CN1121292C - 放电加工方法及装置 - Google Patents

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Abstract

在固定于储存加工液(17)的加工槽(14)中的工作台平板(8)上的被加工物(2)的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，使因内部流体压力膨胀或收缩的袋状体(15)成为收缩状态并使加工液(17)充满上述加工槽(14)与工作台平板(8)之间进行放电加工；在上述被加工物(2)的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，使上述袋状体(15)为膨胀状态并使进入上述加工槽(14)与工作台平板(8)之间的加工液(17)减少进行放电加工。

Description

放电加工方法及装置
技术领域
本发明涉及在电极与被加工物之间供给加工电力并进行被加工物的放电加工的放电加工方法及装置的改进。
背景技术
作为以往的放电加工装置的例子，图7示出线放电加工装置的整体结构。图中，2为被加工物，3为加工中喷出加工液的下部喷嘴，4为数控(NC)装置，5为加工中喷出加工液的上部喷嘴，6为进行加工的线电极，7为内藏U轴驱动装置及V轴驱动装置进行锥度加工时使上部喷嘴5的位置相对于下部喷嘴3移动的锥度装置，8为载放被加工物2的工作台平板，9为向被加工物2及线电极6供给电力的加工电源装置，21为对卷绕线电极6的绕线管，22为用于改变线电极6方向的的滑轮，23为用于给予线电极6一定张力的张紧装置，24为用于送进线电极6的线回收滚筒，27为用于使工作台平板8沿X轴方向移动的X轴伺服电机，28为用于使工作台平板8沿Y轴方向移动的Y轴伺服电机，29为用于使锥度装置7及上部喷嘴5沿Z轴方向移动的Z轴伺服电机，30为使锥度装置7沿U轴方向移动的U轴伺服电机，31为使锥度装置7沿V轴方向移动的V轴伺服电机。这里，有关向被加工物2及线电极6供电的记述从略。
图8为在以往的放电加工装置中获得更光滑的加工面的表面粗糙度的工作台平板的结构图。图中，1为绝缘材料，2为被加工物，3为加工中喷出加工液的下部喷嘴，5为加工中喷出加工液的上部喷嘴，10为供电线，11为精加工供电线，12为用于开闭供电线10及精加工供电线11的接触器，13为开闭从供电线10向被加工物2的供电的辅助接触器，14为用于将被加工物2、下部喷嘴3及上部喷嘴5等浸在加工液中的储存加工液的加工槽。
另外，在图8中，有关向线电极6的供电的记述从略。
以下说明供电方法。例如，在加工面的表面粗糙度大于3μmRmax场合的加工时使用供电线10及精加工供电线11进行加工，在加工面的表面粗糙度为较光滑的、小于3μmRmax场合的加工时则仅使用精加工供电线11，以减小放电能量进行高精度加工。在上例中，被加工物2的材质为SKD11，被加工物的板厚为20mm，线电极6的材质为黄铜，线电极6的直径为0.2mm。在被加工物2的材质或板厚变化的情况下，或者在线电极6的材质或直径变化的情况下，使供电量变化的表面粗糙度(上例中为3μmRmax)会有变化。
以下以改变使供电量变化的表面粗糙度为3μmRmax的场合为例进行说明。
在图8(a)中，是将绝缘材料1设置于工作台平板8的上部，并将被加工物2设置在其上部。将根据加工完成后制品所必要的加工面的表面粗糙度所确定的加工次数以及相应于该加工次数的加工电源装置9的电力设定输入加工程序、然后实施该程序。在进行表面粗糙度小于3μmRmax场合的加工时停止通过接触器12来自供电线10的供电，而仅使用精加工供电线11供电。与此同时，通过使辅助接触器13为打开状态，能使除从精加工供电线11的供电外均为绝缘状态，防止精加工供电线以外的电流进入，就能获得更为光滑的表面粗糙度。
但是，图8(a)的结构存在以下问题，即，绝缘材料1配置在工作台平板8的上部，工作台平板8与绝缘材料1的安装实际上在现场实施，必须将被加工物2固定在绝缘材料1上，与将被加工物2直接安装在工作台平板8上相比安装时间变长，造成用放电加工制作零件的制作成本增大。
在图8(b)中是将被加工物2直接安装在工作台平板8上。将根据加工完成后制品所必要的加工面的表面粗糙度确定的加工次数以及相应于该加工次数的加工电源装置9的电力设定输入加工程序、然后实施该程序。在进行表面粗糙度小于3μmRmax场合的加工时停止由供电线10供电，而仅使用精加工供电线11供电。能使除从精加工供电线11的供电外均为绝缘状态，防止精加工供电线以外的电流进入，就能获得更为光滑的表面粗糙度。
但是，图8(b)的结构存在以下问题，即，绝缘材料1配置在工作台平板8的上部，一旦加工槽14与工作台平板8的距离靠近，加工槽14与工作台平板8的相对面积增大，则成为一种电容器，在施加一交流电压时，即使相互绝缘也有电流流过，其结果是加工所需电力增加，且不能获得所需的加工粗糙度。因此，在使用较大的绝缘材料而加工槽14与工作台平板8的距离不能过近的情况下，由陶瓷材料等高价材料制成的绝缘材料的材料成本及加工成本的增加就无法避免。
另外，为适应于目前对用放电加工装置加工零件市场的交货期短、高精度加工的要求，提高加工精度和提高加工速度必须两者兼顾。
在上述图8(a)及(b)所示的、以往为获得更光滑的加工面的表面粗糙度的方法中，为使加工面的表面粗糙度更为光滑，由于使用绝缘材料1而通过供电线和精加工供电线供电，放电峰值电流因供电线和精加工供电线的电感等而降低，特别是粗加工时的加工速度降低。因此无法实现如上所述强烈希望的、提高加工精度和提高加工速度的两者兼顾。
发明概况
本发明为解决上述问题，其目的在于提供一种能在兼顾提高加工精度和提高加工速度的同时、大幅度降低成本的放电加工方法及装置。
本发明第1技术方案的放电加工方法为，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，使因内部流体的压力膨胀或收缩的袋状体成为收缩状态并使加工液充满加工槽与工作台平板之间来进行加工，在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，使上述袋状体为膨胀状态并使进入上述加工槽与工作台平板之间的加工液减少来进行加工。
本发明第2技术方案的放电加工方法为在第1技术方案的放电加工方法中，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过能增减加工电力的供电量控制装置使供电量增加进行加工；在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合是通过上述供电量控制装置使供电量减少进行加工。
本发明第3技术方案的放电加工方法为，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，使导电率高的物质充满工作台平板与加工槽之间形成的、与上述加工槽内的加工液相对密闭的空间中来进行加工；在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，使导电率低的物质充满上述密闭空间中来进行加工。
本发明第4技术方案的放电加工方法为在第3技术方案的放电加工方法中，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过能增减加工电力的供电量控制装置使供电量增加来进行加工，在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过上述供电量控制装置使供电量减少来进行加工。
本发明第5技术方案的放电加工装置具有：配设在工作台平板与加工槽之间、与上述工作台平板和上述加工槽连接并支承上述工作台平板的绝缘材料，配设在工作台平板与加工槽之间并因内部流体的压力膨胀或收缩的袋状体，通过使上述袋状体内部压力变化使上述袋状体膨胀或收缩的膨缩装置，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过上述膨缩装置使上述袋状体为收缩状态并使加工液充满加工槽与工作台平板之间来进行加工；在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过上述膨缩装置使上述袋状体为膨胀状态并使进入上述加工槽与工作台平板之间的加工液减少来进行加工。
本发明第6技术方案的放电加工装置为在第5技术方案的放电加工方装置中，还具有能增减加工电力的供电量控制装置，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过上述供电量控制装置使供电量增加来进行加工；在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过上述供电量控制装置使供电量减少来进行加工。
本发明第7技术方案的放电加工装置具有：配设在工作台平板与加工槽之间、与上述工作台平板和上述加工槽连接并支承上述工作台平板的绝缘材料，形成于上述工作台平板与上述加工槽之间并与上述加工槽内的加工液相对密闭的空间，具有在上述密闭空间中供给及回收导电率高的物质的功能和供给及回收导电率低的物质的功能的流体供给回收装置，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过上述流体供给回收装置使导电率高的物质充满上述密闭空间中来进行加工；在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过上述流体供给回收装置使导电率低的物质充满上述密闭空间中来进行加工。
本发明第8技术方案的放电加工装置为在第7技术方案的放电加工方装置中，还具有能增减加工电力的供电量控制装置，在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过上述供电量控制装置使供电量增加来进行加工，在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过上述供电量控制装置使供电量减少来进行加工。
本发明由于采用上述结构，故具有以下所示的效果。
采用本发明第1及第3技术方案的放电加工方法，由于在被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合能补充对于上述被加工物的供电量，在被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合能保证工作台平板的绝缘状态，故能获得更为光滑的表面粗糙度的加工面。因此能兼顾提高加工精度和提高加工速度的两个方面。另外，由于使用绝缘材料小型化，能大幅度削减高价材料的使用量，实现大幅度降低成本。
本发明第2及第4技术方案的放电加工方法具有与本发明第1及第3技术方案同样的效果，同时又由于以被加工物的加工面的一定值的表面粗糙度对供电量进行切换，故能进一步提高加工精度和提高加工速度。
本发明第5及第7技术方案的放电加工装置具有与本发明第1及第3技术方案同样的效果。
本发明第6及第8技术方案的放电加工装置具有与本发明第2及第4技术方案同样的效果。
附图简单说明：
图1为本发明的实施形态1的放电加工装置的整体结构图。
图2为本发明的实施形态1的工作台平板的结构图。
图3为示出本发明的实施形态1的供电线、精加工供电线及袋状体在加工时的状态的图。
图4为本发明的实施形态2的放电加工装置的工作台平板的结构图。
图5为示出本发明的实施形态2的流体供给回收装置的结构的一个例子的图。
图6为示出本发明的实施形态2的供电线、精加工供电线及空间A在加工时的状态的图。
图7为以往放电加工装置的整体结构图。
图8为以往放电加工装置的工作台平板的结构图。
实施发明的最佳形态
实施形态1：
图1和图2为本发明实施形态1的放电加工装置，作为一个例子，示出线放电加工装置的情况。另外，图1为整体结构图，图2为工作台平板的结构图。还有，在图1和图2中，凡是与背景技术的图7和图8相当部分均采用同一标号。
图1中，15为因内部的流体的压力而膨胀或收缩的袋状体，16为能使袋状体膨胀及收缩的膨缩装置，通过由例如泵等的流体能量传递使袋状体15内部压力变化而使袋状体15能膨胀及收缩。另外，在图2中，17为加工液，系在加工槽14内对被加工物2等进行浸渍。
供电方法与背景技术中说明的放电加工装置相同，以下以在加工面的表面粗糙度为3μmRmax情况下改变供电量的场合为例进行说明。
图2(a)表示加工面的表面粗糙度大于3μmRmax的场合加工时的工作台平板的结构，图2(b)表示加工面的表面粗糙度小于3μmRmax的场合加工时的工作台平板的结构。另外，图2(c)表示图2(a)的剖面X-X。袋状体15设置在工作台平板与加工槽之间，并通过膨缩装置16膨胀或收缩。
在加工面的表面粗糙度大于3μmRmax的场合加工时，如图2(a)那样通过膨缩装置16使袋状体15处于收缩状态，并使加工液17充满加工槽14与工作台平板8之间。这样，在加工槽14与工作台平板8之间形成一种电容器，由于聚集在电容器中的电荷通过交流电力作为电流流出，故能补充对于被加工物的供电量，防止加工速度的降低。
在加工面的表面粗糙度小于3μmRmax的场合加工时，如图2(b)那样通过膨缩装置16将袋状体15处于膨胀状态，并使加工液17尽量不进入加工槽14与工作台平板8之间。袋状体15中填充象空气那样的导电率低的物质。填充物质可以是气体或液体，只要是导电率低均可。通过袋状体15的膨胀对加工槽14与工作台平板8之间形成一种电容器进行抑制，能保证工作台平板8的绝缘状态，获得更为光滑的表面粗糙度的加工面。
作为袋状体15可采用波纹状、枕状、管状等各种形状，如上所述，其内部可填充流体，并通过由膨缩装置16改变袋状体15的内部压力而可膨胀及收缩。
接着说明绝缘材料1和袋状体15的配置。图2(c)系工作台平板8为矩形情况的例子，在工作台平板8的四角处配置绝缘材料1，并经绝缘材料1固定有工作台平板8和加工槽14。另外，袋状体15配置成在4个绝缘材料1之间留有间隙。在图2中，袋状体15的配置仅作为工作台平板8的底面，但也可配置在工作台平板8的侧面。另外，绝缘材料1也可直接与工作台平板8和加工槽14连接，也可经衬垫间接连接。
图3中示出在加工面的表面粗糙度大于3μmRmax的场合加工和加工面的表面粗糙度小于3μmRmax的场合加工时的供电线、精加工供电线及袋状体15在加工时的状态的一览表。这些状态的切换指示是在从数控装置4向加工电源装置9发出电气条件切换指示时从数控装置4发出的。另外，向X轴伺服电机27、Y轴伺服电机28、Z轴伺服电机29、U轴伺服电机30、V轴伺服电机31的移动指令是在袋状体15的膨胀或收缩结束后发出的。
作为进行供电量增减的供电量控制装置，除如上所述通过接触器进行多个供电线的开闭的结构外，还可采用在加工电源装置9的内部控制供电量后通过供电线进行供电等各种结构进行供电量增减。
另外，如图2(c)所示，绝缘材料1的目的除对工作台平板8进行绝缘外，还在于对工作台平板8进行固定。因此，虽然在图2(c)的例子中是使用4个绝缘材料1，但并不限于4个，而可根据工作台平板8的大小等的需要变化。
这里，由于绝缘材料1的厚度为能对工作台平板8进行绝缘和固定的程度即可，且可更为小型，故可大幅度削减高价材料的使用量，大幅度降低成本。
实施形态2：
图4为本发明的实施形态2的放电加工装置的工作台平板的结构图，其中凡是与实施形态1的图2同一或相当部分均采用相同标号。在图4(a)中，18为能将对于加工槽14内的加工液17的密闭空间作成加工槽14内的加工液17不进入工作台平板8与加工槽14之间的侧壁，19为在上述密闭空间(以下称为空间A)中具有供给及回收如加工液那样的导电率高的物质的功能和供给及回收如空气那样的导电率低的物质功能的流体供给回收装置。另外，图4(b)示出图4(a)的剖面Y-Y，并示出侧壁18隔开的空间A。
图5示出流体供给回收装置19的一例。在该例子中示出以加工液作为导电率高的物质、以空气作为导电率低的物质的情况。图中，41-43为阀，44、45为配管，46为泵，阀41进行空间A与大气之间的开闭，配管45经阀43连接空间A与加工槽14，配管44经阀42和泵46连接空间A与加工槽14。
在将加工液17供给空间A的情况下，将阀41关闭，并将阀43打开，使加工液17因加工液17的压力从配管45供给、充满空间A并将阀42关闭。接着，在对加工液17进行回收并将空气供给空间A的情况下，首先将阀43关闭，并将阀42打开，通过泵46将空间A内的加工液17从配管44抽吸到加工槽14内，此时一旦打开阀41，空间A即充满空气。这样，可在空间A中进行导电率高的物质的供给和导电率低的物质的供给。
在加工面的表面粗糙度大于3μmRmax的场合加工时，通过流体供给回收装置19在空间A中填充象加工液那样的导电率高的物质。填充物质可以是气体或液体，只要是导电率高均可。由此在加工槽14与工作台平板8之间形成一种电容器，并通过由交流电力将电容器中聚集的电荷作为电流流出，故能补充对于被加工物2的供电量并防止加工速度降低。
在加工面的表面粗糙度小于3μmRmax的场合加工时，通过流体供给回收装置19在空间A中充满象空气那样的导电率低的物质。填充物质可以是气体或液体，只要是导电率低均可。由此能抑制在加工槽14与工作台平板8之间形成一种电容器，保证工作台平板8的绝缘状态，能获得更为光滑的表面粗糙度的加工面。
关于绝缘材料1和侧壁18的配置，现用图4(b)加以说明。作为一个例子，对工作台平板8为矩形的场合进行说明。在工作台平板8的四角处配置绝缘材料1，并将工作台平板8与加工槽14固定。将侧壁18配置成在4个绝缘材料1之间留有间隙。在上述说明中虽然是配置在工作台平板8的下面，但也可配置在侧面。
图6为示出在加工面的表面粗糙度大于3μmRmax的场合加工时和加工面的表面粗糙度小于3μmRmax的场合加工时的供电线、精加工供电线及空间A加工时状态的一览表。这些状态的切换指示可与实施形态1同样进行。
即使在上述实施形态2中，与实施形态1同样，由于绝缘材料1的厚度为能对工作台平板8进行绝缘和固定的程度即可，且可更为小型，故可大幅度削减高价材料的使用量，大幅度降低成本。
虽然在以上说明中是以线放电加工装置为例进行说明的，但毋庸置疑，本发明还能适用于形状雕刻放电加工装置等的其他放电加工装置。
产业利用可能性
如上所述，本发明的放电加工方法及装置由于能兼顾加工精度提高和加工速度提高两个方面，并能大幅度降低成本，故适用于放电加工作业。

Claims (6)

1.一种放电加工方法，系在固定于储存加工液的加工槽中的工作台平板上的被加工物与电极之间供给加工电力，并通过放电对所述被加工物进行加工，其特征在于，
在所述被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，使因内部流体的压力膨胀或收缩的袋状体成为收缩状态并使所述加工液充满所述加工槽与所述工作台平板之间来进行加工；
在所述被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，使所述袋状体成为膨胀状态并使进入所述加工槽与所述工作台平板之间的加工液减少来进行加工。
2.一种放电加工方法，系在固定于储存加工液的加工槽中的工作台平板上的被加工物与电极之间供给加工电力，并通过放电对所述被加工物进行加工，其特征在于，
在所述被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，使导电率高的物质充满所述工作台平板与所述加工槽之间所形成的、与所述加工槽内的加工液相对密闭的空间中来进行加工；
在所述被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，使导电率低的物质充满所述密闭空间中来进行加工。
3.如权利要求1或2所述的放电加工方法，其特征在于，在所述被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过能增减加工电力的供电量控制装置使供电量增加来进行加工；在所述被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过所述供电量控制装置使供电量减少来进行加工。
4.一种放电加工装置，系在固定于储存加工液的加工槽中的工作台平板上的被加工物与电极之间供给加工电力，并通过放电对所述被加工物进行加工，其特征在于，包括：
配设在所述工作台平板与所述加工槽之间、与所述工作台平板和所述加工槽连接并支承所述工作台平板的绝缘材料，
配设在所述工作台平板与所述加工槽之间并因内部流体的压力膨胀或收缩的袋状体，
通过使所述袋状体内部压力变化使所述袋状体膨胀或收缩的膨缩装置。
5.一种放电加工装置，系在固定于储存加工液的加工槽中的工作台平板上的被加工物与电极之间供给加工电力，并通过放电对所述被加工物进行加工，其特征在于，包括：
配设在所述工作台平板与所述加工槽之间、与所述工作台平板和所述加工槽连接并支承所述工作台平板的绝缘材料，
形成于所述工作台平板与所述加工槽之间并与所述加工槽内的加工液相对密闭的空间，
具有在所述密闭空间中供给及回收导电率高的物质的功能和供给及回收导电率低的物质的功能的流体供给回收装置。
6.如权利要求4或5所述的放电加工装置，其特征在于，还包括能增减所述加工电力的供电量控制装置，在所述被加工物的加工面的表面粗糙度大于规定值的场合，通过所述供电量控制装置使供电量增加进行加工；在所述被加工物的加工面的表面粗糙度小于规定值的场合，通过所述供电量控制装置使供电量减少进行加工。
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