JPS6052891B2 - ワイヤカット放電加工用電源装置 - Google Patents

ワイヤカット放電加工用電源装置

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JPS6052891B2
JPS6052891B2 JP7768679A JP7768679A JPS6052891B2 JP S6052891 B2 JPS6052891 B2 JP S6052891B2 JP 7768679 A JP7768679 A JP 7768679A JP 7768679 A JP7768679 A JP 7768679A JP S6052891 B2 JPS6052891 B2 JP S6052891B2
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machining
power supply
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discharge
voltage
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哲朗 伊東
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/04Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電極と加工液を介して被加工物との間に
形成される加工間隙に放電を行なわせて放電切削加工す
る放電加工用の電源装置に関するもので、特にワイヤ電
極を用いるワイヤカット放電加工用の電源装置として適
するものである。
第1図は従来のワイヤカット放電加工装置の一例を示
す構成図で、1は被加工物、2はワイヤ電極、3はタン
ク4に貯蔵された加工液、5はこの加工液3を圧送する
ポンプ、6は加工液3をワイヤ電極2の加工部2Aと被
加工物1の対向する加工間隙に噴射するノズル、7はワ
イヤ電極2の供給リール、8B、8Aは上下で上記ワイ
ヤ電極2の加工部2Aの位置を規定する上部ワイヤガイ
ドおよび下部ワイヤガイド、9はワイヤ電極2への給電
部、10はワイヤ電極2に適当なテンションを与えなが
ら巻取リール、11は被加工物1を載せたテーブル、1
2、13はこのテーブル11をX方向およびY方向にそ
れぞれ駆動するX軸駆動モータおよびY軸駆動モータ、
14はこのX軸駆動モータ12およびY軸駆動モータ1
3を制御してテーブル11をX−Y方向に移動して、被
加工物1がワイヤ電極2の加工部2Aに対して所望の形
状を相対的に画くよう制御する駆動制御装置で、一般に
倣い装置、N/C装置あるいは電子計算機等からなつて
いる。 15は放電加工の加工電源装置で、これは直流
電源16と、スイッチング素子17と、放電用コンデン
サ18と、このコンデンサ18の充電電流制限抵抗器1
9およびスイッチング素子17のON−OFFを制御す
る制御装置20とから構成され、その御装置20は例え
ば一定周期でスイッチング素子17をON−OFFさせ
るオシレーターからなつている。
第2図はこの装置の加工電源装置17と、被加工物1
とワイヤ電極2の加工部2Aとが対向した加工間隙とで
構成される主要部分の動作を説明する図である。
放電用コンデンサ18はスイッチング素子17がONし
ている間、抵抗器19を介して充電され、を時間充電後
の放電用コンデンサ18の端子間電圧Vcは、直流電源
16の電圧をE1放電用コンデンサ18の容量をC1抵
抗器19の抵抗値をRとすると、なる曲線で示されるよ
うに充電されるはずである。
ところがワイヤ電極2の加工部2Aと被加工物1との間
の加工間隙に加工液3を通して漏洩電流が流れ、図に示
すように加工間隙に抵抗値rの漏洩抵抗が接続されたの
と等価となり、この場合の放電用コンデンサ18の充電
特性曲線は次式で示される。
ここで漏洩抵抗値rは加工液3の比抵抗に関係している
ほかに、加工によつて生ずる加工くずの影響、加工条件
、加工液3の流量・流速等に関連して常時変化しており
、(2)式で示される放電用コンデンサ18の端子電圧
Vcの充電曲線は常に変化しているのが実情である。
このようにして充電された放電用コンデンサ18から放
電間隙に放電を開始した時の端子間電圧Veを放電開始
電圧■dとすると、この放電開始電圧Vdは上記放電用
コンデンサ18の充電曲線Vcの変化に影響されて常に
変化し、特に漏洩電流が少ない時(漏洩抵抗値rが大の
時)Vcの上昇速度が速くなり、その結果放電開始電圧
■Dが異常に高くなることがあつた。
一方、放電開始電圧■Dで放電間隙に放電した時に、放
電用コンデンサ18より放出するエネル.キーWは次式
で示される。
すなわち放電間隙に放出される加工エネルギーは、放電
開始電圧■Dの二乗VD2に関連してお,り、放電開始
電圧V。
を高くすると一回の放電での被加工物1の切削量は多く
なる反面、ワイヤ電極2の加工部2Aの消耗量も同様に
多くなり、あまり放電開始電圧■。が高くなるとワイヤ
断線が発生する危険性があつた。したがつて加工能率を
上げる必要のある時には、直流電源16の電圧Eを高く
設定してワイヤ断線の限界に近いエネルギーを加工間隙
に与えて高速度で加工するのが理想であるが、直流電源
16の電圧Eの設定にあたつては、漏洩抵抗値rの変動
を考慮して最悪な条件でもワイヤ断線が発生しないよう
に低目に設定せねばならず、その結果加工速度をあまり
高速にすることが出来ず、加工能率が悪いという欠点が
あつた。
さらに被加工物1の切削量は放電開始電圧Vpの二乗V
2に関連しているので、この放電開始電圧V。
が大巾に変動すると、加工溝巾も変化し、加工精度が悪
くなる欠点も合せ持つていた。l また上記■Dが高け
れば高い程、電解電流が大きくなり、被加工物に与える
電解作用の影響は多大であり、特に、タングステン系の
焼結合金などを加工する場合、電解作用に対する溶出速
度が、合金成分毎に異なり、タングステンの欠落などが
起きて、きわめて不具合であつた。本発明は、上記の欠
点に鑑みてなされたものであつて、極間間隙を制御する
電圧と、放電時の電圧を別々にし、しかも通常、極間に
印加している電圧の極性は、逆極性を用い、電解作用が
電極側”にのみ働くようにしているので逐時送り込まれ
るワイヤ電極は消耗することになるが、常にワイヤは毎
分数100dも走行しているのでワイヤの寸法が影響さ
れるのは極めてわずかであり、結論としてワイヤの電解
作用による影響は無視できる。
また、加工を行なうほうの電源電圧は高く、適正間隙で
は必す放電し、放電時のエネルギーを任意に設定できる
ので、所望の面粗度に対する加工速度を大幅に向上させ
ることができ、しかも加工精度も著しく向上する。第3
図は、本発明の一実施例を示す回路図で以下詳細に説明
する。
ワイヤ電極2と被加工物1には簡単なコンデンサ放電回
路、すなわち直流電源E。
、抵抗R。、コンデンサC。で構成される放電回路が接
続されており、この回路は加工を目的としたものではな
く、極間々隙長の検出に用いる。電河但。は30V〜6
0■程度の十極性の低電圧で抵抗R。を介してコンデン
サC。を充電し、極間々隙が放電可能な狭さであれば、
極間で放電を起すことができる。上記の放電回路のコン
デンサC。の両端の電圧Vgは、いわゆるコンデンサ放
電回路による、張発振波形となつており、極間々隙が狭
い時は、放電周波数が高く、平均電圧は低い。また広い
時は、放電周波数が低く平均電圧は高い。尚、この波形
の状態は、第4図記載のタイムチャートに詳記してある
。21は、コンデンサCOの両端電圧Vgを検出する差
分増幅回路で、オペアンプ22抵抗Rl,R2,R3,
R4で構成され、この出力Vgは、次式であられされる
ただしR1=R3,R2=R4出力Vgは抵抗R
5とコンデンサC2で、平滑され、平均電圧Vgとして
、コンパレータ23,24に印加されるとともに、サー
ボの基準電圧Vrとの差を検出して、これをA/Dコン
バータ25によつてディジタル値化して、前記のN/C
制御装置14に送り制御信号として、テーブルの送り制
御を行なつている。
上記コンパレータ23は、低いレベルを検出するコンパ
レータで、Vgの平均値Vgがある所定の値■しより高
い時出力を論理“1゛と判断する。
またコンパレータ24は高いレベルを検出し、■gの平
均値■gが、所定のVHより低い時出力を論理゜“1゛
とする。ANDゲート26には、これ等のコンパレータ
出力が接続されており、さらにANDゲート26のもう
一方のゲート端子には、インパルス発振器27が、接続
されているので、増幅AMP28により駆動されるスイ
ッチング素子SWは、上記のVgの平均値Vgが■,と
VHの間にある時のみスイッチングを行なう。高電圧E
1は、300V以上の電圧で、高ければ高い程良いが、
スイッチング素子SWの耐圧によつて制限を受ける。コ
ンデンサC1は、リアクトルレを介して、電圧E1に充
電されており、リアクトルレによりE1以上の電圧にな
らないようにフライフオールダイオードD1が接続され
ている。スイッチング素子SWが、インパルス発振器2
7のパルス信号に同期して0N−OFFを繰返すと、極
間には高PEF,lが印加され、ほとんど瞬間的に放電
が発生する。なぜなら、極間々隙が、ある程度以上狭く
なければ、N巾ゲート26は開いていないからである。
この時の放電周期は、連続的にワイヤを損傷させて断線
させない程度の周期になつており、もし、集中しつつあ
れば、上記Vgは低くなりすぎているから、やはりAN
Dゲート26は閉じており、高圧は極間にかからない。
極間に流れる電流の波形は、次式で表わされ、ピーク値
と幅は、C1やE1によつて変えることができ、所望の
放電エネルギーを選択できる。
よつて、極間に印加され、極間サーボに使用されるのは
、低圧E。であり、加工に使用するのは強制放電できる
高圧町で、いづれも独立に制御できる。本回路の動作を
タイムチャート第4図を使用して具体的に説明する。V
gは、コンデンサC。
の両端の電圧波形である。Vgは、Vgの平均電圧であ
つて、2つのレベル■HとVしに入つている時のみ、前
述のANDゲート26は開く、Ipは極間に実際に流れ
る電流波形で、主回路による電流と極間々隙検出放電回
路の放電電流波形が複合してあられされている。V。は
、電極と被加工物の間の電圧波形で、V?くVHとVし
の間にある間は、29のようにスイッチング素子SWが
0Nしてほとんど同時に放電する。しかし、たまには3
0のように放電しないこともおこりうる。31の状態は
、極間が広すぎる時で、■Gb≦■oより大となるので
、ANDゲート26は閉じ、高圧パルスは発生しない。
32のような場合は、放電の集中が発生しているので、
VgがVLり低くなり、やはりANDゲート26は閉じ
ている。
0UT26というのは、ANDゲート26の出力で■g
によつて、パルス発振器0SCのパルス出力が、どのよ
うに制御されているかがわかる。
以上、本発明になる放電加工電源は、上記のように構成
されており、これをワイヤカット放電加工装置に使用す
ると、極間サーボのための電圧が低く、狭いギャップで
の加工ができるようになるとともに、放電させてもよい
場合と悪い場合を明確に検出でき、加工精度の向上と、
ワイヤ断線の原因を無くすること(放電の集中を無くす
るこlと)ができ加工速度を上げることができるととも
に放電エネルギーを自由に設定でき、所望の面あらさに
おける最高速度を追求できる。またワイヤ電極の電位は
第4図の平均電圧Vgから解るように、十極性であり、
電解作用はワイヤを溶かすほうに働くので、被加工物に
影響を与えない。
このため被加工物表面が電解溶出により変質したり、溝
幅が拡大したりする問題がなくなる。ワイヤは電解作用
を受けることになるが次々に極間に送り込まれ、また巻
き取られていくので、全く問題はなく、むしろ、ワイヤ
上のスケールやバリが無くなり、極間々隙で、そのよう
な突出点に放電が集中するといつた問題が解決するとい
うメリットが生ずる。更に高電圧E1が大であればある
程、同じ放電エネルギーであると、コンデンサC1の容
量が少なくでき経済的であるとともに、電流パルス幅(
式6参照)が狭くなり、消耗率が改善されるので、ワイ
ヤの消耗がむしろ減少し、同一放電エネルギーにおける
ワイヤ張力を増加できるため、ワイヤの剛性が増し、加
工精度が向上するといつた利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のワイヤカット放電加工装置の構成を示
す斜視図、第2図は、その要部の動作説明図、第3図は
、この発明になる電源装置の回路図、第4図は、上記第
3図の回路による動作を説明するタイムチャート図であ
る。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示し、1は被
加工物、2はワイヤ電極、3は加工液、E1は高圧電源
、EOは低圧電源、Vgは極間々隙検出信号、14はN
/C制御装置である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ワイヤ電極と被加工物で構成される間隙に水溶性の
    加工液を介して放電を行なわしめて加工を行なうものの
    上記間隙に接続された第1の直流電源と、該電源による
    微少放電を行なわせるコンデンサ及び電流制限素子と、
    上記間隙に強制的に放電させる第2の直流電源と、該第
    2の電源による電流を極間に断続して流すように制御す
    るスイッチング素子とを備えたワイヤカット放電加工に
    おいて、上記第1の直流電源の極性は電極が正極であり
    、上記第2の直流電源の極性は電極が負極であるととも
    に、上記第1の直流電源による放電平均電圧が、所定の
    範囲にある時のみ、極間に、上記第2の直流電源からの
    電流を流すようにしたことを特徴とするワイヤカット放
    電加工用電源装置。
JP7768679A 1979-06-20 1979-06-20 ワイヤカット放電加工用電源装置 Expired JPS6052891B2 (ja)

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US3902349A (en) * 1974-02-19 1975-09-02 Ex Cell O Corp Tooth generating tool and method of making the same
JPS60123218A (ja) * 1983-12-02 1985-07-01 Fanuc Ltd 放電加工電源
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