專利名稱：電火花線切割機的加工控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及控制可實現(xiàn)穩(wěn)定精加工的光杠進給的加工控制方法。
背景技術：
作為精加工時的光杠進給控制，有這樣的方法檢測線電極和工件間的放電脈沖數(shù)或加工電壓這樣的加工特性值，控制光杠進給速度以使該加工特性值與目標值一致，再沿預先所決定的路徑來控制光杠進給量。這種控制方法是為了在加工結(jié)束后獲得一定的加工槽寬的控制方法。但是，如果在實際的精加工中使用這種方法，特別是在拐角處附近，有時得不到所預期的加工形狀。
如圖1A所示，如果這樣的工件1包含有形狀精度差的部位，有時會發(fā)生由于工件1的精加工面和加工路徑2不能保持規(guī)定的偏移，線電極與工件間的間隙過大而不能放電，有可能對加工面不能精加工。相反，如圖2A所示，由于間隙過于狹窄造成不規(guī)則地擺動，甚至會在工件和線電極間形成短路狀態(tài)下進行光杠進給，所以不僅不能對加工面進行精加工，還有可能使加工陷于停頓。
另一方面，與上述的控制方法一樣，雖然可以進行恒定進給速度控制，固定光杠的進給速度，但是，即使用這種控制方法，也會在間隙寬的部位不能放電而在間隙窄的部位造成短路，所以，在整個加工面上得不到同樣的表面光潔度。
作為改善精加工時的表面光潔度的方法，在日本公開專利特開平11-170118號公報中披露的方法是檢測工件和線電極的間隙電壓，在大約與加工路徑正交的方向上相對移動線電極以使該檢測到的間隙電壓與基準電壓之差為零，來防止形成加工面的波紋。
另外，作為使用放電脈沖數(shù)的現(xiàn)有的光杠進給控制方法，在日本公開專利特開2002-254250號公報中披露的方法是求出在加工過程中所檢測出的放電脈沖數(shù)與作為基準的放電脈沖數(shù)的比率，用控制在每個規(guī)定時間所求得的線電極和工件相對移動距離的方法或為使檢測放電脈沖數(shù)與基準放電脈沖數(shù)一致而控制放電休止時間等方法，來防止在拐角部分的加工中的線電極斷線，提高加工速度，并且還能提高加工精度。
另外，在日本公開專利特開平4-30915號公報中披露的方法是在放電脈沖數(shù)的變化增減時，改變求出達到閾值的平均放電脈沖的時間區(qū)間，比較求得的該閾值和檢測放電脈沖數(shù)，來控制放電脈沖的休止寬度，防止在拐角部分的加工中線電極斷線。
在上述的日本公開專利特開平11-170118號公報中披露有在精加工中做成同樣表面光潔度的方法。這種方法是控制線電極和工件間的間隙電壓達到基準電壓，再依據(jù)間隙電壓進行控制。為了將整個加工面高效地做成同樣的表面光潔度，必須將每單位距離的放電脈沖數(shù)控制為一定。如果間隙電壓是一定的，推斷放電脈沖數(shù)也是一定的，但是，即使間隙電壓一定，放電脈沖數(shù)也未必一定。原因是加工電壓強烈地依賴于從開始在線電極和工件間施加電壓到放電為止的放電延遲時間，通常的電火花加工中放電延遲時間存在離散，所以，即使放電脈沖數(shù)相同，加工電壓也有可能不一樣。因此，采用日本公開專利特開平11-170118號公報中所披露的根據(jù)加工電壓進行控制的方法不能獲得足夠的表面光潔度。
另外，作為根據(jù)放電脈沖數(shù)來控制加工的方法，雖然有在上述的日本公開專利特開2002-254250號公報和特開平4-30915號公報中所記載的方法，但這些方法都是控制進給速度或放電休止時間等方法，主要是為了防止線電極斷線，而在包含有形狀精度差的部位的復雜形狀的加工中難以獲得同樣的加工表面光潔度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是具有可以變更線電極與工件的相對位置的進給光杠驅(qū)動機構(gòu)和檢測放電脈沖數(shù)功能的電火花線切割機的加工控制方法；該方法包括如下步驟(1)檢測出所述放電脈沖數(shù)；(2)根據(jù)所檢測出的放電脈沖數(shù)計算提供給加工路徑的修正值；(3)用所述修正值修正預先決定的加工路徑；(4)控制所述進給光杠使其遵循所述修正后的加工路徑。
通過加工路徑的修正，使放電脈沖數(shù)均等而使加工面的表面光潔度均一。加工路徑的修正只修正加工路徑的法線方向上所求得的修正值。或者，通過用所述修正值修正偏移值，同樣地修正加工路徑，使加工面的表面光潔度均一。將所檢測出的放電脈沖數(shù)與其目標值間的差乘以預先所決定的增益來求得所述修正值，或者，把該修正值作為將所檢測出的放電脈沖數(shù)與其目標值間的差乘以預先所決定的增益而求得的值在每一定周期相加而累加的值。
另外，代替放電脈沖數(shù)而檢測加工電壓，將所檢測出的加工電壓與其目標值間的差值乘以預先所決定的增益而求得的值在每一定周期相加而累加作為修正值，求得加工路徑的法線方向后，在該法線方向上只修正修正值的量來修正加工路徑，或者修正偏移值后，用該修正偏移值求出加工路徑，來進行加工。
另外，把光杠進給速度作為預先決定的一定值來進行上述的各加工。
按照本發(fā)明，由于放電脈沖數(shù)是均等的，所以加上面可以得到均一的表面光潔度。結(jié)果，在現(xiàn)有的光杠進給控制方法中所不能解決的包含有形狀精度差的部位的復雜加工中，不會陷于不規(guī)則地擺動或不能加工的狀態(tài)，可以按要求在整個加工面獲得同樣的加工表面光潔度。


圖1A和圖1B是形狀精度差的凸出的拐角部分的精加工說明圖。
圖2A和圖2B是形狀精度差的凹入的拐角部分的精加工說明圖。
圖3A至圖3C是本發(fā)明的精加工時的加工說明圖。
圖4是實施本發(fā)明的各實施例的電火花線切割機的主要部分框圖。
圖5是本發(fā)明的第一實施例的路徑修正處理的流程圖。
圖6是本發(fā)明的第二實施例的路徑修正處理的流程圖。
圖7是本發(fā)明的第三實施例的路徑修正處理的流程圖。
圖8是本發(fā)明的各實施例的路徑修正動作的說明圖。
具體實施例方式
從參照附圖的以下實施例的說明會使本發(fā)明的上述的以及其他的目的和特征更加清楚。
首先，概要說明本發(fā)明的加工控制方法。圖1A是形狀精度差的凸出的拐角部分的精加工說明圖。對于所指令的加工路徑2，由于工件1的凸出的拐角部分的加工面的形狀精度差，在加工路徑2和工件1之間產(chǎn)生大的間隙，有可能不發(fā)生放電，這部分的加工面的表面光潔度就會降低。因此，在本發(fā)明中，如圖1B所示，修正加工路徑2，使其與工件的加工面形狀一致，成為修正加工路徑2′，從而使放電脈沖數(shù)均等，以便得到同樣的表面光潔度。
圖2A是由于工件1的凹入的拐角部分的形狀精度差而所指令的加工路徑2和工件1之間的間隙變得過窄的情況，這種情況下，會發(fā)生不規(guī)則擺動或短路，而使該拐角部分的加工表面光潔度降低。因此，在本發(fā)明中，如圖2B所示，修正加工路徑2，使其與工件的加工面形狀一致，成為修正加工路徑2′，從而使放電脈沖數(shù)均等，以便得到同樣的表面光潔度。
即，在本發(fā)明中，如圖3A所示，由粗加工等所加工的工件1的形狀精度差，所以在精加工中的加工路徑2和工件1之間的間隙中有變動，即使在因間隙大而不發(fā)生放電的情況下或因間隙窄而發(fā)生不規(guī)則擺動或短路的情況下，如圖3B所示，也能得到修正加工路徑2′，而能與工件1的加工面形狀一致。如圖3C所示，對于預先所計劃的加工路徑2，針對工件加工面形狀求出修正值ΔP(t)，以使放電脈沖數(shù)達到目標放電脈沖數(shù)，根據(jù)該修正值ΔP(t)修正加工路徑2，求出線電極3實際通過的修正加工路徑2′，進行加工。
圖4是實施本發(fā)明的各實施例的電火花線切割機的主要部分框圖。該電火花線切割機的構(gòu)成與現(xiàn)有的電火花線切割機的構(gòu)成是同樣的，所以，只圖示出了與本發(fā)明有關系的主要部分。
控制電火花線切割機的控制裝置10包含處理器11和用總線17與該處理器11相連接的存儲器12、顯示器13、鍵盤等數(shù)據(jù)或指令的輸入裝置14、驅(qū)動控制使工件1對于線電極3做相對移動的各伺服電機的軸控制電路15、輸入輸出電路16等。
在存儲器12中，輸入并存儲有控制電火花線切割機的系統(tǒng)程序，或經(jīng)由顯示器13和輸入裝置輸入、或經(jīng)由未圖示的輸入接口輸入并存儲用來加工工件1的加工程序等，在該存儲器12中還存儲有所設定的加工條件。另外，在軸控制電路15內(nèi)連接有在正交的X、Y軸方向上驅(qū)動安裝了工件1的工作臺的伺服電機或在與X、Y軸正交的Z軸方向驅(qū)動線電極上導向器的伺服電機和驅(qū)動用于錐形加工的U、V軸的伺服電機的各放大器。
在輸入輸出電路16內(nèi)連接有加工電源20、放電脈沖計數(shù)電路21等。加工電源20被連接在工件1和線電極3上，在該工件1和線電極3之間施加電壓，在該工件1和線電極3的間隙處產(chǎn)生放電來進行加工。
另外，檢測工件1和線電極3間的電壓的放電間隙電壓檢測電路22被連接在工件1和線電極3之間，放電脈沖計數(shù)電路21根據(jù)由該放電間隙電壓檢測電路22所檢測出的電壓來檢測放電脈沖的發(fā)生并進行計數(shù)。標號23是使電流流過線電極3的通電夾頭。
按照以上的結(jié)構(gòu)，處理器11根據(jù)設定加工條件驅(qū)動加工電源20，并且根據(jù)存儲器12中所存儲的加工程序經(jīng)軸控制電路15驅(qū)動各軸伺服電機，使工件1對于線電極3做相對移動來進行電火花加工。處理器11根據(jù)加工程序在每個規(guī)定周期求出線電極3對于工件1的相對移動位置指令，分配對各軸的進給指令，而在本發(fā)明中，求得對各軸的移動指令的處理與原來不同。
首先，按照從原來進行的光杠進給速度恒定控制開始精加工；而后，與原來一樣，根據(jù)加工程序求出每個控制周期對各軸的移動指令，但在本發(fā)明的第一實施例中，還要進行圖5所示的路徑修正處理。
圖5是本發(fā)明的第一實施例的路徑修正處理的流程圖。處理器11從放電脈沖計數(shù)電路21讀取放電脈沖數(shù)N(t)，此后，把對該放電脈沖數(shù)計數(shù)的計數(shù)器復位(步驟100)；將預先設定的目標放電脈沖數(shù)Ng減去讀取到的該放電脈沖數(shù)N(t)所得到的值乘以增益G1來求出修正值ΔP1(t)(步驟101)。
接著，由加工程序指令根據(jù)在本周期所求得的移動指令求出線電極的移動路徑的法線方向(步驟102)。而后，對由加工程序指令所求得的本周期的移動指令，在其法線方向上修正在步驟101所求得的修正值ΔP1(t)的量，并將這樣修正過的移動指令輸出為本次移動指令(步驟103)。
即，在檢測放電脈沖數(shù)N(t)小于目標放電脈沖數(shù)Ng的情況下，修正值ΔP1(t)為正，修正該控制周期的移動指令以使線電極3沿法線方向向工件1移近該修正值的量。反之，一旦檢測放電脈沖數(shù)N(t)變得大于目標放電脈沖數(shù)Ng，修正值ΔP1(t)就為負，修正移動指令以使線電極3移遠工件1。以下，在每個控制周期重復進行該處理。
圖8是該路徑修正動作的說明圖，是工件1的局部放大圖。如圖8所示，假定工件的形狀是一部分凸出。另一方面，假定由加工程序所指令的路徑是用虛線表示的加工路徑2。線電極3一來到該凸出部分的位置，線電極3和工件1的間隙就變窄，所以，放電脈沖數(shù)增大。結(jié)果，檢測放電脈沖數(shù)N(t)超過目標放電脈沖數(shù)Ng而修正值ΔP1(t)變?yōu)樨撝?，修正線電極3的路徑，使其沿法線方向移遠工件修正值ΔP1(t)的量，而變成修正加工路徑2′，控制放電脈沖數(shù)N(t)，使其與目標放電脈沖數(shù)Ng一致。因此，即使是在工件的形狀精度差的情況下，在加工面的放電脈沖數(shù)也是均等的，加工面也可以得到均一的表面光潔度。
圖6是本發(fā)明的第二實施例的路徑修正處理的流程圖。在圖5所示的第一實施例中，目標放電脈沖數(shù)Ng減去檢測放電脈沖數(shù)N(t)來求得修正值ΔP1(t)。因此，修正值的變化大而缺乏加工穩(wěn)定性。于是，該第二實施例就是使該修正值的變化平緩來謀求控制的穩(wěn)定性。與第一實施例的不同之處是將對應于目標放電脈沖數(shù)Ng和檢測放電脈沖數(shù)N(t)的偏差的值累加起來作為修正值。
首先，處理器11從放電脈沖計數(shù)電路21讀取放電脈沖數(shù)N(t)，此后，把對該放電脈沖數(shù)進行計數(shù)的計數(shù)器復位(步驟200)；將從預先設定的目標放電脈沖數(shù)Ng減去讀取到的該放電脈沖數(shù)N(t)所得到的值乘以增益G2，由此求出與該脈沖數(shù)的偏差成正比的值Δp2(t)(步驟201)；而后，將這個求得的值Δp2(t)加到修正值計算寄存器中所存儲的ΔP2(t-1)上，求出ΔP2(t)(步驟202)。即，將與檢測放電脈沖數(shù)N(t)和目標放電脈沖數(shù)Ng的偏差成正比的值Δp2(t)累加起來求出修正值ΔP2(t)。
此后，與第一實施例一樣，求出線電極的移動路徑的法線方向(步驟203)；而后，將由加工程序指令所求得的本周期的移動指令在其法線方向上修正在步驟202所求得的修正值ΔP2(t)的量，并將這樣修正過的移動指令輸出為本次移動指令(步驟204)。將在步驟202所求得的修正值ΔP2(t)改寫為ΔP2(t-1)，并存儲在上述的修正值計算寄存器中。以下，在每個控制周期重復進行該處理。
如上所述，在該第二實施例的情況下，移動指令的修正值ΔP2(t)是與累加檢測出的放電脈沖數(shù)N(t)和目標放電脈沖數(shù)Ng的偏差所得的值成正比的值，所以，修正值ΔP2(t)不會急劇變化而是平緩變化，因此可以得到加工的穩(wěn)定性，并且加工面可以獲得均一的表面光潔度。
圖7是本發(fā)明的第三實施例的路徑修正處理的流程圖。該第三實施例不用放電脈沖數(shù)而是用平均加工電壓來進行控制。在實施該第三實施例的情況下，將圖4中的放電脈沖數(shù)計數(shù)電路21改變成為平均加工電壓計算電路。
處理器11從平均加工電壓計算電路讀取平均加工電壓V(t)(步驟300)；將從預先設定的目標平均加工電壓Vg減去讀取到的該平均加工電壓V(t)所得到的值乘以增益G3，求出與平均加工電壓的偏差成正比的值Δp3(t)(步驟301)；而后，將這個求得的值Δp3(t)加到修正值計算寄存器中所存儲的ΔP3(t-1)上，求出修正值ΔP3(t)(步驟302)。即，將與目標平均加工電壓Vg和檢測平均加工電壓的偏差成正比的值累加起來求出修正值ΔP3(t)。
此后，與第一、第二實施例同樣，求出線電極的移動路徑的法線方向(步驟303)；而后，將由加工程序指令所求得的本周期的移動指令在其法線方向上修正在步驟302所求得的修正值ΔP3(t)的量，并將這樣修正過的移動指令輸出為本次移動指令(步驟304)。將在步驟302所求得的修正值ΔP3(t)改寫為ΔP3(t-1)并存儲在上述的修正計算寄存器中。以下，在每個控制周期重復進行該處理。
如上所述，在該第三實施例的情況下，移動指令的修正值ΔP3(t)是與累加檢測出的平均加工電壓V(t)和目標平均加工電壓Vg間的偏差所得的值成正比的值，所以，修正值ΔP3(t)不會急劇變化，可以得到穩(wěn)定的加工電壓，因此，即使在因特殊情況替代放電脈沖數(shù)不得不使用加工電壓時，也可以得到加工的穩(wěn)定性，且能夠得到均一的表面光潔度。
在上述各實施例中，在步驟102、203、303求出了法線方向，但也可以按如下步驟進行為了以規(guī)定間隙相對地移動線電極3，先進行偏移處理，即對于由加工程序所指令的路徑，使線電極3和工件1間在偏移方向(法線方向)上偏移由程序所指令的偏移量；再利用這種偏移處理，用在步驟101、202、302中求得的修正值修正偏移值，并用被修正過的偏移值進行偏移處理，然后進到步驟103、204、304。
權利要求
1.一種具有檢測放電脈沖數(shù)的功能的電火花線切割機的加工控制方法，為了進行加工路徑的修正，包括如下步驟檢測所述放電脈沖數(shù)；根據(jù)所檢測出的放電脈沖數(shù)，計算提供給加工路徑的修正值；用上述修正值修正預先決定的加工路徑；以及控制使工件沿上述修正后的加工路徑相對于線電極移動的進給光杠。
2.根據(jù)權利要求1的電火花線切割機的加工控制方法，其特征在于所述修正值是預先決定的加工路徑的法線方向的修正值。
3.一種具有檢測放電脈沖數(shù)的功能的電火花線切割機的加工控制方法，為了進行加工路徑的修正，包括如下步驟檢測所述放電脈沖數(shù)；根據(jù)所檢測出的放電脈沖數(shù)計算提供給加工路徑的修正值；用所述修正值修正所指令的偏移值，求出修正偏移值；以及根據(jù)由程序所指令的路徑和所述修正偏移值求出修正后的加工路徑，控制使工件沿該加工路徑相對于線電極移動的進給光杠。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項的電火花線切割機的加工控制方法，其特征在于將所檢測出的放電脈沖數(shù)與其目標值間的差乘以預先決定的增益求出所述修正值。
5.根據(jù)權利要求1至3任一項的電火花線切割機的加工控制方法，其特征在于所述修正值取為將所檢測出的放電脈沖數(shù)與其目標值間的差乘以預先所決定的增益而求得的值在每一定周期相加而累加的值。
6.一種具有檢測加工電壓的功能的電火花線切割機的加工控制方法，為了進行加工路徑的修正，包括如下步驟檢測所述加工電壓；將所檢測出的加工電壓與其目標值間的差乘以預先所決定的增益而求得的值在每一定周期相加后累加計算修正值；用所述修正值修正預先所決定的加工路徑；以及控制使工件沿所述修正后的加工路徑相對于線電極移動的進給光杠。
7.根據(jù)權利要求6的電火花線切割機的加工控制方法，其特征在于所述修正值是預先決定的加工路徑的法線方向的修正值。
8.一種具有檢測加工電壓的功能的電火花線切割機的加工控制方法，為了進行加工路徑的修正，包括如下步驟檢測所述加工電壓；將所檢測出的加工電壓與其目標值間的差乘以預先所決定的增益而求得的值在每一定周期相加后累加計算修正值；用所述修正值修正所指令的偏移值，求出修正偏移值；以及根據(jù)由程序所指令的路徑和所述修正偏移值求出修正后的加工路徑，控制使工件沿該加工路徑相對于線電極移動的進給光杠，。
9.根據(jù)權利要求1、3、6、8中任一項的電火花線切割機的加工控制方法，其特征在于把光杠進給速度作為預先所決定的一定值。
10.一種電火花線切割機，設置有對隨線電極和工件間的間隔而變化的放電脈沖數(shù)進行計數(shù)的放電脈沖數(shù)計數(shù)裝置、計算由所述放電脈沖數(shù)計數(shù)裝置計測出的放電脈沖數(shù)和預先設定的基準值間的差的放電脈沖偏差計算裝置、求出線電極根據(jù)移動指令相對于工件移動的移動路徑的當前位置處的法線方向的法線方向計算裝置、以及在由所述法線方向計算裝置所求得的法線方向上對所述移動指令的當前值僅僅修正根據(jù)由上述放電脈沖偏差計算裝置計算出的差決定的修正量的移動指令修正裝置。
11.根據(jù)權利要求10的電火花線切割機，其特征在于所述移動指令修正裝置修正的修正量是將由所述放電脈沖偏差計算裝置計算出的差乘以一定的系數(shù)所得到值。
12.根據(jù)權利要求10的電火花線切割機，其特征在于所述移動指令修正裝置修正的修正量是將由所述放電脈沖偏差計算裝置計算出的差乘以一定的系數(shù)所得到的值的從過去到當前的累加值。
13.一種電火花線切割機，設置有檢測線電極和工件間的平均加工電壓的平均加工電壓檢測裝置、計算由所述平均加工電壓檢測裝置所檢測出的平均加工電壓和預先設定的基準值間的差的加工電壓偏差計算裝置、求出線電極根據(jù)移動指令相對于工件移動的移動路徑的當前位置處的法線方向的法線方向計算裝置、以及在由所述法線方向計算裝置所求得的法線方向上對所述移動指令的當前值僅僅修正根據(jù)由所述加工電壓偏差計算裝置計算出的差決定的修正量的移動指令修正裝置；而且所述移動指令修正裝置修正的修正量是將由所述加工電壓偏差計算裝置計算出的差乘以一定的系數(shù)所得到的值的從過去到當前的累加值。
全文摘要
在每個規(guī)定周期檢測出放電脈沖數(shù)，求出與目標放電脈沖數(shù)的差；根據(jù)求得的差值，求出在加工路徑的法線方向上修正加工路徑的修正值并進行修正，來得到修正路徑；沿該修正路徑對于工件相對移動線電極。
文檔編號B23H7/04GK1583337SQ20041005821
公開日2005年2月23日 申請日期2004年8月17日 優(yōu)先權日2003年8月22日
發(fā)明者川原章義, 古田友之 申請人:發(fā)那科株式會社