CN102019473A - 电火花线切割方法及其装置、电火花线切割用程序创建装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电火花线切割方法及其装置、电火花线切割用程序创建装置、记录用于创建电火花线切割用程序的程序的计算机可读取记录介质。在电火花线切割加工中，根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边连续地左右或者前后倾斜一边进行加工。通过这种加工，能够减少形成于工件上的凹陷的加工量，并且能够减少在放电能量小的精加工时产生的印痕。

Description

电火花线切割方法及其装置、电火花线切割用程序创建装置

技术领域

本发明涉及电火花线切割方法及其装置、电火花线切割加程序创建装置、记录用于创建电火花线切割用程序的程序的计算机可读取记录介质。

背景技术

电火花线切割机是这样一种装置：使电极丝在两个导丝装置间张紧走丝，通过对配置于该两个导丝装置之间的工件和电极丝间的间隙施加电压进行线切割加工。

若电极丝与工件之间间隙的大小小于规定值，则更容易发生放电而使放电频率增大，其结果，工件和电极丝之间的电压降低、电极丝从被加工工件侧朝着返回原来的位置运动。并且，反复产生这种运动的结果是加工面的形状达不到期望的平滑面、而成为产生了弯曲的形状。为了防止加工面的弯曲，在日本特开平11-170118号公报中公开有以下技术：检测在电火花线切割机上电极丝和工件之间的间隙的电压，根据该电压使电极丝在与加工路径垂直的方向上相对移动。

另一方面，在电火花线切割加工中，即使在精加工中，也会发生工件中央部被加工为呈凹陷状态的现象，导致加工精度的降低。为了防止发生由加工引起的工件凹陷(indentation)，在日本特开平5-8122号公报中公开有以下技术：控制加工速度，以使电火花线切割机上的电极丝和工件之间的间隙的检测电压恒定。

另外，在电火花线切割加工中，对于阶梯状外形的工件，会出现在成为阶梯状断面的方向上进行切割的情况。此时，在阶梯的高低差部分形状发生急剧变化，加工条件也发生较大变化。因此，在以前的电火花线切割机中，会产生无法稳定地进行加工、在工件的加工表面形成条状的加工损伤之类的问题。在日本特开平10-328938号公报中，公开有关于工件的高低差部产生加工损伤的对策、使电极丝倾斜的技术。

在以前的电火花线切割机中，作为利用电极丝切割加工工件的加工槽的宽度，产生厚度方向的中央部比工件的上下端面变宽的现象，产生工件中央部被加工成凹陷状态的现象，导致加工精度的降低。特别地，在工件较厚的情况下，由于工件中电极丝的振动大，该工件被加工成中央部呈凹陷状态的现象更加显著。

图9是利用电火线切割机的电极丝4在X轴方向切割加工工件3的图。在加工处16的电极丝进行图10及图11所示的运动。

图10是说明电极丝4在电极丝相对于工件3的相对行进方向(与Y轴及Z轴两者垂直的X轴方向)左右振动的图。

电极丝4以上导丝装置11及下导丝装置12为节、以工件3的中心部为波腹、相对于其行进方向在左右方向41上振动。同时，如图11所示，电极丝4的中央部(以虚线的椭圆42所示的部分)相对于工件3的加工方向向后弯曲。这样一来，电极丝4在加工工件3的过程中相对于相对的行进方向向后(参照图11的符号42)弯曲的同时还在左右方向上振动(参照图10的符号41)。特别地，在利用该电极丝4的加工中，由于在工件3厚度方向的中央部振幅较大，因而形成如图12所示的加工形状。

图12是说明由于电极丝4的振动在工件的厚度方向的中央部形成凹陷的图。

另外，在放电能量小的精加工中，若在与工件3相对的电极丝4的某一处发生强放电，则该强放电处与电极丝4的走丝状态相吻合地从工件3的上方向下方移动。

图13是说明在放电能量小的精加工中产生加工条纹的图。在图13中，电极丝4相对工件3从该工件3的左侧向右侧相对地移动。

放电点36随着电极丝4的移动而向工件3的下方移动。因此，在工件3的加工表面，形成相对电极丝4的行进方向倾斜的条纹37。在电极丝4的走丝速度及加工速度恒定的情况下，可在工件3的加工表面大致均一地生成细微的、倾斜的条纹37。作为该条纹37的放电槽为深度大约为0.2μm～1.0μm的细微的槽。另外，在图13中，为了易于解释，将条纹37描述为与行进方向垂直的方向有较大倾斜，但在实际的加工面上，条纹37基本上呈垂直状态。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够减少形成于工件上的凹陷的加工量、而且能减少在放电能量小的精加工过程中产生的条纹的电火花线切割方法及实施该方法的电火花线切割机。另外，提供一种创建用于实施该电火花线切割方法的加工程序的加工程序创建装置及记录创建该加工程序的程序的计算机可读取记录介质。

为了达到上述目的，本发明的电火花线切割方法的第一方案包括下述步骤：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝在与加工方向垂直的平面内一边连续地左右倾斜一边进行加工。

另外，电火花线切割方法的第二方案包括下述步骤：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边相对加工方向连续地前后倾斜一边进行加工。

本发明的电火花线切割机的第一方案包括下述机构：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，在加工中，使电极丝在与加工方向垂直的平面内连续地左右倾斜的机构。

本发明的电火花线切割机的第二方案包括下述机构：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，在加工中，使电极丝相对加工方向连续地前后倾斜的机构。

本发明的加工用程序创建装置的第一方案创建了下述程序：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝在与加工方向垂直的平面内一边连续地左右倾斜一边进行加工的加工程序。

本发明的加工用程序创建装置的第二方案创建了下述程序：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边相对加工方向连续地前后倾斜一边进行加工的加工程序。

另外，本发明的记录用于创建在电火花线切割加工中使用的电火花线切割加工用程序的程序的计算机可读取的记录介质，记录下述程序：该程序根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边连续地左右或前后倾斜一边进行加工的、用于创建在电火花线切割加工中使用的电火花线切割加工用程序。

本发明由于具有上述结构，因而能够提供一种能够减少形成于工件上的凹陷的加工量、能减少在放电能量小的精加工过程中产生的条纹的电火花线切割方法及实施该方法的电火花线切割机。并且，能够提供一种创建用于实施该电火花线切割方法的加工程序的加工程序创建装置及记录创建该加工程序的程序的计算机可读取记录介质。

附图说明

图1是说明本发明的电火花线切割机的概略结构及其动作的图。

图2是说明使电极丝一边相对于工件的加工方向连续地向右(图2(a))及左(图2(b))交替地倾斜一边进行加工的图。

图3是说明通过使电极丝一边相对于工件的加工方向左右交替地摆动一边进行加工而减少加工量的不均匀、减少形成于工件上的凹陷的加工量的图。

图4表示程序面可以设定在工件中凹陷最大的位置(该凹陷最大的位置不限定为与工件的板厚度方向的中央部一致)的例子。

图5A及图5B是说明利用电火花线切割加工加工斜齿轮的图。

图6是说明使电极丝4一边相对于工件的加工方向连续地向前方(图6(a))和后方(图6(b))交替地倾斜一边对工件进行加工的图。

图7是说明在加工工件的角部时使电极丝在预先规定的距离区间内相对于工件的加工方向既不交替地左右倾斜也不交替地前后倾斜地进行加工的图。

图8是表示本发明的电火花线切割加工用程序创建装置的一个实施方式的主要部分的方框图。

图9是利用电火花线切割机的电极丝在X轴方向切割加工工件的图。

图10是说明电极丝在电极丝相对于工件的相对行进方向(与Y轴及Z轴两者垂直的X轴方向)左右振动的图。

图11是说明电极丝相对于工件的加工方向向后方弯曲的图。

图12是说明由于电极丝的振动在工件的厚度方向的中央部形成凹陷的图。

图13是说明在放电能量小的精加工中产生加工印痕的图。

具体实施方式

图1是说明本发明的电火花线切割机的概略结构及其动作的图。图1所示的电火花线切割机的概略结构与以前的电火花线切割机相同。符号1是设置并固定作为加工对象的工件3的工件载置台。该工件载置台1具有具备高精度的平坦度的载置面2。在电火花线切割加工时，工件3被设置、固定在工件载置台1上，使工件3的底面与载置面2相接。

为了对工件3实施电火花线切割加工，电极丝4从电极丝送出线轴(未图示)经供电滚轮15、上导向滚轮13、上导丝装置11供给加工处16。在电火花线切割加工时，电极丝4通过接线操作被张紧在上导丝装置11和下导丝装置12之间，然后对电极丝4和工件3之间的间隙施加用于引起放电的电压。

电极丝4经工件3上的加工处16，再经下导丝装置12、下导向滚轮14，将电极丝4卷绕在以规定的张力张紧的卷绕线轴上(未图示)。另外，也可将使用后的电极丝4回收到电极丝回收箱(未图示)中，以代替将其卷绕在卷绕线轴上。

电火花线切割加工用的电能由电火花线切割加工电源21经供电滚轮15供给电极丝4。另外，采用在加工处16注入冷却水或将工件3整体浸入加工液(例如：纯水)中等方法。

通常，工件载置台1的载置面2在水平方向上(与XY平面平行的面上)延伸。该工件载置台1可通过X轴的伺服电动机5及Y轴的伺服电动机6在与XY平面平行的面上被驱动。另外，上导丝装置11可通过U轴的伺服电动机8及V轴的伺服电动机9在与XY平面平行的面上被驱动，并且可通过Z轴伺服电动机7在与XY平面垂直的方向上被驱动。通常，通过U轴驱动的移动方向和通过X轴驱动的移动方向是平行的，另外，通过V轴驱动的移动方向和通过Y轴驱动的移动方向是平行的。

若要变更加工处16的位置，则根据由数值控制装置20输出的对各轴伺服电动机的指令(X轴指令、Y轴指令、U轴指令、V轴指令、Z轴指令)来改变电极丝4对工件3的相对位置。该指令内容通常由加工程序规定。加工程序是一种用于规定对电极丝4的移动指令，即对各轴伺服电动机的移动指令等的程序，该程序被定义在与上述XY平面平行的面上。该被定义的平面可以设定在Z轴方向的任意位置。将该能任意设定的平面称为“程序面”。

下面，说明能够减少形成于工件上的凹陷的加工量的电火花线切割方法。在图1所示的“加工方向”上加工工件3。如图2(a)及图2(b)所示，为了减少形成于工件上的凹陷的加工量，而使电极丝4一边相对于工件3的加工方向连续地左右交替地倾斜一边加工工件3。在此，程序面40设定在工件3的板厚度方向的中央部。

图2(a)表示通过使上导丝装置11相对于工件顶面31相对地向图2的纸面的右方向移动，另一方面，使下导丝装置12相对于工件底面32相对地向图2的纸面的左方向移动，从而使电极丝4呈相对于加工方向向右侧(向顺时针旋转方向)倾斜的状态。

另一方面，图2(b)表示通过使上导丝装置11相对于工件顶面31相对地向图2的纸面的左方向移动，另一方面，使下导丝装置12相对于工件底面32相对地向图2的纸面的右方向移动，从而使电极丝4呈相对于加工方向向左侧(向逆时针旋转方向)倾斜的状态。

并且，通过使电极丝4相对于加工方向连续地以图2(a)和图2(b)的状态持续交替地倾斜而对工件3实施电火花线切割加工。由此，能够使工件3的上部33和下部35与中央部34同样地利用电极丝4进行电火花线切割加工。

在图1所示的电火花线切割机中，代替使上述的上导丝装置11及下导丝装置12移动而使电极丝4倾斜，也可以通过加工程序驱动X轴伺服电动机5而使工件载置台1移动来实现使电极丝4在如图所示的加工方向相对于工件3的相对移动，另外，也可以分别驱动V轴伺服电动机9及Y轴伺服电动机6而使电极丝4相对于“加工方向”左右倾斜。

至于电极丝4相对于工件3的倾斜程度可以根据从程序面40到工件顶面31的高度由加工程序设定。

图3是说明通过使电极丝4相对于工件3的加工方向一边左右交替的摆动一边对工件3进行加工而减少加工量的不均一、减少形成于工件上的凹陷的加工量的图。

如图3所示，通过使电极丝4倾斜，能够对工件3的上部33和下部35进行电火花线切割加工，从而使工件3的上部33、中央部34及下部35的加工量分别大致相同，从而能够减少形成于工件上的凹陷的加工量。

在此，说明图2所示的使电极丝一边左右交替的倾斜一边加工工件3的加工程序的例子。

G 01X 10.

X 10.01V 0.1

X 10.02V-0.1

X 10.03V 0.1

X 10.04V-0.1

....

在上述程序例子中，

第一行表示电极丝4的此刻位置移动到X 10mm的位置。其中，G 01是直线插补指令。

第二行表示一边使电极丝4移动到X 10.01mm处一边使电极丝4的上侧向Y轴正方向移位0.1mm。

第3行表示一边使电极丝4移动到X 10.02mm处一边使电极丝4的上侧向Y轴负方向移位0.1mm。

第4行表示一边使电极丝4移动到X 10.03mm处一边使电极丝4的上侧向Y轴正方向移位0.1mm。

第5行表示一边使电极丝4移动到X 10.04mm处一边使电极丝4的上侧向Y轴负方向移位0.1mm。

在上述加工程序例子中，X指作为程序面的工件3的厚度方向的中央部的位置。V指在辅助面上作为偏差量的倾斜量，在此，V指的是作为工件3的厚度方向的最上部的工件顶面31的电极丝4的倾斜量。在电火花线切割用程序创建装置70(参照图8)中，如上述加工程序例子，只要预先设定单位加工距离和电极丝倾斜量，就能按照每个单位加工距离自动地切换倾斜量来创建加工程序。在上述加工程序例子中，单位加工距离为0.01mm，电极丝倾斜量为0.1mm。

另外，该加工方法即使对斜齿轮的加工也是有效的。图5A及图5B是说明通过电火花线切割加工加工斜齿轮的图。

在电极丝4与作为斜齿轮毛坯的圆柱状的工件的上下表面的圆周部(半径R)相抵接的情况下，在其中央部(半径r)需对凹部格外进行加工。这样，在电火花线切割加工斜齿轮的情况下，由于电极丝被张紧成直线状，因此无论怎样都会出现工件厚度方向的中央部较瘦(变细)的结果，但如果使用本发明的加工方法便能够减少变细量。

另外，电火花线切割加工用程序创建装置和电火花线切割用程序创建软件多数情况下是内装加工用条件。如果在该条件数据中添加单位加工距离和电极丝倾斜量，便能够在加工程序创建时使用被选择的条件内的单位加工距离和电极丝倾斜量创建与上述程序相同的加工程序。

在图2及图3中，将程序面40设在工件3的厚度方向的中央部34上。但是，程序面40的设定位置不限于工件3的厚度方向的中央部34。图4表示的是将程序面40设定在形成于工件3上的凹陷最大的位置(其位置未限定于与工件3的厚度方向的中央部一致)的例子。通过将程序面40设于该位置，能够减少工件3的厚度方向的加工量的不均匀。此时，在加工程序中，通过以凹陷最大的位置为X轴、以工件3的工件底面32为V轴，能够得到期望的结果。

下面，说明能够减少在放电能量小的精加工时产生的印痕的电火花线切割加工方法。

如参照上述图13所说明的，在放电能量小的精加工中，若在电极丝4的某一点发生强放电，则该点(以下，将该点称为“放电点”)与电极丝4的走丝相吻合地从工件3的上侧向下侧移动，其结果，在工件3的表面产生印痕37。

因此，在本发明的加工方法中，为了抑制印痕37的产生，通过连续地变换相对于电极丝4的走丝方向(加工方向)的电极丝4的倾斜，从而使由放电点36产生的单一方向的印痕相互交叉，由于使印痕37相互抵消，因而减少了微细印痕的产生。

图6(a)及图6(b)是说明使电极丝4一边相对于工件3的加工方向连续地向前方和后方交替地倾斜一边加工工件3的图。程序面40设在工件3的厚度方向的中央部。在图1所示的“加工方向”上加工工件3。

图6(a)表示通过使上导丝装置11相对于工件顶面31向图6的纸面的右方相对移动，另外，使下导丝装置12相对于工件底面32向图6的纸面的左方相对移动，从而使电极丝4呈相对于加工方向向前方倾斜的状态。另一方面，图6(b)表示通过使上导丝装置11相对于工件顶面31向图6的纸面的左方相对移动，另外，使下导丝装置12相对于工件底面32向图6的纸面的右方相对移动，从而使电极丝4呈相对于加工方向向后方倾斜的状态。并且，通过使电极丝4相对于加工方向连续交替地继续呈图6(b)和图6(b)的的状态倾斜来实行工件3的线切割加工。由此，放电点的移动方向就不是恒定的方向，作为结果，能够减少在工件3的加工面上产生的印痕。

在图1所示的电火花线切割机中，也可以利用加工程序驱动X轴伺服电动机5而使工件载置台1移动来实现电极丝4在图示的加工方向相对于工件3相对地移动，进而驱动U轴伺服电动机8而使电极丝4相对于“加工方向”左右倾斜来代替通过使上述的上导丝装置11及下导丝装置12移动而使电极丝4倾斜。

至于电极丝4相对于工件3的倾斜到什么程度可以根据从程序面40到工件顶面31的高度由加工程序设定。

在此，说明图6所示的一边使电极丝左右交替的倾斜一边加工工件3的加工程序的例子。

G 01X 10.

X 10.01U 0.1

X 10.02U-0.1

X 10.03U0.1

X 10.04U-0.1

....    

在上述程序例子中，

第一行表示电极丝4的此刻位置移动到X 10mm的位置。其中，G 01是直线插补指令。

第二行表示一边使电极丝4移动到X 10.01mm处一边使电极丝4的上侧向X轴正方向移位0.1mm。

第3行表示一边使电极丝4移动到X 10.02mm处一边使电极丝4的上侧向X轴负方向移位0.1mm。

第4行表示一边使电极丝4移动到X 10.03mm处一边使电极丝4的上侧向X轴正方向移位0.1mm。

第5行表示一边使电极丝4移动到X 10.04mm处一边使电极丝4的上侧向X轴负方向移位0.1mm。

在上述加工程序例子中，X指作为程序面的工件3的厚度方向的中央部的位置。U指在辅助面上作为偏差量的倾斜量，但在此，U指作为工件3的厚度方向的最上部的工件顶面31上的电极丝4的倾斜量。在电火花线切割用程序创建装置70(参照图8)中，如上述加工程序例子，只要预先设定单位加工距离和电极丝倾斜量，就能创建一个自动根据单位加工距离切换倾斜量的加工程序。在上述加工程序例子中，单位加工距离为0.01mm，电极丝倾斜量为0.1mm。

在通过使上述电极丝4在与加工方向垂直的面内左右倾斜、相对于加工方向前后倾斜来加工工件3的情况下，在加工路径的拐角前后，为了不损坏包含该拐角的其前后部分(角部)的形状，在从距该拐角预先规定的距离(L)跟前处起、经过该拐角、至到达上述规定距离(L)的区域内，也可以不进行使电极丝4连续地左右或者前后交替地倾斜的动作。

图7是说明在加工工件的角部时在预先规定的距离区间内相对于工件的加工方向不使电极丝交替地左右倾斜或者交替地前后倾斜进行加工的图。

若电极丝4到达作为距拐角C预先规定的距离跟前的地点50处，则停止电极丝4的倾斜操作，在超过距拐角C规定的距离(L)51处之后再度恢复规定的倾斜操作。这样一来，通过控制电极丝4的动作能够不损坏角部的形状。

下面，参照图8说明电火花线切割用程序创建装置。

电火花线切割用程序创建装置70是一种由个人计算机或数字控制装置等现有的信息处理装置构成的装置，其包括：CPU71，由通过总线76与该CPU71相连的ROM、RAM等构成的存储器72，由液晶显示装置等构成的显示装置73，键盘等输入数据或指令的输入装置74，以及接口75。

首先，操作者通过操作输入装置74输入单位加工距离和电极丝倾斜量，并且，输入加工开始位置、加工结束位置、加工顺序等用于创建加工程序必要的数据。于是，CPU71启动预先存储于存储器72中的、用于创建本发明的电火花线切割加工用程序的程序，根据输入的数据，生成电火花线切割加工用程序。创建上述电火花线切割加工用程序的程序存储于计算机可读取的记录介质中，由该记录介质将该加工程序创建用程序安装在计算机中，通过输入所需的数据，便能够创建电火花线切割加工用程序。

Claims (7)

1.一种电火花线切割方法，其特征在于，

根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝在与加工方向垂直的平面内一边连续地左右倾斜一边进行加工。

2.一种电火花线切割方法，其特征在于，

根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边相对于加工方向连续地前后倾斜一边进行加工。

3.一种电火花线切割机，其特征在于，

包括下述机构：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，在加工过程中，使电极丝在与加工方向垂直的平面内连续地左右倾斜的机构。

4.一种电火花线切割机，其特征在于，

包括下述机构：根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，在加工过程中，使电极丝相对于加工方向连续地前后倾斜的机构。

5.一种加工用程序创建装置，其特征在于，用于创建根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝在与加工方向垂直的平面内一边连续地左右倾斜一边进行加工的加工程序。

6.一种加工用程序创建装置，其特征在于，用于创建根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边相对于加工方向连续地前后倾斜一边进行加工的加工程序。

7.一种计算机可读取的记录介质，其特征在于，该记录介质记录下述程序：该程序创建了根据预先规定的单位加工距离及与该距离相对应的电极丝倾斜量，使电极丝一边连续地左右或前后倾斜一边进行加工的，在电火花线切割加工中使用的电火花线切割加工程序。

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