JPS603932B2 - 放電加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は放電加工方法及び装置に関し、更に詳細に述べ
ると、面粗度が小さく光沢のある放電加工面を得ること
ができる放電加工方法及び装置に関するものである。 従来から、放電加工によってより面粗度の小さな放電加
工面を得るため種々の試みがなされてきている。 たとえば、非蓄勢式の加工用パルス電源を使用して放電
加工を行なう場合には、パルス中のせまし、加工用パル
スを用いて放電加工面の面粗度の向上を図っているが、
この種のパルスのピーク電流はかなり高く従って放電に
より加工されて削り取られる穴の深さは相当深く、得ら
れる面粗度はせし、ぜし、３〔ムＲｍａｘ〕程度である
。 また、他の方法として、加工用パルスの出力端子間にコ
ンデンサを挿入することにより加工間隙に印加されるパ
ルスの立上り特性を改善し放電により切削される穴の径
を小さくし、これにより面粗度の向上を図る方法がある
。しかしながら、非蓄勢式、蓄勢式いずれの加工用パル
ス電源を使用する場合であっても、有効放電率を所定値
以上に維持するためには、相当高いピーク値を有するパ
ルスとしなければならないので、結局放電による削り取
り深さが深くなり、光沢のある放電加工面を得ることが
できなかった。従って、従来では、加工面を光沢面とし
たいような場合には、放電加工を−旦行なった後、更に
、別工程において研摩を行なう必要が生じ、工程数が増
大する上に加工コストも上昇するという問題点を有して
いた。本発明の目的は、従って、面粗度の極めて小さい
仕上げ面を得ることができる放電加工方法及び装置を提
供することにある。 本発明の方法の特徴は、主放電加工電流に連続して・該
主放電刀。 ェ電流のピ−他の斜下のピーク値を有する補助放電加工
電流を該主放電加工電流の時間中よりも長い時間放電加
工間隙に流すことにある。本発明による放電加工装置は
、放電加工間隙に間欠的に印加される主加工パルスを発
生させるための第１手段と、この主加工パルスによって
生ずる主放電加工電流に連続して主放電加ェ電流のピ‐
ク値の鼻下のピ‐クを有しかつ、主放電加工電流の時間
中の２倍以上の時間中を有する電流を放電加工間隙に与
える第２手段とを備えている。 以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明する。 第１図には、本発明による放電加工装置の一実施例が示
されている。 放電加工装置１は、概略的に示されている加工機本体２
と、加工パルス用電源部３とから成り、加工パルス用電
源部３からの加工用パルスは、加工タンク４内の加工液
５中に浸潰されている被加工物６と加工ヘッド７に取付
けられた加工用電極８との間に印加される。加工ヘッド
７内には電極送り機構が設けられており、加工用電極８
を被加工物６に対して接近、離反させることができ、こ
れにより被加工物６と加工用電極８との間の加工間隙９
の長さを調節し、加工間隙９において放電を生ぜしめ、
被加工物６を放電加工するようになっている。この加工
機本体２は従来のＺ軸制御の放電加工装置のそれと同一
の構成であるから、加工機本体２についてのこれ以上の
詳しい説明は省略する。加工パルス用電源部３は、制御
パルス発生器１０からの制御パルスＰ，，Ｐ２によりオ
ン、オフ制御されるスイッチングトランジスタ１１，１
２を有しており、トランジスタ１１，１２の各ェミツタ
は十出力端子１３に共通に接続され、各コレク夕は、夫
々、電流制限用抵抗器Ｒ，，Ｒ２を介して直流電源１４
の正極端子に接続されている。 直流電源１４の負極端子は一出力端子１６に接続されて
おり、各出力端子１３，１５は、導線１６，１７により
被加工物６と加工用電極８とに夫々接続されている。制
御パルスＰ，，Ｐ２は第２図ａ，ｂに示されるように、
立上りタイミングの一致しているパルス列信号であり、
制御パルスＰ２のパルス中Ｔ２は、策』パルスＰ，のパ
ルス中Ｔ，の２倍以上に選ばれている。 トランジスタ１１は制御パルスＰ，が「１」レベルの場
合に導適状態となり加工間隙９に放電加工電圧が印加さ
れる。一方、トランジスタ１２は「制御パルスＰ２が「
１」レベルの場合に導適状態となり加工間隙９に放電加
工電圧が印加される。第２図ａ，ｂに示される波形から
判るように、時間ｔがちかららまでの間の期間Ｍにおい
てはトランジスタ１１，１２が共にオンとなり、ｔがら
かららまでの間の期間Ｓにおいてはトランジスター２の
みがオンとなる。このため期間Ｍにおいては放電加工電
流は抵抗器Ｒ，，Ｒ２の並列抵抗値Ｒ，〆Ｒ２によって
定まる値に制限され、期間Ｓにおいては放電加工電流は
抵抗器Ｒ２の抵抗値Ｒ２に従って制限される。本実施例
の装置においては、Ｒ２＝４Ｒ，〆Ｒ２ に選ばれており、期間Ｍにおいて生じる主放電加工電流
のピーク値ａに対して期間Ｓにおいて生じる補助放電加
ヱ電流のピーク値ｂは約毒となっている。 そして、制御パルスＰ２は時間ｔ４において次の制御パ
ルスＰ，が立上る少し前の時間ｔ３において「０」レベ
ルとなり、このため、時間ｔ３からｔ４の間においては
両トランジスタ１１，１２が共にオフとなる。トランジ
スター１，１２における上述のスイッチング動作は各サ
イクルについても同様に行なわれる。このような構成に
よると、放電加工間隙９には、トランジスタ１１，１２
が共にオン状態となっている期間にピーク値ａの主放電
加工電流が流れる上に、トランジスター１がオフとなっ
てもトランジスタ１２はオンされつづけるのでこの主放
電加工電流に連続して、そのピーク値ｂがａ／４である
補助放電加工電流がトランジスター２を介して加工間隙
９に流れる。 従って主放電加工電流のみを流すのに比べ、各制御パル
スＰ，及びＰ２の各立上り時点における放電が行なわれ
易くなり、次の放電を促すことになる。これは、補助放
電加工電流が階流の役割を果すためと考えられる。この
補助放電加工電流により上述の如く放電が行なわれ易い
状態となると、各制御パルスＰ，及びＰ２の立上り時点
における放電電流の状態が急激な放電パルスを伴わない
緩やかな立ち上り特性となるので、放電クレー夕の形状
は深さが浅くて入口の大きさが広くなる。即ち、平坦に
近い丸みをもったクレー夕となる。このため、加工面の
面粗度の著しい改善を行なうことができる。第７図及び
第８図には、主放電加工電流の時間中Ｔ。 Ｎと補助放電加工電流の時間中Ｔ。Ｎ′との比率及び主
放電加工電流のピーク値ｌｐと補助放電加工電流のピー
ク値ｌｐ′との比率を変えた場合の面粗度を示す特性曲
線の一例が示されて面粗度を示す特性曲線の一例が示さ
れている。このデータは、銅電極を用いてスチールを加
工した場合の例であるが、この頃向は、電極及び加工材
の材質によっては大きく変化しいないものである。この
ようにして得られたデータの分析結果より、補助放電加
工電流を流すことにより、削り取られる穴の形状を上述
の如き形態とし、加工面の面粗度を小さくするには、補
助放電加工電流の最大値を主放電加ェ電流の欧値の製下
とし、且つ補助放電加工電流を流す期間Ｓを主放電加工
電流の流れる期間Ｍの２倍以上とすることが必須である
ことが確認された。 より好ましい条件としては、期間Ｍの長さが１〔仏ｓ〕
〜１０〔Ａｓ〕、期間Ｓの長さは期間Ｍの長さの２倍か
ら２折音であり、ａが０．２〔Ａ〕〜２０〔Ａ〕、ｂが
そのときのａの値の茅下飾る。Ｍ及びａの値を小さくす
ることにより面粗度は極めて４・さくなり、放電加工面
を光沢面とすることができる。尚、本実施例では、主放
電加工電流に連続して補助放電加工電流を流すことを確
実にするため期間Ｍにおいては両トランジスター１，１
２を同時にオンとするようにしたが、トランジスタ１２
がオンする期間を期間Ｓのみとして主放電加工電流に連
続して補助放電加工電流を流すようにしてもよい。但し
、この場合には、トランジスタ１２による電流が期間Ｍ
において流れないことになるので、ｂ≦量ａの条件を流
すように抵抗値Ｒ・，Ｒ２の値を定める必要がある。第
３図には、第１図に示した加工パルス用電源部３の変形
例が示されており、この加工パルス用電源部３′はトラ
ンジスタ１２に対応して独立の直流電源２０がけられて
おり、トランジスタ１２がオンした場合には直流電源２
０から放電加工電流が供孫貧されることになる点で第１
図の実施例と異なる。 トランジスタ１１，１２をスイッチングさせるための制
御パルスＰ，，Ｐ２は第２図で説明したものと同一でよ
い。尚、この場合においても、トランジスタ１１がオフ
となると同時にトランジスタ１２をオンとし、第２図ｃ
に示す如き波形の放電加工電流を加工間隙に流すような
制御であってもよいことは勿論である。本発明の特徴は
、主放電加工電流に連続して補助放電加工電流を流すよ
うにした点にその要旨があるからである。第３図中符号
２１で示されているのは逆流防止用のダイオードである
。第４図には「加工パルス用電源部３の更に他の変形例
が示されている。 この加工パルス用電源部３″は、単一の電源１４を用い
、トランジスター２のコレクタ回路に２つの抵抗器Ｒ３
，Ｒ４が直列に挿入され、更に抵抗器Ｒ３にはトランジ
スタ１１のコレクターェミツタ回路が並列に接続された
構成となっており、各トランジスタ１１，１２は第２図
ａ，ｂに示される制御パルスＰ，，Ｐ２により夫々オン
、オフ制御されている。このような構成によると、期間
Ｍにおいては抵抗Ｒ３は短絡されるので主放電加工電流
は抵抗器Ｒ４により制限され、一方、期間Ｓにおいては
トランジスタ１２のみがオンとなるので、補助放電加工
電流は抵抗器Ｒ３，Ｒ４により制限されることになる。
従って、Ｒ３ミＲ４と選んでおくことにより本発明の方
法による放電加工を行なうことができる。第５図には、
本発明の他の実施例が示されている。 第５図では加工機本体を省略して、加工パルス用電源部
３０のみが示されている。この加工パルス用電源３０は
、制御パルス発生器３１からの制御パルスＰ３によりオ
ン、オフ制御されるスイッチングトランジスタ３２を有
しており、トランジスタ３２のコレクタは、負極が−出
力端子１５に接続されている直流電源３３の正極に抵抗
器Ｒ５を介して接続され、トランジスタ３２のェミッタ
は抵抗器Ｒ６とィンダクタＬとの並列回路３４を介して
十出力端子１３に接続されている。これらの出力端子１
３，１５は、図示しない加工機本体の被加工物と加工用
電極とに接続されている。制御パルス発生器３１からの
制御パルスＰ３は、第６図ａに示されるように、所定の
一定周期、一定パルス中を有するパルス列信号であり、
従来のものを使用することができる。制御パルスＰ３が
印加されると、トランジスタ３２はこの制御パルスＰ３
が「１」レベルの期間だけオン状態となり、これにより
主放電加工電流が抵抗器Ｒ５、並列回路３４を介して流
れる。並列回路３４にはィンダク夕Ｌが含まれているの
で、時間はこ制御パルスＰ３立上つたときの主放電加工
電流の立上りは、やや緩やかに立上ることになる（第６
図参照）。次いでｔ６において制御パルスＰ３が立下る
と、直流電源３３からの電流供給は遮断されるが、主放
電加工電流通路中に設けられた並列回路３４のィンダク
夕Ｌ‘こ主放電加工電流によるエネルギーが蓄積されて
いるので、トランジスタ３２がオフとなった後も、この
蓄積エネルギーにより放電加工間隙に主放電加工電流に
連続して補助放電加工電流が流れる。この補助放電加工
電流は、一出力端子１５とトランジスタ３２のェミッ夕
との間に挿入接続されている、ダイオード３富と抵抗器
Ｒ７とから成る直列回路を介して主放電加工電流と同じ
向きで加工間隙に流れる。この補助放電加工電流のピー
ク値もまた主放電皿電流似−ク値の皮下の値であり・且
つその電流の流れる期間（ｔ７一ｔ６）が主放電加工電
流の流れる期間（ｔ６−ｔ５）の２倍以上となるように
各素子の値が定められている。 この実施例における補助放電加工電流の働きも前述の実
施例の場合と同様であり、この補助放電加工電流のため
に次に続く主放電加工電流が流れやすくなって電流の流
れ始めの立上りをなだらかにする上に、前述のようにィ
ンダクタＬの働きによっても立上りがなだらかになるの
で放電クレー夕の形状が平坦に近い丸みをもったものと
なり加工面の面租度を小さくするのに大きく寄与するこ
とになる。 第５図の実施例では、直流電源３３の値を１５０〜３５
０〔Ｖ〕、抵抗器Ｒ５の値を１０

〔０〕〜１〔ｌｋ○〕
、抵抗器Ｒ６の値を１０〔Ｑ〕〜１００〔Ｑ〕、抵抗器
７の値を０〜１０〔Ｑ〕ィンダクタＬの値を少なくとも
３〔仏Ｈ〕とし、制御パルスＰ３のオン時間中を１〔山
ｓ〕〜１０〔山ｓ〕として前記の必須条件を満足するよ
うに各素子の値を設定することにより、１〔ＡＲｍａｘ
〕の光沢面を得ることができた。 この実施例では、補助放電加工電流のエネルギー源をィ
ンダクタとしたのでその電流波形は指数関数的に減少す
る形態となる。第９図には、本発明の更に他の実施例が
示されている。 第９図においても、第５図の場合と同様に、加工機本体
を省略して加工パルス用電源部４０のみが示されており
〜第５図の各部と対応する部分には同一の符号を付して
説明を省略する。この加工パルス用電源部４０１ま、ト
ランジスタ３２のェミッタと直流電源３３の負極との間
に接続されたコンデンサ４１を備えており、コンデンサ
４１には、ダイオード４２が図示の極性にて並列に接続
されている。十出力端子１３はトランジスタ３２のェミ
ッターこ接続され、一出力端子１５はィンダクタンス４
３と抵抗器４４との並列回路４５を介して「直流電源３
３の負極に接続されている。このような構成によると、
パルスＰ３（第ＩＱ図ａ）に応答して、ｔ８にてトラン
ジスタ３２がオンとなったときに、コンデンサ４１には
、直流電源３３からの充電電流が抵抗器Ｒ５を介して流
入し、これによりコンデンサ４１の充電が行われる。 この結果、コンデンザ４１の両端の電圧Ｖｃは、第１０
図ｂに示されるように立上がり、この電圧が、並列回路
４５を介して出力端子１３と１５の間に印加され、出力
端子１３と１５とに接続された被加工物と加工用電極と
の間の放電加工間隙に印加される。尚、この場合、ダイ
オード４２は電圧Ｖｃにより逆バイアスされらるので、
ダイオード４２を介して電流が流れることはない。従っ
て、ｔ＝ｔ９において電圧Ｖｃにより主放電加工電流が
放電加工間隙に流れることになる。ｔ＝らｏにおいてト
ランジスタ３２がオフとなると、主放電加工電流は急激
に減少し、これにより直流電源３３からの主放電加工電
流の供給は停止されるが「主放電加工電流が並列回路４
５を流れることによりィンダクタンス４３内に蓄積され
たエネルギーがｔ＝ら。 以後においてダイオード４２を介して、放電加工間隙に
補助放電加工電流として流れることになる。この補助放
電加工電流の向きは主放電加工電流の向きと同じである
。第９図に示す回路の場合においても、補助放電加工電
流のピーク値ｌｓは主放電加工電流のピーク値ＩＭの１
／雄〆下となり、且つ、補助放電加工電流の流れる時間
（ち，一ｔ，ｏ）は、主放電加工電流の流れる時間ｔ，
ｏ−ｔ９）の２倍以上となるように各素子の値が定めら
れている。尚、第９図においては、スイッチングトラン
ジスタ３２を用いた、所謂非蓄勢式のものを示したが、
トランジスタ３２のエミツターコレク夕闇を短絡した形
態の所謂蓄勢式の回路としてもよい。尚、上記実施例で
は非蓄勢式の場合について述べたが、蓄勢式の場合にも
同様にして本発明を適用することができる。本発明によ
れば、上述の如く、補助放電加工電流を主放電加工電流
に引きつづいて連続して流すことにより放電が起きやす
くなり、放電クレー夕がより平坦な丸みをもった形状と
なるので放電加工面の面粗度を著しく改善し、光沢面を
放電加工のみで得ることができる等の極めて優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略機構図と共に示す回路
図、第２図ａ、乃至第２図ｃは第１図に示す装置の動作
を説明するための波形図、第３図、第４図は第１図に示
した加工パルス用電源部の変形例を示す回路図、第５図
は本発明の他の実施例の加工パルス用電源部の回路図、
第６図ａ、第６図ｂは第５図の回路の動作を説明するた
めの波形図、第７図及び第８図は実験結果を示す特性曲
線図、第９図は本発明の更に他の実施例の加工パルス用
電源部の回路図、第１０図ａ乃至第１０図ｃは第９図に
示す実施例の作動を説明するための波形図である。 １・・・・・・放電加工装置、２・・・・・・加工機本
体、３，３′，３″，３０・・・・・・加工パルス用電
源部、６・・・・・・被加工物、８・・・・・・加工用
電極、９…・・・加工間隙、１０，３１・・・・・・制
御パルス発生器、１１，１２，３２……トランジスタ、
１４，２０，３３……直流電源、Ｌ……ィンダクタ、Ｒ
．乃至Ｒ７・・・…抵抗器、Ｐ，乃至Ｐ３・・・・・・
制御パルス。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図． 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加工物と加工用電極との間の放電加工間隙に主加
   工用パルスを間欠的に印加して主放電加工電流を流すこ
   とにより放電加工を行なう放電加工方法において、前記
   主放電加工電流に連続して前記主放電加工電流のピーク
   値の１／２以下のピーク値を有する補助放電加工電流を
   前記主放電加工電流の時間巾の２倍以上の時間前記加工
   間隙に流すことを特徴とする放電加工方法。 ２ 前記補助放電加工電流をその値が時間の経過と共に
   指数関数的に減少するように流すことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の放電加工方法。 ３ 被加工物と加工用電極との間の放電加工間隙に加工
   用パルスを印加することにより放電加工を行なう放電加
   工装置において、前記放電加工間隙に間欠的に印加され
   る主加工パルスを発生させるための第１手段と、前記主
   加工パルスによって生ずる主放電加工電流に連続して前
   記主放電加工電流のピーク値の１／２以下のピークを有
   し、かつ前記主放電加工電流の時間巾の２倍以上の時間
   巾の補助放電加工電流を前記加工間隙に与える第２手段
   とを備えたことを特徴とする放電加工装置。