CN104801798A - 线放电加工机的加工液供给控制装置 - Google Patents

线放电加工机的加工液供给控制装置 Download PDF

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CN104801798A CN201510032846.8A CN201510032846A CN104801798A CN 104801798 A CN104801798 A CN 104801798A CN 201510032846 A CN201510032846 A CN 201510032846A CN 104801798 A CN104801798 A CN 104801798A
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吉田正之
川原章义
中岛廉夫
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Abstract

本发明提供一种线放电加工机的加工液供给控制装置。该线放电加工机的加工液供给控制装置独立地具备从上喷嘴供给加工液的第1泵和从下喷嘴供给加工液的第2泵。并且，控制来自第1泵的加工液的供给量，以使从上喷嘴供给的加工液的实际压力跟踪预先设定的目标值。从下喷嘴供给的加工液的供给量的控制，也与从上喷嘴供给的加工液的供给量的控制同样地且与之独立地进行。

Description

线放电加工机的加工液供给控制装置
技术领域
本发明涉及用于线放电加工机的加工液供给控制装置。
背景技术
线放电加工机在线电极(以下称为“线”)与被加工物(以下称为“工件”)之间的极间(machining gap)施加电压来引起放电，同时，利用伺服电动机使线与工件的相对位置发生变化，一边在极间供给加工液一边将工件加工为所希望的形状。一般地，从设置于极间上下的喷嘴供给加工液，并在放电加工部中通过加工液进行极间的加工屑排出和冷却。
因此，以往的加工液控制，将供给的加工液的压力(以下称为“加工液压”)保持为恒定或预定值，并控制加工液的流量(以下称为“加工液量”)，充分维持向放电加工部的加工液供给量，由此实现放电加工的稳定化。
日本特开2002-254250号公报中公开了根据放电脉冲数来进行加工液流量控制的技术。在日本特开平4-261713号公报中公开了一种加工液供给控制装置，其在上下喷嘴供给路中分别设置排出量可变的泵，控制所述泵的排出量以使检测出的加工液的压力跟踪所指示的压力值。日本特开平11-48040号公报中公开了一种控制方法，其在一定压力下喷出加工液，并且判断为检测出的加工液的流量不在适当范围内时，使脉冲状电力降低。在日本特开2001-87946号公报中公开了一种加工液供给控制方法，其检测加工液的压力，确定所述压力的限制值以使线电极的滞后量(或振动)维持在预先确定的水平以下，并控制泵的动作以使所述压力维持在所述限制值以下。
日本特开平6-39645号公报中公开了一种放电加工装置的控制方法，其由使第1泵动作来在第1放出口中设定所需要的加工液流量条件的工序、使第2泵动作来在第2放出口中设定所需要的加工液流量条件的工序构成。日本特开平10-43974号公报中公开了一种加工液喷流装置，其检测在上下加工液供给喷嘴分别具备的压力袋(pocket)内的加工液的压力，控制加工液的供给量或供给压力以使该检测液压力成为需要的值。在日本专利第5166586号公报中公开了为了消除加工屑的不均状态，对从上、下加工液供给装置所供给的加工液量或加工液压的平衡进行调整的技术。在日本特开平5-154717号公报中公开了根据检测出的加工液压力和由数值控制装置计算出的加工板厚来设定最佳加工条件的放电加工方法。
这里，在以往的加工液控制技术中存在以下这样的课题。图9是表示以往的用于供给加工液的控制例的图。
一边使线1与工件2相对地移动一边进行线放电加工。这时，从上喷嘴3a和下喷嘴3b的各自喷射加工液。在加工液压下降的加工路径中想要将加工液压保持为恒定时，增加加工液量。并且，由于加工液量增加时线振动增加，因此加工精度恶化(参照图10)。此外，线1由于损耗时容易受到振动的影响，因此考虑了会发生起因于由加工液量增加导致的线振动的加工条纹。此外，由于放电加工导致的线损耗，在工件2的上部和下部，加工量不同，此外工件2的上部和下部，线1的振动也不同，因此，在工件2的下部有发生加工条纹的倾向(参照图11)。此外，线1在从图9的上喷嘴3a到下喷嘴3b的方向上被送出。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种在放电加工状态发生变化的加工路径中也能够进行稳定的放电加工的线放电加工机的加工液供给控制装置。
在本发明的线放电加工机的加工液供给控制装置中，该线放电加工机在线电极与工件之间的极间分别独立地设置从上喷嘴供给加工液的第1泵，和从下喷嘴供给加工液的第2泵。并且，线放电加工机的加工液供给控制装置，具备：压力设定部，其根据放电加工状态来设定分别从所述上下喷嘴供给的加工液的压力的目标值；压力检测部，其检测分别从所述上下喷嘴供给的加工液的压力；以及加工液供给控制部，其独立地控制来自各泵的来自上下喷嘴的加工液的供给量，以使由所述压力检测部检测出的来自上下喷嘴的加工液的压力值分别跟踪由所述压力设定部设定的来自上下喷嘴的加工液的压力的目标值。
所述压力设定部能够被构成为，根据放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数，设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。
所述压力设定部能够被构成为，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数越少则使要设定的压力值越小，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数越多则使要设定的压力值越大。
所述压力设定部能够被构成为，根据放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲电流的平均值，设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。此外，所述压力设定部能够被构成为，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲电流的平均值越小则使要设定的压力值越小，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲电流的平均值越大则使要设定的压力值越大。
所述压力设定部能够被构成为，根据放电加工过程中的加工液的压力值来设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。此外，所述压力设定部能够被构成为，放电加工过程中的加工液的压力值变小时使要设定的压力值减小，放电加工过程中的加工液的压力值变大时使要设定的压力值增大。
所述压力设定部能够被构成为，根据放电加工过程中的加工液的液量来设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。此外，所述压力设定部能够被构成为，放电加工过程中的加工液的液量变多时使要设定的压力值减小，放电加工过程中的加工液的液量变少时使要设定的压力值增大。
根据本发明，能够提供一种在放电加工状态发生变化的加工路径中也能够进行稳定的放电加工的线放电加工机的加工液供给控制装置。
附图说明
本发明的上述及其他目的和特征，通过参照附图的以下实施例的说明而变得明确。这些附图中：
图1是具备本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式的线放电加工机的概略框图。
图2是本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式的、表示上加工液量的指令值的生成处理的流程图。
图3是本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式的、表示下加工液量的指令值的生成处理的流程图。
图4A是说明来自上喷嘴的加工液的压力(上加工液压)的目标值的运算方法的图。
图4B是说明来自下喷嘴的加工液的压力(下加工液压)的目标值的运算方法的图。
图5A和图5B是说明在进行工件板厚发生变化的段差加工时，喷嘴(图5A的情况是上喷嘴，图5B的情况是下喷嘴)与工件的相向距离发生变化的图。
图6是表示在进行了段差加工时的线(wire)与工件的相对位置关系的图。
图7是表示在图6所示的进行了段差加工时的来自上喷嘴的加工液的压力、流量(上加工液压、上加工流量)的变化的图表。
图8是表示在图6所示的进行了段差加工时的来自下喷嘴的加工液的压力、流量(下加工液压、下加工流量)的变化的图表。
图9是表示以往的用于供给加工液的控制例的图。
图10是表示通过以往的加工液供给控制而供给了加工液时发生的线振动的图。
图11是表示线电极的磨损的图。
具体实施方式
以下，连同附图一起来说明本发明的实施方式。此外，以下，对于与现有技术所说明的相同或类似的结构，使用相同符号来说明
在线与工件之间的极间，独立地设置分别从上下喷嘴供给加工液的泵，并分别用压力计检测来自上下喷嘴的加工液的压力。并且，独立地控制来自各泵的加工液的供给量，以使各检测出的各压力值跟踪‘作为目标的来自上下喷嘴的加工液的各压力值’。
此外，线放电加工机一边在极间施加电压一边接通放电脉冲电流来进行放电加工，并对每单位时间或每单位距离的放电脉冲数进行计数。这里，‘作为目标的来自上下喷嘴的加工液的各压力值’根据放电加工中每单位时间或每单位距离的放电脉冲数的计数值、来自上下喷嘴的加工液的压力的检测值来设定。
即，可以根据放电加工状态来设定来自上下喷嘴的加工液的各压力的目标值，能够独立地控制来自各泵的加工液的供给量，以使检测出的各压力值跟踪作为目标的来自上下喷嘴的加工液的各压力值。因此，在放电加工状态发生变化的加工路径中也能够进行稳定的放电加工。此外，由于能够以抑制线振动的方式来控制来自上下喷嘴的加工液的压力和来自上下喷嘴的加工液的流量，因此能够实现加工精度的提高或者加工条纹发生的抑制。
图1是具备本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式的线放电加工机的概略框图。
线放电加工机在上喷嘴3a和下喷嘴3b上架设线电极(线1)，并进行一边在线1与工件2之间的极间从上喷嘴3a和下喷嘴3b供给加工液，一边使线1和工件2相对移动，同时对工件2进行放电加工。
上加工液压目标值运算部11a，在控制开始时(首次控制周期)读入上加工液压初始设定值F Puo*，并将读入了的上加工液压初始设定值F Puo*输出到减法运算器12a。从下一次控制周期开始，上加工液压目标值运算部11a，根据从压力传感器16a反馈的上加工液压检测值F Pu与从放电脉冲数计数器21反馈的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数，运算上加工液压目标值FPu*，并将该运算出的上加工液压目标值F Pu*输出到减法运算器12a。
减法运算器12a从由上加工液压目标值运算部11a输出的上加工液压目标值F Pu*(但是，在首次控制周期中是上加工液压初始设定值F Puo*)减去从压力传感器16a反馈的上加工液压检测值F Pu，并将其减法运算结果输出到控制部13a。
控制部13a是上加工液压(来自上喷嘴的加工液的压力)的目标值和上加工液压的检测值的反馈控制电路，利用从减法运算器12a输入的上加工液压的目标值(上加工液压目标值F Pu*，但是在首次控制周期中是上加工液压初始设定值F Puo*)与上加工液压检测值F Pu的差，生成应当向逆变器14a指示的电流指令值，并将该生成了的电流指令值输出到逆变器14a。
逆变器14a根据从控制部13a输入的电流指令值，生成用于对从上喷嘴3a供给上加工液的泵15a的转速进行控制的上加工液泵转速/电压指令值rU，并将该生成了的上加工液泵转速/电压指令值rU输出到泵15a。
上加工液用压力传感器16a检测放电加工中的上加工液压，并作为上加工液压检测值F Pu向上加工液压目标值运算部11a和减法运算器12a反馈。该压力传感器16a通过检测从上喷嘴3a供给的加工液的液压，取得上加工液压检测值F Pu。如前所述，上加工液压目标值运算部11a，将由压力传感器16a检测出的上加工液压检测值F Pu和由放电脉冲数计数器21所计数的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数输入到上加工液压目标值运算部11a，运算并输出上加工液压目标值F Pu*。
下加工液压目标值运算部11b，在控制开始时(首次控制周期)读入下加工液压初始设定值F PLO*，并将读入的下加工液压初始设定值F PLO*输出到减法运算器12b。从下一次控制周期开始，下加工液压目标值运算部11b，根据从压力传感器16b反馈的下加工液压检测值F PL与从放电脉冲数计数器21反馈的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数，运算下加工液压目标值F PL*，并将该运算出的下加工液压目标值F PL*输出到减法运算器12b。
减法运算器12b从由下加工液压目标值运算部11b输出的下加工液压目标值F PL*(但是，在首次控制周期中是下加工液压初始设定值F PLO*)减去从压力传感器16b反馈的下加工液压检测值F PL，并将其减法运算结果输出到控制部13b。
控制部13b是下加工液压的目标值和下加工液压的检测值的反馈控制电路，利用从减法运算器12b输入的下加工液压的目标值(下加工液压目标值FPL*，但是在首次控制周期中是下加工液压初始设定值F PLO*)与下加工液压检测值F PL的差，生成应当向逆变器14b指示的电流指令值，并将该生成了的电流指令值输出到逆变器14b。
逆变器14b根据从控制部13b输入的电流指令值，生成用于对从下喷嘴3b供给下加工液的泵15b的转速进行控制的下加工液泵转速/电压指令值rL，并将该生成了的下加工液泵转速/电压指令值rL输出到泵15b。
下加工液用压力传感器16b检测放电加工中的下加工液压，并作为下加工液压检测值F PL向下加工液压目标值运算部11b和减法运算器12b反馈。该压力传感器16b通过检测从下喷嘴3b供给的加工液的液压，取得下加工液压检测值F PL。如前所述，下加工液压目标值运算部11b，输入由压力传感器16b检测出的下加工液压检测值F PL和由放电脉冲数计数器21所计数的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数，运算并输出下加工液压目标值F PL*。
图2是本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式的、表示上加工液量的指令值的生成处理的流程图。
读入上加工液压的初始设定值(步骤SU1)，检测放电加工中的上加工液压(步骤SU2)，并且，对放电加工中每单位时间或每单位距离的放电脉冲数进行计数(步骤SU3)。此外，将上加工液压的检测值F Pu与控制开始加工液压F Pc进行比较(步骤SU4)。
在步骤SU4中的比较结果为上加工液压的检测值F Pu小于控制开始加工液压F Pc时(F Pu<F Pc)，接着将每单位时间或者每单位距离的放电脉冲数Px与控制开始放电脉冲数Pc进行比较(步骤SU5)。并且，在放电脉冲数Px小于控制开始放电脉冲数Pc时(Px<Pc)，运算上加工液压的目标值(步骤SU6)，从该运算出的上加工液压目标值中减去步骤SU2中检测出的上加工液压检测值来求取差值(步骤SU7)并转移到步骤SU10。此外，上加工液压目标值，从第2个控制周期开始，在步骤SU6中根据来自压力传感器16a的上加工液压检测值与从放电脉冲数计数器21反馈的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数来计算。
另一方面，在步骤SU4中的比较结果为上加工液压的检测值F Pu不小于控制开始加工液压F Pc时(F Pu≧F Pc)，或者，步骤SU5中的比较结果为放电脉冲数Px不小于控制开始放电脉冲数Pc时(Px≧Pc)，再次读入上加工液压初始设定值(步骤SU8)，从该读入的上加工液压初始设定值减去由步骤SU2中检测出的上加工液压检测值来求取差值(步骤SU9)，并转移到步骤SU10。
然后，在步骤SU10中生成上加工液量的指令值，在步骤SU11中判断加工是否结束，在加工结束的情况下结束该上加工液量的指令值的生成处理，在加工未结束的情况下返回步骤SU2，继续该上加工液量的指令值的生成处理。
到此为止描述了上加工液，对下加工液也同样地进行控制。因此，能够对来自上下喷嘴的加工液的压力、以及来自上下喷嘴的加工液的流量进行独立控制。此外，也可以使用本发明的实施方式来控制上加工液的供给，使用现有技术来控制下加工液的供给。或者，也可以使用本发明的实施方式来控制下加工液的供给，使用现有技术来控制上加工液的供给。
图3是本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式的、表示下加工液量的指令值的生成处理的流程图。
读入下加工液压的初始设定值(步骤SL1)，检测放电加工中的下加工液压(步骤SL2)，并且，对放电加工中每单位时间或每单位距离的放电脉冲数进行计数(步骤SL3)。进而，将下加工液压的检测值F PL与控制开始加工液压F Pc进行比较(步骤SL4)。
在步骤SL4中的比较结果为下加工液压的检测值F PL小于控制开始加工液压F Pc时(F PL<F Pc)，接着将每单位时间或者每单位距离的放电脉冲数Px与控制开始放电脉冲数Pc进行比较(步骤SL5)。并且，在放电脉冲数Px小于控制开始放电脉冲数Pc时(Px<Pc)，运算下加工液压的目标值(步骤SL6)，从该运算出的下加工液压目标值中减去步骤SL2中检测出的下加工液压检测值来求取差值(步骤SL7)并转移到步骤SL10。此外，下加工液压目标值，从第2个控制周期开始，在步骤SL6中根据来自压力传感器16a的下加工液压检测值与从放电脉冲数计数器21反馈的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数来计算。
另一方面，在步骤SL4中的比较结果为下加工液压的检测值F PL不小于控制开始加工液压F Pc时(F PL≧F Pc)，或者，步骤SL5中的比较结果为放电脉冲数Px不小于控制开始放电脉冲数Pc时(Px≧Pc)，再次读入下加工液压初始设定值(步骤SL8)，从该读入的下加工液压初始设定值减去步骤SL2中检测出的下加工液压检测值来求取差值(步骤SL9)，并转移到步骤SL10。
然后，在步骤SL10中生成下加工液量的指令值，在步骤SL11中判断加工是否结束，在加工结束的情况下结束该下加工液量的指令值的生成处理，在加工未结束的情况下返回步骤SL2，继续该下加工液量的指令值的生成处理。
在本发明的加工液供给控制装置的一种实施方式中，可以代替通过放电脉冲数计数器21进行的放电脉冲数的计数(图2的流程图的步骤SU3，图3的流程图的步骤SL3中的处理)，而通过放电脉冲电流测定单元进行放电脉冲电流的测定。即，在图1的框图所示的线放电加工机中，可以代替放电脉冲数计数器21而使用放电脉冲电流测定单元。而且，由泵15a、15b供给的加工液量的调整，也能够使用伺服放大器等来代替逆变器14a、14b。此外，对于加工液量，也能够设置流量阀来进行调整。
而且，在图1的框图所示的线放电加工机中，也能够代替检测加工液压的压力传感器16a、16b，而使用检测加工液量的流量传感器。这是因为，能够根据加工液量与加工液压的定量关系，来将加工液量换算为加工液压。
图4A是说明上加工液压的目标值的运算方法的图，图4B是说明下加工液压的目标值的运算方法的图。
根据放电脉冲数来分别运算来自上下喷嘴的加工液的压力，放电加工中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数越少则要设定的压力值越小，放电加工中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数越多则要设定的压力值越大。此外，在放电加工中每单位时间或者每单位距离的放电脉冲数变得小于控制开始放电脉冲数时进行本发明的来自泵的加工液的供给量的控制。
图5A和图5B说明在使用现有技术进行了工件2的板厚发生变化的段差加工时，喷嘴(图5A的情况是上喷嘴3a，图5B的情况是下喷嘴3b)与工件2的相向距离发生变化的情况。在进行喷嘴3a或者3b与工件2的相向距离变长的加工(也就是说，薄板部分的加工)时，想要将加工液压保持为恒定时要增加加工液量，但是如果加工液量增加则线振动增加，因此加工精度恶化。
因此，当使用本发明的来自泵的加工液的供给量的控制时，能够检测来自上下喷嘴的加工液的压力，并在该检测压力为预定的压力值以下时，根据放电脉冲数使加工液压的目标值变小。也就是说，根据本发明，能够根据工件的段差形状来控制来自上下喷嘴的加工液的压力和流量，因此能够提高加工精度。
图6是表示在进行了段差加工时的线1与工件2的相对位置关系的图。
图7是表示在图6所示的进行了段差加工时的来自上喷嘴的加工液的压力、流量(上加工液压、上加工流量)的变化的图表，图8是表示在图6所示的进行了段差加工时的来自下喷嘴的加工液的压力、流量(下加工液压、下加工流量)的变化的图表。
如图6、图7和图8所示，根据放电加工状态来独立地控制上加工液压、上加工液量以及下加工液压、下加工液量，由此，能够通过在加工液压下降的加工路径中抑制加工液量的增加来抑制线的振动。
本发明根据放电脉冲数等加工状态来设定来自上下喷嘴的加工液的压力的目标值，并进行来自上下喷嘴的加工液的流量的控制，以使检测值跟踪该设定的来自上下喷嘴的加工液的压力的目标值，这一点与日本特开2002-254250号公报中记载的技术、日本特开平4-261713号公报中记载的技术、日本特开平6-39645号公报中记载的技术明显不同。

Claims (9)

1.一种线放电加工机的加工液供给控制装置，所述线放电加工机在线电极与工件之间分别独立地设置从上下喷嘴供给加工液的泵，
所述线放电加工机的加工液供给控制装置的特征在于，
具备：
压力设定部，其根据放电加工状态来设定分别从所述上下喷嘴供给的加工液的压力的目标值；
压力检测部，其检测分别从所述上下喷嘴供给的加工液的压力；以及
加工液供给控制部，其独立地控制来自各泵的来自上下喷嘴的加工液的供给量，以使由所述压力检测部检测出的来自上下喷嘴的加工液的压力值分别跟踪由所述压力设定部设定的来自上下喷嘴的加工液的压力的目标值。
2.根据权利要求1所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，根据放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数，设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。
3.根据权利要求2所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数越少则使要设定的压力值越小，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲数越多则使要设定的压力值越大。
4.根据权利要求1所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，根据放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲电流的平均值，设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。
5.根据权利要求4所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲电流的平均值越小则使要设定的压力值越小，放电加工过程中的每单位时间或每单位距离的放电脉冲电流的平均值越大则使要设定的压力值越大。
6.根据权利要求1所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，根据放电加工过程中的加工液的压力值来设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。
7.根据权利要求6所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，放电加工过程中的加工液的压力值变小时使要设定的压力值减小，放电加工过程中的加工液的压力值变大时使要设定的压力值增大。
8.根据权利要求1所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，根据放电加工过程中的加工液的液量来设定来自所述上下喷嘴的加工液的压力。
9.根据权利要求8所述的线放电加工机的加工液供给控制装置，其特征在于，
所述压力设定部被构成为，放电加工过程中的加工液的液量变多时使要设定的压力值减小，放电加工过程中的加工液的液量变少时使要设定的压力值增大。
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