專利名稱：放電加工機(jī)的電源控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制向形雕放電加工機(jī)供給的放電脈沖的電源 控制裝置，該形雕放電加工機(jī)在加工電極與加工物相對(duì)而形成的加工 間隙中進(jìn)行脈沖放電，對(duì)加工物進(jìn)行加工。
背景技術(shù)：
在加工電極與加工物相對(duì)而形成的加工間隙中進(jìn)行脈沖放電而 對(duì)加工物進(jìn)行加工的形雕放電加工機(jī)中，目前，己知通過檢測(cè)放電電 壓的高頻成分而判斷其大小，從而可以識(shí)別放電加工時(shí)的放電狀態(tài)。 作為該根據(jù)高頻成分識(shí)別放電狀態(tài)的技術(shù)，已知例如在專利文獻(xiàn)1 中公示的技術(shù)。
圖8是與例如專利文獻(xiàn)1所述的現(xiàn)有的放電加工機(jī)的要部本質(zhì) 上相同的結(jié)構(gòu)的電路圖。在圖中，向放電加工機(jī)的電極2與被加工物 3的加工間隙中，供給脈沖狀的放電電壓。高通濾波器4提取該放電 電壓的高頻成分。整流裝置5將由高通濾波器4提取出的高頻成分整 流，作為輸出信號(hào)Vrec輸出。放電電壓檢測(cè)裝置75檢測(cè)電極2與被 加工物3的加工間隙的放電電壓。放電電流檢測(cè)裝置76檢測(cè)電極2 與被加工物3的加工間隙的放電電流。
放電電壓檢測(cè)裝置75的輸出信號(hào)u及放電電流檢測(cè)裝置76的 輸出信號(hào)i被輸入至邏輯電路77。由測(cè)量高通濾波器4的時(shí)間常數(shù) tH的時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70和邏輯電路72，形成延遲電路。從邏輯電 路77輸出的輸出信號(hào)79，被輸入時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70及邏輯電路 72。另外，從時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70輸出的輸出信號(hào)71被輸入邏輯電 路72。積分電路9由電容器Cl及電阻Rl構(gòu)成，該電容器C1被連 接在運(yùn)算放大器的反向(一)輸入側(cè)和輸出側(cè)間，該電阻R1被串聯(lián) 連接在整流裝置5的輸出側(cè)與運(yùn)算放大器的反向(一)輸入側(cè)之間。此外，運(yùn)算放大器的非反向(+ )輸入側(cè)接地。
復(fù)位電路10由在電容器C1的兩個(gè)端子間連接集電極-發(fā)射極的
晶體管構(gòu)成。從邏輯電路72輸出的輸出信號(hào)73被輸入復(fù)位電路10。 來自積分電路9的運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)即積分輸出值Vint，被輸 入比較器78的反向(一)輸入側(cè)，基準(zhǔn)電壓Vref被輸入比較器78 的非反向(+ )輸入側(cè)。
圖9是圖8所示的放電加工機(jī)的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。 在圖中，波形A是電極2與被加工物3的加工間隙的放電電壓波形， 波形B是高通濾波器4的輸出信號(hào)波形，波形G是邏輯電路77的輸 出信號(hào)波形，波形H是時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70的輸出信號(hào)波形，波形 I是邏輯電路72的輸出信號(hào)波形，波形F是積分電路9的積分輸出 信號(hào)波形。
下面，參照?qǐng)D8及圖9對(duì)動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖9中，波形80是 電極2與被加工物3的加工間隙的放電電壓波形，時(shí)間間隔Ton是 放電脈沖寬度，時(shí)間間隔Toff是間歇時(shí)間。在向電極2與被加工物 3的加工間隙施加電壓后產(chǎn)生放電。如果產(chǎn)生放電，則從放電電壓檢 測(cè)裝置75及放電電流檢測(cè)裝置76輸出的輸出信號(hào)均為H(High:高) 電平。這些輸出信號(hào)被輸入邏輯電路77。在邏輯電路77中，當(dāng)該輸 入信號(hào)都為H電平，即在電極2與被加工物3的加工間隙間產(chǎn)生放 電時(shí)，輸出L (Low:低)電平。使該時(shí)刻為放電檢測(cè)時(shí)刻tl。時(shí)刻 t2是以該放電檢測(cè)時(shí)刻tl為起點(diǎn)，經(jīng)過高通濾波器4的時(shí)間常數(shù)tH 后的時(shí)刻(t2 = tl + tH)。
波形82表示放電電壓的高頻成分，波形83表示由高通濾波器4 的過渡特性引起的干擾波形。在時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70中，以邏輯電 路77的輸出信號(hào)79下降的時(shí)刻為起點(diǎn)，在tH時(shí)間內(nèi)，輸出H電平 (圖9中H)。另外，邏輯電路72中輸入邏輯電路77的輸出信號(hào) 79和時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70的輸出信號(hào)71，輸出圖9的I所示的輸出 信號(hào)73。將該輸出信號(hào)73下降的時(shí)刻，在圖9的I中記為t2。在復(fù) 位電路10中，邏輯電路72的輸出信號(hào)73為H電平的期間，積分電 路9復(fù)位。即，僅在邏輯電路72的輸出信號(hào)73為L(zhǎng)電平的期間，由積分電路9對(duì)來自整流裝置5的輸出信號(hào)Vrec積分。由比較器78 比較基準(zhǔn)電壓Vref和圖9的F所示的積分輸出Vint，在放電脈沖寬 度Ton結(jié)束時(shí)刻，當(dāng)積分輸出Vint大于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，判斷為正 常放電脈沖，反之，判斷為電弧放電脈沖等的異常放電脈沖。
另外，目前己知可以通過檢測(cè)放電電壓的電平判斷放電加工機(jī) 放電加工時(shí)的放電狀態(tài)。作為該根據(jù)放電電壓的電平判斷放電狀態(tài)的 技術(shù)，例如已知在專利文獻(xiàn)2中公示的技術(shù)。
圖10是與專利文獻(xiàn)2所述的放電加工機(jī)要部實(shí)質(zhì)上相同結(jié)構(gòu)的 電路圖。在圖中，對(duì)與圖8相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略 說明。加工脈沖產(chǎn)生電路具有加工電源1、電源電阻100和開關(guān)90。 開關(guān)90由下述部分控制，即施密特觸發(fā)電路91，其用于在向加工 間隙施加電壓后檢測(cè)放電的產(chǎn)生；第1單穩(wěn)觸發(fā)器92，其用于使放 電脈沖寬度Ton固定；第2單穩(wěn)觸發(fā)器93，其用于使2個(gè)放電電壓 脈沖間間隔的間歇時(shí)間Toff固定；以及與門94，其一個(gè)輸入部與觸 發(fā)器93連接，另一個(gè)輸入部與控制電路連接。含有兩個(gè)比較器95、 96的該控制電路，對(duì)加工間隙的放電電壓與作為基準(zhǔn)電壓值的電壓 上限值V2及下限值VI進(jìn)行比較。與門97在下述情況下發(fā)出1個(gè)輸 出信號(hào)，SP，在經(jīng)過由單穩(wěn)觸發(fā)器98固定的時(shí)間F的期間內(nèi)，測(cè)量 電壓處于2個(gè)基準(zhǔn)電壓中間。
圖ll是表示圖10所示的放電加工機(jī)的各種放電電壓波形80與 基于電壓讀出窗口的持續(xù)時(shí)間F的電流波形84間的關(guān)系的圖。在圖 中，波形A為放電電壓波形，波形B為檢測(cè)放電電壓波形80的電壓 電平的讀出窗口的持續(xù)時(shí)間F的輸出信號(hào)波形85，波形C為放電電 流波形84。放電電壓波形的形式Al、 A2為，高于放電電壓的上限 值V2 (例如可以是20V)，放電電壓及電流的脈沖寬度保持放電脈 沖寬度Ton的期間。放電電壓波形的形式B1、 B2為，低于放電電壓 的上限值V2并高于電壓的下限值VI (例如，可以是5V)，在讀出 結(jié)束后，使放電電壓及電流的脈沖寬度截止。放電電壓波形的形式C 為，低于下限值V1，放電電壓以及電流的脈沖寬度保持放電脈沖寬 度Ton的期間。而且，目前己知在判斷為異常放電的情況下控制加工條件，以 控制間歇時(shí)間而改善放電狀態(tài)，提高加工效率。作為該技術(shù)，已知例 如在專利文獻(xiàn)1中公示的技術(shù)。
圖12是與例如專利文獻(xiàn)l所述的另一放電加工機(jī)的要部實(shí)質(zhì)上 相同結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。對(duì)于與圖8相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，
省略說明。放電加工機(jī)具有短路檢測(cè)裝置28、第1比較裝置29、第 1比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置30、第2比較裝置31和第2比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生 裝置32。
圖13是圖12所示的電源控制裝置的要部中的輸入輸出信號(hào)波 形的時(shí)序圖。波形A是電極2與被加工物3的加工間隙的放電電壓 波形，波形B是高通濾波器4的輸出信號(hào)波形，波形C是整流裝置 5的輸出信號(hào)波形，波形P是放電檢測(cè)裝置23的輸出信號(hào)波形，波 形Q是定時(shí)器24的輸出信號(hào)波形，波形F是積分電路9的輸出信號(hào) 波形，波形S是將放電檢測(cè)裝置23的輸出與第1基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的 第1比較裝置29的輸出信號(hào)波形，波形T是將放電檢測(cè)裝置23的 輸出與第2基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第2比較裝置31的輸出信號(hào)波形，波 形U是短路檢測(cè)裝置28的輸出信號(hào)波形。
下面，參照?qǐng)D12及圖13對(duì)動(dòng)作進(jìn)行說明。由加工電源1向加 工間隙施加脈沖狀的電壓，進(jìn)行放電加工。此時(shí)的放電電壓波形A 由高通濾波器4僅提取高頻成分而得到輸出信號(hào)波形B。所得到的高 頻成分由整流裝置5整流，成為輸出信號(hào)波形C，將其輸入積分電路 9。另外，如果產(chǎn)生放電，則放電檢測(cè)裝置23使輸出信號(hào)波形P上 升，在積分電路9復(fù)位的同時(shí)，定時(shí)器24啟動(dòng)，得到輸出信號(hào)波形 Q。由積分電路9將輸出信號(hào)波形C積分，成為輸出信號(hào)波形F。如 果放電結(jié)束，則放電檢測(cè)裝置23使放電檢測(cè)輸出下降。在放電檢測(cè) 輸出下降時(shí)，第1比較裝置29和第2比較裝置31，將積分電路9的 輸出與第1比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置30和第2比較基準(zhǔn)裝置產(chǎn)生裝置32 (設(shè)定為低于第1基準(zhǔn)值)的基準(zhǔn)值的比較結(jié)果，作為輸出信號(hào)波形 S及輸出信號(hào)波形T輸出。由此，放電脈沖被分為正常放電脈沖、準(zhǔn) 電弧放電脈沖、及電弧放電脈沖這3種。另一方面，短路檢測(cè)裝置28，在放電檢測(cè)輸出下降時(shí)，檢查加
工間隙的電壓值，與短路基準(zhǔn)電壓(優(yōu)選小于或等于15V)比較，輸 出短路檢測(cè)信號(hào)(圖8的波形U)。此外，這里所說的短路狀態(tài)，不 僅表示電極2與被加工物3直接接觸，也包括經(jīng)由加工碎屑、加工液 變成的焦油成分或在電極表面形成的碳化覆膜等的短路。因此，加工 間隙的電壓值不能完全為0V，而是產(chǎn)生數(shù)V左右的電壓。短路基準(zhǔn) 電壓因?yàn)榕c電弧放電電壓同樣地，因電極材質(zhì)等而不同，所以并不是 在所有的情況下都是相同的值。短路基準(zhǔn)電壓在例如電極2為銅、被 加工物為鋼的情況下，設(shè)定為小于或等于15V，優(yōu)選小于或等于IOV。
加工條件控制裝置27因?yàn)榭梢詫?duì)于每個(gè)脈沖，由第1比較裝置 29及第2比較裝置31得到正常放電、準(zhǔn)電弧放電、電弧放電這3種 判別輸出，并由短路檢測(cè)裝置28得到表示短路狀態(tài)有無的2種判別 輸出，所以，加工條件控制裝置27得到被分類的判別輸出。加工條 件控制裝置27，在短路的情況下和非短路正常放電的情況下不改變 加工條件，在準(zhǔn)電弧放電的情況下將間歇時(shí)間切換為較長(zhǎng)的時(shí)間，在 電弧放電的情況下將間歇時(shí)間切換為更長(zhǎng)的時(shí)間。另外，在非短路正 常放電的情況下，縮短間歇時(shí)間。如上所述，在根據(jù)是否有高頻成分 而掌握放電狀態(tài)的基礎(chǔ)上，結(jié)合是否為短路狀態(tài)，判斷放電脈沖，從 而控制加工條件，將加工狀態(tài)維持為最佳狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)l:特開平5 — 293714號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:特開昭61 — 159326號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，這種現(xiàn)有的放電加工機(jī)存在以下所述的問題。首先，使 用圖14對(duì)第l個(gè)問題進(jìn)行說明。圖14是在圖8所示的放電加工機(jī)中， 出現(xiàn)由電弧放電異常產(chǎn)生引起的電弧電壓降低的情況下的輸入輸出 信號(hào)波形的時(shí)序圖。在圖中，對(duì)于與圖9相同或相當(dāng)?shù)牟考?biāo)注相同 的標(biāo)號(hào)，省略說明。在放電電壓波形80中，除了高頻成分82外，與 電弧放電異常產(chǎn)生同步地，會(huì)出現(xiàn)電弧電壓下降的電弧電壓降低84、 85 (這里，波形84為電壓稍微降低一些，波形85為相對(duì)于波形84進(jìn)一步降低規(guī)定量電壓)。這些電弧電壓的降低84、 85，在電極2 為石墨材料等時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生。該電弧電壓的降低84、 85，不僅是在放 電剛開始之后，在經(jīng)過超過放電脈沖寬度1/2的某個(gè)時(shí)間之后也很常 見。如果產(chǎn)生這種電弧電壓降低84、 85，則在檢測(cè)放電加工現(xiàn)象的 高頻成分的圖8的電源控制裝置中，無法掌握正確的加工狀態(tài)。
下面，對(duì)于該誤檢測(cè)的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖14所示的放電電壓波 形A的電弧電壓降低84、 85，使高通濾波器4的輸出信號(hào)波形B產(chǎn) 生干擾波形。另外，該放電電壓波形A的電弧電壓降低84、 85，對(duì) 積分電路9的輸出信號(hào)波形F產(chǎn)生影響。也就是說，如果出現(xiàn)電弧 電壓降低84、 85，則積分電路9的輸出信號(hào)波形F，如圖14中實(shí)線 所示，其積分輸出值增大。該增大的部分的積分輸出值Vint2，因?yàn)?是比原本應(yīng)有的積分輸出值Vintl大規(guī)定量的值，所以因?yàn)樵撛蚨?無法準(zhǔn)確檢測(cè)原本應(yīng)檢測(cè)到的由放電現(xiàn)象引起的高頻成分。
下面，對(duì)于第2個(gè)問題進(jìn)行說明。對(duì)于在放電脈沖寬度Ton的 期間內(nèi)出現(xiàn)電弧電壓降低84、 85的情況進(jìn)行說明。如果放電狀態(tài)惡 化及放電現(xiàn)象異常，則電弧電壓降低84、 85會(huì)出現(xiàn)，降低電弧放電 的產(chǎn)生或放電加工效率，此時(shí)，不應(yīng)維持放電脈沖(不應(yīng)保持放電脈 沖寬度Ton)。與此相對(duì)，在圖8的放電加工機(jī)中，放電狀態(tài)的判斷 可以通過在放電脈沖寬度Ton結(jié)束的時(shí)刻比較積分輸出Vint和基準(zhǔn) 電壓Vref而進(jìn)行，保持放電脈沖寬度Ton的期間。在放電脈沖寬度 Ton結(jié)束時(shí)刻判斷放電狀態(tài)的圖8的放電狀態(tài)檢測(cè)裝置中，在出現(xiàn)電 弧電壓降低84、 85的情況下，無法將放電脈沖寬度Ton控制為最佳 值。
另一方面，在圖10的放電加工機(jī)中，如果高于放電電壓的上限 值V2 (例如可以是20V)，則放電電壓及電流的脈沖寬度將保持脈 沖寬度Ton的期間。如果低于放電電壓的上限值V2并高于放電電壓 的下限值V1 (例如可以是5V)，則在讀出結(jié)束后，使放電電壓及電 流的脈沖寬度Ton截止。通過比較遠(yuǎn)小于放電開始時(shí)(放電產(chǎn)生檢 測(cè)后)放電脈沖的、讀出窗口時(shí)間內(nèi)的電壓電平，不能在放電脈沖寬 度Ton期間的任意時(shí)刻發(fā)現(xiàn)與電弧放電異常產(chǎn)生同步的電弧電壓降低的現(xiàn)象。在根據(jù)放電開始時(shí)(放電產(chǎn)生檢測(cè)后)觀察到的電壓值控
制放電電壓及電流的脈沖寬度Ton的圖8的放電加工機(jī)中，無法準(zhǔn) 確檢測(cè)電弧電壓降低。另外，無法將放電脈沖寬度Ton控制為最佳 值。
另外，在使放電電壓的上限值V2為20V的情況下，雖然對(duì)于 電弧放電異常脈沖檢測(cè)來說有效果，但是無法減少電極為石墨材料時(shí) 產(chǎn)生的電極角部的粒狀凸起物的產(chǎn)生(碳化物附著)。
下面，使用圖15對(duì)于第3個(gè)問題進(jìn)行說明。圖15是在圖12所 示的放電加工機(jī)中，出現(xiàn)因電弧放電異常產(chǎn)生引起的電弧電壓降低的 情況下的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。在圖中，與圖13相同或相當(dāng) 部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略說明。在放電電壓波形80中，除了高頻 成分82以外，還會(huì)出現(xiàn)波形84、 85、 86所示的與電弧放電異常產(chǎn)生 同步的電弧電壓降低。這些電弧電壓的降低84、 85、 86，在電極2 為石墨材料等時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生。該電弧電壓的降低84、 85、 86，不僅在 放電剛開始之后，在經(jīng)過超過放電脈沖寬度1/2的某個(gè)時(shí)間后也很常 見。在圖12的放電加工機(jī)中，如果存在該電弧電壓降低84、 85、 86， 則可能發(fā)生因放電脈沖誤檢測(cè)引起的加工條件的誤控制，上述圖12 的放電加工機(jī)，是在放電脈沖結(jié)束時(shí)刻，由高頻成分的有無掌握放電 狀態(tài)，結(jié)合短路狀態(tài)的有無，將放電脈沖分為3類，根據(jù)該分類控制 加工條件，從而將加工狀態(tài)維持為最佳狀態(tài)。
下面，對(duì)于該誤檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說明。如果出現(xiàn)電弧電壓降低84、 85、 86，則積分電路9的輸出信號(hào)波形成為圖15的波形F，會(huì)被識(shí) 別為準(zhǔn)電弧放電脈沖或電弧放電脈沖。而且，如果是電弧電壓降低 84、 85，則間歇時(shí)間將切換為較長(zhǎng)的時(shí)間，如果是電弧電壓降低86， 則切換為更長(zhǎng)的時(shí)間。電弧電壓下降的電弧電壓降低85、 86的放電 電壓，會(huì)降低電弧放電產(chǎn)生或放電加工效率，所以不應(yīng)維持放電脈沖 (不應(yīng)較長(zhǎng)地保持放電脈沖寬度)。在放電脈沖寬度的結(jié)束時(shí)刻判斷 放電狀態(tài)并實(shí)施間歇控制的圖12的放電加工機(jī)中，放電狀態(tài)的判斷 延遲，在出現(xiàn)電弧電壓降低84、 85、 86的情況下，無法準(zhǔn)確地控制 間歇時(shí)間。本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種放 電加工機(jī)的電源控制裝置，其在出現(xiàn)電弧電壓的情況下也能夠可靠檢 測(cè)放電狀態(tài)，并根據(jù)該結(jié)果準(zhǔn)確控制放電脈沖及間歇時(shí)間。為了解決該課題，本發(fā)明的放電加工機(jī)的電源控制裝置為，其 控制向放電加工機(jī)供給的放電脈沖，該放電加工機(jī)在加工物與加工電 極相對(duì)而形成的加工間隙中進(jìn)行脈沖放電，對(duì)前述加工物進(jìn)行加工， 其特征在于，具有電壓電平檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電 電壓電平；無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓的 無負(fù)載時(shí)間；電壓電平比較單元，其將檢測(cè)到的前述放電電壓電平與 電壓電平基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；以及脈沖控制單元，其根據(jù)前述電壓電平 比較單元的比較結(jié)果和前述無負(fù)載時(shí)間，控制間歇時(shí)間。本發(fā)明的另一放電加工機(jī)的電源控制裝置為，其控制向放電加 工機(jī)供給的放電脈沖，該放電加工機(jī)在加工物與加工電極相對(duì)而形成 的加工間隙中進(jìn)行脈沖放電，對(duì)前述加工物進(jìn)行加工，其特征在于， 具有高頻成分檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓的高頻成 分；電壓電平檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓電平；無負(fù) 載時(shí)間檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓的無負(fù)載時(shí)間；高 頻成分比較單元，其對(duì)檢測(cè)到的前述高頻成分與高頻成分基準(zhǔn)值進(jìn)行 比較；電壓電平比較單元，其將檢測(cè)到的前述放電電壓電平與電壓電 平基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；以及脈沖控制單元，其根據(jù)前述高頻成分比較單 元的比較結(jié)果和前述無負(fù)載時(shí)間，控制間歇時(shí)間，并根據(jù)前述電壓電 平比較單元的比較結(jié)果，使放電脈沖截止。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明涉及的放電加工機(jī)的電源控制裝置，脈沖控制單元 根據(jù)高頻成分比較單元的比較結(jié)果和無負(fù)載時(shí)間，控制間歇時(shí)間，并 根據(jù)電壓電平比較單元的比較結(jié)果，使放電脈沖截止。因此，即使在 出現(xiàn)電弧電壓降低的情況下，也能夠準(zhǔn)確檢測(cè)放電狀態(tài)，并根據(jù)該結(jié) 果，準(zhǔn)確控制放電脈沖及間歇時(shí)間。


圖1是本發(fā)明涉及的實(shí)施方式1的放電加工機(jī)的電源控制裝置 要部的概略電路圖。
圖2是表示放電加工機(jī)的電源控制裝置的加工電壓電平檢測(cè)裝 置的另一例的電路圖。
圖3是圖1所示的放電加工機(jī)的電源控制裝置的輸入輸出信號(hào) 波形的時(shí)序圖。
圖4是表示本發(fā)明涉及的實(shí)施方式2的放電加工機(jī)的電源控制 裝置要部的、使一部分為電路圖的功能模塊圖。
圖5是圖4所示的放電加工機(jī)的電源控制裝置的輸入輸出信號(hào) 波形的時(shí)序圖。
圖6是表示圖4的加工條件控制裝置的流程圖。
圖7是表示使用了本實(shí)施方式的電源控制裝置的放電加工機(jī)與 現(xiàn)有的加工機(jī)的加工性能比較的加工時(shí)序圖。
圖8是與例如專利文獻(xiàn)1所述的現(xiàn)有的放電加工機(jī)要部實(shí)質(zhì)上 相同的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖9是圖8所示的放電加工機(jī)的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖10是與例如專利文獻(xiàn)2所述的現(xiàn)有的放電加工機(jī)要部實(shí)質(zhì)上 相同的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是圖IO所示的放電加工機(jī)的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖12是與例如專利文獻(xiàn)1所述的另一放電加工機(jī)的要部實(shí)質(zhì)上 相同的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是圖12所示的放電加工機(jī)的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖14是在圖8所示的放電加工機(jī)中，出現(xiàn)由電弧放電異常發(fā)生 引起的電弧電壓降低的情況下的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。
圖15是在圖12所示的放電加工機(jī)中，出現(xiàn)由電弧放電異常發(fā) 生引起的電弧電壓降低的情況下的輸入輸出信號(hào)波形的時(shí)序圖。
標(biāo)號(hào)的說明
1加工電源
2電極3被加工物4高通濾波器(高頻成分檢測(cè)單元)5整流裝置(高頻成分檢測(cè)單元)9積分電路(高頻成分檢測(cè)單元)10復(fù)位電路23放電檢測(cè)裝置24定時(shí)器27加工條件控制裝置28短路檢測(cè)裝置29第1比較裝置30第1比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置31第2比較裝置32第2比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置40加工電壓電平檢測(cè)裝置(電壓電平檢測(cè)單元)41比較器(電壓電平比較單元)42無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置(無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)單元)43脈沖控制裝置(脈沖控制單元)44開關(guān)元件45平均間歇時(shí)間計(jì)算裝置(平均間歇時(shí)間計(jì)算單元)46良否脈沖計(jì)數(shù)器(良否脈沖計(jì)數(shù)單元)47加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置(加工穩(wěn)定度識(shí)別單元)48加工條件控制裝置(加工條件控制單元)70時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置72邏輯電路75放電電壓檢測(cè)裝置76放電電流檢測(cè)裝置77邏輯電路78比較器(高頻成分比較單元) 89邏輯電路具體實(shí)施方式
下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的放電加工機(jī)的電源控制 裝置的實(shí)施方式。此外，不發(fā)明并不限定于該實(shí)施方式。 實(shí)施方式1圖1是本發(fā)明涉及的實(shí)施方式1的放電加工機(jī)的電源控制裝置要部的概略的電路圖。在圖中，向放電加工機(jī)的電極2和被加工物3 的加工間隙中供給脈沖狀的放電電壓。高通濾波器4提取該放電電壓 的高頻成分。整流裝置5整流由高通濾波器4提取出的高頻成分，輸 出輸出信號(hào)Vrec。放電電壓檢測(cè)裝置75檢測(cè)電極2與被加工物3的 加工間隙的放電電壓。放電電流檢測(cè)裝置76檢測(cè)電極2與被加工物 3的加工間隙的放電電流。放電電壓檢測(cè)裝置75的輸出信號(hào)u及放電電流檢測(cè)裝置76的 輸出信號(hào)i被輸入邏輯電路77。由測(cè)量高通濾波器4的時(shí)間常數(shù)tH 的時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70和邏輯電路72形成延遲電路。從邏輯電路 77輸出的輸出信號(hào)79被輸入時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70及邏輯電路72， 另外，從時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70輸出的輸出信號(hào)71，被輸入邏輯電路 72。積分電路9由電容器Cl及電阻R1構(gòu)成，該電容器Cl被連接在 運(yùn)算放大器的反向(一)輸入側(cè)和輸出側(cè)之間，該電阻R1被串聯(lián)連 接在整流裝置5的輸出側(cè)與運(yùn)算放大器的反向(一)輸入側(cè)之間。此 夕卜，運(yùn)算放大器的非反向(+ )輸入側(cè)接地。復(fù)位電路10由在電容器C1的兩個(gè)端子間連接集電極-發(fā)射極的 晶體管構(gòu)成。從邏輯電路72輸出的輸出信號(hào)73被輸入復(fù)位電路10。 從積分電路9的運(yùn)算放大器輸出的輸出信號(hào)即積分輸出值Vint，被 輸入比較器78的反向(一)輸入側(cè)，基準(zhǔn)電壓Vref被輸入比較器 78的非反向(+ )輸入側(cè)。高通濾波器4、整流裝置5及積分電路9 構(gòu)成檢測(cè)電極2與被加工物3的加工間隙的放電電壓的高頻成分的高 頻成分檢測(cè)單元。在該實(shí)施方式的電源控制裝置中，在圖8所示的現(xiàn)有裝置的基 礎(chǔ)上，還設(shè)有加工電壓電平檢測(cè)裝置(電壓電平檢測(cè)單元)40、比較 器(電壓電平比較單元)41、無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置(無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)單元)42和邏輯電路89。加工電壓電平檢測(cè)裝置40檢測(cè)電極2與被 加工物3的加工間隙的放電電壓電平。加工電壓電平檢測(cè)裝置40的 輸出信號(hào)即VCP電壓，被輸入比較器41的非反向(+ )輸入側(cè)，在 比較器41的反向(一)輸入側(cè)輸入基準(zhǔn)電壓Vc。比較器41的輸出 信號(hào)111被輸入脈沖控制裝置(脈沖控制單元)43，同時(shí)被輸入邏輯 電路89。無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42向電極2和被加工物3的加工間隙 施加電壓，測(cè)量從施加電壓直至邏輯電路77輸出輸出信號(hào)的時(shí)間， 通過與基準(zhǔn)時(shí)間t進(jìn)行比較，檢測(cè)瞬間放電。無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置 42的輸出信號(hào)112被輸入邏輯電路89，邏輯電路89的信號(hào)113被輸 入脈沖控制裝置(脈沖控制單元)43。圖2是表示放電加工機(jī)的電源控制裝置的加工電壓電平檢測(cè)裝 置40的另一例的電路圖。在該例中，加工電壓電平檢測(cè)裝置40，包 括檢測(cè)電極2與被加工物3的加工間隙的放電電壓電平的加工電壓電 平檢測(cè)器40A、用于進(jìn)行加工電流的斷開連接的開關(guān)元件44、以及 電流檢測(cè)電阻R3。在加工電壓電平檢測(cè)器40A上連接作為加工電源 的直流電源1和電極2。開關(guān)元件44根據(jù)來自脈沖控制裝置43的控 制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作。圖3是圖1所示的放電加工機(jī)的電源控制裝置的輸入輸出信號(hào) 波形的時(shí)序圖。波形A是電極2與被加工物3的加工間隙的放電電 壓波形，波形B是高通濾波器4的輸出信號(hào)波形，波形G是邏輯電 路77的輸出信號(hào)波形，波形H是時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70的輸出信號(hào) 波形，波形I是邏輯電路72的輸出信號(hào)波形，波形F是積分電路9 的積分輸出信號(hào)波形，波形J是比較器78的輸出信號(hào)波形，波形K 是加工電壓電平檢測(cè)裝置40的輸出信號(hào)波形，波形L是比較器41 的輸出信號(hào)波形，波形M是無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42的輸出信號(hào)波形， 波形N是邏輯電路89的輸出信號(hào)波形，波形01是脈沖控制裝置43 的第1輸出信號(hào)波形，02是控制裝置43的第2輸出信號(hào)波形。下面，參照?qǐng)D1、圖2、圖3對(duì)動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖3中，波形 80是電極2與被加工物3的加工間隙的放電電壓波形，時(shí)間間隔Ton 是放電脈沖寬度，時(shí)間間隔Toff是間歇時(shí)間。在電極2與被加工物3的加工間隙之間施加電壓后產(chǎn)生放電。如果產(chǎn)生放電，則從放電電
壓檢測(cè)裝置75及放電電流檢測(cè)裝置76輸出的輸出信號(hào)均為H(High: 高)電平。這些輸出信號(hào)被輸入邏輯電路77。在邏輯電路77中，當(dāng) 該輸入信號(hào)均為H電平，即在電極2與被加工物3的加工間隙間產(chǎn) 生放電時(shí)，輸出L(Low:低)電平。以該時(shí)刻為放電檢測(cè)時(shí)刻tl。時(shí) 刻t2是以該放電檢測(cè)時(shí)刻tl為起點(diǎn)，經(jīng)過高通濾波器4的時(shí)間常數(shù) tH后的時(shí)刻(t2 = tl+tH)。
波形82表示放電電壓的高頻成分，波形83表示由高通濾波器4 的過渡特性引起的干擾波形。在時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70中，以邏輯電 路77的輸出信號(hào)79的下降時(shí)刻為起點(diǎn)，在tH時(shí)間，輸出H電平(圖 3中H)。另外，邏輯電路72中輸入邏輯電路77的輸出信號(hào)79和 時(shí)間常數(shù)測(cè)量裝置70的輸出信號(hào)71，輸出圖3的I所示的輸出信號(hào) 73。將該輸出信號(hào)73下降的時(shí)刻，在圖3的I中記為t2。在復(fù)位電 路10中，邏輯電路72的輸出信號(hào)73為H電平的期間，積分電路9 復(fù)位。SP，僅在邏輯電路72的輸出信號(hào)73為L(zhǎng)電平的期間，由積 分電路9對(duì)從整流裝置5輸出的輸出信號(hào)Vrec積分。由比較器78 比較基準(zhǔn)電壓Vref和圖3的F所示的積分輸出Vint，在放電脈沖寬 度Ton的結(jié)束時(shí)刻，當(dāng)積分輸出Vint大于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，判斷為 正常放電脈沖，當(dāng)積分輸出Vint小于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，判斷為電弧 放電脈沖等異常放電脈沖，由比較器78輸出輸出信號(hào)J。
在圖2所示的例子的情況下，加工電壓電平檢測(cè)裝置40檢測(cè)流 過圖2的電流檢測(cè)電路R3的電壓。如圖1所示，可以采用直接檢測(cè) 極間的方法。而且，加工電壓電平檢測(cè)裝置40如圖3所示，輸出與 放電電壓相反的電壓波形的輸出信號(hào)K。由比較器41比較基準(zhǔn)電壓 Vc與加工電壓電平檢測(cè)裝置40的輸出信號(hào)，當(dāng)加工電壓電平檢測(cè)裝 置40的輸出VCP電壓大于基準(zhǔn)電壓Vc時(shí)，判斷為異常放電，輸出 圖3所示的輸出信號(hào)L。此外，在這里，基準(zhǔn)電壓Vc因電極材質(zhì)等 而不同，所以并不是通用的值，例如，在由石墨電極對(duì)鋼進(jìn)行加工的 情況下，設(shè)定為相當(dāng)于20至25V的基準(zhǔn)電壓值?；蛘撸梢詫⒒鶞?zhǔn) 電壓Vc設(shè)定為，相對(duì)于電源電路的主電源的極間開路電壓(例如 30%的電壓值。無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42檢測(cè)從向電極2與被加工物3的加工間 隙施加電壓開始，直至邏輯電路77輸出輸出信號(hào)79 (放電檢測(cè)輸出 信號(hào)的下降輸出信號(hào))的時(shí)間，比較該時(shí)間與基準(zhǔn)時(shí)間t，當(dāng)小于基 準(zhǔn)時(shí)間t時(shí)，判定為瞬時(shí)放電，輸出圖3的M所示的輸出信號(hào)112。 此外，這里的基準(zhǔn)時(shí)間t因電極材質(zhì)而不同，所以不是通用的值，例 如，在由石墨電極對(duì)鋼進(jìn)行加工的情況下，設(shè)定為小于或等于3psec 的值。如果在無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42的輸出信號(hào)112為"H"電平的 期間內(nèi)，比較器41的輸出信號(hào)111以"H"電平輸出，則從邏輯電路 89輸出"H"電平信號(hào)。也就是說，如果在電極2與被加工物3的加工 間隙內(nèi)出現(xiàn)瞬時(shí)放電，產(chǎn)生加工電壓電平較低的異常放電，則判定為 異常放電脈沖，輸出圖3的N所示的輸出信號(hào)113。下面，對(duì)于根據(jù)上述來自比較器78的輸出信號(hào)110、來自比較 器41的輸出信號(hào)111和來自無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42的輸出信號(hào)113 而動(dòng)作的脈沖控制裝置43中的放電脈沖的控制進(jìn)行說明。如果比較 器41的輸出信號(hào)111成為"H"電平(圖3的L)而判別為異常放電脈 沖，則使放電電壓及電流的脈沖寬度截止。此時(shí)，比較器78在放電 脈沖寬度結(jié)束時(shí)刻，不進(jìn)行積分輸出Vint與基準(zhǔn)電壓Vred的比較。 在圖3中，如表示實(shí)際不動(dòng)作的虛線所示，如果比較器78的輸出信 號(hào)110成為"H"電平，則判斷為異常放電脈沖，將間歇時(shí)間切換為較 長(zhǎng)的時(shí)間。另外，如果邏輯電路89的輸出信號(hào)113成為"H"電平(圖3的 N)，則在設(shè)定間歇Toff上增加AToffl間歇量，將間歇時(shí)間切換為 較長(zhǎng)的時(shí)間。通過按照上述方式構(gòu)成，由于可以構(gòu)成為，準(zhǔn)確進(jìn)行放電加工 狀態(tài)的檢測(cè)，準(zhǔn)確進(jìn)行正常放電脈沖或異常放電脈沖的判斷，根據(jù)由 高頻成分的有無、加工電壓電平或無負(fù)載時(shí)間構(gòu)成的放電狀態(tài)，控制 加工脈沖寬度和間歇時(shí)間寬度，所以可以防止在加工間隙內(nèi)的連續(xù)電 弧的產(chǎn)生，防止電極或被加工物的損傷。基準(zhǔn)電壓Vc在正常放電脈 沖(電極為石墨材料時(shí)，加工電壓約為30V)和異常放電脈沖(電極為石墨材料時(shí)，加工電壓約為20V)之間，在電壓電平檢測(cè)時(shí)，如果在無負(fù)載時(shí)間較小時(shí)使放電電壓的脈沖寬度Ton截止而延長(zhǎng)間歇時(shí) 間，則粒狀突起物的出現(xiàn)(碳化物附著)將大幅度降低。此外，在該實(shí)施方式中，其構(gòu)成為，在對(duì)異常放電脈沖進(jìn)行分 類判別后立即控制放電脈沖及間歇時(shí)間，但也可以對(duì)分類判別的輸出 信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在計(jì)數(shù)達(dá)到固定值時(shí)，控制放電脈沖及間歇時(shí)間。另 外，除了間歇時(shí)間變更之外，也可以同時(shí)控制加工條件的下降時(shí)間或 上升距離。另外，關(guān)于加工電壓電平檢測(cè)裝置40，如上所述，按照 圖2所示的方法，采用與放電電壓相反的電壓波形進(jìn)行放電電壓電平 檢測(cè)，但也可以如圖l所示，采用直接檢測(cè)極間的方法。實(shí)施方式2圖4是表示本發(fā)明涉及的實(shí)施方式2的放電加工機(jī)的電源控制 裝置要部的、使一部分為電路圖的功能模塊圖。在圖4中，由電極2 和被加工物3形成加工間隙。由加工電源1向該加工間隙供給脈沖狀 的放電電壓。高通濾波器4檢測(cè)放電電壓的高頻成分。整流裝置對(duì)來 自高通濾波器4的高頻成分進(jìn)行整流。由整流裝置5輸出整流后的輸 出信號(hào)。放電檢測(cè)裝置23檢測(cè)電極2與被加工物3的加工間隙的放 電電壓及放電電流。利用放電檢測(cè)裝置23的輸出，在積分電路9復(fù) 位的同時(shí)定時(shí)器24啟動(dòng)。設(shè)置作為短路檢測(cè)單元的電路檢測(cè)裝置28。 設(shè)置作為與第l基準(zhǔn)值的比較單元的第1比較裝置29。設(shè)置作為第1 比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生單元的第1比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置30。設(shè)置作為與第2 基準(zhǔn)的比較單元的第2比較裝置31。設(shè)置作為第2比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生 單元的第2比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置32。在該實(shí)施方式的電源控制裝置中，在圖12所示的現(xiàn)有裝置的基 礎(chǔ)上，與實(shí)施方式1同樣地，設(shè)置加工電壓電平檢測(cè)裝置(電壓電平 檢測(cè)單元)40、比較器(電壓電平比較單元)41、無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝 置(無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)單元)42和邏輯電路89。設(shè)置加工電壓電平檢 測(cè)裝置40和比較器41。加工電壓電平檢測(cè)裝置40檢測(cè)電極2與被 加工物3的加工間隙的放電電壓電平。向比較器41輸入加工電壓電平檢測(cè)裝置40的輸出信號(hào)和基準(zhǔn)電壓VC。比較器41的輸出信號(hào)被輸入脈沖控制裝置43。無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42向電極2與被加工物 3的加工間隙施加電壓，測(cè)量從施加電壓至檢測(cè)到放電電壓及放電電 流的時(shí)間，與基準(zhǔn)時(shí)間t比較，從而檢測(cè)瞬時(shí)放電。無負(fù)載時(shí)間檢測(cè) 裝置42的輸出信號(hào)，與比較器41的輸出信號(hào)同時(shí)被輸入邏輯電路 89。邏輯電路89的輸出信號(hào)被輸入脈沖控制裝置43。而且，在該實(shí)施方式的電源控制裝置中，在圖12所示的現(xiàn)有裝 置的基礎(chǔ)上，還設(shè)有平均間歇時(shí)間計(jì)算裝置(平均間歇時(shí)間計(jì)算單元) 45、良否脈沖計(jì)數(shù)器(良否脈沖計(jì)數(shù)單元)46、加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置 (加工穩(wěn)定度識(shí)別單元)47、加工條件控制裝置(加工條件控制單元) 48。平均間歇時(shí)間計(jì)算裝置45計(jì)算由脈沖控制裝置43控制而變化 的放電脈沖的間歇時(shí)間的平均值。良否脈沖計(jì)數(shù)器46對(duì)判別為放電 脈沖正常的正常放電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置47根據(jù)由 平均間歇時(shí)間計(jì)算裝置45求得的平均間歇時(shí)間，判斷加工狀態(tài)的"穩(wěn) 定""不穩(wěn)定"。加工條件控制裝置48根據(jù)加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置47的 輸出，切換加工條件。圖5是圖4所示的放電加工機(jī)的電源控制裝置的輸入輸出信號(hào) 波形的時(shí)序圖。在圖中，波形A是電極2與被加工物3的加工間隙 的放電電壓波形，波形B是高通濾波器4的輸出信號(hào)波形，波形C 是整流裝置5的輸出信號(hào)波形，波形P是放電檢測(cè)裝置23的輸出信 號(hào)波形，波形Q是定時(shí)器24的輸出信號(hào)波形，波形F是積分電路9 的積分輸出信號(hào)波形，波形S是將放電檢測(cè)裝置23的輸出與第1基 準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第1比較裝置29的輸出信號(hào)波形，波形T是將放電 檢測(cè)裝置23的輸出與第2基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的第2比較裝置31的輸出 信號(hào)波形，波形U是短路檢測(cè)裝置28的輸出信號(hào)波形，波形K是加 工電壓電平檢測(cè)裝置40的輸出信號(hào)波形，波形L是比較器41的輸 出信號(hào)波形，波形M是無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42的輸出信號(hào)波形，波 形N是邏輯電路89的輸出信號(hào)波形，波形01是脈沖控制裝置43的 第l輸出信號(hào)波形，波形02是控制裝置43的第2輸出信號(hào)波形。下面，參照?qǐng)D4及圖5對(duì)動(dòng)作進(jìn)行說明。由加工電源l向加工
間隙施加脈沖狀的電壓，進(jìn)行放電加工。此時(shí)的放電電壓波形A由 高通濾波器4僅提取高頻成分，成為輸出信號(hào)波形B。所得到的高頻 成分由整流裝置5整流而成為輸出信號(hào)波形C，將其輸入積分電路9。 另外，如果產(chǎn)生放電，則放電檢測(cè)裝置23使輸出信號(hào)波形P升高， 在積分電路9復(fù)位的同時(shí)，定時(shí)器24啟動(dòng)，成為輸出信號(hào)波形Q。 并且，由積分電路9將輸出信號(hào)波形C積分，成為輸出信號(hào)波形F。 如果放電結(jié)束，則放電檢測(cè)裝置23使放電檢測(cè)輸出下降。在放電檢 測(cè)輸出下降時(shí)，第1比較裝置29和第2比較裝置31，將積分電路9 的輸出與第1比較基準(zhǔn)值產(chǎn)生裝置30和第2比較基準(zhǔn)裝置產(chǎn)生單元 32 (設(shè)定為低于第1基準(zhǔn)值)的基準(zhǔn)值的比較結(jié)果，作為輸出信號(hào)波 形S及輸出信號(hào)波形T而輸出。
另一方面，短路檢測(cè)裝置28在放電檢測(cè)輸出下降時(shí)，檢査加工 間隙的電壓值，與短路基準(zhǔn)電壓(優(yōu)選小于或等于15V)進(jìn)行比較， 輸出短路檢測(cè)信號(hào)(圖6中的U)。短路基準(zhǔn)電壓與電弧放電電壓同 樣地，因電極材質(zhì)等而不同，所以并不是在所有的情況下都是相同的 值。短路基準(zhǔn)電壓在例如電極2為銅、被加工物為鋼的情況下，設(shè)定 為小于或等于15V，優(yōu)選小于或等于IOV。另外，在電極2為石墨、 被加工物為網(wǎng)的情況下，也可以設(shè)定為小于或等于15V，優(yōu)選小于或 等于IOV。
加工電壓電平檢測(cè)裝置40檢測(cè)流過圖2的電流檢測(cè)電阻R3的 電壓，輸出與放電電壓反向的電壓波形K。由比較器41比較基準(zhǔn)電 壓Vc與加工電壓電平檢測(cè)裝置40的輸出信號(hào)，當(dāng)加工電壓電平檢 測(cè)裝置40的輸出VCP電壓大于基準(zhǔn)電壓Vc時(shí)，判斷為異常放電脈 沖，輸出輸出信號(hào)L。此外，基準(zhǔn)電壓Vc因電極材質(zhì)而不同，因而 并不是通用的值，在由石墨電極對(duì)鋼進(jìn)行加工的情況下，設(shè)定為相當(dāng) 于20 25V加工電壓的基準(zhǔn)電壓值?；蛘?，可以將基準(zhǔn)電壓Vc設(shè)定 為，相對(duì)于電源電路的主電源的極間開路電壓(例如80V)，相當(dāng)于 加工電壓25 30%的電壓值。
無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42檢測(cè)從向電極2與被加工物3的加工間隙施加電壓開始直至檢測(cè)到加工間隙的放電電壓及放電電流的時(shí)間， 將該時(shí)間與基準(zhǔn)時(shí)間t進(jìn)行比較，當(dāng)小于基準(zhǔn)時(shí)間t時(shí)，判定為瞬時(shí) 放電，輸出M所示的輸出信號(hào)。此外，這里的基準(zhǔn)時(shí)間t因電極材 料而不同，所以并不是通用的值，在由石墨電極對(duì)鋼進(jìn)行加工的情況下，設(shè)定為小于或等于3)isec。如果在無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置42的輸 出信號(hào)為"H"電平的輸出期間內(nèi)，比較器41的輸出信號(hào)輸出"H"電平， 則輸出"H"電平信號(hào)。也就是說，如果在電極2與被加工物3的加工 間隙內(nèi)成為瞬時(shí)放電，產(chǎn)生加工電壓電平較低的異常放電，則判定為 異常放電脈沖，輸出N所示的輸出信號(hào)。脈沖控制裝置43可以得到將來自于第1比較裝置29及第2比 較裝置31、比較器41和邏輯電路89的放電脈沖判別輸出、以及來 自于短路檢測(cè)裝置28的表示短路狀態(tài)有無的2種判別輸出，對(duì)每種 脈沖進(jìn)行分類后的判別輸出。當(dāng)短路檢測(cè)裝置28的輸出信號(hào)如U所示為"L"電平(非短路放 電脈沖)時(shí)，在第2比較裝置31的輸出信號(hào)如T所示輸出"H"電平 的情況下，判斷為基于高頻成分的異常放電脈沖，將間歇時(shí)間切換為 Toff+Atoff2。當(dāng)放電檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)裝置23的輸出信號(hào)如P所示，為 "H"電平(放電脈沖中)時(shí)，并且，比較器41的輸出信號(hào)如L所示 輸出"H"電平的情況下，判斷為基于加工電壓電平的異常放電脈沖， 使放電電壓及電流的脈沖寬度截止。另外，在邏輯電路89的輸出信 號(hào)如N所示輸出"H"電平的情況下，判斷為異常放電脈沖，將間歇時(shí) 間切換為Toff+AToffl (圖5中的02)。另外，在非短路正常放電 脈沖的情況下，將間歇時(shí)間控制為返回變更前的設(shè)定。如上所述，結(jié) 合短路狀態(tài)的有無，根據(jù)高頻成分、放電電壓電平或無負(fù)載施加作用 時(shí)間，掌握放電狀態(tài)，對(duì)于每個(gè)放電脈沖將放電脈沖控制為最佳值。圖6是表示圖4的加工條件控制裝置48的動(dòng)作的流程圖。按照 圖6，說明加工條件控制裝置48的加工條件控制的動(dòng)作。對(duì)于所設(shè) 定的每個(gè)期間(例如，采樣周期0.25秒)，由加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置 47輸出"穩(wěn)定"或"不穩(wěn)定"的信號(hào)。在控制間歇時(shí)間的情況下，可以 根據(jù)間歇時(shí)間的延長(zhǎng)方式，判斷加工狀態(tài)的"穩(wěn)定"、"不穩(wěn)定"。在圖5中，在例如實(shí)施控制以使得間歇時(shí)間為AToff 1 = Toff、 AToff2 = Toff 的情況下，如果將Toff的間歇時(shí)間作為基準(zhǔn)1，則因?yàn)殚g歇時(shí)間成 為(2+1+2+1)，所以平均間歇時(shí)間為(2+1+2+1) /4=1.5。在該例 中，放電脈沖的截止未計(jì)入平均間歇時(shí)間的計(jì)算。由加工穩(wěn)定度識(shí)別 裝置47判斷該值，例如在平均間歇時(shí)間的值大于或等于1.6的情況 下識(shí)別為"不穩(wěn)定"，在不足1.6的情況下識(shí)別為"穩(wěn)定"(步驟Sl)。
在加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置47識(shí)別為"不穩(wěn)定"的情況下，實(shí)施大幅 度回避所設(shè)定的加工條件(例如間歇時(shí)間)等的回避操作，然后，如 果加工穩(wěn)定度識(shí)別單元47識(shí)別為"穩(wěn)定"，則實(shí)施返回實(shí)施回避操作 前的初始加工條件設(shè)定的還原操作(步驟S3)。
另一方面，在加工穩(wěn)定度識(shí)別單元47識(shí)別為"穩(wěn)定"，輸出該"穩(wěn) 定"輸出直至經(jīng)過所設(shè)定的固定時(shí)間(例如，400次0.25秒采樣時(shí)間) 的情況下(步驟S4)，以所設(shè)定的加工條件(例如下降時(shí)間、上升 距離、間歇時(shí)間)實(shí)施最優(yōu)化操作(步驟S5)，以提高加工效率。 最優(yōu)化操作按照例如下降時(shí)間(Jd=Jd+l檔)、上升距離(Ju = Ju 一l檔)、間歇時(shí)間(Off二Off—l檔)的順序操作，在加工條件變 更后，當(dāng)設(shè)定的期間(例如24秒)內(nèi)的加工穩(wěn)定度識(shí)別裝置47"穩(wěn) 定"(步驟S6)時(shí)，判斷良否計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)的正常放電脈沖數(shù)是否 大于或等于規(guī)定的系數(shù)(例如1.03倍)，在大于或規(guī)定系數(shù)時(shí)判斷 為增加，繼續(xù)最優(yōu)化操作(步驟S7)。
下面，說明使用了本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的放電加工機(jī)的電源 控制裝置的加工性能實(shí)例。圖7是表示使用了該實(shí)施方式的電源控制 裝置的放電加工機(jī)與現(xiàn)有的裝置的加工性能比較的加工時(shí)間曲線的 圖。使電極為口30mm的石墨電極，使被加工物為鋼，使液處理為無 噴流，使加工條件為峰值電流值為55A、脈沖寬度為384ps、間歇時(shí) 間為115ps、下降時(shí)間為500ps、上升距離為1.4mm、加工深度為 25mm，進(jìn)行加工?？芍搶?shí)施方式的裝置相對(duì)于現(xiàn)有裝置，可以在 短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加工直至規(guī)定深度。該實(shí)施方式涉及的放電加工機(jī)的電 源控制裝置，因?yàn)閷?duì)每個(gè)放電脈沖，將放電脈沖控制為最佳值，所以 可以增加正常放電脈沖數(shù)。另外，通過使平均間歇時(shí)間減小，因?yàn)榧庸し€(wěn)定度的"不穩(wěn)定"識(shí)別減少，所以大幅度減少暫時(shí)回避加工條件 (間歇時(shí)間)的回避操作，在基于加工條件最優(yōu)化操作的加工條件設(shè) 定中，可以采用使加工速度成為最大的設(shè)定。由此，可以提高加工效 率。而且，在該實(shí)施方式中，其構(gòu)成為，在對(duì)異常放電脈沖進(jìn)行分 類判別后立即控制放電脈沖及間歇時(shí)間，但也可以對(duì)分類判別的輸出 信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)達(dá)到固定值，則控制放電脈沖及間歇時(shí)間。 另外，也可以取代控制間歇時(shí)間，根據(jù)向加工間隙施加的電壓，以拉 長(zhǎng)間隔的方式控制希望個(gè)數(shù)的電壓脈沖。另外，除了間歇時(shí)間的變更 之外，也可以以控制或增加加工條件的下降時(shí)間或升高距離等的方式 進(jìn)行控制。另外，在該實(shí)施方式中，加工穩(wěn)定度識(shí)別根據(jù)所設(shè)定的期間內(nèi) 的平均間歇時(shí)間計(jì)算裝置，判斷為"穩(wěn)定"或"不穩(wěn)定"，但也可以根據(jù) 分類判別的異常放電脈沖或異常放電脈沖數(shù)，判斷"穩(wěn)定""不穩(wěn)定"。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的放電加工機(jī)的電源控制裝置，適用于下述的放電加工 機(jī)的電源控制裝置，其控制向下述放電加工機(jī)供給的放電脈沖，該放 電加工機(jī)在加工電極與加工物相對(duì)而形成的加工間隙中進(jìn)行脈沖放 電，對(duì)加工物進(jìn)行加工，特別地，該電源控制裝置適用于容易產(chǎn)生因 電弧放電異常產(chǎn)生引起的電弧電壓降低的放電加工機(jī)所采用的電源 控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種放電加工機(jī)的電源控制裝置，其控制向放電加工機(jī)供給的放電脈沖，該放電加工機(jī)在加工物與加工電極相對(duì)而形成的加工間隙中進(jìn)行脈沖放電，對(duì)前述加工物進(jìn)行加工，其特征在于，具有電壓電平檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓電平；無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓的無負(fù)載時(shí)間；比較單元，其將檢測(cè)到的前述放電電壓電平與電壓電平基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；以及脈沖控制單元，其根據(jù)前述電壓電平比較單元的比較結(jié)果和前述無負(fù)載時(shí)間，控制間歇時(shí)間。
2. —種放電加工機(jī)的電源控制裝置，其控制向放電加工機(jī)供給 的放電脈沖，該放電加工機(jī)在加工物與加工電極相對(duì)而形成的加工間 隙中進(jìn)行脈沖放電，對(duì)前述加工物進(jìn)行加工，其特征在于，具有高頻成分檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓的高頻成分；電壓電平檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓電平； 無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)單元，其檢測(cè)前述加工間隙的放電電壓的無負(fù) 載時(shí)間；高頻成分比較單元，其對(duì)檢測(cè)到的前述高頻成分與高頻成分基 準(zhǔn)值進(jìn)行比較；電壓電平比較單元，其將檢測(cè)到的前述放電電壓電平與電壓電 平基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；以及脈沖控制單元，其根據(jù)前述高頻成分比較單元的比較結(jié)果和前 述無負(fù)載時(shí)間，控制間歇時(shí)間，并根據(jù)前述電壓電平比較單元的比較 結(jié)果，使放電脈沖截止。
3. 如權(quán)利要求2所述的放電加工機(jī)的電源控制裝置，其特征在于，前述脈沖控制單元，在前述加工間隙的放電電壓電平小于或等 于前述電壓電平基準(zhǔn)值時(shí)，使前述放電脈沖截止。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的放電加工機(jī)的電源控制裝置，其特 征在于，前述電壓電平比較單元，將前述電壓電平的基準(zhǔn)值設(shè)定為主電 源電路的極間開路電壓的25 30%。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的放電加工機(jī)的電源控制裝置，其特 征在于，還具有加工條件控制單元，其根據(jù)前述脈沖控制單元的輸出， 在加工狀態(tài)穩(wěn)定的情況下，切換加工條件以提高加工效率。
6. 如權(quán)利要求5所述的放電加工機(jī)的電源控制裝置，其特征在于，還具有良否脈沖計(jì)數(shù)單元，其對(duì)各放電脈沖的良否進(jìn)行計(jì)數(shù)， 前述加工條件控制單元根據(jù)前述放電良否脈沖計(jì)數(shù)單元的輸 出，切換加工條件切換以使優(yōu)良脈沖數(shù)增多。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的放電加工機(jī)的電源控制裝置，其特 征在于，還具有平均間歇時(shí)間計(jì)算單元，其根據(jù)前述脈沖控制單元的輸出，計(jì) 算平均間歇時(shí)間；以及加工穩(wěn)定度識(shí)別單元，其以前述平均間歇時(shí)間的長(zhǎng)度作為穩(wěn)定、 不穩(wěn)定的指標(biāo)，判斷放電加工狀態(tài)，前述加工條件控制單元根據(jù)前述加工穩(wěn)定度識(shí)別單元的判斷結(jié) 果，切換加工條件。
8.如權(quán)利要求7所述的放電加工機(jī)的電源控制裝置，其特征在于，前述加工穩(wěn)定度識(shí)別單元，在前述平均間歇時(shí)間大于規(guī)定值時(shí) 判斷為不穩(wěn)定，在前述平均間歇時(shí)間低于規(guī)定值時(shí)判斷為穩(wěn)定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放電加工機(jī)的電源控制裝置，其具有高頻成分檢測(cè)單元(高通濾波器4、整流裝置5及積分電路9)，其檢測(cè)加工間隙的放電電壓的高頻成分；加工電壓電平檢測(cè)裝置(40)，其檢測(cè)加工間隙的放電電壓電平；無負(fù)載時(shí)間檢測(cè)裝置(42)，其檢測(cè)加工間隙的放電電壓的無負(fù)載時(shí)間；高頻成分比較器(78)，其將檢測(cè)到的高頻成分與高頻成分基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；電壓電平比較器(41)，其將檢測(cè)到的放電電壓電平與電壓電平基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；以及脈沖控制裝置(43)，其根據(jù)高頻成分比較裝置的比較結(jié)果與無負(fù)載時(shí)間，控制間歇時(shí)間，并根據(jù)電壓電平比較裝置的比較結(jié)果，使放電脈沖截止。
文檔編號(hào)B23H1/02GK101291768SQ200680038979
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月20日
發(fā)明者佐佐木史朗, 森田一成, 鵜飼洋史 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社