放電加工裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的放電加工裝置具有電源、由電極和被加工物形成的極間、以及插入在所述電源和所述極間之間的對地雜散電容電流抑制線圈，因此，可以使從電源向極間的電容(極間并聯(lián)電容器以及極間并聯(lián)雜散電容)充電的充電路徑低阻抗化，并且可以使向?qū)Φ仉s散電容充電的充電路徑高阻抗化，可以抑制放電加工時的來自對地雜散電容的電流。
【專利說明】放電加工裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種放電加工裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 放電加工裝置是利用電弧放電對被加工物進行熔融除去從而進行加工的裝置，其 中，該電弧放電產(chǎn)生在由電極和被加工物形成的極間。在該放電加工裝置中，從使用比較大 的加工電流(幾十微秒程度）的粗加工條件開始，逐漸減小加工電流，最終利用電流脈沖為 幾十納秒程度的精加工條件使表面粗糙度精細化。
[0003] 另外，在精加工的用途中，由于可以容易地縮短脈寬，因而考慮使用RC電路。該電 路結(jié)構(gòu)由下述部分形成，即，由電極和被加工物形成的極間、用于向極間施加電壓的電源、 用于對來自電源的電流進行限制的限流電阻、以及積蓄放電能量的極間并聯(lián)電容器。另外， 雖然并非是作為元件而插入在電路上，但存在在機械構(gòu)造及電纜中包含的電容成分的雜散 電容。在RC電路結(jié)構(gòu)中，如果施加電源電壓，則在極間并聯(lián)電容器以及雜散電容中積蓄電 荷，使極間電壓上升。如果極間電壓上升，并進一步縮短極間距離，則極間的絕緣被破壞，積 蓄在極間并聯(lián)電容器和雜散電容中的電荷通過極間而流動。是利用由該電流產(chǎn)生的熱量， 對被加工物進行熔融除去從而進行加工的電路方式。
[0004] 在專利文獻1中記載有：在放電加工裝置中，與刀具電極串聯(lián)地連接磁路。由此， 根據(jù)專利文獻1，防止由框結(jié)構(gòu)、工作臺、加工片、加工區(qū)域、刀具電極、電極保持架以及基座 構(gòu)成的環(huán)路的寄生電容的放電電流急劇地增加，有效地使放電的初始電流衰減。
[0005] 在專利文獻2中記載有：在線電極切割放電加工裝置中，在電磁開閉器的觸點前 側(cè)的配線中設(shè)置可變電阻器，在從電磁開閉器的觸點至被加工物為止的配線中設(shè)置電感元 件。由此，根據(jù)專利文獻2,由可變電阻器和電感元件構(gòu)成向加工間隙供給微小放電能量的 電路，并且電感元件兼具用于抵消配線中的雜散電容成分的功能。
[0006] 在專利文獻3中記載有：在高頻放電加工裝置中，在高頻電力發(fā)生器和同軸電纜 的始端之間設(shè)置阻抗匹配電路，并且在同軸電纜的末端和放電電極之間設(shè)置阻抗匹配電 路。由此，根據(jù)專利文獻3,可以將高頻電力發(fā)生器的輸出阻抗變換為同軸電纜的特性阻抗， 將高頻電力發(fā)生器的輸出電力高效地導入同軸電纜，將從放電負載側(cè)觀察的阻抗匹配電路 的輸出阻抗視為純電阻，從而減少放電部分的靜電電容。
[0007] 專利文獻1 :日本特開昭59 - 042222號公報
[0008] 專利文獻2 :日本特開2000 - 052151號公報
[0009] 專利文獻3 :日本特開平1 一 240223號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 另一方面，本發(fā)明人對放電加工裝置的雜散電容進行了詳細研究。在放電加工裝 置中，對于在機械構(gòu)造及電纜中存在的雜散電容，按照其產(chǎn)生位置，認為大致存在2種。第 一種是極間并聯(lián)雜散電容，第二種是對地雜散電容。為了使表面粗糙度精細化，在省去了極 間并聯(lián)電容器的RC電路中，來自極間并聯(lián)雜散電容的電流和來自對地雜散電容的電流這2 種電流處于支配地位。為了進一步使表面粗糙度精細化，而需要使這2種電流減少。
[0011] 在專利文獻1?3中，僅有關(guān)于極間并聯(lián)雜散電容的記載，沒有任何關(guān)于對地雜散 電容的記載。因此，在專利文獻1?3中，對于如何抑制來自對地雜散電容的電流這一點， 沒有任何記載。
[0012] 本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種能夠抑制來自對地雜散 電容的電流的放電加工裝置。
[0013] 為了解決上述課題，實現(xiàn)目的，本發(fā)明的1個方式所涉及的放電加工裝置的特征 在于，具有電源、由電極和被加工物形成的極間、以及插入在所述電源和所述極間之間的對 地雜散電容電流抑制線圈。
[0014] 發(fā)明的效果
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，將對地雜散電容電流抑制線圈插入至電源和極間之間。由此，可以使 從電源向極間的電容(極間并聯(lián)電容器以及極間并聯(lián)雜散電容）充電的充電路徑低阻抗化， 并且可以使向?qū)Φ仉s散電容充電的充電路徑高阻抗化，因此，可以選擇性地抑制對地雜散 電容的影響，可以抑制放電加工時的來自對地雜散電容的電流。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是表示實施方式1所涉及的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0017] 圖2是表示實施方式1中的對地雜散電容電流抑制線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0018] 圖3是表示實施方式2所涉及的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0019] 圖4是表示實施方式2中的對地雜散電容電流抑制線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。
[0020] 圖5是表示實施方式2中的對地雜散電容電流抑制線圈的其他結(jié)構(gòu)例的圖。
[0021] 圖6是表示實施方式3所涉及的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0022] 圖7是表示實施方式3中的放電時的電壓以及電流的波形的圖。

【具體實施方式】
[0023] 下面，基于附圖，詳細說明本發(fā)明所涉及的放電加工裝置的實施方式。此外，本發(fā) 明并不受本實施方式限定。
[0024] 實施方式1
[0025] 使用圖1，對實施方式1所涉及的放電加工裝置100進行說明。圖1是表示放電加 工裝置100的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0026] 放電加工裝置100具有電源VI、開關(guān)電路la、對地雜散電容電流抑制電路lb、極間 4、電纜 5a、5b、電纜 6a、6b。
[0027] 電源VI例如是直流電源，產(chǎn)生直流電力。電源VI經(jīng)由開關(guān)電路la與極間4連接。 例如，電源VI是向極間4施加與精加工條件相匹配的加工用電壓，在極間4產(chǎn)生精加工所 需的放電的電源裝置。
[0028] 此外，電源VI也可以是交流電源。在電源VI為交流電源的情況下，也可以在電源 VI和開關(guān)電路la之間設(shè)置整流電路。
[0029] 開關(guān)電路la與電源VI和極間4之間電連接，例如與電源VI和電纜5a、5b之間電 連接。開關(guān)電路la用于使從電源VI向極間4施加的電壓接通/斷開，并且對從電源VI向 極間4施加的電壓的極性進行切換。
[0030] 對地雜散電容電流抑制電路lb是用于抑制來自對地雜散電容Cy21?Cy24的電 流的電路。對地雜散電容電流抑制電路lb的詳細內(nèi)容在后面記述。
[0031] 極間4由電極2和被加工物3形成。具體地說，電極2和被加工物3隔著加工間 隙而相對。
[0032] 電纜5a、5b將開關(guān)電路la和對地雜散電容電流抑制電路lb連接。電纜5a、5b例 如是同軸電纜，在絕緣外皮的內(nèi)側(cè)同軸狀地具有用于將開關(guān)電路la和對地雜散電容電流 抑制電路lb連接的電力線、以及地線。
[0033] 電纜6a、6b將對地雜散電容電流抑制電路lb和極間4連接。電纜6a、6b例如是 同軸電纜，在絕緣外皮的內(nèi)側(cè)同軸狀地具有用于將對地雜散電容電流抑制電路lb和極間4 連接的電力線、以及地線。
[0034] 在放電加工裝置100中，在放電加工機主體(未圖示）和/或電纜5a、5b、6a、6b中 存在雜散的電容成分。該雜散電容大體分為2種，圖1所不的Cyl表不與極間4并聯(lián)地存 在的極間并聯(lián)雜散電容，Cy21?Cy24表示相對于大地而存在的對地雜散電容。
[0035] 此外，在圖1中，例示出了使用電纜5&、513、6&、613的情況，但不需要一定使用電纜， 特別地，優(yōu)選將對地雜散電容電流抑制電路lb和極間4之間的電纜盡可能縮短，從而使該 電纜中包含的極間并聯(lián)雜散電容減少。
[0036] 對地雜散電容電流抑制電路lb具有對地雜散電容電流抑制線圈La、限流電阻R1、 時間常數(shù)調(diào)整線圈L1、以及極間并聯(lián)電容器C1。
[0037] 具體地說，在對地雜散電容電流抑制電路lb中，對地雜散電容電流抑制線圈La插 入至電源VI和極間4之間，例如插入至限流電阻R1、時間常數(shù)調(diào)整線圈L1及極間并聯(lián)電容 器C1，與電纜5a、5b之間。限流電阻R1串聯(lián)連接在電源VI和極間4之間，例如，串聯(lián)連接 在對地雜散電容電流抑制線圈La和極間4之間。時間常數(shù)調(diào)整線圈L1串聯(lián)連接在電源VI 和極間4之間，例如串聯(lián)連接在對地雜散電容電流抑制線圈La和極間4之間。極間并聯(lián)電 容器C1相對于電源VI與極間4并聯(lián)連接。
[0038] 更具體地說，對地雜散電容電流抑制線圈La例如具有鐵心La3(參照圖2)、第1繞 組Lai、以及第2繞組La2。鐵心La3例如由鐵素體形成。
[0039] 第1繞組Lai連接在電源VI和電極2之間，例如在將電源VI和電極2連接的線 上串聯(lián)連接。第1繞組Lai例如串聯(lián)連接在限流電阻R1、時間常數(shù)調(diào)整線圈L1及極間并 聯(lián)電容器C1，與電纜5a之間。第1繞組Lai沿與第2繞組La2相反的方向卷繞在鐵心La3 上。
[0040] 第2繞組La2連接在電源VI和被加工物3之間，例如串聯(lián)連接在將電源VI和被加 工物3連接的線上。第2繞組La2例如串聯(lián)連接在電纜6a和電纜5a之間。第2繞組La2 沿與第1繞組Lai相反的方向卷繞在鐵心La3上。
[0041] 對地雜散電容電流抑制電路lb配置在極間4 (放電加工機主體）的附近，以減少 極間并聯(lián)雜散電容Cyl。但是，該結(jié)構(gòu)示出的是使對地雜散電容電流抑制電路lb后段的極 間并聯(lián)雜散電容Cyl的影響減少的最佳方式的例子。另外，在對來自極間并聯(lián)雜散電容Cyl 的電流的抑制中，最佳方式為，將對地雜散電容電流抑制電路lb的結(jié)構(gòu)要素全部配置在極 間4的附近，但只要插入結(jié)構(gòu)要素中的至少1個，就具有抑制效果。但是，為了對來自對地 雜散電容Cy21?Cy24的電流進行抑制，需要將對地雜散電容電流抑制線圈La插入至電源 VI和極間4之間，與此相對，限流電阻R1和時間常數(shù)調(diào)整線圈L1的插入位置是任意的。
[0042] 開關(guān)電路la具有開關(guān)元件SW1?SW4以及限流電阻R2。在開關(guān)電路la中，開關(guān) 元件SW1?SW4例如由全橋型構(gòu)成，從未圖示的控制電路供給控制信號。開關(guān)元件SW1? SW4的功能為，對向電極2和被加工物3施加的電壓的極性進行切換以及對所施加的電壓的 脈沖進行控制。
[0043] 例如，在放電加工中，對于將開關(guān)元件SW1和開關(guān)元件SW4設(shè)為接通，將開關(guān)元件 SW2和開關(guān)元件SW3設(shè)為斷開而得到的反極性加工，表面粗糙度小，速度慢。相反地，對于將 開關(guān)元件SW1和開關(guān)元件SW4設(shè)為斷開，將開關(guān)元件SW2和開關(guān)元件SW3設(shè)為接通而得到 的正極性加工，具有表面粗糙度大且速度快的傾向。即，極性的切換意味著可以實現(xiàn)該加工 特性的選擇。關(guān)于脈沖控制，通過在放電結(jié)束時、短路時、電弧電流持續(xù)時等，適當?shù)剌斎肟?制信號從而具有使加工穩(wěn)定的效果。但是，并不一定需要脈沖控制和全橋電路，也可以是半 橋型或單一開關(guān)型，也可以在開關(guān)元件中使用半導體開關(guān)或機械式繼電器。
[0044] 開關(guān)電路la內(nèi)的限流電阻R2,例如在開關(guān)電路la內(nèi)相對于開關(guān)元件SW1?SW4 設(shè)置在輸出側(cè)，防止元件或電纜在開關(guān)電路la的輸出端發(fā)生故障而短路時形成過電流。其 在利用電纜將開關(guān)電路la和對地雜散電容電流抑制電路lb連接等的物理距離較遠的情況 下是有效的。此外，在構(gòu)成為對地雜散電容電流抑制電路lb包含在開關(guān)電路la內(nèi)的情況 下，不一定需要限流電阻R2。
[0045] 對地雜散電容電流抑制電路lb內(nèi)的限流電阻R1在放電時以及短路時對來自電源 VI的電流進行限制，防止電弧電流持續(xù)。另外，在放電時可以對來自與限流電阻R1相比位 于后段的極間并聯(lián)雜散電容Cyl的電流進行限制，實現(xiàn)表面粗糙度的精細化。
[0046] 優(yōu)選限流電阻R1大于或等于500Ω而小于或等于2kQ。如果限流電阻R1大于 2kQ，則因限流電阻R1而妨礙向極間并聯(lián)電容器C1或者極間并聯(lián)雜散電容Cyl的充電速 度，可能使放電頻度即放電頻率下降，使加工速度降低。或者，如果限流電阻R1小于500 Ω， 則在放電時以及短路時難以對來自電源VI的電流進行限制。
[0047] 優(yōu)選在限流電阻R1大于或等于500 Ω而小于或等于2k Ω時，限流電阻R2大于或 等于8 Ω而小于或等于100 Ω。如果限流電阻R2大于100 Ω，則因限流電阻R2而妨礙向極 間并聯(lián)電容器C1或者極間并聯(lián)雜散電容Cyl的充電速度，可能使放電頻度即放電頻率減 少，使加工速度降低?；蛘?，如果限流電阻R2小于8 Ω，則難以防止元件或電纜在開關(guān)電路 la的輸出端發(fā)生故障而短路時形成過電流。
[0048] 優(yōu)選在限流電阻R1大于或等于500 Ω而小于或等于2k Ω時，極間并聯(lián)電容器C1 大于或等于l〇〇pF而小于或等于2nF。如果極間并聯(lián)電容器C1大于2nF，則充電速度變慢， 可能使放電頻度即放電頻率下降，使加工速度降低。或者，如果極間并聯(lián)電容器C1小于 100pF，則難以在短時間內(nèi)積蓄充分的放電能量。
[0049] 對地雜散電容電流抑制電路lb內(nèi)的時間常數(shù)調(diào)整線圈L1，用于對向極間并聯(lián)電 容器C1以及極間并聯(lián)雜散電容Cyl充電的充電時間常數(shù)進行調(diào)整，得到大于或等于RC電 路的充電速度。通過使充電速度提高，從而可以使放電頻率增加，使加工速度提高。通過該 線圈的作用而成為RLC電路，通過滿足下述式（1)(臨界條件)，從而能夠以大于或等于RC 電路的充電時間常數(shù)的時間常數(shù)對極間并聯(lián)雜散電容Cyl進行充電。
[0050]

【權(quán)利要求】
1. 一種放電加工裝置，其特征在于，具有： 電源； 極間，其由電極和被加工物形成；以及 對地雜散電容電流抑制線圈，其插入在所述電源和所述極間之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于， 還具有開關(guān)電路，該開關(guān)電路對從所述電源向所述極間施加的電壓的極性進行切換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于， 還具有限流電阻，該限流電阻串聯(lián)連接在所述電源和所述極間之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于， 還具有時間常數(shù)調(diào)整線圈，該時間常數(shù)調(diào)整線圈串聯(lián)連接在所述電源和所述極間之 間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于， 串聯(lián)連接在所述電源和所述極間之間的限流電阻、 串聯(lián)連接在所述電源和所述極間之間的時間常數(shù)調(diào)整線圈、以及 所述對地雜散電容電流抑制線圈中的至少1個配置在所述極間的附近。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于， 所述對地雜散電容電流抑制線圈具有： 鐵心； 第1繞組，其連接在所述電源和所述電極之間，卷繞在所述鐵心上； 第2繞組，其連接在所述電源和所述被加工物之間，沿與所述第1繞組相反的方向卷繞 在所述鐵心上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的放電加工裝置，其特征在于， 所述第1繞組和所述第2繞組的繞數(shù)以及卷繞間隔中的至少一個不同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于， 還具有二極管，該二極管串聯(lián)連接在所述對地雜散電容電流抑制線圈和所述極間之 間。
【文檔編號】B23H1/02GK104066540SQ201280014718
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】高田智昭, 橋本隆, 金利映, 中川孝幸, 佐佐木祐飛, 那須祐兒, 寺島正人 申請人:三菱電機株式會社