TW201334900A - 線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係為一種以線電極的火花放電位置進行垂直校正的裝置，控制器以偵測線切割放電電壓的大小變化，以控制線切割放電加工機中，上、下機頭相對於矩形工件在不同方向運動及位移動作；使線電極以靠近或遠離一矩形工件的方向，做反覆調整該上、下機頭的位置，達到臨界放電位置點；該上機頭，在不同的運動方向以調整移動裝置，逐漸地使該上機頭向該矩形工件靠近到達到臨界放電位置點，該線電極上的火花放電現象會均勻發生在該矩形工件的表面上，此時該上機頭與該下機頭即達到，使該線電極對該矩形工件參考水平面，相對垂直位置的校正。

Description

線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置

本發明是一種可應用於線切割放電加工機的線電極垂直校正的裝置，尤其是一種對於三軸線切割放電加工機中，線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，可應用於X(U)或Y(V)等不同方向，利用上、下機頭同步靠近放電臨界點時，以放電火花位置可以微調整上、下機頭的位置移動，以達成線電極與矩形工件相對參考水平面垂直校正的方法與裝置。

在習知的線切割放電加工機的垂直校正方法中，例如本國發明專利第485076號說明書中所揭露者可知，在習用技術係以使用垂直校正器來對線切割放電機的線電極(銅線)，以移動上、下機頭的位置進行垂直校正，如第一圖所示為兩種不同構造形狀的垂直校正器，包括一矩形垂直校正器(1)、一圓形垂直校正器(1a)。以該矩形垂直校正器(1)而言，其校正的方法是將矩形垂直校正器(1)安裝在床台上，使PX1面與PX2面與X軸平行，而PY1面與PY2面與Y軸平行，移動工作狀態的線電極(銅線)，先在下機頭X、上機頭U方向求得PX1面與PX2面上的同時接觸點，或先在下機頭Y方向、上機頭V方向求得PY1面與PY2面上的同時接觸點，接著再對各別相對另一方向做相同的動作，去求得上下同時接觸點，如此可以找到銅線的垂直位置；但此矩行垂直校正器(1)的缺點在於必須校正器主體(7)安裝在與床台平行的平面上，否則需要做多次X、Y方向重複校正，才能收斂到垂直位置；所以，同理，該矩行垂直校正器(1)中的矩形上校板(2)與矩形下校板(3)，亦需具有相當良好的平面精度、平行度及垂直精度，才能有準確的校正度。

另一種圓形垂直校正器(1a)的上校板(2a)、下校板(3a)上，各具有一圓形環(C1、C2)，該二個圓形環(C1、C2)是在同一個同心軸上，將銅線通過該二個圓形環(C1、C2)，將銅線與該上下圓形環(C1、C2)接觸，而找出該二個圓形環(C1、C2)的圓心位置，銅線通過該二個圓心位置就是在垂直線位置，此種圓形垂直校正器的校正方法可以找出線電極(銅線)的絕對垂直位置，但仍然需要透過製做該垂直校正器的輔助治具，及對一圓形環至少需要三點接觸位置來求得圓心，所以需要多次的接觸點量測以得到圓心位置，為提升校垂直的精確度，還需要多次量測圓心位置後，再求一平均值來加以達成。

另外如本國發明專利第I226271號所揭露的一種線切割放電加工機尋邊校垂直的方法，如第二圖所示可以直接利用工件(20)進行尋邊校垂直，因該工件(20)的底面係安置在線切割放電加工機的工作台(50)表面，以該工件(20)的底面邊緣形成的銳角，作為垂直校正的偵測參考點，以線切割放電加工機的上機頭(51)至少於三個不同高度的位置，以四次靠邊動作讓切割線(53)與偵測參考點做接觸，根據不同的接觸移動量及數學三角形的相似關係，即可求得上、下機頭之高度及垂直正確位置，此種校垂直方法雖然可以不需要經過高精密的垂直校正器的輔助，但需要在Z軸不同高度的位置做四次靠邊動作，以在不同的高度進行靠邊之移動量，利用數學上三角形之相似關係，以四條聯立方程式，求得上、下機頭之高度及垂直位置的正確值，經過此複雜的數學運算亦可以求得切割線(53)的絕對垂直位置。

但對線切割放電加工機在加工技術的高精度標準要求下，被加工的工件安置在機台的水平度的誤差亦被慎重考量，絕對垂直位置的切割線在有水平誤差的工件上進行線切割放電加工，完成加工的路徑形狀亦會發生誤差，例如，加工路徑形狀是一正圓形，以絕對垂直位置的切割線在一有斜度的工件平面上完成加工後的路徑形狀可能已成為一橢圓形，本發明即是提出一種新的技術方法以火花放電的位置依被加工工件的參考水平面，找出相對垂直線的位置，以確保加工路徑形狀的準確度。故本發明可以避免使用習用技術需要高平行度、垂直精度及平面精度的垂直校正器等輔助工具；不需要經過多次的尋邊動作量測及複雜的數學公式運算去求取絕對垂直的位置；對被加工工件安裝於線切割放電加工機的工作台面的水平配合精度要求的允差範圍較大，更可以有效地避免平面水平度誤差的影響。

為達上述目的，本發明係為一種可應用於三軸線切割放電加工機中，以線電極的火花放電位置進行垂直校正的裝置，包括一控制器，以偵測線切割放電電壓的大小變化，以控制線切割放電加工機中，上、下機頭同時同步相對於一矩形工件在不同方向運動及位移動作；使線電極以靠近或遠離一矩形工件的方向，做同時同步自動反覆調整該上、下機頭的位置，達到臨界放電位置點；該上機頭可以一位置調整裝置，在不同方向以手動或電動方式微調整移動的位置，逐漸地使該上機頭向該矩形工件靠近到達到臨界放電位置點，該線電極上的火花放電現象會達成均勻發生在該矩形工件的表面上，此時該上機頭與該下機頭即到達，使該線電極對該矩形工件參考水平面，相對垂直位置的校正。

對線切割放電加工機導電用的線形加工刀具而言，在公開的習用技術中有稱為切割線或銅線者，在敘述本發明實施例等說明中則統稱為線電極。在說明本發明線電極以火花放電位置進行垂直校正的方法，如第三圖所示本發明上下機頭與線電極與矩形工件關係位置立體圖中，一矩形工件(30)立方體的六個表面皆彼此相互垂直成直角，在理想的狀況是固定放置在工作台的水平面上，線切割放電加工機的控制器會依偵測到的電壓值與一預設的電壓值比較，以控制一線電極(53a)與該矩形工件(30)相對接近或遠離；若偵測到的電壓值低於該預設的電壓值，則控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對遠離；若偵測到的電壓值高於該預設的電壓值，則控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對接近；如此即是控制一下機頭(52a)及一上機頭(51a)相對於該矩形工件(30)，同時同步在X、Y軸方向運動，該下機頭(52a)與該上機頭(51a)可以在Z軸方向做相對運動。透過所述的上機頭(51a)及下機頭(52a)的夾持，穿過該線電極(53a)導電以供放電切割作用，當該線電極(53a)靠近該矩形工件(30)到達可以間隙放電的位置時，就會發生間隙放電火花的現象，若該線電極(53a)實質電性連接到該矩形工件(30)時就會發生電流短路而停止間隙放電。

如第四圖本發明以火花放電位置進行垂直校正的動作示意圖，在(I)圖中，線切割放電加工機控制器可控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)在X軸方向，進行相對接近或相對遠離地移動位置；當該下機頭(52a)位移至X軸A1的位置，該同步移動的上機頭(51a)的位置是在離該矩形工件(30)較遠的位置B1的位置時，使該線電極(53a)的一端與該矩形工件(30)接近到達間隙放電的距離內，此時若為達到垂直位置的目的，而同步移動該下機頭(52a)位移至X軸A2及該上機頭(51a)位移至B2位置，更接近該矩形工件(30)時，該線電極(53a)就會與該矩形工件(30)發生實質電性連接的情況，造成電流短路；在(II)圖中控制器當偵測到的電壓值小於該預設的電壓值時，則會控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對遠離，則該下機頭(52a)在X軸的位置朝向遠離該矩形工件(30)的方向移動到達接近A3位置，同時同步地，該上機頭(51a)在X軸的位置朝向遠離該矩形工件(30)的方向移動到達接近B31位置；控制器會依偵測到的電壓大小變化，以控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)自動相對接近或相對遠離；若該下機頭(52a)在X軸的位置，以靠近或遠離該矩形工件(30)方向做反覆調整該下機頭(52a)在X軸的位置，達到A3臨界放電位置點；該上機頭(51a)則需由一位置調整裝置，調整在X軸移動的位置，逐漸地使該上機頭(51a)向該矩形工件(30)靠近到B3，達到臨界放電位置點，此時該上機頭(51a)與該下機頭(52a)即到達該線電極(53a)在XZ平面上對X軸垂直的位置。

如第五圖本發明以火花放電位置進行垂直校正的另一型態之動作示意圖，在(I)圖中，當該上機頭(51a)位移至X軸B1’的位置，該同步移動的下機頭(52a)的位置是在離該矩形工件(30)較遠的位置A1’的位置時，使該線電極(53a)的一端與該矩形工件(30)接近到達間隙放電的距離內，此時該控制器就會依偵測到的電壓值是小於該預定電壓值，控制該線電極(53a)往與該矩形工件(30)相對遠離的方向移動，該下機頭(52a)則位移至X軸A2’及該上機頭(51a)位移至B2’位置；在(II)圖中控制器當偵測到的電壓值大於該預設的電壓值時，則會控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對接近，則該下機頭(52a)在X軸的位置朝向接近該矩形工件(30)的方向移動到達接近A31’位置，該上機頭(51a)在X軸的位置則由該位置調整裝置以朝向遠離該矩形工件(30)的方向移動到達接近B31’位置；控制器會依偵測到的電壓大小變化，以控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)自動相對接近或遠離；若該下機頭(52a)在X軸的位置，達到A3’臨界放電位置點；該上機頭(51a)則需由該位置調整裝置，微調整在X軸移動的位置，逐漸地使該上機頭(51a)向該矩形工件(30)遠離的方向移動到B3’，達到臨界放電位置點，此時該上機頭(51a)與該下機頭(52a)即到達該線電極(53a)在XZ平面上對X軸垂直的位置。

依上述相同的原理、相似的方法步驟，去控制調整該線電極(53a)在Y軸方向進行位置移動，以該線電極(53a)與該矩形工件(30)在Y軸方向，進行相對接近或相對遠離地移動位置，調整該上機頭(51a)與該下機頭(52a)對該矩形工件(30)達到臨界放電位置點，此時該上機頭(51a)與該下機頭(52a)即到達該線電極(53a)在YZ平面上對Y軸的垂直位置。

本發明線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，依前述的步驟，可以包括一控制器，以偵測到的電壓值與一預設的電壓值比較，以控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對接近或相對遠離；若偵測到的電壓值低於該預設的電壓值，則控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對遠離；若偵測到的電壓值高於該預設的電壓值，則控制該線電極(53a)與該矩形工件(30)相對接近；依偵測線切割放電電壓的大小變化，以控制該下機頭(52a)及該上機頭(51a)相對該矩形工件(30)的在X軸、Y軸方向，進行同步與同時的運動及位移動作；使該線電極(53a)以相對靠近或相對遠離該矩形工件(30)方向做反覆調整該該線電極(53a)的位置，達到臨界放電位置點；該上機頭(51a)的位置可由一調整移動裝置在U、V方向調整移動，該調整移動裝置係設置在一Z軸立柱與該上機頭(51a)之間，當該線電極(53a)上的火花放電現象，達成均勻發生在該矩形工件(30)的表面上時，此時該上機頭(51a)與該下機頭(52a)即到達使該線電極(53a)對該矩形工件(30)參考水平面，相對垂直位置的校正。

如第六圖中(I)圖所示，係為一般五軸線切割放電加工機的U、V軸運動結構，該上機頭(51a)可以在U、V軸方向移動，該上機頭(51a)是連接在一Z軸立柱(56)下端，該Z軸立柱(56)是由滑軌連接在一U、V軸移動塊(55)下方，則該上機頭(51a)可以在U、V、Z軸方向移動。若線切割放電加工機以三軸運動的型態，該上機頭(51a)與該下機頭(52a)做為在X軸與Y軸方向固定一同運動，該下機頭(52a)與該上機頭(51a)可以在Z軸方向做相對運動，此三軸型態的線切割放電加工機的實施方式，可由該上機頭(51a)與該下機頭(52a)僅為在Z軸方向做相對運動，而X軸與Y軸方向固定不動，X軸與Y軸方向的運動則由安置工件的工作台做移動，但為了使該線電極(53a)對該矩形工件(30)參考水平面的垂直校正，則須對該上機頭(51a)在U、V方向做調整移動，如第五圖中(II)圖所示，該上機頭(51a)是連接在一U、V位置調整塊(55a)下端，該U、V位置調整塊(55a)則連接至該Z軸立柱(56)下端，該U、V位置調整塊(55a)的位置調整移動方式，則可以由在U或V方向，不同方向上裝設控制旋轉鈕、旋轉螺絲、電子手輪等，以供手動調整，或安裝小型步進馬達以按鍵電動調整移動在U或V方向的位移量，以達成該線電極(53a)對該矩形工件(30)參考水平面，相對垂直位置的校正。

如第七圖本發明火花放電現象示意圖，即為當該線電極(53a)在逐步達成垂直校正時，接近該矩形工件(30)產生放電火花(40)的現象，如(a)圖即為該線電極(53a)以該下機頭(52a)先靠近該矩形工件(30)的側面時，由下端開始放電火花(40)的現象；如(b)圖即為當該上機頭(51a)靠近該矩形工件(30)，逐步到達垂直位置時，該線電極(53a)放電火花(40)的現象逐步由下端延伸至中間；如(c)圖即為當該下機頭(52a)及該上機頭(51a)靠近該矩形工件(30)的側面，皆達到臨界放電位置點，放電火花(40)的現象均勻發生在該矩形工件(30)的側面上，即為該線電極(53a)對該矩形工件(30)的水平參考面，達到垂直校正的位置。如(d)圖即為該線電極(53a)以該上機頭(51a)先靠近該矩形工件(30)的側面時，由上端開始放電火花(40)的現象；如(e)圖即為當該下機頭(52a)靠近該矩形工件(30)，逐步到達垂直位置時，該線電極(53a)放電火花(40)的現象逐步由上端延伸至中間；如(f)圖即為當該上機頭(51a)及該下機頭(52a)靠近該矩形工件(30)的側面，皆達到臨界放電位置點，放電火花(40)的現象均勻發生在該矩形工件(30)的側面上，即為該線電極(53a)對該矩形工件(30)的水平參考面，達到垂直校正的位置。依本發明的方法，若該矩形工件(30)的水平參考面不是定位在實際絕對的水平面上時，該線電極(53a)依然可以達到相對於該矩形工件(30)的水平參考面垂直校正的目的，放電加工後的路徑形狀依然可以正確實現在被加工工件上。

所以本發明的線電極以火花放電位置進行垂直校正的方法與裝置，可以避免使用習用技術需要高平行度、垂直精度及平面精度的垂直校正器等輔助工具；不需要經過多次的尋邊動作量測及複雜的數學公式運算去求取絕對垂直的位置；對被加工工件安裝於線切割放電加工機的工作台面的水平配合精度要求的允差範圍較大，更可以有效地避免平面水平度誤差的影響，以達使該線電極(53a)對該矩形工件(30)參考水平面，相對垂直位置的校正的功能。

綜合上述，本發明已藉由實施例加以說明，但並不以實施例的內容來限定本發明的精神，各種的變更形式與修飾，應依本發明申請專利範圍所定義者包涵。

(1)．．．矩形垂直校正器

(1a)．．．圓形垂直校正器

(2)．．．矩形上校板

(2a)．．．圓形上校板

(3)．．．矩形下校板

(3a)．．．圓形下校板

(7、7a)．．．校正器主體

(C1、C2)．．．圓形環

(20)．．．工件

(50)．．．工作台

(51、51a)．．．上機頭

(52、52a)．．．下機頭

(53)．．．切割線

(53a)．．．線電極

(30)．．．矩形工件

(40)．．．放電火花

(55)．．．U、V軸移動塊

(55a)．．．U、V位置調整塊

(56)．．．Z軸立柱

第一圖　係習用垂直校正器示意圖

第二圖　係習用技術利用工件進行尋邊校垂直之實施示意圖

第三圖　係本發明上下機頭與線電極與矩形工件關係位置立體圖

第四圖　係本發明以火花放電位置進行垂直校正的動作示意圖

第五圖　係本發明以火花放電位置進行垂直校正的另一型態之動作示意圖

第六圖　係本發明上機頭U、V方向調整機構示意圖

第七圖　係本發明火花放電現象示意圖

(51a)．．．上機頭

(52a)．．．下機頭

(53a)．．．線電極

(30)．．．矩形工件

Claims (9)

1. 一種線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，包括：一控制器，以偵測到的電壓值與一預設的電壓值比較，以控制一線電極與一矩形工件相對接近或相對遠離；一上機頭及一下機頭，以供穿過及夾持該線電極，該控制器可以在不同方向，使該下機頭及該上機頭以相對靠近或相對遠離該矩形工件方向，做反覆調整該上機頭及該下機頭與該矩形工件的相對位置；該上機頭係以一位置調整裝置，可微調整在不同方向的位置移動；其特徵在於，該位置調整裝置係位於該上機頭與第三軸立柱之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，該控制器偵測到的電壓值若低於該預設的電壓值，則控制該線電極與該矩形工件相對遠離，若偵測到的電壓值高於該預設的電壓值，則控制該線電極與該矩形工件相對接近。
3. 如申請專利範圍第1項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，該線電極係在X軸或Y軸方向與該矩形工件，相對接近或相對遠離。
4. 如申請專利範圍第3項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，所述的第三軸係為Z軸。
5. 一種線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，係在以三軸運動型態的線切割放電加工機中，包括一控制器，以偵測到的電壓值與一預設的電壓值比較，以控制一線電極與一矩形工件相對接近或相對遠離；一上機頭與一下機頭係供穿過及夾持該線電極，相對於該矩形工件，在X軸或Y軸方向固定一同運動，該下機頭與該上機頭可以在Z軸方向做相對運動；一U、V位置調整塊係位於該上機頭與Z軸立柱之間，做U、V方向的位置移動調整。
6. 如申請專利範圍第5項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，該U、V位置調整塊的位置可以由控制旋轉鈕，以供手動調整。
7. 如申請專利範圍第5項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，該U、V位置調整塊的位置可以由旋轉手輪，以供手動調整。
8. 如申請專利範圍第5項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，該U、V位置調整塊可以由小型步進馬達及按鍵以電動方式，調整移動位置。
9. 如申請專利範圍第5、6、7、8項所述的線電極以火花放電位置進行垂直校正的裝置，該上機頭與該下機頭僅為在Z軸方向做相對運動，而X軸與Y軸方向固定不動，X軸或Y軸方向的運動則由安置工件的工作台做移動。