專利名稱：電火花線切割機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以提高被加工物的拐角部的加工精度的電火花線切割機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
在使用電火花線切割機(jī)進(jìn)行被加工物的加工時(shí)，加工形狀的拐角部與直線部相比 加工精度惡化。所謂加工精度，表示與程序形狀的尺寸誤差。作為使拐角部的加工精度惡 化的主要原因，考慮到拐角部的加工量的增減、線電極的彎曲。特別是在粗加工中，因?yàn)楸?加工物是未加工狀態(tài)，所以通過強(qiáng)烈的加工能量和加工液(冷卻液)噴流來進(jìn)行放電加工， 所以冷卻液供給上噴嘴和冷卻液供給下噴嘴之間的線電極發(fā)生振動(dòng)，彎曲增大。此外，因?yàn)?粗加工重視加工速度，以較快的加工速度進(jìn)行加工，所以線電極進(jìn)一步彎曲(參照?qǐng)D7)。在電火花線切割機(jī)中，如圖8所示的放電加工的模型所示那樣，線電極在該線電 極和被加工物之間的間隙中施加脈沖電流的同時(shí)，沿著程序加工軌跡相對(duì)于被加工物相對(duì) 地移動(dòng)。此時(shí)，由于線電極的彎曲，在數(shù)值控制裝置(NC)指示的加工路徑和線電極的實(shí)際 加工路徑之間產(chǎn)生偏差，因此加工精度惡化。圖9A以及圖9B是通過電火花線切割加工進(jìn)行的拐角部的加工的模型圖。如圖9A 所示，當(dāng)圓弧拐角部的曲率半徑(以下稱為“圓弧半徑”)R小時(shí)，在放電斥力或冷卻液的對(duì) 流的影響下，線電極向拐角的內(nèi)側(cè)彎曲。由于該線電極的彎曲，產(chǎn)生加工路徑的偏差，加工 精度惡化。另一方面，如圖9B所示，在圓弧的圓弧半徑R大時(shí)，由于線電極的彎曲導(dǎo)致加工 精度惡化的情況較少。圖10定性地說明現(xiàn)有的電火花線切割機(jī)的加工結(jié)果。虛線表示的曲線表示圓弧 半徑R和加工精度的關(guān)系。在現(xiàn)有的電火花線切割機(jī)中，如圖10所示，拐角部的圓弧半徑R 越小，加工精度惡化的傾向越明顯。相反，當(dāng)拐角部的圓弧半徑R增大時(shí)，加工精度的惡化 的問題減少。圖10所示的加工精度的圖表是拐角部為凹形狀時(shí)的圖表。在為凸形狀的拐 角部時(shí)，在圓弧半徑R小于線電極的直徑時(shí)也可以加工被加工物。在以下的日本的專利文獻(xiàn)或國(guó)際公開公報(bào)中，公開了在電火花線切割加工中提高 拐角部的加工精度的技術(shù)。在特開2001-162446號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)把流過線電極的電流值作為參 數(shù)，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)求出線電極的彎曲量，根據(jù)將圓弧的半徑作為變量的函數(shù)計(jì)算加工條件， 來提高圓弧拐角的加工精度。在特開2002-254250號(hào)公報(bào)或特開2006-130656號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)根據(jù) 脈沖數(shù)、脈沖電流累計(jì)值比較結(jié)果來控制加工速度、加工能量、加工液量，提高拐角部的加 工精度以及避免斷線。在特開2000-84743號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)在粗加工中，在線電極到達(dá)拐角部 之前，與初始設(shè)定值相比緩緩地減小線電極的進(jìn)給速度來前進(jìn)，在到達(dá)拐角部時(shí)使進(jìn)給速 度為零，使線電極相對(duì)于被加工物的相對(duì)移動(dòng)停止預(yù)定時(shí)間，然后設(shè)為盡可能小的進(jìn)給速
3度。在該技術(shù)中，在拐角部前延長(zhǎng)放電的休止時(shí)間，減少放電的頻率，并且在拐角部使加工 液的噴流的壓力小于初始設(shè)定值的壓力。在國(guó)際公開第2002/36295號(hào)中公開了以下技術(shù)在加工路徑的拐角部以及距離 該拐角部預(yù)定距離的通過地點(diǎn)之前，按照與第一條件和第二條件中的某一條件對(duì)應(yīng)的預(yù)定 的比例(與從該拐角部的入口到預(yù)定距離之前的放電能量相比)降低放電能量，所述第一 條件根據(jù)該拐角部的半徑以及角度的大小等拐角形狀來決定，所述第二條件根據(jù)希望的加 工形狀精度等要求規(guī)格來決定。關(guān)于該放電能量的降低，使其時(shí)間變化率大體恒定，具體地 說，通過控制脈沖休止時(shí)間或平均極間電壓來進(jìn)行降低。在特開昭63-229228公報(bào)中公開了以下技術(shù)求出拐角近前的放電去除量變化開 始的距離，在放電去除量變化開始后，控制無負(fù)載時(shí)的極間電壓、休止時(shí)間、峰值電流值以 及平均加工電壓的加工電氣條件，此外，修正加工速度、線電極移動(dòng)的位置，使放電去除量 變化的開始后的線電極的側(cè)面與被加工物之間的間隙的距離恒定，來防止加工誤差。在特開平1-127226號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)在拐角前后的微小距離中，每隔 0. 005mm 0. Imm左右的移動(dòng)距離，跨越多階段地階段性地連續(xù)變更加工條件(加工速度、 極間電壓、放電時(shí)間、放電休止時(shí)間、線電極張力)。在特開2003-165030號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)在拐角部分中與除此以外的部分 相比延長(zhǎng)放電休止時(shí)間，并且對(duì)應(yīng)于該延長(zhǎng)后的放電休止時(shí)間修正極間電壓相當(dāng)電壓值， 根據(jù)極間電壓相當(dāng)電壓值來進(jìn)行速度控制。在特開2006-123036號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)在內(nèi)側(cè)的曲線部，以增大放電能 量的峰值電流并縮短放電休止時(shí)間的方式進(jìn)行控制，在外側(cè)的曲線部，以減小放電能量的 峰值電流并延長(zhǎng)放電休止時(shí)間的方式進(jìn)行控制。在該技術(shù)中，在內(nèi)側(cè)的曲線部減慢移動(dòng)速 度，在外側(cè)的曲線部加快移動(dòng)速度。在特開昭63-113607號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)在激光加工機(jī)中，對(duì)于每種加工 材質(zhì)、板厚度，在存儲(chǔ)器中讀入、選出、寫入、顯示根據(jù)移動(dòng)距離或加工半徑預(yù)先決定的加工 輸出、加工速度等加工條件參數(shù)。在特開昭63-68323號(hào)公報(bào)中公開了以下技術(shù)在精加工時(shí)，存儲(chǔ)進(jìn)行間隙電壓 與直線加工時(shí)的間隙電壓一致的加工的拐角部角度或圓弧的半徑所對(duì)應(yīng)的電氣加工條件 (電流控制用電阻、直流電源電壓、接通時(shí)間、關(guān)斷時(shí)間)，在拐角部讀出該加工條件來進(jìn)行加工。在所述特開2001-162446號(hào)公報(bào)中公開的技術(shù)中，根據(jù)以圓弧的半徑為變量的函 數(shù)，設(shè)置若干個(gè)控制對(duì)象(加工速度、放電能量、電流 位置反饋的控制增益)，此外，需要對(duì) 應(yīng)于參數(shù)實(shí)驗(yàn)性地求出函數(shù)，設(shè)想的狀況(被加工物的板厚、線直徑、材質(zhì)等)越多，為了確 定控制方法需要花費(fèi)越多的工時(shí)。因此，從控制性的觀點(diǎn)來看是不現(xiàn)實(shí)的。此外，還已知考慮線電極的彎曲來變更加工路徑，但是難以根據(jù)拐角部(圓弧)的 大小(半徑)或電氣加工條件等各種要素明確應(yīng)該進(jìn)行何種程度的調(diào)節(jié)，還嘗試設(shè)置幾個(gè) 參數(shù)來應(yīng)對(duì)各種狀況，但是為了提高控制性，越是增多設(shè)想的狀況，為了確定這些參數(shù)而花 費(fèi)的工時(shí)越多。希望得到減少這些作業(yè)量，自動(dòng)控制加工速度、加工能量、冷卻液量的技術(shù)。在所 述的特開2002-254250號(hào)公報(bào)或特開2006-130656號(hào)公報(bào)中公開的技術(shù)可以根據(jù)放電脈沖數(shù)控制放電休止時(shí)間，通過控制放電休止時(shí)間使放電脈沖數(shù)變化。并且，根據(jù)該變化后的放 電脈沖數(shù)，控制加工速度、加工液量。例如，根據(jù)加工量的減少，放電脈沖數(shù)減少，但根據(jù)該 減少后的放電脈沖數(shù)，加工速度降低，加工能量也降低，冷卻液量也減少。由此，可以減輕線 電極的彎曲，提高拐角部的加工精度。但是，可知存在以下情況隨著圓弧拐角部的圓弧半徑減小，線電極的彎曲增大， 在線電極彎曲狀態(tài)下放電脈沖數(shù)在圓弧拐角部未充分減小，未充分地減速、降低加工能量 以及減少冷卻液量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)，其目的在于提供一種通過控制放電休 止時(shí)間，在加工被加工物的圓弧拐角部時(shí)能夠提高加工精度的電火花線切割機(jī)的控制裝置。本發(fā)明涉及一種電火花線切割機(jī)的控制裝置，該電火花線切割機(jī)按照加工程序使 線電極相對(duì)于被加工物相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)在線電極和被加工物之間的間隙施加放電脈沖電流 來進(jìn)行放電加工，該控制裝置具備移動(dòng)單元，其根據(jù)移動(dòng)指令，使所述線電極沿著由所述 加工程序指定的加工路徑相對(duì)于所述被加工物相對(duì)移動(dòng)；放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)單元，其以預(yù)定 時(shí)間為單位，對(duì)在所述間隙施加的放電脈沖電流的放電脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；基準(zhǔn)放電脈沖數(shù) 存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)基準(zhǔn)的放電脈沖數(shù)；比較單元，其求出在所述基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)存儲(chǔ)單元中 存儲(chǔ)的放電脈沖數(shù)與通過所述放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)單元計(jì)數(shù)而得的放電脈沖數(shù)的比；進(jìn)給量控 制單元，其每隔所述預(yù)定時(shí)間，向所述移動(dòng)單元輸出通過在所述線電極相對(duì)于所述被加工 物的相對(duì)移動(dòng)距離上乘以由所述比較單元求出的比而求出的距離，來作為所述移動(dòng)指令， 所述相對(duì)移動(dòng)距離根據(jù)用于所述相對(duì)移動(dòng)的設(shè)定進(jìn)給速度和所述預(yù)定時(shí)間而求出；基準(zhǔn)放 電休止時(shí)間存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)基準(zhǔn)的放電休止時(shí)間；基準(zhǔn)圓弧半徑存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)圓弧拐 角部的基準(zhǔn)的圓弧半徑；加工形狀判斷單元，其判斷由所述加工程序指示的加工形狀；以 及放電休止時(shí)間控制單元，其在由所述加工形狀判斷單元判斷出加工形狀為圓弧拐角時(shí)， 在該圓弧拐角部的圓弧半徑小于在所述基準(zhǔn)圓弧半徑存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)的圓弧半徑 時(shí)以如下方式進(jìn)行控制即圓弧拐角部的圓弧半徑越小，放電休止時(shí)間越是大于所述基準(zhǔn) 放電休止時(shí)間存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)放電休止時(shí)間。所述放電休止時(shí)間控制單元，能夠以和所述圓弧拐角部的圓弧半徑成反比例的方 式控制放電休止時(shí)間。所述放電休止時(shí)間控制單元能夠以如下方式進(jìn)行控制從所述線電極到達(dá)圓弧拐 角部起點(diǎn)之前通過的與該圓弧拐角部起點(diǎn)相距預(yù)定距離的位置到該圓弧拐角部起點(diǎn)，使得 所述放電休止時(shí)間逐漸變化。所述控制裝置還可以具備液量控制單元，其以如下方式控制冷卻液量在所述比 較單元求出的比增加時(shí)，使得在線電極和被加工物之間供給的冷卻液量增加；另一方面，在 該比減小時(shí)，使得該冷卻液量減少。本發(fā)明通過以上的結(jié)構(gòu)，可以提供一種通過控制放電休止時(shí)間，在加工被加工物 的圓弧拐角部時(shí)能夠提高加工精度的電火花線切割機(jī)的控制裝置。換句話說，通過本發(fā)明 可以提供一種根據(jù)拐角部的圓弧的半徑，能夠通過最佳的能量(放電休止時(shí)間)、加工速度、冷卻液量進(jìn)行加工，線電極的直線性也得到提高，可以提高圓弧拐角部的加工精度的電 火花線切割機(jī)。


圖IA以及圖IB是拐角部的放電加工的模型圖。圖2是表示本發(fā)明的電火花線切割機(jī)的控制裝置的要部框圖。圖3把通過現(xiàn)有的電火花線切割機(jī)進(jìn)行了圓弧拐角部加工時(shí)的加工精度、與通過 由本發(fā)明的控制裝置控制的電火花線切割機(jī)進(jìn)行了圓弧拐角部加工時(shí)的加工精度進(jìn)行比較。圖4是說明放電休止時(shí)間(關(guān)斷時(shí)間)對(duì)于圓弧拐角部的圓弧半徑的關(guān)系的圖表。圖5說明圓弧拐角部的加工。圖6說明對(duì)圖5所示的圓弧拐角部進(jìn)行放電加工時(shí)的、該圓弧拐角部的放電休止 時(shí)間控制的一例。圖7對(duì)線電極的彎曲進(jìn)行說明。圖8是說明使用線電極的放電加工的模型圖。圖9A以及圖9B說明現(xiàn)有技術(shù)的圓弧拐角部的線電極的彎曲導(dǎo)致的加工路徑的偏移。圖10是說明現(xiàn)有技術(shù)的電火花線切割機(jī)的圓弧拐角部的圓弧半徑與加工精度的 關(guān)系的圖表。
具體實(shí)施例方式首先，使用圖IA以及圖IB說明本發(fā)明的電火花線切割機(jī)的控制裝置在圓弧拐角 部的加工方法的原理。在使用電火花線切割機(jī)進(jìn)行被加工物的放電加工時(shí)，加工形狀的拐角部與直線部 相比，加工精度惡化。作為其主要因素，如先前說明的那樣，考慮到圓弧拐角部的加工量的 增減和線電極的彎曲。在圓弧拐角部，與直線部相比，加工量根據(jù)該拐角部的形狀以及大小 而增減。例如在粗加工中，在圓弧拐角部的內(nèi)側(cè)，在拐角中的加工路徑的微小區(qū)間前存在已 加工的部分，因此，加工量減小，此外，線電極和被加工物之間的間隙變寬(參照?qǐng)D1B)。當(dāng)未準(zhǔn)確地掌握該加工量的減少并進(jìn)行與加工量的變化相對(duì)應(yīng)的控制時(shí)，線電極 和被加工物之間維持較寬的間隙，無法得到均勻的加工面(即，無法保持線電極和被加工 物之間的間隙均勻)，加工精度惡化。因此，為了提高加工精度，檢測(cè)加工量或線電極與被 加工物之間的間隙的狀況，進(jìn)行與加工量或線電極與被加工物之間的間隙的狀況對(duì)應(yīng)的控 制。具體地說，著眼于能夠通過放電脈沖數(shù)的變化掌握加工量的變化，根據(jù)放電脈沖數(shù)控制 加工速度、加工能量(放電休止時(shí)間)、冷卻液量。并且，在對(duì)被加工物的圓弧拐角部進(jìn)行加工時(shí)，著眼于該圓弧拐角部的圓弧半徑 越小加工精度越惡化的加工特性，進(jìn)行加工的圓弧拐角部的圓弧半徑與基準(zhǔn)值(基準(zhǔn)半 徑)相比越小，越增大放電休止時(shí)間，充分降低加工能量，由此減少放電脈沖數(shù)。如此，能夠 根據(jù)放電脈沖數(shù)所表示的加工量，恰當(dāng)?shù)乜刂萍庸に俣取⒗鋮s液量。結(jié)果，因?yàn)槌浞值亟档图庸に俣?、加工能量、冷卻液量，所以還能夠減小線電極的彎曲，線電極的直線性提高，能夠 提高加工精度。以下，結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖2是作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電火花線切割機(jī)的控制裝置的要部框圖。放 電脈沖生成裝置1由生成放電脈沖電流的晶體管等有源元件形成的電路、電容器的充放電 電路、直流電源等構(gòu)成。來自放電脈沖生成裝置1的一個(gè)輸出與上方以及下方的通電刷3、 3連接，另一輸出與被加工物5連接，在行進(jìn)的線電極4與被加工物5之間的間隙中供給放 電脈沖電流。檢測(cè)電壓生成裝置2生成用于檢測(cè)線電極4與被加工物5之間的間隙的狀況的檢 測(cè)電壓。該檢測(cè)電壓生成裝置2的一個(gè)輸出與被加工物5連接，另一輸出與上方以及下方 的通電刷3、3連接。位于加工槽21內(nèi)的裝載有被加工物5的工作臺(tái)(未圖示)通過構(gòu)成 移動(dòng)單元的X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(未圖示)、Y軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(未圖示)、X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制裝 置10、Y軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制裝置11被驅(qū)動(dòng)控制。放電間隙檢測(cè)裝置6根據(jù)從檢測(cè)電壓生成裝置2輸出的檢測(cè)電壓，判斷線電極4 與被加工物5之間的間隙是否能夠放電。該放電間隙檢測(cè)裝置6的一個(gè)輸入與被加工物連 接，另一輸入與上方以及下方的通電刷3、3連接。并且，該放電間隙檢測(cè)裝置6在判斷出能 夠放電時(shí)，對(duì)放電脈沖生成裝置1以及放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)裝置7輸出放電脈沖施加信號(hào)Si。放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)裝置7根據(jù)從運(yùn)算時(shí)鐘14輸出的每隔單位時(shí)間(預(yù)定周期)T的 信號(hào)，對(duì)預(yù)定周期(時(shí)間T)期間的放電脈沖施加信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。即，該放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)裝 置7實(shí)質(zhì)上對(duì)在線電極4和被加工物5之間的間隙中產(chǎn)生的放電脈沖電流的放電脈沖數(shù)進(jìn) 行計(jì)數(shù)。在基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)存儲(chǔ)裝置8中存儲(chǔ)有預(yù)先輸入設(shè)定的、成為基準(zhǔn)的放電脈沖數(shù) Ps。放電脈沖數(shù)比較判斷裝置9每隔單位時(shí)間(預(yù)定周期)T，將放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)裝置7每 隔所述單位時(shí)間(預(yù)定周期)T計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)的放電脈沖數(shù)Px、與在基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)存儲(chǔ)裝置 8中預(yù)先存儲(chǔ)的基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)Ps進(jìn)行比較，將放電脈沖數(shù)Px與基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)Ps的比 (Px/Ps)輸出給進(jìn)給脈沖運(yùn)算裝置13、放電休止時(shí)間控制裝置16以及液量控制裝置17。進(jìn)給脈沖運(yùn)算裝置13對(duì)于來自運(yùn)算時(shí)鐘14的每隔預(yù)定周期T的每個(gè)信號(hào)，對(duì)根 據(jù)從進(jìn)給速度設(shè)定裝置15發(fā)送的設(shè)定進(jìn)給速度SPD和預(yù)定周期T求出的距離(SPD X T)，乘 以從放電脈沖數(shù)比較判斷裝置9發(fā)送的放電脈沖數(shù)Px與基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)Ps之比(Px/Ps)， 來求出移動(dòng)量(距離)ΔΧ。S卩，進(jìn)行Δχ = SPDXTX (Px/Ps)的計(jì)算。并且，該進(jìn)給脈沖運(yùn) 算裝置13將該移動(dòng)量Δ χ的脈沖列設(shè)為移動(dòng)指令，輸出給進(jìn)給脈沖分配裝置12。在此說明成為基準(zhǔn)的放電脈沖數(shù)Ps的設(shè)定方法。針對(duì)各種材質(zhì)的被加工物，使被 加工物的板厚和線電極的直徑(加工槽寬度)發(fā)生各種變化，求出單位時(shí)間T的放電脈沖 數(shù)P/T( = Ps)和單位時(shí)間的移動(dòng)速度Δ/Τ(= As)的關(guān)系，進(jìn)而，針對(duì)各種材質(zhì)以及厚度， 求出放電脈沖數(shù)P和移動(dòng)量Δ的比κ ( = Ρ/Δ)。并且，如果在求出的比κ上乘以設(shè)定進(jìn) 給速度SPD，則可以求出成為基準(zhǔn)的放電脈沖數(shù)Ps (= κ X SPD)。在所述特開2002-254250 號(hào)公報(bào)、特開2006-130656號(hào)公報(bào)中記載了該技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容。進(jìn)給脈沖分配裝置12按照從加工形狀判斷裝置19輸出的加工程序中記載的加工 形狀數(shù)據(jù)，對(duì)X軸、Y軸的驅(qū)動(dòng)脈沖分配該脈沖列，將X軸、Y軸的驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)送給X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制裝置10、Y軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制裝置11，分別驅(qū)動(dòng)對(duì)裝載了被加工物5的工作臺(tái)進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、Y軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。在此，移動(dòng)量Δχ不是X軸驅(qū)動(dòng)軸的移動(dòng)量， 而表示全部驅(qū)動(dòng)軸的合成后的移動(dòng)量。液量控制裝置17控制在線電極4和被加工物5之間供給的冷卻液的量。該液量 控制裝置17根據(jù)從放電脈沖數(shù)比較判斷裝置9輸出的放電脈沖數(shù)Px與基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)Ps 的比(Px/Ps)，使用評(píng)價(jià)函數(shù)來控制液量。即，為了根據(jù)淤渣量控制冷卻液量，生成評(píng)價(jià)函數(shù) 來變更冷卻液量，所述評(píng)價(jià)函數(shù)使冷卻液量成為對(duì)成為基準(zhǔn)的冷卻液量(基準(zhǔn)值FRs)乘以 成為基準(zhǔn)的放電脈沖數(shù)Ps與變化時(shí)的放電脈沖數(shù)Px的比(Ps/Px)而得到的值。加工形狀指令裝置18對(duì)加工形狀判斷裝置19輸出在加工程序中記載的加工形狀 數(shù)據(jù)。加工形狀判斷裝置19識(shí)別圓弧拐角和圓弧拐角以外的(直線部等)形狀，對(duì)進(jìn)給脈 沖分配裝置12輸出加工形狀數(shù)據(jù)，并且在加工形狀為圓弧拐角時(shí)，進(jìn)一步對(duì)放電休止時(shí)間 控制裝置16輸出加工形狀數(shù)據(jù)。進(jìn)給脈沖分配裝置12對(duì)X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制裝置10、Y軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制裝置發(fā) 送所分配的X軸、Y軸的驅(qū)動(dòng)脈沖，分別驅(qū)動(dòng)對(duì)裝載了被加工物的工作臺(tái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的X軸電 動(dòng)機(jī)、Y軸電動(dòng)機(jī)。加工形狀判斷裝置19還對(duì)放電休止時(shí)間控制裝置16輸出識(shí)別出的加 工形狀數(shù)據(jù)。基準(zhǔn)放電休止時(shí)間存儲(chǔ)裝置20存儲(chǔ)基準(zhǔn)放電休止時(shí)間OFFs。放電休止時(shí)間控制 裝置16，在圓弧拐角部(換句話說，從加工形狀判斷裝置19取得表示加工形狀為圓弧拐角 的信號(hào)，判斷出該圓弧半徑R小于基準(zhǔn)的圓弧半徑時(shí))，從基準(zhǔn)放電休止時(shí)間存儲(chǔ)裝置20讀 入基準(zhǔn)放電休止時(shí)間OFFs，運(yùn)算與圓弧半徑R對(duì)應(yīng)的放電休止時(shí)間OFFr，對(duì)檢測(cè)電壓生成 裝置2輸出該運(yùn)算出的放電休止時(shí)間OFFr。例如通過后述的(1)式進(jìn)行放電休止時(shí)間OFFr 的運(yùn)算。也可以代替通過(1)式那樣的關(guān)系式求出放電休止時(shí)間OFFr，而預(yù)先在存儲(chǔ)單元 (未圖示)中以表格形式存儲(chǔ)圓弧半徑R和放電休止時(shí)間OFFr。然后，放電休止時(shí)間控制 裝置16從所述以表格形式進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)單元調(diào)用與從加工形狀判斷裝置19輸入的圓弧 半徑R對(duì)應(yīng)的放電休止時(shí)間OFFr，將該調(diào)用的放電休止時(shí)間OFFr輸出給檢測(cè)電壓生成裝置 2。檢測(cè)電壓生成裝置2在休止了該放電休止時(shí)間OFFr后，在線電極4和被加工物5 之間的間隙施加電壓。如此，使放電脈沖數(shù)Px對(duì)應(yīng)于圓弧拐角部的圓弧半徑而變化。因此，在圓弧拐角部，根據(jù)圓弧半徑來控制放電休止時(shí)間，由此使放電脈沖數(shù)Px 變化，根據(jù)如此變化后的放電脈沖數(shù)Px與基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)Ps的比(Px/Ps)，控制每預(yù)定時(shí) 間的移動(dòng)距離(即加工速度)和冷卻液量，所以可以提高在圓弧拐角部的加工精度。圖3把通過現(xiàn)有的電火花線切割機(jī)進(jìn)行了圓弧拐角部加工時(shí)的加工精度(虛線表 示的曲線)與通過由本發(fā)明的控制裝置控制的電火花線切割機(jī)進(jìn)行了圓弧拐角部加工時(shí) 的加工精度(實(shí)線表示的曲線)進(jìn)行比較。當(dāng)對(duì)比這兩個(gè)曲線時(shí)可知，在通過本發(fā)明的控 制裝置控制電火花線切割機(jī)的情況下，加工精度得到大幅提高。這兩個(gè)曲線表示進(jìn)行加工 的圓弧為凹形狀時(shí)的圓弧半徑與加工精度的關(guān)系，在電火花線切割加工中，因?yàn)檫M(jìn)行加工 路徑的偏置(將加工路徑挪動(dòng)線半徑和放電間隙的量)，所以圖3的兩個(gè)曲線中表示圓弧半 徑的橫軸都從偏置位置開始。然后，說明求出進(jìn)行圓弧拐角部的放電加工時(shí)的放電休止時(shí)間OFFr的式子。
將放電休止時(shí)間中的在圓弧拐角部的放電休止時(shí)間設(shè)為OFFr。在本發(fā)明的電火花 線切割機(jī)的控制裝置中，通過下述的(1)式控制對(duì)圓弧拐角部進(jìn)行加工時(shí)的放電休止時(shí)間 OFFr0OFFr = OFFsXRcZR(1)在上述的(1)式中，OFFs是成為基準(zhǔn)的放電休止時(shí)間，R0是圓弧拐角控制用的基 準(zhǔn)半徑，R是圓弧拐角部的圓弧半徑。在電火花線切割加工中，因?yàn)檫M(jìn)行加工路徑的偏置(將加工路徑挪動(dòng)線半徑和放 電間隙的量)，所以當(dāng)在計(jì)算式中還考慮偏置量時(shí)，加工精度進(jìn)一步提高。加工路徑的半徑R’ =程序形狀的半徑R+偏置量在上述的(1)式中，作為與圓弧半徑R的倒數(shù)成比例的值，計(jì)算在圓弧拐角部的放 電休止時(shí)間OFFr，這是因?yàn)楸患庸の锏募庸んw積(m3)以及向加工部供給的加工液(冷卻 液)的壓力(N/m2)相對(duì)于圓弧半徑R對(duì)數(shù)地進(jìn)行變化。根據(jù)上述的式(1)，在加工圓弧半徑R小于基準(zhǔn)半徑Rtl的圓弧拐角部時(shí)，進(jìn)行控制 以使放電休止時(shí)間OFFr比基準(zhǔn)的放電休止時(shí)間OFFs增加。如此，在圓弧半徑R小于基準(zhǔn) 半徑Rtl時(shí)，可以根據(jù)圓弧半徑R的大小控制放電休止時(shí)間OFFr，所以在加工具有各種圓弧 半徑的加工形狀時(shí)可以應(yīng)用本發(fā)明。在加工形狀判斷裝置19判斷出進(jìn)行加工的形狀不是圓弧拐角時(shí)，或者是圓弧半 徑R大于圓弧拐角控制用基準(zhǔn)半徑Rtl的圓弧拐角時(shí)，放電休止時(shí)間控制裝置16不計(jì)算加 工圓弧拐角部時(shí)的放電休止時(shí)間OFFr，通過在基準(zhǔn)的放電休止時(shí)間OFFs上乘以基準(zhǔn)的放 電脈沖數(shù)Ps與放電脈沖數(shù)Px的比(Ps/Px)而得到的值(=OFFsX (Ps/Px))控制放電休 止時(shí)間。圖4是說明放電休止時(shí)間(關(guān)斷(OFF)時(shí)間)對(duì)于圓弧拐角部的圓弧半徑的關(guān)系 的圖表，橫軸表示進(jìn)行加工的圓弧半徑R，縱軸表示放電休止時(shí)間OFFr。根據(jù)上述(1)式， 放電休止時(shí)間OFFr與圓弧半徑R成反比例關(guān)系，圓弧半徑R為預(yù)定值以下，放電休止時(shí)間 受到(OFFrmax)限制。此外，當(dāng)圓弧半徑R大于上述的圓弧拐角控制用基準(zhǔn)半徑Rtl時(shí)，通 過(OFFsX (Ps/Px))控制放電休止時(shí)間。隨著圓弧半徑R增大，這樣的圓弧部的加工接近 與直線部的加工相同的狀態(tài)，所以不會(huì)產(chǎn)生上述的圓弧拐角部的加工的問題。此外，當(dāng)在上述⑴式中將[OFFsXRtl]考慮為一個(gè)系數(shù)時(shí)，可以僅根據(jù)圓弧半徑R 求出放電休止時(shí)間OFFr。即，可以根據(jù)圓弧半徑R的大小調(diào)節(jié)放電休止時(shí)間OFFr。構(gòu)成該 系數(shù)[OFFsXRtl]的Rtl的值可以任意設(shè)定，還可以根據(jù)加工的要求精度或各種加工形態(tài)(被 加工物的板厚以及材質(zhì)、線電極的直徑以及材質(zhì)等)，通過實(shí)驗(yàn)求出最佳值。并且，可以根據(jù) 由于該調(diào)節(jié)后的放電休止時(shí)間OFFr而變化的加工量，自動(dòng)地控制加工速度、冷卻液量，用 于這些控制的調(diào)節(jié)作業(yè)不需要費(fèi)力。此外，如圖4或圖6所示，通過對(duì)進(jìn)行控制的圓弧拐角部的放電休止時(shí)間OFFr設(shè) 置上限值OFFrmax，可以防止微小圓弧(比線電極4的線直徑小的圓弧等)加工時(shí)的放電休 止時(shí)間OFFr在(1)式的計(jì)算中極端地變長(zhǎng)(R越小OFFr越大)。圖6說明對(duì)圖5所示的圓弧拐角部進(jìn)行放電加工時(shí)的、該圓弧拐角部的放電休止 時(shí)間(關(guān)斷時(shí)間)控制的一例。作為電火花線切割加工的控制性，不希望進(jìn)行放電休止時(shí) 間的急劇的切換。其理由在于，在由電火花線切割機(jī)的控制裝置指示的加工路徑之前，線電
9極進(jìn)入針對(duì)圓弧拐角部的加工，加工狀態(tài)緩緩地變化。換句話說，因?yàn)榫€電極4的線形狀為 圓柱形，加工狀態(tài)從線半徑+放電間隙量前開始緩緩地變化。因此，如圖5或圖6所示，在從線電極4進(jìn)入針對(duì)圓弧拐角部(區(qū)間B-C)的加工的 點(diǎn)B前預(yù)定距離L的位置A到圓弧拐角部入口 B的區(qū)間進(jìn)行控制，以使放電休止時(shí)間從放電 休止時(shí)間(OFFsX (Ps/Px))逐漸平滑地向圓弧拐角部的放電休止時(shí)間0FFr( = OFFsXR0/ R)變化，由此可以確保放電休止時(shí)間的連續(xù)性。因?yàn)槭虑霸O(shè)定了所述距離L，所以可以通過使在圓弧拐角部入口 B的放電休止時(shí) 間與從此開始預(yù)定距離L之前的地點(diǎn)A的放電休止時(shí)間的差分除以所述距離L，來求出移 動(dòng)單位距離期間的放電休止時(shí)間的變化量?？梢愿鶕?jù)來自在X軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、Y軸驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)機(jī)中內(nèi)置的位置檢測(cè)器的反饋信息來確定線電極4的位置，通過對(duì)加工程序中記述的 (block)塊進(jìn)行分析，可以知曉是否進(jìn)行圓弧拐角部的加工。在從圓弧拐角部入口 B到圓弧拐角部出口 C的區(qū)間，以圓弧拐角部的放電休止時(shí) 間OFFr進(jìn)行加工。從圓弧拐角部出口 C開始，以放電休止時(shí)間(OFFsX (Ps/Px))進(jìn)行加 工。如此，由于在圓弧拐角部的放電休止時(shí)間比在直線部的放電休止時(shí)間長(zhǎng)，因此可以減小 線電極4的彎曲或振動(dòng)。在上述的說明中，以拐角部為凹形的圓弧拐角部為例進(jìn)行了說明，但也可以適用 于凸形的圓弧拐角部。
權(quán)利要求
一種電火花線切割機(jī)的控制裝置，該電火花線切割機(jī)按照加工程序使線電極相對(duì)于被加工物相對(duì)移動(dòng)，同時(shí)在線電極和被加工物之間的間隙施加放電脈沖電流來進(jìn)行放電加工，所述控制裝置的特征在于，具備移動(dòng)單元，其根據(jù)移動(dòng)指令，使所述線電極沿著由所述加工程序指定的加工路徑相對(duì)于所述被加工物相對(duì)移動(dòng)；放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)單元，其以預(yù)定時(shí)間為單位，對(duì)在所述間隙施加的放電脈沖電流的放電脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)基準(zhǔn)的放電脈沖數(shù)；比較單元，其求出在所述基準(zhǔn)放電脈沖數(shù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的放電脈沖數(shù)與通過所述放電脈沖數(shù)計(jì)數(shù)單元計(jì)數(shù)而得的放電脈沖數(shù)的比；進(jìn)給量控制單元，其每隔所述預(yù)定時(shí)間，向所述移動(dòng)單元輸出通過在所述線電極相對(duì)于所述被加工物的相對(duì)移動(dòng)距離上乘以由所述比較單元求出的比而求出的距離，來作為所述移動(dòng)指令，所述相對(duì)移動(dòng)距離根據(jù)用于所述相對(duì)移動(dòng)的設(shè)定進(jìn)給速度和所述預(yù)定時(shí)間而求出；基準(zhǔn)放電休止時(shí)間存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)基準(zhǔn)的放電休止時(shí)間；基準(zhǔn)圓弧半徑存儲(chǔ)單元，其存儲(chǔ)圓弧拐角部的基準(zhǔn)的圓弧半徑；加工形狀判斷單元，其判斷由所述加工程序指示的加工形狀；以及放電休止時(shí)間控制單元，其在由所述加工形狀判斷單元判斷出加工形狀為圓弧拐角時(shí)，在該圓弧拐角部的圓弧半徑小于在所述基準(zhǔn)圓弧半徑存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)的圓弧半徑時(shí)以如下方式進(jìn)行控制即圓弧拐角部的圓弧半徑越小，放電休止時(shí)間越是大于所述基準(zhǔn)放電休止時(shí)間存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的基準(zhǔn)放電休止時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火花線切割機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述放電休止時(shí)間控制單元以和所述圓弧拐角部的圓弧半徑成反比例的方式控制放 電休止時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電火花線切割機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述放電休止時(shí)間控制單元以如下方式進(jìn)行控制從所述線電極到達(dá)圓弧拐角部起點(diǎn) 之前通過的與該圓弧拐角部起點(diǎn)相距預(yù)定距離的位置到該圓弧拐角部起點(diǎn)，使得所述放電 休止時(shí)間逐漸變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電火花線切割機(jī)的控制裝置，其特征在于，還具備液量控制單元，其以如下方式控制冷卻液量在所述比較單元求出的比增加時(shí)， 使得在線電極和被加工物之間供給的冷卻液量增加；另一方面，在該比減小時(shí)，使得該冷卻 液量減少。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電火花線切割機(jī)的控制裝置。在通過電火花線切割機(jī)對(duì)具有小于基準(zhǔn)圓弧半徑(R0)的圓弧半徑(R)的圓弧拐角部進(jìn)行加工時(shí)進(jìn)行控制，以使放電休止時(shí)間(OFFr)比基準(zhǔn)的放電休止時(shí)間(OFFs)增加。例如設(shè)OFFr＝OFFs×R0/R。通過如此控制放電休止時(shí)間，在加工被加工物的圓弧拐角時(shí)可以提高加工精度。
文檔編號(hào)B23H7/04GK101947675SQ20101022746
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者吉田正之, 平賀薰 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社