CN103658880B - 调制式放电加工控制装置与方法 - Google Patents

Abstract

一种调制式放电加工控制装置与方法，该装置包括一放电加工模块、一调制式开路电压模块、一调制式参考电压判断模块、一数据库以及一控制单元。该控制单元根据加工材料，由该数据库选择对应的参考电压以及开路电压，进而产生第二控制信号控制该调制式开路电压模块产生对应的开路电压，以及产生第三控制信号给该调制式参考电压判断模块以产生对应的参考电压，该控制单元还产生第一控制信号以控制该调制式开路电压模块提供该开路电压给该放电加工模块进行放电加工。在另一实施例中，还可以用该装置进行一开路电压以及参考电压调制，以对加工材料找对适合的开路电压以及参考电压。

Description

调制式放电加工控制装置与方法

技术领域

本发明为一放电加工装置与方法，尤其是指一种调制式放电加工控制装置与方法。

背景技术

放电加工(ElectricalDischargeMachining，EDM)用来加工传统切削方法难以加工的超硬材料和复杂形状的工件，过去通常用于加工导电的材料，可以在诸如工具钢和硬质合金等难加工材料上加工复杂的型腔或者轮廓，其原理是在导电的工具电极和工件之间施加上周期性快速变化的电压脉冲，而产生的局部高温使工件表面金属熔化、气化，从而蚀除金属。

放电加工一般可分为等频率加工法与等能量加工法，等频率加工法为脉冲电压的脉宽持续时间与休止时间是固定的，不会因放电状况而改变；而等能量加工法为由放电回路提供的开路电压进行点火，并随时检测间隙电压状态，待产生火花，间隙电压下降后开始进行放电加工，此时计时开始，等待计时到预定加工时间后，放电回路关闭以停止放电一段休止时间，之后再由放电回路提供的开路电压进行点火，如此反复进行此流程，此模式的每一发放电能量固定，加工效率佳。在进行点火时会提供极间一开路电压，如90V，当极间绝缘破坏产生火花时，此时间隙电压会急速下降到一较低的电压，表示点火成功，此较低的电压称之为“电弧电压”(ArcVoltage)。传统实现上会设置一参考电压Vref，当点火程序进行时之间隙电压一小于此参考电压时，代表成功点火，便开始进行放电加工时间的计时。传统放电加工以加工金属导体模具为主，金属导体的电弧电压约为20~30V，故参考电压一般都以电路方式固定设定在50V~60V左右，或者进一步利用可变电阻Rs来达到可以些微调整参考电压电平Vref的方式，但是一般还是设定在约50V~60V。

近年来，各界也致力发展具有阻抗的特殊材料或复合材料的放电加工，如聚晶金刚石(polycrystallinediamond，PCD)、碳化硅、半导体等。传统放电加工在多晶硅与碳化硅材料上无法顺利加工，其问题就是在于无法进行点火放电检测，导致后续无法进行放电切削加工。每一种特殊材料，如：碳化硅或硅晶圆…等，其材料特性都不一样，点火成功时的电弧电压也不同，如金属导体为20~30V，PCD为20~60V，多晶硅材料为120~160V，碳化硅材料点火成功初期为90~110V，稳定期为20~50V，而且点火所使用的开路电压必须高于电弧电压，才能顺利进行放电切割，所以在切割不同材料时，必须先了解该材料的电弧电压，再来调整点火开路电压与参考电压。

因为每种材料的放电加工特性皆不同，甚至即使是同一种材料如PCD、多晶硅及碳化硅等也会因晶粒大小及分布均匀性等因素造成材料阻抗的变化，采用单一点火电压与单一参考电压方式将无法满足所有加工的需求，可能造成点火放电检测的错误，而无法顺利加工，或者可以由操作人员以手动方式调整可变电阻，以调到适当的参考电压电平，然而此方法不仅不便，也隐含造成工作安全的威胁性的存在。

发明内容

本公开提出一种调制式放电加工控制装置与方法来解决被加工物因材质特性不同造成的点火判断错误与点火困难的问题，可以根据不同的材料性质，而自动调整参考电压与开路电压大小；此外，本公开还可应用于未知导电度或材料特性的特殊材质加工，同时也可兼顾加工效率与表面粗细度的需求。本公开的装置与方法搭配控制元件可达成控制自动化，自动针对加工实际状况进行调整反应，完成加工最佳化控制。

在一实施例中，本公开提供一种调制式放电加工控制装置，包括一放电加工模块、一调制式开路电压模块、调制式参考电压判断模块、一数据库以及一控制单元。该放电加工模块，其接收一开路电压。该调制式开路电压模块，其与该放电加工模块耦接，以根据一第一控制信号提供该开路电压，该调制式开路电压模块还根据一第二控制信号改变该开路电压的大小。该调制式参考电压判断模块，其与该放电加工模块耦接以检测该放电加工模块的一间隙电压并与一参考电压进行比较以输出一结果信号，该调制式参考电压判断模块根据一第三控制信号调整该参考电压的大小。该数据库，其存储有对应多种加工材料所需的参考电压以及开路电压。该控制单元，其与该调制式开路电压模块、该调制式参考电压判断模块以及该数据库耦接，该控制单元根据该结果信号控制输出该第一控制信号的时间，该控制单元根据加工材料的性质，由该数据库选择对应的参考电压以及开路电压，进而产生该第二控制信号以及该第三控制信号，该控制单元还产生该第一控制信号以控制该调制式开路电压模块提供该开路电压。

在另一实施例中，本公开提供一种调制式放电加工控制方法，其包括有下列步骤：提供一调制式放电加工控制装置，其具有一放电加工模块、一调制式开路电压模块、一调制式参考电压判断模块、一数据库以及一控制单元；该控制单元判断该数据库中是否具有一加工材料所需的一参考电压以及一开路电压的信息；如果有，该控制单元根据该加工材料的性质由该数据库中选择对应该加工材料的开路电压以及参考电压，并根据该开路电压以及参考电压分别输出一第二控制信号给该调制式开路电压模块以及输出一第三控制信号给该调制式参考电压判断模块，其中该参考电压小于该开路电压；该调制式开路电压模块接收到该第二控制信号时，即调制出对应该第二控制信号的开路电压，该调制式参考电压判断模块根据该第三控制信号输出对应的参考电压；以及进行一等能量放电加工，其还包括有下列步骤：该控制单元通过一第一控制信号控制该调制式开路电压模块，使该开路电压输出至该放电加工模块；该调制式参考电压判断模块检测该放电加工模块的一间隙电压并与一参考电压并进行比较以输出一结果信号；以及该控制单元根据该结果信号判断点火是否成功，如果点火成功，该控制单元开始计时一加工时间，待经过该加工时间后，切断该第一控制信号。

附图说明

图1A为本发明的调制式放电加工控制装置第一实施例示意图。

图1B为本发明的调制式放电加工控制装置第一实施例的放电加工控制方法流程示意图。

图2为可变电压模块实施例示意图。

图3为调制式电压源的实施例示意图。

图4为本发明放电加工控制装置第一实施例放电加工电压信号示意图。

图5为本发明的调制式放电加工控制装置第二实施例示意图。

图6A与图6B为本发明的调制式放电加工控制方法流程示意图。

图7A至图7C为调制式放电加工控制方法中测量对应点火成功的间隙电压时各电压状态示意图。

【主要元件符号说明】

2-调制式放电加工控制装置

20-放电加工模块

201-电极

202-容置槽

203-承载台

204-液体

21-调制式开路电压模块

210-控制开关

2100-控制端

2101-输入端

2102-输出端

211-限流电阻

212-可变电压模块

22-调制式参考电压判断模块

220-电压衰减电路

221-调制式电压源

222-比较器

23-控制单元

231-第一控制信号

232-第二控制信号

233-第三控制信号

24-数据库

25-模拟电压数字转换电路

90-材料

260~268-步骤

3-调制式放电加工控制方法

310~326-步骤

3200~3203-步骤

具体实施方式

请参阅图1A所示，该图为本发明的调制式放电加工控制装置第一实施例示意图。该调制式放电加工控制装置2包括有一放电加工模块20、一调制式开路电压模块21、一调制式参考电压判断模块22、一控制单元23以及一数据库24。该放电加工模块20，其具有一电极201以及一容置槽202。该电极201可以为柱状电极，其形状与结构根据需求而定。在另一实施例中，该电极201也可以为线放电加工机所使用的线电极。容置槽202内还具有一承载台203，其上可以提供设置一待加工材料90。承载台203内可容置有液体204，一般为油体，但不以此为限，该液体可以提供作为冷却以及带走放电加工产生的废料。该电极201接收加工开路电压并对该待加工材料90进行放电加工。

该调制式开路电压模块21，其与该放电加工模块20耦接，以根据一第一控制信号231提供一开路电压Vo给该放电加工模块20，在本实施例中，该放电加工模块20的电极201代表正极，而该承载台203侧代表负极，该放电加工模块20的电极201与承载台203接收该开路电压Vo，使得电极203可以对承载台203上的该待加工材料90进行放电加工。该调制式开路电压模块21还根据一第二控制信号232改变该开路电压的大小。

在本实施例中，该调制式开路电压模块21还具有一控制开关210、一限流电阻211以及一可变电压模块212。该控制开关210，其具有一控制端2100、一输入端2101以及一输出端2102，该控制开关210以该控制端2100与该控制单元23电性连接以接收该第一控制信号231，该控制开关210以该输出端2102与该放电加工模块20电性连接。该控制开关210可以选择为晶体管或者是继电器等元件，在本实施例中，该控制开关210为晶体管。该限流电阻211，其一端与该输入端2101电性连接，而另一端则耦接至该可变电压模块212的正极端。该可变电压模块212，其负极端与该放电加工模块20的负极侧电性连接。该可变电压模块212接收该第二控制信号232以输出对应该第二控制信号232的开路电压，该开路电压经由该限流电阻211，传递至该控制开关210。请参阅图2所示，该图为可变电压模块实施例示意图。该可变电压模块212具有多个开关SW1~SWn，每一个开关SW1~SWn分别耦接有对应的电压源V1~Vn，本实施例的电压源为直流电压源，以输出对应的开路电压。而第二控制信号232可以让该可变电压模块212选择控制特定的开关SW1~SWn，使得该开关SW1~SWn对应的电压源V1~Vn可以经由限流电阻211输出至控制开关210的输入端引脚。要说明的是，控制不同的开路电压输出的电路可以根据需求而定，并不以图2的实施例为限制。

再回到图1A所示，该调制式参考电压判断模块22，其与该放电加工模块20耦接以检测该放电加工模块20的一间隙电压Vg，其为电极201与待加工材料90之间的电压差，该调制式参考电压判断模块22将该间隙电压Vg与一参考电压Vref进行比较。要说明的是，在本实施例中由于比较间隙电压Vg与参考电压Vref的比较器并没有办法直接以高电压信号来比较，因此需要将隙电压Vg与参考电压Vref进行等比例来衰减，以利比较器接收并比较。尽管如此，在另一实施例中，如果有比较器可以接收高电压信号来进行比较，则衰减并非必要的程序。在本实施例中，该调制式参考电压判断模块22还包括有一电压衰减电路220、一调制式电压源221以及一比较器222。该电压衰减电路220，其与该放电加工模块20电性连接，以提取该放电加工模块20的间隙电压Vg。由于该间隙电压Vg属于高电压，为了方便比较器222运算处理，在本实施例中，通过该电压衰减电路220来等比例降低该间隙电压Vg以输出一衰减电压Vd。该调制式电压源221其与该控制单元23电性连接，该调制式电压源221根据该第三控制信号233所输出的衰减参考电压Vref_d为对应该衰减电路220的衰减比例将该参考电压Vref调降而得，并且输出给该比较器222。请参阅图3所示，该图为调制式电压源的实施例示意图。该调制式电压源221具有多个开关SW1~SWn，每一个开关SW1~SWn分别耦接有对应的电压源V1~Vn，本实施例的电压源为直流电压源。而第三控制信号233可以让该调制式电压源221选择控制特定的开关SW1~SWn，使得与被控制的该开关SW1~SWn所对应的直流电压源V1~Vn输出衰减参考电压Vref_d至比较器222。在另一实施例中，该调制式电压源221可以为数字转模拟(digitaltoanalog，D/A)电压电路，其是将关于第三控制信号所对应的数字电压转换成一模拟电压输出至该比较器，该模拟电压为衰减参考电压Vref_d。再回到图1A所示，该比较器222，其与该控制单元23、该电压衰减电路220以及该调制式电压源221电性连接，该比较器222比较该衰减参考电压Vref_d以及该衰减电压Vd的大小，以输出一结果信号给该控制单元23。

该数据库24，其存储有对应多种加工材料所需的参考电压Vref以及开路电压，提供初始加工时的点火开路电压与参考电压的设定。该控制单元23，其与该调制式开路电压模块21、该调制式参考电压判断模块22以及该数据库24耦接，该控制单元23根据加工材料的种类与性质，由该数据库24选择对应的参考电压Vref以及开路电压，进而产生对应该开路电压的该第二控制信号232以及对应该参考电压的该第三控制信号233。一般而言，该控制单元可以耦接一输入介面，其可以通过显示器提供使用者输入待加工材料的种类与材质，该输入介面将该待加工材料的种类与材质的信息传输给该控制单元23，使该控制单元23由该数据库24选择对应该待加工材料的种类与材质所需的参考电压Vref与开路电压。

此外，该控制单元23还产生该第一控制信号231控制该调制式开路电压模块21使其间歇性地提供该开路电压给该放电加工模块20。在本实施例中，该控制单元23根据该结果信号控制输出该第一控制信号的时间。所谓控制输出该第一控制信号的时间，可分成两个部分，第一部分为如果该结果信号代表点火不成功，该控制单元则控制该第一控制信号持续送出且不计时持续时间，使该调制式开路电压模块21持续提供该开路电压给该放电加工模块20，第二部分的时间控制为如果该结果信号代表点火成功，则从该点火成功之后，该控制单元开始计时一加工时间，待时间计时到一Ton时间后，再将该第一控制信号关闭，此时该调制式开路电压模块21不再提供该开路电压给该放电加工模块20，所以电极201与待加工材料90之间的电压差为零，而该控制单元开始计时一休止时间Toff，待时间计时到该Toff时间后，再度输出该第一控制信号，如此反复进行。

接下来说明，图1A的实施例的运作方式。请参阅图1A至图1B与图4所示，以步骤260提供调制式放电加工控制装置2。当待加工材料90放置于该放电加工模块20的承载台203上时，接着进行步骤261使该控制单元23根据该待加工材料90的性质由该数据库24中选择对应该待加工材料90的开路电压以及参考电压。然后以步骤262根据该开路电压以及参考电压分别输出第二控制信号232给该调制式开路电压模块21以及输出第三控制信号233给该调制式参考电压判断模块22。要说明的是，该参考电压Vref小于该开路电压。随后，进行步骤263，当该调制式开路电压模块21接收到该第二控制信号232时，即调制出对应该第二控制信号232的开路电压；同样，该调制式参考电压判断模块22根据该第三控制信号233输出对应该参考电压Vref的衰减参考电压Vref_d给该比较器222，其中，衰减参考电压Vref_d为对应该衰减电路220的衰减比例将该参考电压Vref调降而得。

接着进行步骤264，该控制单元23通过第一控制信号231让控制开关210产生on/off，使得该开路电压可以间歇地输出至该放电加工模块20。当该控制开关210开启(on)时，开路电压经由控制开关210输出至该放电加工模块20，该放电加工模块20开始对该待加工材料90进行放电加工。接着，进行步骤265，该调制式参考电压判断模块22检测该放电加工模块的一间隙电压，将其衰减后并与该衰减参考电压进行比较以输出一结果信号。在本步骤中，主要是该调制式参考电压判断模块侦22的电压衰减电路220会提取该放电加工模块20的电极201以及该待加工材料90之间的电压，本实施例称为间隙电压Vg，并且将间隙电压Vg等比例衰减至比较器222可以接收的电压值，本实施例称为衰减电压Vd，输出给该比较器222。同样地，该调制式电压源221根据该第三控制信号233所输出的衰减参考电压Vref_d为对应该衰减电路220的衰减比例将该参考电压Vref调降，并且输出给该比较器222。该比较器222再比较对应该参考电压Vref的衰减参考电压Vref_d以及对应该间隙电压Vg的衰减电压Vd，比较器222会将比较的结果输出结果信号至该控制单元23。

接着，进行步骤266，该控制单元23，根据结果信号判断点火是否成功，亦即如果结果信号代表衰减电压Vd小于该衰减参考电压Vref_d时，则代表放电加工模块20的电极201对该待加工材料90点火成功。此时衰减电压Vd所对应的间隙电压Vg可以称为电弧电压Vs。反之，如果结果信号代表衰减电压Vd持续大于该衰减参考电压Vref_d，则代表放电加工尚未成功。当放电加工模块20的电极201对该待加工材料点火成功时，进行步骤267，使该控制单元23开始计时加工时间，待经过一第一时间Ton之后，再将控制开关210切回Off的状态。接着再进行步骤268，控制单元23开始计时一第二时间(Toff)，经过该第二时间(Toff)后，进行步骤264，再重新点火，如此反复实施。上述的实施例，由于根据点火成功后计时加工时间Ton，因此可以让材料受到固定的等能量的加工时间，维持加工质量与加工效率。此外，由于材料不同、晶粒大小及分布均匀性等因素造成放电电弧电压不同，因此使用固定的参考电压电平与开路电压，将导致点火判断失败，无法加工，而本实施例通过控制单元23自动根据材料特性调制对应材料特性的参考电压以及开路电压，也可由操作者经由控制器的设定来进行调整参考电压以及开路电压，可克服点火判断错误而无法加工的问题。

请参阅图5所示，该图为本发明的调制式放电加工控制装置第二实施例示意图。在本实施例中基本上与图1A的架构类似，差异的是，本实施例还具有一模拟电压数字转换电路25，其与该电压衰减电路220以及该控制单元23电性连接，该模拟电压数字转换电路25于放电加工过程中，将放电加工不同时间点的该衰减电压Vd转换成一数字信号给该控制单元23。该控制单元23记录放电加工不同时间点的该数字信号，以进行数值演算，求取最接近真实的电弧电压，作为后来调整参考电压与开路电压的依据。在图5的实施例中，主要除了具有图1A所示的实施例所具有的特征外，还可以针对数据库24内所没有记录的材料，进行检测放电时的电弧电压，作为调整参考电压电平与开路电压的依据。

以下说明图5所示实施例的调制式放电加工控制方法。如图6A所示，该图为本发明的调制式放电加工控制方法流程示意图。该方法3包括有下列步骤，首先进行步骤310于初始加工时，依据放电加工数据库24的数据，确定待加工材料90所对应的开路电压与参考电压Vref信息是否有在数据库中，如果数据库24中有对应材料的开路电压与参考电压Vref，则控制单元23以步骤311对应该参考电压Vref以及开路电压来进行设定，再以步骤312确认是否线上调整开路电压与参考电压Vref，如果否，则进行步骤313，控制单元23控制该放电加工模块20进行等能量放电加工，直到加工完成为止，而其控制运作方式，如第一实施例所述的实施方式，在此不做赘述。如果是在步骤312选择继续进行线上调整开路电压与参考电压Vref，则进行步骤315的点火检测，以及后续的加工时的电弧电压测量，并做线上调整开路电压与参考电压的动作。要说明的是，虽然在步骤310中数据库中有待加工材料的开路电压与参考电压的信息，不过为了因应材料晶粒大小不一及分布不均匀等因素造成材料电弧电压变化的问题，还是可以通过步骤315的点火检测，再度对已知的加工材料进行开路电压与参考电压的最佳化调整，这些流程在下段说明。

再回到步骤310，如果数据库24中无该加工材料的参考电压与开路电压数据时，则以步骤314使控制单元23产生分别对应一测试开路电压以及一测试参考电压的第二控制信号以及第三控制信号。所谓测试开路电压以及测试参考电压并非特定值，可以直接为装置2所能负荷的开路电压以及参考电压的最大值或者是根据经验而设定的一适当初始值。在本实施例中，为根据经验而设定的一适当初始值。

将对应测试参考电压以及测试开路电压的第二控制信号以及第三控制信号分别给该调制式开路电压模块21以及该调制式参考电压判断模块22。要说明的是，该测试参考电压必须小于该测试开路电压。接着进行步骤315，进行点火检测。在本步骤中，该控制单元23输出一第一控制信号给该放电加工模块20，使该放电加工模块20开始进行放电加工，此时该电压衰减电路220提取放电加工模块20的间隙电压，并将该间隙电压进行比例衰减降压以输出衰减电压给该比较器222，同时，该调制式电压源221也根据该第三控制信号233输出对应该测试参考电压的衰减参考电压Vref_d，其为对应该衰减电路220的衰减比例将该测试参考电压Vref调降，并且输出给该比较器222。

接着进行步骤316，该调制式参考电压判断模块22中的比较器222将该放电加工模块20输出的衰减电压与该衰减参考电压进行比较，并输出以结果信号给该控制单元23。该控制单元23根据该结果信号判断是否点火成功。如果结果信号代表该间隙电压所对应的衰减电压持续大于该测试参考电压所对应的衰减参考电压，则代表点火失败；反之，当间隙电压所对应的衰减电压小于该测试参考电压所对应的衰减参考电压，则代表点火成功。如果持续点火失败，则进行步骤317，控制单元23先判断目前的测试参考电压以及测试开路电压是否为最大值，如果不是，则进行步骤318，控制单元23调高该测试参考电压与测试开路电压的电平，再度以对应调高后的测试参考电压以及测试开路电压的第二控制信号以及第三控制信号分别给该调制式开路电压模块21以及该调制式参考电压判断模块22，然后再回到步骤315与316判断点火是否成功；反之，如果是最大值，则以步骤319直接发出错误警报。

再回到步骤316，如果点火成功，则以步骤320进行测量对应点火成功后的间隙电压。请参阅图6B与图7A至图7C所示，其中图6B为步骤320进行测量对应点火成功的间隙电压的流程示意图，而图7A至图7C为调制式放电加工控制方法中测量对应点火成功的间隙电压时各电压状态示意图。如图7A所示，Vot代表测试开路电压，Vref_t代表测试参考电压。图7A中，主要在点火成功后，即判断间隙电压小于测试参考电压Vref_t时，亦即，衰减电压小于该衰减参考电压，进行步骤3200，该模拟电压数字转换电路25会在判断点火成功后的一定时间Ta后，再开始锁定该电压衰减电路220所提取的间隙电压。主要的原因在于，如图7B所示，点火成功后，虽然间隙电压Vg会小于测试参考电压Vref_t，不过该电压并非马上趋于稳定，而是在一定时间之后，再趋于稳定，此时稳定的电压才是较接近真实的电弧电压。另外，要说明的是Ta必须小于放电持续的脉冲时间宽度Ton_t。

为了避免测量到不正常放电波形的间隙电压，如短路波形的短路电压，而将短路电压当成真实的电弧电压，在本实施例中，以步骤3201使该控制单元23控制放电加工模块20、调制式开路电压模块21与调制式参考电压判断模块22进行总共多次(N次)的放电加工，并读取此N次的放电时的放电间隙电压，将此N次间隙电压经由模拟电压数字转换电路25转换成数字信号，再传给控制单元23。

再来以步骤3202使该控制单元23根据该多次成功点火所对应的放电间隙电压数字信号进行一数值处理，以求得对应该加工材料90的最接近真实的电弧电压。该数值处理可以将N笔数字信号进行，平均法运算、加权平均法运算或者是最大值运算，但不以此为限，来求得接近真实的放电加工点火成功后的电弧电压。最后，以步骤3203使该控制单元23根据该求得的电弧电压决定出对应该加工材料90的一加工开路电压以及一加工参考电压。在步骤3203中，如图7C所示，主要是用步骤3202所计算得到的电弧电压Vsc向上加上ΔV1以得到对应该待加工材料的一加工参考电压Vref，再由该加工参考电压Vref向上增加ΔV2以得到对应该待加工材料的一加工开路电压Vo。至于ΔV1以及ΔV2的大小，可以根据需求而定并无一定的限制。

另外，要再特别说明的是，如果数据库24中无该加工材料的参考电压与开路电压数据时，以步骤314使控制单元23产生分别对应一测试开路电压以及一测试参考电压进行放电测试加工，此时为避免测试开路电压的电压值过大，使得放电能量超过系统负荷，导致电路烧毁，所以，如图7C所示，控制单元会控制两种不同的加工时间Ton与Ton_t以及两种不同的休止时间Toff与Toff_t。其中，Ton属于正常等能量放电加工的加工时间，而Ton_t属于在检测未知材料的电弧电压时，当点火成功后进行等能量放电加工的测试加工时间；同理，Toff属于正常等能量放电加工后的休止时间，而Toff_t属于在检测未知材料的电弧电压时，经过等能量放电加工后的测试休止时间。其中，Ton大于等于Ton_t，而Toff小于等于Toff_t。

以下说明Ton与Ton_t以及Toff与Toff_t的控制方式。当在进行步骤315-320检测未知材料的电弧电压时，在点火成功的时候，控制单元会以Ton_t作为控制等能量放电加工的时间长度，而以Toff_t作为等能量放电加工后的休止时间长度。待进行N次放电，计算电弧电压，调整参考电压与开路电压后，进行步骤313的正式放电加工，此时控制单元会以Ton作为正常等能量放电加工的时间，以及利用Toff作为正常等能量放电加工后的休止时间长度。

得到参考电压以及开路电压之后，如图6A所示，进行步骤321判断是否还要继续对该材料加工，如果不需要的话，则进行步骤324判断是否调整数据库，如果是要的话，则以步骤325将对应该待加工材料的加工参考电压以及加工开路电压记录在该数据库24内，如果不需要调整数据库，则至步骤326加工结束。在步骤321中如果还有要继续加工的话，进行步骤322，该控制单元23输出步骤320所得的对应该加工开路电压的一第二控制信号给该调制式开路电压模块21，使该调制式开路电压模块21输出该加工开路电压以及输出对应该加工参考电压的一第三控制信号给该调制式参考电压判断模块22。接着进行步骤323判断是否线上调整开路电压与参考电压，如果否，则进行步骤313，控制单元23控制该放电加工模块20进行等能量放电加工，直至加工完成，加工的程序如如前述关于图1B的实施例所述的流程来进行。完成之后，再回到步骤324判断是否调整数据库。反之若是在步骤312选择继续线上调整开路电压与参考电压，则回到步骤315进行点火检测，以及进行后续的电弧电压测量、调整开路电压与参考电压，通过随时调制开路电压与参考电压才能处理因材料晶粒大小不一及分布不均匀等因素造成材料电弧电压变化的问题。

要说明的是，虽然前述图6A的流程中的步骤314，决定测试参考电压与测试开路电压的大小并非一开始从最大值着手。在另一实施例中，可以直接将该测试参考电压与测试开路电压的大小设定为该调制式电压源221以及可变电压模块212所能输出的最大值，如此可以确保初次接触点火一定成功，也可排除无法点火状态判别的困难。

然而以上所述的具体实施例仅用于例释本发明的特点及功效，而非用于限定本发明的可实施范围，在未脱离本发明上揭的精神与技术范围下，任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均应为所附权利要求书要求保护的范围所涵盖。

Claims (24)

1.一种调制式放电加工控制装置，包括：

一放电加工模块，其接收一开路电压；

一调制式开路电压模块，其与该放电加工模块耦接，以根据一第一控制信号提供该开路电压，该调制式开路电压模块还根据一第二控制信号改变该开路电压的大小；

一调制式参考电压判断模块，其与该放电加工模块耦接，藉以检测该放电加工模块的一间隙电压，并与一参考电压进行比较后输出一结果信号，该调制式参考电压判断模块根据一第三控制信号调整该参考电压的大小；

一数据库，其存储有对应多种加工材料所需的参考电压以及开路电压；以及

一控制单元，其与该调制式开路电压模块、该调制式参考电压判断模块以及该数据库耦接，该控制单元根据该结果信号控制输出该第一控制信号的时间，该控制单元根据加工材料的性质，由该数据库选择对应的参考电压以及开路电压，进而产生该第二控制信号以及该第三控制信号，该控制单元还产生该第一控制信号以控制该调制式开路电压模块提供该开路电压。

2.如权利要求1所述的调制式放电加工控制装置，其中该放电加工模块还包括有一电极以及一容置槽，该容置槽内容置有一承载台，该承载台提供承载一工件，该电极与该承载台与该调制式开路电压模块电性连接，该电极产生一加工电压对该工件进行加工。

3.如权利要求1所述的调制式放电加工控制装置，其中该放电加工模块还包括有一线电极以及一容置槽，该容置槽内容置有一承载台，该承载台提供承载一工件，该线电极与该承载台分别与该调制式开路电压模块电性连接，该线电极产生一加工电压对该工件进行加工。

4.如权利要求1所述的调制式放电加工控制装置，其中该调制式开路电压模块还包括有：

一控制开关，其具有一控制端、一输入端以及一输出端，该控制开关以该控制端与该控制单元电性连接以接收该第一控制信号，该控制开关以该输出端与该放电加工模块电性连接；

一限流电阻，其一端与该输入端电性连接；以及

一可变电压模块，其是一端与该放电加工模块电性连接，另一端则耦接该限流电阻，该可变电压模块接收该第二控制信号以输出对应该第二控制信号的开路电压。

5.如权利要求4所述的调制式放电加工控制装置，其中该可变电压模块由多个不同电压的直流电源供应器与相对应的多个开关所构成，该多个直流电源供应器分别提供不同大小的开路电压，每一个开关与该控制单元电性连接，该控制单元根据所需的开路电压大小输出该第二控制信号控制对应的开关。

6.如权利要求1所述的调制式放电加工控制装置，其中该调制式参考电压判断模块还包括有：

一电压衰减电路，其与该放电加工模块电性连接，由该放电加工模块提取一间隙电压，该电压衰减电路等比例降低该间隙电压以输出一衰减电压；

一调制式电压源，其与该控制单元电性连接，该调制式电压源根据该第三控制信号产生对应该参考电压的一衰减参考电压；以及

一比较器，其与该控制单元、该电压衰减电路以及该调制式电压源电性连接，该比较器比较该衰减参考电压以及该衰减电压的大小，以输出该结果信号给该控制单元。

7.如权利要求6所述的调制式放电加工控制装置，其中该调制式电压源由一数字转模拟电压的电路所构成。

8.如权利要求6所述的调制式放电加工控制装置，其中该调制式电压源由多个不同电压的直流电源供应器与相对应的多个开关所构成，该多个直流电源供应器分别提供不同大小的衰减参考电压，每一个开关与该控制单元电性连接，该控制单元根据所需的参考电压大小输出该第三控制信号控制对应的开关，使对应该被控制的开关的直流电源供应器输出对应该所需参考电压的衰减参考电压。

9.如权利要求6所述的调制式放电加工控制装置，其还包括有一模拟电压数字转换电路，其与该电压衰减电路以及该控制单元电性连接，该模拟电压数字转换电路于放电加工过程中，将放电加工不同时间点的该衰减电压转换成一数字信号给该控制单元。

10.如权利要求9所述的调制式放电加工控制装置，其中该控制单元还将对应该不同时间点的多个数字信号进行数值演算，以得到一电弧电压，该控制单元还通过该电弧电压决定一加工参考电压以及一加工开路电压。

11.一种调制式放电加工控制方法，其包括有下列步骤：

提供一调制式放电加工控制装置，其具有一放电加工模块、一调制式开路电压模块、一调制式参考电压判断模块、一数据库以及一控制单元，其产生一第一控制信号、一第二控制信号以及一第三控制信号；

该控制单元判断该数据库中是否具有一加工材料所需的一参考电压以及一开路电压的信息；

如果有，该控制单元根据该加工材料的性质由该数据库中选择对应该加工材料的开路电压以及参考电压，并根据该开路电压以及参考电压分别输出该第二控制信号给该调制式开路电压模块以及输出该第三控制信号给该调制式参考电压判断模块，其中该参考电压小于该开路电压；

该调制式开路电压模块接收到该第二控制信号时，即调制出对应该第二控制信号的开路电压，该调制式参考电压判断模块根据该第三控制信号调整该参考电压的大小；以及

进行一等能量放电加工，其还包括有下列步骤：

该控制单元通过该第一控制信号控制该调制式开路电压模块，使该开路电压输出至该放电加工模块；

该调制式参考电压判断模块检测该放电加工模块的一间隙电压并与该参考电压进行比较以输出一结果信号；以及

该控制单元根据该结果信号判断点火是否成功，如果点火成功，该控制单元开始计时一加工时间，待经过该加工时间后，切断该第一控制信号，再经过一休止时间，重复进行所述能量放电加工。

12.如权利要求11所述的调制式放电加工控制方法，其还包括有下列步骤：

如果该数据库中没有关于该加工材料的参考电压以及开路电压的记录，则该控制单元输出对应一测试开路电压的一第二控制信号给该调制式开路电压模块，使该调制式开路电压模块输出该测试开路电压以及输出对应一测试参考电压的一第三控制信号给该调制式参考电压判断模块，其中，该测试参考电压小于该测试开路电压；

进行一测量电弧电压程序，其还包括有该控制单元输出该第一控制信号给该放电加工模块，使该放电加工模块输出该测试开路电压给该放电加工模块；以及该调制式参考电压判断模块将该放电加工模块输出的该间隙电压与该测试参考电压进行比较，以判断是否点火成功，如果点火成功，则该控制单元开始计时一测试加工时间，并以一模拟电压数字转换电路输出于该点火成功时，对应该间隙电压的一数字信号给该控制单元，待经过该测试加工时间后，该控制单元切断该第一控制信号，再经过一测试休止时间；

该控制单元控制该放电加工模块进行多次该测量电弧电压程序，该模拟电压数字转换电路并将点火成功的间隙电压转换成对应的数字信号给该控制单元；

该控制单元根据该多次成功点火所对应的数字信号进行一数值处理，以得到对应该加工材料的一电弧电压；

该控制单元根据该电弧电压决定出对应该加工材料的该开路电压以及该参考电压，其中该参考电压小于该开路电压，以及大于该电弧电压；

该控制单元输出对应该开路电压的第二控制信号给该调制式开路电压模块，使该调制式开路电压模块输出该开路电压以及该控制单元输出对应该参考电压的第三控制信号给该调制式参考电压判断模块；以及

进行所述能量放电加工。

13.如权利要求12所述的调制式放电加工控制方法，其还包括有该控制单元将该加工材料的该开路电压以及该加工材料的该参考电压存储于该数据库的一步骤。

14.如权利要求12所述的调制式放电加工控制方法，其中该调制式参考电压判断模块于点火成功后的该测试加工时间内的一特定时间点提取该间隙电压。

15.如权利要求11所述的调制式放电加工控制方法，其中该放电加工模块还包括有一电极以及一容置槽，该容置槽内容置有一承载台，该承载台提供承载一工件，该电极与该承载台与该调制式开路电压模块电性连接，该电极产生一加工电压对该工件进行加工。

16.如权利要求11所述的调制式放电加工控制方法，其中该放电加工模块还包括有一线电极以及一容置槽，该容置槽内容置有一承载台，该承载台提供承载一工件，该线电极与该承载台与该调制式开路电压模块电性连接，该线电极产生一加工电压对该工件进行加工。

17.如权利要求11所述的调制式放电加工控制方法，其中该调制式开路电压模块还包括有：

一控制开关，其具有一控制端、一输入端以及一输出端，该控制开关以该控制端与该控制单元电性连接以接收该第一控制信号，该控制开关以该输出端与该放电加工模块电性连接；

一限流电阻，其一端与该输入端电性连接；以及

一可变电压模块，其是一端与该放电加工模块电性连接，另一端则耦接该限流电阻，该可变电压模块接收该第二控制信号以输出对应该第二控制信号的开路电压。

18.如权利要求17所述的调制式放电加工控制方法，其中该可变电压模块由多个不同电压的直流电源供应器与相对应的多个开关所构成，该多个直流电源供应器分别提供不同大小的开路电压，每一个开关与该控制单元电性连接，该控制单元根据所需的开路电压大小输出该第二控制信号控制对应的开关。

19.如权利要求11所述的调制式放电加工控制方法，其中该调制式参考电压判断模块还包括有：

一电压衰减电路，其与该放电加工模块电性连接，以由该放电加工模块提取的一间隙电压，该电压衰减电路等比例降低该间隙电压以输出一衰减电压；

一调制式电压源，其与该控制单元电性连接，该调制式电压源根据该第三控制信号产生对应该参考电压的一衰减参考电压；以及

一比较器，其与该控制单元、该电压衰减电路以及该调制式电压源电性连接，该比较器比较该衰减参考电压以及该衰减电压的大小，以输出一结果信号给该控制单元。

20.如权利要求19所述的调制式放电加工控制方法，其中该调制式电压源由一数字转模拟电压的电路所构成。

21.如权利要求19所述的调制式放电加工控制方法，其中该调制式电压源由多个不同电压的直流电源供应器与相对应的多个开关所构成，该多个直流电源供应器分别提供不同大小的衰减参考电压，每一个开关与该控制单元电性连接，该控制单元根据所需的参考电压大小输出该第三控制信号控制对应的开关，使对应该被控制的开关的直流电源供应器输出对应该所需参考电压的衰减参考电压。

22.如权利要求19所述的调制式放电加工控制方法，其还包括有一模拟电压数字转换电路，其与该电压衰减电路以及该控制单元电性连接，该模拟电压数字转换电路于放电加工过程中，将放电加工不同时间点的该衰减电压转换成一数字信号给该控制单元。

23.如权利要求11所述的调制式放电加工控制方法，其中，如果该数据库中有关于该加工材料的参考电压以及开路电压的记录，该控制单元还进行一调整参考电压以及开路电压的步骤，该调整参考电压以及开路电压的步骤还包括有下列步骤：

该控制单元分别以对应该加工材料的开路电压以及参考电压作为一测试开路电压以及一测试参考电压；

该控制单元输出对应该测试开路电压的一第二控制信号给该调制式开路电压模块，使该调制式开路电压模块输出该测试开路电压以及该控制单元输出对应该测试参考电压的一第三控制信号给该调制式参考电压判断模块，其中，该测试参考电压小于该测试开路电压；

该控制单元输出该第一控制信号给该放电加工模块，使该放电加工模块输出该测试开路电压给该放电加工模块；

该调制式参考电压判断模块将该放电加工模块输出的该间隙电压与该测试参考电压进行比较，以判断是否点火成功，如果是，以一模拟电压数字转换电路输出点火成功时，对应该间隙电压的一数字信号给该控制单元；

该控制单元控制该放电加工模块进行多次放电加工，该模拟电压数字转换电路并将点火成功的间隙电压转换成对应的数字信号给该控制单元；

该控制单元根据该多次成功点火所对应的数字信号进行一数值处理，以得到对应该加工材料的一电弧电压；

该控制单元根据该电弧电压重新计算并调整对应该加工材料的该开路电压以及该参考电压，其中该参考电压小于该开路电压，以及大于该电弧电压；以及

该控制单元输出对应该加工开路电压的第二控制信号给该调制式开路电压模块，使该调制式开路电压模块输出该加工开路电压以及该控制单元输出对应该加工参考电压的第三控制信号给该调制式参考电压判断模块；以及

进行所述能量放电加工。

24.如权利要求12所述的调制式放电加工控制方法，其中所述能量放电加工的所述加工时间长度大于等于该测量电弧电压的测试放电加工时间的长度，所述能量放电加工的所述休止时间长度小于等于该测量电弧电压的测试放电休止时间的长度。