放電加工機(jī)用電源裝置及放電加工方法
【專利摘要】具有：串聯(lián)電路，其包含有直流電源（1）、開關(guān)元件（4a、4b）及二極管（7a），該串聯(lián)電路用于向加工用電極（2）和被加工物（3）之間的加工間隙中供給直流或交流的電流脈沖；二極管（7b、7c），它們將電流的流動(dòng)方向限制為一個(gè)方向；以及控制部（10），其控制開關(guān)元件（4a、4b），控制部（10）在利用存在于串聯(lián)電路上的電感（6）生成呈三角波形狀的電流脈沖時(shí)，對(duì)開關(guān)元件（4a、4b）進(jìn)行控制，使得該電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比小于或等于1/5。
【專利說明】放電加工機(jī)用電源裝置及放電加工方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種放電加工機(jī)用電源裝置及放電加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，作為與放電加工機(jī)用電源裝置相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，如下述專利文獻(xiàn)I及2所示。
[0003]在專利文獻(xiàn)I示出的放電加工機(jī)用電源裝置中，公開有下述技術(shù)，即，通過驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件，將交流脈沖電流供給至加工用電極和被加工物的加工間隙，從而防止電容器的電荷完全地向該加工間隙中放電而持續(xù)流過電弧電流，使放電加工中的表面粗糙度良好，其中，該開關(guān)元件用于使具有規(guī)定的重復(fù)頻率的脈沖列每隔規(guī)定時(shí)間進(jìn)行通斷，與加工間隙并聯(lián)連接有電容器。
[0004]另外，在專利文獻(xiàn)2示出的放電加工機(jī)用電源裝置中公開有下述技術(shù)，即，一種具有下述部件的結(jié)構(gòu):直流電源，其用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙中供給直流脈沖電流；串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路由開關(guān)元件和電阻器構(gòu)成；電容器，其與加工用電極和被加工物并聯(lián)連接；以及放電檢測(cè)單元，其對(duì)加工間隙的放電的發(fā)生進(jìn)行檢測(cè)，在該結(jié)構(gòu)中，直至電容器放電并由放電檢測(cè)單元檢測(cè)出該放電為止，針對(duì)開關(guān)元件反復(fù)進(jìn)行以小于或等于電容器的放電電流的脈寬接通并以規(guī)定時(shí)間斷開的接通/斷開控制，在放電檢測(cè)單元檢測(cè)出放電后的規(guī)定的斷開時(shí)間之后，再次反復(fù)進(jìn)行接通/斷開控制。根據(jù)該專利文獻(xiàn)2的放電加工機(jī)用電源裝置，在加工用電極和被加工物之間的間隙(下面，稱為“加工間隙”)中不流過大于或等于電容器的放電脈寬的電流，與專利文獻(xiàn)I相同地防止電弧電流的持續(xù)流過(參照?qǐng)D2及圖1)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平03 - 55117號(hào)公報(bào)
`[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特許2914123號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由于上述專利文獻(xiàn)1、2的放電加工機(jī)用電源裝置是電阻器必須設(shè)置在直流電源和加工用電極之間的結(jié)構(gòu)，因此，在加工電流大的情況下，該電阻器的發(fā)熱量變大，存在裝置的發(fā)熱量增大的問題。
[0008]另外，上述專利文獻(xiàn)2的放電加工機(jī)用電源裝置是通過將流過加工間隙的電流脈寬限制在極短時(shí)間內(nèi)，從而防止電弧電流的持續(xù)流過的方法，因此，存在在加工間隙中不流過放電電流且大于或等于一定時(shí)間的無電流時(shí)間，存在幾乎不能提高加工速度的課題。
[0009]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種能夠與現(xiàn)有裝置相比提高加工速度，且抑制發(fā)熱量的增大的放電加工機(jī)用電源裝置及放電加工方法。
[0010]為了解決上述課題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的特征在于，具有:串聯(lián)電路，其包含有直流電源及開關(guān)元件，該串聯(lián)電路用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙中供給直流或交流的電流脈沖；以及控制部，其控制所述開關(guān)元件，所述控制部在利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分生成呈三角波形狀的電流脈沖時(shí)，對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得該電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比成為小于或等于1/5。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明，具有與現(xiàn)有裝置相比能夠提高加工速度，且抑制發(fā)熱量的增大的效果O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示包含實(shí)施方式I所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的放電加工機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0014]圖2是表示實(shí)施方式I的放電加工機(jī)中的極間斷開時(shí)的極間電壓及極間電流的圖。
[0015]圖3是表示實(shí)施方式I的放電加工機(jī)中的放電發(fā)生時(shí)的極間電壓及極間電流的圖。
[0016]圖4是在圖1的電路結(jié)構(gòu)上示出流過放電加工機(jī)的電流的路徑的圖。
[0017]圖5是表示示出電流脈沖的時(shí)間比和放電痕跡的大小之間關(guān)系的測(cè)定結(jié)果的一個(gè)例子的圖。
[0018]圖6是表示包含實(shí)施方式2所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的放電加工機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。
[0019]圖7是表示實(shí)施方式2的放電加工機(jī)中的極間斷開時(shí)的極間電壓及極間電流的圖。
[0020]圖8是表示實(shí)施方式2的放電加工機(jī)中的放電發(fā)生時(shí)的極間電壓及極間電流的圖。
[0021]圖9是在圖6的電路結(jié)構(gòu)上示出流過放電加工機(jī)的逆極性的電流路徑的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置及放電加工方法進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明并不限定于下面所示的實(shí)施方式。
[0023]實(shí)施方式I
[0024]圖1是表示包含實(shí)施方式I所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的放電加工機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。實(shí)施方式I所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置具有直流電源1、開關(guān)元件4a、4b、二極管7a至7c、電阻9、以及控制部10而構(gòu)成。
[0025]在圖1中，被加工物3和加工用電極2 (在小孔放電加工機(jī)及形雕放電加工機(jī)的情況下為型電極，在線電極放電加工機(jī)的情況下為線電極)經(jīng)由開關(guān)元件4a、4b (在此，例示出FET)、二極管7a及電感6與直流電源I連接。開關(guān)元件4a的源極端與直流電源I的負(fù)極連接，漏極端與二極管7a的負(fù)極端連接。開關(guān)元件4b的源極端與被加工物3連接，漏極端與直流電源I的正極連接。電感6是存在于電流路徑上的寄生電感成分，在圖1中，作為產(chǎn)生在二極管7a的正極端和加工用電極2之間的電感而用虛線表示。此外，二極管7a并非是必須的結(jié)構(gòu)要素，也能夠省略。[0026]二極管7b、7c是與二極管7a—起將電流的流動(dòng)方向限制為一個(gè)方向的元件。二極管7b的正極端與開關(guān)元件4a和二極管7a的連接端連接，負(fù)極端與直流電源I的正極連接。另外，二極管7c的負(fù)極端與開關(guān)元件4b和被加工物3的連接端連接，正極端與直流電源I的負(fù)極和開關(guān)元件4a的連接端連接。
[0027]在被加工物3和加工用電極2之間存在有雜散電容成分和配線的電容成分，它們由被加工物3及加工用電極2的形狀和大小、或被加工物3和加工用電極2之間的距離(極間距離)等而確定。因此，如圖1的虛線部所示，將該雜散成分作為連接在被加工物3及加工用電極2的兩端間的雜散電容8而示出。
[0028]另一方面，控制部10是對(duì)開關(guān)元件4a、4b進(jìn)行接通/斷開控制的結(jié)構(gòu)部，具有脈沖發(fā)生電路11及脈沖發(fā)生條件設(shè)定部12而構(gòu)成。脈沖發(fā)生條件設(shè)定部12對(duì)從外部輸入的加工條件、基于加工條件而設(shè)定的各種條件(例如加工時(shí)間、加工電流、接通開關(guān)元件4a、4b的定時(shí)、開關(guān)元件4a、4b的接通/斷開時(shí)間比(斷開時(shí)間相對(duì)于接通時(shí)間的比:斷開時(shí)間/接通時(shí)間)等)進(jìn)行設(shè)定。脈沖發(fā)生電路11基于來自脈沖發(fā)生條件設(shè)定部12的信號(hào)，生成用于使開關(guān)元件4a、4b接通/斷開的控制信號(hào)而對(duì)開關(guān)元件4a、4b進(jìn)行控制。
[0029]接下來，參照?qǐng)D1至圖4的各圖，對(duì)實(shí)施方式I所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖2是表示極間斷開時(shí)即不流過極間電流時(shí)的極間電壓及極間電流的圖，圖3是表示放電發(fā)生時(shí)即流過極間電流時(shí)的極間電壓及極間電流的圖，圖4是在圖1的電路結(jié)構(gòu)上示出流過放電加工機(jī)的電流的路徑的圖。
[0030]在實(shí)施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置中，如圖2的上段部所示，以規(guī)定時(shí)間Tl接通并以規(guī)定時(shí)間T2斷開的規(guī)定數(shù)量(在圖2中例示出5個(gè))的脈沖列從控制部10的脈沖發(fā)生電路11輸出。開關(guān)元件4a、4b按照該脈沖列同時(shí)地進(jìn)行接通/斷開控制，將直流電源I的直流電壓施加至被加工物3和加工用電極2之間的加工間隙中。
[0031]在此，在不流過極間電流的情況(即不發(fā)生放電的情況)下，來自直流電源I的直流電壓通過脈沖列的導(dǎo)通而施加至雜散電容8，對(duì)雜散電容8進(jìn)行充電。此時(shí)，如圖2的中段部所示，在脈沖列導(dǎo)通期間，極間電壓(充電電壓)得到保持，在脈沖列停止期間，所存儲(chǔ)的電荷的一部分按照大致由雜散電容8和電阻9確定的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行放電。通過間斷地施加的脈沖列，反復(fù)進(jìn)行上述充電及放電的動(dòng)作。另外，在脈沖列施加之后，雜散電容8所存儲(chǔ)的電荷進(jìn)行放電，極間電壓按照該時(shí)間常數(shù)而朝向零電平不斷下降。
[0032]另一方面，在流過極間電流的情況(即發(fā)生放電的情況)下，雜散電容8所存儲(chǔ)的電荷(充電能量)被供給至加工間隙。在此，極間電流的路徑(電流路徑)如圖4所示。更詳細(xì)地說，電流在脈沖列導(dǎo)通的定時(shí)(timing)上升,極間電流在直流電源I的正極一開關(guān)元件4b —被加工物3 —加工用電極2 —電感6 — 二極管7a —開關(guān)元件4a —直流電源I的負(fù)極這樣的由實(shí)線所示的電流路徑上流動(dòng)。另一方面，電流在脈沖列停止的定時(shí)下降，利用存儲(chǔ)在電感6中的能量，極間電流在電感6—二極管7a—二極管7b—直流電源I的正極一直流電源I的負(fù)極一二極管7c —被加工物3 —加工用電極2 —電感6這樣的由單點(diǎn)劃線所示的電流路徑上流動(dòng)。
[0033]如上所述，流過如圖3的下段部所示的極間電流。此外，雜散電容8中存儲(chǔ)的電荷在放電時(shí)供給至加工間隙，如圖3的中段部所示，極間電壓的變化小。
[0034]下面，參照?qǐng)D3及圖4等，對(duì)實(shí)施方式I所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的要部動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0035]例如，圖3的下段部所示的波形是將開關(guān)元件4a、4b的接通時(shí)間設(shè)為2.5 μ sec、將斷開時(shí)間設(shè)為1.5 μ sec，即接通/斷開時(shí)間比設(shè)定為1.5/2.5=0.6時(shí)的極間電流(放電電流)波形。極間電流波形的正側(cè)的傾斜部LI是按照由電感6的電感成分、開關(guān)元件4a、4b接通時(shí)的電流路徑上存在的電阻成分(加工間隙的電阻和包含加工液的放電加工機(jī)中的電阻、配線電阻、開關(guān)元件4a、4b及二極管7a的導(dǎo)通電阻成分等)確定的時(shí)間常數(shù)而非穩(wěn)態(tài)地上升的電流成分，如圖所示大致直線地上升。另外，極間電流波形的負(fù)側(cè)的傾斜部L2是按照由電感6的電感成分、和在開關(guān)元件4a、4b斷開時(shí)的電流路徑上存在的電阻成分(加工間隙的電阻和包含加工液的放電加工機(jī)中的電阻、配線電阻、二極管7a至7c的導(dǎo)通電阻成分、直流電源I的內(nèi)部電阻等)確定的時(shí)間常數(shù)而下降的電流成分，如圖所示大致直線地下降。
[0036]通過上述內(nèi)容可知，如果在電路結(jié)構(gòu)已確定的狀況下能夠?qū)υM(jìn)行選擇，則能夠確定在開關(guān)元件4a、4b從斷開切換至接通時(shí)的極間電流波形中的正側(cè)的傾斜部LI的傾斜度，也能夠確定在開關(guān)元件4a、4b從接通切換至斷開時(shí)的極間電流波形中的負(fù)側(cè)的傾斜部L2的傾斜度。
[0037]在圖3的例子中可知，通過將開關(guān)元件4a、4b的接通時(shí)間設(shè)定為2.5 μ sec，將斷開時(shí)間設(shè)定為1.5 μ sec，從而不流過極間電流的時(shí)間(無電流時(shí)間)變?yōu)?.3 μ sec，持續(xù)流過極間電流的時(shí)間(電流脈寬或電流持續(xù)時(shí)間)變?yōu)?.7μ sec，無電流時(shí)間和電流脈寬(或電流持續(xù)時(shí)間)的比設(shè)定為0.3/3.7_0.08。
[0038]圖5是表示測(cè)定結(jié)果的一個(gè)例子的圖，其中，該測(cè)定結(jié)果示出將開關(guān)元件4a、4b的接通/斷開時(shí)間比變更后進(jìn)行加工時(shí)的放電痕跡大小。在圖5中，橫軸是無電流時(shí)間和電流脈寬的比(下面，稱為“電流脈沖時(shí)間比”)，縱軸表示通過加工而產(chǎn)生的放電痕跡的大小。關(guān)于該放電痕跡的大小，是例如在小孔放電加工裝置中，將在一定條件下使電流脈沖時(shí)間比為I而進(jìn)行加工時(shí)的孔徑歸一化為1，將電流脈沖時(shí)間比以百分比表示。
[0039]從圖5中至少能夠得出下面4項(xiàng)結(jié)論。
[0040](I)如果減小電流脈沖時(shí)間比，則放電痕跡變大。
[0041](2)直至電流脈沖時(shí)間比=0.2為止是平緩的特性，如果電流脈沖時(shí)間比小于或等于0.2，則放電痕跡變大。
[0042](3)電流脈沖時(shí)間比=0.1時(shí)的放電痕跡的大小是電流脈沖時(shí)間比=1.0時(shí)的放電痕跡的大小的大致2倍的大小。
[0043](4)雖然沒有電流脈沖時(shí)間比小于0.1時(shí)的測(cè)定數(shù)據(jù)，但能夠預(yù)測(cè)到在電流脈沖時(shí)間比為0.1附近時(shí)，放電痕跡的大小達(dá)到頂點(diǎn)的趨勢(shì)。
[0044]電流脈沖時(shí)間比小意味著電流能量的密集度高。因此,與以電流脈沖時(shí)間比大的電流脈沖進(jìn)行加工的情況相比，以電流脈沖時(shí)間比小的電流脈沖進(jìn)行加工的加工速度更快。因此，可以認(rèn)為電流脈沖時(shí)間比=0.2 (=1/5)或其附近值，是能夠維持加工精度并提高加工速度的優(yōu)選的設(shè)定值。
[0045]另外，電流脈沖時(shí)間比=0.1 (=1/10)，是以與加工精度相比更重視加工速度的方式進(jìn)行加工的情況下的設(shè)定值。在該設(shè)定值的情況下，如上所述，放電痕跡的大小大約為電流脈沖時(shí)間比=1.0時(shí)的2倍，但在小孔放電加工裝置的情況下，通過減小加工用電極2的直徑，從而能夠彌補(bǔ)加工精度的下降。因此，如果將電流脈沖時(shí)間比設(shè)定為小于或等于0.1(=1/10)，則能夠取得維持大于或等于一定程度的加工精度并提高加工速度的效果。
[0046]另外，作為上述2種情況的對(duì)比，如果將電流脈沖時(shí)間比設(shè)為大于或等于0.1(=1/10)且小于或等于0.2 (=1/5)，則能夠得到兼顧加工速度和加工精度的效果。
[0047]另外，通過將電流脈沖時(shí)間比優(yōu)選地設(shè)定為小于或等于1/5，更優(yōu)選設(shè)定為小于或等于1/10，從而能夠進(jìn)行減小無電流時(shí)間后的加工。因此，如果從脈沖列整體來看，相當(dāng)于施加如圖3中單點(diǎn)劃線所示的將脈沖列整體作為I個(gè)脈沖的模擬矩形脈沖(在圖3的例子中，為20 μ sec的矩形脈沖)進(jìn)行加工的情況。因此,也能夠得到可增大I次放電加工中的能量密度的效果。
[0048]另外，在本實(shí)施方式的放電加工機(jī)用電源裝置的情況下，由于形成為在直流電源I和加工用電極2之間沒有電阻，利用存在于包含有直流電源I及開關(guān)元件4a、4b在內(nèi)的串聯(lián)電路上的電感6限制流過加工間隙的極間電流的結(jié)構(gòu)，因此，與流過相同峰值的矩形波電流的情況相比，能夠得到可減少發(fā)熱量的效果。
[0049]此外，在圖3中，例示出了將峰值電流的大小設(shè)為100A的情況，但并不限定于此，例如能夠在15至150A的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定。如果增大峰值電流，則能夠?qū)Τ埠辖鸬入y切削材料進(jìn)行加工，如果減小峰值電流，則能夠提高加工精度。
[0050]另外，在圖3中例示出了將電流脈寬設(shè)為3.7 μ sec的情況，但并不限定于此，例如能夠在0.3至10.0 μ sec的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定。如果增大電流脈寬，則能夠增大峰值電流，因此能夠?qū)Τ埠辖鸬入y切削材料進(jìn)行加工。另外，如果減小電流脈寬，則能夠減小峰值電流，因此，能夠改善加工精度和表面粗糙度。
[0051]另外，上述電流脈寬及峰值電流的大小能夠分別單獨(dú)地設(shè)定。例如，在峰值電流為15A時(shí)可以將電流脈寬設(shè)定為0.3 μ sec，也可以設(shè)定為10.0 μ sec。另外，例如在峰值電流為150A時(shí)可以將電流脈寬設(shè)定為0.3 μ sec，也可以設(shè)定為10.0 μ sec。此外，即便電感是固定的，也能夠分別單獨(dú)地變更電流脈寬及峰值電流的大小的原因在于，如圖1所示將直流電源I構(gòu)成為電壓可變電源。即，通過變更直流電源I的電壓，能夠分別單獨(dú)地變更上述電流脈寬及峰值電流，以成為與加工速度或加工精度相對(duì)應(yīng)的優(yōu)選的電流脈寬及峰值電流的大小。
[0052]如以上說明所述，根據(jù)實(shí)施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置及放電加工方法，利用存在于包含直流電源及開關(guān)元件在內(nèi)的串聯(lián)電路上的電感成分，生成呈三角波形狀的電流脈沖，并且，對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得該電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比小于或等于1/5且大于或等于1/10，因此，能夠抑制發(fā)熱量的增大并兼顧加工速度和加工精度。
[0053]此外，可以將上述電流脈沖時(shí)間比設(shè)定為1/5或其附近值，能夠維持加工精度并提高加工速度。
[0054]另外，也可以將上述電流脈沖時(shí)間比設(shè)定為小于或等于1/10，能夠維持大于或等于一定程度的加工精度并進(jìn)一步提高加工速度。
[0055]實(shí)施方式2
[0056]圖6是表示包含實(shí)施方式2所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的放電加工機(jī)的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的圖。圖1所示的實(shí)施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置為僅能夠產(chǎn)生正極性的電流脈沖的放電加工機(jī)用電源裝置，與此相對(duì)，圖6所示的放電加工機(jī)用電源裝置為能夠產(chǎn)生雙極性(正極性及逆極性)的電流脈沖的放電加工機(jī)用電源裝置，新設(shè)有直流電源lb、開關(guān)元件4c、二極管7d及電阻5。
[0057]在圖6中，直流電源lb、開關(guān)元件4c、二極管7d及電阻5串聯(lián)連接，電阻5的一端與電感6和二極管7a的連接端連接，另一端與二極管7d的負(fù)極端連接。開關(guān)元件4c的源極端與二極管7d的正極端連接，漏極端與直流電源Ib的正極連接。另外，直流電源Ib的負(fù)極與開關(guān)元件4b和被加工物3的連接端連接。此外，其他結(jié)構(gòu)是相同或等同的結(jié)構(gòu)，除了將圖1所示的直流電源I在圖6中以直流電源Ia示出之外，對(duì)共同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)說明。
[0058]下面，參照?qǐng)D7至圖9的各圖，對(duì)實(shí)施方式2所涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖7是表示極間斷開時(shí)即不流過極間電流時(shí)的極間電壓及極間電流的圖，圖8是表示放電發(fā)生時(shí)即流過極間電流時(shí)的極間電壓及極間電流的圖，圖9是在圖6的電路結(jié)構(gòu)上示出流過放電加工機(jī)的逆極性的電流路徑的圖。此外，由于流過正極性的脈沖電流時(shí)的動(dòng)作與實(shí)施方式I相同或等同，因此，在此對(duì)流過正極性的脈沖電流時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0059]在圖7及圖8中，脈沖發(fā)生電路輸出18a為正極性的脈沖列(脈沖組)，與其相對(duì)，脈沖發(fā)生電路輸出18b為逆極性的脈沖列(脈沖組)。使用雙極性的脈沖組的原因是為了防止電解腐蝕。在作為加工液而使用油類加工液的情況下，幾乎不受電解作用的影響，但在作為加工液使用純水的情況或在水類的加工液中混合有高分子化合物而使用的情況下，有時(shí)在加工材料側(cè)發(fā)生電解腐蝕而對(duì)處理面造成破壞。如本實(shí)施方式所示，如果使用雙極性(交流)的脈沖組進(jìn)行加工，則能夠防止上述電解腐蝕。
[0060]另外，逆極性時(shí)流動(dòng)的電流路徑如圖9所示，極間電流在直流電源Ib的正極一開關(guān)元件4c — 二極管7d —電阻5 —電感6 —加工用電極2 —被加工物3 —直流電源I的負(fù)極這樣的由實(shí)線所示的電流路徑上流動(dòng)。在此，在流過正極性電流的電流路徑上不存在電阻，但在流過逆極性電流的電流路徑上存在電阻5。該電阻5作為用于防止逆強(qiáng)制側(cè)放電的電流限制電阻起作用，其中，逆強(qiáng)制側(cè)放電會(huì)促進(jìn)加工用電極的消耗。通過電阻5的作用，逆極性側(cè)的電流如圖8的下段部的波形所示，被抑制為比正極性側(cè)的電流小。
[0061]實(shí)施方式3
[0062]在實(shí)施方式3中，對(duì)放電加工機(jī)用電源裝置中具有的開關(guān)元件及二極管進(jìn)行說明。作為用于放電加工機(jī)用電源裝置的開關(guān)元件，通常為以硅(Si )為材料的半導(dǎo)體開關(guān)元件(MOSFET、IGBT等，下面簡(jiǎn)記為“Si — SW”)，作為用于放電加工機(jī)用電源裝置的二極管，通常為同樣以硅為材料的半導(dǎo)體二極管(PN節(jié)型、肖特基勢(shì)壘型等，下面簡(jiǎn)記為“Si — D”)。在上述實(shí)施方式I中所說明的技術(shù)能夠使用該通常的Si — SW及Si — D。
[0063]另一方面，上述實(shí)施方式1、2的技術(shù)并不限定于使用上述的Si — SW及Si — D。當(dāng)然能夠取代該硅(Si)而將以近年來受到關(guān)注的碳化硅(SiC)為材料的半導(dǎo)體開關(guān)元件及以SiC為材料的半導(dǎo)體二極管用作上述的放電加工機(jī)用電源裝置中的開關(guān)元件及二極管。
[0064]在此，由于SiC具有可在高溫下使用的特點(diǎn)，因此，如果作為放電加工機(jī)用電源裝置中具有的開關(guān)元件及二極管而使用以SiC為材料的元件，則能夠提高開關(guān)元件及二極管的容許動(dòng)作溫度，并能夠可靠地避免關(guān)于發(fā)熱量的問題。因此，通過使用SiC元件，能夠增大峰值電流的上限值，能夠?qū)崿F(xiàn)加工能力的增強(qiáng)。[0065]另外，由于SiC具有可進(jìn)行高速動(dòng)作的特點(diǎn)，因此，如果作為放電加工機(jī)用電源裝置中具有的開關(guān)元件及二極管而使用以SiC為材料的元件，則能夠加快開關(guān)元件及二極管的動(dòng)作速度。因此，通過使用SiC元件，能夠進(jìn)一步減小電流脈寬，能夠?qū)崿F(xiàn)加工精度和表面粗糙度的改善。
[0066]此外，SiC與Si相比具有寬帶隙的特性，是被稱為寬帶隙半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的一個(gè)例子(與其相對(duì)，Si被稱為窄帶隙半導(dǎo)體)。除了該SiC之外，使用例如氮化鎵類材料或金剛石形成的半導(dǎo)體也屬于寬帶隙半導(dǎo)體，它們具有很多與碳化硅相似的特性。因此，關(guān)于使用除了碳化硅之外的其他寬帶隙半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的主旨。
[0067]另外，利用上述寬帶隙半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件和二極管的耐電壓性高，容許電流密度也高，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件和二極管的小型化，通過使用上述小型化的開關(guān)元件和二極管，能夠?qū)崿F(xiàn)組合有上述元件的半導(dǎo)體模塊的小型化。
[0068]另外，利用寬帶隙半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件也具有高耐熱性，因此，在必須使用散熱器等冷卻機(jī)構(gòu)的開關(guān)元件的情況下，能夠使冷卻機(jī)構(gòu)小型化，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件模塊的進(jìn)
一步小型化。
[0069]此外，以上實(shí)施方式I至3所示的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，也能夠與其他的公知技術(shù)進(jìn)行組合，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然能夠以省略一部分等方式進(jìn)行變更而構(gòu)成。
[0070]工業(yè)實(shí)用性
[0071]如上所述，本發(fā)明適于用作與現(xiàn)有裝置相比能夠提高加工速度并抑制發(fā)熱量增大的放電加工機(jī)用電源裝置。
[0072]標(biāo)號(hào)的說明
[0073]1、la、Ib 直流電源
[0074]2加工用電極
[0075]3被加工物
[0076]4a、4b、4c 開關(guān)元件
[0077]5、9 電阻
[0078]6 電感
[0079]7a、7b、7c、7d 二極管
[0080]8雜散電容
[0081]10控制部
[0082]11脈沖發(fā)生電路
[0083]12脈沖發(fā)生條件設(shè)定部
[0084]18a脈沖發(fā)生電路輸出
[0085]18b脈沖發(fā)生電路輸出
【權(quán)利要求】
1.一種放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，具有: 串聯(lián)電路，其包含有直流電源及開關(guān)元件，該串聯(lián)電路用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙中供給直流或交流的電流脈沖；以及 控制部，其控制所述開關(guān)元件， 所述控制部在利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分生成呈三角波形狀的電流脈沖時(shí)，對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得該電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比成為小于或等于1/5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述控制部對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得所述電流脈沖時(shí)間比成為小于或等于1/10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述控制部對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，以將所述電流脈沖的脈寬設(shè)定在0.3至10.0 μ sec的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述控制部對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，以將所述電流脈沖的峰值設(shè)定在15至150A的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述串聯(lián)電路中具有的開關(guān)元件是由寬帶隙半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是使用碳化硅、氮化鎵類材料或金剛石的半導(dǎo)體。
7.一種放電加工方法，其具有串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路中包含有直流電源及開關(guān)元件，該串聯(lián)電路用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙中供給直流或交流的電流脈沖，在該放電加工方法中，通過將利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分而形成為三角波形狀的電流脈沖間斷地供給至所述加工間隙中，由此對(duì)所述被加工物進(jìn)行加工， 該放電加工方法的特征在于， 對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得所述電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比成為小于或等于1/5且大于或等于1/10。
8.一種放電加工方法，其具有串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路中包含有直流電源及開關(guān)元件，該串聯(lián)電路用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙中供給直流或交流的電流脈沖，在該放電加工方法中，通過將利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分而形成為三角波形狀的電流脈沖間斷地供給至所述加工間隙中，由此對(duì)所述被加工物進(jìn)行加工， 該放電加工方法的特征在于， 對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得所述電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比成為小于或等于1/10。
9.一種放電加工方法，其具有串聯(lián)電路，該串聯(lián)電路中包含有直流電源及開關(guān)元件，該串聯(lián)電路用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙中供給直流或交流的電流脈沖，在該放電加工方法中，通過將利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分而形成為三角波形狀的電流脈沖間斷地供給至所述加工間隙中，由此對(duì)所述被加工物進(jìn)行加工， 該放電加工方法的特征在于，對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，使得所述電流脈沖中的無電流時(shí)間和電流持續(xù)時(shí)間的比即電流脈沖時(shí)間比成為1/5或其附近值。
【文檔編號(hào)】B23H1/02GK103492111SQ201180070056
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月12日
【發(fā)明者】岡根正裕, 鈴木智, 小田清仁 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社