专利名称：电火花线切割机的加工控制方法
技术领域：
本发明涉及控制可实现稳定精加工的光杠进给的加工控制方法。
背景技术：
作为精加工时的光杠进给控制，有这样的方法检测线电极和工件间的放电脉冲数或加工电压这样的加工特性值，控制光杠进给速度以使该加工特性值与目标值一致，再沿预先所决定的路径来控制光杠进给量。这种控制方法是为了在加工结束后获得一定的加工槽宽的控制方法。但是，如果在实际的精加工中使用这种方法，特别是在拐角处附近，有时得不到所预期的加工形状。
如图1A所示，如果这样的工件1包含有形状精度差的部位，有时会发生由于工件1的精加工面和加工路径2不能保持规定的偏移，线电极与工件间的间隙过大而不能放电，有可能对加工面不能精加工。相反，如图2A所示，由于间隙过于狭窄造成不规则地摆动，甚至会在工件和线电极间形成短路状态下进行光杠进给，所以不仅不能对加工面进行精加工，还有可能使加工陷于停顿。
另一方面，与上述的控制方法一样，虽然可以进行恒定进给速度控制，固定光杠的进给速度，但是，即使用这种控制方法，也会在间隙宽的部位不能放电而在间隙窄的部位造成短路，所以，在整个加工面上得不到同样的表面光洁度。
作为改善精加工时的表面光洁度的方法，在日本公开专利特开平11-170118号公报中披露的方法是检测工件和线电极的间隙电压，在大约与加工路径正交的方向上相对移动线电极以使该检测到的间隙电压与基准电压之差为零，来防止形成加工面的波纹。
另外，作为使用放电脉冲数的现有的光杠进给控制方法，在日本公开专利特开2002-254250号公报中披露的方法是求出在加工过程中所检测出的放电脉冲数与作为基准的放电脉冲数的比率，用控制在每个规定时间所求得的线电极和工件相对移动距离的方法或为使检测放电脉冲数与基准放电脉冲数一致而控制放电休止时间等方法，来防止在拐角部分的加工中的线电极断线，提高加工速度，并且还能提高加工精度。
另外，在日本公开专利特开平4-30915号公报中披露的方法是在放电脉冲数的变化增减时，改变求出达到阈值的平均放电脉冲的时间区间，比较求得的该阈值和检测放电脉冲数，来控制放电脉冲的休止宽度，防止在拐角部分的加工中线电极断线。
在上述的日本公开专利特开平11-170118号公报中披露有在精加工中做成同样表面光洁度的方法。这种方法是控制线电极和工件间的间隙电压达到基准电压，再依据间隙电压进行控制。为了将整个加工面高效地做成同样的表面光洁度，必须将每单位距离的放电脉冲数控制为一定。如果间隙电压是一定的，推断放电脉冲数也是一定的，但是，即使间隙电压一定，放电脉冲数也未必一定。原因是加工电压强烈地依赖于从开始在线电极和工件间施加电压到放电为止的放电延迟时间，通常的电火花加工中放电延迟时间存在离散，所以，即使放电脉冲数相同，加工电压也有可能不一样。因此，采用日本公开专利特开平11-170118号公报中所披露的根据加工电压进行控制的方法不能获得足够的表面光洁度。
另外，作为根据放电脉冲数来控制加工的方法，虽然有在上述的日本公开专利特开2002-254250号公报和特开平4-30915号公报中所记载的方法，但这些方法都是控制进给速度或放电休止时间等方法，主要是为了防止线电极断线，而在包含有形状精度差的部位的复杂形状的加工中难以获得同样的加工表面光洁度。
发明内容
本发明是具有可以变更线电极与工件的相对位置的进给光杠驱动机构和检测放电脉冲数功能的电火花线切割机的加工控制方法；该方法包括如下步骤(1)检测出所述放电脉冲数；(2)根据所检测出的放电脉冲数计算提供给加工路径的修正值；(3)用所述修正值修正预先决定的加工路径；(4)控制所述进给光杠使其遵循所述修正后的加工路径。
通过加工路径的修正，使放电脉冲数均等而使加工面的表面光洁度均一。加工路径的修正只修正加工路径的法线方向上所求得的修正值。或者，通过用所述修正值修正偏移值，同样地修正加工路径，使加工面的表面光洁度均一。将所检测出的放电脉冲数与其目标值间的差乘以预先所决定的增益来求得所述修正值，或者，把该修正值作为将所检测出的放电脉冲数与其目标值间的差乘以预先所决定的增益而求得的值在每一定周期相加而累加的值。
另外，代替放电脉冲数而检测加工电压，将所检测出的加工电压与其目标值间的差值乘以预先所决定的增益而求得的值在每一定周期相加而累加作为修正值，求得加工路径的法线方向后，在该法线方向上只修正修正值的量来修正加工路径，或者修正偏移值后，用该修正偏移值求出加工路径，来进行加工。
另外，把光杠进给速度作为预先决定的一定值来进行上述的各加工。
按照本发明，由于放电脉冲数是均等的，所以加上面可以得到均一的表面光洁度。结果，在现有的光杠进给控制方法中所不能解决的包含有形状精度差的部位的复杂加工中，不会陷于不规则地摆动或不能加工的状态，可以按要求在整个加工面获得同样的加工表面光洁度。
图1A和图1B是形状精度差的凸出的拐角部分的精加工说明图。
图2A和图2B是形状精度差的凹入的拐角部分的精加工说明图。
图3A至图3C是本发明的精加工时的加工说明图。
图4是实施本发明的各实施例的电火花线切割机的主要部分框图。
图5是本发明的第一实施例的路径修正处理的流程图。
图6是本发明的第二实施例的路径修正处理的流程图。
图7是本发明的第三实施例的路径修正处理的流程图。
图8是本发明的各实施例的路径修正动作的说明图。
具体实施例方式
从参照附图的以下实施例的说明会使本发明的上述的以及其他的目的和特征更加清楚。
首先，概要说明本发明的加工控制方法。图1A是形状精度差的凸出的拐角部分的精加工说明图。对于所指令的加工路径2，由于工件1的凸出的拐角部分的加工面的形状精度差，在加工路径2和工件1之间产生大的间隙，有可能不发生放电，这部分的加工面的表面光洁度就会降低。因此，在本发明中，如图1B所示，修正加工路径2，使其与工件的加工面形状一致，成为修正加工路径2′，从而使放电脉冲数均等，以便得到同样的表面光洁度。
图2A是由于工件1的凹入的拐角部分的形状精度差而所指令的加工路径2和工件1之间的间隙变得过窄的情况，这种情况下，会发生不规则摆动或短路，而使该拐角部分的加工表面光洁度降低。因此，在本发明中，如图2B所示，修正加工路径2，使其与工件的加工面形状一致，成为修正加工路径2′，从而使放电脉冲数均等，以便得到同样的表面光洁度。
即，在本发明中，如图3A所示，由粗加工等所加工的工件1的形状精度差，所以在精加工中的加工路径2和工件1之间的间隙中有变动，即使在因间隙大而不发生放电的情况下或因间隙窄而发生不规则摆动或短路的情况下，如图3B所示，也能得到修正加工路径2′，而能与工件1的加工面形状一致。如图3C所示，对于预先所计划的加工路径2，针对工件加工面形状求出修正值ΔP(t)，以使放电脉冲数达到目标放电脉冲数，根据该修正值ΔP(t)修正加工路径2，求出线电极3实际通过的修正加工路径2′，进行加工。
图4是实施本发明的各实施例的电火花线切割机的主要部分框图。该电火花线切割机的构成与现有的电火花线切割机的构成是同样的，所以，只图示出了与本发明有关系的主要部分。
控制电火花线切割机的控制装置10包含处理器11和用总线17与该处理器11相连接的存储器12、显示器13、键盘等数据或指令的输入装置14、驱动控制使工件1对于线电极3做相对移动的各伺服电机的轴控制电路15、输入输出电路16等。
在存储器12中，输入并存储有控制电火花线切割机的系统程序，或经由显示器13和输入装置输入、或经由未图示的输入接口输入并存储用来加工工件1的加工程序等，在该存储器12中还存储有所设定的加工条件。另外，在轴控制电路15内连接有在正交的X、Y轴方向上驱动安装了工件1的工作台的伺服电机或在与X、Y轴正交的Z轴方向驱动线电极上导向器的伺服电机和驱动用于锥形加工的U、V轴的伺服电机的各放大器。
在输入输出电路16内连接有加工电源20、放电脉冲计数电路21等。加工电源20被连接在工件1和线电极3上，在该工件1和线电极3之间施加电压，在该工件1和线电极3的间隙处产生放电来进行加工。
另外，检测工件1和线电极3间的电压的放电间隙电压检测电路22被连接在工件1和线电极3之间，放电脉冲计数电路21根据由该放电间隙电压检测电路22所检测出的电压来检测放电脉冲的发生并进行计数。标号23是使电流流过线电极3的通电夹头。
按照以上的结构，处理器11根据设定加工条件驱动加工电源20，并且根据存储器12中所存储的加工程序经轴控制电路15驱动各轴伺服电机，使工件1对于线电极3做相对移动来进行电火花加工。处理器11根据加工程序在每个规定周期求出线电极3对于工件1的相对移动位置指令，分配对各轴的进给指令，而在本发明中，求得对各轴的移动指令的处理与原来不同。
首先，按照从原来进行的光杠进给速度恒定控制开始精加工；而后，与原来一样，根据加工程序求出每个控制周期对各轴的移动指令，但在本发明的第一实施例中，还要进行图5所示的路径修正处理。
图5是本发明的第一实施例的路径修正处理的流程图。处理器11从放电脉冲计数电路21读取放电脉冲数N(t)，此后，把对该放电脉冲数计数的计数器复位(步骤100)；将预先设定的目标放电脉冲数Ng减去读取到的该放电脉冲数N(t)所得到的值乘以增益G1来求出修正值ΔP1(t)(步骤101)。
接着，由加工程序指令根据在本周期所求得的移动指令求出线电极的移动路径的法线方向(步骤102)。而后，对由加工程序指令所求得的本周期的移动指令，在其法线方向上修正在步骤101所求得的修正值ΔP1(t)的量，并将这样修正过的移动指令输出为本次移动指令(步骤103)。
即，在检测放电脉冲数N(t)小于目标放电脉冲数Ng的情况下，修正值ΔP1(t)为正，修正该控制周期的移动指令以使线电极3沿法线方向向工件1移近该修正值的量。反之，一旦检测放电脉冲数N(t)变得大于目标放电脉冲数Ng，修正值ΔP1(t)就为负，修正移动指令以使线电极3移远工件1。以下，在每个控制周期重复进行该处理。
图8是该路径修正动作的说明图，是工件1的局部放大图。如图8所示，假定工件的形状是一部分凸出。另一方面，假定由加工程序所指令的路径是用虚线表示的加工路径2。线电极3一来到该凸出部分的位置，线电极3和工件1的间隙就变窄，所以，放电脉冲数增大。结果，检测放电脉冲数N(t)超过目标放电脉冲数Ng而修正值ΔP1(t)变为负值，修正线电极3的路径，使其沿法线方向移远工件修正值ΔP1(t)的量，而变成修正加工路径2′，控制放电脉冲数N(t)，使其与目标放电脉冲数Ng一致。因此，即使是在工件的形状精度差的情况下，在加工面的放电脉冲数也是均等的，加工面也可以得到均一的表面光洁度。
图6是本发明的第二实施例的路径修正处理的流程图。在图5所示的第一实施例中，目标放电脉冲数Ng减去检测放电脉冲数N(t)来求得修正值ΔP1(t)。因此，修正值的变化大而缺乏加工稳定性。于是，该第二实施例就是使该修正值的变化平缓来谋求控制的稳定性。与第一实施例的不同之处是将对应于目标放电脉冲数Ng和检测放电脉冲数N(t)的偏差的值累加起来作为修正值。
首先，处理器11从放电脉冲计数电路21读取放电脉冲数N(t)，此后，把对该放电脉冲数进行计数的计数器复位(步骤200)；将从预先设定的目标放电脉冲数Ng减去读取到的该放电脉冲数N(t)所得到的值乘以增益G2，由此求出与该脉冲数的偏差成正比的值Δp2(t)(步骤201)；而后，将这个求得的值Δp2(t)加到修正值计算寄存器中所存储的ΔP2(t-1)上，求出ΔP2(t)(步骤202)。即，将与检测放电脉冲数N(t)和目标放电脉冲数Ng的偏差成正比的值Δp2(t)累加起来求出修正值ΔP2(t)。
此后，与第一实施例一样，求出线电极的移动路径的法线方向(步骤203)；而后，将由加工程序指令所求得的本周期的移动指令在其法线方向上修正在步骤202所求得的修正值ΔP2(t)的量，并将这样修正过的移动指令输出为本次移动指令(步骤204)。将在步骤202所求得的修正值ΔP2(t)改写为ΔP2(t-1)，并存储在上述的修正值计算寄存器中。以下，在每个控制周期重复进行该处理。
如上所述，在该第二实施例的情况下，移动指令的修正值ΔP2(t)是与累加检测出的放电脉冲数N(t)和目标放电脉冲数Ng的偏差所得的值成正比的值，所以，修正值ΔP2(t)不会急剧变化而是平缓变化，因此可以得到加工的稳定性，并且加工面可以获得均一的表面光洁度。
图7是本发明的第三实施例的路径修正处理的流程图。该第三实施例不用放电脉冲数而是用平均加工电压来进行控制。在实施该第三实施例的情况下，将图4中的放电脉冲数计数电路21改变成为平均加工电压计算电路。
处理器11从平均加工电压计算电路读取平均加工电压V(t)(步骤300)；将从预先设定的目标平均加工电压Vg减去读取到的该平均加工电压V(t)所得到的值乘以增益G3，求出与平均加工电压的偏差成正比的值Δp3(t)(步骤301)；而后，将这个求得的值Δp3(t)加到修正值计算寄存器中所存储的ΔP3(t-1)上，求出修正值ΔP3(t)(步骤302)。即，将与目标平均加工电压Vg和检测平均加工电压的偏差成正比的值累加起来求出修正值ΔP3(t)。
此后，与第一、第二实施例同样，求出线电极的移动路径的法线方向(步骤303)；而后，将由加工程序指令所求得的本周期的移动指令在其法线方向上修正在步骤302所求得的修正值ΔP3(t)的量，并将这样修正过的移动指令输出为本次移动指令(步骤304)。将在步骤302所求得的修正值ΔP3(t)改写为ΔP3(t-1)并存储在上述的修正计算寄存器中。以下，在每个控制周期重复进行该处理。
如上所述，在该第三实施例的情况下，移动指令的修正值ΔP3(t)是与累加检测出的平均加工电压V(t)和目标平均加工电压Vg间的偏差所得的值成正比的值，所以，修正值ΔP3(t)不会急剧变化，可以得到稳定的加工电压，因此，即使在因特殊情况替代放电脉冲数不得不使用加工电压时，也可以得到加工的稳定性，且能够得到均一的表面光洁度。
在上述各实施例中，在步骤102、203、303求出了法线方向，但也可以按如下步骤进行为了以规定间隙相对地移动线电极3，先进行偏移处理，即对于由加工程序所指令的路径，使线电极3和工件1间在偏移方向(法线方向)上偏移由程序所指令的偏移量；再利用这种偏移处理，用在步骤101、202、302中求得的修正值修正偏移值，并用被修正过的偏移值进行偏移处理，然后进到步骤103、204、304。
权利要求
1.一种具有检测放电脉冲数的功能的电火花线切割机的加工控制方法，为了进行加工路径的修正，包括如下步骤检测所述放电脉冲数；根据所检测出的放电脉冲数，计算提供给加工路径的修正值；用上述修正值修正预先决定的加工路径；以及控制使工件沿上述修正后的加工路径相对于线电极移动的进给光杠。
2.根据权利要求1的电火花线切割机的加工控制方法，其特征在于所述修正值是预先决定的加工路径的法线方向的修正值。
3.一种具有检测放电脉冲数的功能的电火花线切割机的加工控制方法，为了进行加工路径的修正，包括如下步骤检测所述放电脉冲数；根据所检测出的放电脉冲数计算提供给加工路径的修正值；用所述修正值修正所指令的偏移值，求出修正偏移值；以及根据由程序所指令的路径和所述修正偏移值求出修正后的加工路径，控制使工件沿该加工路径相对于线电极移动的进给光杠。
4.根据权利要求1至3任一项的电火花线切割机的加工控制方法，其特征在于将所检测出的放电脉冲数与其目标值间的差乘以预先决定的增益求出所述修正值。
5.根据权利要求1至3任一项的电火花线切割机的加工控制方法，其特征在于所述修正值取为将所检测出的放电脉冲数与其目标值间的差乘以预先所决定的增益而求得的值在每一定周期相加而累加的值。
6.一种具有检测加工电压的功能的电火花线切割机的加工控制方法，为了进行加工路径的修正，包括如下步骤检测所述加工电压；将所检测出的加工电压与其目标值间的差乘以预先所决定的增益而求得的值在每一定周期相加后累加计算修正值；用所述修正值修正预先所决定的加工路径；以及控制使工件沿所述修正后的加工路径相对于线电极移动的进给光杠。
7.根据权利要求6的电火花线切割机的加工控制方法，其特征在于所述修正值是预先决定的加工路径的法线方向的修正值。
8.一种具有检测加工电压的功能的电火花线切割机的加工控制方法，为了进行加工路径的修正，包括如下步骤检测所述加工电压；将所检测出的加工电压与其目标值间的差乘以预先所决定的增益而求得的值在每一定周期相加后累加计算修正值；用所述修正值修正所指令的偏移值，求出修正偏移值；以及根据由程序所指令的路径和所述修正偏移值求出修正后的加工路径，控制使工件沿该加工路径相对于线电极移动的进给光杠，。
9.根据权利要求1、3、6、8中任一项的电火花线切割机的加工控制方法，其特征在于把光杠进给速度作为预先所决定的一定值。
10.一种电火花线切割机，设置有对随线电极和工件间的间隔而变化的放电脉冲数进行计数的放电脉冲数计数装置、计算由所述放电脉冲数计数装置计测出的放电脉冲数和预先设定的基准值间的差的放电脉冲偏差计算装置、求出线电极根据移动指令相对于工件移动的移动路径的当前位置处的法线方向的法线方向计算装置、以及在由所述法线方向计算装置所求得的法线方向上对所述移动指令的当前值仅仅修正根据由上述放电脉冲偏差计算装置计算出的差决定的修正量的移动指令修正装置。
11.根据权利要求10的电火花线切割机，其特征在于所述移动指令修正装置修正的修正量是将由所述放电脉冲偏差计算装置计算出的差乘以一定的系数所得到值。
12.根据权利要求10的电火花线切割机，其特征在于所述移动指令修正装置修正的修正量是将由所述放电脉冲偏差计算装置计算出的差乘以一定的系数所得到的值的从过去到当前的累加值。
13.一种电火花线切割机，设置有检测线电极和工件间的平均加工电压的平均加工电压检测装置、计算由所述平均加工电压检测装置所检测出的平均加工电压和预先设定的基准值间的差的加工电压偏差计算装置、求出线电极根据移动指令相对于工件移动的移动路径的当前位置处的法线方向的法线方向计算装置、以及在由所述法线方向计算装置所求得的法线方向上对所述移动指令的当前值仅仅修正根据由所述加工电压偏差计算装置计算出的差决定的修正量的移动指令修正装置；而且所述移动指令修正装置修正的修正量是将由所述加工电压偏差计算装置计算出的差乘以一定的系数所得到的值的从过去到当前的累加值。
全文摘要
在每个规定周期检测出放电脉冲数，求出与目标放电脉冲数的差；根据求得的差值，求出在加工路径的法线方向上修正加工路径的修正值并进行修正，来得到修正路径；沿该修正路径对于工件相对移动线电极。
文档编号B23H7/04GK1583337SQ20041005821
公开日2005年2月23日 申请日期2004年8月17日 优先权日2003年8月22日
发明者川原章义, 古田友之 申请人:发那科株式会社