CN116352196A - 线放电加工装置及线放电加工方法 - Google Patents

线放电加工装置及线放电加工方法 Download PDF

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CN116352196A CN202211674795.5A CN202211674795A CN116352196A CN 116352196 A CN116352196 A CN 116352196A CN 202211674795 A CN202211674795 A CN 202211674795A CN 116352196 A CN116352196 A CN 116352196A
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Abstract

本发明提供一种线放电加工装置及线放电加工方法，其可根据从预备放电电流求出的放电位置实时检测集中放电，并且能够算出用于板厚等的测量中所使用的准确的放电位置。本发明的线放电加工装置包括放电位置运算电路，所述放电位置运算电路根据在从向在线电极与被加工物形成的加工间隙供给的预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间及从达到一定的电流值至供给主放电电流为止的第二期间中通过电流检测器检测出的各个预备放电电流来算出放电位置。

Description

线放电加工装置及线放电加工方法
技术领域
本发明涉及一种向在线电极与被加工物之间形成的加工间隙间歇地供给电压来进行加工的线放电加工装置及线放电加工方法。
背景技术
放电加工是如下电加工方法：将线电极与被加工物相向配置，通过向在线电极与被加工物之间形成的加工间隙反复供给电压脉冲，连续地发生放电，利用放电能量进行加工。公开了一种技术(CNB104640660)，在传统的线放电加工装置中具有主电源电路、辅助电源电路和脉冲发生电路，通过脉冲产生电路控制主电源电路和辅助电源电路的开关元件的导通和关断，向加工间隙施加直流电压而产生放电。当在线电极与被加工物间发生放电时，在被加工物的放电发生部分(放电位置)，材料因伴随放电的发生的冲击而被吹飞，其后随着发热而温度急剧上升，被加工物材料局部地熔融并蒸发。从被加工物去除的材料被冷却而成为加工粉飞散。然后，在规定时间后，电压脉冲的供给被切断，由此一次放电结束，在被加工物的表面形成大小与放电电流的大小大致成比例的放电痕。
且说，已知放电能量不仅为了仅去除被加工物材料而消耗，而且也影响电极侧，对电极材料也造成损伤，将此情况称为电极消耗。所述电极消耗是放电加工中难以避免的现象，若放电位置的分散不充分且在大致相同的位置发生集中放电，则会成为线电极断线的原因。
因此，公开了测量加工中的放电位置，在发生集中放电的情况下停止向极间施加电压的技术。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第5037941号公报
[专利文献2]日本专利第3085040号公报
[专利文献3]中国专利第CNB104640660号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在专利文献1中，基于预备放电电流判定线电极中的放电位置，停止主放电用电压的施加或进行加工能量的计算、输出调整。由于预备放电电流是微弱电流，容易受到各种干扰(例如杂散电容或杂散电感)的影响，因此放电位置的检测时机设为从放电初期延迟150ns～300ns的时间。
然而，在基于根据预备放电电流求出的放电位置检测集中放电并停止主放电用电压的施加的情况下，理想的是在放电开始后在尽可能早的时机检测放电位置。
其原因在于：为了实时地进行主放电的停止，在极间流动预备放电电流后，在极间施加主放电用电压脉冲之前，需要判断是否停止主放电用电压脉冲的供给，要求进行短时间的处理。
另外，利用放电位置进行被加工物的板厚等的运算(专利文献2)。在根据放电位置对板厚进行运算的情况下，与对集中放电进行检测的情况不同，不需要在短时间内进行放电位置的检测，理想的是在干扰等加工环境的影响比较小的时机进行。其原因在于：若使用准确的放电位置，则板厚测量的精度提高。
鉴于所述问题，本发明的主要目的在于提供一种线放电加工装置及线放电加工方法，可根据从预备放电电流求出的放电位置实时地对集中放电进行检测，并且能够算出用于板厚等的测量中所使用的准确的放电位置。
[解决问题的技术手段]
本发明的线放电加工装置包括：辅助电源电路，向在线电极及被加工物形成的加工间隙施加引起放电的发生的电压并供给预备放电电流；主电源电路，向所述加工间隙供给主放电电流；电流检测器，对在隔着所述被加工物而分别上下设置并向所述线电极供给放电电流的一对通电体与所述加工间隙之间流动的所述放电电流进行检测；以及放电位置运算电路，根据在从向所述加工间隙供给的所述预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间及从达到一定的电流值至供给所述主放电电流为止的第二期间中分别通过所述电流检测器检测出的各个所述预备放电电流来算出放电位置。
另外，本发明为一种线放电加工方法，向被加工物与线电极之间的加工间隙施加引起放电的发生的电压并供给预备放电电流，其后，向所述加工间隙供给主放电电流，所述线放电加工方法的特征在于，在从向所述加工间隙供给的所述预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间及从达到一定的电流值至供给所述主放电电流为止的第二期间中分别通过所述预备放电电流的电流值来检测放电位置。
此处所谓“预备放电电流”是通过来自辅助电源电路的电压的施加而在加工间隙流动的电流，所谓“主放电电流”是通过来自主电源电路的电压的施加而在加工间隙流动的电流。另外，所谓“放电电流”是预备放电电流及主放电电流的总称。
另外，所谓“放电位置”是线电极上的放电点的位置，与放电点同义。
根据本发明，在从预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间、与从达到一定的电流值至供给主放电电流为止的第二期间中，根据预备放电电流的电流值来对放电位置进行检测。若在预备放电电流早的时机即第一期间检测放电位置，则可更迅速地进行主放电电流的供给的停止。另外，若在干扰等加工环境的影响小的第二期间检测放电位置，则可将准确的放电位置用于板厚等的运算。通过如上所述那样在第一期间及第二期间此两者的期间检测放电位置，可实时地检测并停止集中放电，并且能够将准确的放电位置有效用于其他运算。
本发明的所述电流检测器包括对经由上侧通电体通过所述辅助电源电路的电压的施加而在所述加工间隙流动的所述预备放电电流进行检测的传感器、以及对经由下侧通电体通过所述辅助电源电路的电压的施加而在所述加工间隙流动的所述预备放电电流进行检测的传感器，本发明的所述放电位置运算电路的特征在于，从各个所述传感器获取所述预备放电电流，对所述预备放电电流的积分值进行运算，分别求出面积，通过求出所述面积之比来算出放电位置。
根据本发明，根据预备放电电流的积分值算出面积并根据面积比算出放电位置，因此通过由加法带来的积分效果，可减少干扰的影响。
[发明的效果]
根据本发明，在从向加工间隙供给的预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间及从达到一定的电流值至供给主放电电流为止的第二期间中算出放电位置，因此可迅速地进行主放电电流的供给的停止，并且能够进行更准确的板厚的测量。
附图说明
图1是表示本发明的线放电加工装置100的框图。
图2是表示本发明的线放电加工装置100中的加工用电源1的电路的一例的电路结构图。
图3是对本发明的线放电加工装置100的正常动作进行说明的时序图。
图4是对本发明的线放电加工装置100的集中放电检测时的动作进行说明的时序图。
图5是对本发明的线放电加工装置100的集中放电检测电路431的动作进行说明的时序图。
图6是对本发明的线放电加工装置100的集中放电检测电路431的动作进行说明的示意图。
图7是对本发明的线放电加工装置100的板厚运算电路432的动作进行说明的示意图。
图8是对本发明的线放电加工装置100的局部放电检测电路433的动作进行说明的示意图。
图9是对本发明的线放电加工装置100的局部放电检测时的动作进行说明的时序图。
[符号的说明]
1：加工用电源
1A：主电源电路
1B：辅助电源电路
2：电压检测器
2A：主电源用电压传感器
2B：辅助电源用电压传感器
3：电流检测器
31A：主电源用上侧电流传感器
31B：主电源用下侧电流传感器
32A：辅助电源用上侧电流传感器
32B：辅助电源用下侧电流传感器
4：判定电路
41：放电检测电路
42：放电位置运算电路
431：集中放电检测电路
432：板厚运算电路
433：局部放电检测电路
44：脉冲发生电路
45：存储部
7：控制装置
71：存储部
9：通电体
9A：上侧通电体
9B：下侧通电体
10：加工间隙
E：线电极
W：被加工物
具体实施方式
＜1.线放电加工装置100的结构＞
图1是表示本发明的线放电加工装置100的框图，图2是表示本发明的线放电加工装置100中的加工用电源1的电路的一例的电路结构图。
线放电加工装置100使上侧线引导件与下侧线引导件相对于被加工物W在XY平面上移动，向在线电极E及被加工物W形成的加工间隙10反复施加规定的加工电压脉冲而断续地发生放电，通过放电能量从被加工物W去除材料，将被加工物W切断加工成所期望的加工形状。
线放电加工装置100包括：加工用电源1、电压检测器2、电流检测器3、判定电路4、控制装置7、通电体9、以及线电极E。
加工用电源1是用于对线电极E及被加工物W施加用于发生放电的电压的电源电路，包括主电源电路1A与辅助电源电路1B。在线放电加工装置100中，根据来自脉冲发生电路44的指示切换辅助电源电路1B与主电源电路1A而发生放电。
主电源电路1A是对加工间隙10施加用于供给加工用的主放电电流Ia的电压的电源电路。在加工间隙10发生放电而预备放电电流Ib开始流动时，通过主电源电路1A的电压的施加而供给主放电电流Ia。
主电源电路1A包括：串联地设置于加工间隙10并输出直流电压的直流电源11、串联地设置于加工间隙10与直流电源11之间的一个以上的开关元件12、电容器13、以及串联地插设于加工间隙10的逆流阻止二极管14。
开关元件12是上升的性能与耐压性能优异的类型的场效应晶体管(金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET))。电容器13是与直流电源11并联地设置的用于防止电压变动的平滑电容器。逆流阻止二极管14防止因在加工间隙10中发生的反向电压引起的逆流电流回流至直流电源11。
辅助电源电路1B是对加工间隙10施加用于引起放电的电压的电源电路，通过辅助电源电路1B的电压的施加而向加工间隙10供给预备放电电流Ib。
辅助电源电路1B包括：直流电源21，与加工间隙10串联且并联地设置于主电源电路1A的直流电源11并输出直流电压；一个以上的开关元件22，串联地设置于加工间隙10与直流电源21之间；电流限制电阻23，在加工间隙10与直流电源21之间串联地设置于开关元件22；逆流阻止二极管24，串联地设置于直流电源21；极性切换电路25，由设置于直流电源21与开关元件22之间的开关元件的桥式电路构成；以及电容器26。
开关元件22的结构与开关元件12基本上相同。电流限制电阻23具有在加工间隙10发生放电后立即流动的预备放电电流Ib在中途不中断的范围内使电流值充分小的相应的电阻值。逆流阻止二极管24防止突发电流回流至包括直流电源21的辅助电源电路1B。极性切换电路25选择性地切换从直流电源21输出的直流电压的极性。电容器26是与直流电源21并联地设置的用于防止电压变动的平滑电容器。
电压检测器2是对线电极E与被加工物W的极间的无负载时及放电时的电压进行检测的传感器，包括主电源用电压传感器2A与辅助电源用电压传感器2B。
主电源用电压传感器2A设置于主电源电路1A与上侧通电体9A之间，对因主电源电路1A的电压的施加而产生的极间的无负载时及放电时的电压进行检测。
另外，辅助电源用电压传感器2B设置于辅助电源电路1B与上侧通电体9A之间，对因辅助电源电路1B的电压的施加而产生的极间的无负载时及放电时的电压进行检测。
由电压检测器2检测出的极间电压值被给予至判定电路4。
电流检测器3是对在极间流动的电流进行检测的电流传感器，包括主电源用上侧电流传感器31A、主电源用下侧电流传感器31B、辅助电源用上侧电流传感器32A、辅助电源用下侧电流传感器32B。
主电源用上侧电流传感器31A是对经由上侧通电体9A通过主电源电路1A的电压的施加而在线电极E与被加工物W之间流动的电流进行检测的传感器。另一方面，主电源用下侧电流传感器31B是对经由下侧通电体9B通过主电源电路1A的电压的施加而在线电极E与被加工物W之间流动的电流进行检测的传感器。
另外，辅助电源用上侧电流传感器32A是对经由上侧通电体9A通过辅助电源电路1B的电压的施加而在线电极E与被加工物W之间流动的电流进行检测的传感器，辅助电源用下侧电流传感器32B经由下侧通电体9B通过辅助电源电路1B的电压的施加而在线电极E与被加工物W之间流动的电流进行检测的传感器。
电流检测器3设置于上侧通电体9A或下侧通电体9B与加工用电源1的连接线间。由电流检测器3检测出的电流值被分别给予至判定电路4。
判定电路4是如下电路：根据从电压检测器2给予的极间电压值、从电流检测器3给予的电流值以及从控制装置7给予的加工条件，对加工用电源1的开关元件12、开关元件22进行接通断开控制并且进行放电位置的运算。
具体而言，判定电路4包括：放电检测电路41、放电位置运算电路42、集中放电检测电路431、板厚运算电路432、局部放电检测电路433、脉冲发生电路44、以及存储部45。
放电检测电路41是在加工间隙10的极间电压成为基准电压Vr以下时输出表示在加工间隙10发生了放电的放电发生信号St的电路。具体而言，放电检测电路41对从电压检测器2获取的极间电压值与基准电压Vr进行比较，在极间电压值下降至基准电压Vr以下的情况下，向脉冲发生电路44及放电位置运算电路42输出放电发生信号St。
基准电压Vr被设定为适当的值，所述值能够以最小的延迟时间可靠地检测出在发生了放电时从辅助电源电路1B供给的预备放电电流Ib在加工间隙10开始流动而极间电压下降的情况。基准电压Vr的数据可由控制装置7改写。
放电位置运算电路42是在从放电检测电路41接收到放电发生信号St的情况下，将放电位置分为两次进行运算的电路。放电位置运算电路42当被输入放电发生信号St时，从辅助电源用上侧电流传感器32A及辅助电源用下侧电流传感器32B获取电流值，在预备放电电流Ib的上升期间Tt(第一期间)与恒定期间Ts(第二期间)进行两次放电位置的运算。将在预备放电电流Ib的上升期间Tt获取的放电位置作为第一放电位置H1n(n＝1、…、N N为总数)进行运算，将在预备放电电流Ib的恒定期间Ts获取的放电位置作为第二放电位置H2m(m＝1、…、M M为总数)进行运算。第一放电位置H1n及第二放电位置H2m分别按照时间序列顺序保存于存储部45，并且第一放电位置H1n被输出至集中放电检测电路431，第二放电位置H2m被输出至局部放电检测电路433。
集中放电检测电路431是根据第一放电位置H1n的信息对是否发生了集中放电进行检测的电路。集中放电检测电路431在检测出发生了集中放电的情况下，将短的时间宽度的集中放电信号Ss输出至脉冲发生电路44。
板厚运算电路432是根据以时间序列式存储于存储部45的第二放电位置H2m的信息来运算板厚L的电路。
局部放电检测电路433是如下电路：根据第一放电位置H1n的信息及以时间序列式存储于存储部45的第二放电位置H2m的信息来推定被加工物W的加工面的形状，判定放电局部地偏向。
在线放电加工中仅在一部分范围局部地发生了放电的情况下，被加工物W的加工面的平直度下降，加工精度下降。例如，在放电集中于加工面的中央部的情况下，有时会成为比端部更凹陷的鼓形状，在放电集中于加工面的端部的情况下，有时会成为中央部比端部更突出的倒鼓形状。因此，局部放电检测电路433在推定被加工物W的加工面的形状，检测出放电局部地偏向的情况下，将短的时间宽度的局部放电信号Sb输出至脉冲发生电路44。
脉冲发生电路44具有栅极电路，所述栅极电路根据来自放电检测电路41的放电发生信号St、来自集中放电检测电路431的集中放电信号Ss、来自局部放电检测电路433的局部放电信号Sb、从电压检测器2给予的极间电压值、从电流检测器3给予的电流值以及从控制装置7给予的加工条件，对加工用电源1的开关元件进行接通断开控制。
具体而言，脉冲发生电路44通过栅极电路将第一栅极信号供给至主电源电路1A的开关元件12，将第二栅极信号供给至辅助电源电路1B的开关元件22。
当脉冲发生电路44将第一栅极信号输出至主电源电路1A时，主电源电路1A的开关元件12接通而供给主放电电流Ia。另外，当脉冲发生电路44向辅助电源电路1B输出第二栅极信号时，辅助电源电路1B的开关元件22接通而供给预备放电电流Ib。
具体而言，脉冲发生电路44参照从控制装置7获取的加工条件，输出第二栅极信号而使开关元件22接通，对加工间隙10施加辅助电源电路1B的直流电源21的电压以引起放电。根据从电流检测器3给予的电流值检测出发生放电而预备放电电流Ib上升至所设定的峰值电流值的情况，停止第二栅极信号的输出，使开关元件22断开，切断辅助电源电路1B。
另外，当通过辅助电源电路1B发生放电而从放电检测电路41接收到放电发生信号St时，脉冲发生电路44输出第一栅极信号而使开关元件12接通，供给主放电电流Ia。然后，在第一发的主放电电流Ia上升至所设定的峰值电流值时，停止第一栅极信号的输出。在第一发的主放电电流Ia的放电电流脉冲以后，脉冲发生电路44输入电流检测器3的电流检测信号，以依照预先设定的放电频率的1MHz以上的接通断开反复频率使开关元件12高速接通断开，直至主放电电流Ia在加工间隙10衰减而不再流动为止，供给作为高频的放电电流脉冲的主放电电流Ia。
存储部45是保存第一放电位置H1n及第二放电位置H2m等的存储器。
控制装置7是对线放电加工装置100的整体动作进行控制的装置，在内部包括存储部71。
控制装置7根据由板厚运算电路432算出的板厚Lp的数据，根据需要变更设定为与板厚Lp适应的加工条件。具体而言，从存储于存储部71的多个加工条件的组合中检索并提取与板厚Lp适应的加工条件。然后，控制装置7输出与变更的加工条件相当的脉冲指令信号，变更设定加工条件。
在存储部71保存动作所需的加工条件的数据，具体而言保存休止时间(断开时间)Of、1MHz以上的高频的放电的反复频率(放电频率)Mo、主放电电流Ia的持续时间(脉冲宽度)Ma、施加电压(直流电源电压)Vo、加工电流(峰值电流值)Ip、基准电压Vr、电流基准值Ir、延迟时间Ta等。
通电体9是用于与线电极E接触并从加工用电源1供给用于放电加工的电流的构件，隔着被加工物W在上下设置有上侧通电体9A与下侧通电体9B。
线放电加工装置100设置有上侧引导组件及下侧引导组件。在设置于被加工物W的上侧的上侧引导组件，上侧线引导件、上侧通电体9A、加工液喷流喷嘴一体地组装于壳体。另外，设置于被加工物W的下侧的下侧引导组件中，下侧线引导件、下侧通电体9B、加工液喷流喷嘴一体地组装于壳体。加工用电源1的电源端子与上侧通电体9A、下侧通电体9B连接，经由上侧通电体9A及下侧通电体9B而向线电极E供给电流。
线电极E是由导电性材料制作的线状的放电加工用工具。线电极E以在与被加工物W之间形成加工间隙的方式相向配置，通过移动装置在任意的方向上以被加工物W为基准相对移动。线电极E插通于上侧线引导件与下侧线引导件，并在对上侧线引导件与下侧线引导件之间赋予张力的状态下架设。
另外，线电极E经由上侧通电体9A、下侧通电体9B而与加工用电源1的电源端子连接。另外，被加工物W也经由通电夹具而连接于加工用电源1的电源端子。当通过所述加工用电源1在线电极E与被加工物W的两极间施加规定的电压时，在线电极E与被加工物W之间发生放电，进行放电加工。
＜2.放电位置运算电路42的说明＞
图5是对本发明的线放电加工装置100的集中放电检测电路431的动作进行说明的时序图。
放电位置运算电路42当被输入放电发生信号St时，在预备放电电流Ib的上升期间Tt与恒定期间Ts进行两次放电位置的运算。
在线放电加工装置100中，从上侧通电体9A及下侧通电体9B的上下两处经由线电极E上的放电位置而向被加工物W供给放电电流Is。因此，成为放电电流Is从上侧通电体9A经由放电位置向被加工物W流动的电路与放电电流Is从下侧通电体9B经由放电位置向被加工物W流动的电路的并联电路。由于线电极E是电阻体，因此可通过利用电流检测器3对根据电阻比的不同而发生的电路的电流差进行检测来检测放电位置。
在本发明中，从辅助电源用上侧电流传感器32A及辅助电源用下侧电流传感器32B获取上引导放电电流Isu及下引导放电电流Isd的时间序列数据，以时间对时间序列数据进行积分，由此求出面积，根据上引导放电电流Isu及下引导放电电流Isd的面积比算出放电位置。
在具体的上升期间Tt进行运算的第一放电位置H1n的运算方法如以下那样。
在时刻t2至时刻t21为止的期间依次从辅助电源用上侧电流传感器32A获取上引导放电电流Isu的时间序列数据及从辅助电源用下侧电流传感器32B获取下引导放电电流Isd的时间序列数据，为了提高检测精度，使其通过带通滤波器，从而仅提取特定的频带。
然后，根据提取出的时间序列数据求出以上升期间Tt为时间宽度的上引导放电电流Isu的积分值Qsu，同样地求出以上升期间Tt为时间宽度的下引导放电电流Isd的积分值Qsd。通过求出上引导放电电流Isu的积分值Qsu与下引导放电电流Isd的积分值Qsd的面积比来算出第一放电位置H1n。
作为上升期间Tt的开始时刻的时刻t2是放电位置运算电路42接收到放电发生信号St的时刻。作为上升期间Tt的结束时刻的t21设为预备放电电流Ib在加工间隙10开始流动并逐渐增大后限制于一定的时刻。所述时刻t21可设为对将上引导放电电流Isu与下引导放电电流Isd相加后的预备放电电流Ib的微分变化进行检测，使所述微分变化的值成为规定范围内的时刻，也可通过将从时刻t2加上预定的时间宽度而设为时刻t21。
算出的第一放电位置H1n保存于存储部45，并且被输出至集中放电检测电路431。
在恒定期间Ts运算的第二放电位置H2m的计算方法也同样地，在时刻t22至时刻t3为止的期间依次从辅助电源用上侧电流传感器32A获取上引导放电电流Isu的时间序列数据及从辅助电源用下侧电流传感器32B获取下引导放电电流Isd的时间序列数据。接着，为了提高检测精度，使时间序列数据通过低通滤波器，由此去除噪声，仅提取特定的频带。然后，根据提取出的时间序列数据求出以恒定期间Ts为时间宽度的上引导放电电流Isu的积分值Qsu，同样地求出以恒定期间Ts为时间宽度的下引导放电电流Isd的积分值Qsd。通过求出上引导放电电流Isu的积分值Qsu与下引导放电电流Isd的积分值Qsd的面积比来算出第二放电位置H2m。
作为恒定期间Ts的开始时刻的时刻t22是上升期间Tt结束、预备放电电流Ib稳定在一定值的时刻，所述时刻t22也可通过从时刻t2加上预定的时间宽度Tb而设为时刻t22，也可对预备放电电流Ib的微分变化进行检测，并对所述微分变化的值在一定的范围稳定的情况进行检测而设为时刻t22。
另外，作为恒定期间Ts的结束时刻的时刻t3是从时刻t2加上延迟时间Ta的时刻。
算出的第二放电位置H2m保存于存储部45，并且被输出至局部放电检测电路433。
＜4.集中放电检测电路431的说明＞
图6是对本发明的线放电加工装置100的集中放电检测电路431的动作进行说明的示意图。
集中放电检测电路431是根据第一放电位置H1n的信息对是否发生了集中放电进行检测的电路。具体而言，设为在存储部45与时刻s1n-1一起按照时间序列顺序保存加工开始后运算出的第一放电位置H1n-1。当在时刻sn算出第一放电位置H1n时，集中放电检测电路431以第一放电位置H1n为中心将一定宽度设定为集中放电检测范围W1。此处，集中放电检测范围W1是将线电极进给方向F设为F轴时的线电极E的F轴上的范围。集中放电检测电路431根据时刻sn追溯时间序列，对时刻sn以前的第一放电位置H1n-1的数据是否连续规定数P1而包含于集中放电检测范围W1进行判定。
例如在规定数P1＝3的情况下，从时刻sn追溯时间序列，对时刻sn-1的第一放电位置H1n-1、时刻sn-2的第一放电位置H1n-2及时刻sn-3的第一放电位置H1n-3是否全部包含于集中放电检测范围W1进行判定。集中放电检测电路431在判定结果判断为全部包含于集中放电检测范围W1的情况下，判断为发生了集中放电，将短的时间宽度的集中放电信号Ss输出至脉冲发生电路44。
此处，集中放电检测范围W1设定得比后述的局部放电检测电路433中使用的小范围宽度W2更宽。其原因在于：第一放电位置H1n在上升期间Tt获取，因此容易受到干扰的影响，构成为使集中放电发生的判定具有幅度。
＜5.板厚运算电路432的说明＞
图7是对本发明的线放电加工装置100的板厚运算电路432的动作进行说明的示意图。
板厚运算电路432是根据以时间序列式存储于存储部45的第二放电位置H2m的信息来运算被加工物W的板厚Lp(p＝1、…、P P为板厚的总数)的电路。
具体而言，板厚运算电路432根据以时间序列式存储的第二放电位置H2m的数据算出第二放电位置H2m的F轴方向上的分布，根据第二放电位置H2m的F轴方向上的上限位置与下限位置运算板厚Lp。板厚运算电路432在每当由放电位置运算电路42运算第二放电位置H2m时运算板厚Lp，并将板厚Lp输出至控制装置7。
＜6.局部放电检测电路433的说明＞
图8是对本发明的线放电加工装置100的局部放电检测电路433的动作进行说明的示意图。
局部放电检测电路433根据按照时间序列顺序保存于存储部45的第二放电位置H2m的信息来推定被加工物W的加工面的形状。具体而言，在存储部45按照时间序列顺序保存加工开始后运算出的第二放电位置H2m。局部放电检测电路433将F轴上的线电极E的与上侧通电体9A相接的位置至与下侧通电体9B相接的位置分割为小范围宽度W2。此处，将分割为小范围宽度W2的小范围从与上侧通电体9A相接的位置起依次设为W21、W22、…、W2q、…、W2Q(q＝1、2、…、Q Q为分割数)。局部放电检测电路433对从加工开始后每次运算第二放电位置H2m时包含于小范围W2q内的第二放电位置H2m的数据的数量(计数数)进行计数，进而运算包含于小范围W2q内的第二放电位置H2m的计数数是否为预先决定的阈值TH以上。然后，在存储部45保存小范围W2q、计数数及计数数为阈值TH以上的信息作为组。
当在时刻s2m+1算出第二放电位置H2m+1并从放电位置运算电路42输出时，局部放电检测电路433对包含第二放电位置H2m+1的小范围W2q进行检测，对数据的数量(计数数)进行计数。然后，在包含第二放电位置H2m+1的小范围W2q的计数数为阈值TH以上的情况下，判断为放电局部地偏向，将短的时间宽度的局部放电信号Sb输出至脉冲发生电路44。
此处，也可以从放电位置运算电路42对局部放电检测电路433输出第一放电位置H1n+1，根据第一放电位置H1n+1的信息输出局部放电信号Sb。具体而言，局部放电检测电路433也可当接收到第一放电位置H1n+1时，对包含第一放电位置H1n+1的小范围W2q进行检测，在包含第一放电位置H1n+1的小范围W2q的计数数为阈值TH以上的情况下，判断为放电局部地偏向，将短的时间宽度的局部放电信号Sb输出至脉冲发生电路44。若如此，则能够更迅速地停止放电电流Is的供给。
此处，在局部放电检测电路433中使用的小范围宽度W2设定得比在集中放电检测电路431中使用的集中放电检测范围W1更窄。其原因在于：第二放电位置H2m在恒定期间Ts获取，因此干扰的影响得到抑制，算出了比第一放电位置H1n更准确的放电位置。
＜7.线放电加工装置100的正常动作及集中放电检测时的动作的说明＞
图3是对本发明的线放电加工装置100的正常动作进行说明的时序图。图4是对本发明的线放电加工装置100的集中放电检测时的动作进行说明的时序图。图中的Agate是第二栅极信号的波形，Vg是加工间隙10的极间电压的波形，St是放电发生信号的波形，Mgate是第一栅极信号的波形，Is是加工间隙10的放电电流的波形。
操作者预先将任意的加工条件的数据输入并设定至控制装置7。加工条件的数据存储于控制装置7的存储部71。存储于存储部71的加工条件的数据或基于加工条件的切换信号在进行加工时被输出至脉冲发生电路44。
实施方式的加工电源装置的动作所需的加工条件的数据例如是休止时间(断开时间)Of、1MHz以上的高频的放电的反复频率(放电频率)Mo、主放电电流Ia的持续时间(脉冲宽度)Ma、施加电压(直流电源电压)Vo、加工电流(峰值电流值)Ip、基准电压Vr、判断放电电流是否流动的电流基准值Ir、以及延迟时间Ta。
控制装置7将断开时间Of、放电频率Mo、以及与脉冲宽度Ma的各加工条件的数据输出至脉冲发生电路44，脉冲发生电路44将各加工条件的数据设定于设定电路。另外，控制装置7将基于施加电压Vo的切换信号输出至可变的直流电源11而使直流电源电压成为施加电压Vo，并且将用于检测放电的发生的基准电压Vr的数据输出至电压检测器2。
另外，控制装置7在从板厚运算电路432输入了新的板厚Lp的数据的情况下，进行所输入的与板厚Lp适应的加工条件的变更设定，向脉冲发生电路44输出新变更设定的加工条件的数据。
脉冲发生电路44在加工中测量在设定电路设定的加工条件的断开时间Of。在经过了所设定的断开时间Of的时刻t1，脉冲发生电路44输出第二栅极信号Agate。从脉冲发生电路44输出的第二栅极信号Agate被供给至辅助电源电路1B的开关元件22的栅极。其结果，开关元件22接通，用于从辅助电源电路1B的直流电源21引起放电的直流电压被施加至加工间隙10。
在时刻t1的时间点，预备放电电流Ib(Is)未在加工间隙10流动。然后，当在从时刻t1起不特定的放电待机时间Tw后的时刻t2在加工间隙10发生放电时，预备放电电流Ib(Is)在加工间隙10开始流动而极间电压Vg急剧地下降。此时，预备放电电流Ib(Is)逐渐增大。
当极间电压Vg下降时，极间电压Vg成为基准电压Vr以下。其结果，从电压检测器2向脉冲发生电路44及放电位置运算电路42输出短的时间宽度的放电发生信号St。
放电位置运算电路42当被输入放电发生信号St时，从辅助电源用上侧电流传感器32A及辅助电源用下侧电流传感器32B获取电流值，在预备放电电流Ib的上升期间Tt与恒定期间Ts进行两次放电位置的运算。
作为放电位置运算电路42算出的上升期间Tt的放电位置的第一放电位置H1n及恒定期间Ts的第二放电位置H2m被保存于存储部45，并且第一放电位置H1n被输出至集中放电检测电路431，第二放电位置H2m被输出至局部放电检测电路433。
板厚运算电路432根据以时间序列式存储于存储部45的第二放电位置H2m的信息来运算被加工物W的板厚Lp，并将板厚Lp的数据输出至控制装置7。
局部放电检测电路433根据第二放电位置H2m的信息进行放电是否局部地偏向的判定，在放电局部地偏向的情况下，将短的时间宽度的局部放电信号Sb输出至脉冲发生电路44。局部放电检测时的动作将在后面叙述。
集中放电检测电路431根据第一放电位置H1n的信息判别集中放电，在检测出发生了集中放电的情况下，将短的时间宽度的集中放电信号Ss输出至脉冲发生电路44。
当从电压检测器2输入放电发生信号St时，脉冲发生电路44在从时刻t2起延迟时间Ta后的时刻t3输出第一栅极信号Mgate。然后，主电源电路1A的开关元件12接通，从主电源电路1A向加工间隙10供给大的主放电电流Ia。此时，保持输出第二栅极信号Agate的状态，因此主电源电路1A的直流电源11的电压叠加，将预备放电电流Ib与主放电电流Ia合计后的放电电流Is急剧地上升至所设定的峰值电流值Ip。
另一方面，脉冲发生电路44在从时刻t2至时刻t3之间从集中放电检测电路431接收到集中放电信号Ss的情况下，不输出第一栅极信号Mgate，而停止第二栅极信号Agate的输出(图4)。其结果，主电源电路1A的开关元件12与辅助电源电路1B的开关元件22均成为非导通，极间电压Vg急速地下降，放电电流Is(预备放电电流Ib)急剧地下降而灭弧。在此情况下，在放电电流Is不再流动的时刻t9，脉冲发生电路44开始所设定的加工条件的断开时间Of的测量。然后，在经过断开时间Of后的时刻t10再次输出第二栅极信号Agate，使辅助电源电路1B的开关元件22接通，由此开始下一次的放电(图4)。
脉冲发生电路44在从时刻t2至时刻t3之间未从集中放电检测电路431接收到集中放电信号Ss的情况下(图3)，在输出第一栅极信号Mgate之后，在依照预先设定的脉冲宽度Ma的规定时间后的时刻t4停止第一栅极信号Mgate与第二栅极信号Agate的输出。因此，在时刻t4，主电源电路1A的开关元件12与辅助电源电路1B的开关元件22均成为非导通。其结果，极间电压Vg急剧地下降，放电电流Is从所设定的峰值电流值Ip急剧地下降，在时刻t5灭弧。
脉冲发生电路44在发生放电后供给了第一发的放电电流Is以后，以依照所设定的放电频率Mo与脉冲宽度Ma以1MHz以上的高频使开关元件12反复接通断开的方式，输出第一栅极信号Mgate(图3)。因此，脉冲发生电路44在停止第一栅极信号Mgate的输出后在由放电频率Mo与脉冲宽度Ma决定的休止宽度τoff后的时刻t6再次输出第一栅极信号Mgate。
在放电电流Is(主放电电流Ia)持续在主电源电路1A流动的期间，依照所设定的放电频率Mo，以高频的规定频率输出第一栅极信号Mgate，主电源电路1A的开关元件12反复高速地接通断开，供给放电电流Is。
在放电电流Is随着时间的经过而衰减、低于电流基准值Ir而不再流动的时刻t7，脉冲发生电路44停止第一栅极信号Mgate的输出而使开关元件12断开，并且开始所设定的加工条件的断开时间Of的测量。然后，在经过断开时间Of后的时刻t8再次输出第二栅极信号Agate而使辅助电源电路1B的开关元件22接通，由此开始下一次的放电。
＜8.线放电加工装置100的局部放电检测时的动作的说明＞
图9是对本发明的线放电加工装置100的局部放电检测时的动作进行说明的时序图。
当脉冲发生电路44在时刻t1输出第二栅极信号Agate，从辅助电源电路1B的直流电源21向加工间隙10施加用于引起放电的直流电压时，在时刻t2在加工间隙10发生放电。然后，在加工间隙10中预备放电电流Ib逐渐增加，极间电压Vg急剧地下降。由于极间电压Vg的下降，从电压检测器2向脉冲发生电路44及放电位置运算电路42输出放电发生信号St。
当从电压检测器2输入放电发生信号St时，脉冲发生电路44在时刻t3输出第一栅极信号Mgate，从主电源电路1A向加工间隙10供给主放电电流Ia。将预备放电电流Ib与主放电电流Ia合计后的放电电流Is急剧地上升至所设定的峰值电流值Ip。
放电位置运算电路42当被输入放电发生信号St时，从辅助电源用上侧电流传感器32A及辅助电源用下侧电流传感器32B获取电流值，在预备放电电流Ib的上升期间Tt与恒定期间Ts进行两次放电位置的运算。
作为放电位置运算电路42算出的恒定期间Ts的放电位置的第二放电位置H2m保存于存储部45并且被输出至局部放电检测电路433。
局部放电检测电路433根据保存于存储部45的第二放电位置H2m-1的信息，按照每个小范围W2q对从加工开始后包含于小范围W2q内的第二放电位置H2m的数据的数量进行计数。进而，对包含从放电位置运算电路42输出的第二放电位置H2m的小范围W2q进行运算，在所述小范围W2q的计数数为阈值TH以上的情况下，将局部放电信号Sb输出至脉冲发生电路44(图9)。
脉冲发生电路44在进行正常动作的情况下在发生放电后供给第一发的放电电流Is后，以依照所设定的放电频率Mo与脉冲宽度Ma以1MHz以上的高频使开关元件12反复接通断开的方式，输出第一栅极信号Mgate，但在时刻t12从局部放电检测电路433接收到局部放电信号Sb的情况下，停止接收到的时间点以后的第一栅极信号Mgate的输出(图9)。其结果，主电源电路1A的开关元件12与辅助电源电路1B的开关元件22均成为非导通，极间电压Vg急剧地下降，放电电流Is(预备放电电流Ib)急剧地下降而灭弧。在此情况下，在放电电流Is不再流动的时刻t13，脉冲发生电路44开始所设定的加工条件的断开时间Of的测量。然后，在经过断开时间Of后的时刻t14再次输出第二栅极信号Agate，而使辅助电源电路1B的开关元件22接通，开始下一次的放电。
以上说明的实施方式的加工电源装置已经示出了若干具体的例子，但只要不违背本发明的技术思想，则并不限定于与实施方式相同的结构，能够进行各种变形。
[产业上的可利用性]
本发明可用于金属加工。特别是，本发明的加工电源装置有益于线切割。

Claims (12)

1.一种线放电加工装置，包括：辅助电源电路，向在线电极及被加工物形成的加工间隙施加引起放电的发生的电压并供给预备放电电流；主电源电路，向所述加工间隙供给主放电电流；电流检测器，对在隔着所述被加工物而分别上下设置并向所述线电极供给放电电流的一对通电体与所述加工间隙之间流动的所述放电电流进行检测；以及放电位置运算电路，根据在从向所述加工间隙供给的所述预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间及从达到一定的电流值至供给所述主放电电流为止的第二期间中分别通过所述电流检测器检测出的各个所述预备放电电流来算出放电位置。
2.根据权利要求1所述的线放电加工装置，其特征在于，所述电流检测器包括对经由上侧通电体通过所述辅助电源电路的电压的施加而在所述加工间隙流动的所述预备放电电流进行检测的传感器、以及对经由下侧通电体通过所述辅助电源电路的电压的施加而在所述加工间隙流动的所述预备放电电流进行检测的传感器，所述放电位置运算电路从各个所述传感器获取所述预备放电电流，对所述预备放电电流的积分值进行运算，分别求出面积，通过求出所述面积之比来算出放电位置。
3.根据权利要求1所述的线放电加工装置，其特征在于，所述线放电加工装置还包括集中放电检测电路，所述集中放电检测电路根据在所述第一期间算出的放电位置来判别集中放电。
4.根据权利要求3所述的线放电加工装置，其特征在于，在所述集中放电检测电路判别了集中放电的情况下，所述线放电加工装置停止从所述主电源电路向所述线电极供给所述主放电电流。
5.根据权利要求1所述的线放电加工装置，其特征在于，所述线放电加工装置根据在所述第二期间算出的放电位置来算出板厚。
6.根据权利要求1所述的线放电加工装置，其特征在于，所述线放电加工装置还包括局部放电检测电路，所述局部放电检测电路根据在所述第二期间算出的放电位置来推定所述被加工物的加工面的形状，判定放电局部地偏向。
7.一种线放电加工方法，其特征在于，向被加工物与线电极之间的加工间隙施加引起放电的发生的电压并供给预备放电电流；其后，向所述加工间隙供给主放电电流；在从向所述加工间隙供给的所述预备放电电流的波形的上升至达到一定的电流值为止的第一期间及从达到一定的电流值至供给所述主放电电流为止的第二期间中分别通过所述预备放电电流的电流值来检测放电位置。
8.根据权利要求7所述的线放电加工方法，其特征在于，所述检测放电位置的步骤从对经由上侧通电体在所述加工间隙流动的所述预备放电电流进行检测的传感器与对经由下侧通电体在所述加工间隙流动的所述预备放电电流进行检测的传感器获取所述预备放电电流，对所述预备放电电流的积分值进行运算，分别求出面积，通过求出所述面积之比来算出放电位置。
9.根据权利要求7所述的线放电加工方法，还包括根据在所述第一期间算出的放电位置来判别集中放电。
10.根据权利要求9所述的线放电加工方法，其特征在于，在判别了集中放电的情况下，停止向所述线电极供给所述主放电电流。
11.根据权利要求7所述的线放电加工方法，其特征在于，根据在所述第二期间算出的放电位置来算出板厚。
12.根据权利要求7所述的线放电加工方法，其特征在于，还根据在所述第二期间算出的放电位置来推定所述被加工物的加工面的形状，判定放电局部地偏向。
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