CN106475646B - 使加工间隙距离恒定的线放电加工机 - Google Patents

使加工间隙距离恒定的线放电加工机 Download PDF

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Abstract

本发明提供使加工间隙距离恒定的线放电加工机，在该线放电加工机中，控制量检测装置为加工间隙电压检测装置，检测与加工间隙距离具有相关的平均加工间隙电压来作为控制量，加工进给速度运算装置基于目标值设定装置设定的目标电压与平均加工间隙电压之间的偏差，决定加工进给速度从而消除偏差，进给速度分配装置、相对移动装置基于这样决定的加工进给速度的指令，使电极丝与工件相对移动来使加工间隙距离恒定。

Description

使加工间隙距离恒定的线放电加工机
技术领域
本发明涉及一种线放电加工机，特别是涉及一种使加工间隙距离恒定的线放电加工机。
背景技术
线放电加工机是在由电极丝和工件构成的加工间隙产生放电来进行加工的装置。在线放电加工中，一边将加工间隙维持在适合放电的微小距离(加工间隙距离)一边进行加工，但是为了得到高精度的加工结果需要将加工间隙距离始终保持恒定。
为了将加工间隙距离保持恒定，可以检测加工间隙距离来作为控制量，并通过比例控制等反馈控制来调节操作量，以使控制量接近预定的目标值。作为操作量，一般使用在加工中使电极丝和工件进行相对移动的速度(加工进给速度)。
在线放电加工中，如果加快加工进给速度则加工间隙距离变窄，反之如果减慢加工进给速度则加工间隙距离变宽。因此，在加工间隙距离比目标值宽时加快加工进给速度，反之在加工间隙距离比目标值窄时减慢加工进给速度，由此使加工间隙距离接近目标值。
另一方面，因为难以在放电加工过程中直接检测作为控制量的加工间隙距离，因此通常将间接检测加工间隙距离而得到的值作为控制量。即，检测与加工间隙距离之间存在相关的某种物理量，并将该值作为控制量进行代用。
在线放电加工中，当在加工间隙施加电压后直到产生放电为止产生放电延迟时间，加工间隙距离越宽该时间越长。放电延迟时间中的加工间隙电压被维持在高压，但是产生放电并且转移到被称为电弧电压的低压，此后在经过预定的休止时间后重复一连串的循环。因此，加工间隙距离越宽，放电延迟时间越长，加工间隙电压高的时间也越长。此外，作为实际的控制量，多使用平均放电延迟时间或平均加工间隙电压等。
在日本特开2012-192520号公报中公开了判别短路脉冲，基于短路脉冲的平均连续个数来变更加工进给速度的技术。
但是，在加工间隙之间存在加工液，随着加工的进行在加工间隙的加工液中滞留的导电性的加工屑的密度发生变化。例如，在加工屑的密度增加时，由于经由加工屑发生的放电的比例增加，即使加工间隙距离相同放电延迟时间也变短，因此无法正确表示加工间隙距离。在该状态下当想要将控制量控制为恒定时，加工进给速度变慢，加工间隙距离变宽。这样一来，加工间隙距离无法恒定，结果无法得到高精度的加工结果。另外，日本特开2012-192520号公报的目的在于将短路脉冲的平均连续个数自身作为控制量来处理，提高直线精度。但是，短路脉冲的平均连续个数与加工间隙距离不相关。
发明内容
因此，本发明的目的在于，解决上述那样的问题，提供一种在通过线放电加工机对工件进行放电加工时，能够使由工件和电极丝形成的加工间隙的距离恒定的线放电加工机。
为了解决上述问题，在线放电加工机中，对预定时间内的正常放电次数、或者异常放电次数中的至少一方进行计数，与放电次数对应地来修正通过现有的加工进给速度控制求出的加工进给速度。
利用预定时间内的正常放电次数、异常放电次数、或者它们的比例与在加工液中滞留的导电性的加工屑的密度存在相关的情况，来修正加工进给速度。作为修正方法，以在正常放电次数增加时加工进给速度减慢，或者在异常放电次数增加时加工进给速度加快的方式进行修正。另外，作为其他的修正方法，以在正常放电次数比例增加时加工进给速度减慢，或者在异常放电次数比例增加时加工进给速度加快的方式进行修正。
然后，本发明的线放电加工机在由电极丝和工件构成的加工间隙产生放电来进行加工，该线放电加工机具备：放电状态检测单元，其检测所述放电中的正常放电以及异常放电中的至少一方；放电次数计数单元，其对通过所述放电状态检测单元检测到的所述正常放电以及异常放电中的至少一方的每个预定时间的放电次数进行计数；控制量检测单元，其用于检测与所述加工间隙的距离相关的控制量；加工进给速度运算单元，其基于所述检测到的控制量、与针对该检测到的控制量的目标值之间的偏差、以及通过所述放电次数计数单元计数得到的放电次数，来计算加工进给速度；相对移动单元，其通过所述加工进给速度运算单元决定的加工进给速度来使所述电极丝与所述工件相对移动。
可以使通过所述控制量检测单元检测的控制量是平均放电延迟时间或平均加工间隙电压。
所述加工进给速度运算单元可以具备修正单元，该修正单元基于每个预定时间的所述放电次数，来修正所述检测到的控制量、针对所述检测到的控制量的目标值、所述检测到的控制量与所述目标值之间的偏差中的至少一个。
所述修正单元可以进行修正，从而在每个预定时间的所述放电次数的正常放电次数增加或异常放电次数减少时加工进给速度变慢，并且进行修正从而在每个预定时间的正常放电次数减少或异常放电次数增加时加工进给速度变快。
所述修正单元可以进行修正，从而在每个预定时间的所述放电次数的正常放电次数比例增加或异常放电次数比例减少时加工进给速度变慢，并且进行修正从而在每个预定时间的正常放电次数比例减少或异常放电次数比例增加时加工进给速度变快。
通过本发明，能够提供一种在由线放电加工机对工件进行放电加工时，能够使工件和电极丝形成的加工间隙的距离恒定的线放电加工机。
附图说明
通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明上述以及其他的目的、特征变得更加明确。在这些附图中：
图1是用于说明本发明的实施例的线放电加工机的框图。
图2是用于说明加工顺序的时序图。
图3是表示平均加工间隙电压与加工间隙距离之间的关系的图表。
图4是表示在平均加工间隙电压恒定的条件下进行了加工进给速度控制时的每个预定时间的正常放电次数和加工间隙距离之间的关系的图表。
图5是表示在平均加工间隙电压恒定的条件下进行了加工进给速度控制时的每个预定时间的异常放电次数与加工间隙距离之间的关系的表。
图6是表示在平均加工间隙电压恒定的条件下进行了加工进给速度控制时的每个预定时间的正常放电次数比例与加工间隙距离之间的关系的表。
图7是表示在平均加工间隙电压恒定的条件下进行了加工进给速度控制时的每个预定时间的异常放电次数比例与加工间隙距离之间的关系的表。
图8A是作为控制量选择平均加工间隙电压，基于每个预定时间的正常放电次数N“次/ms”来修正目标值时的控制框图。
图8B是表示关于目标值的修正，基于正常放电次数N变更修正系数α“％”的图表。
图9表示了使用本控制块对加工间隙距离阶梯状进行变化的形状进行加工，加工后的形状误差得到改善的情况。
具体实施方式
以下，与附图一起说明本发明的实施方式。
图1是用于说明本发明的实施例的线放电加工机的框图。放电控制装置1根据预先决定的顺序向副电源2和主电源3指令动作，副电源2和主电源3基于指令接通半导体开关来向加工间隙(在电极丝13与工件14之间形成的间隙)供给电能。
初始通过输出阻抗高的副电源2向加工间隙施加预定电压，当产生放电时切换电源，通过输出阻抗低的主电源3向加工间隙供给预定电流来熔融去除工件14。此后，为了恢复加工间隙的绝缘而设置预定的休止时间，再次返回到初始重复顺序由此来进行加工。
放电状态检测装置4在副电源2的施加电压暂时超过预定的判定电平后降低时输出正常放电信号，当在预定的判定时间内没有超过预定的判定电平时输出异常放电信号。这些信号除了在放电控制装置1中成为从副电源2向主电源3切换时的触发以外，还在放电次数计数装置5中分别作为每个预定时间的正常放电次数、异常放电次数来进行计数。
控制量检测装置6是加工间隙电压检测装置，检测与加工间隙距离具有相关的平均加工间隙电压来作为控制量，加工进给速度运算装置8基于由目标值设定装置7设定的目标电压与平均加工间隙电压之间的偏差来决定加工进给速度，以使消除偏差。
加工进给速度运算装置8如后述那样具备修正单元15。修正单元15进行修正从而在每个预定时间的所述放电次数的正常放电次数增加或异常放电次数减少时加工进给速度减慢，并且进行修正从而在每个预定时间的正常放电次数减少或异常放电次数增加时加工进给速度加快。
或者，修正单元15进行修正从而在每个预定时间的所述放电次数的正常放电次数比例增加或异常放电次数比例减少时加工进给速度减慢，并且进行修正从而在每个预定时间的正常放电次数比例减少或异常放电次数比例增加时加工进给速度加快。
由进给速度分配装置9、X轴电动机10、Y轴电动机11构成的相对移动装置12基于在加工进给速度运算装置8中计算出的加工进给速度的指令，使电极丝13与工件14相对移动，由此使加工间隙距离恒定。
图2是用于说明加工顺序的时序图。20表示副电源动作指令、21表示主电源动作指令、22表示加工间隙电压、23表示加工间隙电流、24表示正常放电检测信号、25表示异常放电检测信号。
A区间是正常放电时、B区间是异常放电时，分别表示副电源2和主电源3的动作指令以及加工间隙电压和加工间隙电流。在A区间中，加工间隙的绝缘状态良好，副电源2的电压暂时超过判定电平，此后产生放电从而电压降低。
当检测出加工间隙电压22暂时超过判定电平后降低的正常放电时，副电源2中止施加电压(副电源动作指令20)，主电源3投入预定大小的脉冲状电流(正常放电脉冲)(主电源动作指令21)。此后，经过预定的休止时间后再次重复进行由副电源2在加工间隙施加电压的循环。当检测出加工间隙电压22在判定时间内未上升到判定电平的异常放电时，主电源3不投入脉冲状电流，或者以加快恢复加工间隙绝缘为目的投入小的脉冲状电流(异常放电脉冲)。在图2的B区间中，主电源3投入小的脉冲状电流(异常放电脉冲)。
图3是表示平均加工间隙电压与加工间隙距离之间的关系的图表。加工间隙平均电压越高则加工间隙距离越大。如果利用该关系将平均加工间隙电压控制为恒定，则能够使加工间隙距离为恒定。例如，可以进行比例控制等以便减少平均加工间隙电压与目标值之间的偏差。如果加工条件为恒定则其斜率应该是恒定的，但是其斜率会由于加工间隙的导电性的加工屑的滞留等而发生变化。
例如，相对于在平均加工间隙电压为60V时加工间隙距离为10μm这样的废渣的滞留状态，当废渣的滞留增多时图表的倾斜变急(正常放电少)，即使为相同的加工间隙距离加工间隙电压也降低(正常放电多)。反之，当废渣的滞留变少时图表的倾斜变缓，即使为相同的加工间隙距离加工间隙电压也升高。平均放电延迟时间与加工间隙距离之间的关系也具有同样的倾向。
图4是表示在平均加工间隙电压恒定的条件下进行了加工进给速度控制时的每个预定时间的正常放电次数与加工间隙距离之间关系的图表。当加工间隙的导电性的加工屑的滞留状态发生了变化时平均加工间隙电压发生变化，所以即使进行加工进给速度控制以使平均加工间隙电压成为恒定，加工间隙距离也不会成为恒定。因此，如果利用该关系修正加工进给速度，则能够使加工间隙距离接近于恒定。使用每个预定时间的异常放电次数(参照图5)、或者每个预定时间的正常放电次数比例(参照图6)或异常放电次数比例(参照图7)等，也能得到同样的效果。
图8A是选择平均加工间隙电压来作为控制量，基于每个预定时间的正常放电次数N“次/ms”来修正目标值时的控制框图。设为将修正后的目标值与平均加工间隙电压(检测值)之间的偏差乘以常数增益K来计算加工进给速度。关于从常数增益K输出的加工进给速度，箭头朝向加工间隙，这表示根据加工进给速度加工间隙距离进行变动。加工间隙的正常放电次数N变更修正系数α。检测加工间隙的平均加工间隙电压，求出与修正后的目标值之间的差值。差值与常数增益K的乘积为加工进给速度。目标值是按照在加工程序的指令块中记载的电极丝与工件之间的相对移动速度指令计算出的值。
作为一个例子，设目标值＝60V、增益K＝100mm/分/V。通过实验得到了以下的关系，因此据此，关于目标值的修正乘以图8B所示的修正系数α“％”。
表1
加工间隙距离 正常放电次数 平均加工间隙电压
10μm 20次/ms 48V
10μm 20次/ms 60V
10μm 20次/ms 72V
当使用本控制块加工了图9所示的加工间隙距离阶梯状变化的形状时，加工后的形状误差如下那样得到了改善。
表2
无修正时 有修正时
误差 3μm 1μm
在此使用了平均加工间隙电压来作为控制量，但是也可以取而代之使用平均放电延迟时间。另外，通过变更目标值来修正了加工进给速度，但是变更检测值或变更偏差也能够得到同样的效果。
并且，作为修正方法还考虑以下的方法。
在异常放电次数减少时减慢加工进给速度，在异常放电次数增加时加快加工进给速度。
在正常放电次数比例增加时减慢加工进给速度，在正常放电次数比例减少时加快加工进给速度。
在异常放电次数比例减少时减慢加工进给速度，在异常放电次数比例增加时加快加工进给速度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更能够以各种其他的方式进行实施。

Claims (2)

1.一种线放电加工机，其在由电极丝和工件构成的加工间隙产生放电来进行加工，其特征在于，具备：
放电状态检测单元，其检测所述放电中的正常放电以及异常放电中的至少一方；
放电次数计数单元，其对通过所述放电状态检测单元检测到的所述正常放电的每个预定时间的放电次数以及通过所述放电状态检测单元检测到的所述异常放电的每个预定时间的放电次数中的至少一方进行计数；
控制量检测单元，其用于检测与所述加工间隙的距离相关的控制量，所述控制量是平均放电延迟时间或平均加工间隙电压；
加工进给速度运算单元，其具备修正单元，该修正单元基于每个预定时间的正常放电次数来修正所述控制量的目标值，所述加工进给速度运算单元将通过所述修正单元修正的目标值与所述控制量之间的偏差乘以常数增益来计算加工进给速度；以及
相对移动单元，其通过所述加工进给速度运算单元决定的加工进给速度来使所述电极丝与所述工件相对移动，
所述修正单元进行修正使得在每个预定时间的所述正常放电次数增加或每个预定时间的所述异常放电次数减少时加工进给速度变慢，并且进行修正使得在每个预定时间的所述正常放电次数减少或每个预定时间的所述异常放电次数增加时加工进给速度变快。
2.一种线放电加工机，其在由电极丝和工件构成的加工间隙产生放电来进行加工，其特征在于，具备：
放电状态检测单元，其检测所述放电中的正常放电以及异常放电中的至少一方；
放电次数计数单元，其对通过所述放电状态检测单元检测到的所述正常放电的每个预定时间的放电次数以及通过所述放电状态检测单元检测到的所述异常放电的每个预定时间的放电次数中的至少一方的每个预定时间的放电次数进行计数；
控制量检测单元，其用于检测与所述加工间隙的距离相关的控制量，所述控制量是平均放电延迟时间或平均加工间隙电压；
加工进给速度运算单元，其具备修正单元，该修正单元基于每个预定时间的正常放电次数来修正所述控制量的目标值，所述加工进给速度运算单元将通过所述修正单元修正的目标值与所述控制量之间的偏差乘以常数增益来计算加工进给速度；以及
相对移动单元，其通过所述加工进给速度运算单元决定的加工进给速度来使所述电极丝与所述工件相对移动，
所述修正单元进行修正使得在每个预定时间的所述正常放电次数比例增加或每个预定时间的所述异常放电次数比例减少时加工进给速度变慢，并且进行修正使得在每个预定时间的所述正常放电次数比例减少或每个预定时间的所述异常放电次数比例增加时加工进给速度变快。
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