CN1304155C - 用于通过线切割放电加工执行模具加工的方法 - Google Patents

用于通过线切割放电加工执行模具加工的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于通过线切割放电加工执行模具加工的方法，所述方法包括步骤：沿着预定闭合加工路径(1)重复多个加工过程，使得作为闭合加工路径上加工开始点的接近点在不同加工过程中各不相同，从而将一个工件加工成一个模具，所述方法的特征在于进一步包括步骤：得到按加工过程的次数将加工路径(1)平均划分的点(P0，P1，P2，P3)；以及将每个所得到的点定义为不同加工过程的接近点。

Description

用于通过线切割放电加工执行模具加工的方法
技术领域
本发明涉及一种通过线切割放电加工执行模具加工的方法，一种用于准备模具加工程序的方法和设备，一种装有用于准备模具加工的程序的线切割放电加工设备，以及一种用于存储模具加工程序的存储介质。
背景技术
当为了将一个工件加工成一个模具而通过线切割放电加工进行模具加工时，多个加工过程(包括粗略加工过程到精加工过程)在同一个工件上重复。在这种情况下，对于所有的加工过程(从粗略加工过程到精加工过程)，线切割放电加工通常沿着同一路径在同一接近点开始和重复。
图7A至7D示出了传统的沿着一个圆形路径执行的模具加工的一个例子。导线电极的一个加工路径在图7A至7D的左边示出，而沿着上述加工路径执行的该模具加工的示范程序显示在图7A至7D的右边。在图7A至7D中，附图标记1表示一个圆形的加工形状(shape)，附图标记2，3和4的箭头表示该导线电极的加工路径。在这个例子中，四个加工过程被执行。在图7A至7D的坐标系统中，向右的方向用“+X”表示，向上的方向用“+Y”表示。
在第一个加工过程中，首先导线电极按照直线插入命令沿着一个直线路径从加工开始点Q(在这个例子中与加工形状圆环1的中心吻合，该中心的坐标定义为X＝0和Y＝0)行进到接近点P0。接近点P0被定义为X轴“+”方向上远离加工开始点Q一个量值“10”的位置。命令“G01G42X10.”被编写用于根据导线电极的前进方向进一步调整导线电极向右前进方向的偏移量。根据这个命令，导线电极执行在从加工开始点Q到接近点P0线性移动(如箭头2所示)的同时执行线切割放电加工。然后，一命令“G02X_Y_I-10.”被编写用于在加工形状圆环1上指定一个结束点(X，Y)，以致留下一个预定保留部分，以及用于执行顺时针方向弧形插入。因此，如箭头3所示，导线电极沿着加工形状圆环1(或圆形的加工路径)执行线切割放电加工。当导线电极到达终点时放电加工暂时停止(命令“M01”)。然后，如箭头4所示操作者在机器操作面板上开动一个开始按钮来执行切割加工(命令“X10.Y0I_J_”)。在切割加工完成时，导线电极的运动被停止(命令“M00”)，并且切割心被移除。此后，导线电极返回加工开始点Q(即，加工形状圆环1的中心)。
在第二个加工过程中，提交一个使用从加工开始点Q(加工形状圆环的中心)到接近点P0的线性插入的线性传送命令。在第二个加工过程中，接近点P0同样被定义为X轴“+”方向上远离加工开始点Q一个量值“10”的位置。命令“G01G41X10.”被编写用于根据导线电极的前进方向进一步校正导线电极向左前进方向的偏移量。此后，命令(“G03I-10.”)被编写用于沿着加工形状圆环1(或闭合的圆形加工路径)执行逆时针方向弧形插入。对于涉及(I，J)(代表插入弧形的中心位置，其中I是X坐标值，J是Y坐标值)的命令，J＝0被排除并且只有“I＝-10.”在图7B中被编程。根据上述的程序，导线电极在与第一个加工过程相反的方向上移动，以致第一个精加工过程沿着加工形状圆环的整个圆周执行。
在第三个加工过程中，执行从加工开始点Q到接近点P0线性插入的线性传送命令(命令“G01G42X10.”)被编程。此后，编写一个顺时针方向弧形插入命令(“G02-10.”)，以致第二个精加工过程沿着加工形状圆环1或闭合的圆形加工路径执行。
同样地，第四个加工过程(第三个精加工过程)被编程为逆时针方向执行，使得导线电极沿着加工形状圆环1或闭合的圆形加工路径逆时针方向移动，如箭头3所示，以便沿着加工形状圆环1执行形状精加工过程。
如上所述，在传统的模具加工中，多次加工通过导线电极从加工开始点Q到接近点P0以及沿着加工形状圆环1轮流在各相反方向上执行重复移动来进行。
如上所述，在传统的模具加工中(多个加工过程，包括粗略加工过程和精加工过程，被重复执行)，在每一个加工过程中，接近点P0被固定在相同的位置。因此，如图8所示，由于加工过程被重复，在接近点P0处容易形成一个陷入凹痕5。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于消除上述现有技术的缺陷并提供一种执行模具加工的方法，一种准备模具加工的程序的方法和设备，以及一种用于存储模具加工程序的存储介质。
根据本发明的第一个方面，提供了一种准备模具加工的程序的方法，该程序在线切割放电加工期间沿着一个预定的闭合加工路径重复多个加工过程，将一个工件加工成一个模具。该方法包括一个为模具加工准备一个程序的步骤，该程序使得作为加工路径上开始点的接近点在不同的加工过程中各不相同。该模具加工程序可以在无心(coreless)加工后重复多个精加工过程。
优选地，上述方法进一步包括得到按加工过程的重复次数平均划分闭合加工路径的周长的点的步骤；和将每一个得到的点定义为不同加工过程的接近点的步骤。更优选地，该定义步骤包括步骤：当所得到的点被定位在相距加工路径拐角处或其具有比预定值大的曲率的弯曲部分的第一预定距离内时，将与沿着该预定加工路径的拐角或弯曲部分相距第二预定距离的点定义为接近点。
根据本发明的第二个方面，提供了一种设备，用于基于输入到其中的一个加工形状准备在线切割放电加工中使用，用于模具加工的程序。该设备包括用于根据输入的加工形状定义一个闭合加工路径的加工路径定义装置；以及一个用于为模具加工准备一个程序的程序准备装置，该程序沿着闭合的加工路径重复多个加工过程，从而将一个工件加工成一个模具。该程序准备装置准备该程序，使得作为加工路径上的加工开始点的接近点在不同的加工过程中各不相同。该模具加工程序可以是在无心加工后重复执行多个精加工过程的程序。
优选地，该设备进一步包括一个用于获得按输入的加工过程重复次数平均划分加工路径的点，以及用于将得到的每个点定义为不同加工过程的接近点的接近点定义装置。更优选地，当所得到的点被定位在相距加工路径拐角处或其具有比预定值大的曲率的弯曲部分的第一预定距离内时，接近点定义装置将沿着加工路径相距该拐角或弯曲部分一个第二预定距离的点定义为接近点。
根据本发明的第三个方面，提供了一种用于存储程序的计算机可读存储介质，该程序用于准备在线切割放电加工中使用的用于模具加工的程序。该程序沿着预定的闭合加工路径重复执行多个加工过程，从而将一个工件加工成一个模具，并且被如此准备，使得作为加工路径上加工开始点的接近点在不同的加工过程中各不相同。该模具加工程序可以是在无心加工后重复执行多个精加工过程的程序。
相据本发明的第四个方面，提供了一种用于通过线切割放电加工执行模具加工的方法。该方法包括步骤：沿着一个预定的闭合加工路径重复执行多个加工过程，使得作为闭合加工路径上加工开始点的接近点在不同的加工过程中各不相同，从而将一个工件加工成一个模具。该模具加工可以是在无心加工后执行多个精加工过程的加工。
优选地，该方法进一步包括步骤：得到按加工过程的次数将加工路径平均划分的点；以及将每一个所得到的点定义为不同加工过程的接近点。更优选地，该定义步骤包括步骤：当所得到的点被定位在相距加工路径拐角处或其具有比预定值大的曲率的弯曲部分的第一预定距离内时，将沿着该预定加工路径与该拐角或弯曲部分相距第二预定距离的点定义为接近点。
根据本发明的第五个方面，为线切割放电加工设备提供上述用于为模具加工准备程序的设备。
附图说明
本发明上述以及其他的目的，特性和优点将参照附图并基于优选实施例在下面作进一步更为详细的描述，其中
图1A至1D图解了根据通过本发明准备的模具加工程序的一个实施例执行的模具加工的加工过程，以及与每个加工过程相应的加工程序；
图2是用于根据本发明准备模具加工程序的程序准备设备的一个实施例的主要部分的框图；
图3是提供有图2所示的程序准备设备的线切割放电加工设备的主要部分的框图；
图4A和4B用于解释在本发明的模具加工程序的准备中当接近点靠近加工形状的拐角部分时接近点怎样被改变；
图5A和5B用于解释在本发明的模具加工程序的准备中当接近点靠近具有比预定值大的曲率的弯曲部分时接近点怎样被改变；
图6是本发明用于准备模具加工程序的方法的一个实施例的流程图；
图7A至7D图解了根据传统模具加工程序执行的模具加工过程，以及与加工过程相应的各加工程序；而
图8显示了传统模具加工方法中在接近点形成的一个凹痕。
具体实施方式
图1A至1D图解了根据通过本发明准备的模具加工程序的一个实施例执行的模具加工的加工过程，以及与每个加工过程相应的加工程序。图1A至1D显示了一个例子，其中一个工件被加工成与图7中所示的传统模具加工方法相同的圆形加工开关1。
第一加工过程与图7A中所示的传统加工过程相同，并且相应的加工程序也相同。
然而，在第二加工过程中，作为导线电极在闭合加工路径上的加工开始点的接近点P1被设置在沿顺时针方向从第一加工过程的接近点P0前进了加工形状圆环1的四分之一周长的位置。换句话说，在加工程序中写下命令“G01G41Y-10.”，以使导线电极从加工开始点Q行进到在Y坐标的“-”方向上离开加工开始点Q一个量值“10”的接近点P1处。
接下来，编写一个加工命令“G03J10.”，用于使导线电极围绕加工形状圆环1在与第一加工方向相反的方向(逆时针方向)行进一圈，以加工与第一个加工过程相同的工件。在这一点上，由于加工形状圆环1的相对接近点P1的中心位置为I＝0和J＝10，程序中的命令变为仅仅是“J10”，而I＝0在其中被排除。
在第三加工过程中，命令“G01G42X-10.”被编程，用于将从第二加工过程的接近点P1在加工形状圆环1上顺时针前进其圆周的四分之一而到达的点P2定义为接近点。在第三加工过程中，加工命令“G02I10.”被编程，用于使导线电极围绕加工形状圆环1在与第二加工过程加工方向相反的方向(也就是，与第一个加工过程相同的方向(向前的方向))行进一圈。
在第四加工过程中，命令“G01G41Y10.”被编程，用于将从第三加工过程的接近点P2在加工形状圆环1上沿顺时针前进圆周的四分之一而到达的点P3定义为接近点。在第四加工过程中，加工命令“G03J-10.”被编程，用于使导线电极围绕加工形状圆环1在与第三加工过程相反的方向(反加工方向)行进一圈。
如上所述，通过当线切割放电加工的多个加工过程(包括粗加工过程和精加工过程)在同一个工件上执行时在不同加工过程中沿着加工形状改变接近点P的位置，可以防止形成凹痕(图8中附图标记5所示的陷入部分)，该凹痕是因为在多个加工过程中接近点始终不变而产生的。
在上述的实施例中，加工形状的圆周总长根据加工过程的数目被平均划分，并且每一个划分点被定义为不同加工过程的不同接近点P。然而，假如进行模具加工的加工形状具有如图4A中所示的多个弯折部分，当所得到的接近点被定位在相距弯折部分(拐角部分)的预定范围内时，图4B中所示的与拐角相距预定数值ΔL的点被定义为接近点。并且，当所得到的接近点如图5A所示位于相距具有比预定值大的曲率的弯曲部分的预定范围内时，接近点如图5B所示的那样移动。
可替代地，不是将根据加工过程数目平均划分加工形状的总长度所得到的点之一定义为接近点P，而是可以将沿着加工形状从在先加工过程的接近点前进一个预定量值而到达的点，作为每一个加工过程中后继加工过程的接近点。
此外，用于执行上述模具加工的程序可以仅仅通过输入加工形状或其他数据而自动准备。
图2是用于根据本发明准备模具加工程序的程序准备设备的一个实施例的主要部分的框图，而图3是图2中所示的线切割放电加工设备的主要部分的框图。
参照图3，线切割放电加工设备40包括用于准备加工程序的程序准备设备30，以及控制单元50，其进一步包括数字控制设备或类似设备，用于控制该线切割放电设备40。
该控制单元50包括处理器51，存储器52(由ROM或RAM组成)，显示器53，输入装置54(例如键盘)，针对外部存储介质输入或输出加工程序或类似程序的接口55，针对相应轴的运动控制电路56，输入/输出电路57，以及其他部件，它们通过总线58与处理器51连接。
运动控制电路56控制X-轴和Y-轴马达来驱动一个工作台以在相互正交的X-和Y-方向上定位工件，控制Z-轴马达以在垂直于X-和Y-轴的方向上移动一个上导向装置，并且控制U-轴和V-轴马达，其用于进行锥形加工(U-轴和V-轴沿彼此垂直的方向延伸)。运动控制电路56进一步包括反馈控制装置或类似装置，用于反馈各轴(X，Y，Z，U和V)的每个马达的位置，速度和电流。相应轴的伺服马达65通过伺服放大器61与运动控制电路56连接。位置和速度检测器安装在每个伺服马达中，并且被构造成用于将位置和速度反馈给运动控制电路56；然而，它在图3中被省略。
输入/输出电路57与电源供给电路62相连接，电路62用于在工件和线切割放电加工设备的导线之间提供电压，从而导致放电，输入/输出电路57还连接到用于传递导线电极通过作为工件的加工开始点的通孔的自动连接设备63，用于馈送导线电极的导线电极馈送设备64，和其他外部设备。
上述线切割放电加工设备40的结构与传统的导线放电加工设备的结构相同，除了线切割放电加工设备40提供有一个程序准备设备30之外。
参照图2，将详细地描述程序准备设备30。该程序准备设备提供有一个处理器(CPU)10，它通过总线21连接到ROM 11，RAM 12，图形控制器13，键盘15，硬盘驱动器(HDD)16，软(已注册的商标)盘驱动器(FDD)17和光盘驱动器(CDD)19。处理器10基于存储在ROM 11中的系统程序整体控制程序准备设备30。RAM 12用于临时存储数据和已准备的程序。
图形控制器13将来自处理器10的显示数据转换成显示信号，并将它们传送到显示器14。显示器14接收这些显示信号并在其上显示与之相同的图像。CRT(阴极射线管)显示器，液晶显示器或其他显示器都可以作为显示器14使用。键盘15提供有操作键，功能键和其他用于输入数据或指令的按键。硬盘驱动器(HDD)16存储例如准备程序的数据，以便即使切断电源后仍然可保存该数据。软盘驱动器(FDD)17读取存储在软(注册商标)盘18上的数据或将准备的程序写在软盘(注册商标)18上。光盘驱动器(CDD)19将准备的程序写在光盘(CD)20，例如CD-R或CD-RW上。
上述程序准备设备的硬件结构与传统程序准备设备的结构相同。
上述程序准备设备与传统的程序准备设备的不同之处在于其中存储了系统程序，用于根据输入加工形状，输入加工开始点，输入接近点和输入的加工过程数目为模具加工自动准备程序。
图6关于程序准备设备30根据一个程序准备模具加工程序的流程图，所根据的程序被包含在程序准备设备的系统程序中，用于准备模具加工程序。
当一个加工形状被加工时，加工开始点Q，接近点P0，加工过程的次数n以及用于每一个加工过程的偏移量被设置，并通过键盘15输入用于准备模具加工程序的命令，处理器10执行如图6中所示的步骤。
处理器10读取预定的加工形状，预定的加工开始点Q，预定的接近点P0，加工过程的预定数目n以及每一个加工过程的预定偏移量(步骤100)，并且计算预定加工形状的外周距离L(步骤101)。计算出的距离L被除以加工过程的次数n以得到分割量m(步骤102)。m的值可以是数值L/n本身，其整数部分，难过将0.5的小数计为1并且舍掉剩下部分而舍入的数值，或通过将小数部分计为1而舍入的数值。
然后，基于在步骤100读出的信息，加工程序被准备并存储在RAM12中(步骤103)，该程序包括用于使导线电极从加工开始点Q行进到接近点P(在这种情况下，是接近点P0)的加工行进命令，用于使导线电极沿着加工路径从接近点P顺时针行进到一个保留点(在该保留点处仍有预定量的保留部分)的加工命令，用于将导线电极暂时停止在预定点的暂停命令，用于将接近点P定义为由手工输入的切断命令执行的导线电极行进的最终位置的定位命令，以及用于将导线电极的行进停止在接近点P的停止命令。例如，当加工形状1是图1A至1D所示的圆形时，以下的程序根据在步骤100读取的数据被编写。
G01G42X10.
G02X_Y_I-10
M01
X10.Y0I_J_
M00
X0
如果加工形状是图4A和4B中所示的样子，程序同样地被准备，其中包括用于使导线电极从加工开始点Q行进到接近点P的馈送行进命令，用于指定沿着预定加工形状起自接近点P的相应路径的加工行进命令，用于暂停导线电极以保留未切部分的命令，以及用于在切断过程完成后停止导线电极的命令。
然后，用于计出加工过程的次数的计数器i被设置成“1”，具有决定加工方向的位的寄存器R被设置为“1”(步骤104)。如果在寄存器R设置“0”，则表示加工方向和偏移校正方向与第一个加工过程相同(在这个实施例中，顺时针方向)。换句话说，如果在其中设置“1”，则表示加工方向和偏移校正方向与第一个加工过程相反(在这个实施例中，逆时针方向)。
接着，在步骤100读取的接近点P0加上在步骤102得到的相除量m与计数器i的值相乘后得到的值，以得到此时用于加工过程的接近点P(步骤105)。确定所得到的位置P是否位于相距拐角部分的第一预定长度内(步骤106)。如图4A所示，当在步骤105得到的接近点P位于相距拐角部分(其在加工形状的路径之间的结合点外)的第一预定距离内时，则与第二预定距离ΔL相加来指示一个新的点，其被定义为一个接近点P(步骤107)。相反地，如果在步骤105得到的接近点P不位于第一预定长度内，该点即被定义为接近点。
接下来，准备一个用于执行从加工开始点Q到所得到的接近点P的线性插入，同时在根据存储在寄存器R中的值决定的偏移校正方向上执行一个偏移校正的行进命令(步骤108)，并且进一步准备和存储用于确定导线电极的行进方向是顺时针还是逆时针，以及用于使导线电极围绕加工形状行进一圈的行进命令(步骤109)。
在图1A至1D所示的实施例中的第二加工过程中，由于是在i＝1和R＝1的条件下，导线电极逆时针方向行进，并且接近点P被定义为从在步骤100读取的接近点P0沿着加工形状圆环(或加工路径)顺时针前进i×m＝1×(L/4)所到达的位置。因此，一个程序被准备并在RAM12中存储于第一程序存储之后，其中包括用于执行从加工开始点Q到接近点P的线性插入的行进命令(步骤108)和用于指定从接近点P围绕加工形状延伸一圈的闭合加工路径的命令(步骤109)。换句话说，在图1A至1D所示的实施例中，下面的程序被重新准备并存储在RAM 12中。
G01G41Y-10.
G03J10.
Y0
然后，计数器i加“1”并且寄存器R加“1”以反转存储在其中的值(“1”变成“0”或“0”变成“1”)，并确定计数器i中的值是否等于或大于加工过程的次数n(步骤110和111)。如果计数器i中的值没有达到加工过程的次数n，程序返回步骤105并重复后继的步骤。在这种情况下，由于计数器i加“1”，接近点P顺时针方向前进与相加后的值对应的相除量m。换句话说，在图1A至1D所示的实施例中，当计数器i中的值变为“2”时，接近点P被定义为P＝P0+2×(L/4)，使得新的接近点被定义为从第一加工过程的接近点P0沿着加工形状顺时针方向前进周长的1/2所到达的点P2。此外，由于寄存器R中的值反变为“0”，偏移校正方向和行进方向与第二加工过程中的相反。因此，其中导线电极在与第一加工过程的方向(顺时针方向)相同的方向上行进的下面程序被准备并存储在RAM 12中。
G01G42X-10.
G02I10.
X0
由于计数器i被加“1”并且寄存器R在步骤110被反转，使得条件变为i＝3和R＝1，用于第四加工过程的接近点P被定义为P＝P0+3×L/4，并且用于使导线电极围绕加工形状逆时针行进一圈的程序被准备并存储在RRAM 12中。
G01G41Y10.
G03J-10.
Y0
当计数器i加“1”(步骤110)并且计数器i中的值达到加工过程的次数n时(在图1A至1D所示的实施例中当i达到n＝4时)，为模具加工准备程序的过程结束。
如此产生的程序被从RAM12传送到硬盘驱动器16并存储在其硬盘中。同样地，它可以分别通过软(已注册的商标)盘驱动器(FDD)17和光盘驱动器(CDD)19被写在软(注册商标)盘18和光盘(CD)20中。
在上述的实施例中，接近点被定义为根据加工过程的次数将加工形状上加工路径的长度平均划分所得到的点，并且每个后继加工过程的新接近点可以通过将每个在先加工过程的旧接近点沿着加工路径前进一个预定长度来得到。在这种情况下，步骤102是不必要的，并且在步骤105中使用预定值m，而不是相除值m。在这种情况下，选择预定值m以满足下面的公式：
m×n＜加工形状的总长度L
其中n是加工过程的次数。
同样，如果图6中所示的用于为模具加工准备程序的程序存馏在软(已注册的商标)盘18或CD 20，例如CD-R或CD-RW中，并且被传统程序准备设备所读取，则其能够完全通过输入加工形状，加工开始点，接近点，加工过程的次数或其他数据来准备上述模具加工程序。
此外，上述程序准备设备的编程功能可以和线切割放电加工设备的控制器相结合；即，上述用于准备模具加工程序的程序被存储在线切割放电加工设备的控制器中，使得线切割放电加工设备本身能够准备模具加工程序并执行它以完成膜具加工。
在上述的实施例中，在粗加工过程执行后执行精加工过程。然而，如果粗加工过程通过无心加工来执行，则本发明可以应用于精加工过程，该过程被重复多次，使得每个精加工过程的接近点各不相同。这种情况与上述实施例基本相同，除了第一加工过程不是粗加工过程而是精加工过程之外。
根据本发明准备的模具加工程序，在重复包括粗加工过程和精加工过程的多个加工过程的情况下，可以避免在接近点形成凹痕，从而完成更精确的模具加工。
虽然已通过附图中所示的优选实施例描述了本发明，然而这些实施例仅仅是说明性的，而不是用于限定本发明。因此，本发明应当完全由权利要求的范围所限定，并且能够在不脱离权利要求的范围的情况下做不同的修改和变化。

Claims (3)

1.一种用于通过线切割放电加工执行模具加工的方法，所述方法包括步骤：沿着预定闭合加工路径(1)重复多个加工过程，使得作为闭合加工路径上加工开始点的接近点在不同加工过程中各不相同，从而将一个工件加工成一个模具，所述方法的特征在于进一步包括步骤：得到按加工过程的次数将加工路径(1)平均划分的点(P0，P1，P2，P3)；以及将每个所得到的点定义为不同加工过程的接近点。
2.根据权利要求1所述的方法，所述模具加工包括在无心加工后执行的多个精加工过程。
3.根据权利要求1所述的方法，其中定义步骤包括步骤：当所得到的点与加工路径(1)拐角或其曲率大于预定值的弯曲部分之间的距离在第一预定距离内时，将沿着所述预定加工路径相距该拐角或弯曲部分一个第二预定距离的点定义为接近点。
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