專利名稱：檢測加工狀態(tài)求出加工間隙的平均電壓的電火花線切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠檢測電火花線切割機(jī)的加工狀態(tài)的電火花線切割機(jī)。
背景技術(shù)：
在放電加工中，對加工液中的電極和工件施加電壓，產(chǎn)生電弧放電。在通過該放電的熱使工件熔融的同時(shí)，加工液被急劇加熱，引起氣化爆炸，將熔融的工件吹散。通過高頻度地重復(fù)該過程，使加工行進(jìn)。另外，通過放電產(chǎn)生的小的放電痕跡匯聚而形成加工面，因此，各個(gè)放電痕跡的大小決定表面粗糙度。因此，公知對加工間隙施加交流高頻電壓(參照圖1)，以高頻度重復(fù)短的時(shí)間寬度的放電，由此，能夠得到的細(xì)微的加工面。例如，在日本特開昭61-260915號公報(bào)中，公開了用IMHz 5MHz的交流高頻電壓進(jìn)行加工，由此得到IymRmax以下的表面粗糙度的加工面。但是，在用交流高頻電壓進(jìn)行加工時(shí)，難以進(jìn)行加工狀態(tài)的詳細(xì)檢測，在加工精度這點(diǎn)有很大的改善余地。在放電加工中，一般測定加工間隙電壓的絕對值的平均，判斷加工狀態(tài)，控制電極的進(jìn)給速度，或變更控制加工條件。加工間隙的平均電壓大致表示加工間隙的間隙距離，因此，只要使加工間隙的平均電壓恒定地進(jìn)行電極的進(jìn)給控制，就能夠得到高精度的加工形狀。但是，當(dāng)成為數(shù)MHz以上的交流高頻電壓時(shí)，存在用于得到平均電壓的檢測電路的響應(yīng)惡化，測定誤差變大的問題。另外，當(dāng)成為高頻時(shí)，也無法忽視電壓施加電路的部件的微小的特性偏差，因此，在每個(gè)設(shè)備中發(fā)生加工電壓的偏差。因此，當(dāng)根據(jù)這樣的信息進(jìn)行軸的進(jìn)給控制時(shí)，發(fā)生針對每個(gè)設(shè)備加工結(jié)果不同的問題。因此，檢測平均電壓進(jìn)行控制的問題較多，不得不使電極的進(jìn)給恒定等，成為加工精度提高的障礙。

作為其對策，在國際公開第2004/022275號公報(bào)中，公開了如下技術(shù):對交流高頻波疊加施加直流電壓，通過低通濾波器僅提取加工間隙電壓的低頻電壓成分，隨著該電壓的變化來控制電極的進(jìn)給。在該方法中，平均電壓不為零，因此在使用水作為加工液時(shí)，有可能在工件或切割加工機(jī)本體引起電蝕。另外，另外，因?yàn)槭褂玫屯V波器，所以在放電狀態(tài)急劇變化的情況下響應(yīng)變差，有可能無法追隨。而且，在根據(jù)加工形狀加工間隙的加工液的流動變化，在加工間隙滯留的加工屑的濃度變化時(shí)，即使放電狀態(tài)不變化，也存在加工間隙的阻抗變化，平均電壓變化的情形，因此有時(shí)平均電壓不能正確反映放電頻度等的加工狀態(tài)。作為平均電壓以外的放電特性值，有每單位時(shí)間的放電次數(shù)。在日本特開2002-254250號公報(bào)中公開了檢測該每單位時(shí)間的放電次數(shù)，控制電極的進(jìn)給速度或休止時(shí)間、加工液的強(qiáng)度的技術(shù)。放電次數(shù)是比平均電壓難以受到加工屑的密度或加工液的電阻率等外部干擾的影響的指標(biāo)，在日本特開2010-280046號公報(bào)中公開了在交流高頻加工時(shí)對放電次數(shù)進(jìn)行判別計(jì)數(shù)的技術(shù)。但是，對于通過交流高頻電壓加工的高精度加工區(qū)域，以往，無法進(jìn)行放電次數(shù)的檢測，因此，沒有充分了解放電次數(shù)和最佳電極進(jìn)給控制的關(guān)系，即使能夠?qū)Ψ烹姶螖?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也沒有在加工控制中有效地利用放電次數(shù)的具體的手段。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種電火花線切割機(jī)，其在通過交流高頻電壓的高精度加工區(qū)域中，判定每個(gè)電壓施加循環(huán)的加工狀態(tài)，根據(jù)該每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)求出平均電壓，由此，在由于外部干擾，模擬的平均電壓受到影響的情況下，也能夠求出準(zhǔn)確依存于加工狀態(tài)的平均電壓，能夠準(zhǔn)確地控制電極的進(jìn)給速度和其它的加工條件設(shè)定。在本發(fā)明的電火花線切割機(jī)的第一方式中，具備:電壓施加部，其以I微秒以下的周期在線電極和工件間的加工間隙施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置電壓施加時(shí)間以上的休止時(shí)間；加工間隙電壓檢測部，其檢測在所述加工間隙產(chǎn)生的加工間隙電壓；施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述電壓施加部施加的電壓的施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；開路判別部，其判別在通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的開路判定電壓電平以上后不產(chǎn)生放電的開路狀態(tài)；開路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述開路判別部判定為開路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為開路次數(shù)；放電判別部，其判別通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的放電判定電壓電平以上后，產(chǎn)生放電，加工間隙電壓成為所述放電判定電壓電平以下的放電狀態(tài)；以及放電次數(shù)計(jì)數(shù)部，其以每單位時(shí)間對所述放電判別部判定為放電狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為放電次數(shù)。然后，根據(jù)預(yù)先決定的與開路狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第一電壓、預(yù)先決定的與放電狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第二電壓、所述施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的電壓施加循環(huán)次數(shù)、所述開路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的開路次數(shù)以及所述放電次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的放電次數(shù)，求出所述加工間隙的平均電壓。能夠通過下式求 出所述加工間隙的平均電壓，加工間隙平均電壓=[(開路次數(shù)X第一電壓)+ (放電次數(shù)X第二電壓)]/ (施加循環(huán)次數(shù))。按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使判別所述開路狀態(tài)、放電狀態(tài)的各判定電壓電平中的至少一個(gè)可變。按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使所述預(yù)先決定的所述第一電壓或第二電壓中的至少一個(gè)可變。在本發(fā)明的電火花線切割機(jī)的第二方式中，具備:電壓施加部，其以I微秒以下的周期在線電極和工件間的加工間隙施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置電壓施加時(shí)間以上的休止時(shí)間；加工間隙電壓檢測部，其檢測在所述加工間隙產(chǎn)生的加工間隙電壓；施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述電壓施加部施加的電壓的施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；開路判別部，其判別在所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的開路判定電壓電平以上后不產(chǎn)生放電的開路狀態(tài)；開路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述開路判別部判定為開路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為開路次數(shù)；放電判別部，其判別所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的放電判定電壓電平以上后，產(chǎn)生放電，加工間隙電壓成為所述放電判定電壓電平以下的放電狀態(tài)；放電次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述放電判別部判定為放電狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為放電次數(shù)；短路判別部，其判別在一個(gè)電壓施加循環(huán)的期間通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓不成為預(yù)定的短路判定電壓電平以上的短路狀態(tài)；以及短路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述短路判別部判定為短路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為短路次數(shù)。并且，根據(jù)預(yù)先決定的與開路狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第一電壓、預(yù)先決定的與放電狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第二電壓、預(yù)先決定的與短路狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第三電壓、所述施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的電壓施加循環(huán)次數(shù)、所述開路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的開路次數(shù)、所述放電次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的放電次數(shù)以及所述短路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的短路次數(shù)，來求出所述加工間隙的平均電壓。通過下式求出所述加工間隙的平均電壓，加工間隙平均電壓=[(開路次數(shù)X第一電壓)+ (放電次數(shù)X第二電壓)+ (短路次數(shù)X第三電壓)]/ (施加循環(huán)次數(shù))。按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使判別所述開路狀態(tài)、放電狀態(tài)、短路狀態(tài)的各判定電壓電平中的至少一個(gè)可變。按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使所述預(yù)先決定的第一電壓、第二電壓、第三電壓中的至少一個(gè)可變。在本發(fā)明的電火花線切割機(jī)的第三方式中，具備:電壓施加部，其以I微秒以下的周期在線電極和工件 間的加工間隙施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置施加時(shí)間以上的休止時(shí)間；加工間隙電壓檢測部，其檢測在所述加工間隙產(chǎn)生的加工間隙電壓；施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述電壓施加部施加的電壓的施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；短路判別部，其判別在一個(gè)電壓施加循環(huán)的期間通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓不成為預(yù)定的短路判定電壓電平以上的短路狀態(tài)；以及短路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述短路判別部判定為短路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為短路次數(shù)。并且，根據(jù)預(yù)先決定的與開路以及放電的狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第四電壓、所述施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)以及所述短路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的短路次數(shù)，來求出所述加工間隙的平均電壓。通過下式求出所述加工間隙的平均電壓，加工間隙平均電壓=(施加循環(huán)次數(shù)一短路次數(shù))X第四電壓/施加循環(huán)次數(shù)。按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使判別所述短路狀態(tài)的判定電壓電平可變。按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使所述預(yù)先決定的第四電壓可變。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種電火花線切割機(jī)，其在通過交流高頻電壓的高精度加工區(qū)域中，判定每個(gè)電壓施加循環(huán)的加工狀態(tài)，根據(jù)該每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)來求出平均電壓，由此，在由于各種外部干擾而模擬的平均電壓變動的情況下，也能夠求出依存于正確的加工狀態(tài)的平均電壓，能夠根據(jù)加工狀態(tài)準(zhǔn)確地控制電極的進(jìn)給速度等。


本發(fā)明的上述的以及其它的目的和特征可以通過參照附圖的以下的實(shí)施例的說明而明了。圖1是電火花線切割機(jī)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖2A 圖2C說明以一微秒以下的周期在線電極I和被加工物2之間的加工間隙，施加正極性和負(fù)極性的兩極電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置施加時(shí)間以上的休止時(shí)間的例子。圖3A 圖3C說明使用了圖2k 圖2C的加工間隙電壓施加方法的加工中的開路、放電、短路的各狀態(tài)的判別方法。圖4說明在加工狀態(tài)檢測裝置中包含的加工狀態(tài)判定電路的一例。圖5是圖4的加工狀態(tài)判定電路的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的電火花線切割機(jī)在正負(fù)兩極性的電壓施加之間，設(shè)置施加時(shí)間以上的休止時(shí)間，將電壓波形加工成梯形波。然后，針對每個(gè)電壓施加，將加工間隙狀態(tài)劃分為開路、放電、短路等，對電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，根據(jù)該次數(shù)來計(jì)算平均加工電壓，識別加工狀態(tài)。這樣，進(jìn)行電極進(jìn)給速度和其它的加工條件的控制。圖1是電火花線切割機(jī)的概要結(jié)構(gòu)圖。在電火花線切割機(jī)內(nèi)的放電加工部中，在線電極I的行進(jìn)路徑上設(shè)置加工槽(未圖示)。加工槽被注滿加工液。線電極I和被加工物2經(jīng)由作為加工電壓供給電纜的供電線5與作為電火花線切割用的高頻電源裝置的加工電源4連接。·加工電源4具備直流電壓源41、構(gòu)成橋電路的高速開關(guān)元件42、電壓施加串聯(lián)電阻43。電壓施加串聯(lián)電阻43限制來自加工電源4的輸出電流，并且具有抑制加工電源4和加工間隙的振動的效果。加工電源4根據(jù)來自加工電源控制裝置8的指令，在線電極I和被加工物2間的加工間隙施加加工電源輸出(參照圖2A-圖2C)，經(jīng)由供電線5以及供電部6施加在線電極I上。被加工物2經(jīng)由供電線5與加工電源4連接。另外，在圖1中，為了簡化僅表不了一方的極性。加工電源控制裝置8從數(shù)值控制裝置9接收與施加時(shí)間、休止時(shí)間以及檢測時(shí)間有關(guān)的指令。加工電源控制裝置8根據(jù)來自數(shù)值控制裝置9的指令控制加工電源4。加工電源控制裝置8與檢測時(shí)間對應(yīng)，在每個(gè)施加循環(huán)產(chǎn)生脈沖。另外，關(guān)于施加時(shí)間、休止時(shí)間以及檢測時(shí)間，使用圖2A-圖2C、圖3A-圖3C進(jìn)行說明。加工狀態(tài)檢測裝置7檢測在線電極I和被加工物2之間的加工間隙產(chǎn)生的電壓。根據(jù)檢測出的在加工間隙中產(chǎn)生的電壓，通過在加工狀態(tài)檢測裝置7中包含的加工狀態(tài)判定電路(參照圖4)，求出每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)和開路次數(shù)、放電次數(shù)以及短路次數(shù)。將這些每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)(q)和開路次數(shù)(r )、放電次數(shù)(s )、短路次數(shù)(w)的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)值控制裝置9。數(shù)值控制裝置9根據(jù)從加工狀態(tài)檢測裝置7發(fā)送的每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)和開路次數(shù)、放電次數(shù)、短路次數(shù)來控制伺服驅(qū)動裝置10。通過伺服驅(qū)動裝置10驅(qū)動伺服電動機(jī)3a、3b，使線電極I和被加工物2相對移動，由此對被加工物2進(jìn)行放電加工。
圖2A-圖2C是說明在線電極I和被加工物2間的加工間隙，以I微秒以下的周期施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間，設(shè)置施加時(shí)間以上的休止時(shí)間來施加電壓的例子。圖2A表示圖1所示的高速開關(guān)元件42的接通指令。圖2B表示從加工電源4輸出的加工電源輸出的波形。圖2C是在加工間隙11施加的根據(jù)圖2B的加工電源輸出產(chǎn)生的加工間隙電壓的波形。在圖2A-圖2C中交替地施加正極性和負(fù)極性，但是也可以連續(xù)兩次以上施加正極性，或者連續(xù)兩次以上施加負(fù)極性。在該方式中，在加工間隙11以及供電線5中存在寄生電容，因此，在沒有產(chǎn)生放電的情況下，為可以忽視電壓降低的程度。因此，休止時(shí)間過程中，電壓波形幾乎為平坦，加工間隙電壓波形大致為梯形。然后，使用圖3A-圖3C說明使用了圖2A-圖2C的加工間隙電壓施加方法的加工中的開路、放電、短路的各狀態(tài)的判別方法。在圖3A-圖3C中，將開始施加正極性或者負(fù)極性電壓，停止施加，然后開始施加正極性或負(fù)極性電壓的期間設(shè)為一個(gè)施加循環(huán)。符號Tl表示將各施加循環(huán)的施加開始設(shè)為時(shí)間的起點(diǎn)，直到在各施加循環(huán)中進(jìn)行狀態(tài)判定為止的時(shí)間。在Tl的開始時(shí)刻在加工間隙施加加工電壓，在Tl的結(jié)束時(shí)刻檢測開路、放電、短路等加工狀態(tài)。Vl是開路判定電壓電平，在Tl的結(jié)束時(shí)刻，在加工間隙電壓的絕對值為開路判定電壓Vl以上時(shí)，將該加工間隙狀態(tài)判定為“開路狀態(tài)”。V2是放電判定電壓電平。電壓施加開始后，在加工間隙電壓的絕對值一旦成為該放電判定電壓電平V2以上后，在Tl的結(jié)束時(shí)刻，在加工間隙電壓的絕對值為放電判定電壓V2以下時(shí)，將該加工間隙狀態(tài)判定為“放電狀態(tài)”。V3是短路判定電壓，在從電壓施加開始到Tl的結(jié)束時(shí)刻的期間，在一次也沒有成為短路判定電壓電平V3以上時(shí)，將該加工間隙狀態(tài)判定為“短路狀態(tài)”。另外，在圖3B中，Tl的結(jié)束時(shí)刻為一個(gè)施加循環(huán)的結(jié)束時(shí)刻，但是如圖3C所示，也可以作為在一個(gè)施加循環(huán)的施加時(shí)間后，休止時(shí)間內(nèi)的任意一個(gè)時(shí)刻(即，從開始向加工間隙11 (參照圖4)施加電壓開始經(jīng)過某一定時(shí)間后的時(shí)刻)。另外，在圖3B以及圖3C中，記載了判定電壓電平的絕對值 Vl > V2 > V3，但是，只要滿足Vl > V2且Vl > V3的條件，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。一般來說，存在加工電源電壓越高，施加時(shí)間越長，或者，工件板厚度越薄，開路電壓、放電后的電壓、短路電壓越高的傾向，因此，與此對應(yīng)較高地設(shè)定各判定電壓能夠防止誤判定。圖4表示在加工狀態(tài)檢測裝置7中包含的加工狀態(tài)判定電路的一例，另外，圖5是該加工狀態(tài)判定的時(shí)序圖。在本實(shí)施方式中，為了簡單僅附帶一方的極性進(jìn)行記載，但是，關(guān)于另一方的極性也同樣地進(jìn)行加工狀態(tài)判定，通過對該計(jì)數(shù)值求出總和，對于兩極性電壓施加也能夠進(jìn)行加工狀態(tài)次數(shù)的計(jì)數(shù)。從在加工電源控制裝置8中包含的電壓施加定時(shí)發(fā)生器14輸出用于將加工電源4中包含的高速開關(guān)元件42 (參照圖1)設(shè)為接通狀態(tài)的電壓施加指令(a)、SR閂鎖的復(fù)位指令(b)、判定時(shí)刻指令(C)的各信號。另外，如圖5所示，復(fù)位指令(b)以及在Tl的結(jié)束時(shí)刻輸出的判定時(shí)刻指令(C)的各信號都是單觸發(fā)脈沖信號。按照圖5所示的時(shí)序圖說明加工狀態(tài)判定處理的步驟。當(dāng)電壓施加指令(a)接通時(shí)，在加工間隙11施加電壓，加工間隙電壓分壓器12的輸出(d)上升。當(dāng)來自加工間隙電壓分壓器12的輸出信號(d)為開路判定電壓電平V1、放電判定電壓電平V2、短路判定電壓電平V3以上時(shí)，與其對應(yīng)，比較器21、22、23的各自的輸出(e)、(g)、(k)分別為高電平。由此，設(shè)置SR閂鎖25、26，來自SR閂鎖25的Q端子的輸出(i)成為高電平，來自SR閂鎖26的*Q端子的輸出(m)變?yōu)榈碗娖健＿M(jìn)而，比較器22的輸出(g)通過反相器24被反相，信號(h)成為低電平。該狀態(tài)一直持續(xù)到判定時(shí)刻，當(dāng)輸出判定時(shí)刻指令脈沖(c)時(shí)，與門27的輸出(f)成為高電平，與門28的輸出(j)以及與門29的輸出(η)分別成為低電平，結(jié)果，僅計(jì)數(shù)器31以及計(jì)數(shù)器32計(jì)數(shù)，施加循環(huán)次數(shù)(q)和開路次數(shù)(r)加I。然后，當(dāng)從電壓施加定時(shí)發(fā)生器11輸出了復(fù)位指令(b)時(shí)，SR閂鎖25、26被復(fù)位，來自SR閂鎖25的Q端子的輸出(i)成為低電平，來自SR閂鎖26的*Q端子的輸出(m)成為高電平，但是，在該例中，比較器22、23的輸出為高電平，因此再次設(shè)置SR H鎖25、26，輸出(i)恢復(fù)高電平，輸出(m)恢復(fù)低電平。然后，從電壓施加定時(shí)發(fā)生器14再次輸出電壓施加指令(a)，加工間隙電壓維持開路判定電壓電平Vl以上的狀態(tài)。然后，當(dāng)產(chǎn)生放電時(shí)，加工間隙電壓急劇降低到電弧電壓程度，比較器21、22、23的輸出(e)、(g)、(k)也都成為低電平。此時(shí)，電壓施加指令(a)已經(jīng)成為低電平，高速開關(guān)元件42關(guān)斷，因此，至少該狀態(tài)被維持到輸出下一電壓施加指令為止。當(dāng)?shù)竭_(dá)下一判定時(shí)刻時(shí)，從電壓施加定時(shí)發(fā)生器14輸出判定時(shí)刻指令脈沖(C)。此次，比較器21的輸出(e)為低電平，因此，與門27的輸出也為低電平，另外，SR H鎖26的輸出(m)也為低電平，與門29的輸出(η)也為低電平，計(jì)數(shù)器32、34不計(jì)數(shù)。另一方面，與門28的輸入(h)、(i)為高電平，因此輸出也為高電平，計(jì)數(shù)器33計(jì)數(shù)。如上所述，此次，僅計(jì)數(shù)器31、33計(jì)數(shù)，施加循環(huán)次數(shù)(q)和放電次數(shù)(s)加I。然后，當(dāng)從電壓施加定時(shí)發(fā)生器14輸出了復(fù)位指令(b)時(shí)，SR閂鎖25、SR閂鎖26分別被復(fù)位，SR円鎖25的輸出(i)成為低電平，SR円鎖26的輸出(m)成為高電平。然后，再次輸出電壓施加指令(a)，但是加工間隙11在短路狀態(tài)下，加工間隙電壓不上升，在未達(dá)到開路判定電壓電平V1、放 電判定電壓電平V2、短路判定電壓電平V3中的任意一個(gè)時(shí)，維持復(fù)位后的狀態(tài)。在該狀態(tài)下達(dá)到下一判定時(shí)刻Tl，當(dāng)從電壓施加定時(shí)發(fā)生器14輸出了判定時(shí)刻指令脈沖(c)時(shí),僅與門27的輸入(e)、反相器24的輸出(h)以及SR円鎖26的輸出(m)成為高電平。結(jié)果，與門27的輸出(f)以及與門28的輸出(j)分別成為低電平，僅與門29的輸出(η)成為高電平。結(jié)果，計(jì)數(shù)器34計(jì)數(shù)，施加循環(huán)次數(shù)(q)和短路次數(shù)(w)加I。如上所述，在電壓施加的每個(gè)循環(huán)，通過計(jì)數(shù)器對加工狀態(tài)進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后，說明根據(jù)通過上述計(jì)數(shù)器31、32、33、34計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)(q)、開路次數(shù)(r)、放電次數(shù)(S)、短路次數(shù)(W)，求出加工間隙電壓的平均電壓的方法。如使用圖2A-圖2C說明的那樣，電壓施加電路的輸出，大致為梯形，但是，根據(jù)電壓施加時(shí)間、電壓施加串聯(lián)電阻43、加工間隙11的電氣常數(shù)等，加工間隙電壓的峰值也并非與直流電壓源41的電壓相同。因此，加工間隙開路時(shí)的電壓也變化，因此，預(yù)先測定加工間隙的開路狀態(tài)時(shí)的電壓，并存儲在控制裝置中。將其稱為“第一電壓”。此外，在加工間隙成為放電狀態(tài)時(shí)，也會根據(jù)放電產(chǎn)生的定時(shí)，一個(gè)循環(huán)的平均電壓變化，因此，預(yù)先將成為放電狀態(tài)時(shí)的大致平均的值存儲在控制裝置中。并將其稱為“第二電壓”。另外，在加工間隙成為短路狀態(tài)時(shí)，加工間隙電壓并非完全成為零，測量由于線電極1、被加工物間的接觸電壓、線電極I的電氣電阻或阻抗引起的感應(yīng)電壓。將成為該短路狀態(tài)時(shí)的加工間隙電壓稱為“第三電壓”。在此，該第三電壓也根據(jù)加工電源電壓、線直徑、工件板厚度、材質(zhì)等變化，但是，不會以所述“第一電壓”、“第二電壓”的程度進(jìn)行變動。根據(jù)分別計(jì)數(shù)得到的開路次數(shù)、放電次數(shù)和短路次數(shù)、預(yù)先存儲的“第一電壓”、“第二電壓”、“第三電壓”，按照下式來計(jì)算加工間隙平均電壓。加工間隙平均電壓=[(開路次數(shù)X第一電壓)+ (放電次數(shù)X第二電壓)+ (短路次數(shù)X第三電壓)]/ (施加循環(huán)次數(shù))在上述例子中，考慮開路、放電、短路的全部的加工間隙狀態(tài)來計(jì)算加工間隙平均電壓，但是，一般來說，短路時(shí)的電壓(第三電壓)比其它電壓(第一電壓、第二電壓)小很多，因此，忽略短路時(shí)的電壓(第三電壓)進(jìn)行簡化，用下式來計(jì)算也能夠得到大致相同的結(jié)果。加工間隙平均電壓=[(開路次數(shù)X第一電壓)+ (放電次數(shù)X第二電壓)]/ (施加循環(huán)次數(shù))在圖2C中，加工間隙電壓為梯形，但是在實(shí)際的電路中，在電壓施加部和加工間隙間發(fā)生振動，在加工間隙電壓達(dá)到峰值后，不為恒定，能夠觀察到下降。另外，在產(chǎn)生放電后，電壓不下降到零，有時(shí)維持電弧電壓程度。因此，在實(shí)際的電火花線切割機(jī)中，有時(shí)難以可靠地區(qū)分開路狀態(tài)和放電狀態(tài)。另一方面，在短路狀態(tài)下，如上所述，加工間隙電壓保持在比較低的電壓，因此判別短路狀態(tài)和開路/放電狀態(tài)問題較小。因此，平均電壓的檢測精度低于上述兩個(gè)方法，但是，也可以采用僅檢測短路狀態(tài)，求出難以引起誤判定的加工間隙平均電壓的下述方法。 加工間隙平均電壓=(施加循環(huán)次數(shù)一短路次數(shù))X第四電壓/施加循環(huán)次數(shù)在此，所謂的所述“第四電壓”是開路狀態(tài)和放電狀態(tài)下的加工間隙11的平均的電壓。但是，如上所述，放電狀態(tài)的電壓變動較大，因此，可以用開路狀態(tài)的電壓代表“第四電壓”，即使在這種情況下在求出的加工間隙平均電壓的值中也不會發(fā)生極端大的誤差。另外，為了降低誤判定，希望按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線直徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使用于判定所述開路狀態(tài)、放電狀態(tài)、短路狀態(tài)的各判定電壓電平中的至少一個(gè)變化，或者，按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線直徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使預(yù)先決定的第一 第四電壓中的至少一個(gè)變化。如上所述，在通過交流高頻電壓的高精度加工區(qū)域中，判定每個(gè)電壓施加循環(huán)的加工狀態(tài)，根據(jù)該每單位時(shí)間的次數(shù)求出平均電壓，由此，在由于各種外部干擾，模擬的平均電壓受到影像的情況下，也能夠求出依存于正確的加工狀態(tài)的平均電壓，能夠準(zhǔn)確地控制電極的進(jìn)給速度或其它加工條件設(shè)定。
權(quán)利要求
1.一種檢測加工狀態(tài)求出加工間隙的平均電壓的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 具備: 電壓施加部，其以I微秒以下的周期在線電極和工件間的加工間隙施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置電壓施加時(shí)間以上的休止時(shí)間； 加工間隙電壓檢測部，其檢測在所述加工間隙產(chǎn)生的加工間隙電壓； 施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述電壓施加部施加的電壓的施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)； 開路判別部，其判別在通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的開路判定電壓電平以上后不產(chǎn)生放電的開路狀態(tài)； 開路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述開路判別部判定為開路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為開路次數(shù)； 放電判別部，其判別通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的放電判定電壓電平以上后，產(chǎn)生放電，加工間隙電壓成為所述放電判定電壓電平以下的放電狀態(tài)；以及 放電次數(shù)計(jì)數(shù)部，其以每單位時(shí)間對所述放電判別部判定為放電狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為放電次數(shù)， 根據(jù)預(yù)先決定的與開路狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第一電壓、預(yù)先決定的與放電狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第二電壓、所述施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的電壓施加循環(huán)次數(shù)、所述開路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的開路次數(shù)以及所述放電次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的放電次數(shù)，求出所述加工間隙的平均電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 通過下式求出所述加工間隙的平均電壓， 加工間隙平均電壓=[(開路次數(shù)X第一電壓)+ (放電次數(shù)X第二電壓)]/ (施加循環(huán)次數(shù))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使判別所述開路狀態(tài)、放電狀態(tài)的各判定電壓電平中的至少一個(gè)可變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使所述預(yù)先決定的所述第一電壓或第二電壓中的至少一個(gè)可變。
5.一種檢測加工狀態(tài)求出加工間隙的平均電壓的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 具備: 電壓施加部，其以I微秒以下的周期在線電極和工件間的加工間隙施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置電壓施加時(shí)間以上的休止時(shí)間； 加工間隙電壓檢測部，其檢測在所述加工間隙產(chǎn)生的加工間隙電壓； 施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述電壓施加部施加的電壓的施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)； 開路判別部，其判別在所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的開路判定電壓電平以上后不產(chǎn)生放電的開路狀態(tài)；開路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述開路判別部判定為開路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為開路次數(shù)； 放電判別部，其判別所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓成為預(yù)定的放電判定電壓電平以上后，產(chǎn)生放電，加工間隙電壓成為所述放電判定電壓電平以下的放電狀態(tài)； 放電次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述放電判別部判定為放電狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為放電次數(shù)； 短路判別部，其判別在一個(gè)電壓施加循環(huán)的期間通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓不成為預(yù)定的短路判定電壓電平以上的短路狀態(tài)；以及 短路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述短路判別部判定為短路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為短路次數(shù)， 根據(jù)預(yù)先決定的與開路狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第一電壓、預(yù)先決定的與放電狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第二電壓、預(yù)先決定的與短路狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第三電壓、所述施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的電壓施加循環(huán)次數(shù)、所述開路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的開路次數(shù)、所述放電次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的放電次數(shù)以及所述短路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的短路次數(shù)，來求出所述加工間隙的平均電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 通過下式求出所述加工間隙的平均電壓， 加工間隙平均電壓=[(開路次數(shù)X第一電壓)+ (放電次數(shù)X第二電壓)+ (短路次數(shù)X第三電壓)]/ (施加循環(huán)次數(shù))。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或·6所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使判別所述開路狀態(tài)、放電狀態(tài)、短路狀態(tài)的各判定電壓電平中的至少一個(gè)可變。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使所述預(yù)先決定的第一電壓、第二電壓、第三電壓中的至少一個(gè)可變。
9.一種檢測加工狀態(tài)求出加工間隙的平均電壓的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 具備: 電壓施加部，其以I微秒以下的周期在線電極和工件間的加工間隙施加正極性和負(fù)極性的兩極性的電壓，在各個(gè)電壓施加之間設(shè)置施加時(shí)間以上的休止時(shí)間； 加工間隙電壓檢測部，其檢測在所述加工間隙產(chǎn)生的加工間隙電壓； 施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述電壓施加部施加的電壓的施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)； 短路判別部，其判別在一個(gè)電壓施加循環(huán)的期間通過所述加工間隙電壓檢測部檢測出的加工間隙電壓不成為預(yù)定的短路判定電壓電平以上的短路狀態(tài)；以及 短路次數(shù)計(jì)數(shù)部，其按照每單位時(shí)間對所述短路判別部判定為短路狀態(tài)的電壓施加循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來作為短路次數(shù)， 根據(jù)預(yù)先決定的與開路以及放電的狀態(tài)的加工間隙電壓對應(yīng)的第四電壓、所述施加循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的施加循環(huán)次數(shù)以及所述短路次數(shù)計(jì)數(shù)部計(jì)數(shù)得到的每單位時(shí)間的短路次數(shù)，來求出所述加工間隙的平均電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 通過下式求出所述加工間隙的平均電壓， 加工間隙平均電壓=(施加循環(huán)次數(shù)一短路次數(shù))X第四電壓/施加循環(huán)次數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 按照所述電壓施加部的電源電壓、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使判別所述短路狀態(tài)的判定電壓電平可變。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電火花線切割機(jī)，其特征在于， 按照所述電壓施加部的電源電壓 、工件板厚度、線徑、工件材質(zhì)中的至少一個(gè)，使所述預(yù)先決定的第四電壓可變。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測加工狀態(tài)求出加工間隙的平均電壓的電火花線切割機(jī)。為了檢測電火花線切割機(jī)的加工狀態(tài)，將加工間隙劃分為加工間隙電壓成為第一預(yù)定電平以上后不產(chǎn)生放電的開路狀態(tài)、加工間隙電壓成為第二預(yù)定電平以上后產(chǎn)生放電加工間隙電壓成為所述第二預(yù)定電平以下的放電狀態(tài)和加工間隙電壓不成為第三預(yù)定電平以上的短路狀態(tài)。并且，根據(jù)在各狀態(tài)下的電壓、每單位時(shí)間的向加工間隙的電壓施加循環(huán)次數(shù)、每單位時(shí)間的開路次數(shù)、放電次數(shù)、短路次數(shù)求出加工間隙的平均電壓。
文檔編號B23H7/04GK103240470SQ201310038910
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者村井正生, 古田友之 申請人:發(fā)那科株式會社