JP2000354914A - Electric discharge machine - Google Patents
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- JP2000354914A JP2000354914A JP11169305A JP16930599A JP2000354914A JP 2000354914 A JP2000354914 A JP 2000354914A JP 11169305 A JP11169305 A JP 11169305A JP 16930599 A JP16930599 A JP 16930599A JP 2000354914 A JP2000354914 A JP 2000354914A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】工具電極の先端面とは異なる形状の加工を短時
間で行うことができるとともに、良好な加工面を得るこ
とのできる放電加工機を提供する。
【解決手段】被加工材7を、X方向移動ステージ部21
およびY方向移動ステージ部22により同一面上におい
て互いに直交するX方向およびY方向の任意の位置に移
動させる。X,Y方向に対し共に直交する加工方向に移
動させた工具電極4と被加工材7との間に加工用の放電
を発生させる。工具電極4の被加工材7に対する検出位
置データと加工データとに基づく演算によって被加工材
7のX方向およびY方向への各移動位置を算出して、被
加工材7を、工具電極4の移動位置に対応して加工形状
に基づくX方向およびY方向の任意の移動位置に連続的
に移動制御する。
(57) Abstract: Provided is an electric discharge machine capable of performing machining of a shape different from the tip end surface of a tool electrode in a short time and obtaining a good machining surface. A workpiece 7 is moved to an X-direction moving stage 21.
And the Y-direction moving stage section 22 is moved to arbitrary positions in the X direction and the Y direction orthogonal to each other on the same plane. A discharge for machining is generated between the tool electrode 4 moved in the machining direction orthogonal to the X and Y directions and the workpiece 7. The movement position of the workpiece 7 in the X direction and the Y direction is calculated by an operation based on the detected position data of the tool electrode 4 with respect to the workpiece 7 and the processing data, and the workpiece 7 is Movement control is continuously performed to arbitrary movement positions in the X and Y directions based on the processing shape in accordance with the movement position.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工具電極と被加工
材との間の微小な放電ギャップに発生する放電を利用し
て、主として微細穴や微細なスリットなどの微細加工に
用いられる放電加工機に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electric discharge machining mainly used for micromachining of micro holes and micro slits by utilizing electric discharge generated in a micro discharge gap between a tool electrode and a workpiece. It is about the machine.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、マイクロ放電加工技術は、インク
ジェットプリンタのノズルの穴加工をはじめとして、主
に微細穴の加工法として用いられており、近年では、最
小5μmまでの穴加工を可能とする超微細放電加工機が
開発されている。このような放電加工機は、図3の概略
構成図に示すような全体構成を備えている。すなわち、
この種の放電加工機は、工具電極4を取り付けて上下動
する加工ヘッド部1と、被加工材7を移動制御して被加
工材7の工具電極4に対する位置を位置決めする位置決
め機構部2と、NC制御部を有する制御ボックス部3と
を基本構成として備えている。2. Description of the Related Art Conventionally, a micro-discharge machining technique has been mainly used as a method for forming a fine hole, such as a method for forming a hole in a nozzle of an ink jet printer. An ultra-fine electric discharge machine has been developed. Such an electric discharge machine has an overall configuration as shown in the schematic configuration diagram of FIG. That is,
This type of electric discharge machine includes a machining head unit 1 attached with a tool electrode 4 and moving up and down, a positioning mechanism unit 2 for controlling movement of a workpiece 7 and positioning the workpiece 7 with respect to the tool electrode 4. , And a control box section 3 having an NC control section as a basic configuration.
【0003】上記加工ヘッド部1は、マンドレル8の下
端部に工具電極4が鉛直な配置で取り付けられており、
工具電極4が、図示しない回転駆動源のDCモータなど
によって高精度に回転駆動され、且つ上下動駆動源のモ
ータ9の駆動により回転されるボールねじ(図示せず)
を介して鉛直下方の加工方向に高精度に加工送りされる
ようになっている。工具電極4を自転させているのは、
加工屑の排出と真円度を確保するためである。The machining head 1 has a tool electrode 4 attached to a lower end of a mandrel 8 in a vertical arrangement.
A ball screw (not shown) in which the tool electrode 4 is driven to rotate with high accuracy by a DC motor or the like (not shown) and driven by a motor 9 as a vertical drive source.
, And is processed with high precision in the processing direction vertically below. The reason for rotating the tool electrode 4 is that
This is to ensure the discharge of processing waste and the roundness.
【0004】また、位置決め機構部2は、純水などの絶
縁液からなる放電加工液10が充満された加工槽11
と、この加工槽11の内部に設置された試料台12と、
上面に載置固定された加工槽11を水平面内で互いに直
交するX方向およびY方向の任意の方向に移動させるX
Yステージ13と、このXYステージ13を移動制御す
るステージ駆動機構部14とを備えて構成されている。
被加工材7は、放電加工液10中において試料台12上
に載置固定され、ステージ駆動機構部14によって移動
制御されるXYステージ13により工具電極4に対し位
置決めされる。A positioning mechanism 2 is provided with a machining tank 11 filled with an electric discharge machining liquid 10 made of an insulating liquid such as pure water.
And a sample table 12 installed inside the processing tank 11,
The processing tank 11 mounted and fixed on the upper surface is moved in arbitrary directions of the X direction and the Y direction orthogonal to each other in the horizontal plane.
The XY stage 13 includes a Y stage 13 and a stage driving mechanism 14 that controls the movement of the XY stage 13.
The workpiece 7 is placed and fixed on the sample table 12 in the electric discharge machining fluid 10 and is positioned with respect to the tool electrode 4 by the XY stage 13 whose movement is controlled by the stage driving mechanism 14.
【0005】制御ボックス部3は、内部の図示を省略し
てあるが、中央演算処理ユニットと、この中央演算処理
ユニットの制御によりコンデンサ切換器を介して工具電
極4と被加工材7との間にパルス電圧を印加する放電回
路と、中央演算処理ユニットの制御を受けてステージ駆
動機構部14を制御するとともに、モータ9の回転を高
精度に制御して加工ヘッド部1を精密に加工送りさせる
駆動制御部などを備えて構成されている。[0005] Although the inside of the control box section 3 is not shown, a central processing unit and a tool box 4 between the tool electrode 4 and the workpiece 7 through a capacitor switch under the control of the central processing unit. The control unit controls the stage drive mechanism unit 14 under the control of a discharge circuit for applying a pulse voltage to the central processing unit, and controls the rotation of the motor 9 with high precision to precisely feed the machining head unit 1. It is configured to include a drive control unit and the like.
【0006】この放電加工機は、放電加工液10を介在
して工具電極4と被加工材7との間に放電回路から電圧
が印加された状態において、加工ヘッド部1の下降によ
って工具電極4が被加工材7に対し所定の微小間隙まで
近接されたときに発生する放電を利用して微細穴の加工
などを行うものである。この加工は、工具電極4と被加
工材7との間に断続的に発生する放電に伴う発熱によっ
て、被加工材7の溶融および放電加工屑の除去を繰り返
しながら進行し、放電痕によって被加工材7に穴開け加
工などが施される。In this electric discharge machine, when a voltage is applied from the electric discharge circuit between the tool electrode 4 and the workpiece 7 with the electric discharge machining liquid 10 interposed therebetween, the tool head 4 is lowered by lowering the machining head 4. Is used to process a fine hole by using an electric discharge generated when a predetermined minute gap is brought close to the workpiece 7. This machining progresses while repeating the melting of the workpiece 7 and the removal of electric discharge machining chips by the heat generated by the intermittent electric discharge between the tool electrode 4 and the workpiece 7, and the machining by the discharge traces. Drilling or the like is performed on the material 7.
【0007】この放電加工機は以下のような種々の大き
な特長を有している。すなわち、放電エネルギを微小化
し、且つ工具電極4を微細化することにより、マイクロ
放電加工を行うことができ、導電性があればどのような
材質の被加工材7でも加工が可能であって、硬度の高い
材質の被加工材7でも容易に加工できる。また、通常の
放電加工では割れなどの問題があるシリコン・フェライ
トなどの高い比抵抗を持つ材質の被加工材に対する加工
も可能であり、しかも、非接触加工であることから、被
加工材7に対し加工力を与えることなく加工でき、ま
た、ドリル加工などでは困難な曲面、傾斜面および薄板
などへの加工を高精度に行うことができる。さらに、穴
系が50μm以上であれば、その10倍の深さの穴の加工も
可能であるから、マイクロ機械部品の打ち抜きなどの塑
性加工用に使用される金型の加工にも好適に適用できる
などの種々の大きな特長を有している。This electric discharge machine has various major features as follows. That is, micro-discharge machining can be performed by minimizing the discharge energy and miniaturizing the tool electrode 4, and the workpiece 7 of any material can be machined as long as it has conductivity. Even the workpiece 7 having a high hardness can be easily processed. In addition, it is possible to process a workpiece having a high specific resistance, such as silicon ferrite, which has a problem such as cracking in ordinary electric discharge machining. It can be processed without giving a processing force, and can be processed with high accuracy on a curved surface, an inclined surface, a thin plate, or the like, which is difficult with drilling or the like. Furthermore, if the hole system is 50 μm or more, it is possible to machine a hole 10 times deeper than it, so it is also suitable for machining of dies used for plastic working such as punching of micro mechanical parts. It has various great features such as being able to.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記放電加工機では、
被加工材7に対して工具電極4の先端面を投影する状態
に加工して、その加工の進行と共に工具電極4の先端面
を投影した形状の穴などが加工される。したがって、工
具電極4の先端面とは異なった形状に加工する場合に
は、ステージ駆動機構部14の駆動によってXYステー
ジ13を移動制御することにより、被加工材7の工具電
極4に対する位置を加工形状に対応するよう順次位置決
めして、その位置決め毎に放電加工を繰り返す。In the above-mentioned electric discharge machine,
The tip of the tool electrode 4 is machined into a state in which the tip of the tool electrode 4 is projected onto the workpiece 7, and as the machining progresses, a hole or the like in which the tip of the tool electrode 4 is projected is machined. Therefore, when processing into a shape different from the tip end surface of the tool electrode 4, the position of the workpiece 7 with respect to the tool electrode 4 is processed by controlling the movement of the XY stage 13 by driving the stage drive mechanism 14. Positioning is sequentially performed so as to correspond to the shape, and electric discharge machining is repeated for each positioning.
【0009】例えば、下方に向けて断面積が漸次小さく
なるテーパー形状(先細り形状)の穴を加工する場合に
は、先ず、工具電極4の先端面に等しい断面積で貫通す
る穴を加工し、その加工済みの穴に対して、上方部の穴
径が最大となるテーパー状となるよう拡径する加工を行
う。この加工済みの穴を拡径する加工を行うに際して
は、工具電極4が加工済みの穴の穴縁部に対向するよう
被加工材7を位置決めして放電加工を行いながら、工具
電極4による加工位置が加工開始時から加工済みの穴の
内方側に向け順次変位していくように被加工材7の工具
電極4との相対位置を変更させていく。この加工済みの
穴の拡径加工を、被加工材7の工具電極4に対する相対
位置を順次変更しながら繰り返して、工具電極4の位置
が加工済みの穴の周囲を一回りするまで継続する。For example, when machining a tapered (tapered) hole having a gradually decreasing cross-sectional area downward, first, a hole penetrating with a cross-sectional area equal to the tip surface of the tool electrode 4 is formed. A process is performed on the processed hole so as to increase the diameter of the hole so that the diameter of the hole in the upper portion becomes maximum. When performing the machining to enlarge the diameter of the machined hole, the machining by the tool electrode 4 is performed while positioning the workpiece 7 so that the tool electrode 4 faces the hole edge of the machined hole and performing electric discharge machining. The relative position of the workpiece 7 with respect to the tool electrode 4 is changed so that the position is sequentially displaced inward of the processed hole from the start of processing. The process of increasing the diameter of the machined hole is repeated while sequentially changing the relative position of the workpiece 7 with respect to the tool electrode 4, and is continued until the position of the tool electrode 4 goes around the machined hole.
【0010】しかしながら、従来の放電加工機では、上
述のように工具電極4の先端面とは異なる大きな形状の
加工を行う場合、被加工材7の工具電極4との相対位置
を加工形状に対応して順次変更しながら、その各位置決
めポイントでの放電加工を繰り返すので、加工時間が長
くかかる欠点がある上に、被加工材7の工具電極4との
相対位置を順次変更する毎に放電加工を開始するので、
例えば、正確な真円度が得られなかったり、加工面に階
段状の加工痕が生じたり、加工屑やバリの発生に伴う過
剰放電の発生によって加工面粗さが悪くなるという問題
がある。However, in the conventional electric discharge machine, when machining a large shape different from the tip surface of the tool electrode 4 as described above, the relative position of the workpiece 7 with respect to the tool electrode 4 corresponds to the machining shape. Since the electric discharge machining at each of the positioning points is repeated while sequentially changing the position, there is a disadvantage that the machining time is long, and the electric discharge machining is performed every time the relative position of the workpiece 7 to the tool electrode 4 is sequentially changed. To start,
For example, there is a problem that an accurate roundness cannot be obtained, a stepped machining mark is formed on a machined surface, and a machined surface roughness is deteriorated due to excessive discharge caused by generation of machining chips and burrs.
【0011】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたものであって、工具電極の先端面とは異なる
形状の加工を短時間で行うことができるとともに、良好
な加工面を得ることのできる放電加工機を提供すること
を目的としている。In view of the above, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and can perform machining of a shape different from the tip end surface of a tool electrode in a short time and obtain a good machined surface. It is an object of the present invention to provide an electric discharge machine capable of performing such operations.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の放電加工機は、被加工材を放電加工液中で
保持する試料台と、前記試料台を同一面上において互い
に直交するX方向およびY方向の任意の位置に移動させ
るX方向移動ステージ部およびY方向移動ステージ部
と、前記X方向およびY方向に対し共に直交する加工方
向に移動自在に設けられ、前記被加工材への近接によっ
て前記被加工材との間に加工用の放電を発生させる工具
電極と、前記工具電極の前記被加工材に対する位置を検
出する位置検出部と、前記位置検出部からの検出位置デ
ータと加工データとに基づく演算を行って前記被加工材
の前記X方向およびY方向への各移動位置を算出する演
算回路と、前記演算回路の演算結果の移動位置データに
基づき前記X方向移動ステージ部およびY方向移動ステ
ージ部をそれぞれ移動制御する駆動制御部とを備え、前
記被加工材を、前記工具電極の移動位置に対応して加工
形状に基づくX方向およびY方向の任意の位置に連続的
に移動制御するよう構成されている。In order to achieve the above object, an electric discharge machine according to the present invention comprises a sample table for holding a workpiece in an electric discharge machining fluid and a sample table which is orthogonal to each other on the same plane. An X-direction moving stage portion and a Y-direction moving stage portion for moving to an arbitrary position in the X direction and the Y direction, and the work material provided movably in a processing direction orthogonal to both the X direction and the Y direction. A tool electrode that generates a machining discharge between the workpiece and the workpiece by proximity to the workpiece, a position detector that detects a position of the tool electrode with respect to the workpiece, and detection position data from the position detector. An arithmetic circuit for calculating the respective movement positions of the workpiece in the X direction and the Y direction by performing an operation based on the data and the processing data; And a drive control unit for controlling the movement of the stage unit and the Y-direction moving stage unit, respectively, wherein the workpiece is moved to an arbitrary position in the X direction and the Y direction based on the processing shape in accordance with the moving position of the tool electrode. It is configured to control movement continuously.
【0013】この放電加工機では、工具電極の端面形状
とは異なる大きな形状の放電加工を行うに際して、被加
工材を、工具電極の加工方向へ向けて移動する位置と加
工データとに基づき演算されたX方向およびY方向の移
動位置に向けて工具電極の移動と同期しながら連続的な
移動軌跡で移動制御するので、被加工材には、工具電極
による連続した放電加工によって所定形状の加工が短時
間で行われる上に、加工表面に階段状の放電痕が発生せ
ず、しかも、連続的な加工であることから、加工屑を効
率的に除去できるとともにバリが発生せず、過剰放電の
発生を確実に防止して良好な加工面を得ることができ
る。In this electric discharge machine, when performing electric discharge machining of a large shape different from the end face shape of the tool electrode, the work material is calculated based on the position of the tool electrode moving in the machining direction and the machining data. The movement of the workpiece is controlled by a continuous movement trajectory in synchronization with the movement of the tool electrode toward the movement position in the X direction and the Y direction. In addition to being carried out in a short time, no step-like discharge marks are generated on the machining surface, and since the machining is continuous, it is possible to efficiently remove machining chips and generate no burrs. Generation can be reliably prevented and a good machined surface can be obtained.
【0014】上記発明において、工具電極と被加工材と
の間の放電発生を検出して放電検出信号を出力する放電
検出部を有し、位置検出部が、前記放電検出信号が入力
された時点から前記工具電極の前記被加工材に対する位
置の検出動作を開始して検出位置データを出力するとと
もに、演算回路が前記検出位置データの入力時点から演
算動作を開始する構成とすることが好ましい。In the above invention, there is provided a discharge detecting section for detecting the occurrence of a discharge between the tool electrode and the workpiece and outputting a discharge detection signal, wherein the position detecting section detects when the discharge detection signal is inputted. It is preferable that the operation of detecting the position of the tool electrode with respect to the workpiece is started from the step of outputting the detected position data, and that the arithmetic circuit starts the arithmetic operation from the time of inputting the detected position data.
【0015】これにより、工具電極を、被加工物に対し
それらの間に放電が発生する近接位置まで迅速に移動さ
せることができるので、加工時間の一層の短縮を図るこ
とができる。また、放電発生した時点を基準として工具
電極の位置を検出して、その工具電極の検出位置に基づ
き被加工材の移動位置を演算するので、被加工材の工具
電極との相対位置を加工データに基づき正確に演算して
制御することができ、被加工材を加工データに対応する
形状に高精度に加工できるとともに、加工面粗さの向上
を図ることができる。[0015] Thus, the tool electrode can be quickly moved to the proximity position where discharge occurs between the workpiece and the workpiece, so that the machining time can be further reduced. In addition, the position of the tool electrode is detected with reference to the time when the discharge occurs, and the movement position of the workpiece is calculated based on the detected position of the tool electrode. Based on this, it is possible to accurately calculate and control the workpiece, and to process the workpiece to a shape corresponding to the processing data with high accuracy, and to improve the roughness of the processed surface.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は
本発明の一実施の形態に係る放電加工機を示す構成図で
あり、同図において、図3と同一若しくは同等のものに
は同一の符号を付してある。この放電加工機は、工具電
極4を回転自在に支持した加工ヘッド部17が、上下動
駆動源のモータ18の駆動により回転されるボールねじ
(図示せず)によってガイド機構部19に案内されなが
ら上下動されて、工具電極4を鉛直下方の加工方向に高
精度に加工送りする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an electric discharge machine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In this electric discharge machine, a machining head section 17 rotatably supporting a tool electrode 4 is guided by a guide mechanism section 19 by a ball screw (not shown) rotated by driving a motor 18 as a vertical movement drive source. The tool electrode 4 is moved up and down to process and feed the tool electrode 4 with high precision in a vertically downward machining direction.
【0017】一方、放電加工液10中で試料台12上に
載置保持された被加工材7は、XYステージ20によっ
て同一面内(この場合は水平面)で互いに直交するX方
向およびY方向の任意の方向に移動されて、工具電極4
に対し位置決めされる。XYステージ20は、試料台1
2をX方向に移動させるX方向移動ステージ部21と、
このX方向移動ステージ部21をY方向に移動させるY
方向移動ステージ部22とを備えて構成されている。X
方向移動ステージ部21は、高精度な振動素子であるピ
エゾ素子(図示せず)を用いて構成されたピエゾアクチ
ュエータからなるX方向駆動機構部23によってY方向
移動ステージ部22の上面上でX方向に移動制御され
る。Y方向移動ステージ部22は、同様にピエゾ素子を
用いて構成されたピエゾアクチュエータからなるY方向
駆動機構部24によってY方向に移動制御されて、X方
向移動ステージ部21をY方向に一体的に移動制御す
る。On the other hand, the workpiece 7 mounted and held on the sample table 12 in the electric discharge machining fluid 10 is moved by the XY stage 20 in the same plane (in this case, a horizontal plane) in the X and Y directions orthogonal to each other. The tool electrode 4 is moved in any direction.
Is positioned with respect to. The XY stage 20 is a sample stage 1
An X-direction moving stage section 21 for moving 2 in the X direction;
Y for moving the X-direction moving stage 21 in the Y direction
And a direction moving stage section 22. X
The direction moving stage unit 21 is moved in the X direction on the upper surface of the Y direction moving stage unit 22 by an X direction driving mechanism unit 23 composed of a piezo actuator (not shown) which is a high-precision vibrating element. Is controlled. The Y-direction moving stage section 22 is controlled to move in the Y-direction by a Y-direction driving mechanism section 24 also composed of a piezo actuator constituted by using a piezo element, so that the X-direction moving stage section 21 is integrally formed in the Y-direction. Move control.
【0018】工具電極4の上下動駆動源のモータ18
は、モータ駆動回路25を介して回転制御され、エンコ
ーダなどからなる回転検出部27は、上記モータ18の
回転を検出して、回転検出信号を出力する。一方、放電
回路28は、工具電極4と被加工材7との間に所定のパ
ルス状の放電電圧を印加することによって断続的な放電
を発生させ、その発生放電によって生じる多数の放電痕
によって被加工材7に穴開けなどの加工が施される。放
電検出部29は放電回路28の電圧値の変化に基づき工
具電極4と被加工材7との間の放電発生の有無を検出し
て、放電検出信号を出力する。位置検出部30は、放電
検出部29から放電検出信号が入力された時点から、回
転検出部27がモータ18の回転を検出して出力する回
転検出信号に基づき工具電極4の被加工材7との相対位
置を算出して、その算出した検出位置データを電圧など
の電気信号として出力する。一方、モータ駆動回路25
は、放電検出信号が入力された時点から、モータの回転
を所定速度で制御する回転に切り換える。A motor 18 serving as a drive source for vertically moving the tool electrode 4
The rotation of the motor 18 is controlled via a motor drive circuit 25, and a rotation detector 27 including an encoder or the like detects the rotation of the motor 18 and outputs a rotation detection signal. On the other hand, the discharge circuit 28 generates an intermittent discharge by applying a predetermined pulse-like discharge voltage between the tool electrode 4 and the workpiece 7, and the discharge circuit 28 is covered by a large number of discharge traces generated by the generated discharge. Processing such as drilling is performed on the processing material 7. The discharge detection unit 29 detects the occurrence of discharge between the tool electrode 4 and the workpiece 7 based on a change in the voltage value of the discharge circuit 28, and outputs a discharge detection signal. The position detection unit 30 starts the rotation of the motor 18 and detects the rotation of the motor 18 from the time when the discharge detection signal is input from the discharge detection unit 29. Is calculated, and the calculated detected position data is output as an electric signal such as a voltage. On the other hand, the motor drive circuit 25
Switches from the time when the discharge detection signal is input to the rotation for controlling the rotation of the motor at a predetermined speed.
【0019】演算回路31は、位置検出部30から入力
する検出位置データに対応する被加工材7のX方向およ
びY方向の移動位置を、予め設定された加工形状の加工
データに基づき演算して、その算出したX方向移動位置
データおよびY方向移動位置データをそれぞれ出力す
る。信号発生器32は、演算回路31から入力する演算
結果のX方向およびY方向の各移動位置データに各々対
応するX方向移動量およびY方向移動量の信号を生成し
て、X方向駆動制御部33およびY方向駆動制御部34
に対しそれぞれ個別に出力する。The arithmetic circuit 31 calculates the moving position of the workpiece 7 in the X and Y directions corresponding to the detected position data input from the position detecting section 30 based on the processing data of a preset processing shape. , And outputs the calculated X-direction movement position data and Y-direction movement position data. The signal generator 32 generates signals of the X-direction movement amount and the Y-direction movement amount respectively corresponding to the X-direction and Y-direction movement position data of the calculation result input from the calculation circuit 31, and the X-direction drive control unit 33 and Y-direction drive control unit 34
Are output individually.
【0020】X方向駆動制御部33およびY方向駆動制
御部34は、それぞれ振幅変調回路を内蔵しており、信
号発生器32から入力されるX方向移動量信号およびY
方向移動量信号に応じてX方向駆動機構部23およびY
方向駆動機構部24の各々のピエゾ素子をぞれぞれ駆動
制御することにより、被加工材7の位置を工具電極4の
位置に対し加工データに同期するよう移動制御する。な
お、上記放電加工機には、周知の構成であることから図
1に図示していないが、XYステージ20を互いに直交
するX方向およびY方向の任意の位置に位置決め制御す
るXYテーブルなどを備えている。Each of the X-direction drive control unit 33 and the Y-direction drive control unit 34 has a built-in amplitude modulation circuit.
X-direction drive mechanism 23 and Y in accordance with the direction movement amount signal
By controlling the driving of each piezo element of the direction drive mechanism 24, the position of the workpiece 7 is controlled to move relative to the position of the tool electrode 4 in synchronization with the processing data. Although not shown in FIG. 1 because of its well-known configuration, the electric discharge machine includes an XY table for controlling the positioning of the XY stage 20 at arbitrary positions in the X and Y directions orthogonal to each other. ing.
【0021】つぎに、上記放電加工機の作用について、
図2を参照しながら説明する。この実施の形態では、横
断面形状が円形の棒状形態、つまり細い円柱形状の工具
電極4を用いて、被加工材7の表面から見て先細り形状
のテーパー穴を加工する場合の例を説明する。被加工材
7が試料台12上にセットされると、図示しないコント
ローラの指令を受けてXYステージ20が移動制御され
ることにより、被加工材7におけるテーパー穴を加工す
べき部位が工具電極4の真下位置に位置決めされる。Next, the operation of the electric discharge machine will be described.
This will be described with reference to FIG. In this embodiment, an example will be described in which a tapered hole having a tapered shape as viewed from the surface of a workpiece 7 is machined using a rod-shaped tool electrode 4 having a circular cross section, that is, a thin columnar tool. . When the workpiece 7 is set on the sample stage 12, the XY stage 20 is controlled to move in response to a command from a controller (not shown), so that the portion of the workpiece 7 where the tapered hole is to be processed is the tool electrode 4. It is positioned just below.
【0022】続いて、コントローラの指令を受けてモー
タ駆動回路25がモータ18を始動させることにより、
工具電極4が下降動作を開始して被加工材7に近接移動
される。このとき、工具電極4と被加工材7との間には
放電回路28から所定の放電電圧が印加されている。そ
れにより、工具電極4と被加工材7との間の極間距離が
所定値まで小さくなった図2(a)のt0 時に、放電加
工液10の絶縁が破れて火花放電に始まるアーク放電が
発生する。ここで、放電回路28からはパルス電流が供
給されるので、アーク放電は短時間で消滅するが、その
発生熱によって放電発生部分が溶融や蒸発を起こし、ク
レータができる。アーク放電は向かい合った面の近いと
ころから順次発生し、被加工材7における工具電極4の
端面形状に対応した範囲全体にクレータが生じる結果、
両極間の間隙が均一になるよう加工が進む。Subsequently, the motor drive circuit 25 starts the motor 18 in response to a command from the controller,
The tool electrode 4 starts the descending operation and moves close to the workpiece 7. At this time, a predetermined discharge voltage is applied from the discharge circuit 28 between the tool electrode 4 and the workpiece 7. Thus, at time t 0 in FIG. 2A when the distance between the tool electrode 4 and the workpiece 7 is reduced to a predetermined value, the insulation of the electric discharge machining fluid 10 is broken and an arc discharge that starts a spark discharge. Occurs. Here, since a pulse current is supplied from the discharge circuit 28, the arc discharge is extinguished in a short time, but the generated heat causes melting or evaporation of the discharge generating portion, thereby forming a crater. The arc discharge is sequentially generated from a position close to the facing surface, and a crater is generated over the entire area of the workpiece 7 corresponding to the shape of the end face of the tool electrode 4.
Processing proceeds so that the gap between both poles becomes uniform.
【0023】放電検出部29は、上記のアーク放電の発
生を放電回路28の電圧の変化に基づき検出して、放電
検出信号を位置検出部30およびモータ駆動回路25に
対しそれぞれ出力する。モータ駆動回路25は、放電検
出信号が入力された時点から、工具電極4を設定速度で
被加工材7に向け進行させるようモータ18の回転制御
を開始する。これにより、工具電極4は被加工材7の加
工面に対し放電の継続が可能な微小間隙を常時保よう位
置制御されて、加工の進行に伴い被加工材7に対し穴開
け方向に向けて所要の速度で下降される。The discharge detector 29 detects the occurrence of the arc discharge based on a change in the voltage of the discharge circuit 28, and outputs a discharge detection signal to the position detector 30 and the motor drive circuit 25, respectively. The motor drive circuit 25 starts the rotation control of the motor 18 so as to advance the tool electrode 4 toward the workpiece 7 at the set speed from the time when the discharge detection signal is input. As a result, the position of the tool electrode 4 is controlled so as to always maintain a small gap with which the electric discharge can be continued with respect to the processing surface of the workpiece 7, and the tool electrode 4 is directed toward the hole in the workpiece 7 as the machining progresses. It descends at the required speed.
【0024】一方、位置検出部30は、放電検出部29
から放電検出信号が入力された時点から、回転検出部2
7から入力される回転検出信号に基づく演算を行って工
具電極4の被加工材7との相対位置を算出して、その算
出した検出位置データを電圧などの電気信号として演算
回路31に対し出力する。演算回路31は、回転検出部
27から入力される工具電極4の検出位置データと加工
データとに基づき被加工材7のX方向およびY方向の移
動位置をそれぞれ演算して、その演算結果のX方向の移
動位置データおよびY方向の移動位置データをそれぞれ
信号発生器32に対し出力する。信号発生器32は、入
力されたX方向およびY方向の各移動位置データに各々
対応するX方向移動量信号およびY方向移動量信号をそ
れぞれ生成して、X方向駆動制御部33およびY方向駆
動制御部34に対し個別に出力する。On the other hand, the position detecting section 30
From the time when the discharge detection signal is input from the
The relative position of the tool electrode 4 with respect to the workpiece 7 is calculated by performing an operation based on the rotation detection signal input from the controller 7, and the calculated detection position data is output to the arithmetic circuit 31 as an electric signal such as a voltage. I do. The arithmetic circuit 31 calculates the moving position of the workpiece 7 in the X direction and the Y direction based on the detected position data of the tool electrode 4 and the processing data input from the rotation detecting unit 27, respectively, and calculates the X position of the calculation result. The movement position data in the direction and the movement position data in the Y direction are output to the signal generator 32, respectively. The signal generator 32 generates an X-direction movement amount signal and a Y-direction movement amount signal respectively corresponding to the input movement position data in the X-direction and the Y-direction, respectively. It is output individually to the control unit 34.
【0025】X方向駆動制御部33およびY方向駆動制
御部34は、図2(b),(c)にそれぞれ示すよう
に、入力されたX方向移動量信号およびY方向移動量信
号に応じてX方向移動ステージ部21およびY方向移動
ステージ部22の各々のピエゾ素子をそれぞれ振動制御
する。ここで、図2(b),(c)の比較から明らかな
ように、X方向移動ステージ部21およびY方向移動ス
テージ部22の各々のピエゾ素子は、互いに位相が90°
ずれ、且つ振幅が順次小さくなっていく正弦波の駆動波
形となるように駆動される。As shown in FIGS. 2B and 2C, the X-direction drive control unit 33 and the Y-direction drive control unit 34 respond to the input X-direction movement amount signal and Y-direction movement amount signal, respectively. The piezo elements of the X-direction moving stage unit 21 and the Y-direction moving stage unit 22 are respectively subjected to vibration control. Here, as is clear from the comparison between FIGS. 2B and 2C, the piezo elements of the X-direction moving stage 21 and the Y-direction moving stage 22 have a phase of 90 ° with each other.
Driving is performed so as to have a sine wave driving waveform in which the amplitude shifts and the amplitude gradually decreases.
【0026】したがって、被加工材7は、X方向移動ス
テージ部21およびY方向移動ステージ部22の各々の
ピエゾ素子の駆動によって円運動され、且つ工具電極4
の穴開け方向への進行に同期しながら円運動する移動軌
跡の径が順次小さくなる円運動に連続的に移行してい
く。これにより、被加工材7には、工具電極4による連
続した加工によってテーパー穴が短時間で加工される上
に、加工表面に階段状の放電痕が発生せず、しかも、連
続的な加工であることから、加工屑を効率的に除去でき
るとともにバリが発生せず、過剰放電の発生を防止して
良好な加工面を得ることができる。Therefore, the workpiece 7 is circularly moved by the driving of the piezo elements of the X-direction moving stage 21 and the Y-direction moving stage 22, and the tool electrode 4 is moved.
Continuously moves to a circular motion in which the diameter of the moving trajectory that makes a circular motion sequentially decreases in synchronization with the progress of the hole in the drilling direction. As a result, in the workpiece 7, a tapered hole is formed in a short time by continuous processing by the tool electrode 4, and a step-like discharge mark is not generated on the processing surface. As a result, it is possible to efficiently remove the processing waste, generate no burrs, prevent the occurrence of excessive discharge, and obtain a good processed surface.
【0027】図2のt1 時にテーパ穴の加工が終了する
と、放電が停止し、放電検出部29から放電検出信号が
出力されなくなることにより、モータ駆動回路25がモ
ータ18の回転を停止するとともに、位置検出部30か
ら検出位置データが出力されなくなってX方向およびY
方向の各移動ステージ部21,22の駆動も停止する。When the machining of the tapered hole is completed at t 1 in FIG. 2, the discharge is stopped, and the discharge detection unit 29 stops outputting the discharge detection signal, so that the motor drive circuit 25 stops the rotation of the motor 18 and , The detected position data is no longer output from the position
The driving of the moving stage units 21 and 22 in the directions is also stopped.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上のように、本発明の放電加工機によ
れば、工具電極の端面形状とは異なる大きな形状の放電
加工を行うに際して、被加工材を、工具電極の加工方向
へ向けて移動する位置と加工データとに基づき演算され
たX方向およびY方向の移動位置に向けて工具電極の移
動と同期しながら連続的な移動軌跡で移動制御する構成
としたので、被加工材には、工具電極による連続した放
電加工によって所定形状の加工が短時間で行われる上
に、加工表面に階段状の放電痕が発生せず、しかも、連
続的な加工であることから、加工屑を効率的に除去でき
るとともにバリが発生せず、過剰放電の発生を確実に防
止して良好な加工面を得ることができる。As described above, according to the electric discharge machine of the present invention, when performing electric discharge machining of a large shape different from the end surface shape of the tool electrode, the workpiece is oriented in the machining direction of the tool electrode. Since the movement is controlled along a continuous movement trajectory in synchronization with the movement of the tool electrode toward the movement position in the X direction and the Y direction calculated based on the movement position and the processing data, In addition, the machining of a predetermined shape is performed in a short time by continuous electric discharge machining with the tool electrode, and no stepped discharge marks are generated on the machining surface. In addition, no burrs are generated, and the occurrence of excessive discharge is reliably prevented, so that a good machined surface can be obtained.
【図1】本発明の一実施の形態に係る放電加工機を示す
構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an electric discharge machine according to an embodiment of the present invention.
【図2】(a)は同上放電加工機の工具電極の移動を示
す図、(b),(c)は工具電極の位置に対応したX方
向およびY方向の移動ステージ部の移動状態を示す図。2A is a view showing the movement of a tool electrode of the electric discharge machine, and FIGS. 2B and 2C show the movement state of a moving stage in the X and Y directions corresponding to the position of the tool electrode. FIG.
【図3】従来の放電加工機の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional electric discharge machine.
4 工具電極 7 被加工材 10 放電加工液 12 試料台 21 X方向移動ステージ部 22 Y方向移動ステージ部 29 放電検出部 30 位置検出部 31 演算回路 33,34 駆動制御部 Reference Signs List 4 Tool electrode 7 Workpiece 10 Electric discharge machining liquid 12 Sample table 21 X-direction moving stage unit 22 Y-direction moving stage unit 29 Discharge detection unit 30 Position detection unit 31 Arithmetic circuits 33, 34 Drive control unit
Claims (2)
台と、 前記試料台を同一面上において互いに直交するX方向お
よびY方向の任意の位置に移動させるX方向移動ステー
ジ部およびY方向移動ステージ部と、 前記X方向およびY方向に対し共に直交する加工方向に
移動自在に設けられ、前記被加工材への近接によって前
記被加工材との間に加工用の放電を発生させる工具電極
と、 前記工具電極の前記被加工材に対する位置を検出する位
置検出部と、 前記位置検出部からの検出位置データと加工データとに
基づく演算を行って前記被加工材の前記X方向およびY
方向への各移動位置を算出する演算回路と、 前記演算回路の演算結果の移動位置データに基づき前記
X方向移動ステージ部およびY方向移動ステージ部をそ
れぞれ移動制御する駆動制御部とを備え、 前記被加工材を、前記工具電極の移動位置に対応して加
工形状に基づくX方向およびY方向の任意の位置に連続
的に移動制御するよう構成されていることを特徴とする
放電加工機。1. A sample stage for holding a workpiece in an electric discharge machining fluid, an X-direction moving stage unit for moving the sample stage to arbitrary positions in an X direction and a Y direction orthogonal to each other on the same plane, and a Y stage. A direction moving stage portion, a tool movably provided in a processing direction orthogonal to both the X direction and the Y direction, and generating a discharge for processing between the workpiece and the workpiece by proximity to the workpiece. An electrode; a position detection unit that detects a position of the tool electrode with respect to the workpiece; and an X-direction and a Y-direction of the workpiece by performing an operation based on detected position data and processing data from the position detection unit.
An operation circuit that calculates each movement position in the direction; and a drive control unit that controls movement of the X-direction movement stage unit and the Y-direction movement stage unit based on the movement position data of the operation result of the operation circuit, An electric discharge machine characterized by being configured to continuously control the movement of a workpiece to an arbitrary position in an X direction and a Y direction based on a machining shape corresponding to a moving position of the tool electrode.
検出して放電検出信号を出力する放電検出部を有し、 位置検出部が、前記放電検出信号が入力された時点から
前記工具電極の前記被加工材に対する位置の検出動作を
開始して検出位置データを出力するとともに、演算回路
が前記検出位置データの入力時点から演算動作を開始す
るよう構成されている請求項1に記載の放電加工機。2. A discharge detecting section for detecting the occurrence of discharge between a tool electrode and a workpiece and outputting a discharge detection signal, wherein a position detection section detects the discharge from the time when the discharge detection signal is inputted. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the operation of detecting the position of the tool electrode with respect to the workpiece is started to output detected position data, and the arithmetic circuit is configured to start the arithmetic operation from the time of input of the detected position data. 3. Electric discharge machine.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11169305A JP2000354914A (en) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Electric discharge machine |
| US09/592,729 US6448529B1 (en) | 1999-06-16 | 2000-06-13 | Electro discharge machining apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11169305A JP2000354914A (en) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Electric discharge machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000354914A true JP2000354914A (en) | 2000-12-26 |
| JP2000354914A5 JP2000354914A5 (en) | 2004-12-09 |
Family
ID=15884075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11169305A Pending JP2000354914A (en) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | Electric discharge machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000354914A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105014170A (en) * | 2015-06-26 | 2015-11-04 | 淮南市巨惠工贸有限公司 | Intelligent wire cutting perpendicularity adjusting device |
| US9849528B2 (en) * | 2015-09-15 | 2017-12-26 | General Electric Company | Electrical discharge machining system having independent electrodes |
| US10307846B2 (en) | 2015-09-15 | 2019-06-04 | General Electric Company | Electrical discharge machining system having independent electrodes, related control system and method |
| US10953483B2 (en) | 2017-11-15 | 2021-03-23 | General Electric Company | Tool electrode for and methods of electrical discharge machining |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP11169305A patent/JP2000354914A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN105014170A (en) * | 2015-06-26 | 2015-11-04 | 淮南市巨惠工贸有限公司 | Intelligent wire cutting perpendicularity adjusting device |
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| US10307846B2 (en) | 2015-09-15 | 2019-06-04 | General Electric Company | Electrical discharge machining system having independent electrodes, related control system and method |
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