CN117529384A - 线放电加工机以及线放电加工机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的线放电加工机(10)具有：平均极间电压计算部(32)，其计算极间的平均极间电压；校正部(34)，其根据线电极(12)对于工件(14)的加工速度，求出校正平均极间电压；以及电动机控制部(36)，其根据校正平均极间电压控制X轴电动机(24)以及Y轴电动机(26)，使加工中的极间的大小恒定，校正部(34)根据以平均极间电压为分子，以加工速度乘以系数后的值为分母的式子求出校正平均极间电压。

Description

线放电加工机以及线放电加工机的控制方法

技术领域

本发明涉及一种在线电极和工件之间的极间产生放电来进行工件加工的线放电加工机以及其控制方法。

背景技术

国际公开号第2015/145484号公开了一种线放电加工机。线放电加工机具有控制加工速度(加工用电极相对于被加工物的相对速度)的控制部。加工速度和设定速度的差分与加工用电极和加工对象物之间的距离(侧面间隙)相关。因此，控制部根据加工速度与设定速度的差分，校正加工用电极与被加工物之间的极间平均加工电压。控制部根据校正后的极间平均加工电压来控制加工速度。由此，线放电加工机在放电加工中，能够使侧面间隙恒定而提高被加工物的加工精度。

发明内容

加工速度与设定速度的差分的大小与侧面间隙的大小的相关性随着加工速度与设定速度的差分变大而变小。因此，在国际公开号第2015/145484号的线放电加工机中，存在加工速度与设定速度的差分越大，被加工物的加工精度越低的问题。

本发明的目的在于解决上述问题。

本发明的第一方式是一种线放电加工机，其在线电极和工件之间的极间产生放电来进行所述工件的加工，具备：放电状态值获取部，其将所述极间的电压的时间平均即平均极间电压、单位时间内的所述极间的放电脉冲数的倒数、以及从向所述极间施加电压开始到在所述极间产生放电为止的时间即放电延迟时间中的任一个作为放电状态值进行获取；放电状态值校正部，其根据所述线电极相对于所述工件的相对速度即加工速度，校正所述放电状态值，求出校正值；驱动部，其使所述线电极相对于所述工件相对移动；以及控制部，其根据所述校正值控制所述驱动部，使加工中的所述极间的大小恒定，所述放电状态值校正部根据以所述放电状态值作为分子，以所述加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出所述校正值。

本发明的第二方式是一种线放电加工机的控制方法，其在线电极和工件之间的极间产生放电来进行所述工件的加工，具备：放电状态值获取步骤，其将所述极间的电压的时间平均即平均极间电压、单位时间内的所述极间的放电脉冲数的倒数、以及从向所述极间施加电压开始到在所述极间产生放电为止的时间即放电延迟时间中的任一个作为放电状态值进行获取；放电状态值校正步骤，其根据所述线电极相对于所述工件的相对速度即加工速度，校正所述放电状态值，求出校正值；驱动步骤，其由驱动部使所述线电极相对于所述工件相对移动；以及控制步骤，其根据所述校正值控制所述驱动部，使加工中的所述极间的大小恒定，所述放电状态值校正步骤根据以所述放电状态值作为分子，以所述加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出所述校正值。

借助本发明，线放电加工机能够提高工件的加工精度。

附图说明

图1为表示线放电加工机的示意图。

图2为说明放电间隙的图。

图3A以及图3B为表示向极间施加的电压和平均极间电压的曲线图。

图4为表示线放电加工机的示意图。

图5为表示线放电加工机的示意图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

图1为表示线放电加工机10的示意图。线放电加工机10是通过在线电极12与工件14之间(以下有时记作极间)施加电压而产生放电，从而对工件14实施放电加工的机床。线电极12的材质例如是钨系、铜合金系、黄铜系等金属材料。工件14的材质例如为铁系材料、超硬材料等。线放电加工机10具有加工机主体16以及控制装置18。

加工机主体16具有加工电源20、极间电压检测部22、X轴电动机24以及Y轴电动机26。加工电源20向极间施加电压。极间电压检测部22是检测极间的电压(以下有时记作极间电压)的电压传感器。X轴电动机24以及Y轴电动机26使未图示的工件台移动。通过固定在工件台上的工件14与工件台一起移动，线电极12相对于工件14相对移动。

控制装置18具有运算部28以及存储部30。运算部28例如由CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)、GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)等处理器构成。运算部28具有平均极间电压计算部32、校正部34、电动机控制部36以及加工电源控制部38。平均极间电压计算部32、校正部34、电动机控制部36以及加工电源控制部38通过由运算部28执行存储在存储部30中的程序来实现。平均极间电压计算部32、校正部34、电动机控制部36以及加工电源控制部38中的至少一个也可以通过ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成芯片)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等集成电路来实现。平均极间电压计算部32、校正部34、电动机控制部36以及加工电源控制部38中的至少一个也可以通过包含分立器件的电子电路而构成。

存储部30由未图示的易失性存储器和未图示的非易失性存储器构成。易失性存储器例如是RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。例如，暂时使用的数据等被存储在易失性存储器中。非易失性存储器例如是ROM(Read Only Memory：只读存储器)、闪存等。例如，程序、表、映射等被存储在非易失性存储器中。存储部30的至少一部分也可以设置在上述处理器、集成电路等中。

平均极间电压计算部32计算极间电压检测部22检测出的极间电压的时间平均。以下，有时将极间电压的时间平均记作平均极间电压。平均极间电压计算部32相当于本发明的放电状态值获取部。校正部34根据线电极12相对于工件14的相对速度，校正平均极间电压。以下，有时将线电极12相对于工件14的相对速度记作加工速度。在校正部34中进行的平均极间电压的校正将在后面详细叙述。校正部34相当于本发明的放电状态值校正部。电动机控制部36控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，以使加工速度成为目标加工速度。目标加工速度根据在校正部34中进行校正后的平均极间电压设定。以下，有时将在校正部34中进行校正后的平均极间电压记作校正平均极间电压。电动机控制部36相当于本发明的控制部。加工电源控制部38控制加工电源20向极间施加电压。

另外，电动机控制部36也可以对X轴电动机24以及Y轴电动机26进行比例控制、积分控制以及微分控制(PID控制)。电动机控制部36也可以根据基于校正前的平均极间电压所设定的目标加工速度来控制X轴电动机24以及Y轴电动机26。此时，电动机控制部36也可以根据校正平均极间电压设定比例增益、积分时间以及微分时间中的至少一个。

[关于校正部]

图2是说明放电间隙的图。在本实施方式中，将工件14的放电加工中的与线电极12相对于工件14的移动方向正交的方向上的极间的大小称为放电间隙。为了提高线放电加工机10加工的工件14的加工精度，电动机控制部36在工件14的放电加工中，控制X轴电动机24以及Y轴电动机26将放电间隙保持为大致恒定。

在工件14的放电加工中，难以通过线放电加工机10直接检测放电间隙。因此，在本实施方式中，电动机控制部36不是根据放电间隙控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，而是根据平均极间电压控制X轴电动机24以及Y轴电动机26。

但是，即使工件14的放电加工中的平均极间电压恒定，加工速度越高放电间隙也会越小。因此，在本实施方式中，校正部34根据加工速度对平均极间电压进行校正，求出校正平均极间电压。电动机控制部36根据校正平均极间电压控制X轴电动机24以及Y轴电动机26。由此，工件14的放电加工中的放电间隙被保持为大致恒定。

校正平均极间电压由下式(1)求出。式中的“Ec”表示校正平均极间电压。式中的“E”表示平均极间电压。式中的“α1”表示系数。式中的“V”表示加工速度。

Ec＝E/(1+α1·V)…(1)

图3A以及图3B是表示向极间施加的电压和平均极间电压的曲线图。如图3A以及图3B所示，即使在每单位时间的放电脉冲数相等、从向极间施加电压到极间产生放电为止的放电延迟时间相等的情况下，平均极间电压也会根据向极间施加的电压而变化。因此，校正部34根据向极间施加的电压来变更式(1)的系数“α1”。

[作用效果]

在本实施方式的线放电加工机10中，校正部34根据以平均极间电压作为分子，以加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出校正平均极间电压。电动机控制部36根据校正平均极间电压控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，使加工中的放电间隙的大小恒定。由此，线放电加工机10能够提高工件14的加工精度。

在本实施方式的线放电加工机10中，校正部34根据上述的式(1)求出校正平均极间电压。由此，线放电加工机10与加工速度无关，能够使工件14的放电加工中的放电间隙的大小恒定。

在本实施方式的线放电加工机10中，电动机控制部36根据校正平均极间电压，设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及目标加工速度中的至少一个。由此，线放电加工机10能够提高工件14的加工精度。

〔第二实施方式〕

在第一实施方式中，电动机控制部36根据平均极间电压设定目标加工速度。与此相对，在本实施方式中，根据单位时间内的放电脉冲数的倒数来设定目标加工速度。在图3A及图3B所示的例子中，单位时间内的放电脉冲数为“4”，单位时间内的放电脉冲数的倒数为“1/4”。以下，有时将单位时间内的放电脉冲数简称为放电脉冲数。

图4是表示线放电加工机10的示意图。加工机主体16的构成与第一实施方式的加工机主体16的构成相同。控制装置18的运算部28具有放电脉冲数计算部40、校正部42、电动机控制部44以及加工电源控制部38。加工电源控制部38与第一实施方式的加工电源控制部38相同。

放电脉冲数计算部40根据极间电压检测部22检测出的极间电压，求出每单位时间的放电脉冲数，并计算放电脉冲数的倒数。在向极间施加电压，极间的绝缘破坏而产生放电时，极间电压降低。放电脉冲数计算部40根据向极间施加电压之后极间电压变为规定电压以下的次数，求出放电脉冲数。放电脉冲数计算部40相当于本发明的放电状态值获取部。校正部42根据加工速度校正放电脉冲数的倒数，求出校正后的放电脉冲数的倒数。关于在校正部42中进行的放电脉冲数的倒数的校正，在后面详细叙述。校正部42相当于本发明的放电状态值校正部。电动机控制部44控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，使加工速度成为目标加工速度。目标加工速度根据在校正部42中进行校正后的放电脉冲数的倒数来设定。以下，有时将校正后的放电脉冲数记作校正放电脉冲数。电动机控制部44相当于本发明的控制部。校正放电脉冲数的倒数相当于本发明的校正值。

另外，电动机控制部44也可以对X轴电动机24以及Y轴电动机26进行比例控制、积分控制以及微分控制(PID控制)。电动机控制部44也可以根据基于校正前的放电脉冲数的倒数而设定的目标加工速度来控制X轴电动机24以及Y轴电动机26。此时，电动机控制部44也可以根据校正放电脉冲数的倒数设定比例增益、积分时间以及微分时间中的至少一个。

校正部42根据下式(2)求出校正放电脉冲数的倒数。式中的“Nc”表示校正放电脉冲数的倒数。式中的“N”表示放电脉冲数的倒数。式中的“α2”表示系数。式中的“V”表示加工速度。

Nc＝N/(1+α2·V)…(2)

如图3A以及图3B所示，平均极间电压根据向极间施加的电压而变化。因此，第一实施方式的校正部34是根据向极间施加的电压来变更式(1)的系数“α1”。另一方面，如图3A以及图3B所示，放电脉冲数不随向极间施加的电压而变化。因此，本实施方式的校正部42不需要根据向极间施加的电压来变更式(2)的系数“α2”。

[作用效果]

在本实施方式的线放电加工机10中，校正部42根据以每单位时间的放电脉冲数的倒数作为分子，以加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出校正放电脉冲数的倒数。电动机控制部44根据校正放电脉冲数的倒数控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，使加工中的放电间隙的大小为恒定。由此，线放电加工机10能够提高工件14的加工精度。

在本实施方式的线放电加工机10中，校正部42根据上述式(2)求出校正放电脉冲数的倒数。由此，线放电加工机10与加工速度无关，能够使工件14的放电加工中的放电间隙的大小恒定。

在本实施方式的线放电加工机10中，放电脉冲数计算部40根据极间电压检测部22检测出的极间电压，求出每单位时间的放电脉冲数，并计算放电脉冲数的倒数。校正部42根据上述式(2)求出校正放电脉冲数的倒数。由于每单位时间的放电脉冲数不随向极间施加的电压而变化，所以校正部42不需要根据向极间施加的电压来变更式(2)的系数“α2”，能够减小校正部42的处理负荷。

在本实施方式的线放电加工机10中，电动机控制部44根据校正放电脉冲数的倒数，设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及目标加工速度中的至少一个。由此，线放电加工机10能够提高工件14的加工精度。

〔第三实施方式〕

在第一实施方式中，根据平均极间电压来推定放电间隙。与此相对，在本实施方式中，根据放电延迟时间推定放电间隙。如图3A以及图3B所示，放电延迟时间是从向极间施加电压到在极间产生放电为止的时间。

图5是表示线放电加工机10的示意图。加工机主体16的构成与第一实施方式的加工机主体16的构成相同。控制装置18的运算部28具有放电延迟时间计算部46、校正部48、电动机控制部50以及加工电源控制部38。加工电源控制部38与第一实施方式的加工电源控制部38相同。

放电延迟时间计算部46根据极间电压检测部22检测出的极间电压，计算放电延迟时间。如果向极间施加电压后产生放电，则极间电压降低。放电延迟时间计算部46根据从向极间施加电压开始到极间电压成为规定电压以下为止的时间，计算放电延迟时间。放电延迟时间计算部46相当于本发明的放电状态值获取部。校正部48根据加工速度校正放电延迟时间。关于在校正部48中进行的放电延迟时间的校正，将在后面详细叙述。校正部48相当于本发明的放电状态值校正部。电动机控制部50控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，使加工速度成为目标加工速度。目标加工速度根据在校正部48中进行校正后的放电延迟时间来设定。以下，有时将在校正部48中进行校正后的放电延迟时间记作校正放电延迟时间。电动机控制部50相当于本发明的控制部。

另外，电动机控制部50也可以对X轴电动机24以及Y轴电动机26进行比例控制、积分控制以及微分控制(PID控制)。电动机控制部50也可以根据基于校正前的放电延迟时间所设定的目标加工速度来控制X轴电动机24以及Y轴电动机26。此时，电动机控制部50也可以根据校正放电延迟时间设定比例增益、积分时间以及微分时间中的至少一个。

校正部48根据下式(3)求出校正放电延迟时间。式中的“Tc”表示校正放电延迟时间。式中的“T”表示放电延迟时间。式中的“α3”表示系数。式中的“V”表示加工速度。

Tc＝T/(1+α3·V)…(3)

如图3A以及图3B所示，平均极间电压根据向极间施加的电压而变化。因此，第一实施方式的校正部34是根据向极间施加的电压来变更式(1)的系数“α1”。另一方面，如图3A以及图3B所示，放电延迟时间不随极间电压而变化。因此，校正部48不需要根据极间电压变更式(3)的系数“α3”。

[作用效果]

在本实施方式的线放电加工机10中，校正部48根据以放电延迟时间作为分子，以加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出校正放电延迟时间。电动机控制部50根据校正放电延迟时间控制X轴电动机24以及Y轴电动机26，使工件14的放电加工中的放电间隙的大小为恒定。由此，线放电加工机10能够提高工件14的加工精度。

在本实施方式的线放电加工机10中，校正部48根据上述的式(3)求出校正放电延迟时间。由此，线放电加工机10与加工速度无关，能够使加工中的放电间隙的大小恒定。

在本实施方式的线放电加工机10中，放电延迟时间计算部46根据极间电压检测部22检测出的极间电压，计算放电延迟时间。校正部48根据上述式(3)求出校正放电延迟时间。由于放电延迟时间不随向极间施加的电压而变化，所以校正部48不需要根据向极间施加的电压来变更式(3)的系数“α3”，能够减小校正部48的处理负荷。

在本实施方式的线放电加工机10中，电动机控制部50根据校正放电延迟时间，设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及目标加工速度中的至少一个。由此，线放电加工机10能够提高工件14的加工精度。

另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的情况下，可以采用各种构成。

[从实施方式获得的技术思想]

下面记载从上述实施方式能够掌握的技术思想。

一种线放电加工机(10)，其在线电极(12)和工件(14)之间的极间产生放电来进行所述工件的加工，具备：放电状态值获取部(32)，其将所述极间的电压的时间平均即平均极间电压、单位时间内的所述极间的放电脉冲数的倒数、以及从向所述极间施加电压开始到在所述极间产生放电为止的时间即放电延迟时间中的任一个作为放电状态值进行获取；放电状态值校正部(34)，其根据所述线电极相对于所述工件的相对速度即加工速度，校正所述放电状态值从而求出校正值；驱动部(24)、(26)，其使所述线电极相对于所述工件相对移动；以及控制部(36)，其根据所述校正值控制所述驱动部，使加工中的所述极间的大小恒定，其中，所述放电状态值校正部根据以所述放电状态值作为分子，以所述加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出所述校正值。由此，线放电加工机能够提高工件的加工精度。

在上述的线放电加工机中，所述放电状态值校正部也可以根据在将所述修正值设为Sc、将所述放电状态值设为S、将所述系数设为α、将所述加工速度设为V时，Sc＝S/(1+α·V)的式子，求出所述校正值。由此，线放电加工机与加工速度无关，能够使加工中的放电间隙的大小恒定。

在上述的线放电加工机中，所述放电状态值获取部也可以将单位时间内的所述放电脉冲数的倒数或所述放电延迟时间作为所述放电状态值进行获取。由此，放电状态值校正部不需要根据向极间施加的电压来变更系数α，能够减小放电状态值校正部的处理负荷。

在上述的线放电加工机中，所述控制部也可以对所述驱动部进行比例控制、积分控制以及微分控制，使所述加工速度成为目标加工速度，并根据所述校正值设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及所述目标加工速度中的至少一个。由此，线放电加工机能够提高工件的加工精度。

一种线放电加工机(10)的控制方法，其在线电极(12)和工件(14)之间的极间产生放电来进行所述工件的加工，具备：放电状态值获取步骤，其将所述极间的电压的时间平均即平均极间电压、单位时间内的所述极间的放电脉冲数的倒数、以及从向所述极间施加电压开始到在所述极间产生放电为止的时间即放电延迟时间中的任一个作为放电状态值进行获取；放电状态值校正步骤，其根据所述线电极相对于所述工件的相对速度即加工速度，校正所述放电状态值，求出校正值；驱动步骤，其由驱动部(24)、(26)使所述线电极相对于所述工件相对移动；以及控制步骤，其根据所述校正值控制所述驱动部，使加工中的所述极间的大小恒定，其中，所述放电状态值校正步骤中，根据以所述放电状态值作为分子，以所述加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出所述校正值。由此，线放电加工机能够提高工件的加工精度。

在上述的线放电加工机的控制方法中，所述放电状态值校正步骤也可以根据在将所述修正值设为Sc、将所述放电状态值设为S、将所述系数设为α、将所述加工速度设为V时，Sc＝S/(1+α·V)的式子，求出所述校正值。由此，线放电加工机与加工速度无关，能够使加工中的放电间隙的大小恒定。

在上述的线放电加工机的控制方法中，所述放电状态值获取步骤中，也可以将单位时间内的所述放电脉冲数的倒数或所述放电延迟时间作为所述放电状态值进行获取。由此，在放电状态值修正步骤中，不需要根据向极间施加的电压来变更系数α，能够减小放电状态值修正步骤中的处理负荷。

在上述的线放电加工机的控制方法中，在所述控制步骤中也可以对所述驱动部进行比例控制、积分控制以及微分控制，使所述加工速度成为目标加工速度，并根据所述校正值设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及所述目标加工速度中的至少一个。由此，线放电加工机能够提高工件的加工精度。

符号说明

10…线放电加工机，12…线电极，14…工件，24…X轴电动机(驱动部)，26…Y轴电动机(驱动部)，32…平均极间电压计算部(放电状态值获取部)，34…校正部(放电状态值校正部)，36…电动机控制部(控制部)。

Claims (8)

1.一种线放电加工机(10)，其在线电极(12)和工件(14)之间的极间产生放电来进行所述工件的加工，所述线放电加工机的特征在于，具备：

放电状态值获取部(32)，其将所述极间的电压的时间平均即平均极间电压、单位时间内的所述极间的放电脉冲数的倒数、以及从向所述极间施加电压开始到在所述极间产生放电为止的时间即放电延迟时间中的任一个作为放电状态值进行获取；

放电状态值校正部(34)，其根据所述线电极相对于所述工件的相对速度即加工速度，校正所述放电状态值而求出校正值；

驱动部(24)、(26)，其使所述线电极相对于所述工件相对移动；以及

控制部(36)，其根据所述校正值控制所述驱动部，使加工中的所述极间的大小恒定，

所述放电状态值校正部根据以所述放电状态值作为分子，以所述加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出所述校正值。

2.根据权利要求1所述的线放电加工机，其特征在于，

所述放电状态值校正部根据在将所述修正值设为Sc、将所述放电状态值设为S、将所述系数设为α、将所述加工速度设为V时，Sc＝S/(1+α·V)的式子，求出所述校正值。

3.根据权利要求2所述的线放电加工机，其特征在于，

所述放电状态值获取部将单位时间内的所述放电脉冲数的倒数或所述放电延迟时间作为所述放电状态值进行获取。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的线放电加工机，其特征在于，

在所述控制部中，

对所述驱动部进行比例控制、积分控制以及微分控制，使所述加工速度成为目标加工速度，

根据所述校正值，设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及所述目标加工速度中的至少一个。

5.一种线放电加工机(10)的控制方法，该线放电加工机在线电极(12)和工件(14)之间的极间产生放电来进行所述工件的加工，所述线放电加工机的控制方法的特征在于，具备：

放电状态值获取步骤，将所述极间的电压的时间平均即平均极间电压、单位时间内的所述极间的放电脉冲数的倒数、以及从向所述极间施加电压开始到在所述极间产生放电为止的时间即放电延迟时间中的任一个作为放电状态值进行获取；

放电状态值校正步骤，根据所述线电极相对于所述工件的相对速度即加工速度，校正所述放电状态值，求出校正值；

驱动步骤，由驱动部(24)、(26)使所述线电极相对于所述工件相对移动；以及

控制步骤，根据所述校正值控制所述驱动部，使加工中的所述极间的大小恒定，

所述放电状态值校正步骤中，根据以所述放电状态值作为分子，以所述加工速度乘以系数后的值作为分母的式子，求出所述校正值。

6.根据权利要求5所述的线放电加工机的控制方法，其特征在于，

所述放电状态值校正步骤中，根据在将所述修正值设为Sc、将所述放电状态值设为S、将所述系数设为α、将所述加工速度设为V时，Sc＝S/(1+α·V)的式子，求出所述校正值。

7.根据权利要求6所述的线放电加工机的控制方法，其特征在于，

所述放电状态值获取步骤中，将单位时间内的所述放电脉冲数的倒数或所述放电延迟时间作为所述放电状态值进行获取。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的线放电加工机的控制方法，其特征在于，

在所述控制步骤中，

对所述驱动部进行比例控制、积分控制以及微分控制，使所述加工速度成为目标加工速度，

根据所述校正值，设定比例控制的比例增益、积分控制的积分时间、微分控制的微分时间以及所述目标加工速度中的至少一个。