專利名稱：放電加工裝置及放電加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過放電對被加工物進行加工的放電加工裝置及放電加工方法。
背景技術(shù)：
放電加工裝置是通過在加工用電極_被加工物間產(chǎn)生電弧放電而進行被加工物 的加工的裝置。在放電加工裝置中需要用于產(chǎn)生電弧放電的電力源(加工用電源)，對于該 加工用電源的結(jié)構(gòu)，當前存在各種方式。例如，存在一種放電加工用電源裝置，其構(gòu)成為具有精加工用電源部及粗加工用 電源部這2個電源部，并且，設(shè)置與精加工用電源部內(nèi)的構(gòu)成全橋電路的4個開關(guān)元件分別 串聯(lián)連接的電阻，使這些電阻的電阻值不同(例如，專利文獻1)。在該專利文獻1中記載有，將上述電阻值的值設(shè)定為，在進行對被加工物施加正 極電位、對加工用電極施加負極電位的正極性加工，和對被加工物施加負極電位、對加工用 電極施加正極電位的反極性加工時，向放電加工間隙供給的加工電流的值在正極性加工時 較小，在反極性加工時較大。通過該結(jié)構(gòu)，在正極性加工時，向放電加工間隙施加較小的加 工用電壓，抑制放電加工面的表面粗糙度變大，同時在反極性加工結(jié)束時可靠地使放電中 斷，并且，在反極性加工時向放電加工間隙施加較大的加工用電壓，從而穩(wěn)定地進行放電， 且進行表面粗糙度較小的加工。專利文獻1 日本特開平11-347844號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述專利文獻1所示的放電加工用電源裝置中，由于需要針對精加工用 電源部內(nèi)的構(gòu)成電橋電路的4個開關(guān)元件分別設(shè)置電阻，并且需要選定各電阻值為不同值 的電阻，所以存在部件的數(shù)量及種類變多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜化的課題。本發(fā)明就是鑒于上述課題而提出的，其目的在于，提供一種放電加工裝置及放電 加工方法，其可以抑制結(jié)構(gòu)復(fù)雜化及部件數(shù)量增加。為了解決上述課題，達到目的，本發(fā)明所涉及的放電加工裝置在加工用電極和被 加工物之間施加連續(xù)的多個電壓脈沖，每隔多次電壓脈沖則切換極性而進行加工，該放電 加工裝置的特征在于，具有電源裝置，其供給直流電壓；全橋電路，其構(gòu)成為將4個開關(guān)元 件進行全橋連接，具有連接所述電源裝置的一對直流端子、以及連接所述加工用電極和所 述被加工物的一對交流端子，該全橋電路將從該電源裝置供給的直流電壓變換為用于進行 正極性加工的電壓脈沖和用于進行反極性加工的電壓脈沖，并進行輸出；以及控制部，其基 于放電加工所需的加工信息，生成用于對從所述全橋電路輸出的所述電壓脈沖的輸出定時 進行控制的、由兩個極性的脈沖組構(gòu)成的開關(guān)信號，并且，使用該生成的開關(guān)信號控制所述 4個開關(guān)元件，所述開關(guān)信號波形中的由多個正極性脈沖構(gòu)成的正極性脈沖組和由多個反 極性脈沖構(gòu)成的反極性脈沖組的占空比不同。發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明所涉及的放電加工裝置，由于在用于對從全橋電路輸出的電壓脈沖的 輸出定時進行控制的、由兩個極性的脈沖組構(gòu)成的開關(guān)信號波形中，針對由多個正極性脈 沖構(gòu)成的正極性脈沖組和由多個反極性脈沖構(gòu)成的反極性脈沖組，設(shè)定為占空比不同，所 以實現(xiàn)下述效果，即，可以提供一種放電加工裝置及放電加工方法，其可以抑制結(jié)構(gòu)復(fù)雜化 及部件數(shù)量增加。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的放電加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示開關(guān)信號波形的一個例子、以及此時的極間電壓波形(非放電時)的 圖。圖3是表示開關(guān)信號波形、以及此時的極間電壓波形(非放電時、放電時)及放電 電流波形的圖。圖4是以對比的方式示出正極性加工及反極性加工的特征的圖表。圖5是表示各實施方式中的控制部的動作的流程圖。圖6是表示各實施方式中的零伏控制處理的流程圖。圖7是表示實施方式2所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子、以及此時的極間電壓 波形的圖。圖8是表示實施方式3所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子、以及此時的極間電壓 波形的圖。圖9是表示實施方式4所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子、以及此時的極間電壓 波形的圖。圖10是表示實施方式5所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子、以及此時的極間電壓 波形的圖。圖11是表示在對厚度不同的被加工物進行加工時優(yōu)選的開關(guān)信號波形的一個例 子的圖。圖12是表示與圖11不同的開關(guān)信號波形的一個例子的圖。圖13是表示與圖11及圖12不同的開關(guān)信號波形的一個例子的圖。標號的說明1放電加工裝置3電源部及放電加工部4控制部5上位控制器6加工參數(shù)7動作識別處理部10直流電源11被加工物12加工用電極13 電阻14寄生電容
15寄生電阻16電壓檢測器
具體實施例方式下面，參照附圖，詳細說明本發(fā)明所涉及的放電加工裝置及放電加工方法的實施 方式。此外，本發(fā)明并不限定于以下所示的實施方式。實施方式1圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的放電加工裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖，是表示 以電源部為中心的功能框圖。在圖1中，放電加工裝置1具有電源部及放電加工部3、以及 控制部4。在電源部及放電加工部3中，在相對配置的被加工物11及加工用電極12的周圍， 配置有開關(guān)元件SWl SW4、電阻13等電路要素及電壓檢測器16等功能要素。如果更詳細地進行說明，則首先，將4個開關(guān)元件SWl SW4全橋連接而構(gòu)成全橋 電路。在該全橋電路中，與開關(guān)元件SWl的一端和開關(guān)元件SW3的一端連接的端子D1、以及 與開關(guān)元件SW3的一端和開關(guān)元件SW4的一端連接的端子D2構(gòu)成一對直流端子，并且，與 開關(guān)元件SWl和開關(guān)元件SW2連接的端子D3、以及與開關(guān)元件SW3和開關(guān)元件SW4連接的 端子D4構(gòu)成一對交流端子。在如上述所示構(gòu)成的全橋電路中，直流電源10的正極與直流 端子的端子Dl連接，直流電源10的負極與直流端子的端子D2連接。另一方面，被加工物 11經(jīng)由電阻13與交流端子的端子D3連接，加工用電極12與交流端子的端子D4連接。此外，在圖1的結(jié)構(gòu)中，形成將電阻13連接在被加工物11側(cè)的情況的例子，但也 可以連接在加工用電極12側(cè)。另外，在流過被加工物11和加工用電極12之間的電流不太 大的情況下，也可以省略電阻13。另外，在被加工物11和加工用電極12之間，存在由被加工物11及加工用電極12 的形狀及尺寸、或者被加工物11和加工用電極12之間的距離(極間距離)等確定的寄生 電容成分，以及由加工液的種類、被加工物11的材質(zhì)等確定的寄生電阻成分。因此，將這些 寄生成分，如圖1的虛線部所示，表示為連接在被加工物11和加工用電極12的兩端之間的 寄生電容14及寄生電阻15。此外，在電源部及放電加工部3中具有電壓檢測器16，其對在被加工物11和加工 用電極12之間產(chǎn)生的電壓(以下稱為“極間電壓”)進行檢測。此外，將通過電壓檢測器16 檢測出的電壓向控制部4輸入。另一方面，在放電加工裝置1的外部具有上位控制器5，其具有加工參數(shù)6及動作 識別處理部7。在加工參數(shù)6中包含表示加工動作及加工條件等的信息，動作識別處理部7 基于加工參數(shù)6的信息，識別進行放電加工時所需的控制信息(以下稱為“加工信息”)，并 向控制部4傳送。在這里，該控制信息包括例如電壓極性的信息、以及重視加工速度、表面 粗糙度、電極消耗、平直度中的哪一個的信息等，其中，該電壓極性的信息是指進行正極性 加工還是進行反極性加工、或者使用這兩者進行加工?？刂撇?使用從動作識別處理部7輸出的加工信息，確定應(yīng)在被加工物11和加工 用電極12之間施加的電壓(以下稱為“極間施加電壓”)，并且確定用于對開關(guān)元件SWl SW4進行開關(guān)控制的脈沖信號中的脈寬(脈沖施加時間)、脈沖間歇寬度(脈沖間歇時間)、脈寬相對于脈沖周期(脈寬+脈沖周期寬度)的比例(占空比)等。開關(guān)元件SWl SW4 基于從控制部4輸出的開關(guān)信號而被控制，向被加工物11和加工用電極12之間供給期望 的極間施加電壓。另外，控制部4使用由電壓檢測器16檢測出的檢測電壓，進行被稱為零伏控制的 控制。在這里，該零伏控制是用于抑制由于在被加工物11和加工用電極12之間流動的電 流而產(chǎn)生的電解腐蝕現(xiàn)象的控制，抑制加工液偏向一側(cè)極性。圖2是表示從控制部4輸出的開關(guān)信號波形的一個例子、以及此時的極間電壓波 形的圖。如果更詳細地進行說明，則該圖(a)示出向開關(guān)元件SW1、SW4施加的開關(guān)信號，該 圖(b)示出向開關(guān)元件SW2、SW3施加的開關(guān)信號。另外，該圖(c)是通過該圖(a)、(b)所 示的開關(guān)信號而產(chǎn)生的被加工物11和加工用電極12之間的極間電壓波形。但是，該圖(c) 所示的波形是在被加工物11和加工用電極12之間沒有產(chǎn)生放電時的電壓波形。此外，對 于產(chǎn)生放電時的電壓波形，在后面記述。在被加工物11和加工用電極12之間產(chǎn)生放電的情況下，在開關(guān)元件SW1、SW4接 通時，電流以直流電源10的正極一開關(guān)元件SWl —電阻13 —被加工物11 —加工用電極
12—開關(guān)元件SW4 —直流電源10的負極的路徑流動。另一方面，在開關(guān)元件SW2、SW3接 通時，電流以直流電源10的正極一開關(guān)元件SW3 —加工用電極12 —被加工物11 —電阻
13—開關(guān)元件SW2 —直流電源10的負極的路徑流動。即，在開關(guān)元件SW1、SW4接通時，進 行正極性加工，在開關(guān)元件SW2、SW3接通時，進行反極性加工。下面，說明開關(guān)信號的波形。如圖2(a)、(b)所示，對于向開關(guān)元件SWl、SW4施加 的一組開關(guān)信號(以下稱為“正極性脈沖組”)，將脈寬設(shè)為τ 1，將脈沖間歇寬度設(shè)為tl， 對于向開關(guān)元件SW2、SW3施加的一組開關(guān)信號(以下稱為“反極性脈沖組”)，將脈寬設(shè)為 τ 2，將脈沖間歇寬度設(shè)為t2。此時，在這些設(shè)定值之間滿足下述算式的關(guān)系。τ 1 = τ 2... (1)tl < t2(Vl > V2 的情況下) …(2)在這里，上述式(2)示出的V1、V2是施加各個脈沖組時的極間電壓的大小。此夕卜， 在各脈沖組中，由于各自的脈寬和脈沖間歇寬度如上述式(1)、(2)所示進行設(shè)定，所以對 于施加正極性脈沖組時的極間電壓Vl和施加反極性脈沖組時的極間電壓V2，在相同時間 內(nèi)脈沖施加時間較長的正極性脈沖組的電壓較大，產(chǎn)生Vl > V2的關(guān)系。另外，在圖2中，如果將正極性脈沖組的脈沖數(shù)量和反極性脈沖組的脈沖數(shù)量進 行比較，則反極性脈沖組的脈沖數(shù)量較多，其理由是為了進行零伏控制。簡單地說，為了使 相同時間內(nèi)的正極性脈沖的施加時間和反極性脈沖的施加時間大致相等，而使脈沖間歇寬 度較大的反極性脈沖組的數(shù)量增加。此外，對于包括零伏控制在內(nèi)的控制部4的更詳細的 動作，在后面記述。圖3是表示放電時的極間電壓波形、以及在被加工物11和加工用電極12之間流 動的放電電流波形的一個例子的圖。如果更詳細地進行說明，則該圖(b)表示施加該圖(a) 所示的開關(guān)信號、且在該圖(a)的P點及R點處產(chǎn)生放電的情況下的極間電壓波形。另外， 在該圖(b)中，以虛線表示的波形Kl示出非放電時的極間電壓波形，以實線表示的波形K2 示出放電時的極間電壓波形。在該圖(a)的P點處產(chǎn)生放電的情況下，由于在從該P點開 始至開關(guān)信號下降的Q點為止的期間，在被加工物11和加工用電極12之間，除了寄生電容14中所積蓄的電力以外，還從直流電源10進行電力供給，所以如該圖(c)所示，放電電流變 大。另一方面，在該圖(a)的R點處產(chǎn)生放電的情況下，由于僅供給寄生電容14中所積蓄 的電力，而不從直流電源10進行電力供給，所以放電電流變小。這樣，被加工物11和加工 用電極12之間的放電并不是僅在開關(guān)信號的接通期間內(nèi)產(chǎn)生。但是，放電電流越大時，加 工量越大。因此，從提高加工效率的角度出發(fā)，優(yōu)選的條件是，盡可能在可以從直流電源10 進行電力供給的期間、即開關(guān)信號的接通期間內(nèi)產(chǎn)生放電而進行加工。圖4是以對比的方式示出正極性加工及反極性加工的特征的圖表。在該圖中，“〇” 的意思是表示比“Δ”優(yōu)越，相反地，“Δ”的意思是表示比“〇”差。根據(jù)該圖可知，對于進 行重視加工速度、電極消耗或者平直度的加工，優(yōu)選條件為進行正極性加工，另一方面，對 于進行重視表面粗糙度的加工，優(yōu)選條件為進行反極性加工。下面，參照圖5及圖6說明控制部4的動作。在這里，圖5是表示控制部4的動作 的流程圖，圖6是表示圖5的流程中包含的零伏控制處理的流程圖。此外，圖5及圖6的動 作在控制部4的控制下執(zhí)行。在圖5中，控制部4基于作為進行放電加工時所需的信息而從動作識別處理部7 輸出的加工信息，確定正極性加工時的峰值電壓(Vl)及反極性加工時的峰值電壓(V2)(步 驟Sll)。然后，控制部4將正極性脈沖組及反極性脈沖組的各個脈寬設(shè)定為相等的值，確定 正極性脈沖組的脈沖間歇寬度(tl)及反極性脈沖組的脈沖間歇寬度(t2)(步驟S12)。此 外，在如圖2所示存在Vl >V2的條件的情況下，根據(jù)上述式(1)、式(2)所示的條件，確定 脈寬11、12以及脈沖間歇寬度1132。另外，在以Vl <V2的條件進行加工的情況下，根 據(jù)下式所示的條件，確定脈寬τ 、τ2以及脈沖間歇寬度tl、t2。τ 1 = τ 2... (3)tl > t2... (4)返回圖5的流程，控制部4基于上述式(1)及式(2)、或上述式(3)及式(4)，確定 正極性脈沖組的脈沖數(shù)量及反極性脈沖組的脈沖數(shù)量(步驟S13)。此外，此時確定的脈沖 數(shù)量是用于進行概略的零伏控制的基本脈沖數(shù)量，除了需要通過后述的步驟S15進行零伏 控制的情況以外，各脈沖組的基本脈沖數(shù)量不發(fā)生變更。將通過步驟Sll S13確定的正 極性脈沖組及反極性脈沖組這兩個極性的脈沖組，施加在被加工物11和加工用電極12之 間，進行期望的放電加工(步驟S14)，在通過步驟S15進行零伏控制處理后，重復(fù)上述步驟 S14及步驟S15的處理。此外，在圖5的處理流程中，在進行一次放電加工的期間，與正極性 脈沖組及反極性脈沖組相關(guān)的條件不發(fā)生變更，但也可以通過中斷處理或加工條件的變更 處理等，進行用于變更正極性脈沖組及反極性脈沖組的設(shè)定的控制。另外，在圖6中，電壓檢測器16監(jiān)視極間電壓(VO)(步驟S101)。控制部4基于 從電壓檢測器16依次傳送來的極間電壓(VO)，計算與正極性脈沖的施加電壓相關(guān)的時間 積分值(VTl)及與反極性脈沖的施加電壓相關(guān)的時間積分值(VT2)(步驟S102)，對正極性 脈沖組的脈沖數(shù)量或反極性脈沖組的脈沖數(shù)量進行修正，以使得上述VTl和VT2大致相等 (步驟S103)。具體地說，針對正極性脈沖組或反極性脈沖組中的某一個脈沖組，進行向基 本脈沖數(shù)量中追加規(guī)定數(shù)量的脈沖的處理、或從基本脈沖數(shù)量中減少規(guī)定數(shù)量的脈沖的處 理。此外，在該脈沖數(shù)量的修正處理中，可以對正極性脈沖組的脈沖數(shù)量或反極性脈沖組的 脈沖數(shù)量的任意一個進行控制。例如，在需要增加正極性脈沖組的脈沖數(shù)量時，也可以取代該處理，而進行使反極性脈沖組的脈沖數(shù)量減少的處理。相反地，在需要減少正極性脈沖組 的脈沖數(shù)量時，也可以取代該處理，而進行使反極性脈沖組的脈沖數(shù)量增加的處理。此外，由于電解腐蝕等現(xiàn)象不是急劇產(chǎn)生的，所以對于上述零伏控制的控制周期， 也可以是比較緩慢的控制速度。因此，對于圖6的步驟S103的VTl和VT2之間的比較處理， 也可以是使比較的判定閾值較大的處理。此外，與電極間隙并聯(lián)地設(shè)置用于零伏控制的檢測系統(tǒng)，有可能引起由寄生電容 的增加而導(dǎo)致的表面粗糙度惡化。由于零伏控制的本質(zhì)是使極間的平均電壓成為零伏特， 所以至少在電極間隙處于非放電時的情況下，當然可以通過步驟S13實現(xiàn)所輸出的脈沖數(shù) 量的設(shè)計。在正極性和負極性的放電頻率相同的情況下，即使不進行零伏控制(即使不進 行使用電壓檢測器16的控制)，也可以通過由控制部4進行與上述設(shè)計相應(yīng)的輸出，而使極 間平均電壓為大致零伏特。如上述所示，在實施方式1所涉及的放電加工裝置中，由于無需使用多個電源，并 且無需使用與各開關(guān)元件連接的電阻值不同的多個電阻，就可以實現(xiàn)使加工用電極和被加 工物之間的施加電壓在電源電壓的范圍內(nèi)任意可變的功能，所以可以抑制裝置結(jié)構(gòu)上的復(fù) 雜化及部件數(shù)量的增加。另外，在實施方式1所涉及的放電加工裝置中，由于通過使正極性脈沖組和反極 性脈沖組之間的脈寬相等，另一方面，將正極性脈沖組的脈沖間歇寬度和反極性脈沖組的 脈沖間歇寬度設(shè)定為不同值，從而可以確定各極性的最佳施加電壓，所以可以進行與被加 工物相應(yīng)的良好的加工。實施方式2圖7是表示實施方式2所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子(與圖2不同的一個例 子)、以及此時的極間電壓波形的圖。在圖2所示的實施方式1所涉及的開關(guān)信號波形中， 使正極性脈沖組和反極性脈沖組之間的脈寬相等，另一方面，將正極性脈沖組的脈沖間歇 寬度和反極性脈沖組的脈沖間歇寬度設(shè)定為不同值，但在本實施方式的開關(guān)信號波形中， 使正極性脈沖組的脈沖間歇寬度和反極性脈沖組的脈沖間歇寬度相等，另一方面，將正極 性脈沖組和反極性脈沖組之間的脈寬設(shè)定為不同值。即，實施方式2所涉及的開關(guān)信號波 形表示脈沖間歇寬度固定而脈寬不同的情況。此外，對于基于施加電壓確定脈寬及脈沖間 歇寬度、以及零伏控制，按照圖5及圖6的處理流程執(zhí)行。下面，說明實施方式2所涉及的開關(guān)信號波形。在圖7(a)、(b)中，與實施方式1 時相同地，將正極性脈沖組的脈寬設(shè)為τ 1，將脈沖間歇寬度設(shè)為tl，將反極性脈沖組的脈 寬設(shè)為τ 2，將脈沖間歇寬度設(shè)為t2。此時，這些設(shè)定值之間滿足下式的關(guān)系。τ 1 > τ 2(V1 > V2) ... (5)tl = t2... (6)與實施方式1時相同地，上述式(5)所示的VI、V2是施加各個脈沖組時的極間電 壓的大小。此外，在各脈沖組中，由于各自的脈寬和脈沖間歇寬度如上述式(5)、(6)所示進 行設(shè)定，所以對于施加正極性脈沖組時的極間電壓Vl和施加反極性脈沖組時的極間電壓 V2，在相同時間內(nèi)脈沖施加時間較長的正極性脈沖組的電壓較大，產(chǎn)生Vl > V2的關(guān)系。此外，在以Vl < V2的條件進行加工的情況下，只要根據(jù)下式所示的條件，確定脈 寬τ 1、τ 2以及脈沖間歇寬度tl、t2即可。
τ 1 < τ 2... (7)tl = t2... (8)另外，與實施方式1相同地，如果將正極性脈沖組的脈沖數(shù)量和反極性脈沖組的 脈沖數(shù)量進行比較，則反極性脈沖組的脈沖數(shù)量較多。其理由也與實施方式1相同，是使脈 寬較小的反極性脈沖組的數(shù)量增加，以使相同時間內(nèi)的正極性脈沖組的施加時間和反極性 脈沖組的施加時間大致相等。此外，對于確定開關(guān)信號波形中的脈沖間歇寬度tl、t2的上述式(5)及式(7)的 條件，無需嚴格滿足這些關(guān)系。這是因為，即使脈沖間歇寬度tl、t2不完全一致，也可以通 過后續(xù)的零伏控制而進行總計接通時間或施加電壓等的控制。如上述所示，在實施方式2所涉及的放電加工裝置中，由于通過使正極性脈沖組 的脈沖間歇寬度和反極性脈沖組的脈沖間歇寬度相等，另一方面，將正極性脈沖組和反極 性脈沖組之間的脈寬設(shè)定為不同值，從而可以確定各極性的最佳施加電壓，所以可以進行 與被加工物相應(yīng)的良好的加工。此外，根據(jù)實施方式1所涉及的開關(guān)信號波形，有可能使脈沖間歇寬度延伸而使 放電頻率下降，但根據(jù)實施方式2所涉及的開關(guān)信號波形，由于脈沖間歇寬度固定，所以與 實施方式1相比較，可以得到下述效果，即，可以抑制放電頻率下降、可以抑制加工效率下 降。實施方式3圖8是表示實施方式3所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子(與圖2、圖7不同的一 個例子)、以及此時的極間電壓波形的圖。在圖2及圖7所示的實施方式1、2所涉及的開關(guān) 信號波形中，將正極性脈沖組的占空比(脈寬相對于脈沖周期的比例)和反極性脈沖組的 占空比設(shè)定為不同值，但在本實施方式的開關(guān)信號波形中，設(shè)定為正極性脈沖組及反極性 脈沖組各自的占空比相等。此外，對于基于施加電壓確定脈寬及脈沖間歇寬度、以及零伏控 制，按照圖5及圖6的處理流程執(zhí)行。下面，說明實施方式3所涉及的開關(guān)信號波形。在該圖8(a)、(b)中，與實施方式 1、2時相同地，將正極性脈沖組的脈寬設(shè)為τ 1，將脈沖間歇寬度設(shè)為tl，將反極性脈沖組 的脈寬設(shè)為τ 2，將脈沖間歇寬度設(shè)為t2。此時，這些設(shè)定值之間滿足下式的關(guān)系。τ 1/( τ Ι+tl) = τ 2/( τ 2+t2)...(9)Σ τ 1 =Σ τ 2... (10)在圖8中，在占空比相同的情況下，寄生電容14中積蓄的電荷一定，施加正極性脈 沖組時的極間電壓和施加反極性脈沖組時的極間電壓相等。即，從寄生電容14流入的電流 大致相等。但是，由于放電持續(xù)期間依存于脈寬，所以在脈寬不同的情況下，從直流電源10 流入的電流不同。由此，即使在施加正極性脈沖組時和施加反極性脈沖組時的極間電壓相 同，也可以通過使脈寬不同而使各個情況下的加工狀態(tài)變化。另外，在圖8中，如果將正極性脈沖組的施加期間設(shè)為Tl，將反極性脈沖組的施加 期間設(shè)為Τ2，則脈沖間歇寬度較小的反極性脈沖組的總計施加期間較短，產(chǎn)生Tl > Τ2的關(guān) 系。這種開關(guān)信號波形適用于例如希望使正極性加工的放電期間變長的情況，或者希望使 正極性加工時的放電電流變多、使反極性加工時的放電電流變少的情況等，通過使用這種 開關(guān)信號波形，可以進行高效且有效的放電加工。
如上述所示，在實施方式3所涉及的放電加工裝置中，由于設(shè)定為正極性脈沖組 及反極性脈沖組各自的占空比相等，所以可以得到能夠進行高效且有效的放電加工的效^ ο實施方式4圖9是表示實施方式4所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子(與圖2、圖7、圖8不 同的一個例子)、以及此時的極間電壓波形的圖。在本實施方式所涉及的開關(guān)信號中，與實 施方式3的開關(guān)信號波形之間的不同點在于，將正極性脈沖組及反極性脈沖組中的各自的 開頭脈沖的脈寬設(shè)定為，與各自的第2個脈沖以后的脈寬相比更長(更寬)，其他方面與實 施方式3相同。此外，對于基于施加電壓確定脈寬及脈沖間歇寬度、以及零伏控制，按照圖 5及圖6的處理流程執(zhí)行。下面，說明實施方式4所涉及的開關(guān)信號波形。在圖9(a)、(b)中，將正極性脈沖 組中的開頭脈沖的脈寬設(shè)為τ 1’，將第2個脈沖以后的脈寬設(shè)為τ 1，將反極性脈沖組中的 開頭脈沖的脈寬設(shè)為τ2’，將第2個脈沖以后的脈寬設(shè)為τ2。此時，這些設(shè)定值之間滿足 下式的關(guān)系。τ 1，> τ 1... (11)τ 2，> τ 2... (12)如圖9所示，在將各自的開頭脈沖的脈寬設(shè)定得較長的情況下，可以將極間電壓 的上升部拉伸得較長?？梢允估鐖D3中的極間電壓波形Κ2最初下降的部分的電壓值，更 快地接近非放電時的極間電壓波形Kl的峰值。因此，與施加實施方式3所涉及的開關(guān)信號 波形的情況相比較，可以將放電開始的定時提前。其結(jié)果是，可以確保各脈沖組的有效加工 時間，可以提高加工效率。如上述所示，在實施方式4所涉及的放電加工裝置中，由于將各脈沖組中的各自 的開頭脈沖的脈寬設(shè)定為，與各自的第2個脈沖以后的脈寬相比更寬，所以可以得到下述 效果，即，可以有效地確保有效加工時間，可以提高加工效率。實施方式5圖10是表示實施方式5所涉及的開關(guān)信號波形的一個例子(與圖2、圖7 圖9 不同的一個例子)、以及此時的極間電壓波形的圖。在本實施方式所涉及的開關(guān)信號中，與 實施方式3所涉及的開關(guān)信號波形之間的不同點在于，將正極性脈沖組及反極性脈沖組中 的各自的開頭脈沖與各自的第2個脈沖之間的脈沖間歇寬度設(shè)定為，與其他脈沖之間的間 歇寬度相比更長(更寬)，其他方面與實施方式3相同。此外，對于基于施加電壓確定脈寬 及脈沖間歇寬度、以及零伏控制，按照圖5及圖6的處理流程執(zhí)行。下面，說明實施方式5所涉及的開關(guān)信號波形。在圖10(a)、(b)中，將正極性脈沖 組中的開頭脈沖與第2個脈沖之間的脈沖間歇寬度設(shè)為tl’，將第2個脈沖以后的脈沖間歇 寬度設(shè)為tl，將反極性脈沖組中的開頭脈沖與第2個脈沖之間的脈沖間歇寬度設(shè)為t2’，將 第2個脈沖以后的脈沖間歇寬度設(shè)為t2。此時，這些設(shè)定值之間滿足下式的關(guān)系。tl，<tl…(13)t2，< t2... (14)如圖10所示，在將開頭脈沖與第2個脈沖之間的脈沖間歇寬度設(shè)定得較長的情況 下，可以使極間電壓上升后的下降部分變短?？梢允估鐖D3所示的極間電壓波形K2中，開頭脈沖與第2個脈沖之間的極間電壓波形K2的下降部分的時間縮短。因此，與施加實施 方式3所涉及的開關(guān)信號波形的情況相比較，可以使極間電壓的上升提前。其結(jié)果是，與實 施方式4相同地，可以確保各脈沖組的有效加工時間，可以提高加工效率。如上述所示，在實施方式5所涉及的放電加工裝置中，由于將各脈沖組中的各自 的開頭脈沖與各自的第2個脈沖之間的脈沖間歇寬度設(shè)定為，與其他脈沖之間的間歇寬度 相比更長，所以可以得到下述效果，即，可以有效地確保有效加工時間，可以提高加工效率。實施方式6圖11是表示對厚度不同的被加工物進行加工時優(yōu)選的開關(guān)信號波形的一個例子 的圖。具體地說，該圖(a)表示對被加工物的“Α”部分進行加工時的開關(guān)信號波形，該圖 (b)表示對被加工物的“B”部分進行加工時的開關(guān)信號波形，該圖(c)表示對被加工物的 “C”部分進行加工時的開關(guān)信號波形。在圖11所示的例子中，通過使脈沖組的脈寬固定，使脈沖間歇寬度不同，從而使 極間電壓波形可變。即，被加工物的厚度越厚，脈沖間歇寬度設(shè)定得越短，相反地，被加工物 的厚度越薄，脈沖間歇寬度設(shè)定得越長。圖12是表示與圖11不同的開關(guān)信號波形的一個例子的圖，與圖11時相同地，(a) 表示對被加工物的“Α”部分進行加工時的開關(guān)信號波形，(b)表示對被加工物的“B”部分 進行加工時的開關(guān)信號波形，(c)表示對被加工物的“C”部分進行加工時的開關(guān)信號波形。在圖12所示的例子中，通過使脈沖組的脈沖間歇寬度固定，使脈寬不同，從而使 極間電壓波形可變。即，被加工物的厚度越厚，脈寬就設(shè)定得越長，相反地，被加工物的厚度 越薄，脈寬就設(shè)定得越短。如上述所示，在圖11所示的開關(guān)信號波形中，使脈沖組的脈寬固定，使脈沖間歇 寬度不同，但在圖12所示的開關(guān)信號波形中，使脈沖組的脈沖間歇寬度固定，使脈寬不同。 但是，重要點在于，與加工厚度相應(yīng)地使脈沖組的占空比不同。因此，只要是被加工物的厚 度越厚，就將占空比設(shè)定得越大，相反地，被加工物的厚度越薄，就將占空比設(shè)定得越小即 可。此外，此時可以使脈寬及脈沖間歇寬度不同。圖13是表示與圖11及圖12不同的開關(guān)信號波形的一個例子的圖，(a)表示對被 加工物的“A”部分進行加工時的開關(guān)信號波形，(b)表示對被加工物的“B”部分進行加工 時的開關(guān)信號波形，(c)表示對被加工物的“C”部分進行加工時的開關(guān)信號波形。在上述開關(guān)信號波形中，例如圖11所示的例子示出與表面粗糙度相比更重視加 工速度及平直度的開關(guān)信號波形。另一方面，圖12所示的例子示出在與表面粗糙度相比更 重視加工速度及平直度的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)加工速度和平直度的兼顧的開關(guān)信號波形。另外，圖 13所示的例子示出在重視電極消耗的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電極消耗和平直度的兼顧的開關(guān)信號波 形。例如，如果認為對于厚板的范疇來說平直度成為更重要的問題，則可以說在薄板 的范疇中，也可以選定即使平直度惡化也不會使表面粗糙度惡化的波形?；蛘?，厚板與薄板 相比較，加工速度容易與加工體積增加的量相應(yīng)地降低，在要求希望無論哪種板厚均得到 相同的速度的情況下，只要選定在薄板加工時極間電壓變低、在厚板加工時極間電壓變高 的波形即可。由于哪種組合可以得到最佳加工這一點，隨著加工環(huán)境及加工條件、目標精度 及目標加工速度等而較大地變化，所以所選定的波形也是任意的。
如上述所示，在實施方式6所涉及的放電加工裝置中，由于將實施方式1 5所示 的各種開關(guān)信號波形進行組合，而構(gòu)成正極性加工脈沖組及反極性加工脈沖組，所以即使 在對厚度不同的被加工物連續(xù)地進行加工的情況下，也可以進行考慮了加工速度、表面粗 糙度、平直度及電極消耗等的靈活且高效的加工。此外，圖11 圖13所示的開關(guān)信號波形示出了其中的一個例子，當然也可以使用 基于各種觀點而生成的各種開關(guān)信號波形。工業(yè)實用性如上述所示，本發(fā)明所涉及的放電加工裝置及放電加工方法，作為可以抑制結(jié)構(gòu) 的復(fù)雜化及部件數(shù)量、種類的增加的發(fā)明而有用。
1權(quán)利要求
一種放電加工裝置，其在加工用電極和被加工物之間施加連續(xù)的多個電壓脈沖，每隔多次電壓脈沖則切換極性而進行加工，該放電加工裝置的特征在于，具有電源裝置，其供給直流電壓；全橋電路，其構(gòu)成為將4個開關(guān)元件進行全橋連接，具有連接所述電源裝置的一對直流端子、以及連接所述加工用電極和所述被加工物的一對交流端子，該全橋電路將從該電源裝置供給的直流電壓變換為用于進行正極性加工的電壓脈沖和用于進行反極性加工的電壓脈沖，并進行輸出；以及控制部，其基于放電加工所需的加工信息，生成用于對從所述全橋電路輸出的所述電壓脈沖的輸出定時進行控制的、由兩個極性的脈沖組構(gòu)成的開關(guān)信號，并且，使用該生成的開關(guān)信號控制所述4個開關(guān)元件，所述開關(guān)信號波形中的由多個正極性脈沖構(gòu)成的正極性脈沖組和由多個反極性脈沖構(gòu)成的反極性脈沖組的占空比不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，對于所述正極性脈沖組及所述反極性脈沖組的占空比，使各脈沖組的脈寬大致相等， 且使各脈沖組的脈沖間歇寬度不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，對于所述正極性脈沖組及所述反極性脈沖組的占空比，使各脈沖組的脈沖間歇寬度大 致相等，且使各脈沖組的脈寬不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述控制部設(shè)定包括加工速度、表面粗糙度、電極消耗或平直度在內(nèi)的大于或等于1 個的重視項，基于該確定的重視項而確定所述開關(guān)信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述控制部進行控制，以使得與所述正極性脈沖組中的正極性脈沖的施加電壓相關(guān)的 時間積分值，和與所述反極性脈沖組中的反極性脈沖的施加電壓相關(guān)的時間積分值大致一致。
6.一種放電加工裝置，其在加工用電極和被加工物之間施加連續(xù)的多個電壓脈沖，每 隔多次電壓脈沖則切換極性而進行加工，該放電加工裝置的特征在于，具有電源裝置，其供給直流電壓；全橋電路，其構(gòu)成為將4個開關(guān)元件進行全橋連接，具有連接所述電源裝置的一對直 流端子、以及連接所述加工用電極和所述被加工物的一對交流端子，該全橋電路將從該電 源裝置供給的直流電壓變換為用于進行正極性加工的電壓脈沖和用于進行反極性加工的 電壓脈沖，并進行輸出；以及控制部，其基于放電加工所需的加工信息，生成用于對從所述全橋電路輸出的所述電 壓脈沖的輸出定時進行控制的、由兩個極性的脈沖組構(gòu)成的開關(guān)信號，并且，使用該生成的 開關(guān)信號控制所述4個開關(guān)元件，對于所述開關(guān)信號波形中的由多個正極性脈沖構(gòu)成的正極性脈沖組和由多個反極性 脈沖構(gòu)成的反極性脈沖組，設(shè)定為各脈沖組的脈寬或脈沖間歇寬度不同，且各脈沖組的占空比大致相等。
7.一種放電加工裝置，其在加工用電極和被加工物之間施加連續(xù)的多個電壓脈沖，每 隔多次電壓脈沖則切換極性而進行加工，該放電加工裝置的特征在于， 具有電源裝置，其供給直流電壓；全橋電路，其構(gòu)成為將4個開關(guān)元件進行全橋連接，具有連接所述電源裝置的一對直 流端子、以及連接所述加工用電極和所述被加工物的一對交流端子，該全橋電路將從該電 源裝置供給的直流電壓變換為用于進行正極性加工的電壓脈沖和用于進行反極性加工的 電壓脈沖，并進行輸出；以及控制部，其基于放電加工所需的加工信息，生成用于對從所述全橋電路輸出的所述電 壓脈沖的輸出定時進行控制的、由兩個極性的脈沖組構(gòu)成的開關(guān)信號，并且，使用該生成的 開關(guān)信號控制所述4個開關(guān)元件，在所述被加工物的板厚不同的情況下，針對各種板厚使所述開關(guān)信號波形的占空比不同。
8.一種放電加工方法，其特征在于， 包括下述工序，即第1工序，在該工序中，施加正極性脈沖組，所述正極性脈沖組由使被加工物為正極 性、加工用電極為負極性的電源極性的多個正極性脈沖構(gòu)成；以及第2工序，在該工序中，施加反極性脈沖組，所述反極性脈沖組由使被加工物為負極 性、加工用電極為正極性的電源極性的多個反極性脈沖構(gòu)成，且針對所述多個反極性脈沖 設(shè)定為與所述正極性脈沖的占空比不同的占空比， 交替重復(fù)所述第1工序和所述第2工序。
全文摘要
一種放電加工裝置，其通過放電對被加工物進行加工，形成無需設(shè)置多個電源、且抑制了結(jié)構(gòu)復(fù)雜化及部件數(shù)量增加的結(jié)構(gòu)。在用于對從由4個開關(guān)元件構(gòu)成的全橋電路輸出的電壓脈沖的輸出定時進行控制的、由兩個極性的脈沖組構(gòu)成的開關(guān)信號波形中，對于由使被加工物為正極性、加工用電極為負極性的電源極性的多個正極性脈沖構(gòu)成的正極性脈沖組，和由使被加工物為負極性、加工用電極為正極性的電源極性的多個反極性脈沖構(gòu)成的反極性脈沖組，設(shè)定為占空比不同。由此，提供一種放電加工裝置，其可以與加工速度、表面粗糙度、電極消耗或平直度等加工中的重視項相應(yīng)地，分開使用因極性不同而性質(zhì)不同的脈沖組，而進行放電加工。
文檔編號B23H1/02GK101932404SQ20088012604
公開日2010年12月29日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者服部廣一郎, 橋本隆, 湯澤隆, 鵜飼佳和 申請人:三菱電機株式會社