CN102947039B - 放电加工控制装置 - Google Patents

Abstract

为了将放电加工装置内的放电状态保持为恒定，放电加工控制装置（101）具有：加工电源，其向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加脉冲状的电压，产生放电；状态量检测器（8），其对电极与所述被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测；电极振动状态检测单元（13），其对由状态量检测器（8）得到的极间电压的振幅进行检测；调节系数设定单元（14），其基于由电极振动状态检测单元（13）得到的极间电压（9B）的振幅，设定与由所述状态量检测器（8）得到的极间平均电压（9A）相乘的系数；以及评价电压设定单元（15），其基于从调节系数设定单元（14）输出的系数，进行评价电压（16）的设定。

Description

放电加工控制装置

技术领域

本发明涉及一种对放电加工装置进行控制的放电加工控制装置，特别地，涉及一种将放电加工装置的加工状态保持为最佳的放电加工控制装置的最佳控制。

背景技术

利用放电的高温能量对具有导电性的金属等材料进行熔融加工的放电加工装置是公知的。在该放电加工装置中使用下述脉冲状电流，该脉冲状电流是在向相对的电极和被加工物之间施加规定的电压，在电极和被加工物之间的微小间隔发生绝缘破坏时产生的。为了维持由该脉冲状电流导致的放电，上述电极和被加工物之间的微小间隔的调节是很重要的。

通常，被加工物利用在其与电极的间隔中产生的放电的高温能量受到熔融去除。因此，在电极和被加工物的距离固定的情况下，随着加工的进行，极间间隔增大，从而转换为很难发生放电的状态。如果极间间隔继续增大，并增大至无法持续放电的距离，则加工停止。为了防止发生上述情况，通常在放电加工中进行将上述极间间隔维持为最佳状态的控制。

通常，针对加工中在极间产生的加工屑利用绝缘性的加工液等冲洗。然而，在无法向放电位置充分供给加工液或极间间隔较小的情况下，有时该加工屑会局部地使极间间隔的绝缘性降低而变为电气导通状态。在此情况下，无法向间隔施加足以产生放电的电压，有时会发生放电停止或局部流过过大的电流而对电极或被加工物造成损伤。在这种情况下，可以通过增大极间间隔而恢复绝缘状态或确保加工液的流路。

即，在放电加工中，通过不断地进行缩小或增大极间间隔的控制，从而在平均意义上维持为最佳的距离。该极间间隔的控制能力是对电极及被加工物的加工结果具有很大影响的基本性能。

如上所述，极间间隔的控制和维持在放电加工中是基本且重要的控制内容，但直接测量放电中的极间间隔并不容易，并且实际上是不可能的。

因此，通常通过对可以视作与极间距离等价的极间状态量进行检测，从而推定极间间隔，并将其与任意设定的状态量进行大小比较而进行控制（例如，参照专利文献1至3）。

图8是例如专利文献3中记载的现有放电加工控制装置的框图。图9是表示将图8中使用框图说明的内容构成为实际的电气电路的情况的一个例子的电气电路图。在现有放电加工控制装置201中，将根据状态量（极间电压波形）7得到的极间平均电压9用于极间间隔推定。该方法是目前为止所使用的方法，被称作平均电压伺服方式。极间平均电压9与极间间隔成正比，通过进行下述控制，从而维持良好的放电状态，即，在平均电压高于作为目标的极间设定电压1时，缩小极间间隔以容易产生放电，在平均电压低于极间设定电压1时，增大极间间隔以抑制放电。

在此，将加工速度5引起的干扰引入该系统，考虑由于极间间隔增大，因此使驱动装置动作并进行电极进给，以将极间间隔保持为恒定的情况。

由加工引起极间间隔增大这一情况，通过极间现象6而在极间电压波形中表现为很难产生放电。在很难产生放电的情况下，极间平均电压9增大。比较器2检测极间平均电压9和极间设定电压1的差即误差值10。在该误差值10乘以比例增益3后，作为驱动伺服机构4的速度指令11发送。伺服机构4进行电极进给，如果按照由于加工而使极间距离增大的部分执行进给，则极间间隔变为适合放电的原距离，极间平均电压成为9，重新与极间设定电压1一致。

例如，在将比例增益3设定为过大的值的情况下，从比例增益3向伺服机构4发送的驱动信号与设备构造体或伺服机构等的响应相位差变大，使驱动装置以大于或等于由于加工而增大的极间间隔的距离进行动作，造成极间间隔反而变小。在此情况下，由于极间平均电压反而变小，要向伺服机构4发送使极间间隔增大的信号，因此，再次转换为极间间隔增大的方向，但极间平均电压9或伺服机构4变成振荡状态，根据情况，甚至会由于极间间隔而陷入短路状态、断路状态反复出现的振荡状态。相反地，如果比例增益3过小，则系统恢复所需的延迟时间增长，无法以足够快的速度对作为加工速度5引入系统的干扰进行响应，很难进行理想的间隔的设定，会导致加工速度降低等。

如上所述，需要将比例增益3设定为最佳的值。此外，图9表示将利用图8的框图说明的内容构成为实际的电气电路的情况的一个例子。以与图8相同的标号示出的部分，表示与其等价的内容。低通滤波器8a、8b构成极间电压检测单元8B，并输出极间平均电压9。另外，图9示出的是放电加工装置所通常具有的结构部分。即，放电加工装置具有：加工电源18，其用于供给放电能量；电阻17，其用于将放电能量表示为电流值；开关元件19，其用于生成脉冲状的电流波形；用于使开关元件19通断的振荡器20；电极23；被加工物24；加工槽21；以及加工液22。

专利文献1：日本特开昭63－312020号公报

专利文献2：日本特开平1－301019号公报

专利文献3：日本特开平2－36018号公报

发明内容

然而，在上述的放电加工中，如果没有始终相对于加工的进行或加工屑的生成等干扰进行控制并维持适合进行放电的极间间隔，则无法实现高效的加工。因此，需要针对使极间间隔变化的伺服机构，设定最佳的比例增益。

但是，在放电加工中，该比例增益的最佳值并非仅由机械刚性或伺服机构的特性决定，而是根据加工内容或加工条件等随时变化的，作业者很难在加工中的全部时间内手动将比例增益设定为最佳值。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种放电加工控制装置，该放电加工控制装置通过基于极间电压的振幅或极间电压在短路时的频率等极间电压的电气信号信息，对极间状态进行判断，自动进行用于与比例增益相乘的评价电压数据的系数设定，从而实现最佳化，并且，对于加工中的状态变化也可以灵活应对，无论作业者是否有经验都可以自动进行最佳状态的放电加工。

为了解决上述课题，并实现目的，根据本发明所涉及的放电加工控制装置，其是放电加工装置的控制装置，该放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加电压并产生放电，利用放电的高温能量进行加工，该控制装置对放电加工装置进行控制，以使得驱动电极的伺服机构的速度指令值成为将目标电压与评价电压的差值乘以比例增益得到的值，该放电加工控制装置的特征在于，具有：加工电源，其向微小间隔施加脉冲状的电压；状态量检测器，其对电极和被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测；电极振动状态检测单元，其对由状态量检测器得到的极间电压的振幅进行检测；调节系数设定单元，其基于由电极振动状态检测单元得到的极间电压的振幅，设定与由状态量检测器得到的极间平均电压相乘的系数；以及评价电压设定单元，其基于从调节系数设定单元输出的系数，进行评价电压的设定。

另外，根据本发明所涉及的其他放电加工控制装置，其是放电加工装置的控制装置，该放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加电压并产生放电，利用放电的高温能量进行加工，该控制装置对放电加工装置进行控制，以使得驱动电极的伺服机构的速度指令值成为将目标电压与评价电压的差值乘以比例增益得到的值，该放电加工控制装置的特征在于，具有：加工电源，其向微小间隔施加脉冲状的电压；状态量检测器，其对电极和被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测；电极振动状态检测单元，其对由状态量检测器得到的极间电压在短路时的频率进行检测；调节系数设定单元，其基于由电极振动状态检测单元得到的极间电压在短路时的频率，设定与由状态量检测器得到的极间平均电压相乘的系数；以及评价电压设定单元，其基于从调节系数设定单元输出的系数，进行评价电压的设定。

此外，根据本发明所涉及的其他放电加工控制装置，其是放电加工装置的控制装置，该放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加电压并产生放电，利用放电的高温能量进行加工，该控制装置对放电加工装置进行控制，以使得驱动电极的伺服机构的速度指令值成为将目标电压与评价电压的差值乘以比例增益得到的值，该放电加工控制装置的特征在于，具有：加工电源，其向微小间隔施加脉冲状的电压；状态量检测器，其对电极和被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测；调节系数设定单元，其基于反馈量，设定与由状态量检测器得到的极间平均电压相乘的系数；以及评价电压设定单元，其基于从调节系数设定单元输出的系数，进行评价电压的设定。

发明的效果

根据本发明所涉及的放电加工控制装置，由于对极间电压的振幅、短路时的频率、或伺服系统的位置反馈量的振幅进行检测，并基于其结果使评价电压变化，因此具有可以低价地实现下述放电加工控制装置的效果，该放电加工控制装置可以相对于所使用的电极的重量、加工面积、加工形状、加工速度、加工电流等的变动，始终以最佳加工增益进行加工。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的实施方式1的放电加工控制装置的图。

图2是调节系数设定单元进行系数设定时使用的表示极间电压振幅与所对应的系数之间关系的参数表的图。

图3是表示本发明所涉及的实施方式2的放电加工控制装置的图。

图4是调节系数设定单元进行系数设定时使用的表示极间电压频率与所对应的系数之间关系的参数表的图。

图5是表示本发明所涉及的实施方式3的放电加工控制装置的图。

图6是表示本发明所涉及的实施方式4的放电加工控制装置的图。

图7是调节系数设定单元进行系数设定时使用的表示位置反馈量的振幅与所对应的系数之间关系的参数表的图。

图8是现有的放电加工控制装置的框图。

图9是表示将使用图8的框图说明的内容构成为实际的电气电路的情况的一个例子的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明所涉及的放电加工控制装置的实施方式详细地进行说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式1

图1是表示本发明所涉及的放电加工控制装置的实施方式1的放电加工控制装置的图。图2是调节系数设定单元进行系数设定时使用的表示极间电压振幅与所对应的系数之间关系的参数表的图。如图1所示，在本实施方式的放电加工控制装置101中，具有比较器2、比例增益3、伺服机构4、状态量检测器8、电极振动状态检测单元13、调节系数设定单元14及评价电压设定单元15。其中，比较器2、比例增益3及伺服机构4与图8所示的现有放电加工控制装置201相同。

放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极23和被加工物24的微小间隔施加电压，产生放电（图8），利用放电的高温能量进行加工。放电加工控制装置101对这种放电加工装置进行控制，使得驱动电极23的伺服机构4的速度指令值11，成为极间设定电压（目标电压）和评价电压16的差值乘以比例增益3得到的值。

并且，如图1所示，本实施方式的放电加工控制装置101与现有放电加工控制装置201相比，取代极间电压检测单元8B而具有下述结构。即，具有：状态量检测器8，其对电极23和被加工物24的微小间隔中的极间电压进行检测；电极振动状态检测单元13，其对由状态量检测器8得到的极间电压的振幅进行检测；调节系数设定单元14，其基于由电极振动状态检测单元13得到的极间电压的振幅，设定与由状态量检测器8得到的极间平均电压9A相乘的系数；以及评价电压设定单元15，其基于从调节系数设定单元14输出的系数，进行评价电压16的设定。对于其他的结构，连同图9中电气电路所示的部分在内，与现有放电加工控制装置201相同。此外，状态量检测器8与图8的极间电压检测单元8B（低通滤波器8a、8b）同样地，包含低通滤波器而构成。

在本实施方式的放电加工控制装置101中，状态量检测器8对放电加工装置的电极和被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测。而且，状态量检测器8向评价电压设定单元15输出极间平均电压9A，并且向电极振动状态检测单元13输出极间电压9B。电极振动状态检测单元13对由状态量检测器8得到的极间电压的振幅13A进行检测。

电极振动状态检测单元13具有未图示的存储装置，该存储装置存储从状态量检测器8输出的极间电压9B，该电极振动状态检测单元13根据按照时间顺序存储在该存储装置中的极间电压9B，对极间电压的振幅13A进行检测。

接下来，对本实施方式的放电加工控制装置101的动作进行说明。首先，将极间间隔设定为最佳间隔，从加工电源18向极间施加脉冲状的电压。伴随放电加工的进行，加工面的位置变化。状态量检测器8检测对应于极间间隔的变化而变化的状态量（极间电压波形）7。然后，通过电极振动状态检测单元13测量上述状态量（极间电压波形）7的极间电压的振幅，并通过调节系数设定单元14，基于由电极振动状态检测单元13设定的电压的振幅，从例如图2所示预先设定的系数的参数表中选择相对应的值，确定调节系数。将通过上述方法确定的调节系数与由状态量检测器8输出的极间平均电压9A相乘，设定为评价电压16，将该评价电压16和极间设定电压（目标电压）1的差值乘以比例增益3，作为速度指令值11向伺服机构4输出。伺服机构4基于速度指令值11进行控制，以使得电极的位置或速度与指令值一致。

如上所述，根据本实施方式的放电加工控制装置101，电极振动状态检测单元13通过状态量检测器8而检测极间电压9B的振幅，对极间的振动状态进行检测，使评价电压16变化，因此，可以低价地实现下述放电加工装置，该放电加工装置可以相对于所使用的电极的重量、加工面积、加工形状、加工速度、加工电流等的变动，始终以最佳的加工增益进行加工。

此外，对于图2所示的参数表，通过试验等而针对放电加工装置的每种机型而预先设定有参考值，在产品出厂后，在将放电加工装置设置在安装位置时，重新进行调节。系数是振幅越大其值越大的大致成正比的值。

实施方式2

图3是表示本发明所涉及的实施方式2的放电加工控制装置的图。图4是调节系数设定单元进行系数设定时使用的表示极间电压频率与所对应的系数之间关系的参数表的图。在本实施方式的放电加工控制装置102中，电极振动状态检测单元13对由状态量检测器8得到的极间电压9B在短路时的频率13B进行检测。调节系数设定单元14基于由电极振动状态检测单元13得到的极间电压的频率13B，根据图4的参数表，设定与由状态量检测器8得到的极间平均电压9A相乘的系数。评价电压设定单元15基于从调节系数设定单元14输出的系数，进行评价电压16的设定。实施方式2的其他结构与实施方式1相同。

电极振动状态检测单元13具有未图示的存储装置，该存储装置存储从状态量检测器8输出的极间电压9B，该电极振动状态检测单元13根据按照时间顺序存储在该存储装置中的极间电压9B，对极间电压在短路时的频率13B进行检测。

此外，对于图4所示的参数表，通过试验等针对放电加工装置的每种机型而预先设定有参考值，在产品出厂后，在将放电加工装置设置在安装位置时，重新进行调节。系数是极间电压的频率越大其值越小的大致成反比的值。

实施方式3

图5是表示本发明所涉及的实施方式3的放电加工控制装置的图。本实施方式的放电加工控制装置103的调节系数设定单元29，不使用图2所示的参数表而使用算式计算系数。如上所述，由于系数是极间电压振幅越大其值越大的大致成正比的关系，因此，可以根据规定的算式求出近似值。实施方式3的其他结构与实施方式1相同。

此外，也可以将本实施方式应用于上述实施方式2，不使用参数表，而根据极间电压的频率，使用规定的算式计算系数。如上所述，由于系数是极间电压的频率越大其值越小的大致成反比的关系，因此，可以根据规定的算式求出近似值。根据本实施方式，与实施方式1或2的参数表参数方式相比，可以实现更精细的最佳化控制。

实施方式4

图6是表示本发明所涉及的实施方式4的放电加工控制装置的图。图7是调节系数设定单元进行系数设定时使用的表示位置反馈量的振幅与所对应的系数之间关系的参数表的图。本实施方式的放电加工控制装置104具有：状态量检测器8、调节系数设定单元39、评价电压设定单元15。状态量检测器8对放电加工装置的电极和被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测。并且，检测器8向评价电压设定单元15输出极间平均电压9。调节系数设定单元39输入从极间现象6得到的第3状态量即位置反馈量30，并求出其振幅，从图7的参数表中选择系数。该系数通过评价电压设定单元15与由状态量检测器8得到的极间平均电压9相乘。评价电压设定单元15基于从调节系数设定单元39输出的系数，进行评价电压的设定。实施方式4的其他结构与实施方式1相同。

根据本实施方式，通过软件也可以容易地实现，因此，在最佳化的频度为伺服系统的通信频率量级时没有问题的情况下，可以低价地实现下述放电加工装置，该放电加工装置可以相对于加工内容或加工条件等干扰因素，始终以最佳加工增益进行加工。

如上所述，根据上述实施方式1至4的放电加工控制装置，由于对极间电压的振幅、短路时的频率、或伺服系统的位置反馈量的振幅进行检测，基于其结果，使得评价电压变化，因此可以低价地实现下述放电加工装置，该放电加工装置可以相对于所使用的电极的重量、加工面积、加工形状、加工速度、加工电流等的变动，始终以最佳加工增益进行加工。

工业实用性

如上所述，本发明所涉及的放电加工控制装置适用于下述放电加工装置，该放电加工装置向电极和被加工物之间施加规定的电压，在电极和被加工物间的微小间隔产生脉冲状电流，利用放电的高温能量进行熔融加工。

标号的说明

1极间设定电压（目标电压）

2比较器

3比例增益

4伺服机构

5加工速度

6极间现象

7状态量（极间电压波形）

8状态量检测器

8B极间电压检测单元

8a、8b低通滤波器

9、9A极间平均电压

9B极间电压

10误差值（差值）

11速度指令值

13电极振动状态检测单元

13A极间电压的振幅

13B短路时的极间电压的频率

14、29、39调节系数设定单元

15评价电压设定单元

16评价电压

17电阻

18加工电源

19开关元件

20振荡器

21加工槽

22加工液

23电极

24被加工物

101、102、103、104、201放电加工控制装置

Claims (15)

1.一种放电加工控制装置，其是放电加工装置的控制装置，该放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加电压并产生放电，利用放电的高温能量进行加工，该控制装置对所述放电加工装置进行控制，以使得驱动所述电极的伺服机构的速度指令值成为将目标电压与评价电压的差值乘以比例增益得到的值，

该放电加工控制装置具有：

加工电源，其向所述微小间隔施加脉冲状的电压；

状态量检测器，其对所述电极和所述被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测，

该放电加工控制装置的特征在于，具有：

电极振动状态检测单元，其对由所述状态量检测器得到的极间电压的振幅进行检测；

调节系数设定单元，其基于由所述电极振动状态检测单元得到的极间电压的振幅，设定与由所述状态量检测器得到的极间平均电压相乘的系数；以及

评价电压设定单元，其基于从所述调节系数设定单元输出的系数，进行评价电压的设定。

2.根据权利要求1所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述调节系数设定单元基于预先设定的参数表，选择与极间平均电压相乘的系数。

3.根据权利要求1所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述调节系数设定单元使用计算系数的近似值的算式，选择与极间平均电压相乘的系数。

4.根据权利要求1所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述状态量检测器构成为，包含低通滤波器。

5.根据权利要求1所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述电极振动状态检测单元具有存储单元，该存储单元按照时间顺序存储极间电压的振幅。

6.一种放电加工控制装置，其是放电加工装置的控制装置，该放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加电压并产生放电，利用放电的高温能量进行加工，该控制装置对所述放电加工装置进行控制，以使得驱动所述电极的伺服机构的速度指令值成为将目标电压与评价电压的差值乘以比例增益得到的值，

该放电加工控制装置具有：

加工电源，其向所述微小间隔施加脉冲状的电压；

状态量检测器，其对所述电极和所述被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测，

该放电加工控制装置的特征在于，具有：

电极振动状态检测单元，其对由所述状态量检测器得到的极间电压在短路时的频率进行检测；

调节系数设定单元，其基于由所述电极振动状态检测单元得到的极间电压在短路时的频率，设定与由所述状态量检测器得到的极间平均电压相乘的系数；以及

评价电压设定单元，其基于从所述调节系数设定单元输出的系数，进行评价电压的设定。

7.根据权利要求6所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述调节系数设定单元基于预先设定的参数表，选择与极间平均电压相乘的系数。

8.根据权利要求6所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述调节系数设定单元使用计算系数的近似值的算式，选择与极间平均电压相乘的系数。

9.根据权利要求6所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述状态量检测器构成为，包含低通滤波器。

10.根据权利要求6所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述电极振动状态检测单元具有存储单元，该存储单元按照时间顺序存储极间电压在短路时的频率。

11.一种放电加工控制装置，其是放电加工装置的控制装置，该放电加工装置向隔着规定间隔而相对配置的电极和被加工物的微小间隔施加电压并产生放电，利用放电的高温能量进行加工，该控制装置对所述放电加工装置进行控制，以使得驱动所述电极的伺服机构的速度指令值成为将目标电压与评价电压的差值乘以比例增益得到的值，

该放电加工控制装置具有：

加工电源，其向所述微小间隔施加脉冲状的电压；

状态量检测器，其对所述电极和所述被加工物的微小间隔中的极间电压进行检测，

该放电加工控制装置的特征在于，具有：

调节系数设定单元，其基于反馈量，设定与由所述状态量检测器得到的极间平均电压相乘的系数；以及

评价电压设定单元，其基于从所述调节系数设定单元输出的系数，进行评价电压的设定。

12.根据权利要求11所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述反馈量是位置反馈量。

13.根据权利要求11或12所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述调节系数设定单元基于预先设定的参数表，选择与极间平均电压相乘的系数。

14.根据权利要求11或12所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述调节系数设定单元使用计算系数的近似值的算式，选择与极间平均电压相乘的系数。

15.根据权利要求11或12所述的放电加工控制装置，其特征在于，

所述状态量检测器构成为，包含低通滤波器。