TWI616257B - Processing method for cutting and unbroken working parts in wire electric discharge machining - Google Patents

Processing method for cutting and unbroken working parts in wire electric discharge machining Download PDF

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Abstract

本發明提供一種金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，可防止切開件26從工作件6掉落，且不需對切開件26再度實施放電加工，只要藉外力裂斷熔接部20，即可切斷切開件26，以縮短加工時間，提高加工效率。此工作件切而未斷方法，係在工作件6預定加工形狀之至少一位置，就金屬線電極5和工作件6之間所施電力加工條件，由加工期改變成熔接期，把金屬線電極5之一部份熔化，以金屬線電極熔化物，將工作件6和切開件26熔接，利用熔接部20使切開件26仍保持於工作件6。

Description

金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法
本發明係關於一種金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，利用金屬線電極和工作件間施以極間電壓所發生放電能量，對工作件實施放電加工，藉放電加工從工作件切開之切開件，仍可保持在工作件上。
一般而言，金屬線放電加工機，係在金屬線電極與超硬合金或硬化鋼等工作件之間，發生放電現象，對工作件進行切開加工之工作機械，在放電加工開始之際，預先把金屬線電極插入在工作件上所鑽啟動孔等洞孔，在金屬線放電加工中，金屬線電極經常供應至工作件預定加工形狀之放電加工部位。例如在浸入式金屬線放電加工機中，工作件在浸入於加工槽內的加工液中之狀態，用夾具固定於工作台上。將金屬線電極插入工作件放電加工部位形態之放電加工中，放電加工路徑閉合時，加工品或切開件會從工作件切斷。
在習知金屬線放電加工方法中，已知可以一次加工程式進行第一階段加工和第二階段切斷。在該金屬線放電加工方法中，把切斷各公模的加工路徑程式，切剩量和恢復量，加以設定輸入，第一階段加工只剩設定切剩量，即停止放電加工，並記憶其位置。第二階段切剩加工，係由第一階段加工之加工停止位置，沿加工溝恢復到只有預定恢復量，自動連接，由該位置進行放電加工，把各公模切斷(例如參見日本專利公報第3366509號)。
本申請人開發之金屬線放電加工方法，係基於預定工作件之加工程式，進行切開加工，根據按預定加工程式特定切開之加工形狀，決定加工剛要完成前的加工剩餘距離，可簡化並加速加工程式之製成，同時藉適合加工形狀的加工剩餘距離，確實防止內件掉落(例如參見日本專利申請案公開公報2000-280124號)。
另外，本申請人開發之金屬線放電加工裝置，係連續自動進行小型內件排出之切開加工作業，根據金屬線電極預定加工路徑，移動電極移動控制部，而電極間隔控制部則在加工移動中控制金屬線電極之放電間隙，同時輸出加工動作結束之後退完畢警報，在加工路徑移動完成時，使後退完畢警報失效，構成在加工路徑移動完成後，內件排出控制部從工作件排出內件，接續加工處理作業，實施內件排出作業(例如參見日本專利公報第3521283號)。
又，本申請人開發之浸入式金屬線放電加工機，係以浮體支持進行工作件切開加工生成之切開片，以防止切開片與金屬線電極發生短路，安全支持具有重量之切開片，在工作件之下面，配置比重比加工液比重小之浮體，利用加工液對浮體產生之浮力，使金屬線電極切開工作件時產生之切開片，在工作液受到支持而不致沉澱(例如參見日本專利公報第4480822號)。
然而，上述金屬線放電加工方法在進行板加工等之際，於進行第一加工時只能放電加工若干mm左右之距離而已，其次要移到形狀加工實施切削加工步驟，然後進行從工作件切掉內件之作業，對工作件則還要移到修飾加工步驟，在此情況下，切剩部之內件必須進行放電加工，從工作件切斷內件。又，工作件就預定的加工形狀放電加工時，因內件不會從工作件掉落，則工作件的加工形狀切而未斷，稍後內件從工作件切掉時，必須有內件回收裝置。故加工形狀之最後部份不切斷而殘留時，對加工件加工剛結束前，從工作件切開的切開片，會傾向被夾持的工作件，以致金屬線電極與切開片的內件之間發生短路，使得放電加工中斷，或是發生異常放電，切開片為加工品時，會損傷到加工品的加工面。由於切斷到加工形狀之最後部份，在切開片完全切開時，工作件無法用磁鐵吸住，即使可用磁鐵吸住，因切開片之內件有重量，磁鐵亦可能支持不住內件。
本發明人注意到，定性上長間隙之放電現象，若發生破壞絕緣體(氣體)中配置金屬電極之絕緣，會開始有電暈放電、火花放電，接著電弧放電之現象，終致破壞絕緣，因而進行開發得以控制此等現象之「電壓-電流特性」，以火花放電進行放電加工，以電弧放電進行電弧熔接，亦即電漿熔接。本發明人達成之技術思想，是利用上述現象，採用金屬線電極就工作件之切開件施以放電加工，利用電弧熔接將切開件熔接於工作件。
本發明之目的，在於解決上述課題，提供一種金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，其特徵為，在工作件預定的形狀加工某部份至少一位置，改變電力加工條件，將金屬線電極外周一部份熔化，使工作件和切開的切開件於加工形狀領域熔接，因而防止切開件從工作件脫落，然後不需像習知對切而未斷部再度施以放電加工，只要藉外力裂斷熔接部，即可從工作件切斷切開件，以縮短總共加工時間，提高工作效率，同時又不會發生損傷工作件和切開件。
本發明係關於一種金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，係在利用金屬線放電加工之工作件加工方法中，構成將設在機械本體的源始線軸送出的金屬線電極，供應至安裝在上塊頭下方的工作件，以及在該工作件下方與該上塊頭對立配置的下塊頭，接著令該金屬線電極通過配置在該下塊頭下方之導引構件而廢棄，其特徵為，在該工作件預定加工形狀的至少一位置，把該金屬線電極與該工作件之間實施的電力加工條件，從加工期改變成熔接期，使該金屬線電極之一部份熔化，在該工作件與該工作件的切開件預定界定位置之熔接部，藉金屬線電極熔化物加以熔接，使該切開件利用該熔接部保持於該工作件，以防該切開件從該工作件脫落。
又，為了藉該熔接部將該工作件與該切開件熔接，通過該金屬線電極之電流，較之對該工作件施以金屬線放電加工之電流，施加電流尖峰低而長之脈波，從加工放電移到電弧放電，利用該金屬線電極熔化物熔接，以該熔接部將該切開部熔接於該工作件。
該熔接期中之加工條件，係在切斷該工作件之同時，以該熔接部把該工作件和該切開件對立部之一部份加以熔接。又，該工作件和該切開件之該熔接部，係在該工作件之放電加工結束後，藉外力裂斷該熔接部，即可將該切開件從該工作件切斷。
此工作件切而未斷之加工方法，基本上係由下述電路集達成。在此工作件切而未斷之加工方法，該電力加工條件之改變，係在利用第一電路(於由確認極間狀況用附設電阻的低壓負載與第一開關串聯而成)，第二電路(由放電加工用高壓負載與第二開關串聯而成)，和第三電路(由第一個二極體與第二開關串聯而成)，分別並聯而成之電路集中，進行該第一開關、該第二開關和該第三開關之斷續控制所達成。又，該工作件之該加工期，係於該金屬線電極與該工作件之該極間，打開該第一開關，對該低壓負載施能，其次關閉該第一開關，打開該第二開關，對該高壓負載施能，利用該金屬線電極進行該工作件之放電加工，藉此控制進行。另外，該工作件之該熔接期，係於該金屬線電極與該工作件之該極間，打開該第一開關和該第三開關，對該低壓負載施能，其次持續打開該第三開關並關閉該第一開關，而且打開該第二開關，對該高壓負載施能，最後關閉該第二開關並持續打開該第三開關，解除該高壓負載之施能，於該金屬線電極與該工作件之間流通循環電流，產生脈寬長之電流，將該切開件熔接於該工作件，藉此控制進行。
再者，此工作件切而未斷之加工方法，具體而言，係由下述電路集達成。在此工作件切而未斷之加工方法中，該電力加工條件之改變，係在利用第一電路(於該金屬線電極與該工作件之極間，由確認極間狀況用附設電阻的低壓負載與第一開關串聯而成)，電二電路(放電加工用高壓負載與第四開關和第五開關串聯而成)，第三電路(第二個二極體與該第五開關串聯而成)，和第四電路(由第三個二極體與該第四開關串聯而成)，分別並聯而成之電路集中，進行該第一開關，該第四開關和該第五開關之斷續控制所達成。又，該工作件之該加工期，係於該金屬線電極和該工作件之該極間，打開該第一開關，對該低壓負載施能，其次關閉該第一開關，打開該第四開關和該第五開關，對該高壓負載施能，利用該金屬線電極進行該工作件之放電加工，藉此控制進行。另外，該工作件之該熔接期，係於該金屬線電極與該工作件之該極間，打開該第一開關，對該低壓負載施能，其次關閉該第一開關，打開該第四開關和該第五開關，對該高壓負載施能，再其次，持續該第四開關和該第五開關之打開狀態，並持續該高壓負載之施能狀態，最後，關閉該第四開關，持續打開該第五開關解除對該高壓負載之施能，在該金屬線電極與該工作件之間通過循環電流，產生脈寬長之電流，將該切開件熔接於該工作件，藉此控制進行。
在此工作件切而未斷之加工方法中，為熔接該工作件和該切開件而熔化之該金屬線電極之該一部份，係該金屬線電極之金屬線周圍部份，該金屬線電極之該一部份熔化以熔接該切開件和該工作件之時，該金屬線電極並不中斷，而是維持該金屬線電極之供應狀態。又，該工作件切而未斷之加工方法，於該金屬線電極之該一部份熔化以熔接該切開件和該工作件之步驟中，該金屬線電極中斷時，可將該金屬線電極供應至金屬線電極中斷點之加工開縫，繼續進行熔接步驟或加工步驟。
本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，如上述構成，不必像習知那樣從工作件除去切開件，再度對工作件實施放電加工，以一度放電加工，即可容易從工作件切斷切開件之狀態進行加工。意即把切開件保持於工作件的熔接部，不如工作件材料的堅固，以輕微外力即可裂斷，故要把切開件從工作件切斷，只要施以輕微外力裂斷，即可從工作件切斷切開件，不必對工作件再施放電加工，可縮短加工時間，大為提高加工效率，卻不致於因切開物掉落，而損傷到工作件或切開件，可對工作件進行良好之放電加工。
其中定性上的長間隙放電現象，若在絕緣體中，於金屬線電極間發生絕緣破壞，先是電暈放電、火在放電，接著是電弧放電現象，而以絕緣破壞告終。另外，工作件之放電加工、火花加工之時機，會在停止供應電流中進行工作件之加工。在本發明工作件切而未斷之加工方法中，於熔接期，是在火花放電範圍進行工作件的放電加工，接著在電弧放電範圍，控制把切開件電弧熔接於工作件，於此電弧放電時，金屬線電極外周之一部份熔化成為熔填材料。結果，工作件循金屬線電極之軌跡，平行於金屬線電極輸送方向施以放電加工，接著利用電弧放電，就剛才放電加工過之部份，以熔填材料加以熔接，亦即切開件熔接於工作件。
本發明在金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，最好適用在一種金屬線放電加工機，例如於金屬線電極與工作件之間，以實施加工電壓所發生的放電能量，對工作件放電加工，保持工作件之切開件，不致從工作件掉落。茲參照第1圖說明達成本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之方法所用金屬線放電加工機。此金屬線放電加工機，一般而言，包括源始線軸7，安裝於機械本體15，捲取金屬線電極5；複數轉向輥8，把從源始線軸7送出的金屬線輸送系統之金屬線電極5方向，加以轉變；制動輥9，對金屬線電極5制動，使金屬線電極5可良好輸出；拉力輥12，對送出之金屬線電極5賦予拉力；導輥32，把金屬線電極5導引至供料管13。金屬線電極5經金屬線供料系統中之轉向輥8、導輥32，再經具有設在本體頭部1的一對退火輥之金屬線供料輥10，穿過支持於金屬線電極輸送單位24之供料管13內，通過一對通用輥11後，於此金屬線電極5被一對金屬線供料輥10和一對通用輥11夾持，其間通過饋電刷18(見第2和4圖)，來自加工電源之電流，即通電於供料輥10、金屬線電極5和通用輥11，在金屬線供料輥10和通用輥11間之金屬線電極5，即退火消除撓曲等，其次，金屬線電極5未經退火的末端，以裁切機14切掉。然後，退火過的金屬線電極5，因供料輥10的輸出，支持於金屬線電極輸送單位24內的供料管支座之供料管13下降，在供料管13導引下，穿過上塊頭2。
另外，在退火輥和通用輥11之間，設有裁切機14，在金屬線電極5末端良好時，金屬線電極5斷線時，退火處理時等等，可切斷金屬線電極5末端，並設有廢金屬線夾(圖上未示)，以廢棄裁切機14所切斷的金屬線電極5。裁切機14之構成時，作動裁切機單位以切斷金屬線電極5。金屬線電極5結線時，通過供料管13的金屬線電極5，由於金屬線供料輥10的低速轉動，首先供料至上塊頭2，通過上塊頭2，穿過工作件6的起點洞孔或加工軌跡孔19後，由上塊頭2下方對立的下塊頭4承受，金屬線電極5通過下塊頭4後，金屬線供料輥10換成高速轉動，從下塊頭4拉出的金屬線電極5，由設在下臂3的轉向輥，依次通過金屬線導管37，設在金屬線導管37出口的水分離部，以及設在水分離部下游之捲取輥35，以捲取輥35拉出，再利用設在捲取輥35後面的抽吸裝置抽吸，最後回收到廢金屬線漏斗36。又，在制動輥9設有編碼器16，偵測轉數。在本體頭部1之下方支持體(圖上未示)安裝感測器17，偵測金屬線電極5之撓曲、彎曲、穿過狀態等。
在此金屬線放電加工機，工作件6的材質係例如鐵質材料或超硬材料。又，金屬線電極5的材質係例如鎢系、銅合金系(黃銅系)、鋼琴線系等金屬材料，尤其是以此為芯材而表面經被覆的金屬材料，例如以芯材為銅合金系以外而以銅合金為被覆層，或芯材為銅合金屬而鋅等為被覆層之材料製成。在此實施例中，工作件6尤指第7圖所示平板形狀，穿過複數起點洞孔、加工軌跡孔19等後，由饋電刷18供應電流至金屬線電極5，在金屬線電極5和工作件6之間施以電壓，進行工作件6之放電加工，此時即發生板等切開件26。再者，金屬線電極5末端，從上塊頭2通過工作件6，依序朝下塊頭4穿過之途中，金屬線電極5末端碰到上塊頭2、工作件6、下塊頭4等任何障礙物時，金屬線電極5若撓曲、彎折，感測器17即可偵測其狀態。金屬線電極5撓曲之偵測，是因為金屬線供料輥10與供料管支座的支座上部，亦即與感測器17之間，施有電壓，則金屬線電極5撓曲部接觸到感測器17，因而偵知。金屬線供料輥10經饋電刷饋電，金屬線供料輥10即閉合，由於是在金屬線電極5被夾持狀態，對金屬線電極5施以電壓，即可藉感測器17偵知金屬線電極5之接觸狀態。
本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，尤其特徵為，雖然可從工作件6切斷預定加工形狀21的切開件26，惟可將金屬線電極5之一部份熔化，藉加工軌跡上的熔接部20，把切開件26暫時保持於工作件6。其中熔化金屬線電極5之一部份，係指金屬線電極5預定長度之金屬線周圍，藉金屬線電極熔化物將切開件26熔接於工作件6之時，金屬線電極5不致斷線，維持金屬線電極5之供料狀態。此工作件切而未斷之加工方法，尤其在金屬線電極5中含有銅合金系時，工作件6與切開件26之熔接可良好進行。此工作件切而未斷之加工方法特徵為，以本體頭部1所設金屬線供料輥10，夾持設於機械本體15的源始線軸7送出之金屬線電極5，驅動金屬線供料輥10，令金屬線電極5通過供料管13，供料於上塊頭2，安裝在上塊頭2下方之工作件6，以及在工作件6下方與上塊頭2對立配置之下塊頭4，其次，令金屬線電極5經配置在下塊頭4下方之導引構件，藉捲取輥35拉出廢棄，即告完成，更具體而言，其特徵為，在工作件6預定加工形狀21至少一位置(實施例則有二位置)中，於金屬線電極5和工作件6之間所施電力加工條件，從加工期變換成熔接期，將金屬線電極5一部份熔化，把工作件6和切開件26於預定位置之熔接部20加以熔接，藉熔接部20把切開件26保持於工作件6，防止切開件26從工作件6脫落。如第7圖所示，在工作件6和切開件26之熔接部20對立位置有二處存在，故切開件26可與工作件6保持良好平衡。又，此工作件切而未斷之加工方法，在切開件26和工作件6藉金屬線電極5一部份熔化加以熔接之步驟中，遇金屬線電極5斷線時，會把金屬線電極5供料至金屬線電極斷線點之加工開縫22，接著，可將工作件6和切開件26熔接，或利用金屬線電極5接續工作件6放電加工之加工步驟。再者，切開件26視情形，可做為成品或不必要之廢品處理。
在此工作件切而未斷之加工方法中，為了將電力加工條件從加工變換為熔接期，流過金屬線電極5之電流(A)，如第3和5圖所示，就工作件6之金屬線放電加工所用電流比較，由高壓負載HV流到金屬線電極5之電流尖峰，降低例如約1/4倍左右，而金屬線電極5和工作件6之極間所施電壓(V)，降低例如約1/4倍左右，另外，流過金屬線電極5的電流脈波，加長例如約2倍左右，從加工放電移到電弧放電，由金屬線電極5進行電弧熔接，以熔接部20將切開件26熔接於工作件6。再者，熔接期之加工條件，係在將工作件6切斷之際，同時把工作件6和切開件26對立部份之一部份做為熔接部20加以熔接。其中對立部份之一部份，係工作件6與切開件26面對面部份之一部份。例如，金屬線電極5之熔接部份，或是工作件6加工形狀上塊頭2側之一部份，或是工作件6下塊頭4側之一部份。另外，工作件6和切開件26之熔接部20，因有邊緣部(在第7圖只有上部)存在，以輕微外力即可裂斷的程度，於工作件6放電加工結束後，藉外力即可裂斷熔接部20，例如從工作件6對切開件26以外力施加衝擊力，即可容易從工作件6切斷切開件26。
在此工作件切而未斷之加工方法中，工作件6和切開件26之熔接部20，雖藉輕微外力即可裂斷，惟工作件6和切開件26之熔接部20之裂斷負載，有如第8圖所示。第8圖表示對工作件6進行8 mm角材之加工情形，切斷之切開件26係8 mm角材，在切開件26對立兩邊之熔接部20長度2 mm，相對於熔接部20指定距離mm(橫座標)，顯示靜負載kgf(縱座標)。
其次，參見第2和3圖，說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的基本原理，參見第4和5圖，以具體實施例說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法。
第5圖中雖記載有關於第一開關S1、第二開關S2、第三開關S3，電壓波形(V)和電流波形(A)之具體數值，惟此等數值只為容易理解而舉例，且有關電壓波形(V)和電流波形(A)，係舉例之波形，自不待言。第一開關S1打開時，即決定金屬線電極5與工作件6之極間狀態(例如加工電源、金屬線電極5之材質、線徑等條件，以及工作件6之材質、厚度等條件之參數)、加工條件等尚未決定，在數μsec到數十μsec左右，以下述加工期和熔接期說明為例，係記載2 μsec。又，第二開關S2打開時，係加工條件(參數輸入)決定之打開時間，以下述加工期熔接期說明為例，記載0.8 μsec。再者，第5圖(B)中電流波形的電流流通時間和電壓波形施加時間，雖然加工條件等尚未決定，以下述加工期和熔接期說明為例，記載為3 μsec。
第2圖所示電路集，係在金屬線電極5與工作件6之極間，由第一電路(確認極間狀況用附設電阻R之低壓負載LV與第一開關S1串聯而成)，與第二電路(放電加工用高壓負載HV與第二開關S2串聯而成)並聯形成。第一電路主要係確認金屬線電極5與工作件6間的極間狀況之電路，在工作件6進行放電加工之際，可偵知工作件6和金屬線電極5是否有正確之位置關係，電阻R具有調節流過第一電路之電流的功能，因此，開關S1是在工作件6放電加工前之時機控制啟閉。又，第二電路是放電加工用，對工作件6放電加工時，必須在短時間內通過大電流，故電路內不設電阻。
其次，說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法相關的加工期和熔接期。
第3圖(A)所示通常加工之加工期，打開第一開關S1發生脈波時，在金屬線電極5和工作件6之極間，例如在2 μsec左右發生低壓負載LV約80 V，以確認金屬線電極5和工作件6的極間狀況是否在正確位置，極間狀況若正確，極間即開始放電。接著，關閉第一開關S1，打開第二開關S2，發生脈波，金屬線電極5在0.8 μsec左右通過例如400 A左右之電流，於金屬線電極5和工作件6之極間，從高壓負載HV施以240 V左右，工作件6在金屬線電極5進行放電加工。
又，第3圖(B)所示工作件6和切開件26之熔接期，打開第一開關S1發生脈波時，在金屬線電極5和工作件6之極間，例如於2 μsec左右發生低壓負載LV約80 V，以確認金屬線電極5和工作件6之極間狀況是否在正確位置，極間狀況若正確，於此開始放電。其次，關閉第一開關S1，打開第二開關S2，發生脈波，於金屬線電極5，例如在3 μsec左右通過約110 A的電流，在金屬線電極5和工作件6之極間，從高壓負載HV施以加工時之約1/4的70 V左右，成為電弧放電，金屬線電極5即熔化，切開件26藉金屬線電極熔化物熔接於工作件6。
再參見第4和5圖，說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法相關技術思想基本建構。達成此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的基本電路集，係在金屬線電極5和工作件6之極間，由第一電路(確認極間狀況用附設電阻R之低壓負載LV與第一開關S1串聯而成)、第二電路(放電加工用高壓負載HV與第二開關S2串聯而成)，和第三電路(第一個二極體D1與第三開關S3串聯而成)，分別並聯形成。在此電路集內，從加工期變換為熔接期之電力加工條件，係利用第一開關S1、第二開關S2，和第三開關S3之啟閉控制實施。
關於此金屬線放電加工機之基本構成，金屬線電極5對工作件6之加工期，係在金屬線電極5和工作件6之極間，打開第一開關S1，對低壓負載LV施能，其次關閉第一開關S1，打開第二開關S2，對高壓負載HV施能，經此控制實施。又，工作件6和切開件26之熔接期，係在金屬線電極5和工作件6之極間，繼續打開第三開關S3，並打開第一開關S1，對低壓負載LV施能，其次，關閉第一開關S1，打開第二開關S2，對高壓負載HV施能，最後關閉第二開關S2，經此控制實施。於此，由於從金屬線電極5對工作件6之加工期電壓電位波形，變換成工作件6和切開件26之熔接期電壓電流波形的電力加工條件，雖在一定時間後關閉第二開關S2，但仍打開第三開關S3，故工作件6和金屬線電極5之間，循環電流通過第一個二極體D1和第三開關S3，可產生長波寬的電流，放電狀態成為電弧放電，金屬線電極5之一部份在工作件6和切開件26之間熔化，造成工作件6和切開件26熔接。
此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，其加工期可參見表1、第4和5圖之(A)說明如下。
第一步驟：打開第一開關S1，以低壓負載LV，經一段時間，例如2 μsec左右，在金屬線電極5和工作件6之極間，開始放電。
第二步驟：打開第二開關S2，觸發電壓降，施以高壓負載HV，電流上升，由金屬線電極5進行工作件6之放電加工。
第三步驟：金屬線電極5和工作件6之極間放電時間，係由工作件6的加工條件決定，例如放電0.8 μsec左右。
第四步驟：一旦關閉第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3，跨越金屬線電極5和工作件6之極間的電壓即呈無載，成為滯時。利用金屬線電極5對工作件6之加工形狀21加工時，以125 k～2000 kHz週波重複上述加工期達成。
此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，其熔接期可參見表2、第4和5圖之(B)說明如下。
第一步驟：打開第一開關S1，以低壓負載LV，經預定時間，例如2 μsec左右，在金屬線電極5和工作件6之極間，開始放電。
第二步驟：打開第二開關S2，觸發電壓降，施以高壓負載HV，電流上升，由金屬線電極5進行工作件6之放電加工。
第三步驟：從通常加工期變換為熔接期時，打開第二開關S2，雖然經過一定時間後關閉，因打開第三開關S3，在工作件6和金屬線電極5之間通過循環電流，產生長脈寬的電流，此時，金屬線電極5熔化，熔接於工作件6和切開件26，結果工作件6和切開件26即告熔接。
第四步驟：通過循環電流時，關閉第三開關S3，成為滯時。
其次，參見第6圖，就具體電路集圖說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法。於此關於第6圖之電路集圖，利用第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5之啟閉控制發生之電壓波形和電流波形，圖上未示。
達成此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的具體電路集，係於金屬線電極5和工作件6之間，由第一電路(確認極間狀況用附設電阻R的低壓負載LV與第一開關S1串聯而成)、第二電路(放電加工用高壓負載HV與第四開關S4和第五開關S5串聯而成)、第三電路(第二個二極體D2與第五開關S5串聯而成)，和第四電路(第三個二極體D3與第四開關S4串聯而成)，分別並聯形成。在此電路集內，一打開第四開關S4和第五開關S5，即對金屬線電極5和工作件6間之極間，施以高壓負載HV。
在此電路集內，從加工期變換成熔接期之電力加工條件時，係利用第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5之啟閉控制實施。第五開關S5打開時，在第四開關S4關閉後，即於金屬線電極5和工作件6間之極間，經第二個二極體D2和第五開關S5，通以循環電流。又，打開第四開關S4時，關掉第五開關S5後，於金屬線電極5和工作件6間之極間，經第三個二極體D3和第四開關S4，通以循環電流。亦即此電路集係藉第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5之啟閉控制，使第一循環電流和第二循環電流交替流動。本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，使用二極體D2和二極體D3組成的具體電路集進行時，因發生二循環電流，放電加工的電流波形即接近梯形，藉發生交替循環電流，緩和因變換引起的發熱問題。亦即此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，係利用循環電流將工作件6和切開件26熔接，比工作件6之放電加工，更緩慢降低電流波形。至於第四開關S4和第五開關S5之啟閉時機，可以顛倒順序，自不待言。
茲參見表3和第6圖，說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的加工期如下。
第一步驟：打開第一開關S1，施以低壓負載IV經預定時間，例如2μsec左右，在金屬線電極5和工作件6之極間，開始放電。
第二步驟：關閉第一開關S1，打開第四開關S4和第五開關S5，觸發電壓降，施以高壓負載HV，電流上升，利用金屬線電極5進行工作件6之放電加工。
第三步驟：持續第四開關S4和第五開關S5之開啟狀態，金屬線電極5和工作件6之極間放電時間，視工作件6的加工條件而定，例如放電0.8μsec左右。
第四步驟：持續第五開關S5在開啟狀態，關閉第四開關後，第五開關S5只開幾分之一μsec，解除高壓負載HV之施能狀態，電流波形近似梯形。
第五步驟：一旦關閉第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5，跨越金屬線電極5和工作件6之極間的電壓，即呈無載，成為滯時。利用金屬線電極5對工作件6的加工形狀21加工時，以125k~2000kHz週波，重複上述加工期，而告完成。
茲參見表4和第6圖，說明此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的熔接期如下。
第一步驟：打開第一開關S1，施以低壓負載LV，經一段時間，例如2μsec左右，在金屬線電極5和工作件6之極間，開始放電。
第二步驟：打開第四開關S4和第五開關S5，觸發電壓降，施以高壓負載HV，電流上升，利用金屬線電極5進行工作件6之放電加工。
第三步驟：持續第四開關S4和第五開關S5之開啟狀態，放電時間視加工條件而定，例如只放置0.8μsec左右。
第四步驟：預定時間後雖關掉第四開關S4，但第五開關S5仍開啟，於金屬線電極5和工作件6之極間通過循環電流，解除高壓負載HV之施能，產生長脈寬的電流，此時，工作件6和切開件26之間發生電弧熔接，把二者熔化。
第五步驟：通過循環電流時，第五開關S5關閉，呈滯時。
此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，在切開件26熔接於工作件6之熔接步驟中，視切開件26之大小，宜在一或以上之位置進行熔接部20，只要切開件26不從工作件6斷離即可，切開件26稍有傾斜則無關緊要。例如，切開件26輕小時，工作件6與切開件26之熔接部20在一位置，即可將切開件26保持於工作件6。另外，切開件26較大較重時，工作件6和切開件26之熔接部20可形成於複數位置，以良好保持切開件26對工作件6之平衡。
此金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法，適用於模具側加工，即不留切開件26，以工作件6為製品，或衝床加工，即不留工作件6，以切開件26為製品。如第7圖所示，於切開件26側形成啟動孔19等，切開件26成為內件捨棄，是為模具側加工。而對工作件6進行衝床側加工時(圖上未示)，切開件26為製品，於成為切開件26側不形成啟動孔19等，而是形成於要廢棄的工作件6側。
其次，參見第9圖(A)和(B)說明本發明工作件切而未斷之加工方法與習知工作件切而未斷之加工方法在工作件6放電加工所需累積加工時間差異。此實施例如第7圖所示，工作件切而未斷之加工方法係在切開件26側形成啟動孔19等，進行模具側加工，不留切開件26，以工作件6為製品。
首先參見第9圖(A)，說明本發明金屬線放電加工方法。此工作件切而未斷之加工方法，係在對工作件6進行粗加工之步驟中，只在指定任意位置之距離熔接，同時進行粗加工。由於在粗加工中途，在一位置以上(圖示為二位置)，藉金屬線電極5之熔化，把切開件26熔接於工作件6，接著對工作件6繼續放電加工，在切開件26從工作件6切而未斷(按習知方法是留下不切)之領域，進行電弧熔接，形成熔接部20，而在熔接部20以外之領域，則進行加工到切開件26從工作件6切斷為止。此時，切開件26係藉金屬線電極5之部份熔化，呈以熔接部20點熔接於工作件6之狀態，切開件26不致於從工作件6切掉，形成保持在工作件6之狀態(步驟S1)。對同一工作件6確定是否還有要放電加工之次一加工形狀21，如尚有加工形狀21時，重複處理步驟S1，對其餘要放電加工之加工形狀21，進行全部放電加工。沒有要放電加工之次一加工形狀21時，則進行次一處理步驟(步驟S2)。其次，對工作件6全部粗加工結束時，移到最初之加工形狀21，暫時停止利用金屬線放電加工機對工作件6之自動放電加工(步驟S3)。操作員移動工作台(軸向移動)，到把工作件6拉離切開件26之位置，藉外力即可把完全切開件26從工作件6敲落而脫離(步驟S4)。其次，進行做為製品的工作件6之修飾加工，完成加工處理(步驟S5)。在上述金屬線放電加工中，操作員固守金屬線放電加工機之作業，只有把切開件26從工作件6切斷之步驟，所需時間不過數秒而已，大部份步驟均自動處理。
其次，參見第9圖(B)說明習知金屬線放電加工方法。習知工作件切而未斷之加工方法，在進行工作件6之粗加工步驟時，只在任意位置之指定距離不進行粗加工，以切而未斷狀態進行放電加工。此時，切開件26形成在切而未斷部份保持於工作件6之狀態，切開件26不會從工作件6掉落，呈殘留在工作件6之狀態(步驟11)。對同一工作件6確定是否還有要放電加工之次一加工形狀21，如尚有加工形狀21時，重複處理步驟S11，對其餘要放電加工之加工形狀21全部進行放電加工。沒有要放電加工之次一加工形狀21時，則進行次一處理步驟(步驟12)。其次，全部加工形狀21之粗加工結束時，移到最初之自動放電加工，暫時停止利用金屬線放電加工機對工作件6之自動放電加工(步驟S13)。其次，操作員恢復程式，進行切而未斷部份之放電加工。從工作件6切斷切開件26結束時，停止程式。此時，金屬線放電加工機改成手動模態，移動Z座標和工作台，從工作件6拆除切開件26，手動或自動恢復各座標原來位置，啟動程式(步驟S14)。對同一工作件6確定是否還有要切斷之次一加工形狀21，若尚留有加工形狀21時，重複處理步驟S14，此等作業重複進行到加工形狀21無存為止，以放電加工從工作件6切斷切開件26之處理步驟全部完成(步驟S15)。其次，進行做為製品的工作件6之修飾加工，加工處理即告完成(步驟S16)。
本發明工作件切而未斷之加工方法和習之工作件切而未斷之加工方法，都經過上述處理步驟，惟二者比較起來，可知本發明工作件切而未斷之加工方法，相對於習知工作件切而未斷之加工方法，工作件6之放電加工時間大為縮短。
例如，就一個工作件6，進行100個預定加工形狀21之四角形孔加工，可得下述結果。
習知加工方法，四角形孔在一位置加工，粗加工時間約10分鐘，從工作件切斷切開件之加工時間(包含軸向移動時間)約3分鐘，修飾加工約14分鐘，全部粗加工為16.7小時，切斷加工約5小時，修飾加工為23.3小時。切斷加工雖3分鐘，100個位置即費5小時，其間操作員不能離開金屬線放電加工機，非操作不可。在切斷加工的3分鐘內，2分鐘是金屬線放電加工機對切開件26進行切斷加工之時間，操作員要監督切開件26切掉為止之時間，操作員雖有3.3小時的備用時間，但不能離開金屬線放電加工機。相對地，本發明工作件切而未斷之加工方法，同一加工形狀21的四角形孔加工，一個位置之粗加工時間約11分鐘，從工作件6敲掉切開件26之切斷時間(包含軸向移動時間)約5秒，修飾加工約14分鐘。因此，全部粗加工為18.3小時，切斷加工為8.3分鐘，修飾加工為23.3小時，全部步驟可縮短3.2小時的時間。於此，就金屬線放電加工機提高工作件放電加工之生產性觀點看來，不止縮短3.2小時的時間而已，操作員困守金屬線放電加工機進行作業的時間，以習知工作件切而未斷之加工方法言，佔全程加工時間約11%，相對地，使用本發明功能時，剩0.3%以下，即全程作業步驟中，99.7%可以無人作業。又，本發明工作件切而未斷之加工方法在製作加工程式時，雖然增加粗加工此項功能有效之指令，惟不需切斷之加工程式，比習知工作件切而未斷之加工方法簡化。再者，即使在衝床加工中，於修飾加工結束後，進行切斷加工之際，還可使用，可在完全無人情形下進行加工，到切斷加工為止，在模板加工時之切開件處理，同樣在加工結束後輕敲，即可從工作件取下切開件。
1．．．本體頭部
2．．．上塊頭
3．．．下臂
4．．．下塊頭
5．．．金屬線電極
6．．．工作件
7．．．源始線軸
8．．．轉向輥
9．．．制動輥
10．．．金屬線供料輥
11．．．通用輥
12．．．拉力輥
13．．．供料管
14．．．裁切機
15．．．機械本體
16．．．編碼器
17．．．感測器
18．．．饋電刷
19．．．加工軌跡孔
20．．．熔接部
21．．．加工形狀
22．．．加工開縫
24．．．金屬線電極輸送單位
26．．．切開件
32．．．導輥
35．．．捲取輥
36．．．廢金屬線漏斗
37．．．金屬線導管
S1．．．第一開關
S2．．．第二開關
S3．．．第三開關
S4．．．第四開關
S5．．．第五開關
HV．．．高壓負載
LV．．．低壓負載
R．．．電阻
D1．．．第一個二極體
D2．．．第二個二極體
D3．．．第三個二極體
S1．．．熔接同時進行粗加工之步驟
S2．．．進行次一處理步驟之步驟
S3．．．加工暫時停止之步驟
S4．．．軸向移動全部切開件排出處理之步驟
S5．．．修飾加工之步驟
S6．．．加工結束之步驟
S11．．．粗加工(切而未離)之步驟
S12．．．進行次一處理步驟之步驟
S13．．．加工暫時停止之步驟
S14．．．切開件加工軸向移動切開件排出處理軸向復歸之步驟
S15．．．進行次一處理步驟之步驟
S16．．．修飾加工之步驟
S17．．．加工結束之步驟
第1圖係表示為達成本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的金屬線放電加工機說明圖；
第2圖係表示為達成本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的基本電路之電路集圖；
第3圖係表示在第2圖電路集中利用開關S1和開關S2啟閉控制之波形圖，上方為電壓波形，下方為電流波形，(A)圖表示利用第2圖基本電路進行通常加工之加工期電壓電流波形，而(B)圖表示利用第2圖基本電路將工作件和切開件加以熔接之熔接期電壓電流波形；
第4圖係表示為達成本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的基本技術思想具體化電路之電路集圖；
第5圖係表示在第4圖電路集中利用開關S1、開關S2，和開關S3啟閉控制之波形圖，上方為電壓波形，下方為電流波形，(A)圖表示利用第4圖電路集進行通常加工之加工期電壓電流波形，而(B)圖表示利用第4圖電路集將工作件和切開件加以熔接之熔接期電壓電流波形；
第6圖係表示為達成本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法的具體電路集一實施例之電路集圖；
第7圖係表示本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法中工作件與切開件之關係，(A)圖表示工作件從啟動孔起加工成四角形加工形狀的切開件，在二個位置熔接狀態，而(B)圖係以虛線表示(A)圖中工作件放電加工的加工軌跡之放大透視圖；
第8圖係表示本發明金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法中工作件和切開件的熔接部破壞所需結果之曲線圖；
第9圖係為達成本發明和習知工作件切而未斷之加工方法的處理程式，(A)圖表示利用金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法處理步驟的處理流程圖，而(B)圖表示習知金屬線放電加工中工作件切而未斷之加工方法處理步驟的處理流程圖。

Claims (11)

  1. 一種金屬線放電加工中加工件切而未斷之方法，其中從源始線軸(7)解捲之金屬線電極(5)，穿線通過位於上塊頭(2)下方之工作件(6)，再通過與上塊頭(2)對立的工作件(6)下方之下塊頭(4)，工作件(6)經火花充電加工，切開件(26)，金屬線電極(5)再供料通過位下塊頭(4)下游之導管(37)，朝向廢金屬線漏斗(36)，其特徵為，跨越金屬線電極(5)施以電氣處理條件，而工作件(6)是在切開件(26)於工作件(6)上的預定外形之加工途徑(21)中，在超過一熔接部(20)，從切開階段改變成熔接階段，於熔接部(20)把金屬線電極(5)周緣部份熔化，而工作件(6)和從工作件(6)切掉之切開件(26)，在熔接部(20)使用熔化之金屬線電極(5)熔接在一起，因而保持切開件(26)留在熔接部(20)，以防從工作件(6)脫落，再者，電氣處理條件改變是以電路集進行，具有第一電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，是與以電阻(R)確認電極間狀態之低壓負載(LV)及第一開關(S1)串聯；第二電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之空間，是與為放電加工之高壓負載(HV)和第二開關(S2)串聯；和第三電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之空間，是與第一個二極體(D1)和第三開關(S3)串聯；而第一、第二、第三電路係彼此並聯，因而從切開階段改變至熔接階段，是由開關(S1,S2和S3)之啟閉控制執行者。
  2. 一種金屬線放電加工中加工件切而未斷之方法，其中從源始線軸(7)解捲之金屬線電極(5)，穿線通過位於上塊頭(2)下方之工作件(6)，再通過與上塊頭(2)對立的工作件(6)下方之下塊頭(4)，工作件(6)經火花充電加工，切開件(26)，金屬線電極(5)再供料通過位下塊頭(4)下游之 導管(37)，朝向廢金屬線漏斗(36)，其特徵為，跨越金屬線電極(5)施以電氣處理條件，而工作件(6)是在切開件(26)於工作件(6)上的預定外形之加工途徑(21)中，在超過一熔接部(20)，從切開階段改變成熔接階段，於熔接部(20)把金屬線電極(5)周緣部份熔化，而工作件(6)和從工作件(6)切掉之切開件(26)，在熔接部(20)使用熔化之金屬線電極(5)熔接在一起，因而保持切開件(26)留在熔接部(20)，以防從工作件(6)脫落，再者，電氣處理條件改變是以電路集進行，包括第一電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，是與以電阻(R)確認電極間狀態之低壓負載(LV)及第一開關(S1)串聯；第二電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，是與供放電切開用之高壓負載(HV)，以及第四開關(S4)和第五開關(S5)串聯；第三電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，是與第二個二極體(D2)和第五開關(S5)串聯；和第四電路，其中金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，是與第三個二極體(D3)和第四開關(S4)串聯；而第一、第二、第三、第四電路係彼此並聯，因而從切開階段改變至熔接階段，是由開關(S1,S4和S5)之啟閉控制執行者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中饋送通過金屬線電極(5)，把切開件(26)和工作件(6)，在熔接部(20)熔合在一起之電流，是應用高峰電流量低於在切開階段進行金屬線放電加工為小之長脈波，於是加工放電移至電弧放電以熔合金屬線電極，並使用熔合之金屬線電極(5)，把工作件(6)和切開件(26)熔接在一起者。
  4. 如申請專利範圍第1或2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中電氣處理條件控制在切開工作件 (6)，同時在工作件(6)和切開件(26)，彼此對應之熔接部，使工作件(6)和切開件(26)間之連接者。
  5. 如申請專利範圍第1或2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中在放電加工後之連接，是以外力衝擊破斷，令切開件(26)脫開工作件(6)者。
  6. 如申請專利範圍第1項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中對工作件(6)切開階段之實施步驟為，開啟第一開關(S1)，導通低壓負載(LV)，跨越金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間施以電位差，然後關閉第一開關(S1)，再開啟第二開關(S2)，導通高壓負載(HV)，因而對工作件實施切開階段者。
  7. 如申請專利範圍第1項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中工作件(6)熔接階段之實施步驟為，開啟第一開關(S1)和第三開關(S3)，導通低壓負載(LV)，跨越金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間施以電位差，然後，保持第三開關(S3)開啟同時關閉第一開關(S1)，並開啟第二開關(S2)，以導通高壓負載(HV)，最後關閉第二開關(S2)同時保持第三開關(S3)開啟，解除高壓負載(HV)導通，施以循環電流，跨越工作件(6)和金屬線電極(5)間之電極間空間，產生長脈波寬之電流，因而在切開件(26)和工作件(6)間之連接者。
  8. 如申請專利範圍第2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中利用工作件切開階段步驟所實施工作件切開階段之實施步驟為，開啟第一開關(S1)，導通低壓負載(LV)，跨越金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，施以電位差，然後關閉第一開關(S1)，再開啟第四開關(S4)和第五開關(S5)，導通高壓負載(HV)，因而對工作件實施切開階段者。
  9. 如申請專利範圍第2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中工作件熔接階段之步驟為，開啟第一開關 (S1)，導通低壓負載(LV)，跨越金屬線電極(5)和工作件(6)間之電極間空間，施以電位差，然後開啟第四開關(S4)和第五開關(S5)，同時關閉第一開關(S1)，導通高壓負載(HV)，再保持第四開關(S4)和第五開關(S5)開啟，保持高壓負載(HV)導通，最後關閉第四開關(S4)，同時保持第五開關(S5)開啟，以解除高壓負載(HV)導通，施加循環電流跨越工作件(6)和金屬線電極(5)間之電極間空間，以產生脈波寬之長電流，因而在切開件(26)和工作件(6)間之連接者。
  10. 如申請專利範圍第1或2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中把切開件(26)和工作件(6)熔合在一起之金屬線電極(5)之熔合部，僅限於金屬線電極(5)之金屬係周緣，即使在金屬線電極(5)部份熔合，把切開件(26)與工作件(6)熔接後，可確保金屬線電極(5)連續饋電不間斷者。
  11. 如申請專利範圍第1或2項金屬線放電加工中加工件切而未斷之加工方法，其中於金屬線電極(5)在切開件(26)和工作件(6)熔接之部份熔合部斷開時，把金屬線電極重新供應至切開路程，於斷開熔接部繼續熔接階段或切開階段者。
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