專利名稱：對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)具有線形刀具加工設(shè)備的加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法，尤其是一種適用于對(duì)線切割放電加工機(jī)中金屬線電極的加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法。
背景技術(shù)：
線切割放電加工機(jī)中的線形刀具如金屬線電極是位于上下兩組導(dǎo)線器中跑動(dòng)的， 并在充滿電介質(zhì)性加工液的環(huán)境中進(jìn)行放電切割，理論上，在直線加工運(yùn)動(dòng)進(jìn)行時(shí)，線電極在兩組導(dǎo)線器中應(yīng)保持垂直運(yùn)動(dòng)的形態(tài)，但線電極是直徑0.2 0. 4mm具有彈性的金屬線， 在加工過程中極易發(fā)生線撓曲的現(xiàn)象，量測(cè)在導(dǎo)線器與線變形位置的最大偏差量就是線撓曲量。公告號(hào)為330872的臺(tái)灣專利公開了一種線切割放電加工機(jī)之加工參數(shù)自動(dòng)調(diào)整方法與裝置，揭示了僅針對(duì)線切割放電加工機(jī)的加工參數(shù)自動(dòng)調(diào)整，并未包括有線形刀具線撓曲量測(cè)功能。公告號(hào)為379152的臺(tái)灣專利公開了一種線切割機(jī)線撓曲量測(cè)方法，從所揭示的技術(shù)內(nèi)容中可知，針對(duì)轉(zhuǎn)角或圓弧處的加工路徑，以線切割控制器中內(nèi)建的線撓曲誤差量測(cè)功能，在加工完成后，以機(jī)器上的尋邊偵測(cè)電壓對(duì)加工過的路徑作偵測(cè)，若于轉(zhuǎn)角及圓弧位置處有線撓曲現(xiàn)象致使工件與線極接觸發(fā)生短路，則改變補(bǔ)償值，繼續(xù)作路徑偵測(cè)，直到量測(cè)到剛好沒有短路的補(bǔ)償值為止，即可得該轉(zhuǎn)角或圓弧處的線撓曲量，建立機(jī)器本身的加工參數(shù)數(shù)據(jù)，在日后加工時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償。該方法是先做尋邊路徑找到放電的間隙值，再對(duì)加工過的路徑以原來程序軌跡扣除放電間隙值，作為新的路徑作空跑運(yùn)動(dòng)，記錄在各轉(zhuǎn)角與短路曲線路徑發(fā)生短路的位置，再改變不同補(bǔ)償值，對(duì)不同轉(zhuǎn)角與短路曲線路徑做空跑，記錄在各轉(zhuǎn)角處是否發(fā)生短路，如此多次修改補(bǔ)償值進(jìn)行空跑量測(cè)后，才能以短路為剛好解除或短路情況剛好發(fā)生時(shí)的位置，找到各組轉(zhuǎn)角角度的補(bǔ)償值，由此補(bǔ)償值可算出該轉(zhuǎn)角位置的線撓曲量。由上述量測(cè)方法可知，需花費(fèi)大量時(shí)間做預(yù)先加工路徑及多次空跑實(shí)驗(yàn)， 會(huì)浪費(fèi)許多被加工工件材料，尤其是針對(duì)不同角度的轉(zhuǎn)角及圓弧路徑必須重復(fù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)量測(cè)。又如在美國(guó)專利第6707304 B2號(hào)中所揭示的偵測(cè)線電極運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是以非接觸方式量測(cè)線形電極在流動(dòng)加工液中阻抗的變化的方法與裝置，以完全監(jiān)測(cè)加工中線電極的運(yùn)動(dòng)。再如美國(guó)專利第4673787號(hào)，以多刀次加工方法步驟，改善因受線撓曲等因素造成加工軌跡誤差，使加工軌跡漸次修正到希望的加工路徑形狀。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法，該裝置及方法是以視覺量測(cè)線形刀具的撓曲變形量，進(jìn)而調(diào)整補(bǔ)償加工參數(shù)，以達(dá)到提高加工精度正確性的目的。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置，主要包括一視覺感測(cè)單元，該視覺單元用于記錄被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像；一數(shù)字處理單元，該用于處理運(yùn)算在所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，進(jìn)而可產(chǎn)生不同預(yù)定高度位置的線撓曲量；一補(bǔ)償調(diào)整單元，該補(bǔ)償調(diào)整單元以所述線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)；一加工控制單元，該加工控制單元以所述修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工的工具機(jī)的實(shí)際加工運(yùn)動(dòng)；所述視覺感測(cè)單元將其捕捉到的所述影像傳遞給所述數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處理單元將其處理運(yùn)算得到的所述線撓曲量傳遞給所述補(bǔ)償調(diào)整單元，所述補(bǔ)償調(diào)整單元將其產(chǎn)生的所述修正后的加工參數(shù)傳遞給所述加工控制單元，以達(dá)到提高加工精度正確性的目的。一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，由于線形刀具在進(jìn)入被加工工件放電區(qū)域開使進(jìn)行放電切割時(shí)，產(chǎn)生放電火花位置的高度并不相同，所以可使用一視覺感測(cè)單元量測(cè)被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像，通過處理所述不同預(yù)定高度位置的第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，進(jìn)而得出不同預(yù)定高度位置的線撓曲量，根據(jù)不同預(yù)定高度位置的線撓曲量可以產(chǎn)生線撓曲量的曲線圖，即可作為線撓曲補(bǔ)償時(shí)調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)。在線切割放電加工的過程中，因加工路徑不同必須搭配不同的補(bǔ)償調(diào)整方式，當(dāng)加工軌跡為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，則須選擇直線補(bǔ)償調(diào)整方式；當(dāng)加工軌跡為圓弧時(shí)，則須選擇圓弧補(bǔ)償調(diào)整方式；當(dāng)加工軌跡為轉(zhuǎn)角時(shí)，則須選擇轉(zhuǎn)角補(bǔ)償調(diào)整方式。完成修正后的加工參數(shù)即可提供為線切割放電加工機(jī)實(shí)際加工的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的方法是使用一視覺感測(cè)單元量測(cè)被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像，通過處理所述不同預(yù)定高度位置的第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，進(jìn)而得出不同預(yù)定高度位置的線撓曲量，即可作為線撓曲補(bǔ)償時(shí)調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，在線切割放電加工的過程中，因加工路徑不同必須搭配不同的補(bǔ)償調(diào)整方式，完成修正后的加工參數(shù)即可提供為線切割放電加工機(jī)實(shí)際加工的數(shù)據(jù)，本發(fā)明的裝置使得本發(fā)明的方法能夠得以實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法可以調(diào)整修正因線形刀具撓曲所造成的加工軌跡誤差，以達(dá)到提高加工精度的正確性的目的。


圖1為本發(fā)明的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置示意圖；圖2為本發(fā)明所述數(shù)碼錄像裝置、線電極及被加工工件間的位置關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明所述線電極移動(dòng)撓曲示意圖；圖4為本發(fā)明所述數(shù)字處理單元的程序流程5
圖5為本發(fā)明不同預(yù)定高度位置線撓曲量曲線圖；圖6為本發(fā)明所述補(bǔ)償調(diào)整單元的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置， 主要包括一視覺感測(cè)單元A，該視覺單元用于記錄被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像；一數(shù)字處理單元B，該用于處理運(yùn)算在所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，進(jìn)而可產(chǎn)生不同預(yù)定高度位置的線撓曲量；一補(bǔ)償調(diào)整單元C，該補(bǔ)償調(diào)整單元以所述線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)；一加工控制單元D，該加工控制單元以所述修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工的工具機(jī)的實(shí)際加工運(yùn)動(dòng)；所述視覺感測(cè)單元將其捕捉到的所述影像傳遞給所述數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處理單元將其處理運(yùn)算得到的所述線撓曲量傳遞給所述補(bǔ)償調(diào)整單元，所述補(bǔ)償調(diào)整單元將其產(chǎn)生的所述修正后的加工參數(shù)傳遞給所述加工控制單元，如此即可調(diào)整修正因線電極撓曲所造成的加工軌跡誤差，進(jìn)而提高線切割放電加工機(jī)加工精度的正確性。如圖2所示，該視覺感測(cè)單元A的一個(gè)數(shù)碼錄像裝置1被安置于一固定位置，用于記錄線電極3接近被加工工件時(shí)的放電火花影像，產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；兩組導(dǎo)線器為上導(dǎo)線器 21、及下導(dǎo)線器22 ；及一連續(xù)跑動(dòng)的細(xì)線形的線電極3在上導(dǎo)線器21、及下導(dǎo)線器22夾持中跑動(dòng)，并以垂直于被加工工件4水平面的方式水平行進(jìn)移動(dòng)，當(dāng)線電極3行進(jìn)至接近被加工工件4進(jìn)入間隙放電的區(qū)域時(shí)，即開始產(chǎn)生放電火花的現(xiàn)象，線撓曲現(xiàn)象也伴隨發(fā)生。如圖3所示，當(dāng)線電極3行進(jìn)至位置a時(shí)，數(shù)碼錄像裝置1尚未補(bǔ)捉到任何放電火花的數(shù)字影像；當(dāng)線電極3行進(jìn)至位置b時(shí)，分別在被加工工件4底部相對(duì)高與頂部相對(duì)低的兩端位置，被數(shù)碼錄像裝置1補(bǔ)捉到開始放電火花的數(shù)字影像；當(dāng)線電極3行進(jìn)至位置c 時(shí)，分別在被加工工件4底部相對(duì)更高的一端與頂部相對(duì)更低的一端，分別出現(xiàn)有幾mm長(zhǎng)度的放電火花影像被數(shù)碼錄像裝置1補(bǔ)捉到。因?yàn)榉烹姮F(xiàn)象將發(fā)生在線電極3的前端與側(cè)邊，放電的時(shí)間將可在第一次放電火花發(fā)生時(shí)被計(jì)數(shù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)一種穩(wěn)定切割放電的狀態(tài)時(shí)， 量測(cè)被加工工件4側(cè)邊的端點(diǎn)到被加工工件4側(cè)邊的中間點(diǎn)，可得放電火花位置由被加工工件4側(cè)邊的兩端點(diǎn)逐漸移動(dòng)延伸至中間點(diǎn)。如圖4所示，為數(shù)字處理單元B的程序流程圖，第一處理程序Bl即可處理數(shù)碼錄像裝置1在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)個(gè)影像數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，第二處理程序B2檢出被加工工件的不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與第三處理程序B3線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，即可在第四處理程序B4運(yùn)算處理產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于不同預(yù)定高度位置的線撓曲量，在第五處理程序B5儲(chǔ)存不同預(yù)定高度位置的線撓曲量以提供給補(bǔ)償調(diào)整單元C。線撓曲量可以被定義為AS = AtXf其中，Δ S代表線撓曲量；f代表切割速度mm/min (即線形刀具移動(dòng)速度)；Δ t代表不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差；在下述實(shí)施例狀況時(shí)被加工工件厚度=50mm，材料SKDl 1，# 0. 25mm銅線電極；
線切割放電加工機(jī)的加工參數(shù)啟始電壓=90V;放電=14(0.7us)；斷電=9(9us);電弧開始=9(0.45us)；電弧結(jié)束=8(8us);線張力=1200g;線行速度=10m/min；間隙電壓=44V;進(jìn)給率=2. 4mm/min ；因?yàn)榧庸け患庸すぜ穸葹?0mm，銅線電極的切割速度固定為2. 4mm/min，數(shù)碼錄像裝置一秒鐘產(chǎn)生30張數(shù)字影像，所以每張影像代表的銅線電極位移量是等于(2. 4mm/min)X (min/60sec)X (lsec/30F) = 1. 333um/F就等于每一張圖像代表著1. 33um的線撓曲量，所以由此方式計(jì)算被加工工件不同的預(yù)定高度位置，分別需經(jīng)過幾張圖像方才出現(xiàn)第一次放電火花，即可得到被加工工件不同的預(yù)定高度位置的線撓曲量，產(chǎn)生如表1的數(shù)據(jù)表 權(quán)利要求
1.一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于主要包括一個(gè)用于記錄被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像的視覺感測(cè)單元；一個(gè)用于處理運(yùn)算在所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，進(jìn)而可產(chǎn)生不同預(yù)定高度位置的線撓曲量的數(shù)字處理單元；一個(gè)以所述線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)的補(bǔ)償調(diào)整單元；一個(gè)以所述修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工的工具機(jī)的實(shí)際加工運(yùn)動(dòng)的加工控制單元；所述視覺感測(cè)單元將其捕捉到的所述影像傳遞給所述數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處理單元將其處理運(yùn)算得到的所述線撓曲量傳遞給所述補(bǔ)償調(diào)整單元，所述補(bǔ)償調(diào)整單元將其產(chǎn)生的所述修正后的加工參數(shù)傳遞給所述加工控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述視覺感測(cè)單元為一數(shù)碼錄像裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述線形刀具為線電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述以放電形態(tài)加工的工具機(jī)為線切割放電加工機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于所述加工控制單元為線切割放電加工機(jī)控制器。
6.一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于用一視覺感測(cè)單元量測(cè)被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像，通過處理所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，進(jìn)而得出不同預(yù)定高度位置的線撓曲量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于還包括一補(bǔ)償方法以所述線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同的補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于所述加工路徑為直線、圓弧和轉(zhuǎn)角加工路徑中的一種，所述補(bǔ)償調(diào)整方式根據(jù)加工路徑而選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于所述線形刀具移動(dòng)速度保持為一固定速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于所述不同預(yù)定高度位置的線撓曲量為所述線形刀具移動(dòng)速度乘以所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于所述視覺感測(cè)單元具有一數(shù)碼錄像裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差由所述視覺感測(cè)單元所記錄的影像張數(shù)所計(jì)數(shù)得到。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于每張所述影像所代表的線形刀具的位移量為所述線形刀具移動(dòng)速度乘以每張所述影像產(chǎn)生的單位時(shí)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)的方法，其特征在于所述不同預(yù)定高度位置的線撓曲量為所述每張影像所代表的線形刀具的位移量乘以所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的影像張數(shù)計(jì)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法，本發(fā)明的裝置主要包括視覺感測(cè)單元、數(shù)字處理單元、補(bǔ)償調(diào)整單元和加工控制單元，本發(fā)明的方法是使用視覺感測(cè)單元量測(cè)被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時(shí)間所產(chǎn)生的放電火花影像，通過處理不同預(yù)定高度位置的第一次顯現(xiàn)放電火花的時(shí)間差與線形刀具移動(dòng)速度的關(guān)系，得出不同預(yù)定高度位置的線撓曲量，即可作為線撓曲補(bǔ)償時(shí)調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，本發(fā)明的裝置使得本發(fā)明的方法能夠得以實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的對(duì)線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測(cè)與補(bǔ)償?shù)难b置及方法可以調(diào)整修正因線形刀具撓曲所造成的加工軌跡誤差，以達(dá)到提高加工精度的正確性的目的。
文檔編號(hào)B23Q23/00GK102218574SQ20101015540
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者梁瑞芳 申請(qǐng)人:昆山徠通機(jī)電科技有限公司