JPS61111814A - 放電加工装置 - Google Patents

放電加工装置

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JPS61111814A
JPS61111814A JP23120084A JP23120084A JPS61111814A JP S61111814 A JPS61111814 A JP S61111814A JP 23120084 A JP23120084 A JP 23120084A JP 23120084 A JP23120084 A JP 23120084A JP S61111814 A JPS61111814 A JP S61111814A
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JP
Japan
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workpiece
electrode
discharge
machining
electrodes
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Pending
Application number
JP23120084A
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English (en)
Inventor
Tetsuro Ito
哲朗 伊東
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電極と被加工物間で放電を発生させ、この
放電エネルギで被加工物を切削加工する放電加工装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種の放電加工装置には、被加工物を棒状電極
で穴加工するものと、波加工物にあらかじめドリルなど
であけた紡孔にワイヤ電極fji1通させ、この被加工
物とワイヤ電極を相対的に移動させて被加工物を切断加
工するものとがある。
以下、この放電加工装置の概要を、第7図に示すワイヤ
電極使用の放電加工装fを例に説明する。
第7図において、1は被加工物で、その紡孔1aに通さ
れたワイヤ電極2との間に絶縁性の液3を供給介在させ
ている。
上記絶縁性の液3を以下加工液と記述する。加工液は、
タンク4からポンプ5で、被加工物1とワイヤ電極2の
間隙(極間間1!Jlにノズル6により噴射される。
被加工物1とワイヤ電極2との間の相対運動は、被加工
物1を載せているテーブル11の移動により行わn−る
。テーブル11は、Y軸駆動モータ13とX軸モータ1
2により駆動される。以上の構成により、被加工物1と
電極2の相対運動は前述のX1Y軸平面内に於て2次元
平面の運動となる。
ワイヤ電極2は、ワイヤ供給リール7により供給湯ネ、
下部ワイヤガイド8A、被加工物1中を通過【2て上部
ガイド8Bに達し、電気エネルギ給W、fl[+9′f
r:介して、ワイヤ巻取り兼テンションローラ10によ
り巻取られる。
上記X、Y軸の駆動モータ12,13の駆動及び制N’
t−行う制御装置14は、数値制御装ftTNC制御装
置)や倣い装置あるいは、電算機を用いた制御装置が用
いられている。
電気エネルギを供給する加工電源15は、例えば、直流
電源15a1スイツチング素子15b1笥、流制限抵抗
15c及び前記スイッチング素子15bを制御する制御
回路15dによって構成されている。
次に従来装置の動作について説明する。加工電源15か
らは高周波パルス電圧が被加工物1とワイヤ電極2間に
印加され、1つのパルスによる放電爆発により被加工物
1の一部を溶融飛散させる。
この場合、極間は高温によってガス化及びイオン化して
いるため、次のパルス電圧を印加するまでには一定の休
止時間を必要とし、この休止時間が短か過ぎると極間が
充分に絶縁回復しないうちに、再び同一場所に放電が集
中してワイヤ電極2の溶断を発生嘔せる。
従って、通常の加工電源では被加工物の種類、板厚等に
依り加工電源15の休止時間等の電気条件をワイヤ電極
切れを生じさせない程度の充分余裕を持った条件で加工
するのが普通である。従って、加工速度は理論的限界値
より相当低くならざるを得ない。更にワイヤ電極2が均
一でなく太さが変化する場合、もL <はワイヤ電極の
一部に突起やキズ等があり放電が集中1,7j場合には
ワイヤ電極2の溶断は避けらj、ない。
〔発明が解決しようとする問題点3 以上のように従来のワイヤカット放電加工装置では、ワ
イヤ電極2の断線を引き起さないようにするため、加工
電源15の出力エネルギーを少くする等、仮に放電の集
中がワイヤ電極2の一点に集中しても断線1.ないよう
にしていたため、加工速度が著しく低いという問題点が
あった。
そこで、従来、加工状態の良否あるいは電極の損傷直前
状態を判別し2、この判別結果に基づいて自動的に正常
加工状態に復帰させ、あるいは電極の損傷を回避させる
ような安全対策を施して、加工速度を低下尽せないよう
にすることが行なわれている。
この場合、加工状態の良否あるいはワイヤ電極の断線の
直前状態を判別するのに最も一般的な手段は、−上記の
極間電圧値の平均値を観測することである。すなわち、
平均電圧値が低い時は、極間インピーダンスが低い場合
であって、短絡あるいはスラッジとか加工粉の滞留によ
り、放電のための絶縁破壊が起りやすくなり放電集中(
ワイヤ切断の最犬替因)が発生1〜ていることを示す。
しかし、狭ギャップでの加工(精度の良い加工に不可欠
)においては、正常な極間状態でも短絡が頻発するので
、この短絡を検知して安全対策を施してhたのでは、や
はり加工能率が著るしく低下するという問題点があった
この発明はかかる問題点を解決するためになさjたもの
で、加工速度を低下させることなく適確に加工状態の良
否を判別し、電極の損傷事故を未然に防止することので
きる放電加工装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段検出する検出手段および該検出手段で検出され
たアーク電圧レベルと設定基準値との比較結果に基づい
て極間状態全判別する極間間隙状態判別手段を設け、こ
の判別手段の出力に基づいて上記電極が加工位置から離
隔する速度と再び該加工位置に復帰する速度を制御する
制御手段を備えたものである。
〔作用〕
この発明においては、通電期間におけるアーク放電電圧
レベルを複数段にわたって検出した検出手段の検出結果
を、予め設定さjた基準値と比較手段で比較し、この比
較結果に基づいて極間間隙状態判別手段で極間状態を判
別し、制御手段は上記判別手段から異常判別信号を受け
たときには、電極を加工位置から高速度で離隔させ、極
間間隙の悪化要因であるスラッジを排除して異常短絡を
解消し、正常判別信号を受けたときには低速度で離隔さ
せて、不必要に離隔量が大きくならないよりにする。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す概要図であり、符号
1〜15は上記従来装置と全く同一のものである。16
は加工電源15により極間に供給されるパルス電流を検
出するための電流検出器、17は制御指令信号発生装置
で、前記電流検出器16からの検出電流受入れ手段、極
間電圧検出手段および検出電圧を基準値と比較する比較
手段、この比較手段の出力に基づいて極間状態を判別す
る極間間隙状態判別手段などを有し、制御装置14・加
工電源15などに制御指令信号を供給するよりに構成さ
れている。
第2図は、上記電流検出器16より得られた電流信号I
及びこれより電流の有無を検出した整形信号S11極間
電圧信号Vg、該この極間電圧信号Vgのうち、電流の
流れていた、すなわち51−1の時にサンプリングした
極間信号Sn’t3つのレベルに分類し、加工状態が正
常な時のアーク放電電圧vI以上(25v以上)、これ
より低いレベルV、+IOV程111より大でレベルV
、より低いレベル及びレベルVl よす低いレベル[分
子f、−tttぞnV、<、VI 〜Vt、Vt>の信
号群としている。
第3図は、第2図の信号群を得るための構成例で、電流
検出器16の電流信号は波形成形回路18により、整形
信号S工となってアナログスイッチ19の信号切換を行
う。極間電圧信号Vgは該電  。
圧検出手段としての分圧回路’I +  ’!により分
圧される。この分圧回路の中点Pは上記アナログスイッ
チ19につながれ、電流が流れている時すなわちs、 
= 1の時のみ極間信号SDとしてとり出され、電圧比
較器20.21に供給される。
上記電圧比較器20は、入力された信号SDがvl よ
り大である場合出力が1となり、電圧比較器21は、V
l より小である場合出力が1となる。
アンドゲート22は、■、より大で、■、より小である
信号をとりだすためのものである。
実験によれば、アーク放電電圧がV、より大の時すなわ
ち約25V以上である場合には、放電そのものが液中に
おけるアーク柱の発生とこれに伴う高熱の発生+500
0〜7000℃)及び、ピンチ効果のあられれが順調に
行なわれてbる場合であり、被加工物側に充分なエネル
ギー分配がなされていることを示していることがわかっ
た。
また、アーク放電電圧がIOV以上で25V以下の場合
、火花放電は確かに極間に存在するが、電極と被加工物
間に直接存在しているのではなく、電極→スラッジ→被
加工物とか電極→金属イオン→被加工物といった放電し
たとしても、十分に被加工物にエネルギーが分配されず
に単にワイヤを損傷場せるような放電状態であることが
判明した。
従って、このような放電状態は直ちに除去しないと、ワ
イヤ電極の損傷断縁が発生することになってしまう。
一万、一般的には不具合と考えられている短絡の場合、
すなわちV、より小の場合は、ワイヤ電極の損傷という
見解によれば別設置はなく、単に加工間隙を拡大すれば
よいということも判明した。
よって、VI〈であるか、■、〜V、であるかによって
加工状態を制御すれば、ワイ・ヤw、 +iiの損傷断
線を防ぐことができる。第4図は上11ffi電圧比較
器20.21の出力に基づいて極間間隙状態を判別する
判別手段23の構成例を示すものであって、異常放電信
号V1〜V、はゲート24を介して、カウンタ25によ
りカウントされる。捷た、正常放電信号vI〈は上記カ
ウンタ25をリセットし、異常放電が連続しないかぎり
カウントしつづけないようにしている。
従って、上記カウンタ25の内容はそのまま極間状態を
示すものであるといえる。なぜなら、正常な放電であれ
ば、熱論カウンタ25は1°0′Iであるが、正常放電
と異常放電を繰り返している場合、カウンタ25の内容
の平均値は異常になるほど大となり、正常になるほど少
くなる。
そして、ワイヤ電極2の断線に至る直前までの異常放電
の連続があった場合、ディジタルコンパレータ26によ
って危険信号SAヲ出力し・ この信号に基づいて、状
態改善のための制御をすることができる。
171m、D/Aコンバータ27によるアナログ出力S
Mを用いてアナログ表示するとか、上記危険信号SAを
モニタ回路28に供給する。このモニタ回路28は否定
アンドゲート29、発光ダイオード1LED130、抵
抗r、にエリ構成されている。
第5図は、以上述べた異常放電検出のタイムチャートで
、カウンタ25の内容のアナログ値8Ms危険信号SA
1電流信号I、極間電圧信号Vgの関係を示したもので
ある。
第6図はワイヤ電極と被加工物に短絡が生じた際、それ
まで、ワイヤ電極によりカッティングされた軌跡を該ワ
イヤ電極が逆行する、いわゆる短絡バック軌跡を戻る際
の速度を変化させる制御手段31の一例を示す回路図で
ある。
まず、短絡バック方法の原理を説明する。図中100X
、100Yは、各々X、Y軸の送りに伴い発生するパル
ス列のメモリで軌跡のX、Y位置関係を記憶している。
通常1〜5■程度までの記憶量を有している。
101は、上記メモリーのアドレスカウンタでアドレス
を加算すると、ワイヤ電極がそれまでの加工軌跡に沿っ
てバックしていく時のX、Y軌跡がメモリ出力xP +
 ypにあられれ、減算するとバックした軌跡を再び前
進方向に戻るようにメモリ出力XPmYPが発生するよ
うになっている。よって、アドレスカウンタ101の加
減算の周波数が、バックと再前進の速度を決定すること
になる。
102は、バックメモリ1oox、1ooyのアドレス
バスで仮に2048μm(πだし配憶単位1μm)の容
量のバックメモリが使用されていると、12b目のパス
ラインとなる。
103はアドレスカウンタ101の内容が減算の末0と
なり、バックの開始位置にあるかどうかを決定するカウ
ンタ内容判別回路で、例えば、ディジタルコンパレータ
を用いて構成される。すなわち、動作としては短絡まで
の間、x、yの軌跡パルスXP + ypが出力され、
順次その値はメモリ100X、100Yに記憶されてい
る。
短絡が発生すると短絡信号SBが1となり、アンドゲー
ト104.105のうち105を介し、前記の極間状態
検出信号(カウンタ25の出力SA)により周波数制御
されるパルス発生器106からの不安定度合に合致した
周波数の加算信号が、アドレスカウンタ101に入力さ
れる。不安定時は高周波で、安定時は低い周波数で1あ
る。
短絡が解消され、短絡信号SBが0となると、ゲー)1
04’i介してカウンタ101を減算するようになりカ
ウンタが0すなわちバック軌跡が元の位置になると減算
を停止する。
従って、この制御手段によれば、加工内容が不安定とな
って極間状態が悪化し、短絡が発生すると、ワイヤ電極
はその直前の加工状態に応じた速度でそれまでの加工軌
跡に沿って加工開始点に向って後退し、その戻る時の速
度量が刻々変化する。
すなわち、きわめて悪い加工状態の時は、高速でバック
し、その単位時間あたりにバックする距離は大きく、そ
れほど悪くなければバックする量も少ない。
短絡は実際にワイヤ電極2が被加工物1に接触して起る
以外に、極間にスラッジがたまりインピーダンス低下で
も発生する。また、放電の集中により無負荷時間がほと
んどなり状態で放電している時も発生するので、短絡検
出とワイヤ電極2の断線直前の状態というのは、きわめ
て深い関連がある。
従って、このような時にはできるだけ早めにバックさせ
て、ワイヤ電極の断線の危険を回避させるのが望ま(7
いわけで、第6図の制御手段を用いることにより効果的
にワイヤ電極の断線を防ぐことができる。
また、本例では、ハードウェアによる構成で示したが、
現在の通常のNCはほとんどCNC(コンピュータライ
ズドNC)であるので、NC指令のF値(速度指令)に
対し、加工状態に応じたバック速度を演算決定して同様
の効果が得られる。
ところで上記説明では、この発明をワイヤ電極を用いる
ワイヤカット放電加工装置に利用する場合について述べ
たが、棒状電極を用いる放電加工装置にも利用できるこ
とはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、被加工物と電極間で
放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベル
を複数段にわたって検出し、この検出結果をもとにして
正常放電と異常放電の判別を行なうものであるから、加
工速度を低下させることなく適確に加工状態の良否を判
別することかで趣る。そして、異常放電が判別されたと
きは、極間の悪化状態に対応する速度で電極を被加工物
から離隔させるので、電極の損傷を確実に防止すること
かできるとともに極間を迅速に正常状態に回復させるこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す概要図、第2図はこ
の実施例の動作を示すタイムチャート、第3図はアーク
放電電圧のレベル検出手段の一例を示す回路図、第4図
は極間間隙状態判別手段の一例を示す回路図、第5図は
その動作を示すタイムチャート、第6図は制御手段の一
例を示す回路構成図、第7図は従来のワイヤカット放電
加工装置を示す原理図である。 1・・・被加工物、  2・・・ワイヤ電極、rI I
 ’*・・・アーク放電電圧の検出手段(分圧回路)、
20.21・・・比較手段(電圧比較器)、 23・・
・極間間隙状態判別手段、  31・・・制御手段。 なお、図中同一符号はX−又は、相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電極と被加工物とを絶縁性加工液を介在させて対向させ
    、その電極と被加工物間にパルス電圧を印加して両者間
    に放電を発生させ、その放電エネルギで上記被加工物を
    加工する放電加工装置において、上記電極と被加工物間
    で放電した際の通電期間におけるアーク放電電圧のレベ
    ルを複数段にわたって検出する検出手段と、この検出手
    段により検出されるアーク電圧レベルを予め設定した基
    準値と比較する比較手段と、上記比較手段の出力信号に
    基づいて極間状態を判別して信号を出力する極間間隙状
    態判別手段と、この判別手段の出力に基づいて上記電極
    が被加工物から離隔する速度を制御する制御手段を具備
    したことを特徴とする放電加工装置。
JP23120084A 1984-11-05 1984-11-05 放電加工装置 Pending JPS61111814A (ja)

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