CN1080615C - 放电加工机和放电加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种向相向设置的电极和工件之间的加工间隙加脉冲电压的放电加工机。间隙中具有绝缘的介电液，它由油，或者由水以及化合物添加剂组成。正向极性电压和反向极性电压经开关以及各自的阻抗加在加工间隙上，产生用于加工工件的放电。可以有选择地设定阻抗值，并控制这些电压的开关以便反向极性脉冲电压停止时间加正向极性电压，从而在停止时间期间，使平均电压接近规定值，最好为零。停止时间内的电压控制，尤其是随跃变动作所作的控制起到高速精加工的效果。

Description

放电加工机和放电加工方法
本发明涉及一种以电极和工件为两极加上双极性放电脉冲，利用放电来加工工件的放电加工机和放电加工方法。
以往，由于制模放电加工中采用由水及化合物组成的介电液或油，尤其是精加工中在工件加工表面上形成化合物的焦油分解物或油，因而造成加工不稳定、加工表面光洁度较差等问题。为了解决这些问题，有一种如日本特开昭59-93228号、特开平3-196916号、特开平3-239413号以及特开平4-101722号等专利公报所揭示的方法，即在加工当中使电极和工件的极性暂时相反的方法。日本特开平3-20852号专利公报还揭示了一种采用双极性脉冲的现有放电加工机例子。日本特开昭61-50714号专利公报还叙述了采用双极性脉冲的放电加工机对双极性脉冲的控制。
日本特开昭59-93228号、特开平3-196916号以及特开平3-239413号专利公报允许通过相反极性的放电来除去积累的焦油。但是，这些专利公报所揭示的方法中，是以一定的间隔去判定正向极性(即电极为负、工件为正)时的电压和反向极性(即电极为正、工件为负)时的电压的，因而其问题在于，以正向极性加工通常增加电极消耗，而且加工速度方面也有问题，这是因为在正向和反向极性之间加工状态有差异，因而极性相反以后一段时间中加工状态极不稳定。
日本特开平4-101722号专利公报所揭示的方法允许正向极性加工和反向极性加工分开设定加工参数以减少电极消耗至某一程度，除此之外则与日本特开昭59-93228号、特开平3-196916号以及特开平3-239413号专利公报所揭示的、以两种极性加工工件而无法减少电极消耗的那些方法相同。而且，若降低正向极性加工条件来减少电极消耗，正向极性加工期间则不可避免地使工件加工速度减慢。尤其是随加工条件的降低而减少加工电流值的话，采用基于水的介电液还很可能导致一种使电压升不上去从而不产生放电的极不稳定的状态。
日本特开平3-208520号专利公报公开一例采用双极性脉冲以避免电解现象致使表面光洁度变差的放电加工机。在此例中，可以知道存在一现象，即电极正向加电时制造出的加工表面的光洁度比电极反向加电时得到的要粗糙1.5至2.0倍，而表面的总光洁度比电极正向加电时得到的更粗糙。为了消除用双极性脉冲加工时仍旧存在的这些问题，某一极性电压设为产生放电的值，而另一极性电压则设为不产生放电的值。不过，要将另一极性设为不产生放电的值，以便电极间的平均电压下降至0或接近于0，就必须使电极上加另一极性电压的时间增加，也就是说，使需要加另一极性电压的时间变长。结果，带来一个加工速度降低的问题。因为日本特开平3-208520号专利公报中公开的放电加工机是用来阻止电解作用的，因而经介电液流到加工间隙的漏电流平均来说可以近乎为零。但是，这种系统不足以阻止焦油的累积，因为这正是电极或工件的电压吸引带电焦油造成的一种现象。
日本特开昭61-50714号专利公报叙述采用双极性脉冲的放电加工机对双极性脉冲的控制。这是一种通过加脉冲电压，在不产生放电的很短时间内加相反极性电压的方法。该公报还叙述一种使不发生放电时所加的相反极性电压的低电平脉冲的电压以及时间增大的方法。不过，仅在短时间加脉冲不能有效地拉下平均电压，此加工机所提供的18V平均电压对于阻止焦油累积几乎没有效果。因为这种加工机也是以阻止电解作用为目标的，因而经介电液流到加工间隙中的漏电电流平均来说几乎可以为零。不过，这种系统不足以阻止焦油的累积，因为带电的焦油受到电极或工件电压的吸引。而且，在不放电时增加所加的相反极性电压的低电平脉冲的电压以及时间的方法也是毫无意义的，因为放电的不发生是与放电状态的是否稳定根本不相关的。放电不发生主要是因为电极和工件互相远离，所以对放电状态进行检测来控制加工条件，并不对加工性能的改善产生作用。
制模放电加工机通常采用油或者水以及高分子化合物的混合物作为介电液。放电加工机采用这种介电液时，油或化合物分解产生焦油。这种焦油带了电荷，累积在介电油液中的电极上，或累积在由水以及高分子化合物的混合物所组成的介电液中的工件上，造成加工不稳定和加工表面光洁度较差这种问题。要避免带电的焦油累积在电极或加工工件上，以往采用相反极性的电压加工工件。但是，这有一个加工速度的问题，还有一个电极消耗增加的问题，这是因为假如加工要切换极性的话，低电极消耗条件就不可能适用。而且，对于焦油累积原因不稳定加工的检测方法，加工条件的控制等而言，以往没有任何措施。
本申请发明人的研究揭示了以下三个事实。第一，控制加工间隙的平均电压近乎为0对于防止焦油累积在电极或工件上是有效的。第二，表面质量不仅通过使平均电压为0V、而且通过以相反极性即正向极性形成轻微放电而得到增强。应注意，以正向极性(电极为负，工件为正)加工，由于电极消耗率高，必须减小加工电流。第三，在加工因累积在电极或工件上的焦油而变得不稳定时，使加工间隙平均电压为0V，可以在短到几秒种的时间里就立即让加工回到稳定状态。因而，要提高加工速度，有效的方法是加大停止时间、即加大加以正向极性电压的时间，这样，当提高反向极性脉冲占空系数对工件进行加工时，一检测到不稳定，就让加工间隙的平均电压接近于0V。
本发明的目的在于提供一种根据发明人揭示的所述事实，可以抑制焦油累积，还可以抑制电极消耗的放电加工机。
本发明另一目的在于提供一种可以抑制焦油累积，还可以防止工件电解腐蚀的放电加工机。
本发明另一目的在于提供一种根据发明人揭示的所述事实，可以抑制焦油累积，还可以稳定加工和抑制加工速度减慢的放电加工机。
本发明再一目的在于提供一种具有新颖焦油累积检测器的放电加工机。
本发明第一方面为，一种放电加工机，通过绝缘介电液向加工间隙和工件加脉冲电压，包括：
(a)至少一个第一极性电压和与第一极性相反的第二极性电压的电源；
(b)第一极性电压的第一限流阻抗和第二极性电压的第二限流阻抗；
(c)将电源与第一限流阻抗连接的第一开关和将电源与第二限流阻抗连接的第二开关；
(d)一加工脉冲控制装置，对第一开关和第二开关进行控制，使第二极性电压在第一极性电压停止时间期间加到加工间隙上，以便在该停止时间期间平均电压接近一规定值，
其特征在于，
(e)当电极离开工件时工件加工暂停期间，加工脉冲控制装置将第二极性电压加到加工间隙上。
本发明第二方面为，一种控制电极和工件间加工间隙所加电压，以通过绝缘液产生放电来加工该工件的方法，其特征在于，包括下列步骤：
(A)通过至少一个电源提供第一极性电压和与第一极性相反的第二极性电压；
(B)经第一限流阻抗将第一极性电压或经第二限流阻抗将第二极性电压加到加工间隙上；
(C)第一极性电压停止时间期间加上第二极性电压，以便在停止时间期间加工间隙上的平均电压接近一预定值；以及
(D)当电极离开工件时工件加工暂停期间，加工脉冲控制装置将第二极性电压加到加工间隙上。
图1是示意本发明较佳实施例的方框图。
图2是用于说明本发明较佳实施例动作的电压波形图。
图3是示意本发明第二较佳实施例的方框图。
图4是示意本发明第三较佳实施例的方框图。
图5是用于说明本发明第三较佳实施例动作的离子移动距离相对于极性改变频率的特性曲线图。
图6是示意本发明第四较佳实施例的方框图。
图7是示意本发明第五较佳实施例的方框图。
图8是用于说明本发明第五较佳实施例动作的电压波形图。
图9是示意本发明第六较佳实施例的方框图。
图10是示意本发明第七较佳实施例的方框图。
图11是示意本发明第八较佳实施例的方框图。
图12是示意本发明第九较佳实施例的方框图。
图13是用于说明本发明第九较佳实施例动作的电压波形图。
图14是示意本发明第十较佳实施例的方框图。
图15是用于说明本发明第十较佳实施例动作的电压波形图。
图16是是示意本发明第十一较佳实施例的方框图。
图17示出电压波形和电极位置以说明本发明第十一较佳实施例的动作。
图18示出电压波形和电极位置以说明本发明第十二较佳实施例的动作。
图19是示意本发明第十三较佳实施例的方框图。
图20示出电压波形和电极位置以说明本发明第十三较佳实施例的动作。
图21是示意本发明第十四较佳实施例的方框图。
图22是用于说明本发明第十四较佳实施例动作的电压波形图
实施例1
图1是表示本发明第一较佳实施例的方框图。应理解，此实施例是采用绝缘的介电液的较佳实施例。
图1中，标号401表示反向极性的直流电压源(接近+80V)，402表示正向极性的直流电压源(接近-80V)，405表示电极，406表示工件，407表示反向极性的开关器件，408表示正向极性的开关器件，409表示脉冲控制电路，410表示反向极性的限流电阻器，411表示正向极性的限流固定电阻器，它具有不低于5Ω的较大阻值，在这种阻值放电是不可能发生的。412表示反向极性限流电阻器的转换开换，413、414、415以及416表示二极管。图2表示本发明第一实施例的加工间隙的电压波形，这里极性定义为正向时，电极405为正而工件406为负。图中，201、204及207表示反向极性的无负载时间周期，202、205及208表示具有设定的脉冲宽度的反向极性的放电时间周期。203、206及209表示反向极性的停止时间周期，这时加的是正向极性电压。加正向极性电压的时间就是反向极性电压的停止时间。在停止时间期间要判断何时加电压，可以采用后文说明的各个实施例中的正向极性电压加电控制方法。在本实施例中，加正向极性电压以确保在整个反向极性电压的停止时间中平均电压为0V或近乎为0V。
现在说明动作。图1中的脉冲控制电路409产生开关器件407、408的门信号。图2的波形A中，时间段201、202、204、205、207、208是开关器件407导通的时间段，时间段203、206、209则是开关器件408导通的时间段。与常规放电加工机一样，可以利用反向极性限流电阻器的转换开关412在反向极性限流电阻器410间切换，改变反向极性电流值。当采用诸如油这种基本上绝缘的介电液时，正向极性限流电阻器411固定为如上所述不低于5Ω的较大阻值，通过正向极性轻微的放电，来减小正向极性放电的影响，并且提供工件良好的表面质量。因为绝缘液用作介电液，因而加工间隙两侧加上电压，除非发生放电，不然并不引起漏电流，正向极性限流电阻器411可以固定为一较大阻值，而无需切换。一般来说，当用铜电极或石墨电极来加工钢材时，反向极性可以降低电极消耗，正向极性则要造成电极消耗。因而，可以抑制焦油在电极或工件上累积，并且，利用正向极性放电来降低金属消损，这样，就减少了对电极消耗的影响，提供工件表面优良的表面质量。
实施例2
图3是示意本发明第二实施例的方框图。应理解，本实施例是介电液采用水及化合物组成的介电液的较佳实施例。
图3中，450表示反向极性限流电阻器，451表示正向极性限流电阻器，452表示反向极性限流电阻器转换开关，453表示正向极性限流电阻器转换开关，454表示切换控制装置，它使得反向极性限流电阻器转换开关452以及正向极性限流电阻器转换开关453联动并且在此之间切换。413至416表示二极管。
现在说明动作。使反向极性限流电阻器转换开关452动作，在反向极性限流电阻器450之间作切换，与此切换联动，使正向极性限流电阻器转换开关453动作，在正向极性限流电阻器451之间作切换。当采用的是水及化合物所组成的介电液时，加工间隙中流过漏电流，使得所加的电压下降。因此，如果介电液的电阻率比较低或是加工面积比较大的话，无负载电压下降，升不到设定电压。若正向极性限流电阻器固定为如实施例1同样大的阻值，介电液电阻率的降低或者加工面积的增大将使正向极性电压下降，加工间隙的平均电压无法减小。但减小正向极性限流电阻时，就出现电极消耗增加的问题。因而，正向极性限流电阻器451必须总与反向极性限流电阻器一起改变为一合适阻值。在一个较佳实施例中，正向极性的限流阻抗比反向极性的要大约两倍。
应注意，本实施例中，平均电压最好也控制为接近0V，在正向极性电压加电时产生的轻微放电也提供工件良好的表面质量。
实施例3
图4是示意本发明第三实施例的方框图。图中，505表示电极，506表示工件，514表示当电极505为正时获取电极505和工件506间电压的半波整流电路，515表示截止频率为10KHz的低通滤波器，516表示PWM(脉冲宽度调制)控制电路，509表示脉冲控制电路，413至416表示二极管。
现在说明动作。图4电路中，反向极性电压的放电时间和停止时间按脉冲控制电路509所设定的时间间隔周期性地重复。在反向极性停止时间加到正向极性一侧的电压的加电时间则控制为使加工间隙的平均电压保持在设定值。半波整流电路514获取加工间隙在反向极性一侧的电压，即电极为正时的电压。接下来，该电压通过10KHz低通滤波器515并由它而平滑，也就是说，电压是以100μs的间隔而平滑的。PWM(脉宽调制)控制电路516中随后采用此电压进行PWM控制，正向极性电压经脉冲控制电路509加到加工间隙，这样，加工间隙的平均电压达到一设定值，例如0V。
电压加到加工间隙时，正电压很可能引起电解腐蚀。加工间隙加交流电压时，电解腐蚀的可能随交流电压的频率有所改变。图5是示意交流频率与离子移动距离之间关系的曲线图。曲线图表示，交流极性改变之前的时间周期内离子可移动的距离在10Hz频率时接近为几mm，而在10KHz频率时则不到10μm。放电加工机的最小加工间隙距离是几十μm，在10KHz以上频率可以防止电解腐蚀。因而，要防止电解腐蚀，就必须以不到100微秒的给定时间间隔控制平均电压。
而且，要防止工件506电解腐蚀，若以电极505为正时，平均电压必须在0V以上。
实施例4
图6是本发明第四实施例的配置图。图中，601表示电极，602表示工件，603表示加工浴池，604表示介电液，605表示介电液电阻率测量设备，606表示根据诸如电阻率测量设备605的结果、加工面积、加工间隔距离这类数据计算加工间隙电阻理论值的计算器，607表示直流电源，608表示直流电源开关器件，609表示取样保持电路，610表示根据取样保持电路609的结果以及直流电源607的电压值计算实际的加工间隙电阻的计算器，611表示电阻，612表示确定直流电源开关器件608以及取样保持电路609的动作时间段的脉冲控制电路。将会认识到，计算器606和计算器601可以由单个计算器来替代。
现在说明动作。首先说明测定加工间隙电阻理论值的方法。介电液604的电阻率可以由电阻率测量设备605测量。由于加工间隙距离由加工条件给出，若给出加工面积和介电液电阻率，加工间隙的阻值可以由表达式：(介电液电阻率)×(加工间隙距离)/(加工面积)求得。同时，以下述方法可求得加工间隙电阻的实测值。电压是由电源607加到加工间隙上的，可测得加工间隙的电压值。加电压至加工间隙的时间和对电压取样的时间由脉冲控制电路612确定，在加电压时加工间隙电压由取样保持电路609取样和保持，该值被送至计算器610。假定电源607的电压为E，电阻器611的电阻为R1，加工间隙的电阻为R2，取样保持电路609的检测值为V，成立：V＝E×R2/(R1+R2)，因而求得R2＝R1×V/(E-V)。因为加工间隙累积的焦油其电阻值不同于介电液，当加工间隙电阻的理论值有与加工间隙电阻的实测值之差增大时，便可以断定加工间隙累积了焦油。尤其是实测电阻值为理论电阻值的30％至50％或更小时，便确定累积有焦油。
实施例5
图7是表示本发明第五实施例的方框图。图中，701表示反向极性(电极为正、工件为负)的直流电源(接近+80V)，702表示正向极性(电极为负、工件为正)的直流电源(接近-80V)，703表示反向极性限流电阻器，704表示正向极性限流电阻器，705表示电极，706表示工件，707表示反向极性开关器件，708表示正向极性开关器件，709表示脉冲控制电路，710表示短路检测电路，711表示短路脉冲率判定装置，413至416表示二极管。
现在参考图8的电压波形图说明动作。图中，D表示反向极性电压停止时间较短时的加工间隙电压波形，E表示停止时间比D长时的加工间隙电压波形。801、804、807、810、821、824以及827表示反向极性无负载时间段。无负载时间与放电脉冲不同，它无法被控制为一固定值。802、805、808、811、822、825、828表示根据需要设定的反向极性放电时间段。803、806以及809表示反向极性电压停止时间较短时的停止时间，在此期间加的是正向极性的电压。823、826以及829表示停止时间加大时的反向极性电压的停止时间段。如果加工期间不发生短路脉冲，且加工按反向极性电压停止时间短的波形D稳定进行的话，不用说，D的加工速度要高于停止时间加大的E，这是因为停止时间较短的D的放电脉冲数比E的多。但是，D中反向极性电压的停止时间较短，向正向极性一侧加电的时间减少，使平均电压无法下降。当平均电压较高时，焦油就渐渐累积在加工表面上，致使短路。因此，通过在E中检测短路，加大反向极性电压停止时间，并使平均电压降至0V或接近0V，焦油就在介电液中浮起，随源源不断的加工液一起流走，便可以从加工表面去除焦油，再一次使加工得以稳定。当加工稳定时，加工速度随停止时间的缩短而提高，可是焦油会累积在加工表面上，经过一段较长的加工时间使加工无法继续下去。因而，在如上所述停止加工之前，短路作为预兆现象来检测，再去除焦油以允许高速加工。
为此，加工间隙的短路由短路检测电路710检测，并由短路脉冲率判定装置711根据来自脉冲控制电路709的脉冲总数信息以及来自短路检测电路710的短路脉冲信息计算短路脉冲率。若短路脉冲率超过例如10％，就给脉冲控制电路709一个信号，加大反向极性电压停止时间和正向极性电压加电时间，使平均电压落至0V或接近0V。
实施例6
图9是表示本发明第六实施例的方框图。图中，901表示反向极性(电极为正，工件为负)的直流电源(接近+80V)，902表示正向极性(电极为负，工件为正)的直流电源(接近-80V)，903表示反向极性限流电阻器，904表示正向极性限流电阻器，905表示电极，906表示工件，907表示反向极性开关器件，908表示正向极性开关器件，909表示脉冲控制电路，910表示判定不发生放电的不放电脉冲检测电路，911表示第一直流电源，912表示其电压低于第一直流电源911的第二直流电源，913和914表示比较器，915表示“非”门电路，916表示“与”门电路，413至416表示二极管。
现在说明动作。当加工间隙沾染有焦油和/或污泥，或者，介电液的电阻率下降时，加工间隙电压升不到某个设定值。放电加工机中放电的发生通常是根据加工间隙电压的下跌来检测的。因此，因沾污造成的电压下落无法与放电的发生相区别，而在设定的脉冲宽度之后也使电压停止。这种现象此后称作“不放电脉冲”的产生。当焦油累积在加工间隙中，就发生不放电脉冲现象。通常用于检测放电发生的阈值电压值的大约为60V，放电期间加工间隙电压大约为25V。当加工间隙电压因加工间隙沾污而下跌到阈值以下时，就发生不放电脉冲，此时的电压根据沾污程度，可以减小到20V左右。如果加工间隙沾污到使加工间隙电压下落到与放电电压同样低，放电脉冲就无法与不放电脉冲相区分。但在所述状态之前的阶段中，即电压大约在60V和30V之间的不放电脉冲状态中，是能够检测出不放电脉冲状态的。在加工稳定进行时，加工速度随停止时间的缩短而升高，但在这种条件下焦油很可能累积在加工表面上，经过较长的加工时间以后使加工无法继续下去。因而在如上所述加工被停止之前，使不放电脉冲作为预兆现象加以检测，将焦油去除以允许高速加工。
为此，由不放电脉冲检测电路910检测不放电脉冲，由脉冲控制电路909使反向极性电压停止时间以及正向极性电压加电时间增加，使加工间隙的平均电压减小至0V或接近0V。通过降低平均电压，焦油在加工液中浮起，并随源源不断的加工液一起流走，从而可以除去焦油，使加工得以稳定。
实施例7
图10是示意本发明第七实施例的方框图。图中，1001表示反向极性(电极为正，工件为负)的直流电源(接近+80V)，1002表示正向极性(电极为负，工件为正)的直流电源(接近-80V)，1003表示反向极性限流电阻器，1004表示正向极性限流电阻器，1007表示反向极性开关器件，1008表示正向极性开关器件，1009表示脉冲控制电路，1010表示开关器件，1011表示用于加工间隙阻抗测量的直流电源，该电源向加工间隙加一反向极性电压。1012表示电阻器，1013表示取样保持电路，1014表示一计算器，它根据取样保持电路1013的输出值计算加工间隙阻抗，根据计算结果向脉冲控制电路1009提供信号，413至416表示二极管。
现在说明动作。当加工间隙沾染有焦油和/或污泥，或者介电液的电阻率降低时，加工间隙阻抗就减小。当加工间隙阻抗下降到一定值时，放电就会发生不了。因而，必须检测出下降的加工阻抗以使阻抗复原。在反向极性脉冲停止时间期间，使加工间隙阻抗测量开关器件1010导通的，是脉冲控制电路1009，而不是正向极性开关器件1008，后者是由脉冲控制电路1009周期性地导通的。而且，由加工间隙阻抗测量电源1011提供反向极性电压时的加工间隙电压是在信号输出给取样保持电路1013时由取样保持电路1013取样保持，这时脉冲控制电路1009使开关器件1010保持导通。然后，由计算器1014根据表达式Vg＝rE/(r+R)计算加工间隙阻抗r，这里，Vg为取样保持的加工间隙电压，r为加工间隙阻抗，E为加工间隙阻抗测量电源1011的给定电压值，R为电阻器1012的给定阻值。若加工间隙阻抗r其结果落到了预定值以下的话，则向脉冲控制电路1009提供此信号，加大反向极性电压停止时间和正向极性电压加电时间，从而使平均的加工间隙电压降低至0V或接近0V。通过使平均电压减小，就可以除去焦油从而使加工阻抗增大。
实施例8
图11是表示本发明第8实施例的方框图。图中，1101表示反向极性(电极为正、工件为负)的直流电源(接近+80V)，1102表示正向极性(电极为负、工件为正)的直流电源(接近-80V)，1103表示反向极性限流电阻器，1104表示正向极性限流电阻器，1105表示电极，1106表示工件，1107表示反向极性开关器件，1108表示正向极性开关器件，1109表示脉冲控制电路，1110表示加工浴池，1012表示电阻率计，1113表示计算器，1114表示直流电源，1115表示电阻器，1116表示开关器件，1117表示取样保持电路，413至416表示二极管。
现在说明动作。如实施例4所述，计算器1113根据加工间隙电阻的理论值与加工间隙电阻的实测值之间的差值检测加工间隙中焦油的累积。加工间隙中焦油累积引起放电难以发生，加工状态不稳定。因此，检测出焦油的累积就必须将它除去。
由计算器1113检测出焦油累积时，脉冲控制电路1109就使停止时间以及正向极性电压加电时间增大，使平均的加工间隙电压下降为0V或接近0V。通过使平均电压减小，便可以除去焦油。
实施例9
图12是表示本发明第九实施例的方框图。应理解，此实施例涉及实施例7的修改方案。
图中，1201表示反向极性(电极为正，工件为负)的直流电源(接近+80V)，1020表示正向极性(电极为负，工件为正)的直流电源(接近-80V)，1203表示反向极性限流电阻器，1204表示正向极性限流电阻器，1205表示电极，1206表示工件，1207表示反向极性开关器件，1208表示正向极性开关器件，1209表示脉冲控制电路，1210表示用于加工间隙阻抗测量的直流电源，它连接在电路中向加工间隙加一正向极性电压。1211表示电阻器，1212表示开关器件，1214表示取样保持电路，1215表示计算器，1216表示当开关器件1208导通时由脉冲控制电路1209输出给取样保持电路1214的取样信号，1217表示加工间隙阻抗的显示装置，413至416表示二极管。
现在说明动作。开关器件1212是在预定的脉冲期间或间隔期间导通的，而不是在反向极性脉冲的停止时间期间由正向极性开关器件1208使其导通而加以负电压。当开关器件1208导通时，这时的电压值在取样信号1216输出的时间段内由取样保持电路1214取样保持。与实施例7的计算相同，由这个测得的电压值、电源1210的电压等来计算加工间隙阻抗。
图13示出实施例9中测量加工间隙阻抗时的加工间隙电压波形和锁存信号1216。图中，F表示电极间电压波形，G则是锁存信号，1301、1302以及1304表示所加上的是正常的正向极性电压，1303则表示所加上的是阻抗测量电压。直流电源1202还可以用作阻抗测量电源。但如果在这种情况发生了放电，阻抗的测量值与实际值相差很大。要避免这种不足，本实施例采用的正向极性电源其电压低到正好正向极性不发生放电。
实施例10
图14是示出本发明第十实施例的方框图。图中，1501表示反向极性的直流电源(接近+80V)，1502表示正向极性的直流电源(接近-80V)，1505表示电极，1506表示工件，1507表示反向极性开关器件，1508表示正向极性开关器件，1509表示脉冲控制电路，1510表示反向极性限流电阻器，1511表示正向极性限流电阻器，1520表示放电检测电路，413至416表示二极管。
现在根据图15说明动作。应理解，图15示出实施例10中在无负载时间延续期间内加工间隙的波形。1401、1403、1405以及1407表示电压加到加工间隙上在一设定的时间长度内未产生放电的无负载时间段，1402、1404、1406以及1408表示由于无负载时间已达到设定的时间，从而虽然尚未形成放电但已加上正向极性电压的时间段。1409以及1412表示无负载时间达到设定时间之前有放电产生的无负载时间段。较长持续时间的无负载时间不允许加工间隙的平均电压减小，这样，导致焦油和/或污泥在加工间隙中累积。经过一定的延续而终止无负载时间，可以使加工间隙的平均电压减小。因为较长持续时间的无负载时间表明电极和工件互相远离，故应同时实行控制，使它们同时相向靠近。
为此，反向极性开关器件1507和正向极性开关器件1508由脉冲控制电路1509驱动，在电极1505和工件1506之间加一电压，当加工间隙加上的是反向极性电压时，由放电检测电路1502判定是否在加工间隙中产生过放电。若在预定时间长度里未发生放电，就停止加反向极性电压，而是加正向极性电压，使平均电压为0V或接近0V。因为这表明电极1505和工件1506互相离开，因而由NC(数控)装置(未图示)进行控制，使它们相向靠近。
实施例11
图16是表示本发明第十一实施例的方框图。图中，1601表示正向极性的直流电源(接近+80V)，1602表示反向极性的直流电源(接近-80V)，1605表示电极，1606表示工件，1607表示反向极性开关器件，1608表示正向极性开关器件，1609表示脉冲检测电路，1611表示正向极性限流电阻器，1620表示NC(数控)控制装置，413至416表示二极管。
图17表示涉及实施例11的电压波形。图中，I表示加工间隙电压波形，J表示电极位置，1530表示跃变动作。
现在说明动作。在放电加工机中，通常由NC控制装置周期性地进行跃变动作，在此动作过程中电极被移动离开工件。在跃变动作(未图示)的同时，向脉冲控制电路1609发送一跃变动作信号。如图17所示，在跃变1530期间使正向极性开关器1608导通，向加工间隙加正电压，使平均电压为0V或接近0V。
在本实施例中，当某个跃变动作期间并没有在放电加工机中实施加工以去除工件碎屑时，电路设计成将正向极性电压加到加工间隙，以便降低平均电压，因而，不仅能够实现高速加工，同时还可以抑制焦油在工件和电极上累积。
实施例12
图18是涉及本发明第十二实施例的电压波形图。图中，K表示加工间隙电压波形，L表示电极位置，1650表示跃变动作。应理解，其配置与图16所示的相同。
如图18所示，与第十一实施例一样，是在加工间隙上加反向极性电压加工工件的，在反向极性电压的停止期间则加正向极性电压来降低平均电压，NC控制装置1620在电极跃变动作1650期间送给脉冲控制电路1609一个跃变信号，以便在加工间隙上加上一低频电压。
在跃变1650期间向加工间隙加低频电压具有集聚碎屑的作用。极小尺度(约10μm)的粉末碎屑存在于加工间隙中，可获得表面光洁度更细洁的加工表面。
实施例13
图19是涉及本发明第十三实施例的配置图。应注意，此实施例是实施例11的进一步修改方案。图中，1901表示反向极性直流电源，1902表示反向极性直流电源，1905表示电极，1906表示工件，1907表示反向极性开关器件，1908表示正向极性开关器件，1909表示脉冲控制电路，1910表示反向极性限流电阻器，1911表示正向极性限流电阻器，1920表示NC控制装置，1930表示正向极性电源转换开关，413至416表示二极管。
图20是涉及实施例13的电压波形图。图中，M表示在反向极性电压的停止时间期间，即较短的正向极性电压加电时间进行加工时的加工间隙电压波形。N则表示当时电极的位置。O表示在比M更长的停止时间进行加工时的加工间隙电压波形。P则表示当时电极的位置。1701、1703、1704以及1706表示加工，而1702和1705则表示跃变动作。
现在说明动作。当反向极性电压停止时间由NC控制装置1920设定时，有一个信号输出到正向极性电源转换开关1930，以选择与停止时间相对应的正向极性电源，并且，在跃变动作1702、1705期间向加工间隙加以一预定的正向极性电压。
应理解，在M这种如图20所示停止时间比较短的情况下进行加工，由于加工间隙的平均电压无法减小，因而使跃变1702期间所加的电压升高，使平均电压为0V或接近0V。而在0这种停止时间较长的情况下，由于加工间隙的平均电压可以减小，因而使跃变1705期间所加的电压减小，使平均电压达0V或接近0V。
实施例14
图21是涉及本发明第十四实施例的配置图，图中，2001表示反向极性直流电源，2002表示正向极性直流电源，2005表示电极，2006表示工件，2007表示反向极性开关器件，2008表示正向极性开关器件，2009表示脉冲控制电路，2010表示反向极性限流电阻器，2011表示正向极性限流电阻器，2014表示半波整流电路，2015表示低通滤波器，2016表示PWM控制电路，2030表示振荡器，413至416表示二极管。
现在根据图22说明动作。应理解，图22是涉及实施例14的电压波形图，其中Q表示在反向极性脉冲电压的停止时间里加正向极性电压的电源在其加工间隙的电压波形，1801表示反向极性电压加电时间段，1802和1803则表示反向极性电压停止时间。在时间1802中加的是正向极性电压，而时间1803中加的是无极性电压。当反向极性电压停止时间这样增加时，想要减小加工间隙的平均电压就要求有一段加以无极性电压的时间。因而，在加工间隙的平均电压由实施例3说明的PWM控制装置控制为0V这种放电加工机中，振荡器2030的输出被送入脉冲控制电路2009，脉冲控制电路2009输出反向极性开关器件2007以及正向极性开关器件2008的控制信号，以便如R所示在反向极性电压停止时间中不加正向极性电压的时间1803内向加工间隙加高频电压。最好高频电压高到足以阻止放电。
如上所述在反向极性电压停止时间中不加正向极性电压的时间1830里加高频电压，可以使加工间隙中的焦油和污泥被扰动，使加工稳定。
实施例15
要理解，在所述实施例3、5、6、7、8、10、11、12、13和14中的任一实施例中，都可以合适地选取正向极性电压限流电阻器的阻值，以便在正向极性电压时产生轻微放电，而提供工件出色的表面质量。本发明中，所述实施例也还可以根据需要加以组合。
本申请中要求过外国优先权的各项外国专利申请的全部公开内容通过引用归并于此，如同正式递交过一样。
本发明尽管在不止一个较佳实施例中按某一程度的特殊性说明过，但应理解，较佳实施例的公开内容只是举例说明，在不脱离此后要求的本发明实质和保护范围的情况下可以对各种细节以及部件配置作各种改变。

Claims (19)

1.一种放电加工机，通过绝缘介电液向加工间隙和工件加脉冲电压，包括：
(a)至少一个第一极性电压(+80V)和与第一极性相反的第二极性电压(-80V)的电源(1601，1602)；
(b)第一极性电压(+80V)的第一限流阻抗(1610)和第二极性电压(-80V)的第二限流阻抗(1611)；
(c)将电源(1601，1602)与第一限流阻抗(1610)连接的第一开关(1607)和将电源(1601，1602)与第二限流阻抗(1611)连接的第二开关(1608)；
(d)一加工脉冲控制装置(1609)，对第一开关(1607)和第二开关(1608)进行控制，使第二极性电压(-80V)在第一极性电压(+80V)停止时间期间加到加工间隙上，以便在该停止时间期间平均电压接近一规定值，
其特征在于，
(e)当电极(1605)离开工件时工件(1606)加工暂停期间，加工脉冲控制装置(1609)将第二极性电压加到加工间隙上。
2.如权利要求1所述的放电加工机，其特征在于，当电极(1605)离开工件时所加上的第二极性电压，为直流电压(I)。
3.如权利要求1所述的放电加工机，其特征在于，当电极(1605)离开工件时所加上的第二极性电压，为低频交流电压(K)。
4.如权利要求1所述的放电加工机，其特征在于，当电极(1605)离开工件时所加上的第二极性电压，为高频交流电压(R)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的放电加工机，其特征在于，还包括：设定第一限流阻抗的第一装置(452)和设定第二限流阻抗的第二装置(451)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的放电加工机，其特征在于，还包括：
(6a)短路脉冲检测电路(710)；以及
(6b)用来对短路脉冲检测电路判定为短路的脉冲组成数目的比率进行判定的短路脉冲率判定器(711)，其中
(6c)短路脉冲率判定器(711)一旦判定短路脉冲超过预定数目，便增加第一极性电压(+80V)的停止时间。
7.如权利要求1至4中任一项所述的放电加工机，其特征在于，包括：
(7a)用来在第一极性电压(+80V)中检测不希望压降的不放电脉冲检测器(910)；以及
(7b)不放电脉冲检测器一旦检测出第一极性电压(+80V)中有不希望的压降发生，便增加第一极性电压(+80V)的停止时间。
8.如权利要求1至4中任一项所述的放电加工机，其特征在于，包括：
(8a)用来测量加工间隙阻抗的加工间隙阻抗测定器(1011，1012，1013，1014)；以及
(8b)所测定的加工间隙阻抗一旦落至预定值以下，便增加第一极性电压(+80V)的停止时间。
9.如权利要求8所述的放电加工机，其特征在于，当实际测定的电阻为理论阻抗的30％至50％时，判定有焦油累积。
10.如权利要求1至4中任一项所述的放电加工机，其特征在于，该预定值接近为0V。
11.一种控制电极和工件间加工间隙所加电压，以通过绝缘液产生放电来加工该工件的方法，其特征在于，包括下列步骤：
(A)通过至少一个电源(1601，1602)提供第一极性电压(+80V)和与第一极性相反的第二极性电压(-80V)；
(B)经第一限流阻抗(1610)将第一极性电压(+80V)或经第二限流阻抗(1611)将第二极性电压(-80V)加到加工间隙上；
(C)第一极性电压(+80V)停止时间期间加上第二极性电压(-80V)，以便在停止时间期间加工间隙上的平均电压接近一预定值；以及
(D)当电极(1605)离开工件时工件(1606)加工暂停期间，加工脉冲控制装置(1609)将第二极性电压加到加工间隙上。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，当电极(1605)离开工件时，作为第二极性电压加上的是直流电压(I)。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，当电极(1605)离开工件时，作为第二极性电压加上的是低频交流电压(K)。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，当电极(1605)离开工件时，作为第二极性电压加上的是高频交流电压(R)。
15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，第一限流阻抗(1610)规定为支持放电，而第二限流阻抗(1611)规定为抑制放电。
16.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，加工间隙中的绝缘液，其特性依据理论加工间隙阻抗和实测加工间隙阻抗之差确定。
17.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，当连续短路脉冲数目超过规定值时，增加第一极性电压的停止时间。
18.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，当检测出不放电状态时，增加第一极性电压(+80V)的停止时间。
19.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，当所测定的加工间隙阻抗落至规定值以下时，增加第一极性电压(+80V)的停止时间。
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