专利名称：放电加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过在电极与被加工物之间使其放电，以对与电极的前进端面相向的被加工物的加工面进行放电加工的放电加工装置，又涉及在放电加工中，能够高精度地演算加工面的加工面积、或电极与加工面间的两极间静电容量而设定适确的加工条件的放电
加工装置。
背景技术：
以往是使电极与被加工物相向并在电极的加工行进 方向的前进端面与被加工物的加工面之间的两极间间隙处使其放电，来将被加工物加工成与电极相同的形状。在此放电加工处理中，常会因放电电流的峰值电流(peak current)值、放电脉冲(pulse)宽度(脉冲开启(ON)时间、关闭(OFF)时间)等电性加工条件之故而使得与加工速度、加工面粗度、加工形状精度、电极消耗等有关的加工特性受到较大的影响。亦即，在对较小的加工面积流通较大的加工电流的场合中，会产生电极的破损或异常消耗，又在对较大的加工面积流通较小的加工电流的场合中则加工速度会极度迟缓，因此加工条件基于加工面积来设定。专利文献I所记载的放电加工装置中，预先准备被加工物的加工深度与加工宽度的数据(data)，通过在加工中移动电极并分别检测出加工部位的X轴方向的宽度与Y轴方向的宽度来算出加工面积，再由该加工面积来设定放电间隙(discharge gap)(两极间距)。专利文献2所记载的放电加工装置中，备有可检测出电极与被加工物的加工部位(面临电极侧面与电极下面的部位)之间的总计静电容量的静电容量检测装置，其构成为静电容量增大时便对电压极性进行切换。通过降低两极间施加电压、减少两极间距并增加两极间静电容量，即可抑制电极消耗，同时防止加工速度下降。专利文献3所记载的放电加工装置中，备有脉冲判别部，判别有效放电脉冲与无效放电脉冲；前进量测定装置，测定加工处理在轴向的前进量L ;除法运算部，将放电脉冲数n除以单位时间前进量L ;以及加工面积演算部,基于单脉冲(单发)放电(single pulsedischarge)所产生的除去体积(removal volume) v与除法运算数据n/L来算出加工面积S。加工面积演算部在放电加工中，以单脉冲放电所产生的除去体积V、除法运算数据n/L与下式来表示加工面积,藉此算出加工面积,并使加工电流值与加工面积大致成比例来改变加工条件。若将加工量设为V,则可表示为V = S*L = v*n,即S = v* n/L o先前技术文献专利文献专利文献I日本专利特开2002-172526号公报专利文献2日本专利特开2000-84737号公报专利文献3日本专利特开平9-38829号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题所述专利文献I的放电加工装置中，由于在加工中使电极沿X轴方向与Y轴方向移动，因此除放电加工处理所需的加工动作以外，仍需要另外进行用以检测出加工面积的检测动作。而且，当在加工行进方向上电极具备单纯形状的前进端面时，虽可些许减少加工面积的误差，但在进行前进端面呈复杂形状，即前进端面上形成有凹凸的复杂加工时，便难以算出高精度的加工面积。所述专利文献2的放电加工装置中，由于是检测电极与被加工物的加工部位的静电容量，故实际上对加工处理未产生贡献的电极侧面与被加工物之间的静电容量包含于静电容量检测值中。亦即，为了设定高精度的加工条件，则除了相当于误差的电极侧面与被加工物之间的静电容量以外，电极在加工行进方向的前进端面与被加工物的加工面之间的静电容量(两极间静电容量)需要检测。
所述放电加工装置中，使加工液流动于电极与被加工物之间的间隙处而使加工碎屑排出，但是加工深度愈深则加工碎屑愈难以从间隙排出。专利文献3的放电加工装置中，当加工碎屑堆积于加工面上时，由于加工碎屑与电极之间产生有效放电而使得除去体积V与有效放电脉冲数n的误差变大。因此，加工深度愈深则加工面积的误差愈大，以致从基于该加工面积所设定的加工条件的适确值的偏离变大。为了进行加工精度较高的放电加工，则有必要考量堆积于被加工物的加工面上的加工碎屑、或电极移动装置的齿轮(gear)机构的背隙(backlash)等误差要素来设定加工条件。然而，却未存在教示有再考量增加这种误差要素求出电极与加工面间的两极间距来设定加工条件的技术。另一方面，当电极的前进端面具有凹凸的复杂形状时，在放电加工中的加工面积急遽变化的部位并不容易通过确实检测加工面积来急遽改变加工条件(放电电流或放电脉冲)。因此，以往仍频繁地采用将电极分割成多个并透过多次放电加工来进行加工的方式。但是，此时由于必须仅以与分割后的电极数相同的次数来进行放电加工，因此便产生针对单一被加工物的放电加工处理时间增长且电极成本增大等问题。本发明的目的在于提供一种在放电加工中，能够高精度地演算加工面的加工面积或电极前进端面与加工面之间的两极间静电容量的放电加工装置、可增加设定加工碎屑或用以使电极移动的移动驱动机构中的背隙等加工条件的放电加工装置、或者可在不产生加工不良的情况下减少放电加工次数的放电加工装置等。用以解决技术问题的装置(I)本发明的放电加工装置为在电极与被加工物之间的间隙处供给加工液，自所述电极向被加工物施加放电脉冲而对所述被加工物进行放电加工的放电加工装置，其具备移动装置，可移动所述电极，且可改变电极的加工行进方向的前进端面起至被加工物的加工面的两极间距；移动距离检测装置，检测所述电极的移动距离；静电容量测定装置，可测定隔着所述间隙，与所述电极相向的被加工物的加工部位与所述电极之间的总计静电容量；演算装置，按每个放电加工开始后的测定周期时序(timing)，在中断所述放电加工的状态下透过所述移动装置将所述电极移动至多个位置处，并使用藉所述移动距离检测装置所检测的多个两极间距、及藉所述静电容量测定装置所测定的多个总计静电容量，来演算所述加工面的加工面积或与该加工面积成比例的两极间静电容量；以及加工条件设定装置，基于藉所述演算装置所演算的所述加工面积或所述两极间静电容量，来设定与放电加工脉冲相关的加工条件。亦可如下述般构成所述本发明的结构要素的一部分。(2)所述加工条件设定装置具有以所述加工面积为参数(parameter)来预先设定与放电加工脉冲相关的峰值电流、脉冲ON时间和脉冲OFF时间的第一加工条件表、及以所述两极间静电容量为参数来预先设定与放电加工脉冲相关的峰值电流、脉冲ON时间和脉冲OFF时间的第二加工条件表。(3)上述⑴或⑵中，所述演算装置被设为将所述电极移动至第一移动位置的状态下所测定的第一两极间距hi及第一总计静电容量Cl、将所述电极移动至第二移动位置的状态下所测定的第二两极间距h2及第二总计静电容量C2、将所述电极移动至第三移动位置的状态下所测定的第三两极间距h3及第三总计静电容量C3、加工液的电容率(permittivity) e与所述加工面积S之际,使用S = hi *h2 *h3 (hi (C2-C3) +h2 (C3-C1) +h3 (C1-C2))/( e (hl_h2) (h2_h3) (h3_hl))所表示的算式来演算所述加工面积。(4)上述(I)或(2)中，所述演算装置被设为将所述电极移动至第一移动位置的状态下所测定的第一两极间距hi及第一总计静电容量Cl、将所述电极移动至第二移动位置的状态下所测定的第二两极间距h2及第二总计静电容量C2、将所述电极移动至第三移动位置的状态下所测定的第三两极间距h3及第三总计静电容量C3、将所述电极移动至第四移动位置的状态下所测定的第四两极间距h4及第四总计静电容量C4、两极间距的误差距离a、加工液的电容率e与所述加工面积S之际，使用S = ((hl+a ) X (h2+a ) X (h3+a ) X (hi (C2-C3)+h2(C3-Cl)+h3(Q-C2)))/(e (hl-h2)X (hl-h3)X (h3_h 2))a = A/B其中，A = hi2 (h2 (h3 (C2-C3) +h4 (C4-C2)) +h3h4 (C3-C4)) -hi (h22 (h3 (C1-C3) +h4 (C4-C1))+h2 (h3+h4) (h3-h4) (C2-C1)+h3h4 (h3 (C1-C4)+h4 (C3-C1)))_h2h3h4 (h2 (C3-C4)+h3 (C4-C2)+h4(C2-C3)) B = hi2 (h2 (C3-C4) +h3 (C4-C2) +h4 (C2-C3)) -hi (h22 (C3-C4) +h32 (C4-C2) +h42 (C2-C3)) +h22 (h3 (C1-C4) +h4 (C3-C1)) _h2 (h32 (C1-C4) +h42 (C3-C1)) +h3h4 (h3_h4) (C1-C2)所表示的算式来演算所述加工面积。(5)上述(I)或(2)中，所述演算装置被设为将所述电极移动至第一移动位置的状态下所测定的第一两极间距hi及第一总计静电容量C I、将所述电极移动至第二移动位置的状态下所测定的第二两极间距h2及第二总计静电容量C2、将所述电极移动至第三移动位置的状态下所测定的第三两极间距h3及第三总计静电容量C3、将所述电极移动至第四移动位置的状态下所测定的第四两极间距h4及第四总计静电容量C4、电极前进端面与电极的轴心之间的夹角9、两极间距的误差距离a、加工液的电容率e、所述加工面积S与 所述两极间静电容量C之际，使用S = ((hl+a ) X (h2+a ) X (h3+a ) X (hl(C2-C3)+h2(C3-Cl)+h3(Cl-C2)) Xsin0)/( e (hl-h2) X (h2-h3) X (h3_hl))a = A/B其中，A = hi2 (h2 (h3 (C2-C3) +h4 (C4-C2)) +h3h4 (C3-C4)) -hi (h22 (h3 (C1-C3) +h4 (C4-C1))+h2(h3+h4) (h3-h4) (C2-C1) +h3h4(h3(C1-C4)+h4(C3-C1)))_h2h3h4(h2(C3-C4)+h3(C4-C2)+h4(C2-C3))B = hI2 (h2 (C3-C4) +h3 (C4-C2) +h4 (C2-C3)) _hI (h22 (C3-C4) +h32 (C4-C2) +h42 (C2-C3)) +h22 (h3 (C1-C4) +h4 (C3-C1)) _h2 (h32 (C1-C4) +h42 (C3-C1)) +h3h4 (h3_h4) (C1-C2)
C= e S/((hl+a )sin 0 )或C= e S/((h2+a ) sin 0 )或C= e S/((h3+a )sin 0 )或C= e S/((h4+a ) sin 0 )所表示的算式来演算所述加工面积及两极间静电容量。(6)上述(2) (5)的任一项中，所述加工条件设定装置基于所述经演算的加工面积或两极间静电容量来改变测定周期，该测定周期藉所述静电容量测定装置测定电极与被加工物的加工部位之间的总计静电容量而改变放电加工条件。(7)上述(2) (5)的任一项中，所述加工条件设定装置将供给予所述电极的加工电流设定成与所述经演算的加工面积或两极间静电容量大致成比例。(8)上述(7)中，所述加工条件设定装置将所述加工电流的电流密度设定为既定的电流密度以下。(9)上述(8)中，所述加工条件设定装置备有设定对应于供给至所述电极的加工电流、所述加工面积或两极间静电容量的放电脉冲的放电脉冲设定装置。(10)上述(4)中，所述加工条件设定装置具有基于所述两极间距的误差距离a，来设定跳跃(jump)动作的跳跃周期与跳跃量的至少一个的跳跃动作演算装置。发明的效果根据本发明，由于设有可移动电极的移动装置；检测电极的移动距离的移动距离检测装置；静电容量测定装置，可测定电极与被加工物的加工部位之间的总计静电容量；演算装置，按每个放电加工开始后的测定周期时序，在中断放电加工的状态下使用将电极移动至多个位置后所检测的多个两极间距、及所测定的多个总计静电容量，来演算加工面的加工面积或与加工面积成比例的两极间静电容量；以及加工条件设定装置，基于藉所述演算装置所演算的所述加工面积或所述两极间静电容量，来设定与放电加工脉冲相关的加工条件，故可获得如下效果。可高精度地演算与电极的前进端面相向的被加工物的加工面的加工面积、或与该加工面积成比例的两极间静电容量。即，因使用将电极移动的多个位置处的两极间距、及电极与被加工物的加工部位之间的总计静电容量来演算加工面积或两极间静电容量，故可高精度地演算加工面积或与该加工面积成比例的两极间静电容量，且基于在中断放电加工开始后的放电加工状态下所求出的加工面积或两极间静电容量的高精度的演算值，即可对应加工面积的变化或加工碎屑的发生等的两极间状态来适确地设定与放电加工脉冲相关的加工条件。
又，使用实际上所测定的总计静电容量与两极间距之故，即使在发生加工面积急遽增加的场合，仍可演算高精度的加工面积或两极间静电容量，并可在不需分割电极且不会发生加工不良的情况下高精度地进行加工且能够减少放电加工次数。根据所述(2)的结构，藉放电加工条件设定装置并基于第一，第二加工条件表即可设定放电加工脉冲的峰值电流、脉冲ON时间与脉冲OFF时间。根据所述(3)的结构，即使在被加工物的表面起至加工面的距离为未知的场合，因可减少演算加工面积的演算处理的负载，故可加速演算处理速度且加以实施进行正确的加工面积的演算。根据所述(4)的结构，即使在被加工物的表面起至加工面的距离为未知的场合，、仍可加以实施进行加工面积的演算与误差距离的演算。而且，透过算出误差距离，即可设定将加工碎屑或背隙等纳入考量的加工条件。根据所述(5)的结构，即使在被加工物的表面起至加工面的距离为未知的场合，仍可加以实施进行形成为复杂形状的电极前进端与加工面之间的两极间静电容量，即与加工面积正确地成比例的两极间静电容量与误差距离的演算。而且，透过算出误差距离，即可设定将加工碎屑或背隙等纳入考量的加工条件。根据所述(6)的结构，由于基于加工面积或两极间静电容量来改变测定周期，该测定周期藉所述静电容量演算装置来测定电极与被加工物的加工部位之间的总计静电容量而改变放电加工条件，故可将测定周期设定成按照电极前进端面的形状变化而能够设定适确的放电加工条件。根据所述(7)的结构，由于将供给予电极的加工电流值控制成与藉加工条件设定装置所演算的加工面积或两极间静电容量大致成比例，故可防止起因于电流供给过剩的电极异常消耗。根据所述(8)的结构，由于加工条件设定装置将电流密度控制成既定的电流密度以下，故可防止加工速度下降等不正常状况的发生。根据所述(9)的结构，藉放电脉冲设定装置即可设定对应供给至电极的加工电流值与加工面积或两极间静电容量的放电脉冲。根据所述(10)的结构，由于设有基于两极间距的误差距离来设定跳跃动作的跳跃周期与跳跃量之的至少任意一个的跳跃动作演算装置，故可自加工面上确实地清除因加工所产生的加工碎屑而能够防止加工处理速度的下降。
图I为本发明的实施例I的放电加工装置的全体图；图2为放电加工装置的框图；图3为表示静电容量测定部的电路图；图4为说明电极与被加工物的加工面之间的电容的电压的说明图；图5(a)、(b)为分别说明用于加工面积演算的诸元素的图；图6(a)、(b)为说明加工液的电容率的检测程序的图；图7(a)、(b)为分别说明用于两极间静电容量演算的诸元素的图；图8为表不跳跃周期图的线图9为表示跳跃量图的线图；图10为加工条件设定处理的流程图；
图11 (a)、(b)、(C)为分别说明用于实施例2的加工面积演算的诸元素的图；图12(a)、(b)、(c)、(d)为分别说明用于实施例3的加工面积演算的诸元素的图；以及图13(a)、(b)、(c)、(d)为分别说明用于实施例4的两极间静电容量演算的诸元素的图。其中，附图标记说明如下M 放电加工装置W 被加工物E ED 电极I 加工机本体2 控制装置4 Z轴移动机构9 演算处理部13放电控制部16位置控制部17静电容量测定控制部18演算装置19加工条件设定部21加工面积演算部22静电容量演算部23放电脉冲设定部24测定周期演算部25跳跃动作演算部
具体实施例方式以下，基于实施例，对用以实施本发明的方式进行说明。实施例I以下，基于图I 图10对本发明的实施例进行说明。如图I所示，放电加工装置M为在电极E与被加工物W之间的间隙处供给加工液，并自所述电极E向被加工物W施加放电脉冲而对被加工物W进行放电加工的装置。该放电加工装置M具有加工机本体I、控制装置2与加工液槽7等周边机器。加工机本体I由头部3，配设有电极E ；Z轴移动机构4 (移动装置)，作为可将该头部3沿上下方向(Z轴)往复移动的馈送装置；X轴移动机构5，可将容纳有被加工物W的加工液槽7沿图I的左右方向(X轴)水平往复移动；Y轴移动机构6，可将加工液槽7沿着与左右方向正交的前后方向(Y轴)水平往复移动；加工液槽7，可容纳被加工物W并贮存加工液；基台8 ;与缆线25等形成。电极E在头部3的下端部则装配有以可装卸的方式配设的安装板。Z轴移动机构4由配设于基台8并沿Z轴方向延伸的一对Z轴馈送导件(guide)、滚珠螺杆机构与Z轴马达等构成，透过以控制装置2进行数值控制的Z轴马达的驱动，使头部3朝Z轴方向移动驱动。X轴移动机构5由X轴可动台、配设于基台8并沿X轴方向延伸的一对X轴馈送导件、滚珠螺杆机构与X轴马达等构成，透过以控制装置2进行数值控制的X轴马达的驱动，使X轴可动台朝X轴方向移动驱动。Y轴移动机构6则由Y轴可动台、配设于X轴可动台并沿Y轴方向延伸的一对Y轴馈送导件、滚珠螺杆机构与Y轴马达等构成。透过以控制装置2进行数值控制的Y轴马达的驱动，使Y轴可动台与加工液槽7朝Y轴方向移动驱动。加工液槽7固定于Y轴移动机构6的Y轴可动台的上端。控制装置2与加工机本体I邻接设置，并经由缆线25将电力与控制信号供给予加工机本体I。透过以上所述，电极E与被加工物W便构成为可朝Z轴方向与水平的X，Y轴方向进行相对移动。Z轴移动机构4通过将头部3沿Z轴方向移动即可改变电极E沿Z轴方向的位置，且能够改变电极E的加工行进方向的前进端面起至被加工物W的加工面的两极间距。以下，将与电极E的加工行进方向的前进端面相向的被加工物W的面部分定义为“被加工物W的加工面”，将加工面的面积定义为“加工面积”。此外，电极E为铜制或石墨(graphite)制，但是被加工物W为烧结碳化物(cemented carbide)(超硬合金)时,亦有时为铜鹤制。如图2所示，控制装置2备有演算处理部9，由含有中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)与介面(interface)等的电脑构成并进行各种演算处理；加工电源电路10，供给放电加工用的直流电力；放电检测部11，检测电极E与被加工物W之间所产生的放电状态；静电容量测定部12，测定隔着间隙与电极E的侧面及下面相向的被加工物W的加工部位与电极E之间的静电容量(以下当作“总计静电容量”)；放电控制部13，将用于放电加工的放电脉冲供给至电极E与被加工物W ;加工电流测定部14 ;以及演算模式切换开关(switch)15等。再者，进行以下说明，以将电极E的前进端面及与该前进端面相向的被加工物W的加工面之间的静电容量当作两极间静电容量。
如图3所示，静电容量测定部12备有介于源自电源Vc的输送线路(feed line)中设置的开关用晶体管12s、与输送线路相连接的定电流电路12a、与上述输送线路连接并可输出一定周期的脉冲(脉冲ON时间与OFF时间相等)的脉冲输出电路12b、晶体管12c、电阻12d与电压检测电路12e等。所述晶体管12s的基极(base)侧端子12x及电压检测电路12e的输出端子12v与静电容量测定控制部17连接。通过来自静电容量测定控制部17的驱动信号使晶体管12s导通而使得静电容量测定部12作动。其后，构成为藉静电容量测定控制部17对来自电压检测电路12e的输出端子12v的输出信号进行处理，以进行总计静电容量的测定。即，静电容量测定部12与静电容量测定控制部17相当于“静电容量测定装置”。由于电极E与被加工物W的加工部位隔着间隙而相向，故经由两者间的间隙、与该间隙内的加工液便构成电容12f。在静电容量测定部12中，对电极E与被加工物W的加工部位(与电极侧面及电极前进端面相向的部位)自脉冲输出电路12b周期性地供给直流电流i，并透过电压检测电路12e检测电极E的电压V，在静电容量测定控制部17中，则基于由所述的电压V所演算的平均电压Vm、直流电流i与将直流电流i供给至电容12f的时间to来演算所述总计静电容量。如图4所示，当从脉冲输出电路12b输出脉冲时，晶体管12c便导通且点P接地，由电压检测电路12e所检测的电压便为零而自电容12f放电。当晶体管12c成为闭路(OFF)时，在其闭路期间(时间to)电容12f便持续充电，透过电压检测电路12e所检测的电压V即线性增加。静电容量测定控制部17接受自输出端子12v所供给的检测电压V的电压信号来进行模拟/数字(A/D)转换，并演算其平均电压Vm。其后，在设为电容12f的总计静电容量C、电量Q时，由于Q = i X 2to,故透过算式C = Q/Vm = i X 2to/Vm即可求得上述总计静电容量C。此外，静电容量测定部12并非限于所述结构，只要至少能够测定电极E与被加工物W的加工部位之间的总计静电容量C，可采用各种结构。放电控制部13由电源电路10供电，对电极E与被加工物W施加后述加工条件设定部19中所设定的放电脉冲。加工电流测定部14经由电流计14a来测定以放电脉冲所供给的电流，并将该检测电流供给予演算处理部9。如此一来，当施加放电脉 冲时，倘若电极前进端面与被加工物W的加工面间的两极间间隙形成为可放电的既定距离，则便开始放电而开始进行加工。演算模式切换开关15构成为可择一地选择、设定加工面积演算模式与静电容量演算模式，前者在演算处理部9，在放电加工处理开始前基于加工面的加工面积来设定加工条件，后者则基于两极间静电容量来设定加工条件。再者，亦可构成为省略演算模式切换开关15，在最初演算加工面的加工面积，而在难以算出加工面积的场合便自动演算两极间静电容量。演算处理部9由控制Z轴移动机构4的位置控制部16 (移动距离检测装置)、静电容量测定控制部17、演算装置18、加工条件设定部19 (加工条件设定装置)与X、Y控制部20等来形成。位置控制部16形成为可藉Z轴移动机构4使头部3沿上下方向移动驱动，藉此改变电极E的前进端面起至加工面的两极间距。位置控制部16形成为可检测电极E的前进端面起至加工面的两极间距。静电容量测定控制部17除所述处理之外，亦接受来自后述测定周期演算部24而藉静电容量测定部12测定总计静电容量的测定周期的信号，在每个该测定周期使晶体管12s导通来控制静电容量测定部12的作动时序。该放电加工装置M与一般放电加工装置同样构成为使用每个被加工物个别的加工程序，在以数值控制程序对该加工程序进行解析的同时，藉位置控制部16对Z轴移动机构4进行数值控制，并藉X、Y控制部20对X轴、Y轴移动机构5、6进行数值控制，由此对被加工物W将电极E沿X、Y、Z轴方向进行位置控制，同时进行放电加工。这种结构与本发明无直接关联故省略其详细说明。X、Y控制部20如上所述，分别对X轴移动机构5与Y轴移动机构6进行驱动控制。演算装置18备有加工面积演算模式时演算加工面积的加工面积演算部21、与静电容量演算模式时演算两极间静电容量的静电容量演算部22。如图5所示，加工面积演算部21形成为在放电加工中(放电加工的中途时间点)，使用藉Z轴移动机构4将电极E移动至上下方向上相异的多个位置，并藉位置控制部16所检测的作为上下方向上相异的多个位置的第一、第二移动位置dl、d2 (被加工物W的表面起至电极前进端面的距离)处的第一、第二两极间距hl、h2、以及藉静电容量测定部12与静电容量测定控制部17所测定的对应于所述第一、第二两极间距hl、h2的两个位置处的第一、第二总计静电容量C1、C2来演算被加工物W的加工面Wf的加工面积S。此外，作为电极E虽以例如备有大致水平状的前进端面Ef的柱状电极为例进行说明，但是电极E未必须呈柱状，亦可为对应放电加工的进行而使加工面积连续或不连续地变化之类的电极。对以上所述进行具体说明时，使电极E与被加工物W的加工面Wf接触以将两极间距初始化为零。其次，如图5(a)所示，对Z轴移动机构4进行驱动控制以将电极E移动至第一移动位置dl。此时，若设为第一总计静电容量Cl、电极前进端面Ef与加工面Wf间的两极间静电容量Cpl、加工面Wf的加工面积S、第一两极间距hi、电极E的侧面Es与被加工物W间的静电容量Ca与加工液的电容率e，则第一总计静电容量Cl便能够以下式(I)表示,并经由测定而检测出。Cl = Cp I+Ca(I)其中Cpl = e S/hlo、其次，如图5(b)所示，对Z轴移动机构4进行驱动控制以将电极E移动至第二移动位置d2。此时，若设为第二总计静电容量C2、电极前进端面Ef与加工面Wf之间的两极间静电容量Cp2与电极前进端面Ef起至加工面Wf的第二两极间距h2，则第二总计静电容量C2便能够以下式(2)表示，并经由测定而检测出。C2 = Cp2+Ca d2/dl(2)其中Cp2 = e S/h2。若针对加工面积S而对所述式⑴与式⑵进行求解，则加工面积S便能够以下式⑶表示S = (hi h2(C2 dl-Cl d2))/( e (dl hl-d2 h2))(3)此外，在位置控制部16中被加工物W的表面起至加工面Wf的距离为已知，因此可利用第一、第二两极间距hl，h2与电容率e算出被加工物W的表面起至电极前进端面的距离 dl, d2。对检测加工液的电容率e的技术的某一示例进行说明。加工液的电容率e利用加工面积为已知的标准电极Ea来求得。如图6(a)所示，使标准电极Ea与被加工物W的表面接触以将电极Ea的两极间距初始化为零。次之，如图6(b)所示，将标准电极Ea移动至距被加工物W的表面距离为h0的位置，并藉静电容量测定部12与静电容量测定控制部17测定该位置的总计静电容量CO。将标准电极Ea与被加工物W相向的面积设为SO时，则电容率e便能够以下式(4)表示e = h0 C0/S0(4)透过以上所述，对所述式(3)代入第一、第二总计静电容量C1、C2、第一、第二两极间距hi、h2、被加工物W的表面起至电极前进端面Ef的距离dl、d2及电容率e，来演算被加工物W的加工面Wf的加工面积S。又，通过利用加工面积S的演算值演算第一、第二两极间静电容量Cpl、Cp2，即可由两极间静电容量的增减倾向来检测有无加工碎屑等。亦即，在采用不会产生背隙的滚珠螺杆机构或线性马达(linear motor)等进行Z轴移动机构4的驱动的场合中，设为hi =h2/2时理论上为Cpl = 2Cp2。因此，当第二两极间静电容量Cp2小于第一两极间静电容量Cpl的1/2的值时，即可检测到被加工物W的加工面上堆积有加工碎屑，并能够检测出第二两极间静电容量Cp2愈小于l/2Cpl，则被加工物W的加工面上的加工碎屑的堆积量愈大。
接着，在电极E的前进端面相对于水平面呈倾斜的场合等，在静电容量演算模式中，基于图7对演算电极E的前进端面Ef与加工面Wf之间的两极间静电容量的示例进行说明。静电容量演算部22构成为在放电加工中，使用藉Z轴移动机构4将电极E移动至上下方向上相异的多个位置，并藉位置控制部16所检测的多个位置，例如第一、第二移动位置d21、d22处的第一、第二两极间距h21、h22、以及对应藉静电容量测定部12及静电容量测定控制部17所测定的所述第一、第二两极间距h21、h22的两个位置处的第一、第二总计静电容量C21、C22，来演算电极EA的前进端面Ef与被加工物W的加工面Wf之间的两极间静电容量。电极EA为例如在电极前进端面Ef与电极轴心之间具有夹角0 (0° < 0 <90° )的柱状，且被加工物W的表面起至加工面的距离d21、d22在位置控制部16中为已知。首先，使电极EA与被加工物W的加工面接触以将两极间距初始化为零。其次，如图7(a)所示，对Z轴移动机构4进行驱动控制，以将电极EA移动至第一移动位置d21。此时若设为第一总计静电容量C21、电极前进端面与加工面之间的两极间静电容量Cp21、力口工面积SA、电极EA的前进端面起至加工面的第一两极间距h21、电极EA的侧面与被加工物W之间的静电容量Ca、加工液的电容率e与电极前进端面对铅直面的夹角9，则第一总计静电容量C21即可与所述式(I)相同地表示，并经由测定而检测出。其后，将下式(5)所示的两极间静电容量Cp21代入式(I)，则第一总计静电容量C21便能够以下式(6)表示Cp21 = e SA/(h21 sin 0 )(5)C21 = e SA/(h21 sin 0 )+Ca(6)次之，如图7 (b)所示，藉Z轴移动机构4对头部3往上方进行移动驱动，以将电极EA移动至第二移动位置d22。此时若设为第二总计静电容量C22、电极前进端面与加工面之间的两极间静电容量Cp22、第二两极间距h22与第一、第二移动位置d21、d22，则第二总计静电容量C22即可与所述式(2)相同地表示。其后，将下式(7)所示的两极间静电容量Cp22代入式(2)，则第二总计静电容量C22便能够以下式(8)表示且经由测定而检测出。Cp22 = e SA/(h22 sin 0 )(7)C22 = e SA/(h22 sin 0 )+Ca d22/d21 (8)若针对被加工物W的加工面的加工面积SA而对所述式(6)与式(8)进行求解，则加工面积SA便能够以下式(9)表示SA= (h21 h22(C22 d21-C21 d22)) Xsin 0/( e (d21 h21-d22 h22))
(9)此处，透过将所述式(9)代入所述式(5)，则第一移动位置d21处的两极间静电容量Cp21便能够以下式(10)表示Cp21 = h22(C22 d21-C21 d22)/(d21 h21-d22 h22) (10)透过将所述式(9)代入所述式(7)，则第二移动位置d22处的两极间静电容量Cp22便能够以下式(11)表示 Cp22 = h21(C22 d21-C21 d22)/(d21 h21 — d22 h22) (11)透过以上所述，通过对所述式(10)或式(11)代入第一、第二总计静电容量C21、C22、第一、第二两极间距h21、h22、被加工物W起至电极EA的前端的距离d21、d22与电容率e，即使在备有电极前进端面与电极EA的轴心之间具有夹角0之类的复杂形状的前进端面的电极EA的场合,仍可使用未含0的算式来演算第一,第二两极间静电容量Cp21、Cp22。由于两极间静电容量Cp21、Cp22为与加工面积SA成比例的物理量，故预先将例如所述两极间距h21设定成目标两极间距，并基于所述两极间静电容量Cp22，藉加工条件设定部19如后述般设定放电加工条件。又，与上述相同，可由第一、第二两极间静电容量Cp21、Cp22的至少任意一个的增减倾向来检测加工碎屑的产生状况等的两极间状态。更且，作为图7所示的电极EA虽以柱状电极为例进行说明，但是电极未必须呈柱状，亦可为对应放电加工的进行而使加工面积连续或不连续地变化之类的电极。又，亦可为电极的前进端面上具有相等倾斜角或相异倾斜角的多个倾斜面之类的电极。加工条件设定部19备有放电脉冲设定部23、测定周期演算部24与跳跃动作演算部25。放电脉冲设定部23则备有表I所示的加工条件表与表2所示的加工条件表。此外，表I、表2为铜制的电极、钢制的被加工物、加工液的电容率e = 15.9372X 10_12F/m时的加工条件,表2为两极间距5 ii m时的两极间静电容量。表I
权利要求
1.一种放电加工装置，在电极与被加工物之间的间隙处供给加工液，自所述电极向被加工物施加放电脉冲而对所述被加工物进行放电加工，其特征在于，包括 移动装置，可移动所述电极，且可改变电极的加工行进方向的前进端面起至被加工物的加工面的两极间距； 移动距离检测装置，检测所述电极的移动距离； 静电容量测定装置，可测定隔着所述间隙，与所述电极相向的被加工物的加工部位与所述电极之间的总计静电容量； 演算装置，按每个放电加工开始后的测定周期时序，在中断所述放电加工的状态下透过所述移动装置将所述电极移动至多个位置处，并使用藉所述移动距离检测装置所检测的多个两极间距、及藉所述静电容量测定装置所测定的多个总计静电容量，来演算所述加工面的加工面积或与该加工面积成比例的两极间静电容量；以及 加工条件设定装置，基于藉所述演算装置所演算的所述加工面积或所述两极间静电容量，来设定与放电加工脉冲相关的加工条件。
2.根据权利要求I所述的放电加工装置，其特征在于，所述加工条件设定装置具有以所述加工面积为参数来预先设定与放电加工脉冲相关的峰值电流、脉冲ON时间和脉冲OFF时间的第一加工条件表、及以所述两极间静电容量为参数来预先设定与放电加工脉冲相关的峰值电流、脉冲ON时间和脉冲OFF时间的第二加工条件表。
3.根据权利要求I或2所述的放电加工装置，其特征在于，所述演算装置设为将所述电极移动至第一移动位置的状态下所测定的第一两极间距hi及第一总计静电容量Cl、将所述电极移动至第二移动位置的状态下所测定的第二两极间距h2及第二总计静电容量C2、将所述电极移动至第三移动位置的状态下所测定的第三两极间距h3及第三总计静电容量C3、加工液的电容率e与所述加工面积S之际，使用
4.根据权利要求I或2所述的放电加工装置，其特征在于，所述演算装置被设为将所述电极移动至第一移动位置的状态下所测定的第一两极间距hi及第一总计静电容量C I、将所述电极移动至第二移动位置的状态下所测定的第二两极间距h2及第二总计静电容量C2、将所述电极移动至第三移动位置的状态下所测定的第三两极间距h3及第三总计静电容量C3、将所述电极移动至第四移动位置的状态下所测定的第四两极间距h4及第四总计静电容量C4、两极间距的误差距离a、加工液的电容率e与所述加工面积S之际，使用
5.根据权利要求I或2所述的放电加工装置，其特征在于，所述演算装置被设为将所述电极移动至第一移动位置的状态下所测定的第一两极间距hi及第一总计静电容量Cl、将所述电极移动至第二移动位置的状态下所测定的第二两极间距h2及第二总计静电容量C2、将所述电极移动至第三移动位置的状态下所测定的第三两极间距h3及第三总计静电容量C3、将所述电极移动至第四移动位置的状态下所测定的第四两极间距h4及第四总计静电容量C4、电极前进端面与电极的轴心之间的夹角Θ、两极间距的误差距离α、加工液的电容率ε、所述加工面积S与所述两极间静电容量C之际，使用S = ((hl+α ) X (h2+ a ) X (h3+ a ) X (hi (C2-C3) +h2 (C3-C1) +h3 (C1-C2)) Xsin Θ )/(ε (hl-h2)X (h2-h3)X (h3_hl))a = A/B其中， A = hi2 (h2 (h3 (C2-C3) +h4 (C4-C2)) +h3h4 (C3-C4)) -hi (h22 (h3 (C1-C3) +h4 (C4-C1)) +h2(h3+h4) (h3-h4) (C2-C1) +h3h4 (h3 (C1-C4)+h4(C3-C1)))_h2h3h4(h2(C3-C4)+h3(C4-C2)+h4(C2-C3)) B = hi2 (h2 (C3-C4) +h3 (C4-C2) +h4 (C2-C3)) -hi (h22 (C3-C4) +h32 (C4-C2) +h42 (C2-C3))+h22 (h3 (C1-C4) +h4 (C3-C1)) _h2 (h32 (C1-C4) +h42 (C3-C1)) +h3h4 (h3_h4) (C1-C2)C= ε S/ ((hi+ a ) sin Θ )或C= ε S/ ((h2+ a ) sin Θ )或C= ε S/ ((h3+ a ) sin Θ )或C= ε S/ ((h4+ a ) sin Θ ) 所表示的算式来演算所述加工面积及两极间静电容量。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的放电加工装置，其特征在于，所述加工条件设定装置基于所述经演算的加工面积或两极间静电容量来改变测定周期，该测定周期藉所述静电容量测定装置测定电极与被加工物的加工部位之间的总计静电容量而改变放电加工条件。
7.根据权利要求2至5中任一项所述的放电加工装置，其特征在于，所述加工条件设定装置将供给予所述电极的加工电流设定成与所述经演算的加工面积或两极间静电容量实质上成比例。
8.根据权利要求7所述的放电加工装置，其特征在于，所述加工条件设定装置将所述加工电流的电流密度设定为既定的电流密度以下。
9.根据权利要求8所述的放电加工装置，其特征在于，所述加工条件设定装置具备有设定对应于供给至所述电极的加工电流、所述加工面积或两极间静电容量的放电脉冲的放电脉冲设定装置。
10.根据权利要求4所述的放电加工装置，其特征在于，所述加工条件设定装置具有基于所述两极间距的误差距离a，来设定跳跃动作的跳跃周期与跳跃量至少一个的跳跃动作演算装置。
全文摘要
揭露一种放电加工装置(M)，具备Z轴移动机构(4)，可精准地移动电极(E)；位置控制部(16)，检测电极(E)的移动距离；静电容量测定部(12)及静电容量测定控制部(17)，可测定被加工物(W)的加工部位与电极(E)之间的总计静电容量；以及加工面积演算部(21)和静电容量演算部(22)，所述加工面积演算部(21)和静电容量演算部(22)在放电加工中，当藉由Z轴移动机构(4)将电极(E)移动至第一、第二移动位置时，使用由位置控制部(16)所检测的第一、第二两极间距h1、h2及由静电容量测定部(12)与静电容量测定控制部(17)所测定的第一、第二总计静电容量C1、C2以分别演算加工面的加工面积(S)及电极前进端面与加工面之间的第一、第二两极间静电容量Cp1、Cp2。因而，基于加工面积(S)和第一、第二两极间静电容量Cp1、Cp2来设定放电脉冲的电性加工条件，在对应两极间状态的适确测定周期来改变加工条件，及控制跳跃动作。
文档编号B23H1/02GK102665990SQ20108004864
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月29日
发明者藤本一郎 申请人:藤本一郎