CN104972185B - 具有上下引导件的热位移校正功能的线放电加工机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有上下引导件的热位移校正功能的线放电加工机。线放电加工机具备：温度检测单元；实际位置校正量计算单元，其根据线电极的、基准温度下的基准位置坐标以及与基准温度不同的温度下的实际位置坐标，计算上下引导部的实际位置校正量；校正量计算单元，其使用了预先制作出的校正量运算式；校正量调整单元，其根据实际位置校正量和位置校正量来计算校正量调整值；位置校正量调整单元；以及校正移动量计算单元。

Description

具有上下引导件的热位移校正功能的线放电加工机
技术领域
本发明涉及一种线放电加工机，特别是，涉及一种具有对由机械的热位移引起的线电极的位置位移(热位移)进行校正的功能的线放电加工机。
背景技术
图5是表示以往的线放电加工机的概要图。线放电加工机是使线电极1与工件29之间产生放电来进行工件29的加工的机械。
在使加工液浸渍于加工槽6内的状态下对载置在工件安装台上的工件29进行加工。包含由于加工产生的加工屑的加工液从加工槽6经由未图示的管路被排出到污水槽26。而且，在污水槽26中回收的加工液通过过滤器去除加工屑之后，被转移至清水槽27。在清水槽27中设置有加工液温度调整器28。该加工液温度调整器28将加工液经由管路37从清水槽27汲取并通过加工液温度调整器28，由此对在清水槽27中积存的加工液的温度进行调整。调整过温度的加工液通过未图示的泵被从清水槽27汲取并经由管路35、36再次送入至加工槽6内。
线电极1与工件29的位置关系是通过控制单元24驱动各轴的电动机来进行移动。X轴驱动电动机17使X轴鞍座(saddle)11移动，Y轴驱动电动机18使Y轴鞍座10移动，由此对线电极1与工件29进行相对的定位。U轴驱动电动机20使U轴鞍座13移动，V轴驱动电动机21使V轴鞍座14移动，由此使上头部7的位置移动，对线电极1的倾斜进行定位。Z轴驱动电动机19对上头部7的高度位置进行定位。
这样，通过多个机械部的组合来对线电极1与工件29进行定位。通过内置于各轴的电动机的位置检测器来检测各轴的位置控制所需的各轴的位置坐标。
当设置机械的温度环境、机构部的温度或者加工液的温度发生变化时，线放电加工机机械性地产生热变形。产生通过该热变形来进行加工的线电极的位置和倾斜从用于加工而指令的位置和倾斜位移的热位移这种现象。当线电极的位置和倾斜位移时，线电极1与工件29的相对位置发生变化，因此引起加工精度降低而成为问题。因此，在要求高精度的加工的情况下，为了不引起热位移的方式而需要使机械设置于恒温室等进行温度管理的环境中来进行加工。
但是，为了管理设置有机械的环境的温度，使用调温设备等花费大额的投资和运营成本，因此现状是实际上很多用户不会采用。
为了应对机床中的热位移，在日本特开昭61-297057号公报、日本特开平7-75937号公报等中公开了以下热位移校正功能：根据由设置于机械各部的温度检测器检测出的温度信息，运算对热位移的校正值，按照运算得到的校正值对各轴施加驱动控制，由此抑制线电极1与工件29的相对位置的位移。如果使用这一功能来赋予适当的校正值，则即使在温度发生变化的环境下，线电极1与工件29的相对位置也不会发生变化，就能够抑制加工精度的降低。
但是，事先要通过多个机械要素来安装线放电加工机的机械结构部分，所使用的部件种类也不同。另外，用于设置线放电加工机械的环境根据用户不同而也存在各种环境，因此难以设定针对处于所有温度环境下的热位移的校正值。由于温度环境、每个线放电加工机的机器差异，针对所设定的热位移的校正值与实际机械的热位移产生差，从而引起不能赋予适当的校正的情况。
需要使用精密测量仪器来进行测量、安装测量用传感器来进行测量、复杂的校正值运算程序的改写等，因此难以在用户侧对所设定的该校正值与实际热位移的差进行调整，运算适合于每个用户的温度环境的校正值。
发明内容
因此，鉴于上述现有技术的问题点，本发明的目的在于提供一种线放电加工机，能够对适合于每个机械的温度环境的热位移容易地设定校正值。
本发明的、具有上下引导件的热位移校正功能的线放电加工机，具有通过使线电极与工件相对地移动来校正上下引导部的热位移的上下部引导件的热位移校正功能，该线放电加工机具备：温度检测单元，其检测上述线放电加工机的机械部的温度、加工液温度以及机械周围的温度中的至少一个；存储单元，其存储由上述温度检测单元得到的温度信息；第一存储执行单元，其在基准温度下，通过各驱动轴使上述线电极相对于成为基准的对象物相对地移动并使上述线电极进行接触，将上述线电极的位置作为基准位置坐标与上述基准温度一起存储到上述存储单元中；第二存储执行单元，其在与上述基准温度不同的温度下，通过上述各驱动轴使上述线电极相对于成为基准的对象物相对地移动并使线电极接触，将上述线电极的位置作为实际位置坐标与不同于上述基准温度的温度一起存储到上述存储单元中；实际位置校正量计算单元，其根据上述基准位置坐标和上述实际位置坐标来计算上下引导部的实际位置校正量；校正量计算单元，其存储预先制作出的校正量运算式，在上述校正量运算式中代入上述基准温度与不同于上述基准温度的温度之间的温度差，由此计算上述上下引导部的位置校正量；校正量调整单元，其根据上述上下引导部的实际位置校正量和上述位置校正量来计算校正量调整值；位置校正量调整单元，其根据上述计算出的校正量调整值来校正上述位置校正量；以及校正移动量计算单元，其根据由上述位置校正量调整单元校正得到的上下引导部的位置校正量来计算上述线放电加工机的上述各驱动轴的校正移动量，通过上述校正移动量来校正上述各驱动轴的移动量并控制上述各驱动轴。
通过具备上述结构，本发明能够提供一种线放电加工机，能够对适合于每个机械的温度环境的热位移容易地设定校正值。
附图说明
本发明的上述和其它目的和特征根据参照附图的以下实施例的说明会变得更清楚。这些图中：
图1A是表示本发明的一个实施方式所涉及的具备装置的放电加工机的图，图1B是表示控制装置的结构的一例的概要图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的处理的流程图。
图3A、图3B是说明对使用了作为基准的对象物的线位置坐标进行检测的动作的图(上侧的位置)。
图4A、图4B是说明对使用了成为基准的对象物的线位置坐标进行检测的动作的图(下侧的位置)。
图5是以往的线切割放电加工机的概要图。
具体实施方式
以下，使用相同附图标记来说明与以往技术相同或者类似的结构。
图1A是说明本发明的一个实施方式所涉及的线放电加工机中的热位移校正值的调整的概要图。
加工液从加工槽6经由未图示的配管排出到污水槽26。在从加工槽6排出到污水槽26的加工液中包含通过放电加工产生的加工屑，因此通过未图示的过滤器转移到清水槽27。在清水槽27中设置有加工液温度调整器28，清水槽27的加工液经由管路37在加工液温度调整器28中循环，由此由该加工液温度调整器28进行加工液的温度调节。而且，清水槽27的加工液经由管路35、36再次送入到加工槽6内。此外，将加工液从清水槽27输送到加工槽6的泵等，泵并未图示。
线电极1与成为基准的对象物4的相对位置关系通过控制装置40的控制单元24来驱动各轴的电动机而发生变化。经由Y轴驱动电动机信号线31被控制单元24控制的X轴驱动电动机17驱动X轴鞍座11，经由X轴驱动电动机信号线30被控制单元24控制的Y轴驱动电动机18驱动Y轴鞍座10，由此对线电极1与成为基准的对象物4的XY方向进行相对定位。
经由U轴驱动电动机信号线33被控制单元24控制的U轴驱动电动机20驱动U轴鞍座13，经由V轴驱动电动机信号线34被控制单元24控制的V轴驱动电动机21使V轴鞍座14移动，使上头部7的UV方向的位置移动，对线电极1的倾斜进行定位。
经由Z轴驱动电动机信号线32被控制单元24控制的Z轴驱动电动机19对安装于Z轴鞍座12的上头部7的高度位置进行定位。由内置于各轴的驱动电动机17、18、19、20、21中的位置检测器一边进行位置检测一边进行线电极1的定位。
线放电加工机的控制装置40对安装于上头部7的上部引导件2与安装于下头部8的下部引导件3之间架设的线电极1施加电压，该电压用于在线电极1与成为基准的对象物4之间检测接触。如图1所示，在工件安装台5上载置成为基准的对象物4，在使加工液浸渍于加工槽6内的状态下，驱动线放电加工机的各轴，基于线电极1与成为基准的对象物4的接触检测来进行各轴位置的测量。测量得到的各轴的位置数据存储到控制装置40的存储单元25。此外，9为下臂，15为支柱。
为了检测线放电加工机的机械部与加工液的温度，将机械部温度检测器22设置于底座16，将加工液温度检测器23设置于加工液温度调整器28内，检测各温度信息。用于检测各温度信息的温度检测器的数量并不限定。在本实施方式中为两处，但是也可以使用更多的温度检测器或者一个温度检测器。另外，关于温度检测器的设置处所，也在机械设计人员侧决定设置处所，温度检测器的设置处所并不限定于底座16和加工液温度调整器28。由加工液温度检测器23、加工液温度调整器28检测出的底座16的温度与加工液温度的温度数据存储到控制装置40的存储单元25。
此外，关于检测对象，机械部件的温度、机械外围的气温、加工液温度等能够进行温度检测即可，并不限定于机械温度与加工液温度。检测出的温度信息被发送到存储单元25。将成为基准的对象物4设置于工件安装台5。成为基准的对象物4使用可通电的材质的对象物。
图1B是表示控制装置40的结构的一例的概要图。控制装置40具有控制单元24和存储单元25。
如在后文中所述，存储单元25具有：温度信息存储单元41，其用于存储温度信息；第一存储执行单元42，其与基准温度一起存储基准温度下的基准位置坐标；第二存储执行单元43，其与不同于基准温度的温度一起存储与基准温度不同的温度下的实际位置坐标。而且，温度信息存储单元41、第一存储执行单元42以及第二存储执行单元均在控制装置40内与机械部温度检测器22和加工液温度检测器23相连接，第一存储执行单元42、第二存储执行单元均在控制装置40内与各轴的驱动电动机17、18、19、20、21相连接。
另外，如后文中所述，控制单元24具有：实际位置校正量计算单元44，其与第一存储执行单元42和第二存储执行单元43相连接并计算上下引导部的实际位置校正量；校正量计算单元45，其与温度信息存储单元41相连接并计算上下引导部的位置校正量；校正量调整单元46，其与校正量计算单元45和实际位置校正量计算单元44相连接并计算校正量调整值；位置校正量调整单元47，其与校正量计算单元45和校正量调整单元46相连接；以及校正移动量计算单元48，其与位置校正量调整单元47相连接并计算线放电加工机的各驱动轴的校正移动量。
此外，在控制装置中，控制单元24还能够由单一CPU等构成，存储单元25还能够由单一存储器等构成。
接着，按照图2示出的处理过程来说明具有上述结构的线放电加工机中的本发明的一个实施方式所涉及的动作的示例。图3A、图3B、图4A、图4B是说明对使用了成为基准的对象物的线位置坐标进行检测的动作的图。在工件安装台5上固定成为基准的对象物4。此外，图3A、图3B、图4A、图4B是说明对线电极1的Y方向的倾斜进行测量的情况的图，图3A、图3B是说明对使用了成为基准的对象物的线位置坐标进行检测的动作的图(上侧的位置)，图4A、图4B是说明对使用了成为基准的对象物的线位置坐标进行检测的动作的图(下侧的位置)。
驱动Y轴和V轴或者X轴和U轴的各轴电动机(18、21、17、20)，使线电极1与成为基准的对象物4进行接触。当线电极1与成为基准的对象物4进行接触时使线电极1通电的电流流入成为基准的对象物4。通过检测该电流的变化，检测线电极1与成为基准的对象物4相接触的各轴的线位置坐标(步骤S101)。
以Y轴和V轴为例说明步骤101的线电极1与成为基准的对象物4相接触的线位置坐标的检测。
首先，将测量开始位置的Y轴与V轴的坐标存储为(Y00、V00)。之后，如图3A所示，使U轴移动并使上部引导件2向U方向移动，设置为仅由上部引导件2附近的线电极1与成为基准的对象物4进行接触的倾斜的状态。之后，如图3B所示，在使线电极1倾斜的状态下驱动Y轴从而向Y方向移动，使线电极1与成为基准的对象物4相接触。
线电极1进行通电，当线电极1与成为基准的对象物4进行接触时电流向成为基准的对象物4通电，因此通过检测该通电，检测线电极1与成为基准的对象物4的接触。将线电极1与成为基准的对象物4进行接触的Y坐标(控制装置40的存储单元25)存储为上部引导件2的位置坐标Y上。
关于下部引导件3的位置坐标Y下，也如图4A、图4B所示那样使线电极1倾斜的状态下，检测线电极1与成为基准的对象物4的接触。使用检测出的位置坐标Y上与位置坐标Y下，用Y0＝Y下、V0＝V00+Y上-Y下来计算线电极1与成为基准的对象物4进行接触的Y轴与V轴的线位置坐标数据(Y0、V0)。
关于X轴、U轴，也与Y轴、V轴同样地，一边使线电极1倾斜，一边使其与成为基准的对象物4进行接触，对接触后的X轴与U轴的测量位置坐标(X0、U0)进行测量。
将使用成为基准的对象物4检测出的(步骤S102)各轴的线位置坐标数据存储为基准位置(步骤S105)。由各温度检测器(机械部温度检测器22、加工液温度检测器23)对检测出基准位置时的温度信息进行检测(步骤S103、S104)，作为基准温度存储到存储装置(步骤S106)。由此，对进行热位移之前的线电极1的位置与倾斜与作为温度信息的基准位置与基准温度相关联地进行检测和存储。
之后，监视检测温度是否从基准温度发生变化(步骤S107)，在温度从基准温度发生变化并引起热位移的状态下，再次驱动各轴(参照图3A、图3B、图4A、图4B)，与步骤S101同样地，对线电极1与成为基准的对象物4进行接触的Y轴与V轴的线位置坐标数据(Y1、V1)以及X轴与V轴的线位置坐标数据(X1、U1)进行检测(步骤S108)。
将在从基准温度引起温度变化的状态下使用成为基准的对象物进行检测(步骤S109)的各轴的线位置坐标数据存储为测量位置(步骤S112)。将检测出测量位置时的通过各温度检测器(机械部温度检测器22、加工液温度检测器23)检测(步骤S110、步骤S111)到的温度信息，作为测量温度存储到存储单元25中(步骤S113)。
从控制装置40的存储单元25中读取(步骤S114)基准位置(步骤S105)和测量位置(步骤S112)。根据该基准位置与测量位置的差来计算基于热位移的上部引导件2的位置位移量与下部引导件3的位置位移量(步骤S115)以及基于测量结果的最佳校正量(步骤S116)。
另外，从控制装置40的存储单元25中读取基准温度与测量温度(步骤S117)，将基准温度(步骤S106)与测量温度(步骤S113)的差分计算为温度变化量(步骤S118)。
使用在制作人员侧存储在存储装置内的校正量的运算式，运算测量出的温度变化量的情况的校正量(步骤S119)，将在步骤S116中计算出的基于测量结果的最佳校正量与通过在步骤S118中运算得到的所存储的校正量运算式来运算得到的校正量进行比较，运算校正量调整值(步骤S120)。使用在步骤S120中运算得到的校正量调整值，将校正量运算式调整设定为基于测量结果的运算式(步骤S121)。
在此，以Y轴和V轴为例来说明从步骤S114至步骤121的对校正量的运算式的、调整设定。
当将基准位置设为(Y0、V0)、将测量位置设为(Y1、V1)时，用以下式计算出测量出的上部引导件2的位置位移量A1与下部引导件3的位置位移量A2(步骤S115)。
A1＝Y0-Y1+V1-V0 (式1)
A2＝Y0-Y1 (式2)
由此，通过以下式计算出基于该位置位移量的最佳上部引导件2的位置校正量B1与下部引导件3的位置校正量B2(步骤S116)。
B1＝-A1 (式3)
B2＝-A2 (式4)
读取由机械部温度检测器22和加工液温度检测器23检测出的在存储单元25中存储的基准温度(T01、T02)、测量温度(T11、T12)(步骤S117)。
通过以下式计算出温度变化量(T21、T22)(步骤S118)。
T21＝T11-T01 (式5)
T22＝T12-T02 (式6)
例如将在线放电加工机的制作人员侧预先制作并在存储单元25内存储的上下部引导件位置的校正量运算式设为表示为以下式的校正量运算式。
D1＝C1T1+C2T2 (式7)
D2＝C3T1+C4T2 (式8)
此外，D1为上部引导件位置的校正量，D2为下部引导件位置的校正量，T1为机械部温度检测器22的温度变化量，T2为加工液温度检测器23的温度变化量，C1、C2、C3、C4为任意的系数。此外，校正量运算式是在制作人员侧通过实验等来决定的，作为一例示出式7、式8。
当将在(步骤S118)中计算出的温度变化量(T21、T22)代入到校正量运算式(式1)、(式2)而运算上部引导件2的校正量E1和下部引导件3的校正量E2时，成为以下式(步骤S119)。
E1＝C1T21+C2T22 (式9)
E2＝C3T21+C4T22 (式10)
将通过(式3)和(式4)的校正量运算式运算出的上下部引导件2、3的位置的校正量E1和E2与基于在(步骤S116)中运算出的实际测量得到的结果的最佳的上部引导件2的位置校正量B1与下部引导件3的位置校正量B2进行比较并调整的校正量调整值F1、F2是通过以下式运算出的(步骤S120)。
F1＝B1/E1 (式11)
F2＝B2/E2 (式12)
当使用在(步骤S120)中运算出的上部引导件2与下部引导件3的校正量调整值F1、F2将在(式7)、(式8)中运算得到的位置的校正量改写为基于测量结果的最佳的位置校正量时，成为以下式，
(式13)
(式14)
V轴与Y轴中的校正量Y、V的运算式为以下式，
Y＝D2 (式15)
V＝D1-D2 (式16)
基于测量结果而Y轴和V轴中的校正量Y、V的运算式成为以下式，
Y＝F2D2 (式17)
V＝F1D1-F2D2 (式18)
在进行校正移动时，以按照(式17)、(式18)进行校正的方式进行调整设定(步骤S121)。
通过进行这些校正值调整设定，校正值的运算式以基于测量出的结果的形式进行调整设定。在进行校正的移动时根据调整设定的校正量的运算Y、V来进行校正移动。对X轴、U轴也与Y轴、V轴同样地进行校正量运算的改写，由此变换为基于检测出的结果的形式。
在实际进行加工的线放电加工机的温度环境中，直接使用使用于加工的线电极1，对基于热位移的线电极1的位置和倾斜的变化量以及此时的温度变化量进行检测和算出。然后，根据这些对热位移进行校正值的运算，因此能够设定为更适合于各条件的校正值。
另外，通过使线电极1与成为基准的对象物4进行接触，由此检测各轴的位置坐标，存储从各温度检测器22、23检测出的温度信息，因此针对热位移的校正值运算通过控制装置40的控制单元24自动地进行。因此，人为错误也少，能够容易地设定校正值。
在位置检测方法中，也使用实际进行加工的线电极1，通过机械轴移动来进行位置检测，因此不需要为了调整校正值而准备测量仪器、检测传感器、检测器等。另外，能够在更接近加工时的条件下进行测量。
另外，在上述说明中，将温度检测器22设置于作为机械部的一个要素的底座16，将温度检测器23设置于加工液温度调整器28，作为使用了机械部和加工液的温度的模型而进行了说明。在检测出其它机械部、其它位置上的加工液的温度的情况下、增加了温度检测单元的情况下，也能够通过同样的方法进行调整。另外，作为温度检测单元仅使用温度检测器22或者温度检测器23，也可以通过基于检测出的温度信息的模型来对上下部引导件进行热位移校正。通过温度检测器检测设置了机械的环境温度，也可以通过基于设置了机械的环境温度的信息的模型来对上下部引导件进行热位移校正。
因此，通过上述实施方式，能够运算针对与每个机械的温度环境一致的热位移的校正值，不用重新准备测量仪器，能够容易地设定热位移校正值。
此外，每个机械的温度环境是指机械部件的温度、机械外围的气温、加工液温度等。

Claims (1)

1.一种具有上下引导部的热位移校正功能的线放电加工机，该线放电加工机具有通过使线电极与工件相对地移动来校正上下引导部的热位移的上下部引导件的热位移校正功能，其特征在于，上述具有上下引导部的热位移校正功能的线放电加工机具备：
温度检测单元，其检测上述线放电加工机的机械部的温度、加工液温度以及机械周围的温度中的至少一个；
存储单元，其存储由上述温度检测单元得到的温度信息；
第一存储执行单元，其在基准温度下，通过各驱动轴使上述线电极相对于成为基准的对象物相对地移动并使上述线电极进行接触，将上述线电极的位置作为基准位置坐标与上述基准温度一起存储到上述存储单元中；
第二存储执行单元，其在与上述基准温度不同的温度下，通过上述各驱动轴使上述线电极相对于成为基准的对象物相对地移动并使线电极进行接触，将上述线电极的位置作为测定位置与不同于上述基准温度的温度一起存储到上述存储单元中；
基于测定结果的校正量计算单元，其根据上述基准位置坐标和上述测定位置来计算上下引导部的基于测定结果的校正量(B1、B2)；
校正量计算单元，其存储预先制作出的校正量运算式，在上述校正量运算式中代入上述基准温度与不同于上述基准温度的温度之间的温度差，由此计算上述上下引导部的位置校正量(E1、E2)；
校正量调整单元，其将上述上下引导部的位置校正量(E1、E2)与上述上下引导部的基于测定结果的校正量(B1、B2)进行比较，并根据以下公式来计算调整的校正量调整值(F1、F2)；
F1＝B1/E1，F2＝B2/E2；位置校正量调整单元，其根据上述计算出的调整的校正量调整值(F1、F2)来校正上述位置校正量；以及
校正移动量计算单元，其根据由上述位置校正量调整单元校正得到的上下引导部的位置校正量来计算上述线放电加工机的各驱动轴的校正移动量，
通过上述校正移动量来校正上述各驱动轴的移动量并控制该各驱动轴。
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