專利名稱：線切割放電加工方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在線電極與工件的極間供給加工電力，通過(guò)放電對(duì)工件進(jìn)行加工的線切割放電加工方法及裝置的改進(jìn)，特別是涉及到角部加工中加工形狀精度及生產(chǎn)效率的提高。
下面說(shuō)明動(dòng)作。由主動(dòng)輥6和夾送輪7夾持著線電極1并進(jìn)行牽引，使線電極1移動(dòng)，使線電極1對(duì)著工件2，通過(guò)加工液噴嘴5a和5b向線電極1與工件2的極間供給加工液4，同時(shí)由加工電力供給手段12向上述極間供給作為放電能量的加工電力，通過(guò)作為定位手段的X工作臺(tái)8及Y工作臺(tái)9等使線電極1與工件2進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，按給定的輪廓形狀對(duì)工件2進(jìn)行加工。利用上述定位手段進(jìn)行的線電極1與工件2的相對(duì)位置控制以及電加工條件的控制等由控制手段14進(jìn)行總控制。


圖11為由傳統(tǒng)的線切割放電加工裝置進(jìn)行角部加工例子的說(shuō)明圖。圖中，1為線電極，2為工件，15a為外側(cè)角，15b為內(nèi)側(cè)角，A至E的路徑表示使用線電極1的工件2的加工路徑。
圖11(a)示出了加工棱邊狀角部的情形，圖11(b)示出了加工圓弧狀角部的情形。
例如，如圖11(a)所示，在沿A→C→E路徑使線電極1移動(dòng)以對(duì)工件2的棱邊狀角部進(jìn)行加工時(shí)，大家都知道，在外側(cè)角部15a及內(nèi)側(cè)角部15(b)會(huì)產(chǎn)生帶有如虛線所示那種圓形的塌角，其原因可列舉出線電極1的剛性弱。即，在線電極1與工件2之間產(chǎn)生的放電反力作用下線電極1發(fā)生彎曲，線電極1的實(shí)際的加工路徑變?yōu)锳→B→D→E，在外側(cè)角部15a出現(xiàn)加工過(guò)度現(xiàn)象，在內(nèi)側(cè)角部15(b)產(chǎn)生加工殘余所引起的。同時(shí)，其塌角的大小，放電反力愈大，即加工速度愈快為愈大，在通常的粗加工中為數(shù)10μm～數(shù)100μm。
在對(duì)圖11(b)的圓弧形角部進(jìn)行加工時(shí)，由于同樣的原因，在使線電極1沿路徑A→B→F→D→E前進(jìn)以進(jìn)行加工時(shí)，線電極1的實(shí)際的加工路徑變?yōu)锳→B→G→D→E，與圖11(a)一樣，在外側(cè)角部15a及內(nèi)側(cè)角部15b產(chǎn)生塌角。
如上所述，在角部加工中，存在著在棱邊狀角部和圓弧形角部產(chǎn)生塌角，加工形狀精度降低的問(wèn)題。
作為防止在這種角部加工中工件的角部發(fā)生塌角的技術(shù)，已有日本國(guó)專利第2571077號(hào)公報(bào)、日本國(guó)特開(kāi)平8-39356號(hào)公報(bào)以及日本國(guó)特開(kāi)2000-84743號(hào)公報(bào)等給以公開(kāi)。歷來(lái)的這些技術(shù)都是通過(guò)在角部前后變更線電極對(duì)工件的相對(duì)移動(dòng)速度、電加工條件等以減少角部加工中發(fā)生的線電極彎曲，使角部加工精度得到提高。
但是，在歷來(lái)的這些技術(shù)中，為了在加工角部時(shí)減少線電極的彎曲，是在使放電能量比直線加工時(shí)大幅度減少的情況下來(lái)加工角部的，導(dǎo)致加工速率的大幅度下降?？梢哉f(shuō)，這種加工速度的大幅度下降，從過(guò)去和現(xiàn)在都受到重視的作為線切割放電加工裝置所追求的性能的加工精度及加工生產(chǎn)效率的狀況來(lái)看，是一個(gè)致命的問(wèn)題。
此外，隨著線切割放電加工的防止斷線的電源控制及電極線的改進(jìn)，線切割放電加工的加工速度迅速地由最高加工速度200～250mm2/分鐘提高到350～400mm2/分鐘，即在線電極與工件的極間所投入的放電能量在增加。因此，在放電反力增大情況下，線電極的彎曲更為嚴(yán)重。在最近這種情況下，欲用過(guò)去技術(shù)來(lái)保持角部加工中所希望的精度，角部速度降低比例會(huì)增大，盡管投入的放電能量增大，但結(jié)果還是有高速化效果被抵消的問(wèn)題。
如上所述，在提高工件的角部加工中角部的加工形狀精度的同時(shí)，將該角部加工時(shí)間的增加抑制在最小限度，由此來(lái)實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)效率的提高是非常重要的。
作為用于抑制角部加工時(shí)間增加的方法，已知有校正加工路徑的方法。但在這種方法中，由于是在線電極處于彎曲狀態(tài)下進(jìn)行角部加工的，所以不可能從工件的表面、中段面乃至底面的各層面，改善整個(gè)角部的形狀精度。因此，為了從工件的表面、中段面乃至底面的各層面使整個(gè)角部加工形狀精度得到提高，只有盡量減少線電極的彎曲，即在角部盡量減少放電能量，以盡可能慢的速度來(lái)加工角部的方法。傳統(tǒng)技術(shù)存在工件的角部加工中的加工形狀精度與加工生產(chǎn)效率的提高不可兼得的問(wèn)題。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，該方法將放電能量供給線電極與工件的極間，使上述線電極及工件作相對(duì)移動(dòng)以加工上述工件，包括在上述線電極加工路徑的角部入口之前第1給定距離處起邊逐漸減少上述放電能量邊進(jìn)行加工的第1工序；在上述角部入口使上述線電極與工件的相對(duì)移動(dòng)停止的第2工序；根據(jù)給定的判斷基準(zhǔn)解除上述相對(duì)移動(dòng)的第3工序；在上述線電極的加工路徑的上述角部及通過(guò)該角部后到通過(guò)第2給定距離為止，相對(duì)上述角部入口之前第1給定距離處的放電能量，使上述放電能量以給定的降低比例在降低的狀態(tài)下進(jìn)行加工的第4工序，所述給定的降低比例與由上述角部的半徑及角度大小等角形狀決定的第1條件及由所需加工形狀精度等要求規(guī)格決定的第2條件中的至少一個(gè)條件相對(duì)應(yīng)；自通過(guò)上述線電極的加工路徑的上述第2給定距離后至通過(guò)第3給定距離為止邊逐漸增大上述放電能量邊進(jìn)行加工的第5工序。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，在上述第1工序和第5工序中的至少一個(gè)工序的加工中，使上述放電能量的時(shí)間變化率基本保持固定。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，在上述第1工序和第5工序中的至少一個(gè)工序的加工中，使脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓按距離的2次式的函數(shù)進(jìn)行變.化。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，上述第3工序中的給定的判斷基準(zhǔn)為，放電頻率是否在給定的基準(zhǔn)值以下，或平均極間電壓是否在給定的基準(zhǔn)值以上。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，上述第3工序中的給定的判斷基準(zhǔn)為，放電頻率是否在給定的基準(zhǔn)值以下或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上，或者，平均極間電壓是否在給定的基準(zhǔn)值以上或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，作為上述基準(zhǔn)值具有與上述角部的內(nèi)側(cè)角部和外側(cè)角部相對(duì)應(yīng)的各自的基準(zhǔn)值，作為上述第3工序中的給定的判斷基準(zhǔn)用基準(zhǔn)值，使用產(chǎn)品一方的角側(cè)的基準(zhǔn)值。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，將上述第2給定距離設(shè)定為自上述角部通過(guò)點(diǎn)至上述整個(gè)線電極完全進(jìn)入方向變換后的加工槽內(nèi)的點(diǎn)為止的距離或以該距離為基準(zhǔn)的距離。
本發(fā)明的線切割放電加工方法，在上述第2工序至第4工序中，較之上述角部加工前(如上述第1工序)的設(shè)定值，在提高線張力的設(shè)定值及降低加工液噴流壓力或流量的設(shè)定值之中至少進(jìn)行一項(xiàng)。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，由加工電力供給手段向線電極與工件的極間供給放電能量，由加工液供給手段向上述極間供給加工液，由定位手段使上述線電極及工件進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)以加工上述工件，具有控制上述加工電力供給手段的控制手段，該控制手段進(jìn)行如下控制從上述線電極加工路徑的角部入口之前第1給定距離處起，控制上述加工電力供給手段，使得上述放電能量逐漸減少；在上述角部入口，控制上述定位手段，使得使上述線電極及工件的相對(duì)移動(dòng)停止，并在按給定的判斷基準(zhǔn)解除該相對(duì)移動(dòng)的停止后重新進(jìn)行上述相對(duì)移動(dòng)；在上述線電極加工路徑的上述角部及該角部通過(guò)后至第2給定距離通過(guò)為止，控制上述加工電力供給手段，使得上述放電能量相對(duì)上述角部入口之前第1給定距離處的放電能量，按給定的降低比例降低，上述給定的降低比例與由上述角部的半徑及角度大小等角形狀決定的第1條件及由所需的加工形狀精度要求規(guī)格決定的第2條件中的至少其中一個(gè)條件相對(duì)應(yīng)；自上述線電極的加工路徑的上述第2給定距離通過(guò)后至第3給定距離通過(guò)為止，控制上述加工電力供給手段，使上述放電能量逐漸增大。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，在通過(guò)上述控制手段控制上述加工電力供給手段來(lái)進(jìn)行上述放電能量的控制時(shí)，控制的是脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，在通過(guò)上述控制手段控制上述加工電力供給手段來(lái)進(jìn)行使上述放電能量逐漸降低或增大的控制時(shí)，使上述放電能量的時(shí)間變化率基本保持固定。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，在通過(guò)上述控制手段控制上述加工電力供給手段來(lái)進(jìn)行使上述放電能量逐漸減小或增大的控制時(shí)，使上述脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓按距離的2次式的函數(shù)進(jìn)行變化。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，上述給定的判斷基準(zhǔn)為是否放電頻率在給定的基準(zhǔn)值以下，或是否平均極間電壓在給定的基準(zhǔn)值以上。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，上述給定的判斷基準(zhǔn)為是否放電頻率在給定的基準(zhǔn)值以下或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間在基準(zhǔn)時(shí)間以上，或者，是否平均極間電壓在給定的基準(zhǔn)值以上或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間在基準(zhǔn)時(shí)間以上。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，作為上述基準(zhǔn)值，具有與上述角部的內(nèi)側(cè)角部及外側(cè)角部相對(duì)應(yīng)的各自的基準(zhǔn)值，作為上述給定的判斷基準(zhǔn)所用的基準(zhǔn)值，使用產(chǎn)品一方的角側(cè)的基準(zhǔn)值。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，將上述第2給定距離設(shè)定為，自上述角部的通過(guò)點(diǎn)起至上述整個(gè)線電極完全進(jìn)入方向變換后的加工槽內(nèi)的點(diǎn)為止的距離或以該距離為基準(zhǔn)的距離。
本發(fā)明的線切割放電加工裝置，在上述角部入口的上述線電極及工件的相對(duì)移動(dòng)停止起后，自上述角部通過(guò)后至第2給定距離通過(guò)為止的加工期間，由上述控制手段進(jìn)行下述控制中的至少一種較之上述角部加工前的設(shè)定值，進(jìn)行控制使線張力設(shè)定值提高，或者進(jìn)行控制使加工液噴流壓力或流量的設(shè)定值降低。
圖2為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的線切割放電加工方法的說(shuō)明圖。
圖3為角控制前區(qū)間距離的放電能量變化說(shuō)明圖。
圖4為由于放電反力急劇變化引起短路時(shí)的說(shuō)明圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的解除角部入口處相對(duì)移動(dòng)停止的條件設(shè)定方法說(shuō)明圖。
圖6為角部加工例的說(shuō)明圖。
圖7為角部加工例的說(shuō)明圖。
圖8為角部加工例的說(shuō)明圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的線切割放電加工方法說(shuō)明圖。
圖10為現(xiàn)有的線切割放電加工裝置的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。
圖11為使用現(xiàn)有的線切割放電加工裝置的角部加工例說(shuō)明圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)實(shí)施形態(tài)1圖1為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的線切割放電加工裝置的結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖。圖中，1為線電極，2為工件，3為線架，4為加工液，5a和5b為向線電極1與工件2的極間供給加工液4的加工液供給手段即加工液噴嘴，6為主動(dòng)輥，7為夾送輪，8為將工件2沿水平方向(X方向)驅(qū)動(dòng)用的X工作臺(tái)，9為將工件2沿水平方向(Y方向)驅(qū)動(dòng)用的Y工作臺(tái)，10為X軸伺服放大器，用以控制驅(qū)動(dòng)X工作臺(tái)8的未圖示的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，11為Y軸伺服放大器，用以控制驅(qū)動(dòng)Y工作臺(tái)9的未圖示的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，12為加工電力供給手段，13為極間電壓檢測(cè)手段，16為控制手段。
下面說(shuō)明動(dòng)作。由主動(dòng)輥6及夾送輪7將線電極1夾持并牽引，使線電極1移動(dòng)， 使通常直徑為0.05mm至0.3mm左右的線電極1與工件2相對(duì)，通過(guò)加工液噴嘴5a和5b邊向線電極1與工件的極間供應(yīng)加工液4邊由加工電力供給手段12向上述極間供給作為放電能量的加工電力，由作為定位手段的X工作臺(tái)8及Y工作臺(tái)9等使線電極1和工件2作相對(duì)移動(dòng)，將工件加工成給定的輪廓形狀。由上述定位手段進(jìn)行的線電極1和工件2的相對(duì)位置定位控制以及電加工條件的控制等由控制手段16進(jìn)行總控制。
下面就使用本發(fā)明的線切割放電加工裝置對(duì)工件2的角部進(jìn)行加工的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在線電極1對(duì)于工件2的相對(duì)移動(dòng)路徑具有例如圓弧形角部的情況下，設(shè)定使用的線電極1的直徑和種類、工件材質(zhì)和板厚、脈沖停止時(shí)間、線張力(直線加工時(shí)的線張力)等加工條件，同時(shí)設(shè)定為加工角部須設(shè)定的角控制用參數(shù)，存儲(chǔ)在控制手段16的存儲(chǔ)手段內(nèi)。該角控制用的參數(shù)，例如有如下所示的參數(shù)。即，有角控制前區(qū)間距離(Lpre)、角部入口處的脈沖停止時(shí)間(OFFpre)、角部入口處的平均極間電壓(VGpre)、角部加工中的脈沖停止時(shí)間(OFFcorner)、角部加工中的平均極間電壓(VGcorner)以及角控制后區(qū)間距離(Lpost)。
圖2為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的線切割放電加工方法的說(shuō)明圖。圖2(a)為圓弧形角部加工工序說(shuō)明圖，圖2(b)為控制脈沖停止時(shí)間進(jìn)行圓弧形角部加工時(shí)的加工控制說(shuō)明圖，圖2(c)為控制平均極間電壓進(jìn)行圓弧形角部加工時(shí)的加工控制說(shuō)明圖。圖中的OFF、VG、E及v分別為脈沖停止時(shí)間、平均極間電壓、放電能量以及線電極相對(duì)工件的相對(duì)移動(dòng)速率。Lpre、OFFpre、VGpre、OFFcorner、VGcorner以及Lpost為上述角部控制用的參數(shù)，OFFini為自角部入口向前角控制前區(qū)間距離Lpre至位置(A點(diǎn))處的電加工條件下的脈沖停止時(shí)間，VGini為A點(diǎn)處的電加工條件下的平均極間電壓，R為加工路徑所描繪的角部半徑，P為加工液噴流的壓力或流量，T為線張力。
圖2(a)中，A至E的路徑表示線電極1的加工路徑。在關(guān)于本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的線切割放電加工方法中，首先，從線電極1到達(dá)離開(kāi)圓弧形角部的入口B有角控制前區(qū)間距離(Lpre)的點(diǎn)即A點(diǎn)的時(shí)候起至到達(dá)圓弧形角部入口B為止，根據(jù)例如距離的2次式函數(shù)那樣的如下所示的式(1)或(2)來(lái)變更脈沖停止時(shí)間OFF或平均極間電壓VG。
OFF＝OFFini+{(OFFpre-OFFini)/Lpre2}·{(Lpre-S1)2}(1)VG＝VGini+{(VGpre-Vgini)/Lpre2}·{(Lpre-S1)2}(2)式中，S1為到角部入口B為止的剩余距離。
圖3為圖2(a)的Lpre(A點(diǎn)至B點(diǎn))中的放電能量E的變化說(shuō)明圖。圖中，Eini為角部入口之前一個(gè)角控制前區(qū)間距離Lpre的位置(A點(diǎn))處的電加工條件下的放電能量，Epre為角部入口處(B點(diǎn))的放電能量，l(實(shí)踐)為放電能量的時(shí)間變化率為固定的線，l1(虛線)為例如在日本國(guó)特開(kāi)平8-39356號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的根據(jù)距離的1次式控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的放電能量的時(shí)間變化曲線，l2(點(diǎn)劃線)為根據(jù)關(guān)于本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的上述式(1)或(2)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的放電能量的時(shí)間變化曲線。由于放電能量與加工速度呈正比，因此自A點(diǎn)到B的所需時(shí)間在l1時(shí)為t1，在l2時(shí)為t2。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的上述式(1)或式(2)來(lái)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的放電能量的時(shí)間變化l2(點(diǎn)劃線)，時(shí)間變化率為基本固定，與根據(jù)距離的1次式來(lái)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的放電能量的時(shí)間變化l1(虛線)比較，可縮短從A點(diǎn)至B的所需時(shí)間，以更短時(shí)間使脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓在到角部入口之前適當(dāng)?shù)匕l(fā)生變化，有效地減少線電極的彎曲。
另外，如圖3的l2所示，當(dāng)放電能量的時(shí)間變化率為基本固定時(shí)，與l1那樣根據(jù)距離的1次式來(lái)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的情形比較，在圖3的例如A點(diǎn)通過(guò)后的時(shí)間t0，根據(jù)距離的1次式來(lái)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的l1的場(chǎng)合，其放電能量的變化率為較大。因此，根據(jù)距離的1次式來(lái)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)，如圖4的(a)和(b)所示，放電反力自F1變?yōu)镕2急劇地變小，線電極1的彎曲迅速變小，因此容易發(fā)生短路。
如上所述，放電能量的時(shí)間變化率為基本固定時(shí)的l2，與根據(jù)距離的1次式來(lái)控制脈沖停止時(shí)間等時(shí)的l1比較，既可縮短從A點(diǎn)至B的所需時(shí)間，又可提高加工穩(wěn)定性，在Lpre(A點(diǎn)至B點(diǎn))中可提高加工形狀精度。
其次，若到達(dá)圖2(a)的B點(diǎn)(圓弧形角部入口)，則如圖2的(b)或(c)所示，將脈沖停止時(shí)間OFF或平均極間電壓VG維持在角部入口處的脈沖停止時(shí)間OFFpre或角部入口處的平均極間電壓VGpre，同時(shí)將線電極1對(duì)于工件2的相對(duì)移動(dòng)速度變?yōu)榱?。另外，在將上述相?duì)移動(dòng)速度變?yōu)榱愕耐瑫r(shí)，將線張力T增加到角部加工前的設(shè)定加工條件的線張力以上，將加工液噴流的壓力或流量P減至角部加工前的設(shè)定加工條件的加工液噴流的壓力或流量以下。
在上述Lpre的區(qū)間(A點(diǎn)至B)，在加工中逐漸減少放電能量，在到達(dá)入口B為止充分消除線電極1的彎曲，但在該區(qū)間過(guò)短的情況下，即使放電能量充分地得到了減小，但在到達(dá)了角部入口(圖2的B點(diǎn))時(shí)，線電極1的彎曲消除不盡，仍然存在，則需要延長(zhǎng)將上述相對(duì)移動(dòng)速度維持在零的時(shí)間?；蛘呦喾?，放電能量急劇減少，線電極1的彎曲迅速消除，與工件2接觸而發(fā)生短路。將上述相對(duì)移動(dòng)速率維持在零的時(shí)間增加，即使加工中的線電極1與工件2的極間間隙為始終相等的穩(wěn)定狀態(tài)，由于線電極1的振動(dòng)，在工件2的中段部發(fā)生過(guò)大加工的可能性增高，例如，在內(nèi)側(cè)角部產(chǎn)生洼坑的可能性增大，所以是不理想的。因此，在到角部入口之前，必須充分地去除線電極的彎曲，為此，Lpre設(shè)定得足以比直線加工中的線電極1的彎曲量足夠大的距離。
角部入口處的放電能量取決于OFFpre或VGpre的設(shè)定值，但在角部入口放電能量沒(méi)有減小到足夠程度時(shí)，由將上述相對(duì)移動(dòng)速度變?yōu)榱阋鸬木€電極1的急劇停止，造成工件的加工面留下縱筋。另外，與Lpre過(guò)短時(shí)的情況一樣，將上述移動(dòng)速度變?yōu)榱愕臅r(shí)間延長(zhǎng)。因此，為了防止這種問(wèn)題的發(fā)生，根據(jù)在角部入口之前足以減小放電能量的要求，設(shè)定OFFpre及VGpre的值，。
但是，即使如上所述設(shè)定了Lpre及OFFpre或VGpre，在到達(dá)角部入口時(shí)，線電極1對(duì)于被加物2的相對(duì)移動(dòng)也以極微小的速度進(jìn)行著。在這種情況下，不言而喻，在上述相對(duì)移動(dòng)的大致相反方向上線電極1稍有彎曲，線電極1的彎曲是不可能變?yōu)榱愕?。因此，在角部入口將線電極1對(duì)于工件2的相對(duì)移動(dòng)速度變?yōu)榱?停止相對(duì)移動(dòng))，并使該狀況維持一定時(shí)間，這樣便可完全消除線電極1的彎曲。
上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)，使上述相對(duì)移動(dòng)速度為零，同時(shí)將線張力T變更為角部加工前設(shè)定加工條件的線張力以上，將加工液噴流壓力或流量P變更為角部加工前設(shè)定加工條件的加工液噴流壓力或流量以下，這樣可抑制上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)線電極1的振動(dòng)，利用更增大的張力來(lái)消除線電極1彎曲的力量增大，可更快地消除線電極1的彎曲，從而可進(jìn)一步抑制工件中段部易發(fā)生的過(guò)大加工，使加工形狀精度與加工生產(chǎn)效率的提高并存。
上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間過(guò)短時(shí)，不能充分消除線電極的彎曲，仍存在塌角現(xiàn)象，反之，上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于線電極的振動(dòng)，特別是在工件的中段部有可能出現(xiàn)過(guò)大加工。為了實(shí)現(xiàn)高精度，正確設(shè)定例如以秒為單位設(shè)定上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間是很重要的。如在日本國(guó)特開(kāi)2000-84743號(hào)公報(bào)中所記載的僅以經(jīng)過(guò)時(shí)間來(lái)設(shè)定上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間時(shí)，要根據(jù)所有的加工條件來(lái)求出最佳停止時(shí)間是有困難的，容易發(fā)生上述這種問(wèn)題。例如，要想求出與各種各樣的加工條件等設(shè)定值相對(duì)應(yīng)的最佳上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間時(shí)，須設(shè)想出可認(rèn)為實(shí)際進(jìn)行的一切加工條件，預(yù)先制作上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間的實(shí)驗(yàn)式或表格，這在現(xiàn)實(shí)上是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。另外，即使在可讓用戶輸入上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間的情況下，也必須進(jìn)行多次實(shí)際的試驗(yàn)加工。
圖5為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的角部入口處(圖2的B點(diǎn))解除上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間的條件設(shè)定方法說(shuō)明圖。圖中，f為放電頻率，VG為平均極間電壓，THf1為放電頻率的基準(zhǔn)值，THVG1為平均極問(wèn)電壓的基準(zhǔn)值，THf2為稍允許線電極彎曲時(shí)的放電頻率的基準(zhǔn)值，THVH2為稍允許線電極彎曲時(shí)的平均極間電壓的基準(zhǔn)值，ts1為與THf1或THVG1對(duì)應(yīng)的上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間，ts2為與THf2或THVG2對(duì)應(yīng)的上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間。
何論哪類加工，隨著線電極彎曲因上述相對(duì)移動(dòng)停止而消失時(shí)，極間狀態(tài)接近開(kāi)路狀態(tài)，如圖5所示，放電頻率f接近零，同時(shí)平均極間電壓VG接近開(kāi)路狀態(tài)下的平均極間電壓(開(kāi)路電壓)。該開(kāi)路電壓與無(wú)負(fù)載電壓及脈沖停止時(shí)間有關(guān)，取決于線切割放電加工裝置所具有的靜電電容及電感。為了消除線切割放電加工裝置的機(jī)械差別引起的加工特性的差異，上述靜電電容及電感何論在哪種機(jī)械上為基本一定。因此，在本發(fā)明中，只要根據(jù)某種機(jī)械上的無(wú)負(fù)載電壓的參數(shù)設(shè)定值和脈沖停止時(shí)間的參數(shù)設(shè)定值的組合來(lái)測(cè)定上述開(kāi)路電壓即可。同時(shí)，由于在該測(cè)定作業(yè)中不需要對(duì)工件進(jìn)行實(shí)際的加工，因此可方便地決定用作上述相對(duì)移動(dòng)停止解條件的平均極間電壓的基準(zhǔn)值。
這樣，作為解除角部入口處的上述相對(duì)移動(dòng)停止的條件，可將放電頻率是否在上述給定的基準(zhǔn)值以下，或平均極間電壓是否在上述給定的基準(zhǔn)值以上作為判斷基準(zhǔn)來(lái)加以使用。
若是放電頻率基準(zhǔn)值的設(shè)定，可按絕對(duì)值指定為數(shù)KHz以下，也可按相對(duì)值指定為直線時(shí)的百分之幾。在根據(jù)角部的半徑R及角部角度的角形狀，如R大，允許線電極有一定的彎曲的場(chǎng)合，將平均極間電壓或放電頻率的基準(zhǔn)值變更為上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間減少的基準(zhǔn)值(平均極間電壓的基準(zhǔn)值(THVG2)低，放電頻率的基準(zhǔn)值(THf2)高)，這樣，既可提高角部加工形狀精度，又可進(jìn)一步縮短加工時(shí)間。
在發(fā)生上述相對(duì)移動(dòng)停止前消除線電極的彎曲不充分、上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間延長(zhǎng)的狀況時(shí)，如圖6所示，在內(nèi)側(cè)角部上述停止時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)在工件2的中段部易產(chǎn)生洼坑，內(nèi)側(cè)角部為產(chǎn)品時(shí)，在產(chǎn)品部分有這種洼坑部分殘留。在這種情況下，內(nèi)側(cè)角部和外側(cè)角部分別具有不同的基準(zhǔn)值(放電頻率的基準(zhǔn)值或平均極間電壓的基準(zhǔn)值)，因?yàn)閮?nèi)側(cè)角部或外側(cè)角部其中有一側(cè)角部要成為產(chǎn)品的，所以可參照產(chǎn)品一側(cè)的基準(zhǔn)值來(lái)解除上述相對(duì)移動(dòng)停止。
例如，在內(nèi)側(cè)角部和外側(cè)角部分別具有各自不同的基準(zhǔn)值的情況下，因?yàn)樵趦?nèi)側(cè)角部易在工件中段產(chǎn)生上述洼坑，所以，為防止這種洼坑的發(fā)生，設(shè)定為縮短上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間那樣的基準(zhǔn)值，而對(duì)于外側(cè)角部，可設(shè)定為延長(zhǎng)上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間那樣的基準(zhǔn)值，以便在外側(cè)角部能可靠地消除線電極的彎曲。
這樣，取代將放電頻率是否在上述給定的基準(zhǔn)值以下，或平均極間電壓是否在上述給定的基準(zhǔn)值以上作為判斷基準(zhǔn)可使用的方法是，將放電頻率是否在基準(zhǔn)值以下或平均極間電壓是否在基準(zhǔn)值以上，以及上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上這樣兩個(gè)作為判斷基準(zhǔn)來(lái)加以使用。用放電頻率和上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間判斷時(shí)，在放電頻率低于基準(zhǔn)值，上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間大于基準(zhǔn)時(shí)間的較早時(shí)間點(diǎn)上解除上述相對(duì)移動(dòng)停止；在用平均極間電壓和上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間判斷時(shí)，在平均極間電壓大于基準(zhǔn)值，上述相對(duì)移動(dòng)時(shí)間大于基準(zhǔn)時(shí)間的較早時(shí)間點(diǎn)上解除上述相對(duì)移動(dòng)停止。在這種場(chǎng)合，將上述基準(zhǔn)時(shí)間設(shè)定得稍長(zhǎng)一些，例如，作為解除上述相對(duì)移動(dòng)停止的條件，在看平均極間電壓和上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間這二項(xiàng)時(shí)，即使加工中出現(xiàn)一些問(wèn)題，如短路性加工、平均極間電壓在上述相對(duì)移動(dòng)停止中設(shè)有足夠增大等，當(dāng)上述相對(duì)移動(dòng)停止時(shí)間超過(guò)上述基準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，通過(guò)解除上述相對(duì)移動(dòng)停止，可防止在角部不執(zhí)行上述相對(duì)移動(dòng)停止解除的情況出現(xiàn)。
其次，在圖2(a)的圓弧部分(從B至C點(diǎn))與由下面式(3)給出的L(從C點(diǎn)至D點(diǎn))之間，即在從B至D點(diǎn)的加工中，將脈沖停止時(shí)間OFF或平均極間電壓VG變?yōu)镺FF ini≤OFF corher≤OFF pre的脈沖停止時(shí)間，或VG ini≤VGcorner≤VG pre的平均極間電壓VG corner，由此可在維持小的放電能量的狀態(tài)下進(jìn)行加工。
L＝(d/2+g-R)/tan(θ/2)+d/2(3)式中，d為線電極的直徑，g為放電間隙，R為加工路徑描述的角部的半徑，θ為角部角度。另外，L≤0時(shí)，L＝0。
具體來(lái)說(shuō)，角部的半徑R愈大，或角部角度θ愈大，為愈不易發(fā)生角部塌角。由于允許線電極有少量的彎曲，所以可減少變更OFF corner或VG corner控制量的比率(例如OFF ini或VG ini與OFF corner或VG corner的比率)。
這種角部半徑R和角部角度θ的大小與變更上述控制量的比率的關(guān)系，例如可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)先求出。
如上所述，與角部半徑R和角部角度θ的大小及所求的工件的加工形狀精度等對(duì)應(yīng)的上述控制量的變更比率預(yù)先求出，存儲(chǔ)在如圖1的控制手段16內(nèi)的存儲(chǔ)手段中，只要根據(jù)加工條件呼叫出即可。
這樣，由于變更上述控制量的比率控制在所需的最小限度內(nèi)，不使放電能量的減少到超過(guò)需要量，所以可抑制加工時(shí)間的增加。
在角部，在圖7(a)所示，由于加工液要向方向變換前的方向4a流動(dòng)，所以線電極1也容易向方向變換前的方向發(fā)生彎曲(彎曲方向G)，但如圖7(b)所示，在整個(gè)線電極1完全進(jìn)入方向變換后的加工槽內(nèi)為止(從角通過(guò)后的C點(diǎn)至式(3)中規(guī)定的離開(kāi)距離L的D點(diǎn))，或到完全進(jìn)入該方向變換后的加工槽內(nèi)的位置(D)的附近，將放電能量等維持在與角部上的設(shè)定值相同的值。
在日本國(guó)特開(kāi)2000-84743號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的線切割放電加工方法及裝置中，將該給定的距離L上的加工路徑終點(diǎn)設(shè)定為線電極1的截面圓形狀的前半部分進(jìn)入方向變換后的加工槽為止(如圖7(b)的D’點(diǎn)，(因此L值與式(3)不一樣)，如圖7(a)所示，因加工液的流動(dòng)4a，線電極1易向方向變換前的方向彎曲的狀態(tài)，但由于在D’點(diǎn)加工速度及放電能量等的設(shè)定開(kāi)始返回，所以，如圖8所示，在角部的出口端有可能產(chǎn)生凸部。
在本發(fā)明中，將上述給定的距離L設(shè)為式(3)中規(guī)定的值，即從圖7(b)的角通過(guò)后的C點(diǎn)至整個(gè)線電極1完全進(jìn)入方向變換后的加工槽內(nèi)的D點(diǎn)為止的距離或以該距離為基準(zhǔn)的距離，在由加工液的流動(dòng)(圖7(a)的4a)造成的線電極彎曲不再發(fā)生為止，將放電能量等維持在與角部處的設(shè)定值相同的值，因此在角部出口不會(huì)產(chǎn)生凸部，可進(jìn)一步提高角部加工形狀精度。
如果線電極1到達(dá)了圖2(a)的D點(diǎn)，在至達(dá)E點(diǎn)前的期間，使脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓按例如作為距離的2次式函數(shù)的式(4)或式(5)進(jìn)行變化，返回到角部加工前的值。
OFF＝OFF corner-{OFF corner-OFF ini/L post2}×(S22)(4)VG＝VG corner-{(VG corner-VG ini)/L post2}×(S22) (5)式中，Lpost為使距離L加工后不會(huì)發(fā)生短路和斷線等所設(shè)定的給定的距離(從D點(diǎn)至E的距離)，S2為從D點(diǎn)起的距離。
這樣，由于返回到角部加工前的值，使得放電能量的時(shí)間變化率為基本一定，所以，在角控制后區(qū)間距離Lpost(從D點(diǎn)至E)，也收到與在上述角控制前區(qū)間距離Lpre(從A點(diǎn)至B)中說(shuō)明的相同的效果。
圖9為關(guān)于本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的線切割放電加工方法的說(shuō)明圖。圖9(a)為棱邊狀角部加工工序說(shuō)明圖，圖9(b)為控制脈沖停止時(shí)間OFF并對(duì)棱邊狀角部進(jìn)行加工時(shí)的加工控制說(shuō)明圖，圖9(c)為控制平均極間電壓VG并對(duì)棱邊狀角部進(jìn)行加工時(shí)的加工控制說(shuō)明圖。圖9中，與實(shí)施形態(tài)1的圖2相同的符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠?。另外，本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的線切割的電加工裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與實(shí)施形態(tài)1的圖1的說(shuō)明一樣。
圖9中的角控制，相當(dāng)于在實(shí)施形態(tài)1的圖2中從B點(diǎn)至C不存在時(shí)的情況，相當(dāng)于實(shí)施形態(tài)1的式(3)的L計(jì)算中加工路徑描繪的角部半徑R為零時(shí)的情況。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的線切割放電加工方法及裝置適合應(yīng)用于線切割放電加工作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種線切割放電加工方法，該方法將放電能量供給線電極與工件的極間，使上述線電極及工件作相對(duì)移動(dòng)以加工上述工件，其特征在于，包括在上述線電極加工路徑的角部入口之前第1給定距離處起邊逐漸減少上述放電能量邊進(jìn)行加工的第1工序；在上述角部入口處使上述線電極與工件的相對(duì)移動(dòng)停止的第2工序；根據(jù)給定的判斷基準(zhǔn)解除上述相對(duì)移動(dòng)的第3工序；在上述線電極的加工路徑的上述角部及通過(guò)該角部后到通過(guò)第2給定距離為止，相對(duì)上述角部入口之前第1給定距離處的放電能量，使上述放電能量以給定的降低比例在降低的狀態(tài)下進(jìn)行加工的第4工序，所述給定的降低比例與由上述角部的半徑及角度大小等角形狀決定的第1條件及由所需加工形狀精度等要求規(guī)格決定的第2條件中的至少一個(gè)條件相對(duì)應(yīng)；從通過(guò)上述線電極的加工路徑的上述第2給定距離后到通過(guò)第3給定距離為止邊逐漸增大上述放電能量邊進(jìn)行加工的第5工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割放電加工方法，其特征在于，在上述第1工序和第5工序中的至少一個(gè)工序中，將上述放電能量的時(shí)間變化率基本保持一定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割放電加工方法，其特征在于，在上述第1工序和第5工序中的至少一個(gè)工序中，使脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓按距離的2次式的函數(shù)發(fā)生變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割放電加工方法，其特征在于，上述第3工序中的給定的判斷基準(zhǔn)為放電頻率是否在給定的基準(zhǔn)值以下，或平均極間電壓是否在給定的基準(zhǔn)值以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割放電加工方法，其特征在于，上述第3工序中的給定的判斷基準(zhǔn)為，放電頻率是否在給定的基準(zhǔn)值以下或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上，或者，平均極間電壓是否在給定的基準(zhǔn)值以上或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的線切割放電加工方法，其特征在于，作為上述基準(zhǔn)值，具有與上述角部的內(nèi)側(cè)角部和外側(cè)角部對(duì)應(yīng)的各自的基準(zhǔn)值，作為上述第3工序中給定的判斷基準(zhǔn)所使用的基準(zhǔn)值，使用產(chǎn)品一方的角側(cè)的基準(zhǔn)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割放電加工方法，其特征在于，將上述第2給定距離設(shè)定為上述整個(gè)線電極從上述角部的通過(guò)點(diǎn)完全進(jìn)入方向變換后的加工槽內(nèi)的點(diǎn)為止的距離，或以該距離為基準(zhǔn)的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線切割放電加工方法，其特征在于，在上述第2工序至第4工序，進(jìn)行下述工序中的至少一種與上述角部加工前(例如上述第1工序)的設(shè)定值比較，提高線張力設(shè)定值，以及降低加工液噴流壓力或流量的設(shè)定值。
9.一種線切割放電加工裝置，由加工電力供給手段向線電極與工件的極間供給放電能量，由加工液供給手段向上述極間供給加工液，由定位手段使上述線電極及工件進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)以加工上述工件，其特征在于，具有控制上述加工電力供給手段的控制手段，該控制手段進(jìn)行如下控制從上述線電極加工路徑的角部入口之前第1給定距離處起，控制上述加工電力供給手段，使得上述放電能量逐漸降低；在上述角部入口，控制上述定位手段，使上述線電極及工件的相對(duì)移動(dòng)停止，并在按給定的判斷基準(zhǔn)解除該相對(duì)移動(dòng)的停止后重新進(jìn)行上述相對(duì)移動(dòng)；在上述線電極加工路徑的上述角部及該角部通過(guò)后至第2給定距離通過(guò)為止，控制上述加工電力供給手段，使得上述放電能量相對(duì)上述角部入口之前第1給定距離處的放電能量，按給定的降低比例降低，該給定的降低比例與由上述角部的半徑及角度大小等角形狀決定的第1條件及由所需的加工形狀精度要求規(guī)格決定的第2條件中的至少一個(gè)條件相對(duì)應(yīng)；在通過(guò)上述線電極的加工路徑的上述第2給定距離后到通過(guò)第3給定距離為止，控制上述加工電力供給手段，使上述放電能量逐漸增大。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，在通過(guò)上述控制手段控制上述加工電力供給手段來(lái)進(jìn)行上述放電能量的控制時(shí)，控制脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，在通過(guò)上述控制手段控制上述加工電力供給手段來(lái)進(jìn)行使上述放電能量逐漸降低或增大的控制時(shí)，使上述放電能量的時(shí)間變化率基本保持固定。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，在通過(guò)上述控制手段控制上述加工電力供給手段來(lái)進(jìn)行使上述放電能量逐漸減小或增大的控制時(shí)，使上述脈沖停止時(shí)間或平均極間電壓按距離的2次式的函數(shù)發(fā)生變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，上述給定的判斷基準(zhǔn)為放電頻率是否在給定的基準(zhǔn)值以下，或平均極間電壓是否在給定的基準(zhǔn)值以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，上述給定的判斷基準(zhǔn)為，放電頻率是否在給定的基準(zhǔn)值以下或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上，或者，平均極間電壓是否在給定的基準(zhǔn)值以上或上述相對(duì)移動(dòng)的停止時(shí)間是否在基準(zhǔn)時(shí)間以上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，作為上述基準(zhǔn)值具有與上述角部的內(nèi)側(cè)角部及外側(cè)角部相對(duì)應(yīng)的各自的基準(zhǔn)值，作為上述給定的判斷基準(zhǔn)所使用的基準(zhǔn)值，使用產(chǎn)品一方的角側(cè)的基準(zhǔn)值。
16.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，將上述第2給定距離設(shè)定為從上述角部的通過(guò)點(diǎn)到上述線電極全部完全進(jìn)入方向變換后的加工槽內(nèi)的點(diǎn)為止的距離，或以該距離為基準(zhǔn)的距離。
17.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的線切割放電加工裝置，其特征在于，從上述角部入口處的上述線電極和工件的相對(duì)移動(dòng)停止起，從上述角部通過(guò)后至第2給定距離通過(guò)為止的加工期間，由上述控制手段進(jìn)行以下控制中的至少一種；與上述角部加工前的設(shè)定值相比，使線張力的設(shè)定值提高及使加工液噴流的壓力或流量的設(shè)定值下降。
全文摘要
一種線切割放電加工方法，包括從線電極(1)的加工路徑的角部入口之前第1給定距離(Lpre)的(A點(diǎn))起邊使放電能量逐漸降低邊進(jìn)行加工的第1工序；在角部入口(B點(diǎn))使線電極(1)與工件(2)的相對(duì)移動(dòng)停止的第2工序；按給定的判斷基準(zhǔn)解除上述相對(duì)移動(dòng)的停止的第3工序；從B點(diǎn)通過(guò)角部(C點(diǎn))位置再通過(guò)第2給定距離(L)(D點(diǎn))為止，使上述放電能量相對(duì)A點(diǎn)的放電能量按給定的降低比率在降低了的狀態(tài)下進(jìn)行加工的第4工序，上述給定的降低比率與由角形狀決定的第1條件及由要求規(guī)格決定的第2條件中的至少一個(gè)條件相對(duì)應(yīng)；從D點(diǎn)到通過(guò)第3給定距離(Lpost)(E點(diǎn))為止，邊使上述放電能量逐漸增大邊進(jìn)行加工的第5工序。在角部加工中，可使加工形狀精度及加工生產(chǎn)效率的提高并存。
文檔編號(hào)B23H7/06GK1413134SQ00817720
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者小林浩敦 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社