CN103801773A - 具有峰值电流修正功能的线切割机 - Google Patents

Abstract

本发明的线切割机能够在开始主加工之前计算加工时的电流，修正加工用电源电压而进行加工，其中，测定主加工前的预加工路径中的测定区间中的加工时的平均电流和放电次数，计算加工时的峰值电流。然后，通过比较计算出的加工时的峰值电流和成为基准的峰值电流，来修正加工电源的电压。

Description

具有峰值电流修正功能的线切割机

技术领域

本发明涉及一种具有修正线切割机的加工电流脉冲的功能的线切割机。

背景技术

线切割机在向电极丝和被加工物之间的极间施加电压而引起放电的同时，使电极丝和被加工物的相对位置发生变化，将被加工物加工为希望的形状。一般，在被加工物的放电加工时，根据该被加工物的材料、被加工物的厚度等有各种各样的，但高精度的放电加工有时要求数微米的精度。

在图10中表示一般的线切割机的例子。

加工电源3在其内部具有直流电压源21、将由该直流电压源21供给的电压进行高频脉冲化的开关元件22。生成的高频脉冲经由供电线4被输送到供电部5，施加到被电极丝支持部8支持的电极丝1侧和被加工物2侧。

施加到电极丝1侧和被加工物2侧的脉冲是高频的，因此供电线4等量地具有电感成分。另外，该电感成分根据供电线4的状况等进行变化。进而，从供电部5到放电点（即放电路径）的距离根据电极丝1和被加工物2的相对位置而不同，由此电阻成分也不同。通过这些放电路径的阻抗的变化，电流的流动方向变得不同。电流的流动方向不同会有对直接加工速度、加工精度产生影响的问题。

关于这些由于电极丝和被加工物的相对位置、或由于被加工物的状态而使电流的流动方向变化的问题，在特开昭59-205228号公报、专利第3820989号公报中公开了以下的技术，即检测峰值电流、输出电压等将该检测值与基准值进行比较，根据该比较结果来调整输出电压。但是，在这些技术中，在检测出峰值电流和输出电压等后将该检测值与基准值进行比较而调整输出电压，因此从检测出峰值电流或输出电压到将该检测值反映到输出电压的调整之间会产生时间延迟。其结果是难以高精度地控制并得到高精度的加工结果。

另外，在特开平10-138048号公报中公开了以下的技术，即在进行加工前加工间隙仅离开预定距离的开放状态下，测定、修正电极和被加工物之间的极间平均开放电压值，将其与预先存储的基准电压进行比较。但是，在该技术中，只控制线切割中的开放电压，而不修正实际对加工起作用的电流。因此，有时无法在实际的加工中得到希望的加工结果。

进而，在特开平10-138048号公报中公开了以下的技术，即在多个加工状态下进行加工，实测各个加工条件下的加工信息，根据加工条件和该加工条件下的实测加工信息求出切割机的加工特性，修正加工条件和加工信息。但是，在该技术中，通过实测实际加工时的加工信息来求出切割机的加工特性，根据该加工特性修正加工条件和加工信息，但存在无法对被加工物的状态、因夹具造成的影响进行修正的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种线切割机，其能够在开始线切割之前，根据对作为产品所要求的形状进行加工（进行主加工）前的加工中的平均电流和放电次数，计算加工时的电流，修正加工用电源电压而进行加工。

本发明的线切割机在向电极丝和被加工物之间的极间施加电压而引起放电的同时，使电极丝和被加工物的相对位置发生变化，将该被加工物加工为希望的形状。该线切割机具备：检测部，其检测平均电流；检测部，其检测放电次数；判定部，其在开始加工时，判定该加工是否是加工到作为产品所需要的形状为止的预加工路径中的加工；运算部，其在由上述判定部判定为预加工路径中的加工的情况下，设定用于在该预加工路径中测定加工时的平均电流和放电次数的测定用区间，根据对该设定的测定区间进行加工时的平均电流和放电次数来计算加工时的峰值电流；存储部，其存储成为基准的峰值电流；比较部，其将通过上述运算部的计算求出的加工时的峰值电流和存储在上述存储部中的上述成为基准的峰值电流进行比较；修正电压计算部，其根据上述比较部的比较结果，计算用于修正进行上述加工形状的加工的部分的峰值电流的加工电源的电压。

根据该线切割机，利用被加工物的加工到作为产品所需要的形状为止的预加工区间作为测定用区间，而计算加工电源的电压，因此能够在考虑到被加工物的影响而进行修正，进而通过根据主加工之前的区间中的测定结果进行电源电压的修正，能够没有延迟地进行高精度的修正。另外，通过在测定前判定加工路径是否是预加工路径，在加工开始时已经进入了主加工的情况下，能够不进行修正值的计算和输入。

上述判定部能够根据线切割机的NC程序中的代码来判断加工路径是否是上述预加工路径。

在通过上述判定部判断为加工是预加工路径的加工的情况下，能够将预加工路径用的专用的控制不是有效的区间作为上述测定用区间。

上述运算部的构成为，将测定平均电流和放电次数时的峰值电流值设为固定的，根据平均电流的积分值来计算加工时的峰值电流。

上述修正电压计算部能够根据通过上述运算部的计算而求出的加工时的峰值电流和存储在上述存储部中的上述成为基准的峰值电流之间的比或差，来计算加工电源的电压。

本发明通过以上的结构，能够提供一种线切割机，其能够在开始线切割前，根据对作为产品所要求的形状进行加工前的加工时的平均电流和放电次数，计算加工时的电流，修正加工用电源电压而进行加工。

附图说明

参照附图根据以下的实施例的说明能够了解本发明的上述以及其他的目的和特征。这些图中：

图1是说明线切割机的凸模（punch）形状的加工例子的图。

图2是说明线切割机的凹模形状的加工例子的图。

图3是在线切割机的凹模形状的加工中，在一个被加工物中加工多个形状的情况的加工例子。

图4是说明本发明的具有峰值电流修正功能的线切割机的第一实施方式的概要的图。

图5是表示图4所示的线切割机的加工电压的修正值的计算处理的流程图。

图6是说明在图1的加工例子中将预加工路径分为第一专用控制有效区间、测定区间、以及第二专用控制有效区间的3个区间的情况的图。

图7是表示图6的测定区间中的脉冲电流、平均加工电流的关系的图。

图8是表示在NC程序中插入开始主加工的代码而进行预加工路径的判断的例子的图。

图9是表示在NC程序中根据补偿是否无效来判断预加工路径的例子的图。

图10是表示现有的一般线切割机的图。

具体实施方式

（第一实施方式）

在图1和图2中表示线切割机的第一实施方式的加工例子。

图1是说明线切割机的凸模形状的加工例子的图，符号41表示加工开始点，42表示预加工路径，43表示主加工开始点，44表示切除部分，45表示加工产品形状，46表示切除部分。

图2是说明线切割机的凹模形状的加工例子的图，符号51表示加工开始点，52表示预加工路径，53表示主加工开始点，54表示加工产品形状，55表示切除部分。

在图1的加工中，使用加工路径的内侧作为加工产品。在该加工（凸模形状的加工）中，预先设置切除部分44和46，一般在切除加工产品形状45后，通过对该加工产品形状45和切除部分44的边界部分进行研磨而完成。另一方面，在图2的加工（凹模形状的加工）中，使用加工路径的外侧作为加工产品。

无论是在图1的凸模形状的加工中、还是在图2的凹模形状的加工中，在作为产品所需要的形状的加工（以下称为主加工）之前，一般设置作为产品不需要的区间的加工（以下称为预加工路径）。

在图1的凸模形状的加工的例子中，加工开始点41和主加工开始点43之间的区间成为预加工路径42。另一方面，在图2的凹模形状的加工的例子中，加工开始点51和主加工开始点53之间的区间成为预加工路径52。在图1、图2的任意一个情况下，都根据加工该预加工路径42、52时的信息来决定修正值。

首先，判断开始加工的地点是比主加工开始地点更靠前的地点、还是比主加工开始地点更靠后的地点。在设置被加工物而开始进行加工的情况下，在开始加工的地点（例如图1的加工开始点41）不开始主加工。另一方面，例如在主加工中发生电线断线，在其复原后（将在进行线接线后）开始加工的情况下，开始加工（再开始）的地点是比主加工开始地点更靠后的地点。这样，判断开始加工的地点是比主加工开始地点更靠前的地点、还是比主加工开始地点更靠后的地点。

在判断出开始加工的地点是比主加工开始地点更靠前的地点的情况下，在预加工路径42中决定测定用的加工区间（以下称为测定区间）。在一般的线切割机的加工中，在开始进行沿着该预加工路径42的加工之后、或在结束沿着预加工路径42的加工之前，有时进行只适用于预加工路径42的“特殊的专用控制”。在这些特殊的专用控制有效的情况下，对加工起作用的电流有时会成为控制对象。在这些预加工路径中的“特殊的专用控制”不是有效的区间中，进行本发明的用于决定电流修正值的测定。

在判断出开始加工的地点是比主加工开始地点更靠后的地点的情况下，直接进行主加工。此外，在该情况下，在开始已经正在进行的主加工之前已经决定了修正值，因此在进行本次的主加工时，不进行修正值的计算和输入。

另一方面，在判断出开始加工的地点是比主加工开始地点更靠前的地点的情况下，在到达测定区间（预加工路径42中的测定用的加工区间）后，测定进行实际的加工时的平均电流和放电次数。然后，在收集到计算所需要的数据的时刻结束测定，计算对加工起作用的电流。

在线切割机中，一般组装有标准加工条件。这些标准加工条件是由线切割机生产厂商为了试验用而对被加工物进行加工并调整加工条件而得到希望的加工结果的结果。预先将取得标准的加工条件时的对加工起作用的电流存储在数值控制装置71（图4）内的存储部73中。

比较对上述预加工路径42中的加工起作用的电流和预先存储在数值控制装置71内的对取得标准的加工条件时的加工起作用的电流。如果对预加工路径42中的加工起作用的电流和对取得标准的加工条件时的加工起作用的电流完全相同，则不需要修正对加工起作用的电流，但在不相同的情况下，变更加工电源的电压而调整对加工起作用的电流。

将用于变更加工电源的电压的值作为修正值存储在数值控制装置71内的存储部73中，并且在主加工的开始前设定为加工电压的修正值。

由此，到开始主加工之前成为设定了修正值的状态，将修正值应用于在开始主加工时设定的标准条件（即修正所设定的标准条件）而进行主加工。在对一个形状进行主加工的期间使用相同的修正值（在主加工的中途不修正当前的设定加工条件）。

一般，在图1所示的凸模形状的加工中，按照每个形状完成加工。另一方面，在图2所示的凹模形状的加工中，有时也会如图3那样在一个被加工物中加工多个形状。在这样的情况下，按照对各加工形状的每个主加工进行同样的修正值计算。

在图4中表示本发明的具有峰值电流修正功能的线切割机的第一实施方式的概要。该图4所示的线切割机相当于在图10所示的线切割机中附加了平均加工电流检测部75、放电次数检测部76、数值控制装置71、运算部72、存储部73、比较部74、以及判定部77。

图5是表示图4所示的线切割机的加工电压的修正值的计算处理的流程图。以下，说明各步骤中的处理。

（步骤SA1）在开始加工时，判断开始加工的地点是比主加工开始地点更靠前的地点、还是比主加工开始地点更靠后的地点。在判断出是比主加工开始地点更靠前的地点的情况下（否），前进到步骤SA2。另一方面，在判断出该开始加工的地点是比主加工开始地点更靠后的地点的情况下（是），前进到步骤SA9，因此不进行修正值的计算和输入而开始主加工。此外，将在后面说明是否开始了主加工的具体判断方法。

（步骤SA2）判断出开始加工的地点处于预加工路径中，在到开始主加工的点之前为止的上述预加工路径中的除了需要进行“特殊的专用控制”的区间以外的区间中，设定测定期间。

（步骤SA3）判定加工是否到达了在前面的步骤SA2中设定的测定区间，在没有到达的情况下（否），重复进行步骤SA3直到到达为止，在到达了的情况下（是），前进到步骤SA4。

（步骤SA4）在测定区间中，测定加工时的电流和放电次数。

（步骤SA5）判定测定是否完成。在没有完成的情况下（否），前进到步骤SA6，在完成了的情况下（是），前进到步骤SA7。

（步骤SA6）待机规定时间，然后返回到步骤SA5。

（步骤SA7）根据前面的步骤SA4中的测定区间中的测定结果，计算对加工起作用的电流。

（步骤SA8）根据前面的步骤SA4中的测定区间中的测定结果，计算对加工起作用的修正值。将在后面说明步骤SA7和SA8中的电流、修正值的计算的方法的一个例子。

（步骤S9）开始主加工。

在加工开始时，根据NC程序中的代码，判断该开始的地点是否位于比主加工开始地点更靠前的地点即预加工路径中。

例如，如图8所示的程序那样，在程序中，在从开始加工程序（G92X0Y0）到开始主加工（G41G01Y-1.）的之间预先插入表示开始主加工的代码（M**），根据现在正在执行的程序块是在该代码（M**）之前还是之后，能够判断当前的地点是位于主加工前的预加工路径中、还是主加工中的路径中。

作为其他方法，如图9所示的程序那样，如果在开始加工程序（G92X0Y0）后有补偿无效的程序块（G91G01Y10）、补偿有效的程序块（G41G01Y-1.），则一般在预加工路径的加工中将加工中的补偿设为无效，利用上述事实，能够根据该补偿是否无效，判断加工开始的地点是否位于比主加工开始地点更靠前的地点即预加工路径中。

在已经开始了主加工，以再开始加工为目的而开始加工的情况下，由于在进入该主加工之前的预加工路径中已经进行了修正值的计算、输入，所以直接（即不进行修正值的计算、输入）进行加工。

考虑判断出加工开始的地点是比主加工开始地点更靠前的地点，例如进行图6所示的加工的情况。

将从加工开始点41到主加工开始点43之间的区间（预加工路径）分为第一专用控制有效区间81、测定区间82、第二专用控制有效区间83。从预加工路径开始，将除了第一、第二专用控制有效区间81和83之后剩余的区间设定为测定区间82。

在线切割机中，有时在图6（凸模形状的加工例子）所示的第一、第二专用控制有效区间81和83中以防止电极丝的断线为目的而将降低了加工速度的“专用的控制”设为有效。测定区间82为这些预加工路径中的专用控制不是有效的区间。此外，在图2所示那样的凹模形状的加工的情况下，为了不对加工产品产生损害，有时也在预加工路径52中设置将“专用的控制”设为有效的区间（专用控制有效区间）。

根据参数预先确定这些专用控制有效区间81和83的距离（路径长度），作为专用控制是否有效的判断方法，如果是加工时的位置从加工开始时的位置前进了第一专用控制有效区间81以上的距离，并且是相对于主加工开始点43靠近了第二专用控制有效区间83以上的位置，则可以判断预加工路径中的专用控制不是有效的区间。

按照时间进行管理而进行测定区间82中的测定。即使在测定区间82内，如果必要的数据的收集完成，则也不需要在测定区间82的全部区域中进行测定。到测定完成为止根据每个规定时间判断测定是否完成，在收集到必要的数据的时刻为测定完成。

在加工进展到测定区间82的区域后，在所设定的测定期间t1中，在平均加工电流检测部和放电次数检测部中检测平均加工电流和放电次数。将在测定期间t1中实际进行了加工时的平均加工电流设为Ia，将放电次数设为b次。对加工起作用的脉冲电流的脉冲的时间宽度为τ，根据开关元件的开通时间来进行管理。在图7中表示它们的关系。

在此，作为一个例子，通过运算部进行以下计算。

${\∫}_0^{t1}{I}_a\mathrm{dt}=b\×{\∫}_0^{\mathrm{\τ}}{I}_p\mathrm{dt}...\left(1\right)$

在此，通常对加工起作用的脉冲电流的值不是固定的，但为了简化，设为固定的值Ip，对于平均加工电流，也设为是固定的值Ia。这样，以上的公式（1）能够像以下的公式（2）那样进行展开。

$I_p=\frac{I_a\×t_1}{b\×\mathrm{\τ}}...\left(2\right)$

将这样求出的Ip和存储在存储部73中的决定机械的标准条件时的峰值电流Ip（std）进行比较，根据下述的公式（3）求出其比k。

$k=\frac{I_p}{I_{p\left(\mathrm{std}\right)}}...\left(3\right)$

另一方面，如果将放电路径全体的阻抗设为Z₁，则可以认为在Ip和Z₁之间成立以下的关系。

$I_p=\frac{E}{Z_1}...\left(4\right)$

在此，通过如下这样将作为加工电源3的电压的E修正为E’，Ip变得与取得标准的加工条件时的峰值电流Ip（std）相等。

$E^{\′}=\frac{E}{k}...\left(5\right)$

存储将加工电源3的电压修正为E’的数据，到开始主加工之前将该修正数据从数值控制装置71设定到加工电源3。

（第二实施方式）

线切割机的第二实施方式在结构、功能上大致与上述的线切割机的第一实施方式相同，但加工电源3的电压的修正的计算方法与第一实施方式不同。

求出根据上述公式（2）求出的Ip与存储在存储部73中的决定机械的标准条件时的电流Ip（std）之间的差ΔI。

$I_{p\left(\mathrm{std}\right)}-I_p=\mathrm{\ΔI}(I_{p\left(\mathrm{std}\right)}=I_p+\mathrm{\ΔI})...\left(6\right)$

另外，如果将放电路径全体的阻抗设为Z₂，则可以认为在Ip和Z₂之间成立以下的关系。

$I_p=\frac{E}{Z_2}(Z_2=\frac{E}{I_p})...\left(7\right)$

在此，通过将电压E修正为E₂，把将Ip调整为Ip（std）作为目的，可以认为以下的公式成立。

$\begin{array}{c}{E}_2=(I_p+\mathrm{\ΔI})\×\frac{E}{I_p}\\ =(1+\frac{\mathrm{\ΔI}}{I_p})\×E\end{array}...\left(8\right)$

如以上那样，通过将电压E修正为E₂，电流Ip变得与取得标准的加工条件时的峰值电流Ip（std）相等。存储将加工电源3的电压修正为E₂的数据，到主加工开始之前从数值控制装置71设定到加工电源3。

此外，在这些实施方式中，作为加工电源3的电压的修正的方法，根据成为基准的峰值电流值和通过运算部72计算出的峰值电流值之间的比和差来决定电源电压的修正值，但也可以通过其他的计算方法来决定修正值。另外，这些实施方式为了简化而将脉冲电流的值设为固定值，但也可以不设为固定值而进行计算。

Claims (6)

1.一种线切割机，在向电极丝和被加工物之间的极间施加电压后引起放电的同时，使电极丝和被加工物的相对位置变化，将该被加工物加工为希望的形状，该线切割机的特征在于，具备：

检测部，其检测平均电流；

检测部，其检测放电次数；

判定部，其在开始加工时，判定该加工是否是加工到作为产品所需要的形状的预加工路径中的加工；

运算部，其在由上述判定部判定为预加工路径的加工的情况下，设定用于在该预加工路径中测定加工时的平均电流和放电次数的测定用区间，根据对该设定的测定区间进行加工时的平均电流和放电次数来计算加工时的峰值电流；

存储部，其存储成为基准的峰值电流；

比较部，其将通过上述运算部的计算求出的加工时的峰值电流和存储在上述存储部中的上述成为基准的峰值电流进行比较；

修正电压计算部，其根据上述比较部的比较结果，计算用于修正进行上述加工形状的加工的部分峰值电流的加工电源的电压。

2.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，

上述判定部根据线切割机的NC程序中的代码，判断加工路径是否是上述预加工路径。

3.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，

在通过上述判定部判断出加工是预加工路径的加工的情况下，将预加工路径用的专用控制不是有效的区间作为上述测定用区间。

4.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，

上述运算部构成为，将测定平均电流和放电次数时的峰值电流值设为是固定的，根据平均电流的积分值来计算加工时的峰值电流。

5.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，

上述修正电压计算部根据通过上述运算部的计算求出的加工时的峰值电流和存储在上述存储部中的上述成为基准的峰值电流之间的比，计算加工电源的电压。

6.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，

上述修正电压计算部根据通过上述运算部的计算求出的加工时的峰值电流和存储在上述存储部中的上述成为基准的峰值电流之间的差，计算加工电源的电压。

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