KR20160004958A

KR20160004958A - 와이어 방전 가공기

Info

Publication number: KR20160004958A
Application number: KR1020150094800A
Authority: KR
Inventors: 야스오 나카시마; 야스오 하세가와; 아키요시 가와하라
Original assignee: 화낙 코퍼레이션
Priority date: 2014-07-04
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2016-01-13
Also published as: EP2962797A1; US20160001385A1; JP2016016463A; KR20180006989A; JP5972935B2; US9815132B2; CN105312694A

Abstract

와이어 방전 가공기에 있어서, 제어 수단은, 가공 경로의 적어도 일부에 있어서, 가변 직류 전원의 출력 전압을 통상 가공시보다 작게 하고, 또한, 제 2 스위칭 소자의 온 시간을 통상 가공시보다 길게 하는 신호를 출력함으로써, 와이어 전극의 성분을 워크와 워크로부터 절취되는 부분 사이에 부착시켜 양자를 접착시키는 제어를 실시한다.

Description

와이어 방전 가공기{WIRE ELECTRIC DISCHARGE MACHINE}

본 발명은, 와이어 전극과 피가공물 (워크) 의 극간에 전압을 인가하여 방전을 일으키면서, 서보 모터로 와이어 전극과 워크의 상대 위치를 변화시켜, 워크를 원하는 형상으로 가공하는 와이어 방전 가공기에 관한 것이다.

최근의 와이어 방전 가공기에 사용되고 있는 가공 전원은, 트랜지스터를 제어하여 원하는 극간 전압, 극간 전류를 생성하는 방식이 주류이다. 종래부터 사용되고 있는 가공 전원의 대표적인 전원 회로를 도 3 에 나타낸다.

가공 전원 (1) 은, 워크 (2) 와 와이어 전극 (3) 사이에 형성되는 극간에 방전을 야기하기 위한 방전 야기 회로와, 워크 (2) 의 제거 가공을 실시하기 위한 전류 공급 회로, 기타로 구성된다. 방전 야기 회로는 제 1 직류 전원 (4) 을 구비하고, 제 1 스위칭 소자 (5) 와 전류 제한 저항 (6) 을 개재하여 극간에 접속된다. 한편, 전류 공급 회로는 제 2 직류 전원 (7) 을 구비하고, 제 2 스위칭 소자 (8), 부유 인덕턴스 (10) 를 개재하여 극간에 접속된다. 또, 방전 가공의 효율화를 위하여, 전류 공급 회로에 제 3 스위칭 소자 (9) 를 추가하고, 가공 전류를 환류하는 경우도 많다. 또한, 극간에 방전이 발생했는지 여부를 검출하는 전압 검출 회로 (방전 검출 수단 (11)), 각 스위칭 소자 (5, 8, 9) 의 온·오프를 제어하는 제어 수단 (12) 을 구비하고 있다.

다음으로 도 3 에 나타내는 가공 전원의 동작을 설명한다. 도 4 는 도 3 에 나타내는 가공 전원에 있어서, 제 3 스위칭 소자 (9) 를 사용하지 않는 경우의 회로의 동작을 설명하는 도면이다. 도 5 는 도 3 에 나타내는 가공 전원에 있어서, 제 3 스위칭 소자 (9) 를 사용하는 경우의 회로의 동작을 설명하는 도면이다. 제어 수단 (12) 으로부터 제 1 ∼ 제 3 스위칭 소자 (5, 8, 9) 를 구동하는 신호를 각각 S1 ∼ S3 으로 한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이 제 3 스위칭 소자 (9) 를 사용하지 않는 경우, 제어 수단 (12) 으로부터 처음에 제 1 스위칭 소자 (5) 로 신호 (S1) 를 출력한다. 극간의 간극 거리가 충분히 작으면 방전이 발생한다. 방전 검출 수단 (11) 에 의해 극간의 방전을 검출하면 제어 수단 (12) 에 방전을 검출한 것을 통지한다. 제어 수단 (12) 은 제 1 스위칭 소자 (5) 에 출력되는 신호 (S1) 를 오프하고, 동시에 제 2 스위칭 소자 (8) 에 신호 (S2) 를 일정 시간 온하는 신호를 출력한다. 제 2 스위칭 소자 (8) 를 온함으로써, 대전류를 극간에 공급함으로써 워크를 제거 가공한다. 그 후 극간의 절연을 회복하기 위하여 휴지 시간을 형성하고, 1 사이클이 완료된다.

도 5 에 나타내는 바와 같이 제 3 스위칭 소자 (9) 를 사용하는 경우에는, 제 2 스위칭 소자 (8) 의 신호 (S2) 와 동시에, 제 3 스위칭 소자 (9) 의 신호 (S3) 도 온하고, 신호 (S3) 를 신호 (S2) 보다 늦춰 오프함으로써 극간 전류를 환류시키는 기간을 만들고, 전류 파형의 폭을 길게 하여 가공량을 늘릴 수 있다. 즉 방전 가공을 효율화할 수 있다.

제 3 스위칭 소자 (9) 를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우 중 어느 경우에 있어서도, 여러 가지 와이어 전극 (재질, 직경), 워크 (재질, 판두께) 등에 맞추거나, 혹은, 가공 중의 상황에 맞춰 제 1 스위칭 소자 (5), 제 2 스위칭 소자 (8), 제 3 스위칭 소자 (9) 를 구동하는 신호 (S1 ∼ S3) 의 타이밍과 길이를 변경함으로써, 고속·고정밀도의 가공을 실현하고 있다.

일본 공개특허공보 2012-166332호에는, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 3 스위칭 소자를 갖는 가공 전원 회로를 사용하여, 이들 스위칭 소자를 제어하여 와이어 전극의 성분이 중자 (中子) 에 부착되기 쉬운 전류 파형 (저피크로 폭이 넓은 파형) 을 얻는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 전류의 상승 시간을 짧게 하고, 환류 시간을 길게 한다 (도 3 에 나타나는 전원 장치로 말하면, 신호 (S2) 의 온 시간을 짧게 하고, 신호 (S3) 의 온 시간을 길게 한다). 이 일본 공개특허공보 2012-166332호에서는, 제 3 스위칭 소자에 의해 폭이 넓은 전류 파형을 실현하는 점이 특징이며, 또 필수의 기술이 되고 있다. 또, 일본 공개특허공보 2014-79876호에는, 와이어 전극을 경사시켜 중자의 상부측과 하부측 중 어느 것에도 와이어 전극의 성분을 부착시키는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 일본 공개특허공보 2012-166332호에 개시되는 기술에서는, 실제로 중자를 유지할 수 있을 정도의 충분한 부착이 얻어진다고는 할 수 없다. 예를 들어, 도 3 (일본 공개특허공보 2012-166332호의 도면의 번호) 중의 용착 가공 조건은, 와이어 전극 성분의 부착물이 퇴적될 것이지만, 실제로는 충분한 부착물이 퇴적되지 않는다. 그것은, 와이어 전극과 워크를 서서히 용해시키는 것이 부착물의 형성에 본질적인 것으로, 그러기 위해서는 전류의 상승의 기울기를 작게 하는 것이 유효하기 때문이다. 일본 공개특허공보 2014-79876호는 기울기를 작게 하는 것의 필요성에 대해 언급하고 있지 않다. 추가로 말하면, 기울기가 작으면 (상승이 완만하면), 일부러 제 3 스위칭 소자를 형성하여 폭이 긴 펄스를 만들어 낼 필요는 없다.

일본 공개특허공보 2012-166332호 일본 공개특허공보 2014-79876호

그래서 본 발명의 목적은, 가공 경로의 일부에서 전기 조건을 변경하여 와이어 전극의 성분을 가공 홈에 확실하게 부착시켜 중자의 낙하를 방지하는 와이어 전극의 부착을 이용하는 와이어 방전 가공기를 제공하는 것이다.

와이어 전극 성분에서 유래하는 부착물을 충분히 생성하기 위하여, 제 2 직류 전원으로서 가변 직류 전원과 그 출력 전압을 제어하는 제어 장치를 형성하고, 부착물을 발생시키고자 하는 가공 경로에 있어서는 가변 직류 전원의 출력 전압을 통상 가공시보다 작게 하고, 또한, 워크의 제거 가공을 실시하기 위해 전류 공급 회로에 형성된 제 2 스위칭 소자를 구동하는 신호 (S2) 의 온 시간을 통상 가공시보다 길게 한다. 폭이 넓은 펄스는 필수가 아니기 때문에, 제 1, 2 스위칭 소자가 있으면 충분하다.

그리고, 본 발명에 의한 와이어 전극 성분의 부착을 이용하는 와이어 방전 가공기는, 와이어 전극과 워크의 극간에 전압을 인가하고 방전을 발생시켜 워크를 가공하는 것으로서, 직류 전원과, 그 직류 전원과 극간 사이에 직렬로 형성된 제 1 스위칭 소자와, 가변 직류 전원과, 그 가변 직류 전원과 극간 사이에 직렬로 형성된 제 2 스위칭 소자와, 상기 제 1, 제 2 스위칭 소자의 온·오프 및 상기 가변 직류 전원의 출력 전압을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 제 1, 제 2 스위칭 소자를 온·오프하는 신호를 출력하여, 가공 경로를 따라 상기 워크와 상기 워크로부터 절취하는 부분을 분단하는 통상 가공을 실시하게 하고, 상기 가공 경로의 적어도 일부에 있어서, 상기 가변 직류 전원의 출력 전압을 상기 통상 가공시보다 작게 하고, 또한, 상기 제 2 스위칭 소자의 온 시간을 상기 통상 가공시보다 길게 하는 신호를 출력함으로써, 워크와 워크로부터 절취되는 부분 사이에 상기 와이어 전극의 성분을 부착시켜 양자를 접착시키는 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이상의 구성을 구비함으로써, 가공 경로의 일부에서 전기 조건을 변경하여 와이어 전극의 성분을 가공 홈에 확실하게 부착시켜 중자의 낙하를 방지하는 와이어 전극의 부착을 이용하는 와이어 방전 가공기를 제공할 수 있다.

본 발명의 목적 및 특징은, 첨부 도면을 참조한 이하의 실시예의 설명으로부터 분명해질 것이다. 이들 도면 중：
도 1 은, 본 발명의 실시형태의 와이어 방전 가공기의 가공 전원을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 가공 전원의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3 은, 종래의 와이어 방전 가공기의 가공 전원을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 도 3 에 나타내는 가공 전원에 있어서, 제 3 스위칭 소자를 사용하지 않는 경우의 회로의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5 는, 도 3 에 나타내는 가공 전원에 있어서, 제 3 스위칭 소자를 사용하는 경우의 회로의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6 은, 종래의 와이어 방전 가공기의 가공 전원에 의한 용착 가공 조건을 설명하는 도면이다.

도 1 은 본 발명의 실시형태의 와이어 방전 가공기의 가공 전원을 나타내는 도면이다. 가공 전원 (20) 은, 워크 (21) 와 와이어 전극 (22) 사이에 형성되는 극간에 방전을 야기하기 위한 방전 야기 회로와, 워크 (21) 의 제거 가공을 실시하기 위한 전류 공급 회로, 기타로 구성된다. 방전 야기 회로는 제 1 직류 전원 (23) 을 구비하고, 제 1 스위칭 소자 (24) 와 전류 제한 저항 (25) 을 개재하여 극간에 접속된다. 한편, 전류 공급 회로는 가변 직류 전원 (26) 을 구비하고, 제 2 스위칭 소자 (27), 부유 인덕턴스 (28) 를 개재하여 극간에 접속된다. 또한, 극간에 방전이 발생했는지 여부를 검출하여 검출 결과를 제어 수단 (30) 에 통지하는 전압 검출 회로 (방전 검출 수단 (29)), 각 스위칭 소자 (24, 27) 의 온·오프를 제어하는 제어 수단 (30) 을 구비하고 있다. 극간에 인가되는 전압을 극간 전압 (Vg), 극간에 흐르는 전류를 극간 전류 (Ig) 로 나타낸다.

도 2 는 도 1 에 나타내는 가공 전원의 동작을 설명하는 도면이다. 제 1 직류 전원 (23) 은 일반적으로 60 ∼ 100 V 가 자주 사용된다. 가변 직류 전원 (26) 의 가변 직류 전압의 기준으로는, 용착 가공시에는 통상 가공시의 1/2 ∼ 1/4 의 크기, 제 2 스위칭 소자 (27) 를 구동시키는 신호 (S2) 의 온 시간의 기준으로는, 용착 가공시에는 통상 가공시의 2 ∼ 4 배이다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 제 1 직류 전원 (23) 은 가변의 직류 전원이어도 된다.

먼저, 통상 가공 조건을 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제어 수단 (30) 으로부터 처음에 제 1 스위칭 소자 (24) 에 신호 (S1) 를 출력한다. 극간의 간극 거리가 충분히 작으면 방전이 발생한다. 방전 검출 수단 (29) 에 의해 극간의 방전을 검출하면 제어 수단 (30) 에 방전을 검출한 것을 통지한다. 제어 수단 (30) 은, 방전 검출 수단 (29) 으로부터 방전 검출의 신호를 수신하면, 제 1 스위칭 소자 (24) 에 출력되는 신호 (S1) 를 오프하고, 동시에 제 2 스위칭 소자 (27) 에 일정 시간 온하는 신호 (S2) 를 출력한다. 제 2 스위칭 소자 (27) 를 신호 (S2) 에 의해 온함으로써, 대전류를 극간에 공급함으로써 워크 (21) 를 제거 가공한다. 그 후 극간의 절연을 회복하기 위하여 휴지 시간을 형성하고, 1 사이클이 완료된다.

다음으로, 용착 가공 조건을 설명한다. 와이어 전극 (22) 이 가공 경로를 따라 방전 가공을 실시하면서 워크 (21) 에 대해 상대적으로 이동하여, 중자 고정 지점에 도달하면, 통상 가공 조건으로부터 용착 가공 조건에 의한 워크의 가공으로 이행된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 가변 직류 전원 (26) 으로부터 출력되는 직류 전압을 통상 가공 조건시의 1/2 ∼ 1/4 의 크기로 변경한다. 그리고, 제어 수단 (30) 으로부터 처음에 제 1 스위칭 소자 (24) 에 신호 (S1) 를 출력한다. 극간의 간극 거리가 충분히 작으면 방전이 발생한다. 방전 검출 수단 (29) 에 의해 극간의 방전을 검출하면 제어 수단 (30) 에 방전을 검출한 것을 통지한다. 제어 수단 (30) 은, 방전 검출 수단 (29) 으로부터 방전 검출의 신호를 수신하면, 제 1 스위칭 소자 (24) 에 출력되는 신호 (S1) 를 오프하고, 동시에 제 2 스위칭 소자 (27) 에 일정 시간 온하는 신호 (S2) 를 출력한다. 제 2 스위칭 소자 (27) 를 신호 (S2) 에 의해 온함으로써, 전류를 극간에 공급함으로써 워크를 가공한다. 그 후 극간의 절연을 회복하기 위해서 휴지 시간을 형성하고, 1 사이클이 완료된다. 용착 가공 조건에 있어서, 가변 직류 전원 (26) 의 전압을 낮게 함으로써, 극간 전류 (Ig) 의 기울기를 작게 할 수 있다. 이로써, 워크 (21) 의 가공 홈에, 와이어 전극 (22) 의 성분으로 이루어지는 부착물로서 충분한 양을 부착시킬 수 있다.

Claims

와이어 전극과 워크의 극간에 전압을 인가하여 방전을 발생시켜 워크를 가공하는 와이어 방전 가공기로서, 상기 와이어 방전 가공기는,
직류 전원과, 그 직류 전원과 극간 사이에 직렬로 형성된 제 1 스위칭 소자와,
가변 직류 전원과, 그 가변 직류 전원과 극간 사이에 직렬로 형성된 제 2 스위칭 소자와,
상기 제 1, 제 2 스위칭 소자의 온·오프 및 상기 가변 직류 전원의 출력 전압을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 제 1, 제 2 스위칭 소자를 온·오프하는 신호를 출력하여, 가공 경로를 따라 상기 워크와 상기 워크로부터 절취하는 부분을 분단하는 통상 가공을 실시하게 하고,
상기 가공 경로의 적어도 일부에 있어서, 상기 가변 직류 전원의 출력 전압을 상기 통상 가공시보다 작게 하고, 또한, 상기 제 2 스위칭 소자의 온 시간을 상기 통상 가공시보다 길게 하는 신호를 출력함으로써, 와이어 전극의 성분을 워크와 워크로부터 절취되는 부분 사이에 부착시켜 양자를 접착시키는 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공기.