1281880 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、本發明係關於一種放電加工機的放電電源控制電路， 尤私一種可應用於微線放電加工機及雕模放電加工機上， 令該等放電加工機可進行小》線寬的微小加工作 業。 【先前技術】 放電加工乃是利用自然放電的現象對具導電性的工件 進行加工，通常是將導電電極及工件置於絕緣加工液中， 並令其兩者不可接觸，之後再分別於電極與工件上施加極 ，相異的電壓，使電極與工件之間存在一電壓差以形成電 %、待電極與工件之間的間隙緩慢地縮小到一定距離時， 因為電極與工件相對的面上一定會有較為突出的凸點（無 法由肉眼見及），而導電電極與工件在相對凸點處的電場 將達最強，所以存在於兩凸點之間的絕緣液會因為電場強 度超過其耐壓強度，而不再具有絕緣效果，是以，兩相對 凸點會因為極性相異而產生放電現象。放電時會產生 溫（約在6,00(TC〜10,00(rc)故可作為加工之用。 门 以線切割放電加工機來說，同樣是藉由放電加工原理 達到加工目的，但在目前工業有朝向微小精密機械發展的 趨勢，如何提升加工的精密程度，將是提升放電加工機價 值的關鍵。而如何看待一台線切割放電加工機的加工特 性，則可由加工速度及加工精度來評斷，其中加工速度一 般是參考金屬移除率及面加工速度來決定，而加工精度則 1281880 必而由工件加工後的表面粗糙度、工件尺寸及形狀、起割 J的定位精度與放電溝槽寬度來判斷之，其中以放電溝槽 寬度所佔比例較大，亦即，若放電溝槽寬加工過大則勢必 會直接影響到工件尺寸精度與形狀精度，而放電溝槽寬卻 又疋與平均間隙電壓成正比，與加工速度及絕緣加工液成 反比，故可若能降低間隙電壓，即可提高加工速度與加工 液的比電阻值，進而降低放電溝槽寬。是以，若要有效地 控制放電加工機以加工出高品質的產口口口，則必需有效地控 制其加工參數。 請配合參閱第七圖A、B所示，一般放電加工機的加 工參數包含有放電延遲時間％、放電時間、、放電休止時 間t〇(為放電時間的數倍）、開路電壓、（電源所提供的 電壓）、工件電壓Vg(實際放電電壓）、放電尖峰電流丨p (電流愈大，加工速度快但加工表面愈粗糙）、加工極^ P (指電極所連接電源極性而言）、放電頻率（影響加工 表面。口貝）及功率係數D (高加工速度，需調整縮短休止 時間，增加放電時間）等特性。 由上述可知，若要符合不同工件的加工品質，則需要 電源控制電路控制提供予放電加工機電極及工件的電源， 而目則國内所生產的線放電加工機因為放電電源控制電路 概可分為：電容器放電迴路（藉由電容器儲存電能的特性， 控制放電迴路路徑流經電極，即可無需開關元件達到反覆 提供電極加工電源的目的）、附有電晶體控制的電容器2 電迴路（藉由電晶體開關（M)以隔離於電極（5 〇 1281880 1 )與電源（v)之間，遮斷放電電流，在絕緣加工液未 恢復絕緣狀態之前，防止再有電流流入電極與工件中）， 及電晶體放電迴路（如第八圖所示，除令電極（5〇) / 工件（5 1 )有電源（v)隔絕效果外，可縮短放電間隔， 並且藉由無負載電壓的確認，檢知極間絕緣恢復與否，調 整適當的放電休止時間，提升功率）。 就上述放電加工機電源控制電路型式來說，該電晶體 放電迴路的控制效果優於另外兩者，惟，該等電源控制電 路仍無法提供微小精度的加工作業，以線切割放電加工機 來說國内所使用的線桉仍限制在〇 · 1 m m以上，而機械加 工朝向精密化已是趨勢，故應就現有的電源控制電路加以 改良，令放電加工機具有微小精度的加工作業，以有助於 國内發展微型機械加工的工業。 【發明内容】 為此，本發明的主要目的係提供一種能夠使用線徑在 0.08mm m線電極的線切割放電加工機之電源控制放電 加工機，令本發明應用在線切割放電加工機上，具有微線 切割的加工作業。 欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該電源控制 電路包含有： —一主控制器、，係可供設定放電參數’依照該放電參數 设定值，決定驅動的時間； -驅動電路，係連接至該主控制器的輸出端，其由一 放電驅動電路及一洩電驅動電路所組成； 1281880 一放電電源迴路，從# & ^ 端，其主要由一電子門； 該放電驅動電路的輸出 及電阻係串接於電哪：及至卜電阻組成，該電子開關 η要於電源及電極/工件之間；及 一茂電電源迴路，係砖协兮、由+ ^ ± Φ rh Φ …；°亥洩電驅動電路的輸出端， 兵王要由一串聯的雷； 孚M y 矸 至^ 一電阻組成，該串聯電 子開關及電阻係與電極/ 讀源迴路。件兩極之間並聯，以構成-個 上述電源控制電路φ i ± 放電時η、㈣士 制器依據設定的延遲 ,Β “ ％間等控制參數’依序控制放電電源迴路 及戌電電源迴路的雷+關關道 冤子開關導通與否，當放電電源迴路的 電子開關導通時’該放電電源迴路將會構&，而放電加工 機的電極及工件會分別與電源的高、低電位端連接而有— 電壓差，當該電壓差高於電極與卫件之間絕緣加工液的耐 堡值’該電極與工件之間會短路而形成—放電電流，以進 仃放電加工，#主控制器結束放電控制時，即透過洩電驅 動電路控制職電電源迴路的電晶體導通，提供該電極與 件個λ電迴⑬，令絕緣加工液在下次纟電加工前恢復 巴緣特f生由方、本發明疋以主控制器配合放電電源迴路及 戌電電源迴路，提供電極及工件的放電及沒電迴路，而主 控制可精確地啟閉§亥放電源迴路及洩電電源迴路的啟閉 時間，故可控制電極與工件之間產生較小的放電電流，而 能令線切割放電加工機使㈣電流小的小線徑之線電極， 疋以，配合使用本發明的電源控制電路，將可使該放電加 工機進行微小放電加工作業。 1281880 【實施方式] 本發明係為-種能夠應用在線切割或雕模放電加工機 上：電：控制電路，令該等放電加工機具有微小放電加工 力月b疋乂 &放電加工原理可知’控制放電電流的尖峰 電流較小（效率較低），令被加卫的卫件表面較細敏。首 先請參閱第—圖所示，本發明電源控制電路包含有： “主控制益（1 〇)，係可供設定放電參數，依照該 放電參數設定值，4定驅動的時間，該主控制器（1 0 ) 可為一 CPLD元件； 、，驅動電路（2 〇 )，係連接至該主控制器（工〇 ) 、矜出知其由一放電驅動電路（2 1)及一洩電驅動電 路（2 2 )所組成； 放電電源迴路（3 〇 )，係連接至該放電驅動電路 j 2 1 )的輸出端，其主要由一電子開關（_ )及至少一 電阻（R2)組成，該電子開關（M1 )及電阻（R1 )係串 接於電源（V)及電極（5 〇 ) /工件（5丄）之間，其 中忒電子開關（M1 )可為一電晶體，以作為隔絕電極/工 件兩極與電源之間，強制遮斷電電流；及 4電電源迴路（4 〇 )，係設於該洩電驅動電路（2 Ο \ )的輸出端，其主要由一串聯的電子開關（M2 )及至少 一電阻（R2 )組成，該串聯電子開關（M2 )及電阻（R2 ) 係並聯於電極（5 0 )/工件（5 1 )兩極之間，以構成 個沒電電源迴路，該電子開關（M2 )可為一電晶體，以 作為隔絕電極/工件兩極與電源之間，強制遮斷電電流。 1281880 凊配合第二圖所示，係為實現上述電路方塊的一個較 佳實詳細電路圖，其中該驅動電路（2 〇 )的放電驅動電 路（2 1 )係包含有： 一光耦合電路（2 1 1 )，係連接至該主控制器（1 0 )的放電控制輸出端，為避免主控制器（1 〇 )與放電 驅動電路（2 1 )之間電源干擾，故採用光耦合電路（2 1 1 )作為反應主控制器（1 〇 )控制該放電驅動電路（2 1 )的檢知信號，故當主控制器（1 〇 )輸出高電位時， 該光耦合電路（2 1 1 )受光側將會受發光側發光而導通； 一電壓放大電路（212)，係連接至該光耦合電路 (2 1 1)的輸出端，以放大光耦合電路（2丄丄）的信 號電壓；及 一信號放大電路（213)，係連接至該電壓放大器 (2 1 2 )的輸出端，其輸出端則連接至該放電電源迴路 (3 0 )電子開關（M1)之控制端，由於該電子開關為一 個電晶體（M1)，且該電晶體（M1)沒極及源極分別連 接於放電電源迴路㈡◦)的高/低電壓#，故欲驅動該 :晶體導通’需要高於迴路高電壓端的㈣，是以，光耦 口電路（211)的輸出信號需要經兩道放大電路。 而该驅動電路（2 0 )的汽電驅動電路（2 2 )則概 ”放電驅動電4 ( 2 1 )相同，惟該洩電驅動電路（ 電晶體（M2)的沒極、源極分別連接至高、低電壓端之門， 故驅動電晶體（M2)的閑極導通毋需較放電電源 1 )的電曰曰體（M1 )為兩的驅動電壓，是以，該茂電驅動 1281880 並不包含最後 電路（2 2 )相較於放電驅動電路（2 一級信號放大電路。 而上述放電電源迴路（3 〇 )及茂電電源迴路（4 〇、 的電晶體（M1) (M2)的汲、源端再並聯有一道向二/ 體（D1) ( D2)。 〜蛋 以上為本發明第一較佳實施例電路圖的說明，其中電 路圖的電路動作如下述： 1 ·放電加工狀態： 所謂放電加工即是將電壓加入電極（5 〇 )與導電工 件（5 1 )之間’#由電壓差的提升，4寺高於絕緣加工液 (圖中未示）的耐壓值時，即可短路產生電弧，對工件（5 1 )進行加工，而請配合第三圖A所示，在放電加工狀態 下，係由主控制器（1 〇 )依照設定的放電延遲時間（、）、 放電時間（te)及間隙電壓、間隙電流（丨）等參數，而輸 出一個高電位的放電控制方波信號至電晶體（M1)，令^ 晶體（M1)導通後，該工件（5丄）即可連接至電源（▽) 的高電壓端（+)，由於電極（5〇)it接至電源…的 低電壓端（-)，故電極（5 〇 )與工件（5丄）之間即存 在一電壓差，如第六圖所示，令該放電驅動電路（3〇) 控制放電電源迴路（3 〇 )的電晶體（M ])導通及導通時 間，如此，即可控制放電電流（丨）的大小值。 2 ·洩電狀態： 請配合參閱第三圖B及第六圖所示，當主控制器（工 0 )依照設定的放電延遲時間以及放電時間輸出完畢控制 1281880 信號後，該主控制哭f 1 f!、Pn a R工 子工制时c l ο )即立即透過該洩電驅動電路 (22)控制料電電源迴路（4 0)的電晶體（M2)導 通，由於放電加工機的電極（5 〇 )與工件（5工）之間 在放電電源結束供應後’因為該絕緣加工液尚未恢復絕 性’故該戌電電源迴路（4 〇 )即可提供—個電極（5 〇 ) ”件（5 1 )的&電電流迴路，令存在於電極（$ 〇 ) 與工件（5i)之間的電壓得以釋放，令其低於絕緣加工 液的财壓值’確保在下一次放電加工開始時，其絕緣性能
夠恢復’如此’即可有效控制放電加工產生的時間。 請配合參閱第四圖所示，係為本發明的另一較佳實施 例’上述的電源控制電路係應用於電極（5 〇 )八件（5 1 )連接固定電源極性之驅動方式，而放電加工機除了固 定極性的放電加工夕卜’另可設計為正、負極性反轉的放電 加工’令加工方式更為多樣化，是以，此一較佳實施例的 放電電源迴路（3 ◦，）為—橋式電路，並令該驅動電路（2 〇，）包含二組放電驅動電路（21) (23)及一娜
動電路（22)。該橋式電路其主要由四顆電晶體構 (M1 M4)成橋式電路的四臂，其中左上/左下臂所串接 電晶體（M2) (M1)的串接節點係連接至工件（5丄）， 而右上/右下臂所串接電晶體（M3 ) ( Μ4 )的串接節點 則連接至電極（5 〇 )。其中該左下/右上臂的電晶體（Μ1) (M3)係連接至第一放電驅動電路（2丄），而左上/右 下臂的電晶體（M2 ) ( Μ4 )則連接至第二放電驅動電路 (23)，其中第第二放電驅動電路（21)/(2 10 1281880 係分別錢至該主控制器（1 (η的放電控制輸出端。 睛配合第五圖Α所示，此一實施例電路的電路動作在 放電加工狀態日夺’該主控制器（工〇 )係先控制第一放電 驅動電路（2 1 ) |通，令橋式電路的左下及右上電晶體 () ( M3)導通’使得該電極（5 〇 ) /工件（5工) 分別連接至電源（V)的低電塵端（·）丨高電塵端（+)， 如第五圖B所π，爾後經_次浪電電源迴路動作後，如第 五圖C所# ’再執行放電加工狀態時，則該主控制器（丄 〇)會控制第二放電驅動電路（23)，再替換橋式電路 的左上臂及右下臂的電晶體導通（M2 ) ( M4 )，如此， 該電極（5 Q ) A件（5丄）則會分別連接至電源（v) 的高電壓端（+)及低電壓端㈠，與第一次放電加工的 極〖生好相反，如此反覆驅動不同的臂上的電晶體 (Μ1〜Μ4)導通’即可構成—種極性交換放電加工機。 由上述可知，本發明藉由主控制器精確地控制放電電 源迴路的放電延遲時間及放電時間，令電極與工件之間的 尖峰電流可控制在相當小的範圍值中，就線切割放電加工 機來說，即可使用線徑較小線電極，經本發明實際實驗後 發現，本發明的使用可令線切割放電加工機使用 0.08mm〜0.0lmm，而放電電流約在3Α~15Α之間，相較 於國内現有線切割放電加工機所能控制放電電流的範圍 (100Α〜1000Α)來說’只能使用〇」麵〜〇 33麵線徑的 線電極，是以，本發明能夠控制小放電電流，即可配合使 用耐電流較低的小線徑線電極，可作為微小切割之加工。 11 ι^1880 【圖式簡單說明】 第一圖：係本發明電源控制電 路方塊圖。 〜較佳實施例的電 第二圖··係第一圖的詳細電路圖。 第二圖A、B ··係本發明電源控 例的電路方塊圖。 j ¥路第二較佳實施 第四圖：係本發明電源控制電 — 路方塊圖。 —孝父佳實施例的電
弟五圖A〜C ··係本發明電源 例的電路方塊圖。 、制電路第二較佳實施 f六圖：係本發明電路的各點控制波形示意圖。 =圖A / B .係放電加工相關控制參數的波形圖。 圖。冑係'般放電加工機之電源控制電路的電路 【主要元件符號說明】 (1 0 )主控制器
(2〇) (20’）·驅動電路 (2 1 )放電驅動電路 (211) 光麵合電路 (212) 電壓放大電路 (213) 信號放大電路 (2 2 )洩電驅動電路 (221) 光耦合電路 (222) 電壓放大電路 12 1281880 (23)第二放電驅動電路 ( 3 0 ) (30’）放電電源迴路 (4 0 )洩電電源迴路 (5 0 )電極 (5 1 )工件 13