线放电加工机及直线度计算方法转让专利
申请号 : CN201880094414.1
文献号 : CN112262011B
文献日 : 2021-12-07
发明人 : 高田智昭 , 中川孝幸 , 关本大介
申请人 : 三菱电机株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种线放电加工机,其向线电极和加工对象物之间施加电压而对所述加工对象物进行加工,
该线放电加工机的特征在于,具有:线调整部,其使所述线电极相对于所述加工对象物的姿态变化;
接触检测部,其对所述线电极和所述加工对象物是否接触进行检测;以及直线度测定部,其基于由所述接触检测部检测到所述线电极和所述加工对象物的接触时的所述线电极相对于所述加工对象物的姿态,求出所述加工对象物的加工面的直线度。
2.根据权利要求1所述的线放电加工机,其特征在于,所述线调整部包含角度调整部,该角度调整部对所述线电极相对于所述加工对象物的角度进行调整。
3.根据权利要求2所述的线放电加工机,其特征在于,所述角度调整部使对所述线电极进行支撑的支撑部的位置变化而对所述角度进行调整。
4.根据权利要求2所述的线放电加工机,其特征在于,所述直线度测定部基于在所述线电极与所述加工对象物的载置面垂直的状态下测定出的所述加工面的位置、和在对所述角度进行了调整的状态下测定出的所述线电极和所述加工对象物的接触位置,对所述加工面的形状进行分类,使用针对每个分类而确定出的计算方法求出所述直线度。
5.根据权利要求3所述的线放电加工机,其特征在于,所述直线度测定部基于在所述线电极与所述加工对象物的载置面垂直的状态下测定出的所述加工面的位置、和在对所述角度进行了调整的状态下测定出的所述线电极和所述加工对象物的接触位置,对所述加工面的形状进行分类,使用针对每个分类而确定出的计算方法求出所述直线度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的线放电加工机,其特征在于,所述线调整部包含挠曲调整部,该挠曲调整部对所述线电极的挠曲量进行调整。
7.根据权利要求6所述的线放电加工机,其特征在于,所述挠曲调整部通过使进行振动的所述线电极的张力变化而对所述线电极的振动幅度即所述挠曲量进行调整。
8.根据权利要求6所述的线放电加工机,其特征在于,所述挠曲调整部通过使向所述线电极和所述加工对象物之间施加的电压变化,从而对所述挠曲量进行调整。
9.根据权利要求8所述的线放电加工机,其特征在于,所述挠曲调整部通过向所述线电极和所述加工对象物之间重复施加脉冲电压从而使所述线电极振动,对所述线电极的振动幅度即所述挠曲量进行调整。
10.根据权利要求8所述的线放电加工机,其特征在于,所述挠曲调整部通过向所述线电极和所述加工对象物之间施加直流电压从而使所述线电极挠曲,通过对施加的直流电压的值进行调整从而对所述挠曲量进行调整。
11.根据权利要求6所述的线放电加工机,其特征在于,所述挠曲调整部通过使对所述线电极进行支撑的支撑部移动,从而使所述线电极振动,对所述线电极的振动幅度即所述挠曲量进行调整。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的线放电加工机,其特征在于,还具有加工条件调整部,该加工条件调整部基于由所述直线度测定部计算出的直线度,对加工条件进行调整。
13.一种直线度计算方法,其是向线电极和加工对象物之间施加电压而对所述加工对象物进行加工的线放电加工机对所述加工对象物的加工面的直线度进行计算的方法,该直线度计算方法的特征在于,包含:第1测定步骤,在将所述线电极设为相对于载置所述加工对象物的面而垂直的状态下,对所述线电极与所述加工对象物接触的位置进行测定;
第2测定步骤,在使所述线电极相对于所述加工对象物的姿态变化的状态下,对所述线电极与所述加工对象物接触的位置进行测定;
分类步骤,基于所述第1测定步骤及所述第2测定步骤的测定结果,对所述加工面的形状进行分类;以及
直线度计算步骤,基于所述测定结果和分类结果,求出所述加工面的直线度。
14.根据权利要求13所述的直线度计算方法,其特征在于,所述第2测定步骤包含下述步骤:在通过使所述线电极相对于载置所述加工对象物的面的角度变化而使所述姿态变化的状态下,对所述线电极与所述加工对象物接触的位置进行测定的步骤;以及在通过使所述线电极的挠曲量变化而使所述姿态变化的状态下,对所述线电极与所述加工对象物接触的位置进行测定的步骤。
说明书 :
线放电加工机及直线度计算方法
技术领域
背景技术
工电压等加工条件而加工精度发生变化,因此加工条件决定为使得对加工精度进行评价而
成为期望的加工精度。作为对加工精度进行评价的基准之一,举出加工面的直线度。直线度
是表示与加工面的正确位置的偏差量。作为对直线度进行测定的方法,举出使用千分尺的
方法,但在使用千分尺的情况下,需要将加工对象物从线放电加工机拆下。但是,由于加工
精度的评价大多要重复进行,因此希望能够以将加工对象物仍安装于线放电加工机的状态
对加工面的直线度进行测定。
前端与加工面接触而对加工面的直线度进行测定。
发明内容
在内的测定设备。因此,在使用触针的情况下,装置尺寸及成本增大,并且在测定对象的加
工面处于狭缝内的情况下,存在下述问题,即,触针的粗细大于狭缝的宽度,触针不能进入
狭缝内,有时无法进行测定。
定的线放电加工机。
调整部,其使线电极相对于加工对象物的姿态变化;接触检测部,其对线电极和加工对象物
是否接触进行检测;以及直线度测定部,其基于由接触检测部检测到线电极和加工对象物
的接触时的线电极相对于加工对象物的姿态,求出加工对象物的加工面的直线度。
测定的线放电加工机。
附图说明
具体实施方式
加工。另外,线放电加工机100还具有下述功能:使用线电极1对加工面Ws的直线度ΔD进行
测定的功能;以及使用测定出的直线度ΔD对加工条件进行调整的功能。直线度ΔD表示与
加工面Ws的原定的位置的偏差量。
压;以及接触检测电路15,其对线电极1与加工对象物W的接触进行检测。
11的一面对加工对象物W进行载置。下面,将工作台11对加工对象物W进行载置的面称为工
作台面11a。
工作台11和在上部加工头12内穿过的线电极1电连接。如果在工作台11之上载置有加工对
象物W的状态下由电源14施加电压,则电压施加至线电极1和加工对象物W之间。
说,接触检测电路15向线电极1和加工对象物W之间赋予电位差,对线电极1和加工对象物W
之间的电位差进行测定。赋予至线电极1和加工对象物W之间的电位差设为不会在线电极1
和加工对象物W之间发生放电的大小。接触检测电路15通过对线电极1和加工对象物W之间
的电位差发生了变化这一情况进行检测,从而能够检测到电位差发生了变化,即,线电极1
和加工对象物W的电接触。
工头12移动。U轴电动机及V轴电动机使上部加工头12移动,由此上部加工头12及下部加工
头13之间的线电极1的倾斜度变化。另外,线放电加工机100在上部加工头12的上部还具有
主张紧辊20和使主张紧辊20旋转的主张紧电动机21。主张紧电动机21通过使主张紧辊20旋
转而卷绕线电极1,从而能够对线电极1的张力进行调整。
际上控制装置22能够向电源14、接触检测电路15、X轴电动机、Y轴电动机、U轴电动机及V轴
电动机及主张紧电动机21分别输入指令。由此,控制装置22能够使X、Y轴和U、V轴移动,该X、
Y轴使上部加工头12及下部加工头13一体地移动,该U、V轴用于使线电极1相对于工作台11
的角度变化而进行锥加工。
发生绝缘破坏而发生放电。如果发生放电,则在线电极1和加工对象物W之间形成电弧柱而
流过高密度的电弧电流。因此,加工对象物W成为高温而熔融,周围的水引起气化爆炸,由此
发生熔融的部分飞散这样的现象。通过利用如上所述的现象,从而线放电加工机100对加工
对象物W进行加工。
粗糙,加工精度越降低。因此,在使用线放电加工机100的放电加工中,通常一边改变加工电
压等电气参数而调整电弧电流的大小、一边进行多次加工。加工的种类能够分类为粗加工、
半精加工、精加工这3种。粗加工是制作加工对象物的大致形状的工序,使用比较大的电流。
半精加工是对通过粗加工制作的形状的精度进行调整的工序,使用比粗加工小的电流。在
半精加工中,谋求表面粗糙度的精细度和加工速度之间的平衡性。精加工是使加工面Ws的
表面粗糙度进一步精细的工序,使用比半精加工小的电流。在精加工中,表面粗糙度的精细
度变得重要。在使用线放电加工机100的放电加工中,大多在将粗加工和半精加工各实施1
次后,直至成为期望的表面粗糙度为止重复进行精加工。此外,并不限定于上述的例子,粗
加工、半精加工、精加工的执行次数按照用户的要求而变化。
对于加工对象物W的姿态进行确定。线放电加工机100基于线电极1和加工对象物W接触时的
线电极1相对于加工对象物W的姿态,对加工面Ws的直线度ΔD进行测定。
为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP(Digital Signal
Processor)等。存储器32例如是RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪
存、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(注册商标)(Electrically EPROM)等非
易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、压缩盘、迷你盘、DVD(Digital
Versatile Disk)等。
105具有直线度测定部106和加工条件调整部107。此外,在图3中示出线放电加工机100的功
能结构中的为了对本实施方式所涉及的发明特征进行说明所需的部分,与进行放电加工处
理的功能有关的说明在这里进行省略。
行测定。在线放电加工中,由于线电极1的振动、加工速度等,有时成为加工面Ws的中央部与
端部相比凹陷的凹圆弧形状,或成为加工面Ws的中央部与端部相比凸出的凸圆弧形状。在
该情况下,加工面Ws从原本的面偏离,加工精度降低。
具有使用触针对直线度ΔD进行测定的测定装置的情况下,能够在将加工对象物W仍安装于
线放电加工机的状态下对加工面Ws的直线度ΔD进行测定,但装置尺寸及成本增大,并且在
加工面Ws处于狭缝内的情况下触针不能进入狭缝内,有时无法对直线度ΔD进行测定。与此
相对,在本实施方式所涉及的线放电加工机100中,能够利用直线度测定功能,重复进行加
工条件的设定、使用所设定的加工条件的放电加工处理和直线度ΔD的测定,不经由人手而
自动地决定用于形成期望的直线度ΔD的加工面Ws的加工条件。另外,在重复进行放电加工
的期间,即使在进行加工条件的调整的情况下,也能够利用直线度测定功能。
储的计算机程序读出并执行而实现的。规格输入部101使输出装置34显示出用于输入各种
规格值的输入画面,如果用户使用输入装置33而在该输入画面输入规格值,则对输入的规
格值进行存储。
撑部41之间的Z轴方向的距离Zd1;以及加工对象物W的下端面Wb和对线电极1进行支撑的支
撑部42之间的Z轴方向的距离Zd2。厚度Hw是板状的加工对象物W的厚度方向的大小。如图1、
4所示,Z轴朝向与对工作台面11a进行规定的X轴及Y轴垂直的方向,朝向加工对象物W的板
厚方向。用户能够对厚度Hw及距离Zd1、Zd2进行测量而输入至线放电加工机100。
的相对位置、线电极1相对于加工对象物W的角度及线电极1的挠曲量中的至少1个进行调
整。线调整部102还具有:角度调整部102a,其从相对于工作台面11a垂直的方向起使线电极
1形成角度;以及挠曲调整部102b,其使线电极1的挠曲量变化。
动机中的至少1个而构成的。图5是表示图1所示的线放电加工机100使线电极1相对于加工
对象物W的相对位置变化的情形的图。线调整部102在线电极1与工作台面11a垂直的状态
下,能够使工作台11水平移动至线电极1与加工对象物W的加工面Ws接触。
少1个而构成的。图6是表示通过图3所示的角度调整部102a调整了角度θ的线电极1的图。角
度调整部102a没有调整角度θ的状态是角度θ=90度,线电极1朝向与加工对象物W的载置面
即工作台面11a垂直的方向。因此,调整了角度θ的状态是指,线电极1从与加工对象物W的载
置面即工作台面11a垂直的方向起形成有角度的状态,角度θ≠0、90。在图6中示出了角度调
整部102a使上部加工头12向U轴方向的移动量为Lu的状态。角度调整部102a使上部加工头
12平行移动,因此支撑部41和支撑部42之间的Z轴方向的距离Hz恒定,支撑部41和支撑部42
之间的线电极1的长度变化。
挠曲量L进行调整的情形的图。在加工对象物W的加工面Ws为凹圆弧形状的情况下,对挠曲
量L进行调整,对线电极1和加工对象物W的接触位置进行检测,由此能够求出直线度ΔD。作
为由挠曲调整部102b对线电极1的挠曲量L进行调整的方法,举出3个方法。在下面的3个方
法中,包含使线电极1振动而对挠曲量L进行控制的方法,但在该情况下,线电极1的振动幅
度相当于挠曲量L。
示的挠曲调整部102b通过对线电极1的张力进行调整而对线电极1的挠曲量L进行调整的情
形的图。线放电加工机100具有对线电极1进行卷绕的辊,持续性地卷绕线电极1,由此能够
设为使线电极1行进的状态。线放电加工机100的挠曲调整部102b在使线电极1行进的状态
下对挠曲量L进行调整。在使线电极1行进的状态下,由于由卷绕线电极1的辊的旋转引起的
变动、由其他干扰引起的变动而在线电极1发生振动。如果实际地使用激光位移计进行测
定,则虽然与线放电加工机100的状态有关,但能够确认到线电极1以几十μm的幅度发生振
动。另外,能够确认到,通过实际对线电极1的张力进行调整而振动幅度即挠曲量L发生变
化。张力和挠曲量L之间的关系根据线放电加工机100的种类、线电极1的长度、线电极1的粗
细等条件而变化,因此,需要事先取得测量数据。挠曲调整部102b基于测量数据对线电极1
的张力进行调整,在测定处理过程中与加工处理过程中相比使张力降低,由此能够使线电
极1与加工面Ws的中央部分接触。
是表示图3所示的挠曲调整部102b通过向线电极1和加工对象物W之间施加电压而对线电极
1的挠曲量L进行调整的情形的图。在图9中,向线电极1和加工对象物W之间施加脉冲电压而
对静电引力进行控制,使线电极1发生振动。但是,本实施方式并不限定于该例,也可以向线
电极1和加工对象物W之间施加直流电压而使线电极1挠曲。此外,在这里所使用的电压低于
线放电加工机100进行放电加工时使用的加工电压。
的X轴电动机及Y轴电动机中的至少1个而构成的。图10是表示图3所示的挠曲调整部102b通
过使线电极1物理地摆动而对线电极1的挠曲量L进行调整的情形的图。如果对X轴电动机及
Y轴电动机中的至少1个进行驱动,则线电极1的支撑部41、42移动,由此能够使线电极1摆
动。上述3个方法也能够进行组合而使用。通过将3个方法组合而使用,从而与使用1个方法
的情况相比能够增大振动幅度。此外,在这里,在使线电极1振动的情况下,挠曲量L成为振
动幅度。
接触,则将表示检测到接触的检测信号输出至运算控制部105。接触检测部103由接触检测
电路15构成。由接触检测部103输出的检测信号经由运算控制部105而输入至位置检测部
104。
信号和线调整部102为了对线电极1的姿态进行变更而进行的控制量,对XY平面中的支撑部
41、42的位置进行检测。例如,在线调整部102使上部加工头12及下部加工头13一体地水平
移动的情况下,位置检测部104能够基于直至线电极1与加工对象物W接触为止的X轴电动机
及Y轴电动机的控制量而求出支撑部41、42的位置。
置。在挠曲调整部102b对线电极1的挠曲量L进行了调整的情况下,能够基于与对挠曲量L进
行调整的方法相对应的控制量求出支撑部41、42的位置。在挠曲调整部102b通过对线电极1
的张力进行调整而对线电极1的挠曲量L进行调整的情况下,控制量包含主张紧电动机21的
控制量。在挠曲调整部102b通过向线电极1和加工对象物W之间施加电压而对线电极1的挠
曲量L进行调整的情况下,控制量包含向线电极1和加工对象物W之间施加的电压图案。在挠
曲调整部102b通过使线电极1物理地摆动而对线电极1的挠曲量L进行调整的情况下,控制
量包含X轴电动机及Y轴电动机的控制量。位置检测部104将检测位置输出至运算控制部
105。
输入的规格值、线调整部102的控制量、由接触检测部103输出的检测信号和由位置检测部
104输出的检测位置,对加工对象物W的加工面Ws的直线度ΔD进行计算。
大于或等于阈值,例如大于或等于10μm的情况下,加工条件调整部107能够减小偏移量。或
者在直线度ΔD小于阈值的情况下,能够减小电气参数。例如,通过机器学习针对每个直线
度ΔD预先学习加工条件的调整方法,加工条件调整部107能够使用学习结果而基于直线度
ΔD对加工条件进行调整。
电加工后,运算控制部105进行加工精度的测定处理(步骤S103)。在该测定处理中包含通过
直线度测定部106进行的直线度ΔD的计算。如果测定处理结束,则运算控制部105对测定结
果是否满足基准进行判断(步骤S104)。在测定结果不满足基准的情况下(步骤S104:No),运
算控制部105的加工条件调整部107基于测定结果对第1加工条件进行变更(步骤S105)。运
算控制部105如果变更了第1加工条件,则返回至步骤S102的处理。
控制,执行放电加工(步骤S107)。在执行放电加工后,运算控制部105进行加工精度的测定
处理(步骤S103)。如果测定处理结束,则运算控制部105对测定结果是否满足基准进行判断
(步骤S108)。在测定结果不满足基准的情况下(步骤S108:No),运算控制部105的加工条件
调整部107基于测定结果对第2加工条件进行变更(步骤S109)。运算控制部105如果变更了
第2加工条件,则返回至步骤S107的处理。
控制,执行放电加工(步骤S111)。在执行放电加工后,运算控制部105进行加工精度的测定
处理(步骤S103)。如果测定处理结束,则运算控制部105对测定结果是否满足基准进行判断
(步骤S112)。在测定结果不满足基准的情况下(步骤S112:No),运算控制部105的加工条件
调整部107基于测定结果对第3加工条件进行变更(步骤S113)。运算控制部105如果变更了
第3加工条件,则返回至步骤S111的处理。在测定结果满足基准的情况下(步骤S112:Yes),
运算控制部105结束处理。
极1与加工对象物W接触的位置即加工面位置X1进行测定(步骤S201)。图13是表示加工面Ws
为凹圆弧形状的情况下的加工面位置X1的图。在加工面Ws为凹圆弧形状的情况下,加工对
象物W的上端面Wa及下端面Wb的部分与线电极1接触。图14是表示加工面Ws为凸圆弧形状的
情况下的加工面位置X1的图。在加工面Ws为凸圆弧形状的情况下,加工对象物W的厚度方向
的中央部分与线电极1接触。
撑部41、42的位置进行测定(步骤S202)。图15是表示在加工面Ws为凹圆弧形状的情况下在
图12的步骤S202中测定的位置X2的图。如果测定出支撑部42的位置X2,则能够通过后面记
述的运算,对线电极1和加工对象物W接触的接触位置X3进行计算。在加工面Ws为凹圆弧形
状的情况下,计算出的接触位置X3与加工面位置X1一致。图16是表示在加工面Ws为凸圆弧
形状的情况下在图12的步骤S202中测定的位置X2的图。如果测定出支撑部42的位置X2,则
能够通过后面记述的运算,对线电极1和加工对象物W接触的接触位置X3进行计算。在加工
面Ws为凸圆弧形状的情况下,计算出的接触位置X3与加工面位置X1不一致。如上所述,根据
加工面Ws的形状的种类,接触位置X3和加工面位置X1之间的关系改变,因此能够基于该关
系对加工面Ws的形状进行分类。
分类(步骤S204)。图17是用于对图3所示的直线度测定部106的功能进行说明的图。为了对
加工面Ws的形状进行分类,直线度测定部106首先在步骤S202中对线电极1与加工对象物W
接触时的角度θ进行计算。基于支撑部42的控制量而移动量Lu已知,Z轴方向的距离Hz恒定,
能够使用下述的算式(1)进行计算。因此,能够通过使用下述的算式(2)而求出角度θ。
成立,因此通过将算式(4)代入至算式(5),从而未知数a通过算式(6)表示。
面位置X1相比较。在这里直线度测定部106在接触位置X3和加工面位置X1一致的情况下,能
够将加工面Ws分类为凹圆弧形状或者直线度ΔD小至能够忽略的程度的平面。直线度测定
部106在接触位置X3和加工面位置X1不一致的情况下,能够将加工面Ws分类为凸圆弧形状。
直线度ΔD。具体地说,直线度测定部106在加工面Ws为凸圆弧形状的情况下,能够基于步骤
S201及步骤S202的测定结果对直线度ΔD进行计算。在图18中还示出了加工面位置X1及直
线度ΔD。直线度ΔD能够通过下述的算式(7)表示。能够通过上述的顺序而求出未知数a,因
此通过使用作为测定结果的加工面位置X1及支撑部42的位置X2,能够求出直线度ΔD。
工面Ws为凹圆弧形状的情况下求出直线度ΔD的方法的说明图。直线度测定部106作为步骤
S203的测定结果,能够取得挠曲量L及得到挠曲量L时的支撑部41、42的位置X4。直线度ΔD
使用挠曲量L、支撑部41、42的位置X4,通过下述的算式(8)表示。
1和加工对象物W接触时的线电极1的姿态而求出加工面Ws的直线度ΔD。根据线放电加工机
100,由于使用为了对加工对象物W进行加工而使用的结构要素即线电极1,因此无需为了测
定直线度ΔD而追加新的结构要素。因此,能够抑制装置尺寸及成本的增大,并且以将加工
对象物W仍安装于线放电加工机100的状态对直线度ΔD进行测定。另外,根据加工形状,有
时加工面Ws没有向外部露出,而是处于狭缝内。在如上所述的情况下,在使用触针的测定设
备中,有时触针不能进入狭缝内。与此相对,在线放电加工机100中,狭缝是由线电极1形成
的,因此狭缝成为比线电极1的粗细大的大小。因此,即使在加工面处于狭缝内这样的情况
下,也能够对加工面Ws的直线度ΔD进行测定。
加工条件的调整重复多次的一系列的处理自动化。通过进行自动化,从而能够省略创建放
电加工的加工条件的工作量,并且能够不依赖于对线放电加工机100进行操作的人的技能
而适当地设定加工条件。
对加工对象物W的加工面Ws和上端面Wa或者下端面Wb相接的部分的位置进行测定,由此能
够对加工面Ws的直线度ΔD进行测定。
曲,从而能够对与比上端面Wa及下端面Wb凹陷的加工面Ws的中央部接触时的位置X4进行测
定。使用位置X4而求出加工面Ws的直线度ΔD。
工机100的控制方法、线放电加工机100的控制用计算机程序、对控制用计算机程序进行存
储的存储介质而实现本实施方式的技术。
头13移动而对线电极1相对于加工对象物W的角度进行调整。另外,也可以使上部加工头12
及下部加工头13这两者移动而对线电极1相对于加工对象物W的角度进行调整。
有使工作台11水平移动的X轴电动机及Y轴电动机。但是,在X轴电动机及Y轴电动机使工作
台11水平移动的情况下,挠曲调整部102b无法使用上述的第3方法对挠曲量L进行调整。
能够使用除了控制装置22以外的处理器及存储器而实现,也能够使用专用的处理电路。
输出装置,41、42支撑部,100线放电加工机,101规格输入部,102线调整部,102a角度调整
部,102b挠曲调整部,103接触检测部,104位置检测部,105运算控制部,106直线度测定部,
107加工条件调整部,ΔD直线度,L挠曲量,W加工对象物,Wa上端面,Wb下端面,Ws加工面。