CN1101290C

CN1101290C - 放电加工方法及装置

Info

Publication number: CN1101290C
Application number: CN99816282A
Authority: CN
Inventors: 加藤木英隆
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2003-02-12
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: CN1335797A; DE19983932T1; CH693900A5; DE19983932B4; JP4348506B2; WO2001045889A1; US6667453B1

Abstract

使电极(18)与工件(W)边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工装置，具有：通过检测极间短路频繁度及不良放电频繁度及电极位置来检测放电状态的放电状态检测手段(20)，以及根据用放电状态检测手段(20)测出的放电状态来设定摇动功能有关参数的摇动功能设定手段(23)。能根据测出的放电状态自动进行摇动功能有关参数的设定而不必强求于操作者，并提高加工效率和加工的稳定性。

Description

放电加工方法及装置

技术领域

本发明涉及使电极进行摇动加工的放电加工方法及装置的改进，该加工方法使电极一边进行放电加工一边在与电极对工件的加工进给方向垂直的平面内作摇动。

背景技术

放电加工是使电极和工件之间(以下简称为极间)发生放电从而将工件熔融去除的一种加工方式，因此，由于工件被熔融除去而在极间产生的加工屑如不采取一些措施予以排除，就不能保证极间的绝缘恢复以及正常的反复放电状态，并带来加工效率的降低和加工性能的恶化等弊端。

作为排除这些极间加工屑的手段之一，已知的摇动功能是使电极边在垂直于加工进给方向的平面内对工件作相对摇动边进行加工，从而通过搅拌来谋求排出加工屑的高效率，摇动功能的相关参数有：电极与工件的相对移动轨迹(下称：摇动形状)、相对移动量(下称：摇动半径)、相对移动速度(下称：摇动速度)，以及在结束判定中采用分割摇动形状的手段时的摇动形状分割数及分割形状。

图7所示是发布于日本国特开平6-126540号公报上的以往放电加工装置的构成图。图中1是电极、2是工件、3是极间电压检测部、4是运算部、5是存储器、6是位置确认部、7是摇动速度运算部、8为预先记录有电极1和工件2之间平均极间电压与相应的摇动速度间的对应关系的摇动速度表，又，图8所示是将正方形摇动形状的一周回路作12分割的情况，图中9为摇动形状、10为分割后的一个区域，图7中来自电源(未图示)的加工电压施加到极间，极间电压由极间电压检测部3检测。运算部4对极间电压检测部3测出的极间电极与该区前次运算数据(间隙数据)进行加权平均计算。摇动形状一周回路的所有分割区的间隙数据全部存入存储部5。位置确认部6在进行下次的摇动形状回转时，接受来自电动机控制部(未图示)的信息、确认现在的电极位置，确认位于图8的电极摇动形状9的哪一个分割区10上，并从存储部5读出与该确认的位置区地址相对应的间隙数据，送入摇动速度设定部7。摇动速度设定部7从存储部5读出存储的该区转一周之前的间隙数据，参照摇动速度表8即可设定对应于从存储器5读出的间隙数据的摇动速度，并将其作为摇动速度数据向电动机控制部输出。

这样，在日本特开平6-126540号公报中公开的发明中，对每个加工区设定最适宜的摇动速度，从而进行稳定而高精度的放电加工。但是，虽然是根据平均极间电压来变更摇动速度以及进行终了判断，但采用检测平均极间电压来控制摇动运动的方法，难以检测每个放电脉冲的正确放电状态，而且在稳定放电时难以追加休止时间等的加工条件(例如为了提高工效而缩短休止时间或追加休止时间的值等(以下简称为稳定加工时的追加加工))，以及异常放电时难以回避。而且摇动功能的控制是根据加工形状和加工量进行的，并未进行加工开始时的初始切入控制及一次加工终止后的补充加工控制。

还存在的问题是，当操作者在进行加工状态的输入及摇动功能有关参数的设定时，操作者必须从加工开始到结束一直监视着加工状态，同时对操作者也要求具有熟练技能。

发明的公开

本发明是为了解决上述课题而开发的一种放电加工方法和设备，可以不强使操作者进行摇动功能有关参数的设定，能根据所测出的放电状态自动进行摇动功能有关参数的设定，能提高加工效率和加工的稳定性。

本发明的放电加工方法是一种在使电极和工件在与加工进给方向相垂直的平面内作相对摇动的同时进行加工的放电加工方法，该方法通过对极间短路频繁度、不良放电频繁度以及所述电极位置的检测来测检放电状态，并按所述放电状态来设定摇动功能的有关参数。

另外，本发明根据所述电极与工件的组合或所述电极的形状或摇动形状来变更摇动速度的初始设定。

另外，在使电极与工件在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动的同时进行加工的放电加工方法中，通过对极间短路频繁度、不良放电的频繁度以及所述电极位置的检测来检测放电状态，当测出的所述放电状态为持续异常放电状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态时为快；当测出的所述放电状态为持续稳定状态时，则把摇动速度设定得比稳定加工状态为慢。

另外，在使电极与工件在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动的同时进行加工的放电加工方法中，在设定有初始切入控制或补充加工控制时，将摇动速度设定得比初始切入控制或补充加工设定前的值更快。

另外，将摇动半径设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值更小。

本发明的放电加工装置是在使电极和工件在与加工进给方向相垂直的平面内作相对摇动的同时进行加工的放电加工装置，具备：检测极间短路频繁度及不良放电频繁度以及所述电极位置的放电状态检测手段，以及根据所述放电状态检测手段测出的放电状态对摇动功能有关参数进行设定的摇动功能设定手段。

另外，还具有根据所述电极及工件的组合或所述电极的形状或摇动形状，变更摇动速度的初始设定的摇动功能设定手段。

另外，在使电极与工件在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动的同时进行加工的放电加工装置中，具有检测极间短路频繁度和不良放电频繁度及所述电极位置的放电状态检测手段，以摇动功能设定手段，当由所述放电状态检测手段测出的放电状态为持续异常放电状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态为快，当用所述放电状态检测手段测出的放电状态为持续稳定状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态为慢。

另外，在使电极与被加工场在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动的同时进行加工的放电加工装置中，具有当设定有初始切入控制或补充加工控制时，将摇动速度设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值为快的摇动功能设定手段。

另外，还具有将摇动半径设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值为小的摇动功能设定手段。

由于本发明具有以上构成，因此能检出每个放电脉冲正确的放电状态，摇动运动能进行稳定加工时的追加加工和异常放电时的回避，因此能得到提高加工效率和加工稳定性的效果。

另外，通过根据电极及工件的组合或电极的形状或摇动形状变更摇动速度的初始设定，可以进一步提高工效和加工稳定性。

还具有可以进行初始切入控制或补充加工控制的效果。

而且进一步还具有不必强使操作者设定摇动功能有关参数，能按照测出的放电状态自动进行摇动功能有关参数的设定的效果。

附图简介

图1是本发明实施形态1的放电加工装置构成图。

图2所示为本发明实施形态1的根据测出的放电状态进行的摇动功能控制动作例图。

图3所示为本发明实施形态1的根据放电状态控制摇动速度时的流程图例。

图4所示为本发明实施形态1的放电状态随摇动速度变化的图。

图5所示为本发明实施形态2的摇动速度的初始设定随电极与工件的组合而变更的例图。

图6所示为本发明实施形态3的设定有初始切入控制或加工控制时的摇动速度和摇动半径的设定例。

图7所示为以往的放电加工装置构成图。

图8所示为作正方形摇动形状的一周回路分割例。

实施发明的最佳形态

实施形态1

图1为本发明实施形态1的放电加工装置构成图。图中11、12、13为电动机，11a、12a、13a分别是电动机11、12、13的位置检测手段，14为由电动机11沿Z轴方向驱动的主轴、15为由电动机12沿X轴方向驱动的工作台，16为由电动机13沿Y轴方向驱动的工作台，17为承载于工作台15上的加工槽，18为安装于主轴14上的电极，19为供给电极18与工件W极间加工电力的电源装置，20为连接在电极18与工件W之间的放电状态检测手段，21为用加工程序等设定加工条件的加工条件设定部，22为电极位置控制手段，由电动机11、12、13的驱动控制手段22a、专司摇动功能有关参数设定的摇动功能设定手段23、以及根据由摇动功能设定手段23设定的摇动功能有关参数来控制摇动功能的摇动功能控制手段24所构成，电极18与工件W的相对位置可在由位置检测手段11a、12a及13a测出电动机11、12、13位置的基础上，通过驱动控制手段22a的运算功能运算求出。另外，将加工液注入加工槽17内，同时固定工件W。

放电状态检测手段20具有检测单位时间正常放电频繁度、极间短路频繁度、不良放电频繁度以及电极位置并记录的功能，并能将该时间的放电状态、同一部位前次放电状态传送到摇动机能设定手段23。

另外，除了脉冲宽度及休止时间等放电加工条件以外，如加工液的喷出和吸引、加工开始时的初始切入控制以及电极和工件的材质等加工内容的条件设定由加工条件设定部21加以设定。

另外，摇动形状、摇动半径以及摇动速度等摇动功能有关参数的设定由摇动功能设定手段23设定。

另外，摇动功能控制手段24将由加工条件设定部21设定的放电加工条件和加工内容以及由摇动功能设定手段23设定的摇动功能有关参数所规定的电极18与工件W的相对移动通过对电动机12、13的驱动控制而执行。

图2所示是按照测出的放电状态来实现的摇动功能控制动作的例子。图3所示是根据图2所示放电状态控制摇动速度时的流程图实例。用图1中的放电状态检测手段20，测出现在的放电状态及同一部位前次放电状态为不稳定(持续异常放电)时，将摇动速度控制得比稳定加工状态时为快，而在一定时间内保持稳定状态的场合，则将摇动速度控制得比稳定加工状态时为慢。用放电状态检测手段20检测放电状态时可以参照以下例举的(a)～(c)那样进行处理。

(a)持续稳定状态的检测

在一定时间内，极间短路频繁度和不良放电频繁度的合计数为零或低于规定的比例(例如10％)时，作为持续稳定状态检测。

(b)稳定加工状态的检测

一定时间内，极间短路频繁度与不良频繁度合计数在规定的比例范围内(例如10％以上30％以下)且极间短路或不良放电不在同一电极位置上发生时，作为稳定加工状态检测。

(c)持续异常放电状态的检测

一定时间内，极间短路和不良放电频繁度的合计数在规定比例(例如40％)以上时，作为持续异常放电状态检测。

如采用这样的放电状态检测方法，与算出平均极间电压来控制摇动运动的方法比较，可以测出每个放电脉冲的正确放电状态，因此，能进行利用摇动运动的稳定加工时的追加加工和异常放电时的回避。

图4表示了采用摇动运动的放电状态的变化，图中18为电极、W为工件，V_H表示摇动速度快的场合、V_N表示摇动速度为标准的场合、V_L表示摇动速度慢的场合。对于摇动速度快的场合(V_H)，电极18的移动速度快，因此尽管每单位时间的加工量一定，同一部位的加工量较少，异常放电在同一电极位置上难以持续，故容易恢复到稳定的放电状态。另外，由于每单位时间内电极的移动量大，故加工屑不会积留在一个部位上，加工屑的排出效率提高。而摇动速度慢的场合(V_L)时，同一部位的异常放电容易持续，因此对不稳定加工时不能适用，但因为单位时间内电极移动量小，导致同一部位的加工量增多，因此，在稳定放电状态持续的情况下，加工效率提高。

上述说明中，作为按所测出的放电状态进行的摇动功能有关参数的控制动作的一例，示出了改变摇动速度的情况，但改变摇动半径等别的摇动功能有关参数也是可以的。

实施例2

如实施形态1所示，由于随着摇动速度放电状态发生变化，因此，即使在因电极与工件材质的组合引发异常放电的情况下，通过预先用摇动功能设定手段设定摇动速度并变更摇动速度的初始设定，也能进一步提高加工效率和加工的稳定性。

图5所示为根据本发明实施形态2中的电极和工件的组合来变更摇动速度的初始设定情况的例子。

电极为石墨、工件为超硬合金的组合是通常不使用的，故表中空栏，在图5中，将电极用铜、工件用钢材的组合和电极用石墨工件用锌的组合作为基准。电极用石墨、工件用钢时，异常放电容易发生，因此为了避免这一点，预先设定快的摇动速度以提高排出加工屑的效率。另外，电极用铜、工件用锌时，有好的放电加工特性，故预先设定摇动速度较慢，提高加工效率，还有，电极用铜、工件用超硬合金时，加工容易变得不稳定，因此为了回避这一点，事先加快摇动速度。另外，使用上述以外的特种材料时，操作者可以另外输入。

这样的摇动速度初始设定的变更具体来说，“减慢”时采用“摇动速度的初始设定值×1/2”、“加快”时用“摇动速度的初始设定值×2”等等，如此进行即可。或者，设定为由实验决定的值也可。

另外，除了用材质的组合来设定以外，在电极形状或摇动形状复杂使异常放电较多的加工中，可将摇动速度的初始设定的变更预先在摇动功能设定手段23中加以设定。

这样，通过根据电极及工件的组合或电极形状或摇动形状来变更摇动速度的初始设定，能进一步提高加工效率和加工的稳定性。

在上述说明中，作为根据测出的放电状态进行的摇动功能有关参数的控制动作的例子，示出了使摇动速度改变的情况，但也可以使摇动半径等别的摇动功能有关参数发生变化。

实施形态3

在设定有初始切入控制或补充加工控制的情况下，可以在摇动功能设定手段中添加摇动速度或摇动半径的变更功能。在加工开始的初始切入控制及一次加工结束后的补充加工控制中，由于极间干净，有助于加工的加工屑极少，使短路及局部性集中放电易于频繁发生。因此，如果以设定好的摇动半径及摇动速度进行加工，则到加工稳定为止需要相当时间。另外对于放电能量小的整修加工来说这一倾向特别强烈。因此，在初始切入控制及补充加工控制中适当设定摇动功能有关参数更有必要。

图6所示是本发明实施形态3的设定有初始切入控制及补充加工控制时的摇动速度及摇动半径的设定例，在设定有初始切入控制和补充加工控制的情况下，加快摇动速度并使摇动半径比设定的摇动半径小。

在设定有初始切入控制成补充加工控制的情况下，通过加快摇动速度来抑制同一部位异常放电的继续，能提高加工的稳定性。另外令摇动半径比设定摇动半径小一些(例如为设定摇动半径的1/2)，来减小电极侧面对加工的影响，用电极底面进行加工，并以此为中心进行加工，则加工稳定性及加工精度都可提高。

因加工深度的关系，有时电极侧面积比底面积更大，在这种情况下，通过同时提高摇动速度及减小摇动半径，就能进一步提高加工稳定性及加工精度。

工业应用的可能性

如上所述，本发明的放电加工方法及装置用于摇动加工是适宜的。

Claims

1.一种使电极与工件边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工方法，其特征在于，

通过检测极间短路频繁度及不良放电频繁度以及所述电极的位置来检测放电状态，

根据所述放电状态，设定摇动功能有关参数。

2.如权利要求1所述的放电加工方法，其特征在于，根据所述电极及工件的组合或所述电极的形状或摇动形状，变更摇动速度的初始设定。

3.一种使电极与工件边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工方法，其特征在于，

通过检测极间短路频繁度及不良放电频繁度及所述电极位置来检测放电状态，

测出的所述放电状态是持续异常放电状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态更快，测出的所述放电状态是持续稳定状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态慢。

4.一种使电极与工件边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工方法，其特征在于，

在设定有初始切入控制或补充加工控制的情况下，将摇动速度设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值为快。

5.如权利要求4所述的放电加工方法，其特征在于，将摇动半径设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值为小。

6.一种使电极与工件边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工装置，其特征在于，具有：

检测极间短路频繁度及不良放电频繁度及所述电极位置的放电状态检测手段，以及

根据所述放电状态检测手段测出的放电状态进行摇动功能有关参数的设定的摇动功能设定手段。

7.如权利要求6所述的放电加工方法，其特征在于，具有根据所述电极及工件的组合或所述电极的形状或摇动形状，变更摇动速度的初始设定的摇动功能设定手段。

8.一种使电极与工件边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工装置，其特征在于，具有：

检测极间短路频繁度及不良放电频繁度及所述电极的位置的放电状态检测手段，以及

当由所述放电状态检测手段测出的放电状态为持续异常放电状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态为快，当由所述放电状态检测手段测出的放电状态为持续稳定状态时，将摇动速度设定得比稳定加工状态为慢的摇动功能设定手段。

9.一种使电极与工件边在与加工进给方向垂直的平面内作相对摇动边进行加工的放电加工装置，其特征在于，具有：

在设定有初始切入控制或补充加工控制的情况下，将摇动速度设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值为快的摇动功能设定手段。

10.如权利要求9所述的放电加工方法，其特征在于，具有将摇动半径设定得比初始切入控制或补充加工控制设定前的值为小的摇动功能设定手段。