JPS62287919A - 放電加工装置 - Google Patents

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】 ３、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ｆろものと、被加工物にあらかじめドリルなど
であけ１こ切孔にワイヤ電極を貫通させ、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
ｆ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置を例に説明する。

第７図において、（１）は被加工物で、その切孔（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）
七ワイヤ電極（２）の間隙し極間間隙）にノズル（６ン
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０１）の移動に
より行われる。テーブル０１）は、Ｙ軸駆動モータＱ３
．！：Ｘ軸モークα２により駆動される。以下の構成に
より、被加工物（１）、ｌ！：ｆａ極（２）の相対運動
は前述のＸ、Ｙ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））こより
供給され、下部ワ、イＮガイド（８Ａ）、被加工物（１
）中を通過して上部ガイド（８Ｂ）に達し、電気エネル
ギ給電部（９）を介して、ワイヤ巻取り兼テンションロ
ーラ０Ｇにより巻取られる。

上記Ｘ、Ｙ軸の駆動モータＱ２．Ｑ３の駆動及び制御を
行う制御装置０弔は、数値制御装置（ＮＣ制御装置）や
倣い装置あるいは、電算機を用いｆコ制御装置が用いら
れている。

電気エネルギを供給する加工電源０５は、例えば、直流
電源（１５８）、スイ・−・チング素子（１５ｂ）、電
流制限抵抗（１５り及び前記スイ・・・チング素子（１
５１り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ａ５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）こよる放電爆発によ
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ｆろまでには一定の休止時間を必
要とじ、この休止時間かや短か過ぎると砲間が充分に絶
縁回復しないうち；こ、再び同一場所に放電が集中して
ワイヤ電極（２）の溶断を発生させる。

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α９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、もしくはワ
イヤ電極の一部に突起やキズ等があり放電が集中し１こ
場合にはワイヤ電極（２）の溶断は避けられない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように従来のワイヤ力・・・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才ろた
め、加工電源α９の出力エネルギを少くする等、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し
ないようにしていｊこため、加工速度が著しく低いおい
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、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ろよう
な安全対策を施して、加工速度を低下させないようにす
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才ろこ♂である。才なわち、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・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
イヤ切断の最大要因少が発生しているこさを示す。

しかし、狭ギヤ、・・プでの加工（精度の良い加工に不
可大月こおいては、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いｔコので
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（こなされ１こ
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きする。

〔問題点を解決才ろための手段〕

この発明にかかる放電加工装置は、電極と被加工物間に
印加するパルス電圧の「休止時間」（加工に寄与しない
、オンタイムきオンタイムの間の値から極間間隙におけ
る加工液の絶縁度を検出する検出手段および該検出手段
で検出されｊコミ極と被加工物の極間間隙の絶縁度と、
あらかじめ設定し１こ基萌値七の比軟結果りこ基づいて
極間状態を判別する極間間隙状態判別手段を設（ｊ、こ
の判別手段の出力に基づいてワイヤの張力（テンンヨン
ノを減じてワイヤの消耗；こより耐張力の弱くなったワ
イヤを切断から守る。まｔこ良好となつｔこら、除々に
張力を増加させろように制御する制御手段とを備えｆこ
ものである。

〔作用〕

本発明においては、パルス電圧印加の休止時間中）こ、
高周波交流電圧を印加して、イオン濃度き独立した、純
然ｔこる絶縁度を検出できる。すなわち、高周波交流電
圧を加工粉（スラ・ジノや電解イオンの共存している電
極と被加工物の極間に印加するき、電解イオンの移動度
は高周波に対しにぷいため、加工粉による絶縁度のみを
独立して検出できる。一般に、加工中における事故要因
は、放電点の集中によるものであり、これによってワイ
ヤ断線が発生する。放電点の集中は、加工粉排除が悪い
時、加工粉により極間インピーダンスが低下して起るが
、従来の検出方式では単極性電圧を印加していたため、
電解金属イオンによる絶縁度低下も区別されずに検出し
ていた。これにより、電解金属イオンの濃度は、放電集
中の要因ではないにもかかわらず、不必要）こ極間状態
悪化きみなして回復手段を頻繁に動作させ、加工能率を
低下させていｔコ。しかし、本発明の検出手段によって
真の放電集中要因が検出され、この検出手段の検出結果
を、予め設定された基鵡値♂比較手段で比較し、この出
校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
ｆコときには、極間間隙状態を回復させるよう【こ制御
する制御手段を備え。

加工速度を低下させないようにしたものである。

〔発明の実施例〕

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）〜０９は上記従来装置と全く同一のものである。

αＧは高周波交流電源α引こよる極間もれ電流（加工粉
起因による絶縁低下のｒ、−め流れる電流）を検出する
ための電流検出器、０りは制御指令信号発生装置で、前
記電流検出器αＧ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命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０４１．加工電
源０９などに制御指令信号を供給するように構成されて
いる。

尚高周波交流電源０υは１０〜２５Ｖ１周ｅ数ｌ　Ｍ　
Ｈｚ（１００Ｋ−Ｈ７〜２０　ＡｉＦｌ、　ｚ使用可）
の交流発生器（１８ａＪと、直列の電流制限インピーダ
ンス素子（１８ｂ）とから成り、加工電源０９がパルス
電圧を発生しｔこ時には、上記インピータンス素子（１
８ｈ）により、極間に対し何等影ｖｉを与えず、加工電
源０９のスイ・チング素子（１５１）Ｊがオフの時、ｆ
なわち休止時間中のみ、交流電圧が極間に印加される。

第２図は、第１図記載の構成によるところの極間電圧Ｖ
ｇの波形と（休止時間中）こ高周波交流印加ノ、上記電
流検出器ＱＱより得られた電流信号■及び、加工電源０
９のパルス電圧がオンきなっている時の信号ＳＰ、及び
このＳ　ｐで休止時間中のみの電流信号を取り出し１コ
Ｓ　Ｄ、更；ここのＳｏを工へ：′　　　　７゜ ンＹロー叉検波してそのレベルを３段階さし、極間イン
ピータンスが低く、多大′ｆもれ電流が流れている■１
以上（２００Ω以下に相当）、これより低いレベルＶ２
（１，５にΩ程度相当〕より犬で、レベルＶｌより低い
レベル及び■２以下（加工しない時の液の比抵抗で定ま
る程度のレペルノに分け、’ｆ：ｆＬツレＶ　＋＜、　
Ｖ　＋　−Ｖ　２　、　Ｖ　２〉）信号ｆｇトしている
。

第３図は第２図の信号群を得るための回路例で、電流検
出器ＯＧの電流信号は、増幅回路（１１７）により増幅
され信号■としてアナログスイ・・・チ（１１８）の入
力きなる。アナログスイ・ｊチ（１１８Ｊの開閉は加工
電源０９のパルス信号の休止側信号であるＳｐで制御さ
れ、本例では休止時間の時のみ信号１６；商 イオードＤ、抵抗Ｒ，コンデンサＣで構成されている。

該（１１９）の出力ＳＥは、電圧比較器ｍ、２１）；こ
供給される。上記電圧比較器翰は入力された信号ＳＤが
■１より大である場合出力が１となり、電圧比較器Ｑυ
は■２より小である場合出力が１．！：なる。アンドゲ
ート（イ）はｖｌより犬でｖｌより小である信号を七つ
だすためのものである。

実験によれば、極間インピーダンスが５００〜７００Ω
以上の場合において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（５０００〜７００
０°Ｃ）及びピンチ効果のあられれが順調に行列われて
いる場合であり、被加工物側に充分なエネルギ分配がな
されていることを示していることがわかった。

また、２００Ω以下の場合には火花放電は確かに極間シ
こ存在するが、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・ｌレー被加工物占か電極−金属
イオン−被加工物といっｒコ放電しｊことしても、十分
に被加工物シこエネルキが分配されず単にワイヤを損傷
させるような放電状態であるこ♂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さ、ワイヤ電極
の損傷断線が発生することになってしまう。

よって、■１〈であるか、■１〜Ｖ２であるかによって
加工状態を制御すれば、ワイヤ電極の損傷断線を防ぐこ
とができる。第４図は、上記電圧比較器■、勾の出力に
基づいて極間間隙状態を判別する判別手段（イ）の構成
例を示すものであって、絶縁度劣化信号（Ｖｌ＜、）は
ゲート（至）を介してカウンタ四によりカウントされる
。また、正常絶縁度信号（ｖＩ〜Ｖ２）は上記カウンタ
（至）をリセ・ｙ　ｌ−Ｌ、、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、ｒ記カウンタ（５の内容はそのまま極間状態を
示すものであるきいえる。なぜなら、正常な放電であれ
ば、熱論カウノタ（ハ）は１０′であるが、王宮放電と
異常放電を繰り返している場合、カウンタ彌の内容の平
均（直は異常になるほど大々なり、正常に・τ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（至
）によって危険信号ＳＡを出力し、この信号に基づいて
状態改善のため制御をすることができる。

マ１コ、Ｄ／Ａコンバータ（５）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、上記危険倍信号Ｓ
Ａをモニタ回路例に供給する。このモニタ回路−は否定
アンドゲート（至）１発光ダイオード（ＬＥＤ）■、抵
抗ｒｏにより構成されている。

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（至）の内容のアナログ（＋ｕＳ、ｖ。

危険信号ＳＡ、電流信号　、極間電圧信号Ｖｇの関係を
示したものである。以下、上記カウンタ□□□の内容に
基づいて、極間状態回復手段を作動させ、ワイヤ断線に
至る不具合を解消する具体的方法につき以下詳述する。

さて上記出力に基づいてワイヤ電極のテンンヨ・ンを変
化させる方法を、第６図を用いて説明する。

ワイヤ送り機構は、第６図のごとく、供給リール（ｔｏ
ａ）より出たワイヤはワイヤ張力発生のテンションモー
タ（９）、テンションリール（ｌｏｔ）、補助リール（
１０２）によって所定テンションを有し、加工間隙を通
って引っばりキャプスタン（１０３Ｊ、キャーｆス９ン
ローラ（１０４）、キャブスタノモーク＜　１０５Ｊに
より引き出され、巻取りリール（１０Ｉりにより巻き取
られる。

さて、極間状態が悪化して放電集中やワイヤ断線の前駆
状態が検出されると、検出回路（イ）より電圧が出力さ
れ、本電圧は増幅器（１０６）で増幅され制御トランジ
スタ＜ＬＯ７）のベース電圧として出力される。エミ・
ｌり抵抗（１０８）をＲとし、モータを流れる電流を１
とすると ■−Ｖ　　Ｖｓ−Ｖｎｇ、Ｖｓ １も−ＩＬ　　　　ｉｔ 尚ＶＳは＠によるモータ制御１１電圧であり、ＶＢＥは
約０．６Ｖと微弱一定であり、はぼ無視でき、モータの
電流はＶｓにより制御されるが、ＶＳは低下しモータ電
流が減少して、ワイヤテンションは減少しワイヤの消耗
（放電集中による異常消耗）により耐張力の弱まったワ
イヤを切断から守るこさができる。また、良好になっ１
こら除々に張力を増加させる。

ワイヤ張力は強いほうが電極剛性が増し短絡は少なく加
工速度も早いが、本方式では、張力限界まで常にワイヤ
テンションを制御することを目的としている。まｔこ、
別効果さして、テンションを減することにより短絡を生
じしめ、ワイヤ断を防ぎつつ、短絡バリクを行わしめ、
他の放電集中防止策（電流減少、バ、・り運動による無
負荷化）りこより、より確実（こ異常加工からの脱出が
可能となる。

以上のように本発明によれば、極間状態に応動じてワイ
ヤ張力を変化させるという従来にないワイヤ力、・ト放
宣加工機を提供′ｆるものである。

【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図は極間の
絶縁度の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
を示すタイムチセード、第６図は制御手段の一例を示す
回路構成図、第７図は従来のワイヤ力・ト放電加工装置
を示す原理図である。 図中、（１）は被刀日工物、（２）はワイヤ電極、α９
は加工電源、０ｅは電流検出器、α力は制御指令信号発
生装置、０８）は高周波交流室υ、＠は極間間隙状態を
判別する判別手段である。 なお、図中同一符号は同−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
   に印加するパルス電圧の休止時間に、高周波交流電圧を
   重畳させる手段と、この高周波交流電圧により上記電極
   と被加工物の間隙に存在する上記絶縁性加工液の絶縁度
   を検出する検出手段と、この検出手段により検出される
   上記電極と被加工物の間隙の絶縁度を、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ワイヤ電
   極の張力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。