CN103286398A - 线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置及其校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置及其校正方法，控制器以侦测到的电压值与一默认的电压值比较，以控制位移装置将线电极与矩形工件相对接近或相对远离，以调整上、下机头与矩形工件的相对位置，通过反复调整使上、下机头的位置达到临界放电位置点，并通过位置调整装置微调整上机头的位置，当线电极上的火花放电现象均匀发生在矩形工件的表面上时，上机头与下机头到达使线电极对矩形工件的参考水平面相对垂直位置，故本发明可以避免使用垂直校正器等辅助工具，不需要经过多次寻边量测及复杂数学运算去求取绝对垂直的位置，对被加工工件安装的工作台面的水平精度的允差范围较大，可以有效地避免水平度误差的影响。

Description

线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置及其校正方法

技术领域

本发明是一种可应用于线切割放电加工机的对线电极进行垂直校正的装置及其校正方法，尤其是一种在三轴线切割放电加工机中，对线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置及其校正方法。

背景技术

在习知的线切割放电加工机的垂直校正方法及装置中，例如中国台湾发明专利第485076号说明书中所揭露者可知，习用技术是以使用垂直校正器来对线切割放电机的线电极(铜线)，以移动上、下机头的位置进行垂直校正，如图1和图2所示为两种不同构造形状的垂直校正器，包括一矩形垂直校正器1、一圆形垂直校正器1a。以该矩形垂直校正器1而言，其校正的方法是将矩形垂直校正器1安装在床台上，使PX1面与PX2面与X轴平行，而PY1面与PY2面与Y轴平行，移动工作状态的线电极(铜线)，先在下机头X、上机头U方向求得PX1面与PX2面上的同时接触点，或先在下机头Y方向、上机头V方向求得PY1面与PY2面上的同时接触点，接着再对各别相对另一方向做相同的动作，去求得上下同时接触点，如此可以找到铜线的垂直位置；但此矩行垂直校正器1的缺点在于必须校正器主体7安装在与床台平行的平面上，否则需要做多次X、Y方向重复校正，才能收敛到垂直位置；所以，同理，该矩行垂直校正器1中的矩形上校板2与矩形下校板3，也需具有相当良好的平面精度、平行度及垂直精度，才能有准确的校正度。

另一种圆形垂直校正器1a的上校板2a、下校板3a上，各具有一圆形环C1、C2，该二个圆形环C1、C2是在同一个同心轴上，将铜线通过该二个圆形环C1、C2，将铜线与该上下圆形环C1、C2接触，而找出该二个圆形环C1、C2的圆心位置，铜线通过该二个圆心位置就是在垂直线位置，此种圆形垂直校正器的校正方法可以找出线电极(铜线)的绝对垂直位置，但仍然需要通过制做该垂直校正器的辅助治具，及对一圆形环至少需要三点接触位置来求得圆心，所以需要多次的接触点量测以得到圆心位置，为提升校垂直的精确度，还需要多次量测圆心位置后，再求一平均值来加以达成。

另外如中国台湾发明专利第I226271号所揭露的一种线切割放电加工机寻边校垂直的方法，如图3所示可以直接利用工件20进行寻边校垂直，因该工件20的底面安置在线切割放电加工机的工作台50表面，以该工件20的底面边缘形成的锐角，作为垂直校正的侦测参考点，以线切割放电加工机的上机头51至少于三个不同高度的位置，以四次靠边动作让切割线53与侦测参考点做接触，根据不同的接触移动量及数学三角形的相似关系，即可求得上、下机头51、52的高度及垂直正确位置，此种校垂直方法虽然可以不需要经过高精密的垂直校正器的辅助，但需要在Z轴不同高度的位置做四次靠边动作，以在不同的高度进行靠边的移动量，利用数学上三角形的相似关系，以四条联立方程式，求得上、下机头的高度及垂直位置的正确值，经过此复杂的数学运算亦可以求得切割线53的绝对垂直位置。但对线切割放电加工机在加工技术的高精度标准要求下，被加工的工件安置在机台的水平度的误差也被慎重考虑，绝对垂直位置的切割线在有水平误差的工件上进行线切割放电加工，完成加工的路径形状也会发生误差，例如，加工路径形状是一正圆形，以绝对垂直位置的切割线在一有斜度的工件平面上完成加工后的路径形状可能已成为一椭圆形。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置及其校正方法，是以火花放电的位置依被加工工件的参考水平面，找出相对垂直线的位置，以确保加工路径形状的准确度，故本发明可以避免使用习用技术需要高平行度、垂直精度及平面精度的垂直校正器等辅助工具，不需要经过多次的寻边动作量测及复杂的数学公式运算去求取绝对垂直的位置，对被加工工件安装于线切割放电加工机的工作台面的水平配合精度要求的允差范围较大，更可以有效地避免平面水平度误差的影响。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，包括上机头、下机头以及线电极，所述线电极穿过所述上、下机头并夹持于所述上、下机头，还包括有矩形工件，所述矩形工件的六个面相互垂直，设有能够调整所述线电极与所述矩形工件相对位置的位移装置，还设有能够侦测电压大小并能够控制所述位移装置的控制器，所述上机头连接有能够调整上机头在X轴和Y轴位置的位置调整装置，且所述位置调整装置连接于所述上机头与第三轴立柱之间。

进一步地说，所述第三轴为Z轴。

更进一步地说，所述位置调整装置为一U、V位置调整块。所述U、V位置调整块连接有独立的手动驱动装置或独立的电动驱动装置。

进一步地说，所述位移装置为放置所述矩形工件的工作台。

上述线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置的校正方法，包括下述步骤：

①、所述控制器以侦测到的电压值与一默认的电压值比较，以控制所述位移装置将所述线电极与所述矩形工件相对接近或相对远离，以调整所述上、下机头与所述矩形工件的相对位置；

②、通过所述位置调整装置微调整所述上机头的位置；

当线电极上的火花放电现象均匀发生在所述矩形工件的表面上时，所述上机头与所述下机头到达使所述线电极对所述矩形工件的参考水平面相对垂直位置，校正完成。

进一步地说，所述控制器侦测到的电压值若低于所述默认的电压值，则控制所述位移装置将所述线电极与所述矩形工件相对远离，若侦测到的电压值高于所述默认的电压值，则控制所述位移装置将所述线电极与所述矩形工件相对接近。

进一步地说，步骤①中，所述控制装置控制所述位移装置将所述线电极与所述矩形工件在X轴和Y轴两者之一的方向上相对接近或相对远离。

更进一步地说，步骤①中，所述上机头与所述下机头两者的相对位置在所述X轴和Y轴固定不变，通过矩形工件所放置的工作台的移动使线电极与矩形工件相对接近或相对远离。；步骤②中，所述位置调整装置为一U、V位置调整块，所述U、V位置调整块调整上机头在U、V方向上的位置。

本发明的有益效果是：控制器以侦测到的电压值与一默认的电压值比较，以控制位移装置将线电极与矩形工件相对接近或相对远离，以调整上、下机头与矩形工件的相对位置，通过反复调整使上、下机头的位置达到临界放电位置点，并通过位置调整装置微调整上机头的位置，当线电极上的火花放电现象均匀发生在矩形工件的表面上时，上机头与下机头到达使线电极对矩形工件的参考水平面相对垂直位置，故本发明可以避免使用垂直校正器等辅助工具，不需要经过多次寻边量测及复杂数学运算去求取绝对垂直的位置，对被加工工件安装的工作台面的水平精度的允差范围较大，可以有效地避免水平度误差的影响。

附图说明

图1为习用矩形垂直校正器示意图；

图2为习用圆形垂直校正器示意图；

图3为习用技术利用工件进行寻边校垂直的实施示意图；

图4为本发明上、下机头与线电极以及矩形工件位置关系立体图；

图5为本发明以火花放电位置进行垂直校正的一种动作型态示意图之一；

图6为本发明以火花放电位置进行垂直校正的一种动作型态示意图之二；

图7为本发明以火花放电位置进行垂直校正的另一种动作型态示意图之一；

图8为本发明以火花放电位置进行垂直校正的另一种动作型态示意图之二；

图9为一般三轴线切割放电加工机的U、V轴运动结构；

图10为本发明上机头的位置调整装置示意图；

图11为本发明火花放电现象示意图之一；

图12为本发明火花放电现象示意图之二；

图13为本发明火花放电现象示意图之三；

图14为本发明火花放电现象示意图之四；

图15为本发明火花放电现象示意图之五；

图16为本发明火花放电现象示意图之六。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的具体实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不悖离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：对线切割放电加工机导电用的线形加工刀具而言，在公开的习用技术中有称为切割线或铜线，在叙述本发明实施例等说明中则统称为线电极。在说明本发明线电极以火花放电位置进行垂直校正的方法，如图4所示的本发明上、下机头与线电极以及矩形工件位置关系立体图中，一矩形工件30立方体的六个表面皆彼此相互垂直成直角，在理想的状况是固定放置在工作台的水平面上，线切割放电加工机的控制器会依侦测到的电压值与一默认的电压值比较，以控制一线电极53a与该矩形工件30相对接近或远离；若侦测到的电压值低于该默认的电压值，则控制该线电极53a与该矩形工件30相对远离；若侦测到的电压值高于该默认的电压值，则控制该线电极53a与该矩形工件30相对接近；如此即是控制一下机头52a及一上机头51a相对于该矩形工件30，同时同步在X、Y轴方向运动，该下机头52a与该上机头51a可以在Z轴方向做相对运动。通过所述的上机头51a及下机头52a的夹持，穿过该线电极53a导电以供放电切割作用，当该线电极53a靠近该矩形工件30到达可以间隙放电的位置时，就会发生间隙放电火花的现象，若该线电极53a实质电性连接到该矩形工件30时就会发生电流短路而停止间隙放电。

如图5至图6为本发明以火花放电位置进行垂直校正的动作示意图，在图5中，线切割放电加工机的控制器可控制该线电极53a与该矩形工件30在X轴方向，进行相对接近或相对远离地移动位置；当该下机头52a位移至X轴A1的位置，该同步移动的上机头51a的位置是在离该矩形工件30较远的位置B1的位置时，使该线电极53a的一端与该矩形工件30接近到达间隙放电的距离内，此时若为达到垂直位置的目的，而同步移动该下机头52a位移至X轴A2及该上机头51a位移至B2位置，更接近该矩形工件30时，该线电极53a就会与该矩形工件30发生实质电性连接的情况，造成电流短路；

在图6中控制器当侦测到的电压值小于该默认的电压值时，则会控制该线电极53a与该矩形工件30相对远离，则该下机头52a在X轴的位置朝向远离该矩形工件30的方向移动到达接近A3位置，同时同步地，该上机头51a在X轴的位置朝向远离该矩形工件30的方向移动到达接近B31位置；控制器会依侦测到的电压大小变化，以控制该线电极53a与该矩形工件30自动相对接近或相对远离；若该下机头52a在X轴的位置，以靠近或远离该矩形工件30方向做反复调整该下机头52a在X轴的位置，达到A3临界放电位置点；该上机头51a则需由一位置调整装置，调整在X轴移动的位置，逐渐地使该上机头51a向该矩形工件30靠近到B3，达到临界放电位置点，此时该上机头51a与该下机头52a即到达该线电极53a在XZ平面上对X轴垂直的位置。

如图7至图8为本发明以火花放电位置进行垂直校正的另一型态动作示意图，在图7中，当该上机头51a位移至X轴B1’的位置，该同步移动的下机头52a的位置是在离该矩形工件30较远的位置A1’的位置时，使该线电极53a的一端与该矩形工件30接近到达间隙放电的距离内，此时该控制器就会依侦测到的电压值是小于该预定电压值，则控制该线电极53a与该矩形工件30相对远离，该下机头52a则位移至X轴A2’及该上机头51a位移至B2’位置；

在图8中，控制器当侦测到的电压值大于该默认的电压值时，则会控制该线电极53a与该矩形工件30相对接近，则该下机头52a在X轴的位置朝向接近该矩形工件30的方向移动到达接近A31’位置，该上机头51a在X轴的位置则由该位置调整装置以朝向远离该矩形工件30的方向移动到达接近B31’位置；控制器会依侦测到的电压大小变化，以控制该线电极53a与该矩形工件30自动相对接近或远离；若该下机头52a在X轴的位置，达到A3’临界放电位置点；该上机头51a则需由该位置调整装置，微调整在X轴移动的位置，逐渐地使该上机头51a向该矩形工件30远离的方向移动到B3’，达到临界放电位置点，此时该上机头51a与该下机头52a即到达该线电极53a在XZ平面上对X轴垂直的位置。

依上述相同的原理、相似的方法步骤，去控制调整该线电极53a在Y轴方向进行位置移动，以该线电极53a与该矩形工件30在Y轴方向，进行相对接近或相对远离地移动位置，调整该上机头51a与该下机头52a对该矩形工件30达到临界放电位置点，此时该上机头51a与该下机头52a即到达该线电极53a在YZ平面上对Y轴的垂直位置。

本发明线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，依前述的步骤，可以包括一控制器，以侦测到的电压值与一默认的电压值比较，以控制该线电极53a与该矩形工件30相对接近或相对远离；若侦测到的电压值低于该默认的电压值，则控制该线电极53a与该矩形工件30相对远离；若侦测到的电压值高于该默认的电压值，则控制该线电极53a与该矩形工件30相对接近；依侦测线切割放电电压的大小变化，以控制该下机头52a及该上机头51a相对该矩形工件30的在X轴、Y轴方向，进行同步与同时的运动及位移动作；使该线电极53a以相对靠近或相对远离该矩形工件30方向做反复调整该该线电极53a的位置，达到临界放电位置点；该上机头51a的位置可由一位置调整装置在U、V方向调整移动，该调整移动装置是设置在一Z轴立柱与该上机头51a之间，当该线电极53a上的火花放电现象，达成均匀发生在该矩形工件30的表面上时，此时该上机头51a与该下机头52a即到达使该线电极53a对该矩形工件30参考水平面，相对垂直位置的校正。

如图9为一般三轴线切割放电加工机的U、V轴运动结构，该上机头51a可以在U、V轴方向移动，该上机头51a是连接在一Z轴立柱56下端，该Z轴立柱56是由滑轨连接在一U、V轴移动块55下方，则该上机头51a可以在U、V、Z轴方向移动。若线切割放电加工机以三轴运动的型态，该上机头51a与该下机头52a做为在X轴与Y轴方向固定一同运动，该下机头52a与该上机头51a可以在Z轴方向做相对运动，此三轴型态的线切割放电加工机的实施方式，可由该上机头51a与该下机头52a仅为在Z轴方向做相对运动，而X轴与Y轴方向固定不动，X轴与Y轴方向的运动则由安置工件的工作台做移动，但为了使该线电极53a对该矩形工件30参考水平面的垂直校正，则须对该上机头51a在U、V方向做调整移动，如图10中所示，该上机头51a是连接在一位置调整装置——U、V位置调整块55a下端，该U、V位置调整块55a则连接至该Z轴立柱56下端，该U、V位置调整块55a的位置调整移动方式，则可以由在U或V方向，不同方向上装设控制旋转钮、旋转螺丝、电子手轮等，以供手动调整，或安装小型步进马达以按键电动调整移动在U或V方向的位移量，以达成该线电极53a对该矩形工件30参考水平面，相对垂直位置的校正。

如图11至16为本发明火花放电现象示意图，即为当该线电极53a在逐步达成垂直校正时，接近该矩形工件30产生放电火花40的现象，如图11即为该线电极53a以该下机头52a先靠近该矩形工件30的侧面时，由下端开始放电火花40的现象；如图12即为当该上机头51a靠近该矩形工件30，逐步到达垂直位置时，该线电极53a放电火花40的现象逐步由下端延伸至中间；如图13即为当该下机头52a及该上机头51a靠近该矩形工件30的侧面，皆达到临界放电位置点，放电火花40的现象均匀发生在该矩形工件30的侧面上，即为该线电极53a对该矩形工件30的水平参考面，达到垂直校正的位置。如图14即为该线电极53a以该上机头51a先靠近该矩形工件30的侧面时，由上端开始放电火花40的现象；如图15即为当该下机头52a靠近该矩形工件30，逐步到达垂直位置时，该线电极53a放电火花40的现象逐步由上端延伸至中间；如图16即为当该上机头51a及该下机头52a靠近该矩形工件30的侧面，皆达到临界放电位置点，放电火花40的现象均匀发生在该矩形工件30的侧面上，即为该线电极53a对该矩形工件30的水平参考面，达到垂直校正的位置。依本发明的方法，若该矩形工件30的水平参考面不是定位在实际绝对的水平面上时，该线电极53a依然可以达到相对于该矩形工件30的水平参考面垂直校正的目的，放电加工后的路径形状依然可以正确实现在被加工工件上。

所以本发明的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置及其校正方法，可以避免使用习用技术需要高平行度、垂直精度及平面精度的垂直校正器等辅助工具；不需要经过多次的寻边动作量测及复杂的数学公式运算去求取绝对垂直的位置；对被加工工件安装于线切割放电加工机的工作台面的水平配合精度要求的允差范围较大，更可以有效地避免平面水平度误差的影响，以达使该线电极53a对该矩形工件30参考水平面，相对垂直位置的校正的功能。

上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (8)

1.一种线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，包括上机头、下机头以及线电极，所述线电极穿过所述上、下机头并夹持于所述上、下机头，还包括有矩形工件，所述矩形工件的六个面相互垂直，设有能够调整所述线电极与所述矩形工件相对位置的位移装置，还设有能够侦测电压大小并能够控制所述位移装置的控制器，其特征在于：所述上机头连接有能够调整上机头在X轴和Y轴位置的位置调整装置，且所述位置调整装置连接于所述上机头与第三轴立柱之间。

2.如权利要求1所述的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，其特征在于：所述第三轴为Z轴。

3.如权利要求2所述的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，其特征在于：所述位置调整装置为一U、V位置调整块。

4.如权利要求3所述的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，其特征在于：所述U、V位置调整块连接有独立的手动驱动装置和独立的电动驱动装置两者中的一种。

5.如权利要求1所述的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置，其特征在于：所述位移装置为放置所述矩形工件的工作台。

6.一种线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置的校正方法，其特征在于：包括下述步骤：

①、控制器以侦测到的电压值与一默认的电压值比较，以控制位移装置将线电极与矩形工件在X轴和Y轴两者之一的方向上相对接近或相对远离；

②、U、V位置调整块是位置调整装置，所述U、V位置调整块调整上机头在U、V方向上的位置。；

当线电极上的火花放电现象均匀发生在所述矩形工件的表面上时，所述上机头与下机头到达使所述线电极对所述矩形工件的参考水平面相对垂直位置，校正完成。

7.如权利要求6所述的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置的校正方法，其特征在于：所述控制器侦测到的电压值若低于所述默认的电压值，则控制所述位移装置将所述线电极与所述矩形工件相对远离，若侦测到的电压值高于所述默认的电压值，则控制所述位移装置将所述线电极与所述矩形工件相对接近。

8.如权利要求6所述的线电极以火花放电位置进行垂直校正的装置的校正方法，其特征在于：步骤①中，所述上机头与所述下机头两者的相对位置在所述X轴和Y轴固定不变，通过矩形工件所放置的工作台的移动使线电极与矩形工件相对接近或相对远离。

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