CN1144641C - 放电加工用电源装置 - Google Patents

Abstract

在能够向电极(1)与被加工物(2)的电极间施加正反两种极性的电压的放电加工用电源装置中具备进行下述动作的控制手段(8)，即在所述电极间施加第1电压脉冲规定时间T1之后，为了防止破坏开关手段，在经过所设定的规定时间t之后，在所述电极间电压为能够开始放电的电压Va以下的规定电压的规定时间T2a施加与所述第1电压脉冲相反极性的第2电压脉冲。在采用本发明的放电加工用电源装置的放电加工中，能够迅速减少并且消除电极间残留的电压，由此，能够实现高加工质量的稳定加工。

Description

放电加工用电源装置

技术领域

本发明涉及使用于使得在电极与被加工物之间产生放电并且进行被加工物的加工的放电加工之中的向所述电极间供给加工电力的放电加工用电源装置的改良。

背景技术

放电加工是利用放电加工用电源装置的直流电源向电极与被加工物之间供给直流电压而使得在电极间产生放电并且使电极与被加工物相对移动的同时进行加工。

供给电极与被加工物的电极间的直流电压是通过导通、截止开关手段进行控制。即使在截止该开关手段之后，由于存在于极间的浮游电荷的寄生电容以及电路的电感等，电极间电压并不迅速下降而为在电极间形成残留电压的状态。在电压脉冲的最后，不产生放电的情况下，在开关手段截止后的瞬间电极间残留电压几乎与施加电压相等，由于在电极间残留电压大于能够开始放电的电压，故有可能会产生放电。

又，利用电极间的寄生电容以及电路电感等而积蓄的能量会根据被加工物的大小、加工状态、电极间间隙以及电路的引出线长度等而发生变化，故其不为恒定，消耗该能量所需要的时间也会发生变化，或者放电时的能量不同，故很难实现稳定的加工。

从电极间电压施加一旦结束(所述开关手段的截止)到下一次施加电压(所述开关手段的导通)为止的休止时间内的电极间残留电压所引起的放电与本来已经准备放电的时间内的放电不同，故不受控制。该电极间残留能量随着电压的下降而同时逐渐变化，由于投入的能量不固定，故存在加工质量较差的问题。

又，当存在极间电压状况下相对移动电极与被加工物时，由于在电极间存在残留的电压，不能够进行规定期间的电极间间隙放电加工。

而且，由于电极间残留电压，在电极与被加工物之间会产生静电，特别地，在线放电加工的情况下，由于该静电引起的线电极振动，被加工物的加工精度下降。

图7是表示以往的放电加工用电源装置的构造的框图，在该图中，1是电极，2是被加工物，3是向电极1与被加工物2的电极间供给直流电压的直流电源，4是开关手段，5是控制开关手段4的导通、截止的控制手段，6是间隙电阻(gap resistance)。在电极1与被加工物2的电极间附加间隙电阻6，而且，采用使得消耗电极间的残留能量的构造。

图8是表示图7所示电路构造的以往放电加工用电源装置中的电极间电压波形，在该图中，V是电极间电压，T1是电压脉冲的施加时间，Tr是休止时间。在开关手段4截止后，电极间电压V以指数函数减小，不能够迅速减小电压V。

在如此利用电极间的间隙电阻消耗电极间残留能量的方法中，在消耗电极间残留能量上必须要花时间，很难缩短休止时间。再者，在达到能够开始放电的电压为止，存在控制范围外的放电可能性。

又，在日本国特开平1-257513号公报中，揭示了一种通过每规定数目的电压脉冲改变电压脉冲的极性而能够提高被加工物的加工质量并且能够防止电腐蚀的放电加工用电源装置，而对于使得电极间电压脉冲迅速下降的方面并没有任何揭示，由于在结束施加电压之后残留在电极间的电压并没有迅速下降，存在大于能够开始放电分电压的时间，很难抑制在该时间的放电。

发明内容

本发明为了解决上述问题，目的在于要获得一种能够实现加工质量高、稳定的放电加工的放电加工用电源装置。

又，目的在于要获得一种能够防止被加工物的电腐蚀并且同时能够缩短加工时间的放电加工用电源装置。

本发明的放电加工用电源装置具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关手段；控制所述开关手段的导通、截止的控制手段，而且，在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，还具备在所述加工间隙规定时间施加第1电压脉冲之后在直到所述加工间隙电压为能够开始放电的电压以下的规定电压的规定时间施加与所述第1电压脉冲相反极性的第2电压脉冲的控制手段。

又，本发明的放电加工用电源装置具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关手段；控制所述开关手段的导通、截止的控制手段，而且，在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，还具备进行下述动作的控制手段，即在所述加工间隙规定时间施加第1电压脉冲之后，为了使得所述加工间隙的电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内，以规定时间、规定周期供给与所述第1电压极性现反的第2电压脉冲。

又，本发明的放电加工用电源装置具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关手段；控制所述开关手段的导通、截止的控制手段，而且，在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，还具备：

检测所述加工间隙的电压的电压检测手段；比较利用所述电压检测手段检测出的加工间隙电压与设定为能够开始放电的电压以下的规定电压的电压比较手段；进行下述动作的控制手段，即在所述加工间隙规定时间施加第1电压脉冲之后，根据来自所述电压比较手段的比较值，为了使得所述加工间隙电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内而控制施加与所述第1电压脉冲相反极性的第2电压脉冲的开关手段的导通、截止。

又，本发明的放电加工用电源装置在施加所述第1电压脉冲结束之后，在经过防止破坏所述开关手段用的规定时间之后施加所述第2电压脉冲。

又，本发明的一种放电加工用电源装置具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关手段；控制所述开关手段的导通、截止的控制手段，而且，在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，其特征在于，还具备：检测所述加工间隙的电压的电压检测手段；比较利用所述电压检测手段检测出的加工间隙电压与设定为能够开始放电的电压以下的规定电压的电压比较手段；检测所述加工间隙的平均电压的平均电压检测手段；将利用所述平均电压检测手段检测出的加工间隙的平均电压与零伏特进行比较的平均电压比较手段；进行下述动作的控制手段，即在所述加工间隙规定时间施加第1电压脉冲之后，根据来自所述电压比较手段的比较值，为了使得所述加工间隙电压为能够开始放电的电压以下的规定电压范围内，控制施加与所述第1电压脉冲与相反极性的第2电压脉冲的开关手段的导通、截止，在按规定时间施加与所述第1电压脉冲相反极性的第3电压脉冲之后，根据来自所述电压比较手段的比较值，为了使得所述加工间隙电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内，控制施加与所述第1电压脉冲相同极性的第4电压脉冲的开关手段的导通、截止，根据来自所述平均电压检测手段的比较值，控制使得规定时间间隔内的所述加工间隙平均电压为零。

又，在本发明的放电加工用电源装置中，将所述第2电压脉冲施加时的能够开始放电的电压以下的规定电压、或者所述第4电压脉冲施加时的能够开始放电的电压以下的规定电压设定在能够开始放电的电压附近。

又，在本发明的放电加工用电源装置中，在结束施加所述第1电压脉冲之后，为了防止破坏所述开关手段而在经过规定时间之后施加所述第2电压脉冲，在结束施加所述第3电压脉冲之后，为了防止破坏所述开关手段而在经过所述时间之后施加所述第4电压脉冲。

本发明的放电加工用电源装置由于具有上述构造，故具有下述效果。

在采用了本发明的放电加工用电源装置的放电加工中，具有能够有效地进行稳定而高质量的加工的效果。特别地，在将本发明的放电用电源装置用于线放电加工的情况下，能够抑制静电引起的线电极的振动、能够抑制电极间的残留电压引起的放电、能够使线电极的传送稳定，因此，由于能够提高电压脉冲施加的频率，具有能够有效实现高加工质量的线放电加工的效果。

又，在采用了本发明的放电加工用电源装置的放电加工中，具有能够防止被加工物的电腐蚀并且缩短加工时间的效果。

附图简述

图1是表示本发明实施形态1的放电加工用电源装置的构造框图。

图2是表示本发明实施形态1的放电加工用电源装置中的开关手段的导通、截止控制以及电极间电压波形的说明图。

图3是表示本发明实施形态1的放电加工用电源装置的开关手段的导通、截止控制以及电极间电压波形的说明图。

图4是表示本发明实施形态1的放电加工用电源装置的开关手段的导通、截止控制以及电极间电压波形的说明图。

图5是表示本发明实施形态2以及3的放电加工用电源装置中的开关手段的导通、截止控制以及电极间电压波形的说明图。

图6是表示本发明实施形态2的放电加工用电源装置中的开关手段的导通、截止控制以及电产生时的电极间电压波形和极间电流波形说明图。

图7是表示以往的放电加工用电源装置的构造的框图。

图8是表示以往的放电加工用电源装置的电极间电压波形的说明图。

最佳实施形态

实施形态1

图1是表示本发明实施形态1的放电加工用电源装置的构造的框图，在该图中，1是电极，2是被加工物，3是向电极1与被加工物2的电极间供给直流电压的直流电源，7a、7b、7c以及7d是起着所述直流电压的开关作用的场效应晶体管等的开关手段，8是控制开关手段7a、7b、7c以及7d的导通、截止的控制手段，9是检测所述电极间电压的电压检测手段，10是检测所述电极间的平均电压的平均电压检测手段，11是比较电压检测手段9的电压检测值与设定值的电压比较手段，12比较平均电压检测手段10的平均电压检测值与设定值的平均电压比较手段。如此，本发明实施形态1中的放电加工用电源装置采用能够在电极1与被加工物2的电极间施加正反两种极性的电压的桥式构造的开关电路。

图2是表示本发明实施形态1的放电加工用电源装置中的开关手段的导通、截止控制以及表示电极间电压波形的说明图，图2(a)是表示在规定时间T1的最后不产生放电的情况，图2(b)表示在规定时间T1的最后产生了放电的情况。在图2中，V是电极间电压、T1是电压脉冲的施加时间(导通开关手段7a以及7b的规定时间)、t是为了防止破坏开关手段而设定的规定时间、T2a以及T2b是在规定时间t之后导通开关手段7c以及7d的规定时间、T5是休止时间、Va表示在能够开始放电的电压以下的电极间电压的范围。

根据来自图1的控制手段8的控制信号，如图2所示在导通开关手段7a以及7b之后，经过规定时间T1之后，断开开关手段7a以及7b，其后，经过规定时间t后，开关手段7c及7d导通，图2(a)的情况是经过规定时间T2a之后截止开关手段7c，图2(b)的情况是经过规定时间T2b之后截止开关手段7d。作为规定时间T2a以及T2b，可以预先设定电极间电压V达到电压Va内任意电压的规定时间(图2的情况是到电极间电压V变为零的规定时间)。

在图2中，设置规定时间t的理由在于，当存在开关手段7a或7b与7c或7d同时导通的时间带时，会产生短路电流，会破坏开关手段，作为规定时间t，例如可以设定为500ns左右的时间。由于在施加电压较低时能够使用动作速度快的开关手段，故能够减小该规定时间t的值，当根据被加工物的类型或者为了进行高速加工而升高施加电压时，由于必须使用高耐压、动作速度慢的开关手段，故该规定时间t的值变长。

又，为了使得不存在开关手段7a或7b、与7c或7d同时导通的时间带，当能够控制开关手段的导通、截止时，不需要设置规定时间t。

如上所述，当结束施加规定时间T1的电压脉冲之后，通过在规定时间T2间导通开关手段7c以及7d，施加与规定时间T1的电压极性相反的电压，由此，例如，如图1所示，在能够施加正反两种极性电压的桥式构造的开关电路中，如图2所示能够使得残留在电极间的电压迅速下降。

如此，通过迅速降低并且消除电极间的残留电压，能够抑制残留电压引起的产生在电极与被加工物之间的静电。因此，当将本发明的放电加工用电源装置使用于线放电加工的情况下，由于能够抑制线电极的振动，能够防止被加工物的加工精度的低下。

又，能够抑制电极间残留电压引起的放电，并且能够仅控制仅在可控制的电压施加的时间内地放电，故能够提高加工质量。

再者，能够减小图2的休止时间T5从而能够缩短加工时间。

再者，利用电极间电压相对移动电极与被加工物的情况下，能够解决因存在电极间的残留电压而不能够以规定期间进行电极间隙放电加工的问题。

又，如图3那样实施上述说明的图2的开关手段的导通、截止控制，也能够发挥相同的效果。

又，图4是使得规定时间T3的电压为与规定时间T1的电压极性相反的情况，发挥出与图2那样实施开关手段的导通、截止控制时相同的效果。而且，在图4中，利用平均电压比较手段12比较由图1的平均电压检测手段10检测出的平均电压检测值与设定为0伏特的电压设定值，利用控制手段8控制(所谓零伏特控制)开关手段7a、7b、7c以及7d的导通、截止，使得该平均电压检测值为零时，能够有效地防止被加工物的电腐蚀。

实施形态2

图5是表示本发明实施形态2的放电加工用电源装置的开关手段的导通、截止控制以及电极间电压波形的说明图，在该图中，V表示极间电压、Va表示在能够开始放电以下的电极间电压的范围、V1以及V2表示电压范围Va内的规定电压、T1表示电压脉冲的施加时间(导通开关手段7a以及7b的规定时间)、t表示为了防止破坏开关手段而设定的规定时间、T2a’为经下及t以后开关手段7c及7d进行通—断控制的规定时间、T3’表示电压脉冲的施加时间(导通开关手段7c以及7d的规定时间)、T4a’表示在经过规定时间T3’以及t之后对于开关手段7a以及7b进行导通、截止控制的规定时间、T5’表示休止时间。又，表示放电加工用电源装置的构造的框图与实施形态1所示的图1相同。

在实施形态2的放电加工用电源装置中，由于电极间残留电压随着加工状态以及施加电压等发生变化，采用检测图1的电极间电压的电压检测手段9以及分别在正、反极性时比较规定电压与电极间电压的电压比较手段11并且控制使得电极间电压脉冲下降之后的电压维持在电压范围Va内的规定电压范围内。

首先，例如，规定时间T1施加正极性电压之后，为不破坏开关手段，在经过规定时间t之后施加负极性的电压，采用电压检测手段9检测出电极间电压，利用电压比较手段11比较规定电压V2与电极间电压，当到达规定电压V2时立即将开关手段7c、7d截止，使得电极间电压不为规定电压V2以下而在规定时间T2a’之间反复导导通、截止开关手段7c、7d。

又，在规定时间T3’间施加负极性侧的电压之后，为了不破坏开关手段而在规定时间t之后施加正极性侧的电压，利用电压检测手段9检测电极间电压，采用电压比较手段11比较设定在可开始放电的电压以下的电极间电压范围Va内的规定电压V1与电极间电压，当到达规定电压V1时立即使得开关手段7a、7b截止，为了使得电极间电压不大于规定电压V1而反复使得开关手段7a、7b导通、截止。

对于时间T2a’中的开关手段7c、7d的导通、截止以及时间T4a’中的开关手段7a、7b的导通、截止的占空比，即使不采用电压检测手段9与电压比较手段11，也可以分别预先设定为规定的周期并且使得电极间电压维持在能够开始放电的电压以下的电极间电压范围Va内的规定电压范围内。

通过进行上述的开关手段的导通、截止控制，经过规定电压脉冲施加时间(T1以及T3’)之后，能够使得电极间残留电压迅速下降，同时，能够使得电极间的残留电压电平小于能够开始放电的电压，由于能够抑制时间T2a’以及T4a’中的放电，故能够发挥出提高加工质量等的与实施形态1相同的效果。

图6是表示本发明实施形态2的放电加工用电源装置中开关手段的导通、截止控制以及放电产生时的电极间电压波形和电极间电流波形的说明图，V是电极间电压，I是电极间电流，T1是电压脉冲的施加时间(导通开关手段7a、7b的时间)，t是为了防止破坏开关手段而设定的规定时间，T2a’以及T2b’是经过规定时间T1以及t之后对于开关手段7c、7d进行导通、截止控制的规定时间。如图6(a)所示，在规定时间T1的最后产生放电的情况下，为使加工间隙的电压位于电压范围Va内，故在短时间达到规定电压V2，虽然时间T2b’内的电压脉冲的最初施加时间变短，但只要与图5相同地在该规定时间T2b’内施加电压就可以了。又，如图6(b)所示，在规定时间T1内产生放电并且在规定时间T1的最后不产生放电的情况下，与图5同样地，可以在时间T2a’内施加电压就行。又，例如，施加使用在3次切割、4次切割等加工中所用的群脉冲施加电压的情况下也一样，根据在规定电压脉冲施加时间的最后是否产生放电，将时间T2b’及T2a’内施加的电压如图6(a)或(b)那样做就可以了。

实施形态3

图5是表示本发明实施形态3的放电加工用电源装置中开关手段的导通、截止控制以及电极间电压波形的说明图，表示放电加工用电源装置的构造的框图与实施形态1所示的图1相同。然而，在该实施形态3中，电压脉冲的施加时间T3’并不是规定时间而是受到控制的时间。

在实施形态3中，在实施形态2的基础上附加了下述内容，即为了防止被加工物的电腐蚀，采用图1的平均电压检测手段10以及平均电压比较手段12进行控制，使得在规定时间间隔中的电极间平均电压为零(所谓的零伏特控制)。即，利用平均电压检测手段10检测出电极间一定时间内的平均电压，利用平均电压比较手段12比较该平均电压检测值与设定为零伏特的电压设定值，为了使得该平均电压检测值为零，控制与规定时间T1的电压相反极性的电压脉冲的施加时间T3’(进行与实施形态1中图4的说明相同的控制)，具有能够防止被加工物的电腐蚀的效果。

又，在图5中，例如箭头A所示，若使得规定电压V2尽量接近电压范围Va的端部(即，在电压范围Va内并且设定为能够开始放电的电压附近)，在时间T2a’内增加与规定时间T1内的电压相反极性的平均电压，当进行极性电压零伏特控制时，能够使得图5的电压脉冲施加时间T3’比图4的电压脉冲施加时间T3更短(即，T3’＜T3)。又，通过进一步延长时间T2a’，能够更加缩短电压脉冲施加时间T3’。这种情况下，例如，在规定时间T1的电压极性下，能够容易地进行加工，在规定时间T3’的电压极性下由于不容易进行加工，即使电压脉冲施加时间T3’变短了，加工成品率也不会降低。

能够缩短电压脉冲施加时间T3’是指能够缩短从图5的电压施加时间T1到下一电压时间T1为止的时间。即，如图5所示那样，通过进行开关手段的导通、截止控制以及零伏特控制，在防止被加工物的电腐蚀的同时，能够缩短加工时间。

以上，对于为了进行零伏特控制而在时间T3’进行电压脉冲施加时间的控制的情况进行了说明，而例如，也可以在时间T1或T4’进行上述控制。

在上述的本发明实施形态的说明中，对于放电加工用电源装置的构造，表示如图1那样采用一个直流电源的桥式构造的情况，而也可以是例如日本国特开平1-257513号公报所揭示的那样采用2个直流电源等、能够在电极与被加工物的电极间施加正反两种极性的电压的构造。

工业应用性

如上所述，本发明的放电加工用电源装置能够使用于放电加工作业中。

Claims (7)

1.一种放电加工用电源装置，具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关装置；控制所述开关装置的导通、截止的控制装置，而且在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，其特征在于，

还具备进行下述动作的控制装置，即在所述加工间隙施加第1电压脉冲规定时间之后，直到所述加工间隙电压为能够开始放电的电压以下的规定电压的规定时间施加与所述第1电压脉冲相反极性的第2电压脉冲。

2.一种放电加工用电源装置，具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关装置；控制所述开关装置的导通、截止的控制装置，而且在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，其特征在于，

还具备进行下述动作的控制装置，即在所述加工间隙施加第1电压脉冲规定时间之后，以规定时间、规定周期供给与所述第1电压脉冲极性相反的第2电压脉冲以使所述加工间隙的电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内。

3.一种放电加工用电源装置，具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关装置；控制所述开关装置的导通、截止的控制装置，而且在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，其特征在于，具备：

检测所述加工间隙的电压的电压检测装置；

比较利用所述电压检测装置检测出的加工间隙电压与设定为能够开始放电的电压以下的规定电压的电压比较装置；以及

进行下述动作的控制装置，即在所述加工间隙施加第1电压脉冲规定时间之后，根据来自所述电压比较装置的比较值，控制施加与所述第1电压脉冲相反极性的第2电压脉冲的开关装置的导通、截止以使所述加工间隙电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内。

4.如权利要求1～3任意一项所述的放电加工用电源装置，其特征在于，

在施加所述第1电压脉冲结束之后，在经过用于防止破坏所述开关装置的规定时间之后，施加所述第2电压脉冲。

5.一种放电加工用电源装置，具备：向电极与被加工物之间的加工间隙供给直流电压的直流电源；开关所述直流电压的开关装置；控制所述开关装置的导通、截止的控制装置，而且在所述加工间隙能够施加正反两种极性的电压，其特征在于，具备：

检测所述加工间隙的电压的电压检测装置；

比较利用所述电压检测装置检测出的加工间隙电压与设定为能够开始放电的电压以下的规定电压的电压比较装置；

检测所述加工间隙的平均电压的平均电压检测装置；

将利用所述平均电压检测装置检测出的加工间隙的平均电压与零伏特进行比较的平均电压比较装置；以及

进行下述动作的控制装置，即在所述加工间隙施加第1电压脉冲规定时间之后，根据来自所述电压比较装置的比较值，控制施加与所述第1电压脉冲相反极性的第2电压脉冲的开关装置的导通、截止，以使所述加工间隙电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内，在施加与所述第1电压脉冲相反极性的第3电压脉冲规定时间之后，根据来自所述电压比较装置的比较值控制施加与所述第1电压脉冲相同极性的第4电压脉冲的开关装置的导通、截止，使所述加工间隙电压在能够开始放电的电压以下的规定电压范围内，根据来自所述平均电压检测装置的比较值，控制使得规定时间间隔中的所述加工间隙平均电压为零。

6.如权利要求5所述的放电加工用电源装置，其特征在于，

将所述第2电压脉冲施加时的能够开始放电的电压以下的规定电压、或者所述第4电压脉冲施加时的能够开始放电的电压以下的规定电压设定在能够开始放电的电压附近。

7.如权利要求5所述的放电加工用电源装置，其特征在于，

在施加所述第1电压脉冲结束之后，在经过用于防止破坏所述开关装置的规定时间之后，施加所述第2电压脉冲，在施加所述第3电压脉冲结束之后，在经过防止破坏所述开关装置用的所述时间之后施加所述第4电压。

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