电火花成型加工方法以及电火花成型加工装置

摘要

本发明提供一种通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的电火花成型加工装置，包括：判别装置(20)，产生表示加工间隙的异常状态的第一信号(NGc)、与表示加工间隙的正常状态的第二信号(OKc)；以及脉冲控制装置(30)，被设定第一扩大率以及比第一扩大率小的第二扩大率，并且被设定第一缩小率以及比第一缩小率小的第二缩小率。脉冲控制装置在输入了第一信号时，利用第一或第二扩大率中的某一个扩大断开时间，在输入了第二信号时，利用第一或第二缩小率中的某一个缩小断开时间。

说明书

技术领域

本发明涉及通过对形成在工具电极与工件之间的加工间隙供给电压而产生放电以加工工件的电火花成型加工(Die-Sinking ElectricDischarge Machining)装置。特别涉及根据加工间隙的状态对停止供给电压的断开(off)时间进行控制的电火花成型加工装置。

背景技术

电火花成型加工装置对由电介液充满的微小的加工间隙间歇地施加电压。如果电介液的绝缘特性被破坏，则在加工间隙中产生放电而开始导通(on)时间。在被控制的导通时间期间，对加工间隙供给电流脉冲，去除工件材料。为了恢复电介液的绝缘特性，电压的施加在被控制的断开时间期间停止。

如果电介液的绝缘特性没有充分恢复，则在导通时间中产生不期望的持续电弧放电。在持续电弧放电中，在加工间隙中流过大的电流密度的电流。但是，持续电弧放电不对工件材料的去除作出贡献。已知在持续电弧放电中，加工间隙的电压(以下称为“间隙电压”)比作为正常放电的过渡电弧放电低。

在断开时间中的绝缘特性进一步恶化时，在加工间隙中会产生对工件的加工造成决定性的恶劣影响的异常状态。异常状态例如是持续电弧放电的连续或集中放电。持续电弧放电的连续有时会使工具电极过度地消耗、或对工件造成无法恢复的损伤。仅在工件上的相同位置产生放电的集中放电有时也会损伤工件。已知通过大幅扩大断开时间来避免这样的异常状态。但是，过度扩大的断开时间会降低加工效率。

专利文献1公开了如下放电加工方法：在产生了异常放电的情况下，首先将断开时间从适当的初始值急剧地扩大至相当大的规定值。在将断开时间急剧扩大之后，每隔短的单位时间将其阶段性地缩小。公开的放电加工方法可以回避异常状态，同时能缩短加工时间。

专利文献2公开了如下放电加工方法：在检测出异常状态的情况下从基准值扩大断开时间，在检测出正常状态的情况下从基准值缩小断开时间。在该放电加工方法中，对扩大或缩小断开时间的步骤进行计数，根据该步骤的计数值，变更断开时间的基准值。其结果，断开时间的控制系统稳定。

专利文献1：日本特公昭57-36096号公报

专利文献2：日本专利第2564389号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种进一步提高了加工效率的电火花成型加工方法以及电火花成型加工装置。为了达成该目的，谋求在产生了异常状态时使扩大的断开时间最小化。另外，谋求在产生了正常状态时使断开时间尽可能迅速接近下限值。

在通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的本发明的电火花成型加工方法中，在检测到加工间隙的异常状态时，选择第一扩大率或比第一扩大率小的第二扩大率中的某一个，来扩大断开时间。

这样，通过选择至少两个不同的扩大率，回避在产生了异常状态时过度地扩大断开时间。也可以代替两个不同的扩大率，而选择至少两个不同的扩大时间幅度。

在通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的本发明的电火花成型加工方法中，在检测到加工间隙的异常状态时，选择第一缩小率或比第一缩小率小的第二缩小率中的某一个，来缩小断开时间。

这样，通过选择至少两个不同的缩小率，可以在产生了正常状态时使断开时间尽可能迅速地接近下限值。也可以代替两个不同的缩小率，而选择至少两个不同的缩小时间幅度。

进而，通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的本发明的电火花成型加工装置包括：

判别装置(20)，产生表示加工间隙的异常状态的第一信号(NGc)、与表示加工间隙的正常状态的第二信号(OKc)；以及

脉冲控制装置(30)，被设定第一扩大率以及比第一扩大率小的第二扩大率，在输入了第一信号时，利用第一或第二扩大率中的某一个，扩大断开时间。

脉冲控制装置在接着第二信号输入了第一信号时，用第一扩大率扩大断开时间，在连续输入了第一信号时，用第二扩大率扩大断开时间。

进而，通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的本发明的电火花成型加工装置包括：

判别装置(20)，产生表示加工间隙的异常状态的第一信号(NGc)、与表示加工间隙的正常状态的第二信号(OKc)；以及

脉冲控制装置(30)，被设定第一缩小率以及比第一缩小率小的第二缩小率，在输入了第二信号时，利用第一或第二缩小率中的某一个，缩小断开时间。

脉冲控制装置在接着第一信号输入了第二信号时，用第一缩小率缩小断开时间，在连续输入了第二信号时，用第二缩小率缩小断开时间。

进而，通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的本发明的电火花成型加工装置包括：判别装置(20)，产生表示加工间隙的异常状态的第一信号(NGc)、与表示加工间隙的正常状态的第二信号(OKc)；以及脉冲控制装置(30)，根据第一信号扩大断开时间，根据第二信号缩小断开时间。该脉冲控制装置在缩小断开时间之后输入了第一信号时，利用第一扩大率扩大断开时间，在扩大断开时间之后输入了第一信号时，利用比第一扩大率小的第二扩大率扩大断开时间。

进而，通过施加具有断开时间的电压，在加工间隙中产生放电而加工工件的本发明的电火花成型加工装置包括：判别装置(20)，产生表示加工间隙的异常状态的第一信号(NGc)、与表示加工间隙的正常状态的第二信号(OKc)；以及脉冲控制装置(30)，根据第一信号扩大断开时间，根据第二信号缩小断开时间。该脉冲控制装置在扩大断开时间之后输入了第二信号时，利用第一缩小率缩小断开时间，在缩小断开时间之后输入了第一信号时，利用比第一缩小率小的第二缩小率缩小断开时间。

根据本发明，在产生了异常状态时可以使扩大的断开时间最小化。另外，在产生了正常状态时可以使断开时间尽可能迅速地接近下限值。其结果，提高了放电加工的效率。

附图说明

图1是示出本发明的电火花成型加工装置的框图。

图2是示出图1的电火花成型加工装置的动作的时序图。

图3是示出图1的判别装置的动作的流程图。

图4是示出图1的脉冲控制装置的动作的流程图。

图5是示出图1的脉冲控制装置的动作的曲线图。

符号说明

1加工间隙

2直流电源

3开关元件

4限流电阻

5逆流阻止二极管

6检测电阻

10检测装置

20判别装置

30脉冲控制装置

40脉冲产生装置

50定时脉冲产生装置

60基准电压设定装置

80判别基准设定装置

90初始值设定装置

100基准值设定装置

具体实施方式

参照图1以及图2，说明本发明的电火花成型加工装置。直流电源2串联连接于形成在工具电极与工件之间的加工间隙1。由限流电阻4、开关元件3以及逆流阻止二极管5构成的串联连接的多个并联地连接于直流电源2与加工间隙1之间。为简化附图，在图1中仅示出了一个串联连接。根据需要，也可以在该串联连接中插入电感元件。利用从脉冲产生装置40中送出的门信号Gate来控制多个开关元件3。检测电阻6与加工间隙1并联地连接于直流电源2。检测电阻6对加工间隙1的间隙电压Vgap进行检测。图2中示出间隙电压Vgap的一个例子。

基准电压设定装置60设定第一基准电压V1与第二基准电压V2。根据工具电极与工件的材质，设定第一基准电压V1。根据电加工条件、特别是峰值电流值与无负载电压(即直流电源2的输出电压)，设定第二基准电压V2。第二基准电压V2通常比无负载电压低几V且比第一基准电压V1高。

定时脉冲产生装置50连接于脉冲产生装置40，产生多个检查脉冲CP1～CPn。如图2所示，在时刻t1，脉冲产生装置40使门信号Gate导通。在从时刻t1起经过了第一时间td1的时刻t2，定时脉冲产生装置50产生信号S1。第一时间td1是在正常放电中用于间隙电压Vgap从时刻t1上升至第二基准电压V2的充分的时间。在从时刻t2起经过了第二时间td2的时刻t4，定时脉冲产生装置50产生检查脉冲CP1。第二时间td2是比在良好放电时预期的无负载时间稍微长、且比导通时间短的时间。在从时刻t4起经过了第三时间td3的时刻t5，定时脉冲产生装置50产生检查脉冲CP2。如此方式，定时脉冲产生装置50产生多个检查脉冲CP1～CPn。在门信号Gate为截止(off)的时刻t6，定时脉冲产生装置50将信号S1设为截止。

检测装置10输入间隙电压Vgap，连接于基准电压设定装置60和定时脉冲产生装置50。检测装置10每当接收到检查脉冲CP1～CPn时，将间隙电压Vgap与第一基准电压V1进行比较。在间隙电压Vgap比第一基准电压V1高时，产生“0”电平信号。在间隙电压Vgap是第一基准电压V1以下时，产生“1”电平信号。检测装置10在一次放电中产生至少一个“1”电平信号时，将表示不良放电的NG信号提供给判别装置20。不良放电主要是持续电弧放电。检测装置10在一次放电中根本没有产生“1”电平信号时，将表示良好放电的OK信号提供给判别装置20。良好放电是维持过渡电弧电压的正常的火花放电。这样，检测装置10将各放电分类为良好放电与不良放电。

或者，检测装置10也可以在一次放电中产生了连续的两个“1”电平信号时，将NG信号提供给判别装置20，否则将OK信号提供给判别装置20。另外，检测装置10将间隙电压Vgap与第二基准电压V2进行比较，检测放电开始。在信号S1是导通且间隙电压Vgap是第二基准电压V2以下时，产生表示放电开始的脉冲信号SP。

基准值设定装置80设定比较NG信号的计数值的第一基准值、和比较OK信号的计数值的第二基准值。优选，根据工具电极的种类，设定第一以及第二基准值。另外，基准值设定装置80设定比较NG信号的连续数的第一复位基准值、和比较OK信号的连续数的第二复位基准值。

判别装置20连接检测装置10和基准值设定装置80，具有对NG信号进行计数的第一计数器、和对OK信号进行计数的第二计数器。在NG信号的计数值达到了第一基准值时，判别装置20将表示加工间隙1的异常状态的NGc信号提供给脉冲控制装置30。异常状态是有可能发生持续电弧放电的连续或集中放电的状态。在OK信号的计数值达到了第二基准值时，判别装置20将表示加工间隙1的正常状态的OKc信号提供给脉冲控制装置30。正常状态是不可能发生持续电弧放电的连续或集中放电的状态。

判别装置20暂时存储表示最新的NG信号或OK信号的标志。判别装置20在接着NG信号接收到NG信号时，对NG信号的连续数进行正向计数(count up)。判别装置20在接着OK信号接收到OK信号时，对OK信号的连续数进行正向计数。在NG信号的连续数达到了第一复位基准值时，判别装置20复位第二计数器的计数值。其结果，可以防止尽管持续电弧放电连续还是缩小断开时间的情况。在异常放电是OK信号的连续数达到了第二复位基准值时，判别装置20复位第一计数器的计数值。其结果，可防止尽管正常的放电连续还是扩大断开时间的情况。

界限值设定装置100设定断开时间的上限值与下限值。断开时间的下限值是加工间隙的绝缘恢复所需的最小的时间幅度。在利用石墨的工具电极来加工了铁的工件时，下限值被设定为导通时间的0.1倍左右。上限值被设定为下限值的256～512倍，以不使断开时间过度地扩大。初始值设定装置90设定导通时间、断开时间以及峰值电流这样的加工条件的初始值。由于在加工刚刚开始之后加工往往不稳定，所以初始值被设定为高于下限值。初始值优选设定为下限值的8～16倍。

脉冲控制装置30与判别装置20、初始值设定装置90以及界限值设定装置100连接，将表示导通时间、断开时间以及峰值电流的指令数据提供给脉冲产生装置40。脉冲控制装置30根据NGc信号以及OKc信号一定变更断开时间。对脉冲控制装置30设定至少两个不同的扩大率与至少两个不同的缩小率。为了提高加工效率，脉冲控制装置30选择性地使用该两个扩大率来扩大断开时间，选择性地使用两个缩小率来缩小断开时间。

脉冲控制装置30暂时存储表示断开时间的最新的变更是扩大还是缩小的标志。换言之，标志表示最新的输入信号是NGc信号还是OKc信号。脉冲控制装置30在缩小断开时间之后接收到NGc信号时，用第一扩大率急剧地扩大断开时间。在扩大断开时间之后接收到NGc信号时，用比第一扩大率小的第二扩大率进一步扩大断开时间。脉冲控制装置30在扩大断开时间之后接收到OKc信号时，用第一缩小率急剧地缩小断开时间。在缩小断开时间之后接收到OKc信号时，用比第一缩小率小的第二缩小率进一步缩小断开时间。

脉冲控制装置30在接着OKc信号接收到NGc信号时，用第一扩大幅度急剧地扩大断开时间。在接着NGc信号接收到NGc信号时，用比第一扩大幅度小的第二扩大幅度进一步扩大断开时间。脉冲控制装置30在接着NGc信号接收到OKc信号时，用第一缩小幅度急剧地缩小断开时间。在接着OKc信号接收到OKc信号时，用比第一缩小幅度小的第二缩小幅度进一步缩小断开时间。

第一以及第二扩大率是2的n次方。第一扩大率例如是“16”。第二扩大率被决定成尽可能小的值、例如“2”。第一以及第二缩小率是2的n次方。第一缩小率例如是“16”。第二缩小率被决定成尽可能小的值、例如“2”。第二扩大幅度是第一扩大幅度的一半以下。另外，第二缩小幅度是第一缩小幅度的一半以下。

脉冲产生装置40与检测装置10以及脉冲控制装置30连接，根据指令数据产生门信号Gate。在门信号Gate成为导通时，开关元件3成为导通，对加工间隙1施加直流电源2的电压。如图2所示，通过施加电压而在时刻t3产生放电。脉冲产生装置40在从时刻t3起经过了导通时间的时刻t6，将门信号Gate设为截止。

参照图3来说明判别装置20的动作过程。在步骤S1中，判别装置20将标志设定为“0”。在步骤S2中，判别装置20设定NG信号的计数值、OK信号的计数值、NG信号的连续数、OK信号的连续数、第一以及第二复位基准值、及第一以及第二基准值。NG信号的计数值和OK信号的计数值被设定为“0”。NG信号的连续数和OK信号的连续数也被设定为“0”。第一复位基准值例如被设定为“2”。第二复位基准值例如被设定为“5”。为了根据加工间隙1的状态的变化立即变更断开时间，第一以及第二基准值被设定为“1”。

在步骤S3中，判别装置20输入NG信号或OK信号。在步骤S4中输入信号是NG信号时，在步骤S5中对NG信号的计数值进行正向计数。在步骤S6中标志是“1”的情况、换言之NG信号连续的情况下，在步骤S7中对NG信号的连续数进行正向计数。在步骤S8中NG信号的连续数达到了第一复位基准值的情况下，在步骤S9中OK信号的计数值被复位成“0”。否则，过程跳到S12。接着步骤S9，过程进入到步骤S12。

在步骤S6中标志是“0”的情况下，在步骤S10中，判别装置20将标志设定为表示最新的输入信号是NG信号的“1”。在下一个步骤S11中，NG信号的连续数被设定为“1”。

在步骤S12中，判别装置20对NG信号的计数值与第一基准值进行比较。在NG信号的计数值是第一基准值以上的情况下，在步骤S13中判别装置20将NGc信号提供给脉冲控制装置30。否则，过程返回到步骤S3。接着步骤S13，过程返回到步骤S3。

在步骤S4中输入信号是OK信号时，在步骤S15中对OK信号的计数值进行正向计数。在步骤S16中标志是“0”的情况、换言之OK信号连续的情况下，在步骤S17中对OK信号的连续数进行正向计数。在步骤S18中OK信号的连续数达到了第二复位基准值的情况下，在步骤S19中NG信号的计数值被复位为“0”。否则，过程跳到S22。接着步骤S19，过程进入到步骤S22。

在步骤S16中标志是“1”的情况下，在步骤S20中，判别装置20将标志设定成表示最新的输入信号是OK信号的“0”。在下一个步骤S21中，OK信号的连续数被设定为“1”。

在步骤S22中，判别装置20对OK信号的计数值与第二基准值进行比较。在OK信号的计数值是第二基准值以上的情况下，在步骤S23中判别装置20将OKc信号提供给脉冲控制装置30。否则，过程返回到步骤S3。接着步骤S23，过程返回到步骤S3。

参照图4以及图5，说明脉冲控制装置30的动作过程。脉冲控制装置30根据NGc信号以及OKc信号，扩大或缩小断开时间。利用至少两个不同的扩大率，扩大断开时间。另外，利用至少两个不同的缩小率，缩小断开时间。也可以代替扩大率，利用两个不同的扩大幅度，扩大断开时间。另外，也可以代替缩小率，利用两个不同的缩小幅度，缩小断开时间。图5示出断开时间的扩大或缩小的一个例子。

在步骤S31中，脉冲控制装置30将标志设定为“0”。另外，在步骤S32中，脉冲控制装置30输入断开时间的上限值以及下限值。上限值是“512”且下限值是“1”。另外，脉冲控制装置30输入断开时间的初始值，将断开时间的指令数据提供给脉冲产生装置40。在图5中，断开时间的初始值被设定为下限值的8倍。

在步骤S33中，脉冲控制装置30输入NGc信号或OKc信号。在步骤S34中输入信号是NGc信号时，过程进入到步骤S35。在步骤S35中标志是“0”的情况下，在步骤S36中标志被设定为表示最新的输入信号是NGc信号的“1”。在下一个步骤S37中，用第一扩大率扩大断开时间。图5中的线A示出断开时间被急剧地扩大为初始值的16倍的情况。在接着步骤S37的步骤S46中，在加工结束的情况下，过程结束。否则，过程返回到步骤S33。

在步骤S35中标志是“1”的情况、换言之NGc信号连续的情况下，在步骤S38中将断开时间与上限值进行比较。在步骤S38中断开时间小于上限值的情况下，在步骤S39中用第二扩大率扩大断开时间。图5中的线B示出断开时间被扩大为当前值的两倍的情况。接着步骤S39，过程进入到步骤S46。在步骤S38中断开时间是上限值以上的情况下，过程跳到步骤S46。

在步骤S34中输入信号是OKc信号时，过程进入到步骤S41。在步骤S41中标志是“1”的情况下，在步骤S42中标志被设定为表示最新的输入信号是OKc信号的“0”。在下一个步骤S43中，用第一缩小率急剧地缩小断开时间。图5中的线C示出断开时间被急剧地缩小为当前值的16倍、换言之成为16分之1的情况。接着步骤S43，过程进入到步骤S46。

在步骤S41中标志是“0”的情况、换言之OKc信号连续的情况下，在步骤S44中对断开时间与下限值进行比较。在步骤S44中断开时间大于下限值的情况下，在步骤S45中用第二缩小率缩小断开时间。图5中的线D示出断开时间被缩小为当前值的两倍、换言之成为2分之1的情况。接着步骤S45，过程进入到步骤S46。在步骤S44中断开时间是下限值以下的情况下，过程跳到步骤S46。

另外，本发明不限于上述实施例，当然可以进行各种变形。