线电极放电加工装置、线电极放电加工方法以及控制装置

摘要

本发明的目的在于得到能够以与极间状态对应的加工速度容易地执行加工的线电极放电加工装置、线电极放电加工方法以及控制装置，在线电极放电加工装置的控制装置中，控制装置构成为具有：速度比例运算器，其基于NC数据，对与角部加工部处的加工量对应的角部加工部处的角部加工速度相关的加工速度信息进行计算；反馈加工速度运算器，其作为在线电极放电加工中的反馈控制中使用的加工速度，对与在线电极放电加工中测定出的线电极和被加工物之间的极间状态对应的加工速度进行计算而将其作为反馈加工速度；以及乘法器，其基于加工速度信息以及反馈加工速度，计算在对角部加工部进行加工时的加工装置的控制中所使用的加工速度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在变更加工速度的同时对被加工物进行加工的 线电极放电加工装置、线电极放电加工方法以及控制装置。

背景技术

线电极放电加工装置具有加工速度控制系统，该加工速度控制 系统使加工速度增加或减小，以使得被加工物和线电极之间的极间状 态(例如，极间电压、放电频率)的检测值恒定。由于在上述极间高 频干扰(噪声)较多，因此，即使在进行直线加工时，极间状态的检 测值也经常较大地变动。

作为其对策，存在通过平均化处理或者低通滤波器(仅去除高 频成分的滤波器)处理而实现加工速度的稳定化的方法。然而，在角 部加工部处，由于加工量急剧地变化，因此，通过平均化处理以及低 通滤波器处理，无法确保加工速度控制的响应性。因此，在专利文献 1中记载的线电极放电加工装置，预先预测加工量的变化，并根据该 预测值而控制角部加工部的加工速度。

专利文献1：日本专利第5077433号公报

发明内容

然而，在上述现有技术中，由于基于事先的预测值而控制加工 速度，因此，在由于被加工物内的残留应力而导致被加工物变形的情 况下，无法修正加工速度。另外，在上述现有技术中，在由于加工屑 的排出或者温度等状况而在加工中产生变化的情况下，无法修正加工 速度。另外，在上述现有技术中，在对应于各个加工状况而调整加工 速度的情况下，存在只有熟练的作业者才能够进行应对的问题、以及 调整工时长的问题等。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到能够以与 极间状态对应的加工速度容易地执行加工的线电极放电加工装置、线 电极放电加工方法以及控制装置。

为了解决上述课题并实现目的，本发明的特征在于，具有：加 工装置，其利用线电极对被加工物的直线加工部以及角部加工部进行 线电极放电加工；以及控制装置，其控制所述加工装置，所述控制装 置具有：角部速度运算部，其基于在对所述被加工物进行线电极放电 加工时所使用的加工程序即NC数据，对与所述角部加工部处的加工 量对应的所述角部加工部处的角部加工速度相关的加工速度信息进 行计算；反馈运算部，其对与在所述线电极放电加工中测定出的所述 线电极和所述被加工物之间的极间状态对应的加工速度进行计算，作 为在所述线电极放电加工的反馈控制中使用的反馈加工速度；以及输 出速度运算部，其基于所述加工速度信息以及所述反馈加工速度，计 算在对所述角部加工部进行加工时的所述加工装置的控制中所使用 的控制加工速度。

发明的效果

根据本发明，具有能够以与极间状态对应的加工速度容易地执 行加工的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的线电极放电加工装置的结构的 图。

图2是表示实施方式1所涉及的控制装置的结构的框图。

图3是用于说明接近移动量的图。

图4是说明按照圆弧轨迹对被加工物的内角进行加工时的加工 量的图。

图5是表示速度比例以及加工速度的一个例子的图。

图6是用于说明无负载时间的图。

图7是表示实施方式2所涉及的控制装置的结构的框图。

图8是表示计算出的速度变化量和实时的加工速度之间的关系 的一个例子的图。

图9是表示实施方式3所涉及的控制装置的结构的框图。

图10是表示上限速度的一个例子的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式所涉及的线电极放电加 工装置、线电极放电加工方法以及控制装置进行详细说明。此外，这 些实施方式并不限定于本发明。

实施方式1.

图1是实施方式1所涉及的线电极放电加工装置的结构的图。 本实施方式的线电极放电加工装置1基于与加工量的变化相关的信 息(事先信息)、和极间状态(放电状态)，变更对被加工物的加工 速度。线电极放电加工装置1控制加工速度，以使得在被加工物4 和线电极3之间的极间状态的状态量(后述的极间电压V1等)与指 令值(后述的极间电压指令C1)一致。

线电极放电加工装置1具有对被加工物4进行加工的加工装置 5。加工装置5具有：线电极3、线轴31、送出辊32、卷绕辊33、供 电件7。线轴31将线电极3向送出辊32送出。

送出辊32将从线轴31送来的线电极3向被加工物4侧送出， 由此，控制线电极3的张力。送出辊32设置在线轴31和被加工物4 之间，主要向线电极3的行进方向的反方向施加张力。

卷绕辊33配置在对线电极3进行回收这一侧。卷绕辊33以大 致恒定的回收速度对经由送出辊32从线轴31送来的线电极3进行卷 绕。根据该结构，线电极3张紧架设在送出辊32和卷绕辊33之间。 并且，利用所张紧架设的线电极3对被加工物4进行加工。

另外，线电极放电加工装置1具有控制装置2X和加工电源30。 加工电源30与控制装置2X、被加工物4以及供电件7连接。加工电 源30是通过按照来自控制装置2X的指示向供电件7供给电流，从 而向线电极3和被加工物4之间施加电压的电源装置。

线电极放电加工装置1通过控制被加工物4和线电极3的相对 位置而控制加工路径。因此，线电极放电加工装置1可以通过控制线 电极3的位置而控制加工路径，也可以通过控制被加工物4的位置而 控制加工路径。

在控制线电极3的位置的情况下，控制装置2X对包含线轴31、 送出辊32、卷绕辊33和供电件7在内的加工装置5的位置进行控制。 另外，在控制被加工物4的位置的情况下，控制装置2X对载置被加 工物4的基座(未图示)的位置进行控制。以下，对线电极放电加工 装置1通过控制线电极3的位置(加工装置5)而控制加工路径的情 况进行说明。

图2是表示实施方式1所涉及的控制装置的结构的框图。控制 装置2X具有：速度比例运算器21、减法器22、反馈加工速度运算 器23、乘法器24。

速度比例运算器(角部速度运算部)21基于事先所取得的事先 信息，计算加工速度相对于基准值的比例。事先信息例如是加工形状 (半径等)、接近移动量、放电间隙等。基准值(基准加工速度)例 如是直线加工部的加工速度。

速度比例运算器21计算与被加工物4的角部加工部处的加工速 度相关的加工速度信息。本实施方式的速度比例运算器21计算角部 加工部的最佳的加工速度(角部加工速度)相对于直线加工部的加工 速度(直线加工速度)的比例(以下，称为速度比例)。

图3是用于说明接近移动量的图。在此，对线电极3一边向X 方向(图内的右方向)移动、一边对被加工物4进行加工的情况进行 说明。线电极放电加工装置1通过使线电极3向被加工物4进行多次 移动(往复加工或者向同一方向的反复加工等)，从而对被加工物4 进行多次加工。线电极放电加工装置1例如对被加工物4减小粗加工、 和第1次精加工～第N次(N为自然数)精加工。

在图3中，利用剖面图示出进行第1次精加工和第2次精加工 时的线电极3相对于被加工物4的位置。线电极3在进行第1次精加 工时，移动至与第1次的加工面51之间的距离成为放电间隙G1的 位置P1。另外，线电极3在进行第2次精加工时，移动至与第2次 加工面52之间的距离成为放电间隙G2的位置P2。

在该情况下，进行第1次精加工和第2次精加工时的、从线电 极3至被加工物4的沿Y方向的距离(从线电极3至被加工物4的 最短距离)的差为接近移动量60。换言之，线电极3的位置P1的Y 坐标和位置P2的Y坐标的差(距离)为接近移动量60。

此外，由于在第1次精加工和第2次精加工中，有时放电间隙 G1、G2的大小不同，因此，接近移动量60并不限定于与放电间隙 G1、G2相对应。通过在第2次精加工结束之后，进行直至第N次为 止的精加工，从而使得被加工物4被加工至最终加工面53。

图4是说明按照圆弧轨迹对被加工物的内角进行加工时的加工 量的图。在直线加工部(直线区间)以及角部加工部(角部区间)这 两者中，即使在以加工速度V1对被加工物4进行加工的情况下，直 线加工部和角部加工部处的加工量也不同。

图4所示的区域30S是直线加工部处的加工量，区域30C是角 部加工部处的加工量。如图4所示，角部加工部处的加工量大于直线 加工部处的加工量。因此，控制装置2X以角部加工部处的加工速度 小于直线加工部处的加工速度的方式控制加工速度。

因此，速度比例运算器21基于在对被加工物4进行线电极放电 加工时所使用的加工程序即NC数据D1，计算角部加工部处的速度 比例。此时，速度比例运算器21使用前阶段的放电加工时的加工条 件、实验结果以及NC数据D1内的加工轨迹(加工路径)等的至少 1种而计算速度比例。放电加工时的加工条件例如是加工位置、放电 间隙等电气条件等，实验结果是加工条件和适合于该加工条件的速度 比例的对应关系等。

速度比例运算器21计算的速度比例，是与直线加工部处的加工 体积(加工量)和角部加工部处的加工体积的加工体积比相对应的值。 此处的加工体积是通过线电极3进行加工的被加工物4的加工量，加 工体积比＝(角部加工部处的加工体积)/(直线加工部处的加工体 积)。速度比例运算器21例如，将加工体积比的倒数计算作为直线 加工部和角部加工部的加工进给速度比即速度比例。在将加工体积比 的倒数作为速度比例的情况下，加工进给速度与加工体积成反比。速 度比例运算器21针对内角加工部，计算出小于或等于1的速度比例， 针对外角加工部，计算出大于或等于1的速度比例。速度比例运算器 21将计算出的速度比例发送至乘法器24。

减法器22计算针对被加工物4和线电极3之间的极间的极间电 压指令C1、和实际的极间电压V1的差值。极间电压指令C1是表示 向极间施加的电压的指令，实际的极间电压V1是在加工时反馈的极 间电压。减法器22将从实际的极间电压V1减去由极间电压指令C1 所示的电压而得到的值(电压值)发送至反馈加工速度运算器23。

反馈加工速度运算器(反馈运算部)23，基于来自减法器22的 电压值，对在线电极放电加工的反馈控制中使用的加工速度(反馈加 工速度)进行计算。反馈加工速度运算器23在来自减法器22的电压 值高于规定值的情况下，由于被加工物4和线电极3之间的距离(间 隙)长，因此，加快线电极3的移动速度(加工速度)。另一方面， 反馈加工速度运算器23在来自减法器22的电压值小于规定值的情况 下，由于被加工物4和线电极3之间的距离(间隙)短，因此，减慢 线电极3的移动速度(加工速度)。反馈加工速度运算器23将计算 出的加工速度发送至乘法器24。

乘法器(输出速度运算部)24对在加工装置5的控制中使用的 加工速度进行计算。具体地说，乘法器24通过将来自反馈加工速度 运算器23的加工速度、与由速度比例运算器21计算出的速度比例相 乘，从而计算角部加工部处的加工速度(控制加工速度)Sx。乘法 器24将作为相乘结果的加工速度Sx输出至加工装置5。

然后，对控制装置2X的控制处理步骤进行说明。在对角部加工 部进行加工时，向速度比例运算器21输入作为事先信息的NC数据 D1、前阶段的放电加工时的加工条件、以及实验结果。速度比例运 算器21利用这些信息，计算在下一个阶段的放电加工时使用的速度 比例，并将计算结果发送至反馈加工速度运算器23。

另外，向减法器22输入在前阶段中实时地测定出的极间电压 V1、和作为下一个阶段的电压指令的极间电压指令C1。减法器22 从极间电压V1减去极间电压指令C1，并将相减结果(电压值)发 送至反馈加工速度运算器23。

反馈加工速度运算器23基于来自减法器22的电压值，计算在 反馈加工中使用的加工速度。减法器22将计算出的加工速度发送至 乘法器24。

乘法器24将来自反馈加工速度运算器23的加工速度、与由速 度比例运算器21计算出的速度比例相乘。乘法器24将作为相乘结果 的加工速度Sx输出至加工装置5。由此，加工装置5以与加工速度 Sx对应的速度使线电极3移动。

控制装置2X在对角部加工部进行加工时，反复进行下述处理， 即，将基于反馈的电压计算出的加工速度与基于事先信息计算出的速 度比例相乘的处理、以作为相乘结果的加工速度对被加工物4进行加 工的处理。

此外，速度比例运算器21在对直线加工部进行加工时，向乘法 器24输出1。由此，在对直线加工部进行加工时，将对直线加工部 设定出的加工速度输入至乘法器24。

图5是表示速度比例以及加工速度的一个例子的图。图5的横 轴是时间，上部侧的纵轴是速度比例，下部侧的纵轴是实时的加工速 度。如上部侧所示，在角部加工部t2处，速度比例在从1下降至0.1 之后，在规定的区间内成为恒定值(0.1)，然后，上升至原来的值 即1。此外，在直线加工部t1、t3处，速度比例运算器21向乘法器 24输出1。

另外，实时的加工速度对应于速度比例而变化。其原因在于， 实时的加工是以与从乘法器24输出的加工速度Sx相对应的加工速 度进行的。具体地说，在直线加工部t1处，成为大致恒定的加工速 度，在角部加工部t2处，在加工速度下降之后，恢复为原来的加工 速度，在直线加工部t3处，成为与直线加工部t1相同的大致恒定的 加工速度。

在本实施方式中，以与基于事先信息的速度比例、极间电压指 令C1、实际的极间电压V1相对应的加工速度Sx进行加工。这样， 基于与加工量变化相关的事先信息而进行加工，由此，即使在直线加 工部和角部加工部的加工量急剧变化时，也能够确保可进行应对的响 应性。另外，通过极间状态量与极间电压指令C1一致的反馈控制变 更加工速度，因此，不需要参数调整的熟练度，且参数调整的时间缩 短。其原因在于，极间状态量始终恒定，因此，不需要单独对角部加 工进行参数调整，能够与直线加工同样地对角部加工的参数进行调 整。

此外，在本实施方式中，对极间状态量为极间电压V1的情况进 行了说明，但极间状态量也可以是极间电压V1以外的物理量。例如， 极间状态量可以是加工速度、放电频率或者无负载时间。另外，极间 状态量也可以是根据极间电压、加工速度、放电频率、无负载时间中 的大于或等于2个所计算出的值。

图6是用于说明无负载时间的图。在线电极放电加工装置1中， 通过接通加工电源30，在线电极3和被加工物4之间产生电压。在 该情况下，在接通加工电源30的定时，电压上升至V2，然后，如果 在线电极3和被加工物4之间发生放电，则电压下降至V3。线电极 3和被加工物4之间的电压从V2至V3为止这一期间的时间为无负 载时间Tn。

另外，在本实施方式中，对控制加工速度的情况进行了说明， 但控制装置2X也可以根据基于事先信息的速度比例、极间电压指令 C1、实际的极间电压V1而控制间歇时间。间歇时间是使向线电极3 和被加工物4之间施加的脉冲电压间歇停止的脉冲停止时间。

如上所述，根据实施方式1，由于根据基于事先信息的速度比例 和极间状态而计算角部加工部处的加工速度Sx，因此，具有能够以 与极间状态相对应的加工速度容易地执行高精度的加工的效果。

实施方式2.

下面，使用图7以及图8对本发明的实施方式2进行说明。在 实施方式2中，基于事先信息，计算角部加工部处的最佳的加工速度， 并基于该最佳的加工速度和极间状态而计算加工速度。

图7是表示实施方式2所涉及的控制装置的结构的框图。对图7 的各结构要素中的实现与图2所示的实施方式1的控制装置2X相同 功能的结构要素标注相同的标号，并省略重复说明。

控制装置2Y具有：减法器22、反馈加工速度运算器23、速度 变化量运算器25、加法器26。速度变化量运算器25基于事先所取得 的事先信息(NC数据D1等)，计算角部加工部的最佳的加工速度。

速度变化量运算器25计算的加工速度，是角部加工部处的加工 速度相对于直线加工部处的加工速度的变化量。换言之，速度变化量 运算器25将直线加工部处的加工速度与角部加工部处的加工速度的 差值，计算作为角部加工部处的加工速度(以下，称为速度变化量 S1)。该速度变化量S1是与直线加工部处的加工体积和角部加工部 处的加工体积的加工体积比相对应的值。速度比例运算器21将计算 出的速度变化量S1发送至加法器26。

此外，速度变化量运算器25，在对直线加工部进行加工时，向 加法器26输出0。由此，在对直线加工部进行加工时，将对直线加 工部设定出的加工速度输入至加法器26。

另外，速度变化量运算器25，在对内角加工部进行加工时，向 加法器26输出负值。另外，速度变化量运算器25，在对外角加工部 进行加工时，向加法器26输出正值。由此，在对内角加工部进行加 工时，将对内角加工部设定出的加工速度输入至加法器26，在对外 角加工部进行加工时，将对外角加工部设定出的加工速度输入至加法 器26。

本实施方式的反馈加工速度运算器23，将计算出的加工速度(加 工速度S2)发送至加法器26。加法器(输出速度运算部)26对在加 工装置5的控制中使用的加工速度进行计算。具体地说，加法器26 通过将速度变化量S1与加工速度S2相加而计算加工速度Sy。加法 器26将作为相加结果的加工速度Sy输出至加工装置5。

下面，对控制装置2Y的控制处理步骤进行说明。向速度变化量 运算器25输入作为事先信息的NC数据D1、前阶段的放电加工时的 加工条件、实验结果。速度变化量运算器25利用这些信息，对在下 一个阶段的放电加工时使用的速度变化量S1进行计算，并将计算结 果发送至反馈加工速度运算器23。

另外，减法器22从极间电压V1减去极间电压指令C1，将相减 结果(电压值)发送至反馈加工速度运算器23。反馈加工速度运算 器23基于来自减法器22的电压值，对在反馈加工中使用的加工速度 (加工速度S2)进行计算。减法器22将计算出的加工速度S2发送 至加法器26。

加法器26将来自反馈加工速度运算器23的加工速度S2与由速 度变化量运算器25计算出的速度变化量S1相加。加法器26将作为 相加结果的加工速度Sy输出至加工装置5。由此，加工装置5以与 加工速度Sy对应的速度使线电极3移动。

控制装置2Y反复进行下述处理，即，将基于所反馈的电压而计 算出的加工速度S2与基于事先信息而计算出的速度变化量S1相加 的处理、和以作为相加结果的加工速度Sy对被加工物4进行加工的 处理。

图8是表示计算出的速度变化量和实时的加工速度的关系的一 个例子的图。图8的横轴是时间，纵轴是加工速度。如图8所示，速 度变化量S1在角部加工部t2处，在暂时下降之后，在所定的区间内 成为恒定值，然后，上升至原来的值。此外，在直线加工部t1、t3 处，速度变化量为0。

反馈加工速度运算器23计算的加工速度S2，在直线加工部t1 处大致为0。另外，加工速度S2在角部加工部t2处的从入口至中央 部附近为止为大于0的值，在中央部附近为小于0的值，在从中央部 附近至出口为止为大于0的值。并且，加工速度S2在直线加工部t3 处大致为0。此外，加工速度S2并不限定于在角部加工部的前半段 为大于0。另外，加工速度S2并不限定于在角部加工部的后半段小 于0。即，图8所示的加工速度S2是一个例子，加工速度S2根据加 工状态而存在成为正值的定时和成为负值的定时。

从加法器26输出的加工速度Sy是将速度变化量S1与加工速度 S2相加而得到的。加工速度Sy在直线加工部t1处为大致恒定值， 在角部加工部t2处暂时下降之后上升至原来的加工速度。并且，加 工速度Sy在直线加工部t3处，成为与直线加工部t1同样的大致恒 定值。

如上所述，根据实施方式2，由于根据基于事先信息的速度变化 量S1和极间状态而计算角部加工部t2处的加工速度Sy，因此，具 有能够以与极间状态对应的加工速度容易地执行加工的效果。

实施方式3.

下面，使用图9以及图10对本发明的实施方式3进行说明。在 实施方式3中，在角部加工部t2处的速度比例减小的期间使设定的 上限速度减小，在速度比例为恒定值的期间或者增加的期间，设定与 直线加工部t1、t3相同的上限速度。

图9是表示实施方式3所涉及的控制装置的结构的框图。对图9 的各结构要素中的实现与图2所示的实施方式1的控制装置2X相同 功能的结构要素标注相同标号，并省略重复说明。

控制装置2Z具有：速度比例运算器21、减法器22、反馈加工 速度运算器23、乘法器24、速度上限运算器27、速度限制部28。向 速度上限运算器27输入与速度比例运算器21相同的信息。具体地说， 向速度上限运算器27输入NC数据D1、前阶段的放电加工时的加工 条件、实验结果。

速度上限运算器27基于所输入的信息，对在直线加工部t1、t3 以及角部加工部t2处的上限速度Smax进行计算。换言之，速度上 限运算器27针对被加工物4的各个加工位置，计算与加工条件等对 应的上限速度Smax。速度上限运算器27将计算出的上限速度Smax 发送至速度限制部28。

本实施方式的乘法器24，将作为相乘结果的加工速度Sx发送 至速度限制部28。因此，向速度限制部28输入上限速度Smax和加 工速度Sx。速度限制部28输出加工速度Sx不超过上限速度Smax 的范围的加工速度Sz。具体地说，速度限制部28在加工速度Sx不 超过上限速度Smax的情况下，将加工速度Sx直接作为加工速度Sz 进行输出。并且，速度限制部28在加工速度Sx超过上限速度Smax 的情况下，将上限速度Smax作为加工速度Sz进行输出。

图10是表示上限速度的一个例子的图。速度上限运算器27针 对直线加工部t1、t3设定大致恒定的上限速度Smax(例如， 10mm/min)。另外，速度上限运算器27，针对角部加工部t2处的速 度比例减小的期间(期间T1)，使上限速度Smax减小。速度上限 运算器27例如在期间T1的期间使上限速度Smax从10mm/min减小 至2mm/min。

另外，速度上限运算器27，针对角部加工部t2处的速度比例为 恒定值的期间(期间T2)以及速度比例增加的期间(期间T3)，使 上限速度Smax为大致恒定值。速度上限运算器27，例如作为与期间 T2，T3相对应的上限速度Smax而设定与直线加工部t1、t3相同的 10mm/min。

此外，速度上限运算器27，针对直线加工部t1、t3以及角部加 工部t2的期间T2，T3，也可以不设置上限速度Smax。另外，也可 以将速度上限运算器27以及速度限制部28配置在控制装置2Y中。 在该情况下，在控制装置2Y中，NC数据D1等输入至速度上限运 算器27以及速度变化量运算器25。另外，向速度限制部28输入来 自速度上限运算器27的上限速度Smax和来自加法器26的加工速度 Sy。并且，速度限制部28在加工速度Sy未超过上限速度Smax的情 况下，将加工速度Sy直接作为加工速度Sz进行输出。并且，速度 限制部28在加工速度Sy超过上限速度Smax的情况下，将上限速度 Smax作为加工速度Sz进行输出。

如上所述，根据实施方式3，速度上限运算器27针对角部加工 部t2处的速度比例减小的期间T1，使上限速度Smax减小，因此， 在角部加工部t2处需要急减速的情况下能够进行急减速。由此，能 够防止对角部加工部t2进行加工时的短路。

另外，速度上限运算器27针对角部加工部t2的期间T2、T3， 设定与直线加工部t1、t3相同的上限速度Smax，因此，在角部加工 部t2处速度比例为恒定值的期间或者增加的期间，能够防止被加工 物4和线电极3之间分离得较大。因此，能够一边防止加工时的短路 一边执行良好的加工。

工业实用性

如上所述，本发明所涉及的线电极放电加工装置、线电极放电 加工方法以及控制装置，适用于在变更加工速度的同时对被加工物的 加工。

标号的说明

1线电极放电加工装置，2X～2Z控制装置，3线电极，4被 加工物，5加工装置，21速度比例运算器，22减法器，23反馈加 工速度运算器，24乘法器，25速度变化量运算器，26加法器，27 速度上限运算器，28速度限制部，t1、t3直线加工部，t2角部加工 部。