JPS6150736B2 - - Google Patents
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- JPS6150736B2 JPS6150736B2 JP56019724A JP1972481A JPS6150736B2 JP S6150736 B2 JPS6150736 B2 JP S6150736B2 JP 56019724 A JP56019724 A JP 56019724A JP 1972481 A JP1972481 A JP 1972481A JP S6150736 B2 JPS6150736 B2 JP S6150736B2
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- semiconductor switching
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING 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
- B23H1/00—Electrical 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
- B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
- B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
本発明は、電極と被加工物間（以上加工間隙と
称する）に半導体スイツチング素子を介した直流
電源によりパルス通電する放電加工装置の改良に
関するものである。 この放電加工装置の基本的な回路構成を第１図
に示す。この回路は、加工用直流電源１０（電圧
Ｅ）に電流制限用抵抗器１２（抵抗値Ｒ）、半導
体スイツチング素子１４、加工間隙１６が直列接
続され、スイツチング素子１４をパルス状に導通
させて、加工間隙１６に放電エネルギーを供給す
る。第３図の加工電流波形Ａはこの装置によるも
のである。 ここで、放電加工における単一パルスによる放
電除去量Ｗは、次式の如く、放電電流のピータ値
Ipおよびパルス幅Tpに比例する。 Ｗ≒Ｋ・Ip1.3〜1.4×Tp（Ｋ：比例定数） また、最も良く使われる銅電極で鉄を加工する
放電加工装置の場合、電極側を負極とした方が大
きな加工速度が得られることが知られているし、
更に電極を負とする場合、電極消耗は同一エネル
ギーにおいて放電電流のパルス幅Tpに比例する
ことが知られている。従つて、電極を負とし、電
流ピーク値Ipを高く、かつパルス幅TPを小さく
することが、加工速度の向上および電極消耗を小
さくする面で有効な訳である。 このような観点から、従来、第２図に示すコン
デンサ式の放電加工装置が用いられている。この
回路は、第１図の構成に加えて、加工間隙１６に
コンデンサ１８（容量Ｃ）を接続したものであ
る。なお、２０は加工間隙１６とコンデンサ１８
を結ぶリード線のインダクタンス（値をＬとす
る）である。周知のように、この方式の装置では
コンデンサ１８の充電エネルギーが加工間隙１６
に供給（放電）される。第３図の放電電流波形Ｂ
がこのコンデンサ式のものを示している。そし
て、これの電流ピーク値Ipおよびパルス幅Tpは
下式のように決定される。 第３図から明かなように、コンデンサ式放電加
工装置によれば、第１図の基本回路のものに比べ
た場合、電流ピーク値Ipを高く、パルス幅Tpを
小さくすることが容易であり、ワイヤカツト放電
加工装置に良く用いられている。 ところが、更に加工速度の増加を計るためには
単一パルスのエネルギーの増加が必要である。そ
のため、電源容量の増加、電流制限抵抗値Ｒの減
少、半導体スイツチング素子の増加に加え、コン
デンサ１８の容量Ｃを大きくすることが不可欠で
ある。しかし、上記(2)式から明かなように、コン
デンサ容量Ｃの増加はパルス幅Tpの増大を招
き、その結果電極消耗を増大させてしまう。極細
ワイヤを電極とするとワイヤカツト放電加工装置
の場合、電極消耗の増大はワイヤ切れ→加工停止
につながることが多く、たとえワイヤ切れに至ら
なくとも、消耗したワイヤ電極の一部が被加工物
に付着して、加工精度を著しく低下させてしま
う。このことから、コンデンサ容量Ｃを大きくし
て加工速度増大を計ることに限界があつた。 本発明は前述した従来の課課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、パルス幅Tpの増大を
おさえ、かつ電流ピーク値Ipを大きくとれるよう
にした放電加工装置を提供することにある。 上記目的を達成するために、本発明は、加工間
隙に半導体スイツチング素子を介して加工用直流
電源を接続したものにおいて、この半導体スイツ
チング素子と並列にダイオードと制御用直流電源
との直列回路を接続し、上記加工用直流電源から
の放電電流が上記半導体スイツチング素子をオフ
したとき該電流とは逆極性の上記制御用直流電源
側に流されて急速に減少するようにしたことを特
徴とする。 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。 第４図は本発明の放電加工装置の基本回路構成
を示する。電圧E1の加工用直流電源１０に、線
路のインダクタンス２２（値をＬとする）、半導
体スイツチング素子１４、加工間隙１６とが直列
接続された形になつており、この閉回路中に従来
の電流制限用抵抗器１２は設けていない。また、
半導体スイツチング素子１４と並列にダイオード
２４と制御用直流電源２６の直列回路が接続され
ている。ダイオード２４は、加工用直流電源１０
からの放電電流に対して順方向となつているが、
制御用直流電源２６は上記電流に対して逆極性に
接続されており、しかもその電圧E2は上記電圧
E1より高い。 上記構成において、半導体スイツチング素子１
４をオンにすると、加工用直流電源１０から線路
インダクタンス２２、半導体スイツチング素子１
４を通して加工間隙１６に放電電流が流れる。そ
の放電立上り電流irは、半導体スイツチング素子
１４のオン後の時間をtrとすると、次式(3)で表わ
される。 ir＝Ｅ１／Ｌ・tr …(3) この立上がり電流irの波形例を第６図のＦに示し
ている。 また、半導体スイツチング素子１４をオフにす
ると、加工用直流電源１０からの放電電流はダイ
オード２４、制御用直流電源２６側を通ることに
なるが、この系の電源２６は放電電流と逆極性と
なつているので、放電電流は急速に立下る。その
放電立下り電流ifは、半導体スイツチング素子１
４のオフ後の時間をtfとすると次式(4)で表わされ
る。 if＝Ｅ２／Ｌ・tf …(4) この立下り電流ifの波形例を第６図のＦに示して
いる。 上式(3)，(4)から分かるように、放電電流の立上
りirおよび立下りifの変化をそれぞれ加工用直流
電源電圧E1および制御用直流電源電圧E2によつ
て任意に調整できる。つまり、電流ピーク値Ipは
立上り電流irを調整することで所望の値が得ら
れ、パルス幅Tpは立上り電流irおよび立下がり
電流ifの変化をできる限り急にすることで小さく
できる訳だが、これらの調整、制御を電圧E1と
E2によつて行なえるのである。第６図において
点線で示す放電電流波形Ｇは、波形Ｆの場合に比
べ、電圧E1を小さくして立上り電流irの傾きを小
さくし、電圧E2を大きくして立下り電流ifの傾き
を大きくした場合の例である。 ここで、第２図に示した従来のコンデンサ式の
回路と第４図に示した本発明の回路との比較を具
体例で示す。 ☆従来方式（第２図）による諸元 Ｅ＝150V Ｃ＝２μＦ Ｌ＝0.4μＨ ☆本発明方式（第４図）による諸元 E1＝150V E2＝200V Ｌ＝0.4μＨ 半導体スイツチング素子１４のオン時間…１μ
Ｓ ☆共通事項 ワイヤ径…0.2φ 被加工物厚さ…60mm 以上の条件下での計算値と実測値を下表に示す。
称する）に半導体スイツチング素子を介した直流
電源によりパルス通電する放電加工装置の改良に
関するものである。 この放電加工装置の基本的な回路構成を第１図
に示す。この回路は、加工用直流電源１０（電圧
Ｅ）に電流制限用抵抗器１２（抵抗値Ｒ）、半導
体スイツチング素子１４、加工間隙１６が直列接
続され、スイツチング素子１４をパルス状に導通
させて、加工間隙１６に放電エネルギーを供給す
る。第３図の加工電流波形Ａはこの装置によるも
のである。 ここで、放電加工における単一パルスによる放
電除去量Ｗは、次式の如く、放電電流のピータ値
Ipおよびパルス幅Tpに比例する。 Ｗ≒Ｋ・Ip1.3〜1.4×Tp（Ｋ：比例定数） また、最も良く使われる銅電極で鉄を加工する
放電加工装置の場合、電極側を負極とした方が大
きな加工速度が得られることが知られているし、
更に電極を負とする場合、電極消耗は同一エネル
ギーにおいて放電電流のパルス幅Tpに比例する
ことが知られている。従つて、電極を負とし、電
流ピーク値Ipを高く、かつパルス幅TPを小さく
することが、加工速度の向上および電極消耗を小
さくする面で有効な訳である。 このような観点から、従来、第２図に示すコン
デンサ式の放電加工装置が用いられている。この
回路は、第１図の構成に加えて、加工間隙１６に
コンデンサ１８（容量Ｃ）を接続したものであ
る。なお、２０は加工間隙１６とコンデンサ１８
を結ぶリード線のインダクタンス（値をＬとす
る）である。周知のように、この方式の装置では
コンデンサ１８の充電エネルギーが加工間隙１６
に供給（放電）される。第３図の放電電流波形Ｂ
がこのコンデンサ式のものを示している。そし
て、これの電流ピーク値Ipおよびパルス幅Tpは
下式のように決定される。 第３図から明かなように、コンデンサ式放電加
工装置によれば、第１図の基本回路のものに比べ
た場合、電流ピーク値Ipを高く、パルス幅Tpを
小さくすることが容易であり、ワイヤカツト放電
加工装置に良く用いられている。 ところが、更に加工速度の増加を計るためには
単一パルスのエネルギーの増加が必要である。そ
のため、電源容量の増加、電流制限抵抗値Ｒの減
少、半導体スイツチング素子の増加に加え、コン
デンサ１８の容量Ｃを大きくすることが不可欠で
ある。しかし、上記(2)式から明かなように、コン
デンサ容量Ｃの増加はパルス幅Tpの増大を招
き、その結果電極消耗を増大させてしまう。極細
ワイヤを電極とするとワイヤカツト放電加工装置
の場合、電極消耗の増大はワイヤ切れ→加工停止
につながることが多く、たとえワイヤ切れに至ら
なくとも、消耗したワイヤ電極の一部が被加工物
に付着して、加工精度を著しく低下させてしま
う。このことから、コンデンサ容量Ｃを大きくし
て加工速度増大を計ることに限界があつた。 本発明は前述した従来の課課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、パルス幅Tpの増大を
おさえ、かつ電流ピーク値Ipを大きくとれるよう
にした放電加工装置を提供することにある。 上記目的を達成するために、本発明は、加工間
隙に半導体スイツチング素子を介して加工用直流
電源を接続したものにおいて、この半導体スイツ
チング素子と並列にダイオードと制御用直流電源
との直列回路を接続し、上記加工用直流電源から
の放電電流が上記半導体スイツチング素子をオフ
したとき該電流とは逆極性の上記制御用直流電源
側に流されて急速に減少するようにしたことを特
徴とする。 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。 第４図は本発明の放電加工装置の基本回路構成
を示する。電圧E1の加工用直流電源１０に、線
路のインダクタンス２２（値をＬとする）、半導
体スイツチング素子１４、加工間隙１６とが直列
接続された形になつており、この閉回路中に従来
の電流制限用抵抗器１２は設けていない。また、
半導体スイツチング素子１４と並列にダイオード
２４と制御用直流電源２６の直列回路が接続され
ている。ダイオード２４は、加工用直流電源１０
からの放電電流に対して順方向となつているが、
制御用直流電源２６は上記電流に対して逆極性に
接続されており、しかもその電圧E2は上記電圧
E1より高い。 上記構成において、半導体スイツチング素子１
４をオンにすると、加工用直流電源１０から線路
インダクタンス２２、半導体スイツチング素子１
４を通して加工間隙１６に放電電流が流れる。そ
の放電立上り電流irは、半導体スイツチング素子
１４のオン後の時間をtrとすると、次式(3)で表わ
される。 ir＝Ｅ１／Ｌ・tr …(3) この立上がり電流irの波形例を第６図のＦに示し
ている。 また、半導体スイツチング素子１４をオフにす
ると、加工用直流電源１０からの放電電流はダイ
オード２４、制御用直流電源２６側を通ることに
なるが、この系の電源２６は放電電流と逆極性と
なつているので、放電電流は急速に立下る。その
放電立下り電流ifは、半導体スイツチング素子１
４のオフ後の時間をtfとすると次式(4)で表わされ
る。 if＝Ｅ２／Ｌ・tf …(4) この立下り電流ifの波形例を第６図のＦに示して
いる。 上式(3)，(4)から分かるように、放電電流の立上
りirおよび立下りifの変化をそれぞれ加工用直流
電源電圧E1および制御用直流電源電圧E2によつ
て任意に調整できる。つまり、電流ピーク値Ipは
立上り電流irを調整することで所望の値が得ら
れ、パルス幅Tpは立上り電流irおよび立下がり
電流ifの変化をできる限り急にすることで小さく
できる訳だが、これらの調整、制御を電圧E1と
E2によつて行なえるのである。第６図において
点線で示す放電電流波形Ｇは、波形Ｆの場合に比
べ、電圧E1を小さくして立上り電流irの傾きを小
さくし、電圧E2を大きくして立下り電流ifの傾き
を大きくした場合の例である。 ここで、第２図に示した従来のコンデンサ式の
回路と第４図に示した本発明の回路との比較を具
体例で示す。 ☆従来方式（第２図）による諸元 Ｅ＝150V Ｃ＝２μＦ Ｌ＝0.4μＨ ☆本発明方式（第４図）による諸元 E1＝150V E2＝200V Ｌ＝0.4μＨ 半導体スイツチング素子１４のオン時間…１μ
Ｓ ☆共通事項 ワイヤ径…0.2φ 被加工物厚さ…60mm 以上の条件下での計算値と実測値を下表に示す。
【表】
上記具体例のように、本発明によればパルス幅
Tpを増大させることなく、電流ピーク値Ipを大
きくとることが可能となる。 第５図は本発明の他の実施例を示す。第４図と
異なるのは、直流電源２６に電流制限用抵抗器２
８を直列接続し、これらにコンデンサ３０を接続
した点であり、このコンデンサ３０は常時電圧
E2に充電されており、このコンデンサ３０が実
質的に制御用直流電源として作用する。なお、コ
ンデンサ３０は半導体スイツチング素子１４のオ
フ時にインダクタンス２２で発生する過電圧を吸
収する働きを有するとともに、過渡時の電流供給
を分担するためE2の電源容量を第４図の回路構
成に比し低減できる効果がある。 ところで、上記(3)，(4)式に示すように、放電電
流の立上り、立下りは線路のインダクタンス２２
の値によつても変化する。このインダクタンスは
線路の長さや機械構造により異つてくるため、同
一装置では比較的問題はないが、大きさ等が異な
る装置に対しても上記インダクタンスを等しくす
るのは非常に難しく、装置間で放電電流特性が異
なつてくることが考えられる。しかし本発明によ
れば、インダクタンスのバラツキを電圧E1，E2
を個々に調整することで補正でき、均一な特性の
装置を実現できる。 以上詳細に説明したように、本発明の放電加工
装置によれば、放電電流のパルス幅をそれ程大き
くせずに電流ピーク値を充分高くすることがで
き、その結果、加工速度を増大し、かつ電極消耗
を防止できる。
Tpを増大させることなく、電流ピーク値Ipを大
きくとることが可能となる。 第５図は本発明の他の実施例を示す。第４図と
異なるのは、直流電源２６に電流制限用抵抗器２
８を直列接続し、これらにコンデンサ３０を接続
した点であり、このコンデンサ３０は常時電圧
E2に充電されており、このコンデンサ３０が実
質的に制御用直流電源として作用する。なお、コ
ンデンサ３０は半導体スイツチング素子１４のオ
フ時にインダクタンス２２で発生する過電圧を吸
収する働きを有するとともに、過渡時の電流供給
を分担するためE2の電源容量を第４図の回路構
成に比し低減できる効果がある。 ところで、上記(3)，(4)式に示すように、放電電
流の立上り、立下りは線路のインダクタンス２２
の値によつても変化する。このインダクタンスは
線路の長さや機械構造により異つてくるため、同
一装置では比較的問題はないが、大きさ等が異な
る装置に対しても上記インダクタンスを等しくす
るのは非常に難しく、装置間で放電電流特性が異
なつてくることが考えられる。しかし本発明によ
れば、インダクタンスのバラツキを電圧E1，E2
を個々に調整することで補正でき、均一な特性の
装置を実現できる。 以上詳細に説明したように、本発明の放電加工
装置によれば、放電電流のパルス幅をそれ程大き
くせずに電流ピーク値を充分高くすることがで
き、その結果、加工速度を増大し、かつ電極消耗
を防止できる。
第１図は従来の基本的な放電加工装置の回路
図、第２図は従来のコンデンサ式放電加工装置の
回路図、第３図は第１図および第２図のものの放
電電流波形の比較図、第４図は本発明の第１実施
例の回路図、第５図は本発明の他の実施例の回路
図、第６図は第４図と第２図のものの放電電流波
形の比較図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は加
工用直流電源、１４は半導体スイツチング素子、
１６は加工間隙、２２は線路インダクタンス、２
４はダイオード、２６は制御用直流電源である。
図、第２図は従来のコンデンサ式放電加工装置の
回路図、第３図は第１図および第２図のものの放
電電流波形の比較図、第４図は本発明の第１実施
例の回路図、第５図は本発明の他の実施例の回路
図、第６図は第４図と第２図のものの放電電流波
形の比較図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は加
工用直流電源、１４は半導体スイツチング素子、
１６は加工間隙、２２は線路インダクタンス、２
４はダイオード、２６は制御用直流電源である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電極と被加工物よりなる加工間隙に半導体ス
イツチング素子を介して加工用直流電源を接続し
たものにおいて、上記半導体スイツチング素子と
並列にダイオードと制御用直流電源との直列回路
を接続し、上記加工用直流電源からの放電電流が
上記半導体スイツチング素子をオフしたとき該電
流とは逆極性の上記制御用直流電源側に流されて
急速に減少するようにしたことを特徴とする放電
加工装置。 ２ 特許請求の範囲１の装置において、加工用お
よび制御用直流電源の電圧をそれぞれ可変とした
ことを特徴とする放電加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1972481A JPS57138527A (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Electric discharge machining device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1972481A JPS57138527A (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Electric discharge machining device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57138527A JPS57138527A (en) | 1982-08-26 |
| JPS6150736B2 true JPS6150736B2 (ja) | 1986-11-05 |
Family
ID=12007249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1972481A Granted JPS57138527A (en) | 1981-02-13 | 1981-02-13 | Electric discharge machining device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57138527A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029213A (ja) * | 1983-07-24 | 1985-02-14 | Inoue Japax Res Inc | 放電加工回路 |
| JPH0266921U (ja) * | 1988-10-20 | 1990-05-21 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245797A (en) * | 1975-06-17 | 1977-04-11 | Agie Ag Ind Elektronik | Pulse generator to be used in ectroerosion machine tool |
-
1981
- 1981-02-13 JP JP1972481A patent/JPS57138527A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245797A (en) * | 1975-06-17 | 1977-04-11 | Agie Ag Ind Elektronik | Pulse generator to be used in ectroerosion machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57138527A (en) | 1982-08-26 |
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