CN103042280B - 根据加工状态调节加工液量的线放电加工机 - Google Patents

Abstract

根据向线电极和被加工物之间的加工间隙投入的放电脉冲电流，判别对加工不起作用的无效放电脉冲并计数其数量。进而检测放电位置。根据计数的无效放电脉冲数和检出的放电位置，判别加工间隙中的加工屑不均匀的状况。根据判别的加工屑不均匀状态调整从设置在上线轨上设置的上加工液供给装置以及在下线轨上的下加工液供给装置供给的加工液量，使得消除加工屑的不均匀状态。

Description

根据加工状态调节加工液量的线放电加工机

技术领域

本发明涉及根据加工状态调节加工液量的线放电加工机。

背景技术

线放电加工机在线电极和被加工物之间的加工间隙（machining gap）上施加电压发生放电的同时，用伺服电动机使线电极和被加工物的相对位置变化，一边向加工间隙供给加工液，一边把被加工物加工成希望的形状。

加工间隙的大小（距离：length）和在该加工间隙上施加的电压（加工间隙电压）之间存在相关关系这一点久为人知。因此，通过使加工间隙电压成为恒定那样进行控制能够进行高精度加工，能够在被加工物上得到均匀的加工面。

但是，在加工间隙是不稳定的加工状态时，有时加工间隙电压不表示线电极和被加工物之间的正确的加工间隙的大小。

图1表示加工间隙的加工状态模型。在线电极1和被加工物2之间的加工间隙上施加的电压（加工间隙电压）Vavg与该加工间隙的大小Td之间存在如下述（1）式所示那样的相关关系。

Vavg∝Td  ……(1)

但是，在加工间隙是不稳定的加工状态时，即在加工间隙内加工屑20不均匀地存在的状态下，加工间隙电压Vavg不表示线电极1和被加工物2之间的正确的加工间隙的大小。例如，考虑在被加工物2的板厚大的情况下，向被加工物2的加工液供给状况变差，再有通过线电极1的振动·挠曲的影响变大引起局部放电，如图1所示加工屑20不均匀地存在。在这种情况下，加工屑20少的地方的加工间隙电压Va、没有加工屑20的情况的加工间隙电压Vb、加工屑20多的情况的加工间隙电压Vc的值分别不同，根据该状态下的加工间隙电压Vavg（平均值）难以把握线电极1和被加工物2之间的正确的加工间隙的大小Td。此外，加工间隙电压Vavg可以通过测定线电极1和被加工物2之间的电压测定。在公知的线放电加工机中具有测定加工间隙电压Vavg的单元。

作为加工状态变得不稳定的要素，可以考虑加工屑20的排出状况差、加工液的供给状态差等。一般，因为加工液从上加工液供给装置40a、下加工液供给装置40b供给到被加工物2的上下，所以特别在被加工物2的板厚大的情况下加工状态变得不稳定的倾向显著。在被加工物2的板厚大的情况下，向被加工物中央部的加工液供给状况变差这点是显然的，进而因为线电极1的振动·挠曲的影响变大所以发生局部放电，可以考虑加工屑20在线电极1和被加工物2之间在线电极1的行进方向上不均匀。此外，在加工被加工物2的过程中，线电极1从上线轨4a侧向下线轨4b侧行进。

在日本特开平3－111121号公报以及日本特开平7－60548号公报中公开了一种方法，其中从通电路径的电流值或者电压值求出放电位置，从该求得的放电位置的分布识别加工区域，变更加工条件进行控制。但是，这些专利文献中公开的方法是在把放电点的不均匀识别为加工屑的不均匀之后避免通过加工屑的不均匀引起集中放电的方法。因此，在加工状态变化的场所进行加工条件调整的情况下有发生调整过多的可能性。例如，在被加工物的未加工部不均匀的场所，放电点不均匀，但是不存在判断放电是否有助于对被加工物的加工的方法，另外当在正进行正常的放电时进行不需要的加工条件调节时也能够削弱正常的放电加工。

在日本特开2010－280046号公报中公开了把加工状态分类为“打开”、“泄漏”、“放电”、“立即放电”、“短路”的各状态，比较状态判定数据和预先设定的基准值，变更线电极进给、停止时间、加工液流量、施加电压的技术。在该专利文献中，表示了如果“泄漏”的状态增加则加工液滞留的可能性高，所以增加加工液的供给，促进加工屑的排出。在该技术中，通过判别加工状态判别加工屑的滞留，能够促进该滞留的加工屑的排出，但是这里如果进而判别在线电极和被加工物之间的加工间隙的哪个位置成为了上述判别出的加工状态，在哪个位置存在加工屑，则能够适当地调节加工条件，该点在技术上有改善的余地。

在日本特开平4－261713号公报中公开了独立控制向上下喷嘴供给加工液的泵而使加工液的压力值追随预先指示的压力值的方法。在该专利文献中公开的方法中，为了能够适当排出加工屑，需要识别加工屑的不均匀，调节加工液量或者加工液压。

发明内容

因此，本发明鉴于上述现有技术的问题，提供一种线放电加工机，其通过消除在线电极和被加工物之间的加工间隙中的加工屑的不均匀状态，实现高精度加工。

本发明的线放电加工机在上线轨和下线轨上架设线电极，在该线电极和被加工物之间的加工间隙上施加电压使发生放电，使线电极和被加工物的相对位置变化，一边从在上线轨上设置的上加工液供给装置和在下线轨上设置的下加工液供给装置向上述加工间隙供给加工液，一边进行被加工物的加工。该线放电加工机具有：放电脉冲电流判别部，用于判别向上述加工间隙投入的放电脉冲电流是有助于上述被加工物的加工的有效放电脉冲还是无助于加工的无效放电脉冲；放电脉冲数计数部，用于在每一规定时间计数上述判别的无效放电脉冲数；放电位置检测部，用于在每一规定时间从在上述加工间隙内设置的多个通电路径测定电流值，通过比较测定的各个电流值检测放电位置；加工屑不均匀状态判别部，用于根据上述计数的无效放电脉冲数和上述检出的放电位置判别上述加工间隙中的加工屑不均匀的状态；和加工液量调节部，用于调整从上述上加工液供给装置以及下加工液供给装置供给的加工液量或者加工液压的平衡，使根据上述判别的加工屑不均匀状态消除加工屑的不均匀状态。

上述放电脉冲电流判别部能够给加工间隙电压或者加工间隙电压的施加时间设定阈值，判别放电脉冲电流是上述有效放电脉冲还是上述无效放电脉冲。

上述加工屑不均匀状态判别部可以在上述无效放电脉冲数变得比基准值多时判别为加工状态差，而且可以根据从上述放电位置检测部输入的上述放电位置判别加工屑不均匀状态。

上述加工液量调节部可以在加工屑的不均匀位置在上述被加工物的厚度方向上位于从其中点到上述上线轨侧的情况下，增加来自上述上加工液供给装置的加工液供给量，相反，在加工屑的不均匀位置在上述被加工物的厚度方向上位于从其中点到上述下线轨侧的情况下，增加来自上述下加工液供给装置的加工液供给量，使消除从上述加工屑不均匀状态判别部得到的上述加工间隙中的加工屑不均匀状态。

根据本发明，通过消除线电极和被加工物之间的加工间隙中的加工屑的不均匀状态能够提供实现高精度加工的线放电加工机。

附图说明

从参照附图下面对于实施例的说明能够明了本发明的上述以及其他的目的以及特征。附图中：

图1是说明线电极和被加工物之间的加工间隙中的加工状态模型的图。

图2是本发明的线放电加工机的一种实施方式的概略结构图，说明该线放电加工机特别包含检测加工间隙中的加工屑的不均匀的加工屑不均匀状态判别部、和为使消除该装置判别的加工屑的不均匀而动作的加工液量调节装置。

图3A以及图3B是说明放电脉冲电流判别方法的图。

图4是说明本发明的线放电加工机的一种实施方式（特别说明根据通过图2表示的加工屑不均匀状态判别部判别的加工屑的不均匀状况从清水槽吸上加工液的泵的动作）的图。

具体实施方式

首先使用图2说明本发明的线放电加工机的一个实施方式。

在上线轨4a和下线轨4b之间架设线电极1。上线轨4a具有限制线电极1的位置偏离的导线嘴（未图示）以及加工时喷出加工液的上加工液供给装置（上喷嘴）40a。另外，下线轨4b具有限制线电极1的位置偏离的导线嘴（未图示）以及加工时喷出加工液的下加工液供给装置（下喷嘴）40b。

加工电源5连接分别用同轴电缆构成的上供电线6a以及下供电线6b，这些上供电线6a以及下供电线6b的一极连接在向线电极1滑动供电的上供电部7a以及下供电部7b，另一极连接被加工物2，由此在线电极1和被加工物2之间的加工间隙上施加电压发生放电，从加工电源5供给放电脉冲电流。

加工间隙电压检测装置9检测线电极1和被加工物2之间的加工间隙的电压，使加工间隙电压成为恒定那样驱动控制伺服电动机3a、3b。伺服电动机3a、3b是使被加工物2相对于线电极1相对移动的驱动单元。放电脉冲电流判别装置10判别是正常放电而对被加工物2的加工有很大作用的放电脉冲（有效放电脉冲），还是对加工屑20（参照图1）或者通过加工屑20对被加工物2放电的放电脉冲（无效放电脉冲）。放电脉冲数计数装置11在每一规定时间计数上述判别的无效放电脉冲的数量。放电位置检测装置12使用电流传感器8a、8b在每一规定时间分别测定流过上供电线6a以及下供电线6b的电流值，从这些电流值的差异检测放电位置。

加工屑不均匀状态判别装置13在放电脉冲数计数装置11计数的无效放电脉冲数变多时，因为加工屑20增多而判定为加工状态差，而且从通过放电位置检测装置12得到的放电位置判别加工屑20的不均匀。加工液量调节装置14调整从分别设置在上线轨4a、下线轨4b上的上加工液供给装置（上喷嘴）40a、下加工液供给装置（下喷嘴）40b向放电加工部分别供给的加工液的加工液量或者加工液压的平衡，使得消除由加工屑不均匀状态判别装置13判别出的加工屑20的不均匀。

接着使用图3A以及图3B说明放电脉冲电流的判别方法。

线放电加工机一边在线电极1和被加工物2之间的加工间隙上施加电压一边投入放电脉冲电流进行放电加工，所以能够从加工间隙电压和放电脉冲电流的关系计数放电脉冲数（参照图2的线放电加工机中的加工间隙电压检测装置9、放电脉冲电流判别装置10以及放电脉冲数计数装置11）。放电脉冲电流可以分类为正常放电、对被加工物2的加工起很大作用的放电脉冲（有效放电脉冲）、和对于加工屑20或者通过加工屑20对于被加工物2放电的放电脉冲（无效放电脉冲）。

在线电极1和被加工物2之间的加工间隙内存在加工屑20的情况下，因为在加工间隙电压上升的途中发生放电，所以对加工间隙电压或者加工间隙电压的施加时间设置阈值，能够计数无效放电脉冲数（参照图3B的（a）、（b））。在加工间隙电压未达到判定水平Athr时放电的放电脉冲电流是无效放电脉冲（图3B的（a）、（b））。另一方面，在加工间隙电压达到判定水平Athr而正常放电的放电脉冲电流是有效放电脉冲（图3B的（c）、（d））。另外，也有时与达到判定水平Athr无关地，在施加加工间隙电压的一周期内不放电（图3B的（e））。另外，也可以对加工间隙电压的施加时间设置判定水平Bthr来计数无效放电脉冲数。

这里，因为可以认为由放电脉冲电流判别装置10判别的无效放电脉冲数越多加工屑20越多，所以无效放电脉冲数成为表示加工间隙的加工状态好坏的指标。另外，放电位置检测装置12使用电流传感器8a、8b检测在各通电部（上供电部7a、下供电部7b）中流动的电流值，根据这些检出的在各通电部中流动的电流值来检测放电位置。另外，加工屑不均匀状态判别装置13可以根据来自放电脉冲数计数装置11的输出和来自放电位置检测装置12的输出确定在无效放电脉冲发生的位置存在加工屑20。此外，作为该放电位置检测装置12，例如在日本特开平1－121127号公报中公开了在线电极1和被加工物2之间的加工间隙内设置的多个通电路径（上供电部7a、下供电部7b）中测定电流值，检测无效放电脉冲流动的放电位置的技术。

从以上的叙述可知，在无效放电脉冲数增多时，通过向加工屑20不均匀的部分供给加工液而排出加工屑20，能够消除加工屑20不均匀的状态。具体说，在放电位置（加工屑20不均匀的位置）接近上线轨4a一方的情况下（放电位置位于从被加工物2的厚度方向的中间点朝向上线轨一侧时），增加来自上加工液供给装置（上喷嘴）40a的加工液供给量，相反，在放电位置（加工屑20不均匀的位置）接近下线轨4b一方的情况下（放电位置位于从被加工物2的厚度方向的中间点朝向下线轨一侧时），增加来自下加工液供给装置（下喷嘴）40b的加工液供给量，由此，能够消除加工屑20的不均匀。此外，该加工屑20的不均匀被消除的状态是指在线电极1的行进方向上，在线电极1和被加工物2之间的加工间隙内滞留的加工屑20从被加工物2的厚度方向被均匀地排除的状态。

在加工液的调节中，在上述的加工液量的调节外，有加工液压的调节，但是目的相同。作为此外的加工液的调节，有在上下加工液供给装置40a、40b中使来自其一方的加工液供给恒定或者停止，使来自另一方的加工液供给量可变的调节。该调节的量可以具有自由度，使得可以视被加工物2的加工结果或者加工中的加工屑发生状况而变更。

此外，也可以通过重复加工液的喷出和暂时停止、或者增减加工液的量或者增强减弱加工液的压力，来提供防止加工屑20停滞在规定位置的方法。

在加工形状复杂的情况下，有时由于加工形状而加工屑20的滞留偏向一方。在这种情况下，使上述的、加工屑20的不均匀位置和加工液供给量的增减的关联逆转。也就是说，在放电位置（加工屑20不均匀的位置）接近上线轨4a一方的情况下（放电位置位于从被加工物2的厚度方向的中间点朝向上线轨一侧时），增加来自下加工液供给装置（下喷嘴）40b的加工液供给量，相反，在放电位置（加工屑20不均匀的位置）接近下线轨4b一方的情况下（放电位置位于从被加工物2的厚度方向的中间点朝向下线轨一侧时），增加来自上加工液供给装置（上喷嘴）40a的加工液供给量。通过增加与加工屑20不均匀的位置反方向的加工液供给量，防止加工屑20滞留在规定位置。进而，因为能够在被加工物2的外侧形成加工液的流动，所以促进加工屑20的排出。

因此，通过根据加工状态而调节加工液量，能够避免局部的放电加工，能够均匀地保持线电极1和被加工物2之间的加工间隙的大小。也就是说能够实现高精度加工。进而，因为通过适当地调节加工液量，能够促进位于线电极1和被加工物2之间的加工间隙内的加工屑的排出，所以能够进行高效率的加工。

使用图4说明本发明的线放电加工机的一种实施方式。

在线放电加工机30的机构部32内设置加工槽33。在加工槽33内设置放电加工部。放电加工部构成为在设置在机构部32内的工作台上载放安装被加工物，一边在该被加工物和线电极1（参照图2）之间施加电压使发生放电，一边使被加工物2和线电极1相对移动，由此对被加工物2进行放电加工。

在上线轨4a上设置上加工液供给装置（上喷嘴）40a，在下线轨4b上设置下加工液供给装置（下喷嘴）40b。另外，从清水槽35通过泵39吸取的加工液经由配管L2作为喷流而供给上加工液供给装置（上喷嘴）40a。另外，从清水槽35通过泵40吸取的加工液经由配管L3作为喷流而供给下加工液供给装置（下喷嘴）40b。

具有以下功能：通过泵39以及泵40控制加工液供给作用，使得向在线电极1和被加工物2之间的放电加工作用部始终供给稳定量的加工液。在本发明的线放电加工机的一个实施方式中，为了消除加工屑20的不均匀状态，控制从上加工液供给装置（上喷嘴）40a以及下加工液供给装置（下喷嘴）40b分别供给的加工液的供给作用。为了进行这样的控制，在各自的供给路径上设置检测从上加工液供给装置（上喷嘴）40a供给的加工液的液压的压力传感器（未图示）或者检测加工液的流量的流量计（未图示）、检测从下加工液供给装置（下喷嘴）40b供给的加工液的液压的压力传感器（未图示）或者检测加工液的流量的流量计（未图示）。控制装置31根据得到的压力或者流量这样的物理量进行反馈控制，控制加工液的供给。另外，根据通过加工屑不均匀状态判别装置13（参照图2）判别的加工屑20的不均匀状态进行泵39、40的驱动。

向加工槽33供给加工液并在其中积存。构成为该加工槽33内的加工液混入通过放电产生的加工屑等，该加工液如符号36所示流出到污水槽34。在污水槽34中回收·贮留的加工液通过过滤器泵37吸取，通过过滤器38过滤去除加工屑后，供给清水槽35。冷却装置42从线放电加工机30的控制装置31接受指令信号冷却通过泵41吸取的加工液，通过加工液返回路径L4c把加工液返回清水槽35。另外，为了使加工槽33内的加工液的温度恒定，把从清水槽35通过泵41吸取的加工液的一部分供给加工槽33。

Claims (4)

1.一种线放电加工机，在上线轨和下线轨上架设线电极，在该线电极和被加工物之间的加工间隙上施加电压使得发生放电，使该线电极和该被加工物的相对位置变化，一边从设置在上述上线轨上的上加工液供给装置和设置在上述下线轨上的下加工液供给装置向该加工间隙供给加工液，一边进行该被加工物的加工，其特征在于，上述线放电加工机具有：

放电脉冲电流判别部，用于判别是有助于上述被加工物的加工的有效放电脉冲还是无助于加工的无效放电脉冲；

放电脉冲数计数部，用于在每一预定时间计数上述判别出的无效放电脉冲数；

放电位置检测部，用于在每一预定时间从设置在上述线电极和上述被加工物之间的加工间隙内的多个通电路径测定电流值，比较该测定出的各个电流值来检测放电位置；

加工屑不均匀状态判别部，用于根据上述计数的无效放电脉冲数和上述检测出的放电位置判别加工屑不均匀状态；以及

加工液量调节部，用于根据上述判别出的加工屑不均匀状态调整从上述上加工液供给装置以及下加工液供给装置供给的加工液量或者加工液压的平衡，使得消除加工屑的不均匀状态。

2.根据权利要求1所述的线放电加工机，其特征在于，

上述放电脉冲电流判别部对加工间隙电压或者加工间隙电压的施加时间设定阈值，判别是上述有效放电脉冲还是上述无效放电脉冲。

3.根据权利要求1所述的线放电加工机，其特征在于，

上述加工屑不均匀状态判别部，在上述无效放电脉冲数变得比预定基准值多时判别为加工状态差，而且根据从上述放电位置检测部输入的上述放电位置判别加工屑不均匀状态。

4.根据权利要求1所述的线放电加工机，其特征在于，

上述加工液量调节部在加工屑的不均匀位置在上述被加工物的厚度方向上位于相对于其中点的上述上线轨侧的情况下，增加来自上述上加工液供给装置的加工液供给量，在加工屑的不均匀位置在上述被加工物的厚度方向上位于相对于其中点的上述下线轨侧的情况下，增加来自上述下加工液供给装置的加工液供给量，使得消除从上述加工屑不均匀状态判别部得到的上述线电极和上述被加工物之间的加工间隙的加工屑不均匀状态。

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