JP2998486B2

JP2998486B2 - 放電加工装置

Info

Publication number: JP2998486B2
Application number: JP8868593A
Authority: JP
Inventors: 謙一郎塩澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: JPH06297250A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加工装置に関する
ものであり、特に、放電加工を行なうにあたり、より正
確な予想加工時間を算出でき、加工条件が不適切なとき
には加工条件を変更して、その加工時間の予想及び表示
ができ、しかも、加工進行中の加工速度の低下が著しい
場合には、加工条件の変更、予想加工時間の算出及び表
示ができる放電加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電加工装置の基本構成の一例を
図５に示す。図５は従来の放電加工装置の基本構成を示
す概略構成図である。図５において、１は放電加工用の
電極、２は加工対象物である被加工物、３は放電用のパ
ルス電流を供給するパルス電流発生装置である電源、４
は放電加工機のヘッドである主軸、５は絶縁油である加
工液、６は主軸４の動きを適宜制御する数値制御装置
（ＮＣ装置）、７は加工液５が貯留されている加工槽で
ある。

【０００３】従来の放電加工装置は上記のように構成さ
れており、電極１を用いて被加工物２に放電加工を施し
ている。電極１と被加工物２とを共に加工槽７内で加工
液５中に浸漬した状態で対向させ、この電極１と被加工
物２とに電源３から所定のパルス電流を通電する。この
通電によって、電極１と被加工物２との加工隙間には断
続的な放電が起こり、被加工物２には放電による加工が
施される。

【０００４】従来より、放電加工の加工時間の予測は難
しく、多くは加工者の勘と経験に頼ってきた。これは、
加工が進展するにつれて、電極１と工作物である被加工
物２との間の状態が変化し、一定ではなくなるためであ
る。その理由の一つとして、電極１と被工作物である被
加工物２との間に沈滞する加工屑が考えられる。発明者
等が行なった実験によると、単一の加工条件で放電状態
が良好な場合は、加工速度は略一定である。

【０００５】図６はこれを示したもので、同一加工条件
で複数回加工した時の加工速度のばらつき具合いを示す
図表である。ここで、加工速度とは単位時間当りの加工
量である。また、放電状態が良好であるとは、被加工物
２と電極１の間において、（１）放電の発生、（２）電
離作用、（３）蒸発・溶融作用、（４）衝撃圧力の発生
・溶融部の飛散除去、（５）放電痕の形成と加工液復
帰、といった一連の現象が円滑、且つ、連続的に発生し
ている状態をいう。もし、上記のように加工速度が一定
ならば、総加工量を加工速度で割ることにより、加工時
間を予測することができる。従来の予想加工時間の算出
方法の多くが、このやり方で行なわれている。しかし、
実際の加工においては、このように加工速度が一定な場
合ばかりではなく、加工内容によっては加工が進展して
いくにつれて加工速度が大きく変化する。

【０００６】その一例として、単純形状（底面が１０ｍ
ｍの正方形の角柱）の電極で加工した場合の、加工速度
の加工深さに対する依存性を図７に示す。図７は単一条
件で加工した場合の加工速度の変化を加工深さごとにプ
ロットしたものであり、単純形状の電極で加工した場合
の加工速度の加工深さに対する依存性を示す特性図であ
る。図に示すように、電極形状が単純な場合でさえ加工
速度に大きな変化が見られる。電極形状が複雑な場合に
は加工屑が電極１と被加工物２との間に沈滞し易く、更
に、加工速度の変化が大きくなることは通常経験するこ
とであり、そのため上記の予想方法では、予想結果の誤
差が非常に大きくなってしまう。これを改良するため
に、従来、実加工時間により近い予想加工時間を算出す
ることを目的として、経験的にわかっている補正係数を
用いる場合がある。これは、放電状態が良好である場合
の加工速度に、その補正係数を掛けて加工速度を補正し
ようというものであり、多くの場合は単一の補正係数を
乗じて予想加工時間を算出する。

【０００７】ここで、ある加工を行なった場合の加工時
間と加工深さの関係を図８に示す。図８は加工深さと加
工時間の関係を理想状態の場合、補正係数を使った場
合、実加工の場合について各々示す特性図である。図に
示すように、この中で実際の加工においては、深さと共
に加工速度が低下し、グラフの傾きは次第に小さくな
る。一方、加工深さが浅い時点では、加工状態は非常に
安定しており、グラフの傾きは大きく、理想状態のグラ
フは、これを延長したものである。ここで、補正係数を
０．７にした場合を考えてみると、図８からわかるよう
に、加工深さ３０ｍｍのときは、予想加工時間は実加工
時間と精度よく一致する。しかし、加工深さが変わると
予想加工時間と実加工時間との差異は大きくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の放
電加工装置における、単一の補正係数を使うやり方で
は、加工深さによって加工速度が大きく変化する加工の
場合に、予想する加工深さが違うと対応できないという
問題点があった。

【０００９】また、図７に示すように、加工深さが大き
くなるにつれ加工が不安定になる場合には、加工条件の
変更を加工途中で行なう必要があった。そのような場合
において、予想加工時間を算出する際に、加工条件の変
更が考慮されていないと、予想加工時間と実加工時間と
の差異が更に大きくなるという問題点があった。

【００１０】そこで、本発明は、より正確な予想加工時
間を算出でき、加工条件が不適切なときは適切な加工条
件に変更でき、そのときの加工時間を正しく予想し、加
工進行中の加工速度の低下が著しい場合にも、加工条件
の適正な変更及び予想加工時間の正確な算出ができる放
電加工装置の提供を課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
放電加工装置は、複数の加工内容及び加工条件が入力さ
れる入力部と、加工条件毎の加工速度と加工内容に応じ
て変化する加工速度の変移を記憶する記憶部と、前記入
力部に入力された加工内容及び加工条件で加工した場合
の加工速度の変化を前記記憶部の内容に照して逐次予想
し、加工速度を補正して、予想加工時間を算出する演算
部と、前記予想加工時間を表示する表示部とを具備する
ものである。

【００１２】請求項２の発明にかかる放電加工装置は、
複数の加工内容及び加工条件が入力される入力部と、加
工条件毎の加工速度と加工内容に応じて変化する加工速
度の変移を記憶する記憶部と、前記入力部に入力された
加工条件が前記記憶部の内容に照して不適切な場合は、
前記加工条件を変更して、変更した加工条件で加工した
ときの予想加工時間を算出する演算部と、前記予想加工
時間を表示する表示部とを具備するものである。

【００１３】請求項３の発明にかかる放電加工装置は、
複数の加工内容及び加工条件が入力される入力部と、加
工条件毎の加工速度と加工内容に応じて変化する加工速
度の変移を記憶する記憶部と、加工進行中の加工速度の
変化を逐次監視する検知部と、前記検知部による加工進
行中の加工速度の低下が著しい場合には、前記加工条件
を変更する変更部と、前記加工時間変更後の予想加工時
間を算出する演算部と、前記予想加工時間を表示する表
示部とを具備するものである。

【００１４】

【作用】請求項１の発明の放電加工装置においては、加
工者が希望する加工内容、加工種類、加工条件を入力部
に入力する。この入力された加工条件の基本加工速度は
予め記憶部に記憶されており、その加工条件の使用され
る加工内容や加工種類における加工速度の変化の推移、
及びその補正の方法も併せて記憶されている。そして、
演算部で、前記加工速度の補正計算を行ない、この計算
された一連の加工速度を基にして予想加工時間を算出
し、表示部に表示するものであるから、加工速度が一定
でない場合にも、正確な加工時間を予想できる。

【００１５】請求項２の発明の放電加工装置において
は、入力部に入力された加工条件が記憶部の内容に照し
て不適切な場合は、前記加工条件を変更して、変更した
加工条件で加工したときの予想加工時間を算出し、表示
部に予想加工時間を表示するものであるから、入力され
た加工条件よりも適切な条件が記憶部にある場合には、
適正な加工条件に変更され、変更後の加工条件による正
確な加工時間が予想できる。

【００１６】請求項３の発明の放電加工装置において
は、検知部で加工進行中の加工速度の変化を逐次監視
し、前記加工進行中の加工速度の低下が著しい場合に
は、変更部によって前記加工条件を変更するとともに、
演算部で前記加工時間変更後の予想加工時間を算出し、
表示部に予想加工時間を表示するものであるから、加工
進行中の加工速度の低下が著しい場合には、加工条件が
自動的に変更され、所定以上の加工速度が維持される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明をする。
図１は本発明の一実施例である放電加工装置の全体構成
を示すブロック図である。図において、８は加工条件
（設定電流値、放電時間、休止時間等）や加工内容（電
極面積、加工深さ等）を入力するキーボード等の入力
部、９は各加工条件での基本加工速度と、加工内容毎の
加工速度の変移を記憶した記憶部で、各加工内容毎に、
実験により求められた加工時間と加工深さの関係を式の
形で記憶している。１０は上記入力部８で入力された内
容と記憶部９に記憶されている加工速度変移データか
ら、予想加工時間を算出し、更に加工条件の検索、変更
等を行なうＣＰＵ（中央処理装置）である。１１はエン
コーダ２１のパルス信号などを検知することにより主軸
２２の動きをとらえる検知部、１２はＣＰＵ１０におい
て算出された予想加工時間及び変更された条件等をＣＲ
Ｔモニタなどで表示する表示部、１３は極間にパルス電
流を供給する電源である。２１はエンコーダ、２２は放
電加工機の主軸である。

【００１８】次に、上記構成の本実施例の放電加工装置
の動作を図１乃至図４を参照して説明する。図２は本発
明の一実施例である放電加工装置による加工速度の相違
する３つの加工条件で加工した場合の加工速度の変移を
示す特性図、図３は加工深さに対する加工速度の変移を
示す特性図、図４は記憶部に記憶されている加工速度の
変移データと実加工を行なった場合の加工速度の変移デ
ータを示す特性図である。今、加工者は１０ｍｍ角の銅
電極によって深さ５０ｍｍの加工を行なうものとする。
加工者が使用する加工条件は図６の（ｂ）に示す通りで
ある。加工者はまず入力部８で、加工内容（電極材質、
電極面積、加工深さ等）と加工条件（設定電流値、放電
時間、休止時間等）を入力する。入力された加工条件に
対して、放電状態が良好なときの加工速度及びその変移
のデータは予め記憶部９に記憶されている。この場合に
記憶されているデータは図３に示すものである。ここ
で、ｖは加工速度、ｈは加工深さを表わす。また、ｖと
ｈの関係が（１）式であるとする。ｖ＝ｇ（ｈ）・・・（１）式Ｗを加工量とすると、微小加工時間ｄＴは（２）式のよ
うになる。ｄＴ＝ｄＷ／ｖ＝ｄＷ／ｇ（ｈ）＝Ｓ・ｄｈ／ｇ（ｈ）・・・（２）式ここで、Ｓは電極断面積であり、今回は１０ｍｍ角柱の
銅電極を用いた加工なので（３）式が成り立つ。ｄＷ＝Ｓ・ｄｈ・・・（３）式よって、加工時間Ｔは（４）式となる。Ｔ＝Ｓ∫（ｄｈ／ｇ（ｈ））・・・（４）式この式の算出、及び、式を用いての加工時間の計算は、
ＣＰＵ１０において行なう。加工時間Ｔは加工深さｈの
関数となっており、この場合、ｈ＝５０ｍｍを代入する
ことにより、加工時間が算出できる。算出された予想加
工時間は表示部１２において加工者に表示される。

【００１９】次に、加工者が１０ｍｍ角柱の銅電極を用
いて深さ１００ｍｍの加工を行なう場合について説明す
る。この場合も、上記の深さ５０ｍｍの加工を行なう場
合と同様に、加工者は入力部８において加工内容、加工
条件を入力する。入力された加工条件、加工内容での加
工速度の変移を図２の（ａ）に示す。記憶部９に記憶さ
れた加工条件のうち、入力された加工条件に対して設定
電流値、放電時間等のパラメータが同一で、休止時間、
電極上昇量、降下時間、ジャンプ速度等の加工速度のみ
に影響を与えるパラメータが異なる加工条件も同時に検
索される。ここでは図２に示す加工条件（ｂ）と（ｃ）
が記憶されている。次に、ＣＰＵ１０において、深さ１
００ｍｍの総加工時間が最短になるように、加工条件列
の選択を行なう。つまり、深さｈでの加工速度が常に最
大になるように、加工条件の選択を行なう。この場合、
０＜ｈ＜ｈ1 では条件（ａ）を、ｈ1 ＜ｈ＜ｈ2 では条
件（ｂ）を、ｈ2 ＜ｈ＜１００では条件（ｃ）を各々選
択する。この選択された条件を基に、上記と同様にし
て、予想加工時間を算出し、表示部１２で条件列ととも
に予想加工時間を加工者に表示する。

【００２０】こうして、本実施例の放電加工装置では、
適切な加工条件及び予想加工時間が表示されるが、その
条件を用いて加工する場合においても、加工状態が不安
定になる場合がある。もし、不安定な加工状態が続く
と、集中アーク放電が発生し、工作物に損傷を与える虞
れがある。このような場合には、電極上昇量や休止時間
を変更して、適切な条件に変更する必要がある。集中ア
ーク放電が発生する直前の加工速度は、理想加工速度の
約５０％の値であることが実験的に確認されている。加
工速度の低下がその値に達すると、その後、急に加工が
進展しなくなる。これは集中アーク放電の発生によるも
のである。そこで、加工速度が理想加工速度の５割まで
低下したときをとらえ、加工条件の変更をすれば、集中
アーク放電を回避することができる。

【００２１】例えば、加工者が１０ｍｍ角柱の銅電極を
用いて深さ５０ｍｍの加工を行ない、図４に示した加工
条件（ｅ）を用いた加工が進行中であるとする。このと
きの主軸の動きは、エンコーダパルスを検知部１１で検
知することによりとらえられている。加工速度ｖと主軸
の速度ｄｌ／ｄＴとの間には（５）式の関係がある。ｖ＝Ｓρ・ｄｌ／ｄＴ・・・（５）式ここで、Ｓは断面積、ρは工作物の密度を表わす。

【００２２】上記の（５）式に示されるように、主軸の
動きから間接的に加工速度を測定することができる。し
たがって、エンコーダ２１を介して検知部１１で主軸２
２の動きを検知することにより、加工速度を常時測定で
きる。図４に示す加工条件（ｄ）で加工したときの加工
速度の変移は、記憶部９に記憶されており、図４におい
ては実線で示されている。これを基にして予想加工時間
が算出されるが、実際の加工速度の変移はこれと異なる
場合が考えられる。例えば、図４の（ｇ）に示す破線グ
ラフのように変移したとする。つまり、加工深さｈがｈ
3 に達したときに、加工速度はｖ0 ／２まで低下したと
する。このときには、変更部として機能するＣＰＵ１０
によって加工条件を（ｄ）から（ｅ）に切換える。そし
て、切換えた後に、記憶された加工条件（ｅ）の加工速
度から残加工速度を予想し、これを算出して表示部１２
で加工者に示す。

【００２３】このように、本実施例の放電加工装置は、
複数の加工内容（電極材質、電極面積、加工深さ等）及
び加工条件（設定電流値、放電時間、休止時間等）が入
力されるキーボート等の入力部８と、加工条件毎の加工
速度と加工内容に応じて変化する加工速度の変移を記憶
した記憶部９と、前記入力部８に入力された加工内容及
び加工条件で加工した場合の加工速度の変化を前記記憶
部９の記憶内容に照して逐次予想し、加工速度を補正し
て、予想加工時間を算出するＣＰＵ１０（演算部）と、
前記予想加工時間を表示する表示部１２とを備えてい
る。この構成は、請求項１の発明の一実施例に相当す
る。

【００２４】即ち、本実施例では、加工者が希望する加
工内容、加工種類、加工条件を入力部８に入力する。こ
の入力された加工条件の基本加工速度は予め記憶部９に
記憶されており、その加工条件の使用される加工内容や
加工種類における加工速度の変化の推移、及びその補正
の方法も併せて記憶されている。そして、ＣＰＵ１０
（演算部）で、前記加工速度の補正計算を行ない、この
計算された一連の加工速度を基にして予想加工時間を算
出し、ＣＲＴ等の表示部１２に表示する。

【００２５】したがって、加工状態が途中で変化し、加
工速度が一定でない場合にも、正確な加工時間の予想が
容易にできるので、正確な予想加工時間を知ることがで
きる。特に、記憶部９に記憶されている補正用のデータ
を充実させれば、より正確な加工時間を予想できる。

【００２６】また、本実施例の放電加工装置は、ＣＰＵ
１０（演算部）において、入力部８に入力された加工条
件が記憶部９の記憶内容に照して不適切な場合は、前記
加工条件を変更して、変更した加工条件で加工したとき
の予想加工時間を算出し、表示部１２に予想加工時間を
表示する。この構成は、請求項２の発明の一実施例に対
応する。

【００２７】したがって、加工状態等に応じて加工速度
が常に最大になるように、加工条件が適宜選択されるの
で、入力された加工条件よりも適切な加工条件が記憶部
９にある場合には、適正な加工条件に変更され、変更後
の加工条件による正確な加工時間が予想できる。この結
果、加工者が選択した条件よりも適切な加工条件があれ
ば、その加工条件が推奨され、効率のよい加工ができる
とともに、正確な予想加工時間を知ることができる。

【００２８】しかも、本実施例の放電加工装置では、検
知部１１でエンコーダ２１によって加工進行中の加工速
度の変化を逐次監視し、前記加工進行中の加工速度の低
下が著しい場合には、ＣＰＵ１０（変更部）によって前
記加工条件を変更するとともに、ＣＰＵ１０（演算部）
で前記加工時間変更後の予想加工時間を算出し、表示部
１２に予想加工時間を表示する。この構成は、請求項３
の発明の一実施例に対応する。

【００２９】つまり、加工が開始し進展していく過程に
おいて、加工速度の変化を常に検知部１１でモニタし、
加工速度の低下率が予め設定された所定の値を越えた場
合には、加工条件を変更し、変更後の予想加工時間を算
出して、それを表示するものである。

【００３０】したがって、加工進行中の加工速度の低下
が著しい場合には、加工条件が自動的に変更され、常に
所定以上の加工速度が維持できるので、加工時間を短縮
できるとともに、集中アーク放電を回避できる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
放電加工装置は、入力部と、記憶部と、演算部と、表示
部とを備え、入力部に入力された加工内容及び加工条件
が、記憶部に予め記憶されている加工条件の基本加工速
度、加工内容に応じて変化する加工速度の変移データ等
に照して前記加工速度の変化を逐次予想し、加工速度を
補正して、予想加工時間を算出し、予想加工時間を表示
することにより、加工速度が一定でない場合にも、正確
な加工時間を予想できるので、正確な予想加工時間を容
易に知ることができる。

【００３２】請求項２の発明の放電加工装置は、入力部
と、記憶部と、演算部と、表示部とを備え、入力部に入
力された加工内容及び加工条件が、記憶部に予め記憶さ
れている記憶内容に照して不適切な場合は、前記加工条
件を変更して、変更した加工条件で加工したときの予想
加工時間を算出し、予想加工時間を表示することによ
り、入力された加工条件よりも適切な条件が記憶部にあ
る場合は、適正な加工条件に変更され、変更後の加工条
件による正確に加工時間が予想できるので、効率のよい
加工ができ、しかも、正確な予想加工時間を容易に知る
ことができる。

【００３３】請求項３の発明の放電加工装置は、入力部
と、記憶部と、検知部と、変更部と、演算部と、表示部
とを備え、加工進行中の加工速度の変化を逐次監視し、
前記加工進行中の加工速度の低下が著しい場合には、前
記加工条件を変更するとともに、前記加工時間変更後の
予想加工時間を算出し、予想加工時間を表示することに
より、加工速度の低下率が著しい場合には、加工条件が
自動的に変更され、所定以上の加工速度が維持できるの
で、加工時間を短縮できるとともに、集中アーク放電を
回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例である放電加工装置の
全体構成を示すブロック図である。

【図２】図２は本発明の一実施例である放電加工装置に
よる加工速度の相違する３つの加工条件で加工した場合
の加工速度の変移を示す特性図である。

【図３】図３は本発明の一実施例である放電加工装置に
よる加工深さに対する加工速度の変移を示す特性図であ
る。

【図４】図４は本発明の一実施例である放電加工装置の
記憶部に記憶されている加工速度の変移データと実加工
を行なった場合の加工速度の変移データを示す特性図で
ある。

【図５】図５は従来の放電加工装置の基本構成を示す概
略構成図である。

【図６】図６は同一加工条件で複数回、加工した場合の
加工速度のばらつきを示す図である。

【図７】図７は単純形状の電極で加工した場合の加工速
度の加工深さに対する依存性を示す特性図である。

【図８】図８は加工深さと加工時間の関係を理想状態の
場合、補正係数を使った場合、実加工の場合について各
々示す特性図である。

【符号の説明】

８入力部９記憶部１０ＣＰＵ１１検知部１２表示部１３電源２１エンコーダ２２主軸

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電極と被加工物で形成される加工間隙に
電源を接続し、前記加工間隙に放電を発生させて前記被
加工物を加工する放電加工装置であって、複数の加工内容及び加工条件が入力される入力部と、加工条件毎の加工速度と加工内容により変化する加工速
度の変移を記憶する記憶部と、前記入力部に入力された加工内容及び加工条件で加工し
た場合の加工速度の変化を前記記憶部の内容に照して逐
次予想し、加工速度を補正して、予想加工時間を算出す
る演算部と、前記予想加工時間を表示する表示部と、を具備することを特徴とする放電加工装置。
【請求項２】電極と被加工物で形成される加工間隙に
電源を接続し、前記加工間隙に放電を発生させて前記被
加工物を加工する放電加工装置であって、複数の加工内容及び加工条件が入力される入力部と、加工条件毎の加工速度と加工内容により変化する加工速
度の変移を記憶する記憶部と、前記入力部に入力された加工条件が前記記憶部の内容に
照して不適切な時は、前記加工条件を変更し、変更した
加工条件で加工したときの予想加工時間を算出する演算
部と、前記予想加工時間を表示する表示部と、を具備することを特徴とする放電加工装置。
【請求項３】電極と被加工物で形成される加工間隙に
電源を接続し、前記加工間隙に放電を発生させて前記被
加工物を加工する放電加工装置であって、複数の加工内容及び加工条件が入力される入力部と、加工条件毎の加工速度と加工内容により変化する加工速
度の変移を記憶する記憶部と、加工進行中の加工速度の変化を逐次監視する検知部と、前記検知部による加工進行中の加工速度の低下が著しい
時には、前記加工条件を変更する変更部と、前記加工時間変更後の予想加工時間を算出する演算部
と、前記予想加工時間を表示する表示部と、を具備することを特徴とする放電加工装置。