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CN1260030C - 线放电加工装置 - Google Patents

线放电加工装置 Download PDF

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CN1260030C CNB00817203XA CN00817203A CN1260030C CN 1260030 C CN1260030 C CN 1260030C CN B00817203X A CNB00817203X A CN B00817203XA CN 00817203 A CN00817203 A CN 00817203A CN 1260030 C CN1260030 C CN 1260030C
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Abstract

一种线放电加工装置，利用加工液喷嘴(4a，4b)在线电极(1)与被加工件(2)的极间供给加工液，同时由加工电源装置(11)对所述极间供给放电能量，使所述极间产生放电，对被加工件(2)进行加工，该装置具有检测所述极间正常放电脉冲的正常放电脉冲检测装置(17)、根据所述检测到的正常放电脉冲运算正常放电的正常放电能量脉冲运算装置(18)、保存门限值数据的存储装置和控制装置(20)，所述门限值数据确保从对应于各种加工条件并根据所述正常放电脉冲能量和加工能量设定值的关系求得的线电极断线时工作点偏离的规定余量，所述控制装置控制所述加工能量设定值，使加工工作点接近所述门限值数据。因此，该装置能大幅度提高加工生产率。

Description

线放电加工装置
技术领域
本发明涉及利用线电极与被加工件间的放电对被加工件进行加工的线放电加工装置的改进。
背景技术
线放电加工是在线电极与被加工件的极间提供放电能量，使其放电，对被加工件进行加工的。其加工速度与供给的放电能量大致成正比。为了提高加工速度，需要给线电极提供尽可能多的能量，但提供太多的能量时，会发生线电极断线，该电极需要再接线，结果造成加工生产率显著受损。
因此，为了提高线放电加工装置的加工生成率，需要在不发生线电极断线的范围内投入尽可能多的放电能量。
图6是示出已有线放电加工装置结构的说明图，示出与例如日本国特开昭62-19322号公告所揭示结构相同的结构。图6中，1是线电极，2是被加工件，3是绕线架，4a和4b是加工液喷嘴，5是输带辊，6是夹送辊，7是进行被加工件2的水平方向(X方向)驱动用的X台，8是进行被加工件2的水平方向(Y方向)驱动用的Y台，9是控制驱动X台7的未示出的驱动电机的X轴伺服放大器，10是控制驱动Y台8的未示出的驱动电机的Y轴伺服放大器，11是加工电源装置，12是放电发生检测手段，13是脉冲控制手段，14是运算手段，15是比较手段，16是控制手段。
下面，对其运作进行说明。利用输带辊5和夹送辊6夹持并牵引线电极1，使线电极1运行，并且利用加工液喷嘴4a和4b在线电极1与被加工件的极间提供加工液，同时又利用加工电源装置11对上述极间提供作为放电能量的加工电力，并且利用作为定位手段的X台7和Y台8等使线电极1与被加工件2相对移动，从而对被加工件2加工。由控制手段16统管上述定位手段的线电极1与被加工件2相对定位控制和控制手段13等的电条件控制等。
加工电源装置11根据来自脉冲控制手段13的控制，在线电极1与被加工件2之间施加脉冲状电压。放电发生检测手段12将线电极1与被加工件2之间发生放电时的检测信号输出到脉冲控制手段13。脉冲控制手段13在从放电发生检测手段12输入检测信号开始，经过规定时间(脉冲宽度)后，停止加工电源装置11对线电极1的电流供给。运算手段14从脉冲控制手段13输入与脉冲宽度成正比的信号，计算其平方作为平均加工电流值。比较手段15将该平均加工电流值与作为线电极1不发生断线范围内的最大电流值预设定的极限电流比较，并且在平均加工电流值超过极限电流值时，控制脉冲控制手段13，使平均加工电流值为极限电流值以下。
已有的线放电加工装置如以上那样构成，抑制加工电流的供给，使其不超过作为不发生线电极1断线范围内的最大电流值预先设定的极限电流值，从而防止线电极1断线。
然而，这样的已有技术中，应如何设定极限电流值，成为问题。例如，显然加工液喷嘴4a和4b靠近被加工件2时比远离被加工件2时不容易断线，但已有的线放电加工装置完全不适应这种加工液喷嘴与被加工件相对位置不同引起的极限电流值不同。
因此，不得不进行假设加工液喷嘴与被加工件的相对位置在全部加工区相同，以设定极限电流值，控制线电极，避免其断线。这样，在诸如金属模等常见的钻孔形状等那样，加工液喷嘴局部离开被加工件的状态下进行加工时，假设加工液喷嘴靠近被加件进行放电能量供给，则在对加工液喷嘴离开被加工件的部分进行加工中，线电极发生断线，而假设加工液喷嘴远离被加工件进行放电能量供给，则得不到足够的加工速率。存在问题。
而且，被加工件端面加工或阶梯加工等中，往往断续发生放电，与被加工件端面加工或阶梯加工等以外的常规加工相比，需要减小投入的放电能量。上述已有技术中，极限电流值是加工前预先设定的固定值，将上述常规加工状态作为基准来设定极限电流值，则在被加工件端面加工或阶梯加工时容易发生电极断线，而将被加件端面加工或阶梯加工等作为基准来设定极限电流值，则加工速度显著降低。也存在问题。
发明内容
本发明是为解决上述课题而完成的，其目的是得到一种线放电加工装置，即使在加工液喷嘴与被加工件的相对位置不同时，或者进行被加工件端面或阶梯加工时等情况下，也能大幅度提高加工生产率。
本发明涉及的一种线放电加工装置，一面利用加工液喷嘴在线电极与被加工件的极间供给加工液，一面利用加工电源装置对所述极间供给放电能量，使所述极间发生放电，对所述被加工件进行加工，该装置具有：检测所述极间的正常放电脉冲的正常放电脉冲检测装置；根据所述检测到的正常放电脉冲运算正常放电脉冲能量的正常放电脉冲运算装置；保存门限值数据的存储装置，该门限值数据确保从对应于各种加工条件并根据所述正常放电脉冲能量与加工能量设定值的关系求得的线电极断线时工作点偏离的规定余量；控制装置，控制所述加工能量设定值，使加工工作点接近所述门限值数据。
而且，本发明涉及的线放电加工装置用休止时间和极间伺服电压指令值等设定放电频率的参数中的至少一个，作为使所述控制装置控制的所述加工能量设定值变化的参数，并且根据该参数与所述正常放电脉冲能量的关系，设定所述门限值数据。
而且，本发明涉及的线放电加工装置用峰值电流设定值和脉冲宽度等设定每一脉冲放电能量的参数中的至少一个，作为使所述控制装置控制的所述加工能量设定值变化的参数，并且根据该参数与所述正常放电脉冲能量的关系，设定所述门限值数据。
又，本发明涉及的一种线放电加工装置，一面利用加工液喷嘴在线电极与被加工件的极间供给加工液，一面利用加工电源装置对所述极间供给放电能量，使所述极间发生放电，对所述被加工件进行加工，该装置具有：检测所述极间的正常放电脉冲的正常放电脉冲检测装置；从所述检测到的正常放电脉冲对正常放电脉冲数进行计数的正常放电脉冲计数装置；保存门限值数据的存储装置，该门限值数据确保从对应于各种加工条件并根据所述正常放电脉冲数与休止时间设定值的关系求得的线电极断线时工作点偏离的规定余量；控制装置，控制所述加工能量设定值，使加工工作点接近所述门限值数据。
又，本发明涉及的线放电加工装置在所述加工条件中包含所述加工液喷嘴与所述被加工件的相对位置的不同。
本发明的线放电加工装置按照以上那样构成，即使在加工液喷嘴与被加工件相对位置不同或者进行被加工件端面或阶梯加工等情况下，也能提供最大限度的线电极断线临界放电能量，因而具有能得到可大幅度提高加工生产率的线放电加工装置的效果。
附图简述
图1是示出本发明实施形态1所涉及线放电加工装置的结构的说明图。
图2是本发明实施形态1所涉及线放电加工装置的加工能量设定运作说明图。
图3是示出本发明实施形态2所涉及线放电加工装置的结构的说明图。
图4是本发明实施形态2所涉及线放电加工装置的休止时间设定运作说明图。
图5是本发明实施形态3所涉及线放电加工装置的峰值电流值设定运作说明图。
图6是示出已有线放电加工装置的结构的说明图。
实施发明的最佳形态
实施形态1
图1是示出本发明实施形态1所涉及线放电加工装置的结构的说明图。该图中，1是线电极，2是被加工件，3是绕线架，4a和4b是加工液喷嘴，5是输带辊，6是夹送辊，7是进行被加工件2的水平方向(X方向)驱动用的X台，8是进行被加工件2的水平方向(Y方向)驱动用的Y台，9是控制驱动X台7的未示出驱动电机的X轴伺服放大器，10是控制驱动Y台8的未示出驱动电机的Y轴伺服放大器，11是加工电源装置，13是脉冲控制手段，17是正常的电脉冲检测手段，18是正常放电脉冲运算手段，19是比较手段，20是控制手段。
下面，对其运作进行说明。利用输带辊5和夹送辊6夹持并牵引线电极1，使线电极1运行，并且利用加工液喷嘴4a和4b在线电极1与被加工件2的极间提供加工液，同时又利用脉冲控制手段13所控制的加工电源装置11对所述极间提供作为放电能量的脉冲状加工电力，由作为定位手段的X台7和Y台8等使线电极1与被加工件2相对移动，从而对被加工件2进行加工。控制手段20统管所述定位手段对线电极1与被加工件2的相对定位控制和脉冲控制手段13等的电条件控制等。
正常放电脉冲是指加工状态良好时多发生的放电脉冲，其特征在于施加电压后经过约几百ns～几μs以上的无负载时间才发生放电。例如，像日本国特公平2-44648号公告记载的技术那样，可根据预定时间内有无发生放电检测正常放电脉冲。正常放电脉冲检测手段17具有采用这种方法的检测功能。
正常放电能量是指仅提取正常放电脉冲时的加工能量，例如设每单位时间正常放电脉冲检测手段17测量的正常放电脉冲数为N，并且正常放电脉冲的峰值电流为Ipn，则利用运算N·Ipn·Ipn可求出该能量。正常放电脉冲运算手段18具有进行这种运算的功能。
图2是本发明实施形态1所涉及线放电加工装置的加工能量设定运作说明图。示出控制手段20通过脉冲控制手段13对加工电源装置11设定的加工能量设定值与所发生正常放电脉冲能量的关系。
这里，加工能量设定值是指加工正常进行时投入的平均加工能量。例如，假设所设定休止时间和极间电压伺服指令值决定的平均放电频率为f，峰值电流值为Ip，并且脉冲宽度为Ton，则根据f·Ip·Ip、f·Ip·Ton或f·Ton·Ton等，决定该值。
图2示出峰值电流值Ip固定且平均放电频率f变化时的例子。这种加工能量设定值与正常放电脉冲能量的关系也可按照在加工能量设定值的规定区间内使峰值电流值Ip固定且平均放电频率f变化，在别的区间则使平均放电频率f固定且峰值电流值Ip变化，进行推求。
图2中，L11(实线)示出加工液喷嘴4a和4b设置在被加工件2附近(例如0.1mm)的情况，L12(虚线)示出加工液喷嘴4a或4b设置得远离被加工件2(例如5mm～10mm)的情况，L13(点划线)示出加工液喷嘴远离被加工件2(例如5mm～10mm)的情况，图中的X号表示断线时的工作点。TH1(双点划线)表示门限值曲线，设定得确保对断线时的工作点偏离若干余量。
发明者使加工液喷嘴与被加工件的相对位置作种种变化进行许多加工实验，结果发现加工能量设定值与测定的正常放电脉冲能量之间因加工液喷嘴与被加工件的相对位置的不同而一般存在图2所示的特性。即，若控制手段20通过脉冲控制手段13在加工电源装置11设定的加工能量设定值为横轴，所测量正常放电脉冲能量为纵轴，定义图2上的工作点，则该工作点表明随着加工能量设定值的提高，根据L11、L12和L13中加工液喷嘴与被加件的相对位置的不同，各轨迹L11、L12、L13从下往上移动，并且在各轨迹上端X号表示的点上线电极断线。
正常放电脉冲以外的能量对加工贡献非常小，加工速度几乎由正常放电脉冲能量支配，因而在达到图2中断线(作为断线时的工作点的X号)前的工作点进行加工，则能实现适应加工液喷嘴与被加工件相对位置不同的最大线电极继线极限的加工速度设定。
因此，设定确保从断线时的工作点(X号)偏离若干余量的图2中TH1那样的门限值曲线，使工作点维持在该门限值曲线附近，则处于任何加工液喷液喷嘴与被加工件的相对位置都能在线电极不断线的范围内最大限度供给放电能量，因而加工生产率大为提高。
除加工液喷嘴与被加工件的相对位置不同外，加工能量设定值与正常放电脉冲能量的关系还因被加件的板厚、材质和线电极的直径、材质等加工条件而变化，所以可预先由实验求出含加工液喷嘴与被加工件相对位置的所述种种加工条件对应的加工能量设定值与正常放电脉冲能量的关系和断线时的工作点，并且在例如控制手段20内的存储手段保存确保从该断线时的工作点偏离规定余量的门限值曲线数据也可以。
说明图2那种门限值曲线的例子：进行控制，使各加工条件的每一工作点在高于门限值曲线TH1的上侧时，加大加工能量设定值，而在各加工条件的每一工作点在低于门限值曲线TH1的下侧时，减小加工能量设定值。即，利用正常放电脉冲运算手段18求得的正常放电脉冲能量和控制手段20设定的加工能量设定值求出工作点，并由比较手段19将该工作点与控制手段20内设定的门限值曲线数据比较，在该工作点位于门限值曲线上侧时(即工作点上的正常放电脉冲能量大于工作点的加工能量设定值所对应门限值曲线数据的正常放电脉冲能量时，或者工作点上的正常放电脉冲能量所对应门限值曲线数据的加工能量设定值大于工作点上的加工能量设定值时)，由控制手段20对脉冲控制手段13发送指令，使加工能量设定值加大，而在该工作点处于门限值曲线下侧时(即工作点上的正常放电脉冲能量小于工作点的加工能量设定值所对应门限值曲线数据的正常放电脉冲能量时，或者工作点上的正常放电脉冲能量所对应门限值曲线数据的加工能量设定值小于工作点上的加工能量设定值时)，由控制手段20对脉冲控制手段13发送指令，使加工能量设定值减小。
又，从图2可见，门限值曲线TH1随加工能量设定值升高而设定得高。因此，如本发明这样进行控制，使工作点靠近门限值曲线，则在放电断续发生时发生正常放电的数量减少，加工能量自动设定得低，因而即使在诸如被加工件端面加工等加工不稳定区域也能适当进行防止断线的控制。
以上的说明中，将门限值曲线对加工能量设定值设定为连续函数，但设定成在适当范围离散也可。即，也可采用诸如阶梯设定等门限值曲线设定方法，将加工能量设定值划分到各规定范围，并且使该划分范围内正常放电脉冲能量固定。
实施形态2
图3是示出本发明实施形态2所涉及线放电加工装置的结构的说明图，图中21为正常放电脉冲计数手段。图3中，与图1相同的符号表示相同或相当的部分，其作为线放电加工装置的基本运作与实施形态1相同。
图4是本发明实施形态2所涉及线放电加工装置的休止时间设定运作说明图，示出控制手段20通过脉冲控制手段13在加工电源装置11设定的休止时间设定值与发生的正常放电脉冲数的关系。图中，L21(实线)示出加工液喷嘴4a和4b设置在被加工件2附近(例如0.1mm)的情况，L22(虚线)示出加工液喷嘴4a或4b设置得远离被加工件2(例如5mm～10mm)的情况，L23(点划线)示出加工液喷嘴远离被加工件2(例如5mm～10mm)的情况，图中的X号表示断线时的工作点。TH2(双点划线)表示门限值曲线，设定得确保对断线时的工作点偏离若干余量。
图4是作为使实施形态1中图2的加工能量设定值变化的参数，仅采有休止时间的情况，峰值电流值固定，正常放电脉冲能量与正常放电脉冲数成正比，所述这两个参数可置换。因此，图4中，着眼于休止时间设定值与正常的电脉冲数的关系。
与实施形态1的图2相同，设定确保从断线时的工作点(X号)偏离若干余量的图4中TH2那样的门限值曲线，并且使工作点维持在该门限值曲线附近，则处于任何加工液喷嘴与被加工件的相对位置都能在线电极不断线的范围内最大限度供给放电能量，因而与实施形态1相同，加工生产率大为提高。
与实施形态1相同，门限值曲线数据也可预先利用实验求出含加工液喷嘴与被加工件相对位置的种种加工条件对应的休止时间设定值与正常放电脉冲数的关系和断线时的工作点，并且确保从该断线时的工作点偏离规定余量后，存入例如控制手段20中的存储手段。
以上的说明中，说明的例子是：根据休止时间设定值与正常放电脉冲数的关系设定门限值曲线，并且控制休止时间设定值，使工作点靠近该门限值曲线，但也可控制例如极间伺服电压的指令值等设定放电频率的其他参数，以代替控制休止时间设定值。
实施形态3
图1也是本发明实施形态3所涉及线放电加工装置的结构，其作为线放电加工装置的基本运作与实施形态1相同。
图5是本发明实施形态3所涉及线放电加工装置的峰值电流值设定运作说明图，示出控制手段20通过脉冲控制手段13在加工电源装置11设定的峰值电流设定值与发生的正常放电脉冲能量的关系。
图5是作为使实施形态1中图2的加工能量设定值变化的参数，仅采用峰值电流的情况。图5中，着眼于峰值电流设定值与正常放电脉冲能量的关系。
图5中，L31(实线)示出加工液喷嘴4a和4b设置在被加工件2附近(例如0.1mm)的情况，L32(虚线)示出加工液喷嘴4a或4b设置得远离被加工件2(例如5mm～10mm)的情况，L33(点划线)示出加工液喷嘴4a和4b远离被加工件2(例如5mm～10mm)的情况，图中的X号表示断线时的工作点。TH3(双点划线)表示门限值曲线，设定得确保对断电时的工作点偏离若干余量。
与实施形态1的图2相同，设定确保从断线时的工作点(X号)偏离若干余量的图4中TH3那样的门限值曲线，并且使工作点维持在该门限值曲线附近，则处于任何加工液喷嘴与被加工件的相对位置都能在线电极不断线的范围内最大限度供给放电能量，因而与实施形态1相同，加工生产率也大为提高。
与实施形态1相同，门限值曲线数据可预先利用实验求出含加工液喷嘴与被加工件相对位置的种种加工条件对应的峰值电流设定值与正常放电脉冲能量的关系和断线时的工作点，并确保从该断开时的工作点偏离规定余量后，存入例如控制手段20中的存储手段。
以上的说明中，说明的例子是：根据峰值电流设定值与正常放电脉冲能量的关系设定门限值曲线，并且控制峰值电流设定值，使工作点靠近该门限值曲线，但也可控制例如脉冲宽度等设定每一脉冲放电能量的其他参数，以代替控制峰值电流设定值。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明涉及的线放电加工装置适合用于放电加工作业。

Claims (5)

1.一种线放电加工装置，一面利用加工液喷嘴在线电极与被加工件的极间供给加工液，一面利用加工电源装置对所述极间供给放电能量，使所述极间发生放电，对所述被加工件进行加工，其特征在于具有：
检测所述极间的正常放电脉冲的正常放电脉冲检测装置；
根据所述检测到的正常放电脉冲运算正常放电脉冲能量的正常放电脉冲运算装置；
保存门限值数据的存储装置，该门限值数据确保从对应于各种加工条件并根据所述正常放电脉冲能量与加工能量设定值的关系求得的线电极断线时工作点偏离的规定余量；
控制装置，控制所述加工能量设定值，使加工工作点接近所述门限值数据。
2.如权利要求1所述的线放电加工装置，其特征在于，用设定放电频率的参数中的至少一个，作为使所述控制装置控制的所述加工能量设定值变化的参数，并且根据该参数与所述正常放电脉冲能量的关系，设定所述门限值数据。
3.如权利要求1所述的线放电加工装置，其特征在于，用设定每一脉冲放电能量的参数中的至少一个，作为使所述控制装置控制的所述加工能量设定值变化的参数，并且根据该参数与所述正常放电脉冲能量的关系，设定所述门限值数据。
4.一种线放电加工装置，一面利用加工液喷嘴在线电极与被加工件的极间供给加工液，一面利用加工电源装置对所述极间供给放电能量，使所述极间发生放电，对所述被加工件进行加工，其特征在于具有：
检测所述极间的正常放电脉冲的正常放电脉冲检测装置；
从所述检测到的正常放电脉冲对正常放电脉冲数进行计数的正常放电脉冲计数装置；
保存门限值数据的存储装置，该门限值数据确保从对应于各种加工条件并根据所述正常放电脉冲数与休止时间设定值的关系求得的线电极断线时工作点偏离的规定余量；
控制装置，控制所述加工能量设定值，使加工工作点接近所述门限值数据。
5.如权利要求1至4中任一项所述的线放电加工装置，其特征在于，所述加工条件包含所述加工液喷嘴与所述被加工件的相对位置的不同。
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