CN101132878B - 导线放电加工方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于在沿在程序面上具有开始点(P)和终点(Q)的程序路径(PQ)移动导线电极的同时切割工件的导线放电加工方法，所述导线电极被支撑在基本上与水平程序面垂直的上下导线导向器之间。本发明的方法包括以下步骤：改变程序路径内的锥角命令(θ)；获取设定的容许误差(ε)；获得用于均分程序路径的一个或更多个分割点(D1-Dn)，使得校正量的最大误差(λmax)小于或等于设定的容许误差；和以校正量(Δ)校正上导线导向器和下导线导向器中的至少一个在各分割点上的位置。

Description

导线放电加工方法

技术领域

本发明涉及用于在沿程序面(program plane)上的程序路径(program path)移动导线电极的同时切割工件的导线放电加工方法，所述导线电极被支撑在基本上与水平程序面垂直的一对导线导向器(guide)之间。本发明特别涉及用在一对导线导向器之间倾斜的导线电极在工件上执行锥度切割的导线放电加工方法。

背景技术

一般地，导线电极在上下导线导向器之间被垂直地支撑，并且两个导线导向器能够相对于工件沿水平的XY面移动。通过使用通过相对于一个导线导向器移动另一个而倾斜的导线电极实施的切割被称为锥度切割。对于许多导线放电机器，上导线导向器可在水平的UV面中相对于下导线导向器移动。导线电极主要由诸如黄铜、钨或钢的材料制成，并具有一定的刚度。

在其中形成导线电极穿过的圆孔的模具一般被用作导线导向器。日本专利公开No.62-40126公开了具有弧状断面的导线导向器，该导线导向器可用高精度实施遵循大锥角的锥度切割。具有曲率半径r的这种导线导向器被示于图9中。图中的单点虚线代表导线导向器的中心，并且附图标记VL代表与程序面正交的直线。在上下导线导向器之间支撑的导线电极从直线VL倾斜锥角命令θ。附图标记Ka代表实际形成锥角的转折点。NC程序中的锥角命令θ基于标称转折点Kr。实际转折点Ka根据锥角θ从标称转折点Kr偏离位移δ。结果，实际锥角 

的形状精度降低。因此需要根据锥角θ校正导线导向器在水平面上的位置。Δy是用于下导线导向器位置的校正量，Δv是用于上导线导向器位置的校正量。

图8表示导线电极的主程序路径PQ和次程序路径RS。主程序路径PQ是主程序面i上的导线电极的路径。例如，主程序面是具有与工件上表面相同的高度的水平面。次程序路径RS是次程序面ii上的导线电极的路径。例如，次程序面是具有与工件下表面相同的高度的水平面。如图8所示，锥角在从点P到点Q移动导线电极的程序块内逐渐改变。日本专利公开3101596和3288799公开了用于在使这种程序块(program block)前进的同时每隔规定时间校正导线导向位置的方法。但是，如果使一个程序块前进时的导线电极的移动速度改变，那么在实施校正的位置中将存在偏差。

本发明的目的在于，提供当锥角在单一程序块内变化时可以以较高的形状精度校正导线导向器位置的导线放电加工方法。

本发明的另一目的在于，提供当锥角在单一程序块内变化时防止导线导向器位置的校正被实施得太频繁的导线放电加工方法。

发明内容

根据本发明，一种用于在沿在程序面上具有开始点(P)和终点(Q)的至少一个部分程序路径(PQ)移动导线电极的同时切割工件的导线放电加工方法，所述导线电极被支撑在基本上与水平程序面垂直的上下导线导向器之间，所述方法包括以下步骤：

改变程序路径内的锥角命令(θ)；

获取设定的容许误差(ε)；

获得用于均分程序路径的一个或更多个分割点(D1-Dn)，使得校正量的最大误差(λmax)小于或等于设定的容许误差；和

以校正量(Δ)校正上导线导向器和下导线导向器中的至少一个在各分割点上的位置。

优选地，基于形成锥角的转折点的位移(δ)获得校正量。

在以下的说明书中将说明本发明的其它新颖性特征。

附图说明

图1是表示本发明的导线放电加工方法的流程图。

图2A～2H是用于投影到水平面上的锥度切割的主程序路径和次程序路径的示图。

图3是表示从开始点到终点改变的校正量的示图。

图4是转折点位移的测量值作为锥角命令的函数给出的图。

图5是导线导向器位移校正量的测量值作为锥角命令的函数给出的图。

图6是具有弧状断面的导线导向器中的测量的转折点位移作为锥角命令的函数给出的图。

图7是表示从开始点到终点变化的校正量的关系图。

图8是表示用于锥度切割的导线电极的程序路径的示图。

图9是表示在上下导线导向器之间倾斜的导线电极的示图。

具体实施方式

以下将参照图1A、1B、2A～2H、3、4、5、6、7、8和9说明本发明的导线放电加工方法。作为例子，将使用为了执行锥度切割，上导线导向器相对于下导线导向器在UV面中移动的导线放电机器。在NC程序被解码后，图1A和图1B的过程主要在导线电极放电机器的处理单元中被执行。

在图1A的步骤S1中，获得主程序路径的开始点P和次程序路径的开始点R之间的差值。如图2E所示，导线电极在差值a为零时在开始点P上是垂直的。并且，获得主程序路径的终点Q和次程序路径的终点S之间的差值b。如图2D所示，导线电极在差值b为零时在终点Q上是垂直的。基于各点P、Q、R和S的坐标(x、y、u、v)获得位置差值a和b。在步骤S2中，基于各点P、Q、R和S的坐标(x、y、u、v)获得主程序路径PQ的长度c和次程序路径RS的长度d。在步骤S3中，基于长度a和b确定锥度切割是否被包含于程序块中。当锥度切割包含于程序块中时，过程前进到步骤S4。否则，即，当长度a和b均为零时，过程前进到步骤S24。在步骤S4中，如果主 程序路径PQ和次程序路径RS均为直线，那么过程前进到步骤S5。否则，如果确定程序路径PQ和RS中的一个包含弧线，那么过程前进到步骤S25。图2G和图2H表示包含弧线的程序路径的例子。在步骤S25中，获得用于弧线内插的内插点。在步骤S5中，基于值a、b、c和d确定锥角命令θ在程序块中是否改变。如果确定锥角θ在程序块中改变，那么过程前进到步骤S6。对于图2F中的程序路径，值a和b相等，值c和d相等。在这种情况下，确定锥角θ在程序块中是恒定的，并且过程前进到步骤S19。在步骤S6中，获得用于可容许误差ε的设定值。优选地，可容许误差ε被设定为希望的形状精度e(μm)的一半。形状精度e的最小值取决于导线放电机器的最小驱动单位k。因此，可容许误差ε例如可通过式(1)被设定。

ε＝k/2               (1)

作为替代方案，能够考虑与锥角命令θ的最小单位对应的沿水平方向的移动量设定可容许误差ε。在步骤S7中，获取开始点P上的锥角命令θp和终点Q上的锥角命令θq。在步骤S8中，获取开始点P上的转折点位移δq和终点Q上的转折点位移δp。通过公知的式(2)获取位移δ(μm)。

δ＝r·(1/cosθ-1)    (2)

也可以从使锥角命令θ和转折点位移θ相关联的数据库提取位移δp和δq。如果在步骤S9中确定锥方向在程序块中旋转，那么过程前进到步骤S10。当导线电极在图2A和图2B所示的程序路径上移动时，过程前进到步骤S10。当导线电极在图2C、图2D和图2E所示的程序路径上移动时，那么过程前进到步骤S14。

在步骤S10中，获得锥方向的旋转角α。如图2A和图2B所示，旋转角α是由线PR和线QS形成的角度。基于转折点位移δp和δq通过式(3)获得开始点P的校正量Δp和终点Q的校正量Δq。

Δ＝δ·tanθ         (3)

旋转角α及校正量Δp和Δq被示于图3中。在附图中，实线圆的半径代表校正量Δp，而虚线圆的半径代表校正量Δq。通过使用虚线，从开始点R到终点S改变的代表校正量的曲线Δcurve被示出。在附图中，旋转角α被均分为三。αdiv代表均分的角度。曲线Δcurve也被均分为三个弧状段。λmax代表弧状段和近似直线之间的误差λ的最大值。必须获得分割角αdiv，使得最大值λmax可靠地为可容许误差ε或更小。因此，在步骤S11中获得用于校正量的最大值Δmax，并且通过式(4)在步骤S12中获得均分角αdiv。

α_div＝2·cos^-1(1-ε/Δ_max)                    (4)

如图3所示，校正量Δmax是校正量Δp和Δq中的最大的一个。并且，在步骤S13中，通过式(5)获得分割数N。

N＝α/α_div                                    (5)

分割数N是遵循规定规则的自然数。

当锥方向在程序块中不旋转时，通过式(6)在步骤S14中获得锥角命令的变化dθ。

dθ＝|θq-θp|                                 (6)

下面说明采用图2C的程序路径的步骤S15、S16和S17。

对于最接近终点Q的分割点Dn，锥角为θn，并且转折点位移为δn。通过式(7)获得分割点Dn的校正量Δn。

Δ_n＝δ_n·tan θ_n                              (7)

如图4所示，具有弧状断面的导线导向器中的转折点位移δ被测量。曲率半径r为5mm和8mm的导线导向器被用于测量中。在附图中，测量值作为锥角命令θ的函数被画出。从5度到45度的有效锥角被测试。作为测量的结果，不管曲率半径r如何，转折点位移δ一般都随锥角命令θ按比例增加。因此，基于图6的示图通过式(8)获得δmax。

δ_n＝δ_q·θ_n/θ_q                              (8)

并且，如图5所示，通过使用相同的两种类型的导线导向器测量校正量Δ。校正量Δ相对于锥角命令θ逐渐增加。因此，如图7所示，误差λ在分割点Dn和终点Q之间的中间点上作为最大值λmax出现。在该中间点上，锥角命令是θm。使用一阶内插Δn通过式(9)获得当锥角命令是θm时的校正量Δm0。

Δ_m0＝(Δ_q-Δ_n)/2+Δ_n                                   (9)

通过式(10)获得校正量Δm。

Δ_m＝(δ_q·tanθ_m+δ_n·tanθ_m)/2                        (10)

Δm0是Δm和λmax的和，因此通过式(11)获得最大误差λmax。

λ_max＝{δ_q·(tanθ_q-tanθ_m)+δ_n·(tanθ_n-tanθ_m)}/2    (11)

从以下的式(12)，通过式(13)获得最大误差λmax。

λ_max＝(tanθ_q-tanθ_m)·θ_q/2θ_div                      (13)

从以下的式(14)，通过式(15)获得最大误差λmax。

λ_max＝θ_q/2n·(1+tan²θ_q)·δ_q/2n                      (15)

通过式(16)获得锥角命令的变化dθ除以分割数N的分割角θdiv。

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{div}}=\sqrt{4\·{\mathrm{\λ}}_{\max }\·{\mathrm{\θ}}_q/(1+{\tan }^2{\mathrm{\θ}}_q)/{\mathrm{\δ}}_q}---\left(16\right)$

均分角θdiv必须被获得，使得最大值λmax可靠地为可容许误差ε或更小。因此，在步骤S15中获得锥角命令的最大值θmax，并且通过式(17)在步骤S16中获得分割角θdiv。

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{div}}=\sqrt{4\·\mathrm{\ϵ}\·{\mathrm{\θ}}_{\max }/(1+{\tan }^2{\mathrm{\θ}}_{\max })/{\mathrm{\δ}}_{\max }}---\left(17\right)$

用于锥角命令的最大值θmax是锥角命令θp和θq中的最大的一个。当锥角命令是最大值θmax时，δmax是转折点位移。在步骤S17中，通过式(18)获得分割数N。

N＝|dθ|/θ_div                                          (18)

分割数N是遵循规定规则的自然数。

在步骤S18中，程序路径通过分割数N被均分，并且用于分割点D1-Dn的坐标被获得。n是N-1。在步骤S19中，基于锥角θp和θq获得用于分割点D1-Dn的锥角命令θ1-θn。在用于弧内插的内插点已在步骤S25中被获得的情况下，内插点被用作分割点D1-Dn。在步骤S20中，获得用于分割点D1-Dn的转折点位移δ1-δn。在步骤S21中，获得用于分割点D1-Dn的校正量Δ1-Δn。在步骤S22中， 校正量Δ1-Δn分别基于锥方向等被分配给X、Y、U和v方向的校正量。分割点D1-Dn的坐标通过使用X、Y、U和V方向的校正量被校正。在步骤S23中，如果程序块被完成，那么过程前进到步骤S24。否则，过程返回步骤S19。如果NC程序在步骤S24中被完成，那么过程结束。否则，过程返回步骤S1。

为了解释本发明的原理及其实际应用，选择了这些实施例，并且，鉴于以上的教导，许多变更方式是可能的。意图是本发明的范围由所附的权利要求限定。

Claims (4)

1.一种导线放电加工方法，用于在沿在水平程序面上具有开始点和终点的至少一个部分程序路径移动导线电极的同时切割工件，所述导线电极被支撑在基本上与所述水平程序面垂直的上下导线导向器之间，所述方法包括以下步骤：

改变程序路径内的锥角命令；

获取设定的容许误差；

获得用于均分程序路径的一个或更多个分割点；和

以校正量校正上导线导向器和下导线导向器中的至少一个在各分割点上的位置；

其中，校正量的最大误差小于或等于设定的容许误差；

其中，基于形成锥角的转折点的位移获得校正量。

2.根据权利要求1的导线放电加工方法，还包括获得用于均分程序路径的两个或更多个分割数的步骤。

3.根据权利要求2的导线放电加工方法，还包括以下步骤：

获得锥角命令的变化；和

获得用于锥角命令的变化的分割角，使得校正量的最大误差小于或等于设定的容许误差；

其中，获得分割数的步骤包括以分割角分割锥角命令的变化的步骤。

4.根据权利要求2的导线放电加工方法，还包括以下步骤：

旋转程序路径内的锥方向；

获得锥方向的旋转角；

获得用于锥方向的旋转角的分割角，使得校正量的最大误差小于或等于设定的容许误差；以及

其中，获得分割数的步骤包含以分割角分割锥方向的旋转角的步骤。

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