JPS62287928A - 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】 〔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、被加工物にあらかじめドリルなど
であけた切孔にワイ°ヤ電極を貫通させ、この被加工物
とワイヤ重傷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（ｊ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）
に涌されたワイヤ電極（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）からボンデ（５）で、被加工物（１）
とワイヤ電倹（２）の間隙（ｔＴ＜間間隙）にノズル（
６）により噴射される。

被加工物（１）とワイヤ’［（２）との間の相対運動は
。

被加工物（１）　ｆｅａせているテープ／Ｌ／Ｑυの移
動により行われる。テープ／”Ｑｌ）ｌ’ｊ：、　Ｙ軸
駆動モータαａとＸ軸駆動モータａ２により駆動される
。以上の構成により、被加工物（１）と電ｔ＠（２）の
相対運動は前述のＸ。

Ｙｌ軸平面内に於いて２次元下面の運動となる。

ワイヤ電＋７ｉ　（２）は、ワイヤ供給リール（７）に
より供給され、下部ワイヤガイド（８Ａ）、彼１工物（
１）甲を通過して上部ガイド（８Ｂ）ｉこ達し、′混気
エネルギ給電部（９）を介して、ワイヤ巻取り兼テンシ
ョンローラリＱにより巻取られる。

」二記Ｘ　、　Ｙ軸の駆動モーフ（１２、０３の駆動及
び制がＩＩＩを行う制御装置０４）は、数値制御装面（
ＮＣ制御装置）や倣い装置、あるｌＡ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０９ば１例えば。

直流電源（１５ａ）　、スイッチング素子（１５’ｂ）
　、電流制限抵抗（１５り及び前記スイッチング１子（
１５１））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α９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すぎると極間が
充分に杷縁回復しなめうちに再び同一場所に放電が集中
してワイヤ電極（２）の溶断を発生させる。

従って１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４ｉ切れを生じさせない程度の充分余裕を待った
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
電が集中した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め
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ｊ員傷直
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るよ
うな安全対策を施して、加工速度を低下させないように
することが行われている。

この場合、７ＩＯ工状態の良否あるＡはワイヤ電極の断
線の直前状弗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
、平均電圧値が低め時は、顆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
（ワイヤ切断の最大要因）が発生して＾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いたのでは、や
はり加工能率が著るしく低下すると力う問題点があった
。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
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、電極と被加工物間に
印加するパルス電圧の「休止時間」（加工に寄与しなめ
、オンタイムとオンタイムの間の消イオン時間）に−１
００ＫＨｚ以上の高周波交流電圧を車乗させ、この電圧
印加により生ずる電流値から極間間隙における那工液の
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
た。電極と被加工物の極間間隙の絶縁度と、予め設定し
た基準値との比較結果に基づカて極間状態を判別する極
ｎ■間隙状態判別手段を設け、この判別手段の出力に基
づいて加工液の噴射圧を増加しスラッジの排出能力を増
加させ、加工物内におけるスラッジ要因によるインピー
ダンス低下に伴う放電集中を防ぐように制御する制御手
段とを備えたものである。

〔（乍　　用　〕

本発明においては、パルレス電圧印７．Ｉｉ］の休＋を
時間中に、高周波交流電圧を印加ｊ７て＋　、（オン濃
度と独立した。純然たる絶縁度を検出できる。すなわち
、高周波交流電源を加工Ｖ）（スラッジ）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と、電
解フイオンの移・防疫は高周波に対しにぷいため１加工
粉による絶縁度のみを独立して検出できる。一般に、７
ＪＤ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Ａ時、
７ＪＯ工粉により極間インピーダンスが低下して起こる
が、従来の検出方式では電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、不必要に極間状、
爬悪化とみなして回復手段を頻繁に動作させ、加工能率
を低下させていた。しかし１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、予め設定された基厘値と比較手段で比較し、この
比１咬結果に基づいて面間間隙状態判別手段で極間状態
を判別（ッ、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、極間間隙状態を回復させるように制
御する制御手段を備え、　７Ｊ［Ｉ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）〜（１９ハ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印による極間もれ電流（７７
１］工粉起因による。絶縁低下のため流れる電流）を検
出するための電流検出器、αη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ｒｇ判別手段などを有し、側副装置０１
Ｄ、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α〜は１０〜２５■１周波数ＩＭＩ
Ｉｚ　（１００ＫＨｚ〜２０Ｍトし使用可）の交流発生
器（１８ａ）と、直列の電流制限インピーダンス素子（
ｉＢｂ）とから成り、加工電源α９がパルス電圧を発生
した時には、上記インピーダンス素子（１３１））によ
り、極間に対し何等影響を与えず、加工電源α９のスイ
ッチング素子（１５ｔ））がオフの時、すなわち休止時
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
Ｖｇの波形と、（休止時間中に高周波交流団７ＪＯ）上
記電流検出器（ＩＱより得られた電流信号工及び加工電
源α９のパルス電圧がオンとなっている時の信号Ｓｐ、
及びこのＳｐで休止時間中のみの電流信号を取り出した
ＳＤ、更にこのＳＤをエンベロー）検波して、そのレベ
ルを３段階とし、（７間インピーダンスが低く、多大な
もれ電流が流れているＶｌ　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
り大で。

レベル■、　　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ベル）に分け、それ
ぞれ、Ｖｌ（、Ｖｌ　〜Ｖ２．Ｖ２＞　の信？ｊａとし
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α０の電流信号は、増；隔回路（１１７）に
より増幅され信号工として、アナログスイッチ（１１８
）の入力となる。アナログスイッチ（１１８）の開閉は
。

加工電源α９のパルス信号の休止側信号であるＳｐで制
−され１本例では、休止時間の時のみ信号Ｔを通すよう
にしている。この通過信号がＳｌ）で。

この信号をエンベロープ検波する回路（１，１９）は。

ダイオード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（イ）。

Ｑυに供給される。上記電圧比較器（イ）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（２Ｄは■２より小である場合出力が１とな
る。アンドゲートｂは■２より大でｖｌ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、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（５０００〜７０
００℃）及びピンチ効果のあられれが順調に行われてバ
る場合であり、被加工物側に充分なエネルギ分配がなさ
れて力ることを示してめることがわかった。

また、２００Ω以下の場合には、火花放電は確かに極間
に存在するが、電（ｊと被加工物間に直接存在して−る
のではなく一’直樺→スラッジ→彼１ｙｔ、ｓ工物とか
電極→金属イオンー彼加工物といった放電をしたとして
も、充分に被加工物にエネルギが分配されずに単にワイ
ヤを損傷させるような放電状四であることが判明した。

従って、このような放電状態は百ちに除去しなりと、ワ
イヤ電（ｊの損傷断線が発生することになってしまう。

よって、■１くであるか、Ｖｌ〜■２　であるかによ−
て加工状態を制御すれば、ワイヤ電極の損傷新線を防ぐ
ことができろ。第４図は、上記電圧比較器■、■υの出
力に基づ力て極間間隙状態を判別する判別手段＠の構成
例を示すものであって、仙縁度劣化信号（■１＜）ｆｌ
デート（至）を介してカウンタ（ハ）によりカウントさ
れる。また、正常絶縁度信号（Ｖｌ〜Ｖ２　　）は上記
カウンタｆ２！！ｊをリセノトシ。

異常放電が連続しなめかぎりカウントしつづけ、１いよ
うにしている。

従って、上記力ワンタ弼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
、熱論力ヮンタ（ハ）は０′であるが、正常放電と異常
放電を繰り返してめる場合。

カウンタ（ハ）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（至
）によって危険信号３Ａを出力し、この信号に基づいて
状■改善のための制御をすることができる。

また、Ｄ／Ａコンバータ（ハ）によるアナログ出力ＳＮ
ヲ用いてアナログ表示するとか、上記危険信号Ｓ、ｔを
モニタ回路−に供給する。このモニタ回路りは否定アン
ドゲート翰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１以上述べた異常放電検出のタイムチャートで
、カウンタ（ハ）の内容のアナログ値３．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、カウンタ（至）の内容に基づ
めで、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。

上記検出信号ＳＪの有無に応じて極間間隙への加工液噴
出圧力を変化させれば、極間状態を回復させることがで
きる。第６図において、加工液タンク（４）から加工液
供給ポンプ（５）より吸い上げられた加工液は、電磁バ
ルブ（１０１）　、手動バルブ（＋０２）を介してパイ
プ（１０３）を；山り、このバイブ（１０３）は噴出路
（９）に接続されており、ＮＪＩ液圧は液圧メークリレ
ー（１０５）により観測され、しかも所定圧力を越すと
フィードバック信号ＳＲが出力されて！　磁１＜　／ｌ
’ブ（１０１）のコントローラ（１０６）にフィードバ
ックされ、適切な設定圧力を維持する。なお１手動パル
プ（１０２）は、電磁バルブ（１０１）が動作しない時
の最低圧力を維持するためのものである。加工状態が悪
化し、極間間隙に加工粉が滞留すると、検出信号ＳＡが
出力され、この信号Ｓ、（はパルプコントローラ（１０
６）に入力されるため、電磁バルブ（１０１）は開放と
なり、液圧メータリレー（１０５）から信号フィードバ
ックされるまで開き続ける。この強い噴出圧力によって
極間間隙に存在していた加工粉はすみやかに除去されて
極間状態は回復する。回復すると検出信号ＳＡは出力さ
れ／：Ｃくなり−？［磁パルプ（１０１）は閉じ１手動
バルブ（ｌｏ２）のみで設定された弱い圧力に戻る。尚
、何故２種手の圧力が必要かについて述べると、一般に
、　０．０５　’Ｙ、ｇＡ：ｄ程度の圧力の特選も極間
インピーダンスが適切で（適度に汚れてｂるほうが放電
しやす＜、７ＸＩ工の安定性がよい。）、また０、　５
　ｋｇ／ｃｄ以上となると、極間間隙のインピーダンス
が高くなりすぎて放電のための間隙長が狭くなりすぎ、
短絡が発生しやすくなって加工が不安定になる等の不具
合があるため１通常は０．０５　ｋｇ７’ｃｉ以下で加
工しているのが望ましく９版間が汚れすぎたり、７ＪＯ
工のスラッジが一部に滞留した時のみ。

高圧の液流を必要とするのである。

以上のように本発明によれば、極間間隙状態の良否に応
動して加工液噴出圧力を制御するため。

極間間隙に生成する加工粉の排出が能率的に行われるこ
とになり、７Ｘ］工能率を著しく改善できる。

すなわち、加工粉が極間間隙ζこ存在すると放電の火花
は電極→加工粉→被那工物の経路で発生するため、放電
エネルギのかなりの割合が加工粉と加工液の熱分解に費
やされ、加工速度が低下するという現象を防止できるこ
とと、ワイヤの局部消耗や、放電集中による断線を未然
に防ぐことができるという効果がある。以上のごとく放
電の異常を既述の検出方法で判別し、該検出結果をもと
にして極間間隙状態の回復をはかるために、加工液圧を
変化させて極間間隙の加工粉や、スラッジを排除して良
好な状匹に復帰させるという従来にないワイヤカット放
電加工表置の提供を行うものである。

尚１本実施例では噴出、噴射の事例で説明してきたが、
吸引による加工の場も全く同様の効果を得ることは明ら
かである。

【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５第２図はこ
の実施例の動作を示すタイムチャーｒ。 、ｇ３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［ル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表置を示す原理図
である。 図中、（１）は被加工物、（２）はワイヤ電極、００は
加工電源、α・は電流検出器、０７）は制御指令信号発
生装置、０８）は高周波交流電源、脅は極間間隙状態を
判別する判別手段である。 なお１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
   重乗させる手段と、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上記加工
   液の噴出圧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。