値検出手段と、検
出された最大値と最小値より被加工物の厚さに比例する
値を出力する厚さ算出手段とを設けることによって被加
工物の厚さを測定できるようにした。
【0005】特に、ワイヤ放電加工機において、加工電
源からの電力を上部、下部通電子へ送電する分岐点から
上部、下部通電子までのインダクタンスをほぼ同一と
し、上部、下部通電子の中間点が被加工物の加工面に対
向するように上部、下部通電子を配設し、上記最大,最
小値検出手段は、各電流検出手段で検出された検出値の
差を求める減算手段と、該減算手段の出力の正と負の最
大値をそれぞれ検出するピークホールド回路とで構成
し、上記厚さ算出手段を上記ピークホールド回路で検出
された正負の最大値を減算する減算手段で構成して被加
工物厚さを測定する。さらに、放電電流の大きさの影響
を排除するために、全放電電流の微分値を求める手段を
設け、上記最大,最小値検出手段では上記検出値の差を
放電電流の微分値で除す除算手段を設け、上記検出値の
差の代わりに上記除算手段の出力とし該出力の最大値、
最小値を求めて被加工物の厚さに比例する値を求める。
【0006】また、上述のようにして求められた被加工
物の厚さに比例する値をワイヤ放電加工機を制御する制
御手段に入力し、予めメモリに、被加工物の厚さに対応
した加工条件を予め記憶させておき、上記制御手段は入
力された被加工物の厚さに比例する値に応じて、対応す
る加工条件を上記メモリから読みだし自動的に読み出し
た加工条件に変更するようにする。
【0007】
【作用】図2は、本発明の作用原理を説明する説明図
で、1は被加工物、2はワイヤ電極、11はオン/オフ
する加工電源である。該加工電源11より上部,下部通
電子3u ,3d を介してワイヤ電極2に通電される。ワ
イヤ電極2と被加工物1間のギャップ電圧をVg ,加工
電源11の電圧をVc ,被加工物1から加工電源11及
び加工電源11から上部,下部通電子3u ,3d へのリ
ード線の分岐点Pまでのリード線の抵抗をRo ,浮遊イ
ンダクタンスをLo 、分岐点Pから上部通電子3u まで
の抵抗をR1 ,浮遊インダクタンスをL1 、分岐点Pか
ら下部通電子3d までの抵抗をR2 ,浮遊インダクタン
スをL2 、上部通電子3u から放電位置Qまでのワイヤ
電極2の抵抗をr1 ,浮遊インダクタンスをL1 、下部
通電子3d から放電位置Qまでのワイヤ電極2の抵抗を
r2 ,浮遊インダクタンスをL2、上部通電子3u を流れ
る放電電流をi1 、下部通電子3d に流れる放電電流を
i2 ,ワイヤ電極2と被加工物1間のギャップに流れる
全放電電流をi(=i1+i2 )とする。
【0008】電源11,被加工物1,ワイヤ電極2,上
部通電子3u ,電源11の閉回路から、 Vc =Ro ・i+Lo(di/dt)+(R1 +r1)・i1 +(L1 +L1)(di1/dt)+Vg ……(1) また、電源11,被加工物1,ワイヤ電極2,下部通電
子3d ,電源11の閉回路から、 Vc =Ro ・i+Lo(di/dt)+(R2 +r2)・i2 +(L2 +L2)(di2/dt)+Vg ……(2) の式が成立つ。
【0009】そこで、第(1)式と第(2)式より、 (R1 +r1)・i1+(L1 +L1)(di1/dt) =(R2 +r2)・i2+(L2 +L2)(di2/dt)……(3) 上記第(3)式の左辺,右辺は、分岐点Pと放電位置Q間
の電圧差を意味しており、また、放電開始時には、放電
電流i1,i2 の変化、即ち立上りは大きく、電流値は小
さい。
【0010】第(3)式において、抵抗値による電圧を非
常に小さなものとして無視すると、次の第(4)式が近似
される。 (L1 +L1 )(di1/dt)=(L2 +L2)(di2/dt) ……(4) 上記第(4)式より、 (di1/dt)={(L2 +L2)/(L1 +L1)}(di2/dt) ……(5) (di1/dt)と(di2/dt)の差をとると、第(5)
式より (di1/dt)−(di2/dt) =(di2/dt){(L2-L1+L2-L1 )/(L1 +L1)} ……(6) 一方、分岐点Pと放電位置Q間は平列回路であり、前述
同様抵抗分を無視するとPQ間の電圧は、 {(L1 +L1)(L2 +L2 )/(L1 +L 1 +L2 +L2)}(di/dt) ……(7) ただし、i=i1 +i2 となり、上記電圧はPQ間の電圧であるから、第(4)式
と等しく、 (L1 +L1) (di1/dt)=(L2 +L2)(di2/dt) ={(L1 +L1) (L2 +L2 )/(L1 +L1+L2 +L2)}(di /dt) ……(8) 第(8)式より、 {1/(L1 +L1)}(di2/dt) =(1/(L1 +L1+L2 +L2)}(di/dt) ……(9) 上記第(9)式と第(6)式より、 (di1/dt)−(di2/dt) ={(L2 −L1 +L2−L1)/(L1 +L1+L2 +L2)}(di/dt) ……(10) 上記第(10)式において、L1,L2 は分岐点Pから上
部,下部通電子3u ,3d までの各々の浮遊インダクタ
ンスであり一定値である。
【0011】また、L1+L2 は上部通電子3u と下部通
電子3d 間のワイヤ電極の浮遊インダクタンスであり、
放電位置Qが変化しても常に一定である。そのため、上
記第(10)式より、{(di1/dt)−(di2/dt)}は
(L2−L1) 及び(di/dt)の変化に比例する。(di
/dt)はギャップ電圧Vg と電源電圧Vc によって変化
するが、電源電圧Vc は一定であると考えられ、また、
ギャップ電圧Vg の変化も少ないと考えれば、{(di1
/dt)−(di2/dt)}は(L2−L1) に比例することと
なる。このことは、放電開始時、上部通電子3u を流れ
る電流i1 の微分値から下部通電子3d を流れる電流i
2 の微分値の差は、下部通電子3d 上部通電子3u と放
電位置Q間の浮遊インダクタンスL2,L1との差(L2−L
1)に比例する。
【0012】さらに、より正確に放電位置Qを検出する
には、第(10)式より(di1/dt)−(di2/dt)を全
放電電流の微分値(di/dt)で割れば、放電電流iの
大きさに影響されない正確な放電位置Qを検出できるこ
とを意味する。
【0013】 Q={(di1/dt)−(di2/dt)}/(di/dt) =(L2 −L1 +L2−L1)/(L1 +L1+L2 +L2) ……(11) そこで、図3に示すように被加工物の上端点Qu で放電
が生じたときと、及び下端点Qd で放電が生じたときを
それぞれ検出し、その時の{(di1/dt)−(di2/
dt)}/(di/dt)値の差(Qu −Qd )を求め
れば、被加工物の厚さWに比例する値を求めることがで
きる。上端点Qu での放電では、上部通電子3u を流れ
る電流i1 が最大となり、下部通電子3d を流れる電流
i2 は最小であるから{(di1/dt)−(di2/d
t)}/(di/dt)の値は、最大値となり、逆に、
下端点Qd での放電は{(di1/dt)−(di2/d
t)}/(di/dt)の値が最小値となるから、最大
値と最小値を検出してその差を求めればよい。 そこ
で、分岐点Pから上下通電子3u 、3d までの浮遊イン
ダクタンスL1 、L2 を等しくすると、次の第(12)式と
なる。
【0014】 Q={(di1/dt)−(di2/dt)}/(di/dt) =(L2−L1)/(L1 +L1+L2 +L2)=(L2−L1)/A ……(12) そして、上下通電子3u 、3d の中間点が必ず被加工物
1の加工面と対向するようにすれば、該中間点で放電が
生じたときは、L2=L1となり上記(16)式より{(di1/
dt)−(di2/dt)}が「0」となり、該中間点より上
方で放電が生じたときは{(di1/dt)−(di2/d
t)}の値は正の値となり、中間点より下方で生じたとき
は負の値となる。その結果、{(di1/dt)−(di2
/dt)}/(di/dt)の最大値、最小値は、
{(di1/dt)−(di2/dt)}/(di/dt)
の値の正の値のピーク値と負の値のピーク値となり、こ
れらを求め減算すれば、被加工物の厚さWに比例する値
を求めることができる。即ち、 Qu −Qd ={(di1u /dt)−(di2u dt)}/(di/dt) −{(di1d /dt)−(di2d dt)}/(di/dt) ={(L2u −L1u )/A}−{(L2d −L1d )/A} =(L2u −L2d +L1d −L1u )/A=2Lw/A ……(13) となり被加工物の厚さを測定することができる。
【0015】そこで、上部,下部各通電子3u ,3d を
流れる電流の微分値(di1/dt),(di2/dt)を電流
微分値検出手段で検出し、その差を求めることにより、
放電位置を検出する。
【0016】
【実施例】図1は本発明の一実施例のブロック図であ
る。被加工物1に対向してワイヤ電極2がワイヤフィー
ドモータ7によって、テンションブレーキ6で設定張力
を与えられてガイドローラ5,5を介して送り込まれ
る。被加工物の上方、下方には上記ワイヤ電極2に電力
を供給する上,下部通電子3u 、3d が配置され、加工
電源から電力が供給されるようになっている。加工電源
として、本実施例においては、電源11によって充電用
スイッチング素子9を介してコンデンサ10を充電し、
放電用スイッチング素子8を介してワイヤ電極2と被加
工物1間に電力を供給するようになっており、上記充電
用、放電用スイッチング素子8、9をON/OFF制御
回路12でオン/オフ制御して従来と同様に放電加工を
行なうものである。
【0017】カーレントトランス等の電流検出手段4u
、4d で上部、下部通電子3u 、3d に流れる電流の
微分値を検出し、該検出値に基づいて放電位置検出器1
3で被加工物1の厚さWに比例する値を検出する。放電
位置検出器13で検出された被加工物1の厚さWに比例
する値はこのワイヤ放電加工機を制御する数値制御装置
14に入力され、数値制御装置14は加工物1の厚さに
応じた加工条件を設定する。
【0018】数値制御装置14内若しくは接続されたメ
モリ15には、被加工物の種類及びワイヤ電極の種類毎
に、かつ被加工物の厚さWに応じた加工条件が加工条件
ファイルとして予め記憶されている。そこで、数値制御
装置14は設定所定周期毎に、放電位置検出器13から
出力された被加工物1の厚さWに比例する値の信号を読
取りるとともに後述するように、放電位置検出器13内
のピークホールド回路のピークホールド値をリセットす
る。そして加工している被加工物、使用しているワイヤ
電極の種類(これらは予め数値制御装置14に設定され
ている)に対応する加工条件ファイルから読み取った被
加工物1の厚さWに比例する値の信号に対応する加工条
件を読み取り、この加工条件に基づいてON/OFF制
御回路12のオン時間、オフ時間を変更設定し、電源1
1を読み取った加工条件の電圧に変更する。また、コン
デンサ10の容量、さらに、加工液を放電加工部に供給
する加工液ポンプ16の回転数を読み取った加工条件の
値に変更する等の加工条件の変更設定を行なう。
【0019】以上が本実施例の全体の構成及び作用であ
る。図4は上記放電位置検出器13の具体的な構成を示
すブロック図である。本実施例では、ワイヤ電極2に電
力を供給する上下の通電子3u 、3d と分岐点Pまでの
浮遊インダクタンスL1 、L2 が等しくなるように設定
され、また、上下通電子3u 、3d の中間点が被加工物
と体面するように上下通電子3u 、3d の位置が調整さ
れている。図4において、電流検出手段4u 、4d で検
出された上部通電子3u 、下部通電子3d に流れる電流
の微分値(di1/dt)、(di2/dt)は差動増幅器
20及び加算器21に入力され、差動増幅器20では、
{(di1/dt)−(di2/dt)}の値が求められ、
加算器21では(di1/dt)+(di2/dt)=(d
i/dt)の値が求められる。なお、加算器21の代わ
りに分岐点Pより電源側の全放電電流iを検出できる電
流検出手段を設けて(di/dt)の値を検出するよう
にしてもよい。そして、割算器22で差動増幅器20の
出力を加算器21の出力で割ることによって、第(11)式
に示す放電位置Qに対応する値が求まる。
【0020】 Q={(di1/dt)−(di2/dt)}/(di/dt) ……(14) 上記割算器22の出力をサンプルホールド回路23に入
力する。一方電流検出手段4d の出力の立ち上がり、す
なわち放電電流i2の検出出力の立ち上がりでトリガされ
所定幅のパルスを出力するタイマ31の出力がサンプル
ホールド回路23に入力される。サンプルホールド回路
23はタイマ31からの信号を受けると割算器22の出
力をホールドする。すなわち、放電開始時の値をホール
ドすることになる。
【0021】このサンプルホールド回路23の出力は、
増幅器24,25に入力され増幅された後、増幅器23
に順方向に接続されたダイオードD1 を介してピークホ
ールド回路26に入力され、又、増幅器24に逆方向に
接続されたダイオードD2 を介してピークホールド回路
27に入力される。その結果、ピークホールド回路26
は、サンプルホールド回路23から出力される正のピー
ク値をホールドし、また、ピークホールド回路27は、
サンプルホールド回路23から出力される負のピーク値
をホールドすることになる。
【0022】ピークホールド回路26にホールドされた
正のピーク値は増幅器28を介して差動増幅器30のプ
ラス端子に入力され、ピークホールド回路27にホール
ドされた負のピーク値は増幅器29を介して差動増幅器
30のマイナス端子に入力され、差動増幅器30からは
その差が出力される。数値制御装置14によって、上記
差動増幅器30の出力が読まれた後、上記ピークホール
ド回路26、27リセットされる。
【0023】上述したようの、本実施例では、上下の通
電子3u 、3d の中間点が被加工物と対向するように上
部、下部の通電子3u 、3d の位置が調節されているか
ら、放電が、被加工物1の加工面上で平均して発生して
いれば、割算器22から出力される上記第(14)式の値
(電圧値)は正、負の値となり、ピークホールド回路2
6,27に、それぞれ正のピーク値、負のピーク値がホ
ールドされることになる。そして、前述したように、正
のピーク値は被加工物1の上端Qu で放電が生じたとき
を示し、負のピーク値は被加工物1の下端Qd で放電が
生じたときを示している。ピークホールド回路26で記
憶する正のピーク値を増幅器28で増幅した値とピーク
ホールド回路27で記憶する負のピーク値を増幅器29
で増幅した値との差を差動増幅器30で求めれば、第(1
3)式で示すように、被加工物1の厚さWに比例した値を
得ることができる。
【0024】なお、差動増幅器30は、ピークホールド
回路27の出力電圧が負であることから、実際はピーク
ホールド回路26、27の出力電圧の絶対値を加算した
ことになる。すなわち、この差動増幅器30の出力であ
る充電電圧の絶対値の加算が大きければ、インダクタン
スLwが大きいことを示し被加工物の厚さWが大きいこと
を示しており、被加工物の厚さWに比例した電圧が差動
増幅器30の出力として得られる。この差動増幅器30
の出力を数値制御装置14内のA/D変換器(アナログ
/ディジタル変換器)でデッジタル信号に変換して、数
値制御装置14は読み取り、読み取った値に応じてメモ
リ15内の、設定されている被加工物、使用ワイヤ電極
の加工条件ファイルから取った被加工物の厚さを示す値
に対応する加工条件を読み出し、前述したように、読み
出した加工条件に設定する。
【0025】上記実施例では、放電電流iの立上り時間
に対応するようなパルス幅のパルスを出力するタイマ3
1の出力で、割算器22の出力をサンプルホールド回路
23でサンプルホールドするようにしたが、上記サンプ
ルホールド回路23の代わりにアナログスイッチを設け
て、上記タイマ31からの出力パルス幅だけ該アナログ
スイッチをオンさせて。放電電流の立上りときに相当す
る時間だけ割算器22の出力を該アナロクスイッチ、及
び増幅器24,25、ダイオードD1 ,D2 を介して、
ピークホールド回路26,27に入力するようにしても
よい。この場合においても、数値制御装置14が放電位
置検出器13の作動増幅器30の出力を読み取り、ピー
クホールド回路26,27をリセットする設定所定周期
間の上記割算器22の最大値、最小値(負の最大値)
を、上記ピークホールド回路26,27はホールドする
ことになるので、上述したように、上記差動増幅器30
の出力は、被加工物1の厚さWに対応した値を出力する
ことになる。
【0026】
【発明の効果】本発明は、放電加工中の放電電流によっ
て被加工物の厚さを放電加工中常に測定できる。そのた
め、テーパ加工等において、加工中に被加工物の厚さ
(放電加工領域の長さ)が変わっても、その厚さに応じ
た加工条件を自動的に変更設定することができるから、
最適な放電加工を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を実施するワイヤ放電加工機
のブロック図である。
【図2】放電位置を求めるための説明図である。
【図3】被加工物の厚さを求めるための説明図である。
【図4】本発明における被加工物の厚さを検出する放電
位置検出器の一実施例のブロック図である。
【符号の説明】
1 被加工物 2 ワイヤ電極 3u 上部通電子 3d 下部通電子 4u 上部電流検出手段 4d 下部電流検出手段 13 放電位置検出器 20,30 差動増幅器 21 加算器 22 割算器 23 サンプルホード回路 24,25,28,29 増幅器 26,27 ピークホールド回路 31 タイマ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部、下部通電子に流れる各放電電流の
    微分値をそれぞれ検出する電流検出手段と、その検出値
    の差の最大値及び最小値を検出する最大,最小値検出手
    段と、検出された最大値と最小値より被加工物の厚さに
    比例する値を出力する厚さ算出手段とを備え、被加工物
    の厚さを測定するワイヤ放電加工機における被加工物厚
    さ測定装置。
  2. 【請求項2】 加工電源からの電力を上部、下部通電子
    へ送電する分岐点から上部、下部通電子までのインダク
    タンスをほぼ同一とし、上部、下部通電子の中間点が被
    加工物の加工面に対向するように上部、下部通電子が配
    設され、上記最大,最小値検出手段は各電流検出手段で
    検出された検出値の差を求める減算手段と、該減算手段
    の出力の正と負の最大値をそれぞれ検出するピークホー
    ルド回路とを有し、上記厚さ算出手段は、上記ピークホ
    ールド回路で検出された正負の最大値を減算する減算手
    段で構成されている請求項1記載のワイヤ放電加工機に
    おける被加工物厚さ測定装置。
  3. 【請求項3】 被加工物とワイヤ電極間に流れる全放電
    電流の微分値を求める手段を設け、上記最大,最小値検
    出手段は、上記検出値の差を上記全放電電流の微分値で
    除す除算手段を有し、上記検出値の差の代わりに上記除
    算手段の出力として、該出力の最大値、最小値を求める
    請求項1または請求項2記載のワイヤ放電加工機におけ
    る被加工物厚さ測定装置。
  4. 【請求項4】 被加工物の厚さに対応した加工条件を予
    め記憶させたメモリを設け、ワイヤ放電加工機を制御す
    る制御手段は、上記請求項1、請求項2若しくは請求項
    3に記載の被加工物厚さ測定装置から出力された被加工
    物の厚さに比例する値に応じて、対応する加工条件を上
    記メモリから読み出し、自動的に読み出した加工条件に
    変更するようにした加工条件へ変更方法。
JP19994093A 1993-07-20 1993-07-20 ワイヤ放電加工機における被加工物厚さ測定装置と該測定装置を使用した加工条件変更方法 Pending JPH0732217A (ja)

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JP (1) JPH0732217A (ja)

Cited By (5)

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