CN1059372C - 放电加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种放电加工装置，用与工件隔开而形成加工间隙的工具电极来加工工件，包括在电源至加工间隙间载运一连串电流脉冲的低电容的一对电缆和一个同轴电缆。该对电缆有比同轴电缆更大的载流能力。使用该装置进行放电加工时，使一对电缆载运第一电流脉冲，使同轴电缆载运带有徒坡前沿的第二电流脉冲。流经该对电缆的电流脉冲与流过同轴电缆的电流脉冲相结合，获得带陡前沿的一个总电流。

Description

放电加工装置及方法

本发明涉及电浸蚀机床。具体说来本发明是关于采用一个加工电极对工件实行放电加工的一种放电机床(“EDM”)，其中由电源供给机床体以一连串的电脉冲，该机床体包括在工具电极与工件间构成的一个加工间隙。

一般说来，一台放电加工机床包括有在工具电极和被加工工件间形成的加工间隙的一个机床体，供给电能给该加工间隙的一个电源及供给一种例如是煤油或水的电介质流体至加工间隙的一个电介质供给装置。该电源必需设置离该机床体有相当的距离并采用恰当的导体与机床体相接。

通过电源横跨加工间隙作用以一连串的电压脉冲，从而引起放电越过该加工间隙至使一个电流开始流过加工间隙，逐即起到对工件的加工作用。

众所周知使用关一种同轴电缆，它有一个内导体和与该内导体绝缘的导电屏蔽，以减少该电源与机床体间所接导体的那种不希望有的自感应。然而，当所用的电缆相当长的情况下，内导体与屏蔽间的这种寄生电容会对被加工工件的表面质量起到特别不利的作用。

本发明的目的则是要提供一种这样的放电加工机床，它能使通过加工间隙的电流脉冲具有一个陡坡的前沿，即使电源设置在离机床体很远的地方仍可增加加工速度。

本发明的另一个目的是提供一种放电加工装置，它防止在被加工工件表面上由于电源和机床体间连接导体间的寄生电容所造成的损害。

本发明的其它目的，优点及新特点将放在随后的描述中，并通过本领域内的普通技术人员的审视得以展示，或通过对本发明的实施得以了解。依靠并特别结合另外权利要求书所指出的内容，本发明的目的、优点遂可得到并得以实现。

本发明的一个总的方面是提供一种放电加工装置，用以通过放电来加工工件，包括与工件隔开并于该处确定有一个加工间隙的一个工具电极，及将加工电流供给所述加工间隙用的一个电源，其特征为所述装置包括：接于所述电源与工具电极间具有第一载流量的第一导体；接于所述电源与工件间的第二导体；其中所述第一、二导体分别构成为单独的的导体以降低其间寄生电容；具有比所述第一载流量小的第二载流量、并与所述第一导体并联连接的第三导体；和与所述第二导体并联连接的第四导体；其中所述第三、四导体构成为一个低感应电缆以降低其间感应。

本发明的另一方面是提供一种放电加工方法，使用上述方案的放电加工装置对工件进行放电加工，包括有以下的步骤：让第一电流脉冲从所述电源流过第一导体、加工间隙和第二导体；和在所述第一电流脉冲的前沿的至少一部分期间让带有陡坡前沿的第二电流脉冲从所述电源流过第三导体、加工间隙和第四导体。

作为说明书的一部分，附图展示了本发明的实施例，加之以对其的描述对本发明的原理作出了解释。其中

图1为一个框图以示出用于一个放电机床中本发明的一个实施例；

图2为用于一台放电加工机床中的本发明另一个实施例的框图；

图3A至3E为表示图1中机床操作的时序图；和

图4A至4F为表示图2中机床操作的时序图。

以下参见附图对本发明的一个实施例作详细描述。

图1所示放电加工机床实施例包括一个电源10及一个机床体，机床体包括工具电极1及待加工工件2。

工具电极1设置得与工件2隔开，从而在其间设定了一个加工间隙G。工件2固定装在一个适当的工件台上(未示出)及浸入一个盛有电介质液的加工箱内(未示出)。机床体还包括一个接线端子3A，它与该工具电极1相接，还有与工件2相接的端子3B。各端子3A和3B最好是设置在靠近间隙G的地方。

电源10的装置以相对间隙G有预定导通时间的、以间歇方式提供有一系列连贯的加工电流脉冲。该电源10包括有空气干电池(a.b.c)电源11，限流电阻R1和R2及开关三极管TR1和TR2，它们都与间隙G串联。电阻R1和R2各有不同的阻值，并与各自的三极管TR1和TR2相串联。这种电阻R1和R2与三极管TR1和TR2的串联结合是以在电源11和工具电极1之间相互并联方式连接的。虽然可以提供限流电阻与开关三极管的另外的结合，但为清楚和简化起见，它们已从图1中省略。电源10还包括一个脉冲发生器12，它用于产生带有导通时间和断开时间的选通脉冲信号GP1。该电源10进一步包括了监测间隙G处的电压VG和将代表着放电发生的输出信号SP供给该脉冲发生器12用的一个放电检测器13。脉冲发生器12把选通脉冲信号GP1供给三极管TR1和TR2使来自电源11的电压横跨间隙G起作用，引起放电，之后预定期间内有一个电流流经该间隙G。电源10有一个接点5A，通过三极管TR1和TR2及电阻R1和R2接于电源11的正极端子，而接点5妆于电源11的负极端子。

电缆L1和L2用作电源10与机床体间的载流。在图示的实施例中，电缆L1一端接于电源10的接点5A处而其另一端接到机床体的接点3A上。电缆L2之一端接于电源10的接点5B处而其另一端接于机床体的接点3B上。而每个电缆L1和L2都采用由一组小直径的铜丝作成的单独的绞股导线，用以降低该电缆L1和L2间的寄生电容。

另外，一个同轴电缆被用于载运电源10和机床体间的电流。该同轴电缆包括一个内导体L3及与该内导体L3同轴布置并以适当的绝缘材料使彼此绝缘的一个导体屏蔽L4。导体L3和L4的每一个都有比电缆L1和L2更小的横截面积，比如约为其一半以便降低该导体L3和L4的那种杂散的感应作用。换言之，导体L3和L4在载流量方面都小于电缆L1和L2。在图示的实施例中，内导体L3一端接于接点5A而另一端接于接点3A。导体屏蔽L4以其一端接于接点5B而以另一端接于接点3B。换言之，导体L3和L4各以并联于电缆L1和L2的方式连接。

本领域内的普通技术人中应当知道，采用同轴电缆为的是降低导体L3和L4的感应。作为替代，采用不带共同外包覆的将两根相互绝缘的导体扭绞在一起的这样一对扭结电缆也是可以的。

现在结合图3A，3B，3C，3D和3E来讲述图1中机床的操作。图3A，3B，3C，3D和3E为选通脉冲信号GP1，电压VG，流过电缆L1和L2的电流i1，流经导体L3和L4的电流i2，以及总电流IG，也就是i1和i2的综合电流的波形图。

在时间t1处，当选通脉冲信号GP1处于高位时，三极管TR1和TR2被导通。在跨越间隙G两端作用有来自电源11的电压。因此在时间T2处，引起的放电在间隙G内发生并且电流i2开始流过该间隙G。如图3D所示，由于该导体L3和L4的低感应作用，电流i2会突然增大。如图3c所示，电流i1逐渐增大至其稳定值，同时电流i2减小至其稳定值(如在图3D中所示)。该电流i1的稳定值与电缆L1和L2及间隙G的总阻抗成反比。电流i2与导体L3和L4及间隙G的总阻抗成反比。在图示实施例中，该电缆L1和L2的横截面积比导体L3和L4的都大，所以电流i1的稳定值要大于电流i2。该电缆L1和L2以及导体L3和L4对于分别通过各自的平均电流i1和i2而言刚刚够大。信号SP之后的一个预定时刻，选通脉冲信号GP1关断时，电流i2则突然跌落。同时，电流i1会逐渐减小。如图3E示，流经间隙G的总电流IG在其前沿上具有一个陡坡。

图2示出另一个放电加工机床的例子，它适于如用铜钨电极对硬质合金工件的加工，或用钢电极对钢件加工。相似的元件采用与在图1中所用相似的标号标出。

图2中，电源10A包括了由直流电源11，防止反向电流的二极管D1限流电阻R1及开关三极管TR1组成的第一系列结合部分，所有元件都以串联方式接到接点5A上。虽然设置有二极管，限流电阻和开关晶体管的另外的结合，但为清晰与简化起见将其从图2中省去。

电源10A还包括由可在大约100伏至300伏之间调节的可变电压所构成的电流电源11B和一个开关三极管DTR所组成的第二系列结合部分。另外，该电源10A包括有该内导体L3接到其一端的一个接点5C。电源11B通过三极管DTR以其正极接到接点5C上，且以其负极接到接点5B上。该第一与第二系列结合部分以彼此并联方式相接。该电源10A还有一个脉冲发生器14，它与该放电检测器13连接，用以产生具有导通时间和断开时间的选通脉冲信号GP2。比如，每个脉冲发生器12和14都可以包括相应的时钟振荡器和记数器。该脉冲发生器14导通晶体管DTR以使在发生放电之后的一个预定的短暂时间一个高峰值电流流经间隙G。二极管DR设置于电缆L1与导体L3之间用于防止来自电源11的电压作用于导体L3和L4间的空间处。

现参见图4A，4B，4C，4D，4E和4F来描述所示机床的操作。图4A，4B，4C，4D，4E和4F为选通脉冲信号GP1，电压VG，信号SP，电流i1，电流i2，和总电流IG的波形图。

在时间t1处，该选通脉冲信号GP1和GP2走向高位时，三极管TR1和DTR导通。电源11和11B施加一个电压于间隙G上。接着在时间t2处造成的放电遂在间隙G内开始，而一个电流i2开始流过间隙。在时间t2处，放电检测器检测到电压VG的跌落并发出信号SP给脉冲发生器12和14。在接到信号SP一段预定短的时间之后，由脉冲发生器14截止三极管DTR。该三极管DTR最好在此时至少大约一半时间是被关闭的，即在此期间虽有电流流过间隙G但电流i1没有达到其稳定值。通过调整电源11的电压，电流i2的峰值可被设定为一个所要求的值。另外，它也可通过改变选通脉冲信号GP2的导通时间得以设定。

已作出的上述本发明的最佳实施例旨在解释说明，并非意味本发明穷尽及此或只限于已公开的这些实施形式，很明显遵循上述教导可作出诸多修改和变化方案。例如，作用于间隙G上的电压在工具电极1上可为负极而工件2为正极。本发明的范围由另附的权利要求书加以限定。

Claims (5)

1.一种放电加工装置，用以通过放电来加工工件，包括与工件隔开并于该处确定有一个加工间隙的一个工具电极，及将加工电流供给所述加工间隙用的一个电源，其特征为所述装置包括：

接于所述电源与工具电极间具有第一载流量的第一导体；

接于所述电源与工件间的第二导体；

其中所述第一、二导体分别构成为单独的导体以降低其间寄生电容；

具有比所述第一载流量小的第二载流量、并与所述第一导体并联连接的第三导体；和

与所述第二导体并联连接的第四导体；

其中所述第三、四导体构成为一个低感应电缆以降低其间感应。

2.按照权利要求1的放电加工装置，其特征为其中所述第三、四导体形成为具有一个内导体和一个与内导体绝缘的屏蔽的同轴电缆，所述内导体被接于电源与所述工具电极和工件之一之间，所述屏蔽被接于所述电源与工具电极和工件中另一个之间。

3.按照权利要求1的放电加工装置，其特征为其中所述电源包括有第一电源，一个用以控制通过所述第一、二导体和加工间隙电流用的与所述第一电源和加工间隙以串联方式连接的第一开关装置，第二电源和一个用以控制通过所述第三、四导体和加工间隙电流用的以串联方式接在所述第二电源与加工间隙间的第二开关装置。

4.按照权利要求3的放电加工装置，其特征为其中所述电源还包括一个检测放电发生用的放电检测器，一个第一脉冲发生器，用以给所述第一开关装置提供带有导通时间和断开时间的第一选通脉冲信号，和一个响应于所述放电检测器的第二脉冲发生器，用以给所述第二开关装置提供以第二选通脉冲信号，所述第二脉冲信号在放电发生之后一个预定时间具有导通时间。

5.一种放电加工方法，使用权利要求1所述的放电加工装置对工件进行放电加工，包括有以下的步骤：

让第一电流脉冲从所述电源流过第一导体、加工间隙和第二导体；和

在所述第一电流脉冲的前沿的至少一部分期间让带有陡坡前沿的第二电流脉冲从所述电源流过第三导体、加工间隙和第四导体。

Images