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WO2004022275A1 - ワイヤ放電加工機 - Google Patents

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WO2004022275A1
WO2004022275A1 PCT/JP2002/008787 JP0208787W WO2004022275A1 WO 2004022275 A1 WO2004022275 A1 WO 2004022275A1 JP 0208787 W JP0208787 W JP 0208787W WO 2004022275 A1 WO2004022275 A1 WO 2004022275A1
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WO
WIPO (PCT)
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voltage
poles
state
electric discharge
frequency component
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2002/008787
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Akihiro Goto
Kouichiro Hattori
Kazushi Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to US10/487,036 priority Critical patent/US7038158B2/en
Priority to JP2004534042A priority patent/JP3842279B2/ja
Priority to EP02762923A priority patent/EP1533065B1/en
Priority to PCT/JP2002/008787 priority patent/WO2004022275A1/ja
Publication of WO2004022275A1 publication Critical patent/WO2004022275A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/04—Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor
    • 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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/06—Control of the travel curve of the relative movement between electrode and workpiece
    • B23H7/065—Electric circuits specially adapted therefor

Definitions

  • a wire electrode is provided in which a wire electrode and a workpiece are opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and an intermittent discharge is generated between the wire electrode and the workpiece to process the workpiece. It is related to the kunje machine. Background art
  • machining gap In wire electric discharge machining, a high-frequency voltage is applied between the wire electrode and the workpiece (hereinafter referred to as “machining gap” or “electrode gap”) to generate a short-time width discharge at a high repetition rate, thereby minimizing the fineness. It is known that a suitable processed surface can be obtained.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-92558 (Electric discharge machining method and apparatus, as well as a variable capacitance device and a variable inductance device applicable to this discharge machining device) has a frequency of 7.0 MHz. It is disclosed that by applying a high frequency voltage of 30 MHz to the machining gap, a machining surface of 5 ⁇ mRmax or less can be obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a general configuration of a power supply device for electric discharge machining used in a wire electric discharge machine.
  • the power supply device for electric discharge machining shown in FIG. 1 includes a DC power supply 101 and a high-frequency oscillation amplifier 102 that receives a power supply from the DC power supply 101 and generates a high-frequency voltage.
  • the wire electrode 103 connected to the output terminal of the high-frequency oscillation amplifier circuit 102 and the workpiece 104 are separated at a predetermined interval (machining gap 105) in the electric discharge machining section of the wire electric discharge machine. They are placed facing each other.
  • a high frequency is generated from the DC power supply 101 by an external command.
  • a constant DC voltage or DC power is supplied to the oscillation amplifier circuit 102 to generate a high-frequency voltage in the high-frequency oscillation amplification circuit 102.
  • this high-frequency voltage is applied to the machining gap 105, a high-frequency discharge is generated in the machining gap 105, and a discharge!
  • FIG. 2 is an example of a no-load voltage waveform when a high-frequency voltage is applied to the machining gap shown in FIG.
  • the high-frequency voltage 201 applied to the machining gap has a waveform that oscillates around a reference (ground) (GND) voltage which is a reference level.
  • a high-frequency voltage 201 with a short repetition frequency of 1 MHz or more and a short time width is continuously applied at a constant voltage value to the machining gap. It is known that by generating electric discharge, a machined surface with extremely fine surface roughness can be obtained.
  • FIG. 3 is an example of a voltage waveform when a high-frequency voltage applied to the machining gap shown in FIG. 1 is generated with a pause period interposed therebetween.
  • FIG. 3 shows an example in which the high-frequency voltage 301 having the time width T1 is repeatedly generated across the pause period 302 having the time width T2.
  • a power supply device for electric discharge machining that generates a pulsed high-frequency voltage with an intervening period has been put into practical use, and it has been found that it has the effect of improving the surface roughness of the machined surface and the straightness accuracy. .
  • machining control based on a gap voltage is performed in order to maintain a stable machining state.
  • the voltage between the electrodes decreases, but as the distance between them decreases and the cycle of the discharge shortens, that is, as the discharge occurs more frequently, the voltage between the electrodes decreases. Therefore, it is possible to determine whether the gap is approaching or leaving.
  • a wire electric discharge machine usually rectifies the inter-electrode voltage during machining and converts it into a voltage of one polarity. Open state), short-circuit state, or discharging state from the start of discharge to the short-circuit state, and the relative position movement of the wire electrode and the workpiece based on the voltage between the electrodes
  • the spindle feed speed is adjusted (so-called gap clearance servo) to ensure stable machining.
  • gap clearance servo the operating limit of the rectifier circuit. It is difficult to monitor whether the state is open, discharging, or short-circuited.
  • a high-frequency power supply can be used for processing that can be performed at a constant feed rate.
  • the amount of addition hardly fluctuates, for example, there may be mentioned a process of performing a finish by tracing a surface after a rough process such as a finish process.
  • streaks will remain on the machined surface at constant speed feed, leaving traces of it.
  • a wire electric discharge machine using a high-frequency power supply can improve the machining surface roughness, but in order to meet the severe demands of the market in recent years, the problems related to the high-frequency power supply as described above have to be solved. Need to be resolved. This problem can be solved by providing a mechanism that detects the gap state and performs axis feed control according to the machining state based on the gap state. However, how to configure it is a problem. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-43951 (wire electric discharge machine), the contact state between the wire electrode and the workpiece is accurately detected, and the wire electrode and the workpiece are detected based on the detected contact state. Although a technology for controlling the machining feed speed with a workpiece to stabilize electric discharge machining is disclosed, a technology for detecting a gap state is not disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a wire electric discharge machine capable of detecting a gap state and performing axis feed control according to a machining state based on the gap state. Disclosure of the invention
  • the wire electrode and the wire electrode are opposed to each other at a predetermined interval.
  • a wire electric discharge machine for processing a workpiece by applying a high-frequency voltage between poles between the pole and a workpiece as the other electrode, a DC voltage is applied between the poles.
  • a low-frequency component detecting means for detecting a low-frequency component from the voltage between the electrodes.
  • a DC voltage is applied to the gap by the DC voltage applying means in addition to the high-frequency voltage. That is, a voltage in a state where the high-frequency voltage is shifted by the DC voltage is applied between the poles.
  • the shift amount of the high-frequency voltage appearing between the poles changes depending on the impedance between the poles.
  • the impedance between the poles changes according to the state between the poles. Specifically, the impedance between the poles shows a maximum value before the discharge starts, and decreases toward 0 as the discharge progresses when the discharge starts.
  • the DC voltage component included in the low-frequency component detected by the low-frequency component detection means from the voltage between the poles has information on whether or not a discharge has occurred and information on a one-to-one basis with each stage after the start of the discharge. It can be said that. As described above, even in a wire discharge calorie machine using a high-frequency power supply, a signal indicating the state of the gap can be obtained.
  • the next invention is characterized in that in the above invention, there is provided a display means for displaying a state of the gap based on an output of the low frequency component detection means.
  • the display means displays the state of the gap indicated by the output of the low-frequency component detection means. Therefore, it is possible to monitor whether the gap between the electrodes is an open state before the start of discharge, a short-circuit state, or a discharging state at each stage from the start of discharge to the short-circuit state. It becomes possible to monitor the processing state.
  • a voltmeter can be used as the display means.
  • the next invention is characterized in that in the above invention, there is provided an axis feed control means for controlling an axis feed based on an output of the low frequency component detection means.
  • the present invention it is possible to adjust the axial feed speed, which is a relative position movement between the wire electrode and the workpiece, in accordance with the discharge state between the electrodes based on the output of the low frequency component detecting means.
  • a so-called gap clearance can be similarly formed. Therefore, the first cut and the variation in the processing amount Even when it is easy to occur, stable processing can be performed.
  • the following invention is the invention according to the above invention, wherein a display means for displaying a state of a gap based on an output of the low-frequency component detection means, and an axis feed for controlling the axis feed based on an output of the low-frequency component detection means. And control means.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a general configuration of a power supply device for electric discharge machining used in a wire electric discharge machine
  • FIG. 2 is a block diagram showing a case where a high-frequency voltage is applied to a machining gap shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a load voltage waveform.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a voltage waveform when a high-frequency voltage applied to the machining gap shown in FIG.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of a wire electric discharge machine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a waveform diagram illustrating a gap voltage of the wire electric discharge machine shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of detecting a DC voltage component from a voltage appearing between the poles of the wire electric discharge machine shown in FIG. 4, and
  • FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a wire electric discharge machine according to a second embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a main configuration of the wire electric discharge machine according to the first embodiment of the present invention.
  • a machining tank 402 is arranged on a traveling path of the wire electrode 401 in an electric discharge part in the wire electric discharge machine.
  • the wire electrode 401 is supplied into the processing tank 402 via a pool 400 arranged above the processing tank 402. You.
  • the processing tank 402 is filled with the processing fluid 404.
  • the wire electrode 401 and the workpiece 405 are connected to a high-frequency power supply for wire electric discharge machining (not shown) via a machining voltage supply cable 406.
  • a DC voltage applying section 407 for applying a DC voltage between the electrode between the wire electrode 401 and the workpiece 400 is provided.
  • a low-frequency component detection circuit 408 for detecting a low-frequency component of the appearing voltage.
  • the DC voltage application section 407 includes a DC power supply 471 that outputs a low DC voltage of, for example, about 10 V.
  • the negative terminal of the DC power supply 471 is electrically connected directly to the workpiece 405, and the positive pole is connected through a series circuit of a resistor (R) 472 and a reactance (L) 473. Connected to the wire electrode 401.
  • the low-frequency component detection circuit 408 is a circuit including a low-pass filter, and has one end electrically connected to the wire electrode 401 and the other end electrically connected to the workpiece 405.
  • (R) 4 8 1 one end is connected to one end of resistor 4 8 1, and one end is connected to the other end of resistor 4 8 2, and the other end is
  • the capacitance (C) 4 83 connected to the other end of the resistor 4 8 1 and the reactance (L) 4 connected at one end to the connection end between the other end of the resistor 4 8 2 and one end of the capacitance 4 8 3 8 4 4
  • the other end of the reactance 484 and the connection end between the other end of the resistor 481 and the other end of the capacitor constitute an output end of the low-frequency voltage component detection section 408.
  • This output terminal can be connected to, for example, a voltmeter that displays a DC voltage included in the detected low-frequency component, or a servo voltage capture circuit of a gap-gap servo system that controls the amount of shaft feed according to the gap voltage. It has become.
  • FIG. 5 is a waveform diagram illustrating the inter-electrode voltage of the wire electric discharge machine shown in FIG. Fig. 6 shows the poles of the wire electric discharge machine shown in Fig. 4.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an operation of detecting a DC voltage component from a voltage appearing between them.
  • a high-frequency voltage for machining is applied between a wire electrode 401 and a workpiece 400 through a machining voltage supply cable 406 from a power supply device for wire electric discharge machining (not shown).
  • a DC voltage that is sufficiently lower than the high frequency voltage for processing is applied between the wire electrode 401 and the workpiece 405 from the DC voltage application unit 407. That is, a voltage in a state where the high-frequency voltage is shifted by the DC voltage is applied between the poles.
  • the high frequency voltage 501 supplied from the power supply device for wire electric discharge machining has a waveform that oscillates around, for example, a ground (GND) potential.
  • the DC voltage 5 In response to the high frequency voltage 501, the DC voltage 5
  • the magnitude of the DC voltage component appearing between the poles depends on the impedance between the poles.
  • the impedance between the electrodes changes depending on whether or not a discharge has occurred. That is, the impedance between the poles is high in the open state where no discharge occurs (open state), decreases when discharge occurs, and becomes almost zero in the short-circuit state.
  • the low-frequency component detection circuit 408 Since the low-frequency component detection circuit 408 has a low-pass filter that removes high-frequency components and passes low-frequency components, the low-frequency component detection circuit 408 changes the voltage that appears between the poles according to the discharge state as described above. It is possible to extract the DC voltage component that depends on the impedance between them, that is, the shift amount of the high-frequency voltage that contributes to discharge.
  • the relationship between the inter-electrode voltage and the output of the low-frequency component detection circuit 408 (which shows the power voltage component for convenience of explanation) is as shown in FIG. 6, for example.
  • Fig. 6 (1) as examples of the waveforms of the gap voltage, (a) open state, (b) discharge state (distance between poles), (c) discharge state (distance between poles), ( d) Short circuit condition is shown.
  • the shift amount of the high-frequency voltage applied between the poles shows the maximum value in (a) the open state, and when a discharge occurs, (b) the discharge state (somewhere away from the pole) ⁇ (c) the discharge state ( (During close to the gap), the value decreases as it progresses, and (d) it becomes almost zero in the short-circuit state.
  • the output voltage of the low-frequency component detection circuit 408 becomes the maximum value in the (a) open state, and after the discharge starts, (b) the discharge state (electrode separation) Slightly) ⁇ (c) Discharge state (approaching between poles) decreases as it progresses, and (d) becomes almost 0 V in short-circuit state.
  • a high voltage (maximum value) is output if the gap is open, and almost 0 V is output if the gap is short-circuited.
  • D In the process of reaching the short-circuit state, an intermediate voltage between the maximum value and 0 V is output according to each discharge state.
  • the voltmeter can be used as a monitor of the discharge state by the high frequency power supply.
  • the output of the low frequency component detection circuit 408 is connected to, for example, a voltmeter.
  • the voltmeter can be used as a monitor of the discharge state by the high frequency power supply.
  • finish machining even a slight disturbance in machining leaves traces of streaks on the machined surface, so there is a strong demand to monitor the machining state. For this reason, it is significant to be able to monitor the open state, the discharging state, and the short circuit state.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of a wire electric discharge machine according to a second embodiment of the present invention.
  • a configuration example in which a so-called gap servo is performed based on the output of the low-frequency component detection circuit described in the first embodiment is shown.
  • a surface plate 720 is arranged on a traveling path of the wire electrode 71.
  • a workpiece 703 is placed on the upper surface of the surface plate 702 in a state of being immersed in a working fluid 704.
  • the working fluid 704 is stored in a working tank not shown (see reference numeral 402 in FIG. 4).
  • wire electrode 70 1 is connected to a wire electrode bobbin 705 disposed above the platen 70 2, and the other end passes through the inside of the platen 70 2 and the other winding mechanism 70 0 Connect to 6 Have been.
  • the surface plate 720 has an X-axis table 707 and a Y-axis table 708.
  • the X-axis table 707 receives the X-axis drive signal from the X-axis servo amplifier 709 and moves the platen 702 in the X-axis direction.
  • the Y-axis table 708 receives the Y-axis drive signal from the Y-axis servo amplifier 710 and moves the platen 702 in the Y-axis direction.
  • the numerical control device 711 that controls the wire electric discharge machine is provided with an axis feed determining device 712.
  • This axis feed determining device 7 12 is provided with a servo voltage take-in circuit to which the output of the low frequency component detecting circuit 4 08 shown in FIG. 4 is input.
  • An X-axis servo amplifier 709 and a Y-axis servo amplifier 710 are connected to the output end of the axis feed determining device 712.
  • the axis feed determining device 712 receives the output of the low frequency component detection circuit 408 shown in FIG. 4, determines the axis feed speed in the X-axis direction and the Y-axis direction, and sets the X-axis servo amplifier.
  • An X-axis drive signal is sent to 709, and a Y-axis drive signal is sent to Y-axis servo amplifier 710.
  • the present invention is suitable for a wire electric discharge machine that performs micromachining using a high-frequency power supply.

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Description

明 細 書 ワイヤ放動ロェ機 技術分野
この発明は、 ワイヤ電極と被加工物とを所定の間隙をもって対向配置し、 ワイ ャ電極と被カ卩ェ物との間に間欠的な放電を発生させて被加工物を加工するワイヤ 放 m¾卩ェ機に関するものである。 背景技術
ワイヤ放電加工では、 ワイヤ電極と被加工物との間 （以下 「加工間隙」 または 「極間」 という） に高周波電圧を印加し、 短い時間幅の放電を高い繰り返し頻度 で発生させることによって、 微細な加工面が得られることが知られている。
例えば、 特開昭 6 1— 2 6 0 9 1 5号公報 （放電加工用電源） では、 1 . 0 M H zから 5 . 0 MH zの高周波電圧を加工間隙に印加することによって 1 m R m a x以下の加工面が得られることが開示されている。
また、 特開平 7— 9 2 5 8号公報 （放電加工方法及びその装置、 並ぴにこの放 電加工装置に適用可能な静電容量可変装置及びィンダクタンス可変装置） では、 7 . 0 MH zから 3 0 MH zの高周波電圧を加工間隙に印加することによって 5 ^ mRm a x以下の加工面が得られることが開示されている。
第 1図は、 ワイヤ放電加工機に用いられる放電加工用電源装置の一般的な構成 を示すプロック図である。 第 1図に示す放電加工用電源装置は、 直流電源 1 0 1 とこの直流電源 1 0 1から電源供給を受けて高周波電圧を発生する高周波発振増 幅回路 1 0 2とで構成される。 高周波発振増幅回路 1 0 2の出力端に接続される ワイヤ電極 1 0 3と被加工物 1 0 4は、 ワイヤ放電加工機内の放電加工部におい て、 所定の間隔 （加工間隙 1 0 5 ) を置いて対向配置されている。
この放電加工用電源装置では、 外部指令によって直流電源 1 0 1から高周波発 振増幅回路 1 0 2に一定の直流電圧ないしは直流電力を与えて高周波発振増幅回 路 1 0 2に高周波電圧を発生させる。 この高周波電圧が加工間隙 1 0 5に印加さ れると、 加工間隙 1 0 5に高周波の放電が発生し、 放動!]ェが実施される。
第 2図は、 第 1図に示す加工間隙に高周波電圧を印加したときの無負荷電圧波 形の一例である。 第 2図に示すように、 加工間隙に印加される高周波電圧 2 0 1 は、 基準レベルである接地 （G N D) 電^ tを中心に対象に振動する波形である。 逆極性加工時と正極性加工時とにおいて、 繰り返し周波数 1 MH z以上の短い時 間幅の等しい高周波電圧 2 0 1を一定の電圧値で継続的に加工間隙に印加し、 高 い繰り返し頻度で放電を発生させることによって、 面粗さの非常に細かな加工面 が得られることが知られている。
また、 第 3図は、 第 1図に示す加工間隙に印加する高周波電圧を休止期間を挟 んで発生する場合の電圧波形の一例である。 第 3図では、 時間幅 T 1を持つ高周 波電圧 3 0 1が時間幅 T 2の休止期間 3 0 2を挟んで繰り返し発生する場合の例 が示されている。 このように、 休止期間を挿入したパルス状高周波電圧を発生す る放電加工用電源装置も実用化されており、 加工面の面粗さ '真直精度を向上さ せる効果のあることが解っている。
ところで、 ワイヤ放電加工機では、 安定した加工状態を維持するために、 極間 電圧に基づく加工制御が行われている。 すなわち、 ワイヤ電極と被加工物とが接 近して放電が開始すると、 極間電圧は下がるが、 さらに接近し放電の周期が短く なるほど、 すなわち放電が頻繁に発生するほど、 極間電圧は低くなるので、 極間 が近づき気味であるか、 離れ気味であるかも判別ができる。
したがって、 通常、 ワイヤ放電加工機では、 加工中の極間電圧を整流して一方 の極性の電圧に変換し、 その極間電圧の高低によって、 極間の状態が、 放電開始 前の開放状態 （オープン状態） と、 短絡状態と、 放電が開始して短絡状態に至る までの放電中状態とのいずれであるかを判別し、 極間電圧に基づきワイヤ電極と 被加工物の相対的な位置移動である軸送りの速度調整 （いわゆる極間間隙サー ボ） を行レ、、 安定な加工が持続できるようにしている。 しかしながら、 以上のように高周波電源を用いる場合には、 周波数が数 MH z 以上の高周波電圧は、 整流回路の動作限界を超えているので、 一般的に整流した 電圧によって、 極間の状態が、 開放状態と放電中状態と短絡状態とのいずれであ るかをモニターすることが困難である。
つまり、 高周波電源を用いる場合には、 極間電圧に応じた軸送りの速度調整が 困難となる場合があり、 安定した加工状態が維持できない場合がある。 具体的に は、 高周波電源は、 定速送りで対応できる加工には使用できる。 例としては、 加 ェ量に変動が起き難い場合、 例えば仕上加工のように荒加工が行われた後の面を なぞって仕上げを行う加工を挙げることができる。 し力 し、 仕上げカ卩ェでも被カロ ェ物の歪みなどによって必要な加工量が変化する場合には、 定速送りでは加工面 にすじが入りその痕跡が残ってしまう。 つまり、 加工量に変動が起きやすい場合 には、 高周波電源の使用は困難である。 また、 ファーストカットでも高周波電源 の使用は困難である。
このように、 高周波電源を用いるワイヤ放電加工機では、 加工面粗さを向上さ せることはできるが、 近年の市場の厳しい要求に対応するためには、 以上のよう に高周波電源に関わる問題を解決する必要がある。 これは、 極間状態を検出し、 それに基づき加工状態に応じた軸送り制御を行う機構を設ければ、 解決すること ができるが、 どのように構成するかが問題である。 なお、 例えば特開平 1 0— 4 3 9 5 1号公報 （ワイヤ放電加工装置） では、 ワイヤ電極と被加工物との接触状 態を的確に検出し、 検出した接触状態に基づきワイヤ電極と被加工物との加工送 り速度を制御して放電加工の安定化を図る技術が開示されているが、 極間状態を 検出する技術は示されていない。
この発明は、 上記に鑑みてなされたもので、 極間状態を検出し、 それに基づき 加工状態に応じた軸送り制御が行えるヮィャ放電加工機を得ることを目的とする。 発明の開示
この発明では、 ワイヤ電極と前記ワイヤ電極に所定間隔を置いて対向配置され る他方の電極としての被加工物との間である極間に高周波電圧を印加して放電を 発生させ被加工物を加工するワイヤ放電加工機において、 前記極間に直流電圧を 印加する直流電圧印加手段と、 前記極間の電圧から低周波成分を検出する低周波 成分検出手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 極間には、 高周波電圧に加えて、 直流電圧印加手段によつ て直流電圧が印加される。 つまり、 極間には、 高周波電圧が直流電圧分シフトさ れた状態の電圧が印加される。 ここに、 極間に現れる高周波電圧のシフト量は、 極間のインピーダンスに依存して変化する。 極間のインピーダンスは、 極間の状 態に応じて変化する。 具体的には、 極間のインピーダンスは、 .放電開始前では、 最大値を示し、 放電が開始すると、 放電の進行に伴い 0に向かって減少する。 し たがって、 低周波成分検出手段が極間の電圧から検出する低周波成分に含まれる 直流電圧成分は、 放電発生有無の情報および放電開始後の各段階と 1対 1に対応 した情報を持っていると言える。 このように、 高周波電源を用いるワイヤ放電カロ ェ機においても、 極間の状態を示す信号を得ることができる。
つぎの発明は、 上記の発明において、 前記低周波成分検出手段の出力に基づき 極間の状態を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 表示手段では、 低周波成分検出手段の出力が示す極間の状 態が表示される。 したがって、 極間の状態が、 放電開始前の開放状態であるか、 短絡状態であるか、 放電開始後短絡状態に至る各段階の放電中状態であるかをモ 二ターすることができるので、 加工状態の監視が行えるようになる。 なお、 表示 手段には、 例えば電圧計を用いることができる。
つぎの発明は、 上記の発明において、 前記低周波成分検出手段の出力に基づき 軸送りを制御する軸送り制御手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 低周波成分検出手段の出力に基づき極間の放電状態に応じ てワイヤ電極と被加工物の相対的な位置移動である軸送りの速度調整が行えるの で、 高周波電源を用いるワイヤ放電加工機においても、 同様にいわゆる極間間隙 サ一ポを行うことができる。 したがって、 ファーストカットや、 加工量に変動が 起きやすい場合でも、 安定した加工を実施することができる。 . つぎの発明は、 上記の発明において、 前記低周波成分検出手段の出力に基づき 極間の状態を表示する表示手段と、 前記低周波成分検出手段の出力に基づき軸送 りを制御する軸送り制御手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 極間状態をモニターしつつ軸送りの速度調整が行えるよう になる。 図面の簡単な説明
第 1図は、 ワイヤ放電加工機に用いられる放電加工用電源装置の一般的な構成 を示すブロック図であり、 第 2図は、 第 1図に示す加工間隙に高周波電圧を印加 したときの無負荷電圧波形の一例を示す図であり、 第 3図は、 第 1図に示す加工 間隙に印加する高周波電圧を休止期間を挟んで発生する場合の電圧波形の一例を 示す図であり、 第 4図は、 この発明の実施の形態 1であるワイヤ放電加工機の主 な構成を示す回路図であり、 第 5図は、 第 4図に示すワイヤ放電加工機の極間電 圧を説明する波形図であり、 第 6図は、 第 4図に示すワイヤ放電加工機の極間に 現れる電圧から直流電圧成分を検出する動作を説明する図であり、 第 7図は、 こ の発明の実施の形態 2であるワイヤ放電加工機の主な構成を示すプロック図であ る。 発明を実施するための最良の形態
以下に添付図面を参照して、 この発明にかかるワイヤ放電加工機の好適な実施 の形態を詳細に説明する。
実施の形態 1 .
第 4図は、 この発明の実施の形態 1であるワイヤ放電加工機の主な構成を示す 回路図である。 第 4図において、 ワイヤ放電加工機内の放電カ卩ェ部には、 ワイヤ 電極 4 0 1の走行路に加工槽 4 0 2が配置されている。 ワイヤ電極 4 0 1は、 加 ェ槽 4 0 2の上方に配置されるプール 4 0 3を介して加工槽 4 0 2内に供給され る。
加工槽 4 0 2は、 加工液 4 0 4で満たされている。 ワイヤ電極 4 0 1と被加工 物 4 0 5とは、 加工電圧供給ケーブル 4 0 6を介して図示しないワイヤ放電加工 用高周波電源装置に接続されている。
このようなワイヤ放電加工機において、 ワイヤ電極 4 0 1と被加工物 4 0 5と の間の極間に直流電圧を印加する直流電圧印加部 4 0 7と、 放電状態に応じて極 間に現れる電圧の低周波成分を検出する低周波成分検出回路 4 0 8とが設けられ ている。
直流電圧印加部 4 0 7は、 例えば 1 0 V程度の低い直流電圧を出力する直流電 源 4 7 1を備えている。 直流電源 4 7 1の例えば負極端は、 電気的に直接被加工 物 4 0 5に接続され、 正極端は、 抵抗器 (R) 4 7 2とリアクタンス （L ) 4 7 3の直列回路を介してワイヤ電極 4 0 1に接続されている。
低周波成分検出回路 4 0 8は、 ローパスフィルタを含む回路であって、 一端が ワイヤ電極 4 0 1に電気的に接続され、 他端が被加工物 4 0 5に電気的に接続さ れる抵抗器 （R ) 4 8 1と、 一端が抵抗器 4 8 1の一端に接続される抵抗器 (R) 4 8 2と、 一端が抵抗器 4 8 2の他端に接続され、 他端が抵抗器 4 8 1の 他端に接続されるキャパシタンス （C ) 4 8 3と、 一端が抵抗器 4 8 2の他端と キャパシタンス 4 8 3の一端との接続端に接続されるリアクタンス （L ) 4 8 4 とで構成されている。
リアクタンス 4 8 4の他端と、 抵抗器 4 8 1の他端とコンデンサの他端との接 続端とは、 当該低周波電圧成分検出部 4 0 8の出力端を構成している。 この出力 端は、 検出した低周波成分に含まれる直流電圧を表示する例えば電圧計や、 極間 電圧に応じて軸送り量を制御する極間間隙サーボ系のサーボ電圧取込回路に接続 できるようになつている。
次に、 第 4図〜第 6図を参照して、 以上のように構成されるワイヤ放電加工機 の動作について説明する。 なお、 - 第 5図は、 第 4図に示すワイヤ放電加工機の極 間電圧を説明する波形図である。 第 6図は、 第 4図に示すワイヤ放電加工機の極 間に現れる電圧から直流電圧成分を検出する動作を説明する図である。
第 4図において、 加工用の高周波電圧は、 図示しないワイヤ放電加工用電源装 置から加工電圧供給ケーブル 4 0 6を通してワイヤ電極 4 0 1と被加工物 4 0 5 との間に印加される。 それに加えて、 直流電圧印加部 4 0 7から、 加工用の高周 波電圧よりも十分低い直流電圧がワイヤ電極 4 0 1と被加工物 4 0 5との間に印 加される。 つまり、 極間には、 高周波電圧が直流電圧の分だけシフトされた状態 の電圧が印加されることになる。
具体的には、 第 5図において、 ワイヤ放電加工用電源装置から供給される高周 波電圧 5 0 1は例えば接地 （G N D) 電位を中心に対象に振動する波形である。 この高周波電圧 5 0 1に対し、 直流電圧印加部 4 0 7から供給される直流電圧 5
0 2カ 接地 （G ND) 電位から正方向に向かう正極性の電圧である場合には、 極間には、 高周波電圧 5 0 1が直流電圧 5 0 2の分だけ接地 （G ND) 電位から 正方向にシフトされた形の電圧 5 0 3が印加される。
ここで、 極間に現れる直流電圧成分の大きさ、 つまり、 放電に寄与する高周波 電圧のシフト量は、 極間のインピーダンスに依存する。 一方、 極間のインピーダ ンスは、 放電したか否かによって変化する。 すなわち、 極間のインピーダンスは、 放電が発生していないオープン状態 （開放状態） では高く、 放電が発生すると低 下し、 短絡状態では、 ほぼ 0になる。
そして、 低周波成分検出回路 4 0 8は、 高周波成分を取り除き低周波成分を通 すローパスフィルタを備えているので、 極間に現れる電圧から、 上記のように放 電状態に応じて変化する極間インピーダンスに依存する直流電圧成分、 つまり放 電に寄与する高周波電圧のシフト量を取り出すことができる。
したがって、 極間電圧と低周波成分検出回路 4 0 8の出力 （説明の便宜から潮 流電圧成分を示す） との関係は、 例えば第 6図に示すようになる。 第 6図 （1 ) では、 極間電圧の波形例として、 （a ) オープン状態と、 （b ) 放電状態 （極間 離れ気味） と、 （c ) 放電状態 （極間接近気味） と、 （d ) 短絡状態とにおける ものが示されている。 極間に印加される高周波電圧のシフト量は、 （a ) オープン状態においては、 最大値を示し、 放電が発生すると、 （b ) 放電状態 （極間離れ気味） → ( c ) 放 電状態 （極間接近気味） と進むに連れて減少し、 （d ) 短絡状態ではほぼ 0にな ることが示されている。
その結果、 第 6図 （2 ) に示すように、 低周波成分検出回路 4 0 8の出力電圧 は、 （a ) オープン状態では最大値となり、 放電開始後、 （b ) 放電状態 （極間 離れ気味） → ( c ) 放電状態 （極間接近気味） と進むに連れて減少し、 （d ) 短 絡状態ではほぼ 0 Vになる。 このように、 低周波成分検出回路 4 0 8では、 極間 がオープン状態であれば高い電圧 （最大値） が出力され、 短絡していればほぼ 0 Vが出力され、 （a ) オープン状態から （d ) 短絡状態に至る過程では、 その^ 々の放電状態に応じて最大値と 0 Vとの間の中間電圧が出力される。
斯くして、 低周波成分検出回路 4 0 8の出力を例えば電圧計に接続すれば、 当 該電圧計は、 高周波電源による放電状態のモニターとして使用できる。 仕上加工 では、 僅かな加工の乱れによっても加工面に入るすじの痕跡を残してしまうので、 加工状態を監視したいという要求も強い。 そのために、 開放状態か、 放電中状態 か、 短絡状態かをモニターできることの意義は大きい。
実施の形態 2 . '
第 7図は、 この発明の実施の形態 2であるワイヤ放電加工機の主な構成を示す ブロック図である。 この率施の形態 2では、 実施の形態 1にて説明した低周波成 分検出回路の出力に基づきいわゆる極間間隙サーボを行う場合の構成例が示され ている。
第 7図において、 ワイヤ放電加工機内の放電加工部には、 ワイヤ電極 7 0 1の 走行路に定盤 7 0 2が配置されている。 定盤 7 0 2の上面には、 被加工物 7 0 3 が加工液 7 0 4に浸された状態で載置されている。 なお、 加工液 7 0 4は、 図示 しない加工槽 （第 4図の符号 4 0 2参照） に収納されている。
ワイヤ電極 7 0 1は、 一端が定盤 7 0 2の上方に配置されるワイヤ電極ボビン 7 0 5に連結され、 他端が定盤 7 0 2内を経由して他方の巻取機構 7 0 6に連結 されている。
定盤 7 0 2には、 X軸テーブル 7 0 7と Y軸テーブル 7 0 8とが設けられてい る。 X軸テーブル 7 0 7は、 X軸サーボアンプ 7 0 9から X軸駆動信号を受けて 定盤 7 0 2を X軸方向に移動させる。 Y軸テーブル 7 0 8は、 Y軸サーボアンプ 7 1 0から Y軸駆動信号を受けて定盤 7 0 2を Y軸方向に移動させるようになつ ている。
そして、 当該ワイヤ放電加工機を統括制御する数値制御装置 7 1 1には、 軸送 り決定装置 7 1 2が設けられている。 この軸送り決定装置 7 1 2には、 第 4図に 示した低周波成分検出回路 4 0 8の出力が入力されるサーボ電圧取込回路が設け られている。 軸送り決定装置 7 1 2の出力端には、 X軸サーボアンプ 7 0 9と Y 軸サーボアンプ 7 1 0とが接続されている。
つまり、 軸送り決定装置 7 1 2は、 第 4図に示した低周波成分検出回路 4 0 8 の出力を受けて、 X軸方向および Y軸方向の軸送り速度を決定し、 X軸サーポア ンプ 7 0 9に X軸駆動信号を送り、 Y軸サーボアンプ 7 1 0に Y軸駆動信号を送 るようになっている。
この構成によれば、 高周波電源を用いるワイヤ放電カ卩ェ機において、 極間の放 電状態に応じた軸送りが実施できるので、 通常行われるいわゆる極間間隙サーボ を同様に実施することができ、 ファーストカットや、 加工量に変動が起きやすい 場合でも、 安定した加工を実現することができる。 産業上の利用可能性
この発明は、 高周波電源を用いて微細加工を行うワイヤ放電加工機に好適であ る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ワイヤ電極と前記ワイヤ電極に所定間隔を置いて対向配置される他方の電極 としての被加工物との間である極間に高周波電圧を印加して放電を発生させ被カロ ェ物を加工するワイヤ放電加工機において、
前記極間に直流電圧を印加する直流電圧印加手段と、
前記極間の電圧から低周波成分を検出する低周波成分検出手段と、
を備えたことを特徴とするワイヤ放動ロェ機。
2 . 前記低周波成分検出手段の出力に基づき極間の状態を表示する表示手段を備 えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のヮィャ放 m¾]ェ機。
3 . 前記低周波成分検出手段の出力に基づき軸送りを制御する軸送り制御手段を 備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のワイヤ放電加工機。
4 . 前記低周波成分検出手段の出力に基づき極間の状態を表示する表示手段と、 前記低周波成分検出手段の出力に基づき軸送りを制御する軸送り制御手段とを 備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のワイヤ放 ®δロェ機。
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