CN1207064A - 线切割放电加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种线放电加工方法,以作为分别为直线或者曲线的规定的路径(70)的1个段而确定的程序块的集合的NC程序为基础,沿着规定路径使线电极(22)和工件(W)的一方向着另一方作相对移动的同时通过放电对工件实施与规定路径相对应的切缝(74)进行加工;该方法包括:存储当加工停止后从规定的路径脱离的线电极位置的步骤;确定以最短的距离将线电极位置连结在被指定的段(80)上的连接位置(82)的步骤;为使线电极返回到规定的路径而将线电极移向连接位置的步骤。在可以从线电极的位置向所指定的段作垂线的场合连接位置是该段与其垂线的交点,否则的话,连接位置为在其段两端中离线电极的位置最近的一方。

Description

线切割放电加工方法及装置

技术领域

本发明所涉及的是一种呈属线切割放电加工方法及装置，具体为：根据程序块(program block)集合的NC程序沿着规定的路径让线电极与工件的一方朝着另外一方作相对的平面移动，与此同时在线电极与工件之间实施放电从而对工件实现与其路径相对应的切缝加工。特别是涉及这样的线切割放电加工方法及装置，当在规定的路径途中停止加工而使线电极自该路径脱开时，可使线电极返回到其路径上来。

背景技术

一般地，线切割放电加工装置在使行走中的线电极沿着规定的路径相对工件进行移动的同时通过在线电极与工件之间进行放电便可对工件进行宛如细线般的与规定的路径相对应形状的切缝(slit)加工。具有0.3-0.01mm直径的线电极，通常由线缠绕架经由给多个滚轮、线附予抗力(张力)的装置以及一对线导致后输送给拉伸装置。加工中，线电极在一对线导轮之间以垂直架设的状态行走。相对于工件的线电极的移动路径位于与线电极行走方向相垂直的平面(X-Y平面)内。操作者通常是在加工之前编成作为确定该路径的程序块集合的NC程序。这种线切割放电加工装置非常适合于加工精度很高的精密加工。由于加工中产生的工件材料的小片状态的原因，所以在移动路径的中途有时不得已发生该线电极的断线而使加工停止的情况。这种不期望产生的断线现象，例如根据附加给线的张力的急剧下降而被检测出来。

一般情况，当这种线电极的断线一被检测出来，便使一对线导轮在X-Y平面内从工件的加工停止位置向着作为线移动路径始点的的起始孔移动。这种移动是依据NC程序自动进行的。而且，当线电极进入起始孔时，便与拉伸线的装置连接在一起。由于起始孔直径大于加工切缝的宽度，所以线电极便很容易地插进起始起始孔内。这样，使各线电极在线缠绕架到线拉伸装置之间作恢复连续性的动作，所谓的“线连接”之后，架设在一对线导轮间的线电极追随着加工切缝返回到加工停止位置。

然而，当加工停止位置远离起始孔时，为使线极复原则需要花费一定时间。因此，操作者例如通过操作摇控器用目视可使一对线导轮从加工停止位置移动至判断为很容易地通过手动操作进行“线连接”工作的位置。多数场合，作为该位置常选择单纯形状的加工切缝。操作者用手工操作将线电极插入加工切缝内并连接在拉伸线装置上。

由于操作者是通过目视将一对线导轮移向加工切缝的，所以，如图5(B)所示的那样，它们的位置有时并不精确地与线移动路径一致。这种场合，线电极22便会在一对线导轮14A及14B之间发生弯曲现象。图5(B)中夸大了线电极22与切缝74的位置偏差，为消除掉所不希望的弯曲现象，则有必要让线电极22返回到线移动路径。对操作者而言，操作摇控器装置通过目视使线电极22返回到线移动路径是件难事。

发明的公开

本发明之目的在于提供一种当线电极在线移动路径中途加工停止后而从该路径脱离时，很容易地让线电极返回线移动路径的线切割放电加工方法及装置。

本发明之另外目的在于提供一种当线电极发生断线时，快速且可靠地使线电极复原的一种线切割放电加工方法及装置。

有关本发明的其它目的，将在以下继续的说明中部分地进行阐述并通过本发明的实践，同行们会有相应的了解。

为实现上述目的，本发明提供一种线放电加工方法，作为根据分别为直线或者曲线的规定的路径的1个段所确定的程序块的集合的NC程序，沿规定的路径使线电极和工件的一方向着另一方作相对移动的同时，通过放电对工件实施与规定的路径相适应的切缝加工；它包含有：

存储由规定路径脱开的线电极位置的步骤；

由规定的路径的段的集合中指定1个段的步骤；

确定将线电极的位置的最短的距离连接在所指定的段上的连接位置的步骤；

及为了让线电极返回到规定路径使线电极移向连接位置的步骤。

较理想的是：当能够从线电极的位置向所指定的段作垂线的场合，连接位置是该段与其垂线的交点，否则，连接位置是在该段的两端内离线电极较近的一方。

此外，本发明还提供一种线放电加工装置，包括：让线电极和工件的一方向另外一方作相对移动的移动装置；读出作为规定的路径分别为直线或者曲线的1个段所确定的程序块的集合的NC程序，将沿前述规定的路径所作的移动对前述移动装置进行指令的控制器；通过放电对工件实施与前述规定的路径相适应的切缝加工其特征在于包括有：

存储多个程序块、在规定的路径中途加工停止的位置及从规定的路径脱离的线电极位置的存储器；

从规定的路径的段的集合中输入1个段的输入装置；

确定以最短的距离将线电极的位置连结在被输入的段上的连接位置的装置；

与存储器及确定连接位置的装置相连接，根据在加工停止位置、线电极位置、连接位置、以及规定路径中有关自连接位置至加工停止位置的部分的程序块，确定让线电极返回到加工停止位置的确定路径的装置。

图面的简单说明

图1表示含有使断线的线电极复原的装置的线切割放电加工装置的说明图。

图2为说明图1中的线恢复装置实施例的框图。

图3表示由多个段所组成的线移动路径的一侧。

图4(A)为加工中显示装置的显示。

图4(B)是线导轮与被加工工件的平面图。

图5(A)表示线连接时线导轮与工件的平面图。

图5(B)为线连接时的线导轮与工件的截面图。

图6为线连接后显示装置的显示。

图7为线连接后显示装置的显示。

图8(A)是表示线导轮于X-Y平面内与线移动路径相连接位置时的示图。

图8(B)是表示线导轮于X-Y平面内与线移动路径相连接位置时的其它示图。

图9(A)为线导轮于X-Y平面内与线移动路径相连接时线导轮与工件的平面图。

图9(B)表示线导轮于X-Y平面内与线移动路径相连接时线导轮与工件的截面图。

图10及11表示说明线恢复(返回)装置工件状态的同步时序图。

实施本发明所采用的最佳形态

参照图面说明采用本发明的线恢复装置的线切割放电加工装置。正如图1中所示的那样，线切割放电加工装置2包含有设置在床身4上的X-Y工作台。该X-Y工作台6，由图1中用箭头所示的沿X方向移动的X工作台6A和沿垂直于X方向的Y方向移动的Y工作台6B所组成。X工作台6A和Y工作台6B通过与伺服电机10A和10B相连接的各自的球螺栓进行移动。固定工件W的工件台8设置在X-Y工作台6上。由线缠绕架20开卷的线电极22，经由多个滚轮24沿规定的输送路线被输送给一对线导轮14A及14B。位于上侧的线导轮14A及下侧的线导轮14B被垂直设置在与工件W相对置的位置，并分别通过支架16A及16B被连接在电机18A及18B上。该一对线导轮14A及14B，同X-Y工作台6一样，可通过对遥控器装置(未作图示)的操作而使其移动。进而，线电极22再经由滚轮24及线拉伸装置12，被输送到适合回收线的料罐13里。加工过程中，线电极22置在附与一定张力的状态下朝着料罐13方向行走的。

线切割放电加工装置2，包括将电压施加在线电极22与工件W之间的电源兼NC单元28。电源兼NC单元28分别与被设置在线输送路上的与线电极22相接触的接触元件和工件台8相连接。由操作人员通过例如键盘等方式输入NC程序或各种参数的输入装置30和装有触摸面板(touch panel)58且显示线移动路径的例如LCD那样的显示装置32与NC单元28相连接。触摸面板58是一种用手指触摸其表面便可输入位置信息的装置。NC单元28在把所输入的NC程序解码后将与移动量相当数目的脉冲信号提供给电机控制部34。电机控制部34根据该脉冲信号将各自的驱动信号提供给电机10A、10B、18A及18B。电源兼NC单元28包括有：例如由微型计算机所组成的NC部38、图像处理部46，以及使线电极22返回(恢复)到线移动路径而后返回到加工停止位置的恢复装置36的一部分。

如图2所示，NC部38包括：对由输入装置30输入的NC程序进行解码的控制线切割放电加工装置整体工作的控制部40和为使线电极22返回到停止加工位置所存储必要信息例如由ROM所构成的存储器42以及产生驱动电机所需的脉冲信号的脉冲发生部44。

控制部40对加工前所作成的作为程序块集合的NC程序进行解码并给各程序块附以块序号。一个程序块，是作为移动路径为直线或者曲线的一个段被确定的。图3表示由10个段所构成的线移动路径的一个例子。例如，一个程序块包含有段为直线的信息和段长度的信息。或者，1个程序块包括段为曲线的信息和有关其曲率及运行方向(是顺时针旋转还是反时针旋转)的信息。控制部40向存储器提供多个程序块和块序号，存储器42以将程序块附以相关块序号的图表形式将它们进行存储。控制部40将依据NC程序的解码所获得的表示移动量的移动指令信号提供给脉冲发生部44。脉冲发生部44将与移动量相当数目的脉冲信号提供给电机控制部34。

控制部40再将多个程序块和块序号提供给图像处理部46。图像处理部46包含有：定标部48、座标变换部50、点数据作成部52、由例如RAM构成的存储器54、及指示符控制部56。定标部48将由多个程序块确定的移动路径换算成显(表)示装置32的画面尺寸。座标变换部50向经过换算后的线移动路径中的若干个点提供位于画面座标系之中的座标。点数据作成部52作成由换算后的线移动路径构成的点。存储器54将来自座标变换部50的座标数据和来自点数据作成部52的点数据进行存储。指示符控制部56对显示在显示装置32画面上的指示符进行控制。

线恢复装置36包含有：显示装置32、触摸式面板58、点群化部68、段确定部64、连接位置确定部66、及恢复路径确定部62。触摸式面板58将操作者用手指触摸到的点的位置信息提供给点群化部68及位置控制部56。然后，由触摸式面板58向连接位置确定部66发出其工作指令。位置控制部56依据其位置信息将所指示的点的位置显示在画面上。点群化部68依照规定的规则把其周围的点附加给由操作者用手指所触摸的点而作成一组(群)点。换言之，点群化部68将操作者用手指触摸的点变换成如图6中由参照符号76所表示的区域。当段确定部64一接收到来自由点群化部68表示的一组(群)数据时，将对其一组点与存储在存储器54内的线移动路径中的一组点进行比较。然后，再由段确定部64确定出2组点中所包含的点完全相同的段。这样，触摸式面板58、点群化部68及段确定部64便可实现对由操作者进行的线移动路径的段的指定。被指定的段由所确定的该段的程序块的块序号进行特别指定、并将块序号存储在存储器54里。经指定过的段再经由座标变换部50输送给显示(表示)装置32。显示装置32按图7所示的那样强调所指定的段80。连接位置确定部66按照来自触摸(接触)式面板58的工作指令确定将线电极的位置以最短的距离连接在其段上的位置，即“连接位置”。该“连接位置”的信息被提供给恢复路径确定部62。恢复路径确定部62将与从线移动路径上的“连接位置”到加工停止位置部分有关的程序块自存储器42中读出，并确定使线电极22经由“连接位置”返回到加工停止位置的路径。有关该返回路径的信息被提供给控制部40。

接着，参照图10及11阐述因线电极的断线而使加工停止而后当线电极脱开该路径时使线电极返回到该路径的方法。但是，必需留意的一点是加工停止的原因决不仅限于线电极的断线。同理，操作者使线电极自其路径脱开的原因也并不仅限于本实施例所表示的范围。

正如图3所示，在本发明的实施例中，线移动路径由10个段构成。根据加工顺序，将会给线移动路径的各段，换言之，将给各程序块附以从1到10的块序号。

步骤S1表示线切割放电加工的开始。加工中，依照金属块序号的顺序，垂直配置的线电极22，换言之一对线导轮14A及14B，在X-Y平面内沿着线移动路径朝工件W方向作相对移动。此时，一方面，线电极22在附有规定张力的状态下沿线运送路程行进，另一方面，使线电极22与工件W之间产生放电。

图4(A)表示加工过程中显示在显示装置32画面上的线的移动路径。线移动路径由实线70表示，位于加工工件W上的线电极22的(换言之)一对线导轮14A及14B的位置由^*号表示。显示装置32左侧的画面上显示有线电极22的位置座标和NC程序。图4(B)表示加工中的线电极22位于^*号处时的工件W。工件W上开有作为线移动路径起始点的起始孔75。进而，再通过放电加工使工件W表面形成切缝74。加工过程中的线电极22的位置由NC控制部38检测出并存储在存储器42中。

由步骤S2时常进行对加工是否停止的判断。当线电极22在位于图4(A)的画面中附有^*的位置出现断线、而使加工停止时，在断线发生的某一时刻的线电极22的位置，换言之，即加工停止后的位置座标由步骤S3存储在存储器42中。加工停止位置^*如图3中详细表示的那样，包含在块序号(5)的程序块所确定的段里。

在步骤S4中，操作者操作遥控装置使一对线导轮14A及14B沿工件W作相对移动，操作者将其配置在判断为能以手动方式很容易地对“线连接”实施操作的位置处。另外，在本实施例中，利用遥控器装置对线导轮14A及14B实施的移动并未在显示装置32的画面中以^*反映出来。“线连接”用的位置是由例如操作者为了进行线连接而站立瓣位置和加工切缝74形状的单纯性决定的。也许操作者也想将一对线导轮14A及14B配置在与切缝74一致的位置、但仅靠操作者的目视是难以实现该操作的。当线导轮14A及14B移动后，操作者采用手动方式将线电极22插进切缝74，并将其与线拉伸装置12连接起来。

图5(A)表示线连接结束时的工件W。在X-Y平面内略微偏离切缝74的线电极22的位置由步骤S5存储在存储器42里。因此，正如图5(B)所示的那样，线电极22在一对线导轮14A及14B之间产生弯曲。为了容易理解本发明，夸大了线电极22与切缝74之间的位置偏离。

为了消除线电极22的弯曲(屈曲)现象，必须将线电极22的位置向切缝74一侧进行修正。在步骤S6中，操作者通过用手指触摸触摸面板58的表面，便可在线移动路径的10个段中指定出离线电极22最近的一个段。在步骤S7中，段确定部64根据操作者触摸过的画面上的点的位置来确定由操作者所指定的段。这样，操作者所指定的段由确定该段的程序块序号得到特别指定，并将该块序号存储在存储器54中。在步骤S8中，该段80正如图7所表示的那样是由粗线表示的。或者也可以由与线移动路径的其它部分相异的颜色表示。该段80相当于图3中的块序号(2)所表示的程序块。段确定部64将块序号输送给连接位置确定部66。在步骤S9中，连接位置确定部66将判断是否能从线电极22的位置向所指定过的段80作垂线。正如图8(A)中所表示的一样，如果能够向段80作垂线，其方法将进入步骤S10，并将段80与其垂线的交点82确定为连接位置。否则的话，其方法将进入步骤S11，正如图8(B)所表示的那样，在段80的两端中，将距离线电极的位置最近的一端82确定为连接位置。

接着，在步骤S12中，一旦从输入装置30输进由操作者所指示的加工重新开始的信号时，恢复返回路径确定部62将从存储器42中读出涉及从线移动路径上的连接位置到加工停止位置部分的程序块。在图3所示的实施例中读出块序号(2)、(3)、(4)及(5)的程序块。然后，在步骤S13中，由恢复路径确定部62确定线电极22经由“连接位置”返回至加工停止位置的路径。基于与该返回路径有关的信息，控制部40按图9(A)所示的状态使线电极22返回到“连接位置”82。(S14)图9(B)表示此时位于加工切缝74中垂直配置的线电极22。然后，在步骤S15中使线电极22通过线移动路径返回到加工停止位置。并在该加工停止位置将施加的电压加在线电极22与工件W之间再次开始加工。(S16)

本发明决不仅限定于与所公开的形式完全相同的内容，显然，可参照上述说明进行多种改进和变更。例如，在由操作者以指定线移动路径的段为目的所说明的实施例中设置了触摸式面板58、点群化部68及段确定部64。不过，可以代之以将图3中所示的附有块序号的线移动路径显示在显示装置32上，操作者可在观察所显示的内容的同时将块序号输入给输入装置30。为了说明发明的本质及发明在实用方面的应用而选择了前述的实施例。发明之范围则由所附的权利要求范围给予定义。

Claims (3)

1.一种线放电加工方法，以作为分别为直线或者曲线的规定的路径的一个段而确定的程序块的集合的NC程序为基础，沿着所述规定的路径使线电极和工件的一方向着另一方作相对移动的同时，通过放电在工件上实施与所述规定的路径相对应的切缝加工；其特征在于包括有如下步骤：

存储脱离了前述规定路线的线电极位置的步骤；

从所述规定路径的段的集合中指定一个段的步骤；

确定以最短的距离将线电极位置连接在该被指定的段上的连接位置的步骤；

以及为让线电极返回到前述规定的路径朝着连接位置移动线电极的步骤。

2.由权利要求1所述的线切割放电加工方法，其特征在于：确定所述连接位置的步骤还包括有：在可以自线电极的位置向所指定的段作垂线的场合将该段与该垂线的交点作为连接位置，其它场合，将该段两端中离线电极的位置最近的一方作为连接位置的步骤。

3.一种线切割放电加工装置，包括使线电极与工件的一方向着另一方作相对移动的移动装置；及对作为分别为直线或曲线的规定的路径的一个段而确定的程序块的集合的NC程序进行解读并将沿所述规定的路径所作的移动对所述移动装置进行指令的控制器，通过放电对工件实施与所述规定的路径相对应的切缝加工；其特征在于包括有：

存储多个程序块，在所述规定的路径中途停止加工的位置；及自所述规定的路径脱离的线电极位置的存储器；

从所述规定的路径的段的集合中指定1个段的装置；

确定以最短的距离将线电极的位置与所指定的段结合在一起的连接位置的连接位置确定装置；及被连接在所述存储器与所述连接位置确定装置上的根据加工停止位置、线电极位置、连接位置以及所述规定的路径中有关自连接位置至加工停止位置部分的程序块，使线电极返回到加工停止位置的确定路径的装置。

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