專利名稱：具有感應(yīng)加熱管的電火花線切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有感應(yīng)加熱管的電火花線切割機。
背景技術(shù)：
在電火花線切割機中，為了提高運轉(zhuǎn)率，夜間也使其自動運轉(zhuǎn)。在用電火花線切割機加工模具部件時，在被加工物上加工多個具有所需形狀的貫穿孔的情況較多。在該貫穿孔的加工中，預(yù)先在被加工物上開設(shè)直徑2 IOmm左右的加工開始孔，從該加工開始孔切入進去，進行以線電極電火花加工切割所需形狀的加工。為了使用電火花線切割機自動加工被加工物，使線自動穿過預(yù)先開設(shè)在該被加工物的孔加工部位的多個加工開始孔之一,之后使線相對于被加工物移動，由此進行加工。并且，若是加工結(jié)束，則自動切斷線，移動至下一個加工開始孔，再次需要使線自動穿過的動作。用電火花線切割機的線自動接線裝置進行該一連串的動作。因而，該線自動接線裝置的線接線成功率大大地影響運轉(zhuǎn)率。即，若接線成功率低，接線不成功，則無人運轉(zhuǎn)中斷，機械停止，其結(jié)果，運轉(zhuǎn)率降低。相反，若接線成功率高，則運轉(zhuǎn)率提聞。一般而言，線電極的線徑為0.1 0.3mm左右，以5 IOkg單位卷繞在直徑IOOmm左右的卷軸上，在使用時從卷軸輸出而使用。長時間卷繞在卷軸的狀態(tài)的線電極，其自身的筆直性變差，輸出時成為彎曲的狀態(tài)，即成為所謂的卷曲的狀態(tài)。在該卷曲的狀態(tài)下，在從上導(dǎo)向件輸出時，不筆直地朝向下導(dǎo)向件，而是通過線自身的彎曲，向偏離下導(dǎo)向件位置的部位前進，從而不能插入下導(dǎo)向件。因此，特別在被加工物的厚度較厚，且上導(dǎo)向件與下導(dǎo)向件的距離較長時，為了使從上導(dǎo)向件輸出的線可靠地到達下導(dǎo)向件，線電極自身具有很高的筆直性變得很重要。另外，若在加工上直接使用筆直性差的線，則由于在卷曲的狀態(tài)下對被加工物進行電火花加工，所以該卷曲的形狀復(fù)制在被加工物的加工面上。例如，在從上向下輸送線時，在該線從右向左卷曲的情況下，若用這種線加工四邊形狀的孔，則在加工面的左側(cè)中央部膨脹，在加工面的右側(cè)中央部凹陷，產(chǎn)生加工精度不良。在電火花線切割機中的線自動接線功能的自動化中重要的是，無人而連續(xù)地進行使線穿過加工開始孔、以及在加工結(jié)束后切斷線并移動至下一個加工開始位置后、使線穿過該加工開始孔這些一連串的作業(yè)。在切斷該線的動作中，有如下的方法:機械地通過刀具等切斷的方法；如日本特開昭58 — 132420號公報或日本特開2006 — 7400號公報公開的那樣使電流流過線的上下端，通過用流過線的電流的焦耳熱加熱而熔斷的方法；又如日本特開昭61 — 8225號公報所公開的那樣從外部向設(shè)置于線的周圍的線圈流入高頻電流而通過高頻電流切斷被加熱的線電極的方法?？墒?，上述的公知技術(shù)的線切斷方法具有以下的缺點，從而成為無法提高自動接線的成功率的原因。
首先，在用刀具等機械地切斷線電極2的方法中，具有如下的缺點:如圖4所示，在用刀具(未圖示)切斷柔軟的黃銅制的線電極2時，該線電極2被該刀具壓扁，切斷部位變化為橢圓形狀而產(chǎn)生大于正圓時的直徑的部位，從而無法通過間隙狹小的高精度導(dǎo)絲器30。因此，沒有辦法，即使?fàn)奚龋彩褂瞄g隙較大的導(dǎo)向件，在有準(zhǔn)備發(fā)生機構(gòu)部故障的基礎(chǔ)上，使用開閉式的導(dǎo)向件。另外，若刀具磨損，則不能規(guī)整地切斷切斷部的前端，產(chǎn)生毛刺而無法通過導(dǎo)絲器，因此需要頻繁地調(diào)整交換高價的刀具。在日本特開昭58 - 132420號公報或日本特開2006 — 7400號公報所公開的利用焦耳熱熔斷線時，如圖5所示，需要在線的切斷部位附近的一方，用機械式的卡夾結(jié)構(gòu)使高電壓的電極接觸，在另一方使地線側(cè)的電極接觸，使直流電流過。圖6表示通過接觸式熱切斷而沒有傷的硬的線時順利地插入高精度導(dǎo)絲器30的情況?？墒牵谑乖撾姌O接觸圓柱狀的線表面時，為了可靠地使電流流過，若強行地夾入線，則在柔軟的黃銅材料的表面產(chǎn)生夾傷，同樣地，具有無法通過間隙狹窄的高精度導(dǎo)絲器30的缺點。另外，若擔(dān)心夾傷而較弱地夾住，則產(chǎn)生接觸不良，由于電極與線之間的接觸阻力而產(chǎn)生燒傷，產(chǎn)生如電火花傷之類的突起，同樣地，具有無法通過間隙狹窄的高精度導(dǎo)絲器30的缺點。尤其，在進行錐形加工時所需要的軟線類型的線中，由于表面容易損傷，硬度柔軟，因此在通過導(dǎo)絲器時，因該傷引起的極小的通過阻力增加而使線彎折，結(jié)果不能通過導(dǎo)絲器，因此接線概率降低(參照圖7)。接著，日本特開昭61 - 8225號公報公開的基于高頻電流的感應(yīng)加熱方式(參照圖8)是以非接觸方式加熱線而使其熔斷的方法，與機械式刀具或接觸式電流供給方式相比，具有線不受接觸傷的特征(參照圖9)。另外，具有不需要冷卻空氣，不需要上下電極的特征。可是，由于該線的要熔斷的部分不進行退火，因此不能提高上述的線的筆直性。因此，如圖10所示，在向厚度較厚的被加工物的開始孔進行接線時，由于其彎曲，難于將線插入下導(dǎo)向件(參照圖10)。另外，若直接將筆直性差的線電極使用于加工，則在卷曲的狀態(tài)下對被加工物進行電火花加工，因此該卷曲的形狀復(fù)制在被加工物的加工面上。例如，在從上向下輸送線時，在從右向左發(fā)生卷曲的情況下，在用該線加工四邊形狀的孔時，存在產(chǎn)生在加工面的左側(cè)中央部膨脹，且在加工面的右側(cè)中央部凹陷的加工精度不良的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種電火花線切割機，其為了提高線自動接線的接線率，且提高加工中的形狀精度，在非接觸狀態(tài)下通過使用線圈的高頻感應(yīng)加熱來加熱線電極，從而提高接線時的線的筆直性和加工中的筆直性。為了實現(xiàn)該目的而提高線的接線率，需要如下電火花線切割機，在切斷線時，相對于線不產(chǎn)生接觸傷而進行切斷，從而獲得尖的前端，并且，對應(yīng)于從分離的上導(dǎo)向件至下導(dǎo)向件的距離而供給筆直的線。另外，該電火花線切割機需要在加工中能夠矯正線的彎曲。因此，在本發(fā)明中提供如下電火花線切割機，其通過在線圈流動高頻電流，利用在卷繞的線圈的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的感應(yīng)加熱來加熱線而進行退火，從而提高線的筆直性，進而通過局部加熱線而進行熔斷。供給線圈的高頻電流從電火花線切割機的放電用電源裝置或?qū)Ｓ玫碾娫囱b置供給，其頻率和大小能夠由電火花線切割機的放電用控制裝置容易地設(shè)定。本發(fā)明的電火花線切割機具有線行進路徑，該線行進路徑經(jīng)由:用于拉出卷繞在線卷軸上的線電極并對該線電極施加張力的線張力施加裝置；設(shè)置于電火花加工區(qū)域的上部的上導(dǎo)向部；以及設(shè)置于電火花加工區(qū)域的下部的下導(dǎo)向部。在該電火花線切割機中，在比上述線張力施加裝置靠下游側(cè)且比上述上導(dǎo)向部靠上游側(cè)的部位，配置感應(yīng)加熱管，該感應(yīng)加熱管包括插通上述線電極的耐熱管、和卷繞在該耐熱管上并產(chǎn)生高頻感應(yīng)加熱的線圈。并且，使上述耐熱管在從上述線電極的入口側(cè)的上端部到自上述線電極的出口側(cè)的下端部向上述入口前進預(yù)定距離的位置的區(qū)間的上述線圈的卷線密度，低于在從上述出口側(cè)下端部向上述入口側(cè)前進上述預(yù)定距離的位置的區(qū)間的線圈的卷線密度。 本發(fā)明具有如下有益效果。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供如下裝置，其為了提高線自動接線的接線率，且提高加工中的形狀精度，通過在非接觸狀態(tài)下使用線圈的高頻感應(yīng)加熱來加熱線電極，從而提高接線時的線的筆直性和加工中的筆直性。


本發(fā)明的上述的及其他的目的及特征，根據(jù)參照附圖的以下實施例的說明將變得明確。這些圖中:圖1是說明本發(fā)明的電火花線切割機的概略圖。圖2是說明控制圖1的電火花線切割機的控制裝置的方框圖。圖3是說明在本發(fā)明的電火花線切割機中采用的利用附帶可變間距線圈的感應(yīng)加熱管的感應(yīng)加熱方式的圖。圖4是說明因機械式切斷的毛刺而線與高精度導(dǎo)絲器碰撞的情況的圖。圖5是說明現(xiàn)有的電極夾入結(jié)構(gòu)的直流電加熱方式的圖。圖6是說明將在接觸式切斷中也難以損傷的硬的線順利地插入高精度導(dǎo)絲器的圖。圖7是說明由于接觸式切斷而在線的表面產(chǎn)生傷而線與高精度導(dǎo)絲器碰撞的情況的圖。圖8是說明利用帶有線圈的管的感應(yīng)加熱方式的圖。圖9是說明通過使用帶有線圈的管的感應(yīng)加熱方式能夠順利地插入高精度導(dǎo)絲器的圖。圖10是說明退火的有無所導(dǎo)致的筆直性的差異引起的接線率的差異的圖。
具體實施例方式用圖1說明本發(fā)明的電火花線切割機。電火花線切割機100由電火花線切割機本體和控制電火花線切割機本體的控制裝置(未圖示)構(gòu)成。對卷繞有線電極2的線卷軸61，用輸出部轉(zhuǎn)矩馬達60，施加向與線電極2的拉出方向相反的方向發(fā)出指令的預(yù)定低轉(zhuǎn)矩。從該線卷軸61輸出的線電極2，經(jīng)由多個導(dǎo)輥(未圖示)通過制動輥63，進而，經(jīng)由上導(dǎo)向件9、下導(dǎo)向件10及下導(dǎo)輥64行進，由夾送輥66和進給輥67夾住，之后回收于線電極回收箱65。進給輥67由線電極輸送馬達(未圖示)驅(qū)動。
制動輥63由制動馬達62驅(qū)動，進給輥67由線電極輸送馬達(未圖示)驅(qū)動，并且制動輥63與進給輥67之間的線電極2的張力利用由制動馬達62驅(qū)動的制動輥63調(diào)節(jié)。即，由制動馬達62與制動輥63構(gòu)成線張力施加裝置(制動部)。張力檢測器68檢測在上導(dǎo)向件9與下導(dǎo)向件10之間行進的線電極2的張力的大小。在上導(dǎo)向件9與下導(dǎo)向件10之間的電火花加工區(qū)域配置工件(未圖示)，從加工用電源向線電極2施加高頻電壓而進行電火花加工。在從線卷軸61輸出的線電極2的行進部分，在比線張力施加裝置(制動馬達62、制動輥63)靠下游側(cè)且比上導(dǎo)向件9靠上游的部分，安裝耐熱管21，該耐熱管21具有能確保線能夠自動接線的工件厚度所需要的線的筆直性的長度。該耐熱管21如陶瓷制那樣，希望是耐熱且不流過電流的材質(zhì)。在該耐熱管21的周圍，卷繞產(chǎn)生高頻感應(yīng)加熱的線圈22。另外，將卷繞有線圈22的耐熱管21總稱為帶有線圈的管20。用圖2的方框圖說明控制圖1的電火花線切割機的控制裝置。電火花線切割機的控制裝置50具備由微型處理器構(gòu)成的中央運算處理裝置(以下簡稱為“CPU”)51，在該CPU51上，分別通過總線56連接有程序存儲器52、數(shù)據(jù)存儲器53及具備液晶顯示器(IXD)的控制盤54和輸入輸出電路55。在程序存儲器52中，存儲有用于控制電火花線切割機的各部分及電火花線切割機的控制裝置50自身的各種程序。另外，在數(shù)據(jù)存儲器53中存儲有加工程序所附帶的位置數(shù)據(jù)、確定其他加工條件的各種設(shè)定數(shù)據(jù)。另外，該數(shù)據(jù)存儲器53也作為用于CPU51進行的各種計算的數(shù)據(jù)的臨時存儲用的存儲器而利用。在輸入輸出電路55上分別連接有工件臺驅(qū)動部70、加工電源部71、轉(zhuǎn)換部72、線張力控制部73、線進給控制部74、線斷線檢測部75、顯示裝置76。工件臺驅(qū)動部70及加工電源部71具有公知的結(jié)構(gòu)，在執(zhí)行加工時按照通常的方式分別進行控制。轉(zhuǎn)換部72為了對插通帶有線圈的管20的線電極2進行感應(yīng)加熱，從加工電源部71向線圈22供給高頻電流。加工線張力控制部73根據(jù)來自張力檢測器68的信息而控制驅(qū)動制動輥的馬達。線進給控制部74控制驅(qū)動進給輥的馬達。這些線張力控制部73與線進給控制部74按照指令值控制線電極的張力。線斷線檢測部75用于在執(zhí)行加工中發(fā)生斷線時檢測該斷線，利用現(xiàn)有方式(例如，檢測流過線的電流的方式、或檢測施加于推壓行進中的線的輥的軸上的負(fù)荷的張力檢測器68的方式等)的機構(gòu)。顯示裝置76用各種方式顯示電火花線切割機100的各種數(shù)據(jù)。在電火花線切割機的控制裝置50的存儲器內(nèi)，存儲有線接線障礙的位置檢測/記錄用的程序和用于進行自動接線處理的程序等。由此，電火花線切割機可以說具備自動接線裝置。電火花線切割機的控制裝置具備這些程序是公知的技術(shù)，因此省略其說明。用圖3說明在本發(fā)明的電火花線切割機中采用的帶有可變間距線圈的感應(yīng)加熱管的感應(yīng)加熱方式。如前所述，在與從線卷軸61輸出的線電極2的行進部分相對應(yīng)的部位，在比線張力施加裝置(制動馬達62、制動輥63)靠下游側(cè)且比上導(dǎo)向件9靠上游側(cè)的部分，安裝耐熱管21，該耐熱管21具有確保用線自動接線能夠接線的工件厚度所需要的線的筆直性的長度。該耐熱管21如陶瓷制的那樣，希望是耐熱且不流過電流的材質(zhì)。在該耐熱管21的周圍，卷繞產(chǎn)生高頻感應(yīng)加熱的線圈22。在該線圈22的兩端，從放電電源裝置(未圖示)的高頻發(fā)生裝置23，經(jīng)由轉(zhuǎn)換電路24連接電源供給線。通過在線圈22與高頻發(fā)生裝置23之間安裝轉(zhuǎn)換電路24，從而能夠與電火花加工用電源共用高頻發(fā)生裝置23?！愣裕阎诟袘?yīng)加熱中，為了提高溫度而提高電流的頻率或增加線圈的匝數(shù)，或者減小線圈的卷繞半徑。因此，認(rèn)為若要以相同的線圈產(chǎn)生溫度分布，則根據(jù)情況改變線圈的匝數(shù)、即改變線圈的密度是非常有效的，因此，通過使線圈的卷繞密度在耐熱管21的線入口側(cè)前半部分低，在出口側(cè)附近高，從而以相同的電流在熱的產(chǎn)生上產(chǎn)生差別，在耐熱管21的入口側(cè)前半部分逐漸地進行加熱，進行退火，在耐熱管21的出口附近成為最大溫度。在確保線電極2的筆直性方面，希望盡量在長的范圍內(nèi)進行退火，另外，在線電極2的切斷中，如下決定線圈部分的長度，即，對應(yīng)于被切斷的線電極2的前端部分插入導(dǎo)絲器并到達其下的輔助導(dǎo)絲器的長度的部分(例如，從熔斷的前端到25_的區(qū)間)，變細(xì)變尖銳。以下，說明用于電火花線切割機的帶有可變間距線圈的感應(yīng)加熱管的一例。由于線電極2的粗細(xì)為0.1 0.3mm,所以耐熱管21使用內(nèi)徑3 5mm、外徑5 IOmm左右的管。以下表示改變線圈22的卷繞密度的區(qū)間的計算方法。在電火花線切割機的結(jié)構(gòu)上，能夠在從對線電極2施加張力的制動輥63到在上側(cè)支撐線電極2的上導(dǎo)向件9之間插入的耐熱管21的最大長度為約300mm。在該300mm之中，為了使從熔斷的前端到25mm的區(qū)間變細(xì)變尖銳，將其2倍的50mm的區(qū)間作為熔斷加熱區(qū)間。并且，從管全長的300mm之中除去上述50mm的區(qū)間長度的剩余的250mm的區(qū)間作為上游側(cè)的退火區(qū)間。即，在該例子中，使耐熱管21在從線電極2的入口側(cè)的上端部到自線電極2的出口側(cè)的下端部向入口側(cè)前進預(yù)定距離(50_)的位置的區(qū)間(退火區(qū)間)的線圈的卷線密度，低于上述耐熱管21在從下端部到前進至上述預(yù)定距離(50mm)的位置的區(qū)間(熔斷加熱區(qū)間)的線圈的卷線密度。這成為本發(fā)明的電火花線切割機的特征。以下表示線圈匝數(shù)的計算方法。計算出能夠產(chǎn)生在合計熔斷點前的5_與熔斷點后的5mm的IOmm的區(qū)間可熔斷的熱量的匝數(shù)，若該計算結(jié)果為100匝(即、若每熔斷加熱區(qū)間IOmm的線圈匝數(shù)為100)，則在熔斷加熱區(qū)間為50mm時能夠產(chǎn)生可熔斷的熱量的匝數(shù)為500匝(另外，在上游側(cè)的退火區(qū)間不熔斷)。以下表示線圈的卷繞密度的計算方法。假設(shè)在上游側(cè)的退火區(qū)間(250mm)的線圈密度為每10mm20匝，在耐熱管21的出口側(cè)的熔斷加熱區(qū)間(50mm)的線圈密度如前所述為每IOmmlOO匝。線圈的線徑為約0.2 0.5mm，在線外周施加絕緣保護膜，在密度高的部分實施重疊卷繞。由于線圈自身也帶熱，因此線圈外周為自然冷卻的開放結(jié)構(gòu)。另外，在成為最大溫度的熔斷加熱區(qū)間的線圈外周，還追加在熔斷時吹出冷卻用的壓縮空氣的結(jié)構(gòu)(冷卻空氣噴嘴25)。在線自動接線時，停止線電極2的行進，在制動輥63與卷繞輥(夾送輥66、進給輥67)之間相互拉伸線電極2，在施加張力的同時，向線圈22流入高頻電流，通過感應(yīng)加熱現(xiàn)象對耐熱管21的內(nèi)部的線電極2加熱。線電極2由于不行進而停止，因此在耐熱管21的內(nèi)部發(fā)熱而通過退火除去了原來存在的卷曲的毛病提高筆直性。而且，若經(jīng)過時間，則在線圈密度高的耐熱管21的出口附近的溫度上升變得顯著，產(chǎn)生由熱引起的熔斷而能夠獲得尖銳的前端的線切斷部。在檢測出熔斷的瞬間，用張力檢測裝置檢測出張力已產(chǎn)生變化而立即停止供電，停止繼續(xù)加熱，完成切斷動作。另外，關(guān)于加工中的筆直性，在加工中與線進給指令連動，從電源部(高頻發(fā)生裝置23)供給高頻電流，通過感應(yīng)加熱而加熱通過耐熱管21中的線電極2，進行退火。在耐熱管21中前進的線電極2逐漸地被加熱，在線圈22的卷線密度最高的出口附近溫度最高。可是，由于線電極2行進，因此在熔斷前向耐熱管21之外輸出，因此在加工中不會斷線。另夕卜，也可以準(zhǔn)備兩種線圈22，分為前半部分為匝數(shù)少的退火用的線圈，出口部分為匝數(shù)多的切斷用的線圈。
權(quán)利要求
1.一種電火花線切割機，具有線行進路徑，該線行進路徑經(jīng)由:用于拉出卷繞在線卷軸上的線電極并對該線電極施加張力的線張力施加裝置；設(shè)置于電火花加工區(qū)域的上部的上導(dǎo)向部；以及設(shè)置于電火花加工區(qū)域的下部的下導(dǎo)向部，上述電火花線切割機的特征在于: 在比上述線張力施加裝置靠下游側(cè)且比上述上導(dǎo)向部靠上游側(cè)的部位配置感應(yīng)加熱管，該感應(yīng)加熱管包括插通上述線電極的耐熱管、和卷繞在該耐熱管上并產(chǎn)生高頻感應(yīng)加熱的線圈， 使上述耐熱管在從上述線電極的入口側(cè)的上端部到自上述線電極的出口側(cè)的下端部向上述入口前進預(yù)定距離的位置的區(qū)間的上述線圈的卷線密度，低于在從上述出口側(cè)下端部向上述入口側(cè)前進上述預(yù)定距離的位置的區(qū)間的線圈的卷線密度。
全文摘要
本發(fā)明提供電火花線切割機。電火花線切割機在比對從線卷軸拉出的線電極施加張力的裝置靠下游側(cè)且比上導(dǎo)向部靠上游側(cè)的部位，配置插通線電極的耐熱管、和卷繞在該耐熱管上并產(chǎn)生高頻感應(yīng)加熱的線圈(22)。并且，該耐熱管在接近線電極的入口側(cè)的區(qū)間(退火區(qū)間)的線圈的卷線密度，低于在接近線電極的出口側(cè)的區(qū)間(熔斷加熱區(qū)間)的線圈的卷線密度。
文檔編號B23H11/00GK103182574SQ20121057996
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者荒川靖雄 申請人:發(fā)那科株式會社