專利名稱：用于高頻放電加工的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通ii故電來(lái)加工工件的方法和裝置，具體涉及使用高頻電壓4^##加工的表面。在金屬線電加工領(lǐng)域中公知的是，粗糙度低于0.1微米(Ra)的精加 工的表面可以通過(guò)在電極與工件之間產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間短并且強(qiáng)度受限的高 頻放電而獲得。0.5MHz到2MHz范圍內(nèi)的高頻電壓通常用在線電加工中 用于執(zhí)行半鏡面精加工操作。隨著近來(lái)在工藝控制方面的進(jìn)步，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于工件的高形狀正 確度。在利用線電極的最后切割期間，我們可以認(rèn)為形狀公差、拐角誤差 和垂直面在l微米的范圍內(nèi)。/i^p的是，最主要的力，即靜電力和電磁吸引力、等離子體壓斥力和 機(jī)械回復(fù)力，共同配合將線電極設(shè)置到中性靜止位置。視偏移方向的情況， 有時(shí)吸引，有時(shí)排斥，合成力將電極回復(fù)到其中性靜止位置，達(dá)到固有的 平衡。在到目前為止的大多數(shù)應(yīng)用中，這種提供穩(wěn)定平衡的最新的自動(dòng)調(diào) 節(jié)作用，使得能夠以開(kāi)環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最筒單的路徑饋i!Ul率控制。對(duì)精加工表面進(jìn)行加工的一些關(guān)鍵問(wèn)題是(i)軸線控制，以便實(shí)現(xiàn) 恒定的加工條件；(ii)對(duì)偏離這些加工條件的適當(dāng)測(cè)量；(iii)測(cè)量放電 能量的減少，以便保持理想的表面光潔度。(i)由于直接切割和最初精加工模式得到很好的控制，所以趨勢(shì)是朝向 更加精細(xì)的(半鏡面)表面粗糙度，稱為絲加工模式，其中，電 極橫向加工重疊的材料以侵蝕掉數(shù)微米。由于放電的能量極其微弱，形狀的正確性不必再校正。這需要改進(jìn)的軸線伺服控制，以允 許僅僅在必要時(shí)才去除材料，并且獲得相當(dāng)大的行iiiUL，而不管 減小的每次放電去除速率。除了線電極橫向加工的超精加工模式以外，另一個(gè)主要的趨勢(shì)是 使用小的金屬線來(lái)加工亞毫米工件，該線的直徑小于50微米，并 且小至15微米。類似地，由于這種線的脆性，需要具有減小的放 電能量的高頻加工電壓。在這些最新的應(yīng)用中，線電極實(shí)現(xiàn)直接
切割并且必須控制正面間隙(frontal gap )。在這兩個(gè)情形中，上述穩(wěn)定模式僅僅存在于很窄范圍的間隙寬度 內(nèi)。以恒定的速度移動(dòng)線變得不起作用，使得必須開(kāi)jgX應(yīng)性非 常好的伺服控制。遺憾的是，如下所述，必要的輸入信號(hào)目前不 可用或者至少對(duì)其測(cè)量仍然棘手。缺少實(shí)際間隙的真實(shí)圖像，于 A^饋控制不能實(shí)現(xiàn)。(ii) 當(dāng)在加工間隙的邊界處施加恒定電壓時(shí)，點(diǎn)火延遲TD無(wú)異議地被 認(rèn)為是與真實(shí)的間隙寬度相關(guān)的最可靠的信號(hào)。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)得 知，點(diǎn)火延遲TD的測(cè)量受任何系統(tǒng)的缺陷或公差的影響較少，并 且時(shí)間比電壓更易于精確測(cè)量。在標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)制造的范圍內(nèi)，點(diǎn)火 延遲允許從一個(gè)i殳備到下一個(gè)i殳備的更好的可重復(fù)性。在高頻放電中測(cè)量點(diǎn)火延遲需要昂貴的電子設(shè)備，這構(gòu)成是相關(guān) 主題中最為麻煩的復(fù)雜性。價(jià)廉的電子處理意味著相當(dāng)長(zhǎng)的點(diǎn)火 周期，通常大于l微秒。而且，在這種操作條件中，測(cè)量點(diǎn)火延遲會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的結(jié)果，因 為高頻放電內(nèi)的點(diǎn)火關(guān)鍵歸因于電壓斜率dV/dt，并且點(diǎn)火延遲與 實(shí)際的間隙寬度之間的相互關(guān)系知道極少。如上所述，引入較長(zhǎng)的點(diǎn)火延遲周期給間隙傳感器帶來(lái)一些可靠 性，導(dǎo)致加工速率減慢并且使線平衡失衡，即使忽略時(shí)間上的浪 費(fèi)，也具有在工件表面上產(chǎn)生斑紋、劃痕或印記的風(fēng)險(xiǎn)。假設(shè)點(diǎn)火延遲不可用，剩下的選擇就是使用平均加工電壓作為到 il^f司服控制的輸入信號(hào)。但是遺憾的是，必定得出類似的結(jié)論 伴隨高頻放電的噪聲電平是如此之高，以致變得更加難于準(zhǔn)確區(qū) 分以下情況"空閑加工"、"正在加工"和"短路"。在考慮到工 業(yè)制造時(shí)，來(lái)自各個(gè)機(jī)器的平均加工電壓之間的^ffc使得在其最 后生產(chǎn)階段期間調(diào)節(jié)各個(gè)機(jī)器變得更不經(jīng)濟(jì)。(iii) 最后，侵蝕發(fā)生器每放電釋放太高的能量，以致與所要求的精加工 表面相4t度不相容，而且，位于加工間隙的邊界處的寄生電容增加 了使放電能量最小化的難度。
背景技術(shù)：
US 4,447,696涉及通過(guò)施加間歇性高頻電壓和間歇性DC電壓、使得 其中一個(gè)在另一個(gè)的靜止時(shí)間期間施加而對(duì)工件進(jìn)行放電整形的過(guò)程。大 約20伏的間歇性DC電壓與高頻脈沖的結(jié)合可期望顯著地降低吸收 (sinking)電極的消耗率。自動(dòng)電極饋送系統(tǒng)被描述來(lái)通過(guò)依賴操作i^H 前移電極來(lái)維持恒定的加工間隙。高頻信號(hào)被濾波到其平均值并且與基準(zhǔn) 值比較以獲得用于間隙調(diào)節(jié)的輸入。原則上必須假設(shè)跨加工間隙施加并且 在電容器上積累的電壓的峰值與加工間隙的寬度成比例。但是該方法的缺 點(diǎn)是由于濾波引起信息浪費(fèi)，因而減慢環(huán)反應(yīng)；在被應(yīng)用于線電極時(shí)， 在短路與空閑狀態(tài)之間進(jìn)行區(qū)分時(shí)出現(xiàn)困難；缺少準(zhǔn)確度，在再現(xiàn)性和機(jī) 器標(biāo)識(shí)中帶來(lái)困難。US 4,798,929教導(dǎo)如何測(cè)量電阻，以通過(guò)附加的AC電流源來(lái)檢測(cè)火 花間隙的電隔離程度或介電強(qiáng)度。在存在泥(sludge)和離子的情況下， 因?yàn)殡x子的移動(dòng)性對(duì)高頻不敏感，所以，因泥引起的絕#度僅可以被獨(dú) 立檢測(cè)。因此，間隙狀況通it^加工而不是通過(guò)測(cè)量精確的間隙寬度來(lái)確 定。在加工的完成階段，防止由泥的集中引起的線破損不被關(guān)注。從其得 出的設(shè)備不適于通過(guò)高頻AC電壓進(jìn)行高效加工，^aii合朝他地實(shí)現(xiàn)在其 之外的測(cè)量。US 6,320,151目的是在利用線電極和高頻電壓加工時(shí)獲得工件的高 形狀正確度。工件的不準(zhǔn)確性在精加工切割期間祐」校正，即在先切割留下 的彎曲或中空的形狀被去除，如果進(jìn)行多次精加工切割，則這樣的不準(zhǔn)確 性往往被加強(qiáng)。所述校正通過(guò)循環(huán)跟隨加工周期的測(cè)量周期而被執(zhí)行，使 得線從在先加工周期的對(duì)抗力中釋放，并且如果它是彎曲的，則在一些振 蕩之后將回到直線的形式。對(duì)線的前移的控制基于兩個(gè)工藝值平均點(diǎn)火延遲、或平均加工電壓， 以及與前述值比較的誤差。如果線彎曲部的測(cè)針(arrow)比間隙小，則 點(diǎn)火延遲的測(cè)量允許十分同步地知il^目應(yīng)地與兩個(gè)在先工藝值相關(guān)的測(cè) 針和間隙。在測(cè)量周期中，需要一系列侵蝕脈沖以便能夠與每個(gè)脈沖的相應(yīng)的點(diǎn) 火延遲比較。如果沒(méi)有從在先加工周期延遲太多，則第一個(gè)侵蝕脈沖可以 表示間隙的特征。通過(guò)將其與IC^侵蝕脈沖的比較，可以通過(guò)一方面測(cè)量 加工間隙寬度而另一方面測(cè)量線彎曲部的測(cè)針，推出線是否是彎曲的以及 沿哪個(gè)方向。需JH^持線是直線的，否則，將在工件上出現(xiàn)劃痕，因?yàn)榫€將在每個(gè)
測(cè)量周期回到其靜止位置。這是該方法的缺點(diǎn)，因?yàn)樗辉试S利用彎曲的 線來(lái)精細(xì)精加工工件而不形成劃痕。于是，如果最初沒(méi)有做好，就不可以精加工隨意凸起或下凹的工件的表面Wi變。也不可以控制利用全高頻加 工的直接切割，因?yàn)槠渲芯€彎曲部的測(cè)針明顯比間隙高。因?yàn)榧庸げ皇怯谰貌蛔兊?，所以不能防止在加工期間線的平g打破，導(dǎo)致表面上的劃痕。在測(cè)量周期中，若干DC沖擊以低頻跟隨，使加工過(guò)程完全停止，并且持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間，以至于通過(guò)^^t加工模式也不能實(shí) 現(xiàn)精細(xì)的速度控制。US 6，930，273證實(shí)了在以高頻電壓利用線電極加工時(shí)，難于控制表面 一致性。如果線不受約束地進(jìn)行不規(guī)則振動(dòng)，則在工件上出現(xiàn)劃痕。線電 極的最輕微的振動(dòng)也影響被加工表面的質(zhì)量。如果不對(duì)基于放電的反作用 力以及線與工件之間的吸引力進(jìn)行控制，則斑紋可變得通過(guò)目皿察容易 看見(jiàn)。所述斑紋特征在于在與線平行的方向上的表面粗糙度與在其垂直方 向上的表面WI度之間的差別很大。記得在粗加工中，當(dāng)對(duì)過(guò)程控制不好 時(shí)，希望在相同的位置相繼出現(xiàn)放電；建i義校正動(dòng)作，因?yàn)锳C高頻電壓 可在脈沖之間被間歇性地施加并且其持續(xù)時(shí)間可被限制在比1微秒短的 周期或者限制預(yù)定數(shù)目的交變。發(fā)明內(nèi)容鑒于已知現(xiàn)有技術(shù)的上述困難，本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)工件的精確 放電加工。本發(fā)明分別利用獨(dú)立權(quán)利要求1和22所述的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。優(yōu) 選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)。


圖1是示出了預(yù)負(fù)荷力的對(duì)數(shù)與四個(gè)線電W^由四個(gè)平行四邊形描 繪的其通常使用的域內(nèi)的4^i頻率之間的關(guān)系的圖。圖2a-c和圖3a-c是示出了因虛線表示的電壓激勵(lì)信號(hào)引起的以實(shí) 線表示的線電極的橫向位移的時(shí)間圖。圖4 - 6是示出了加工間隙的邊界處以及穿過(guò)加工間隙的電壓和電流 放電之間的同步的時(shí)間圖，目的是說(shuō)明執(zhí)行本發(fā)明的三個(gè)可替選的模式。 圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的主要部件之間的電的和邏輯的相 互連接的模塊圖。圖8示出了圖7的高頻控制器的更多細(xì)節(jié)。圖9示出了圖7和圖8的快速點(diǎn)火檢測(cè)器的更多細(xì)節(jié)。圖10示出了加工間隙與圖7的點(diǎn)火延逸險(xiǎn)測(cè)器之間的連接的更多細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施方式
參考圖7,根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)被描述用于通itit電加工工 件。在描述該系統(tǒng)部件的更多細(xì)節(jié)之前，基于本發(fā)明的總的功能，闡述本 發(fā)明的原理。兩個(gè)類型的加工脈沖被循環(huán)施加到電極與被加工工件之間的加工間隙。第一類型是優(yōu)選為處于恒定電壓的具有較長(zhǎng)隨機(jī)點(diǎn)火延遲時(shí)間的特 定侵蝕脈沖形式的測(cè)量脈沖，其后緊跟著由極短的加工時(shí)間和小電流產(chǎn)生 的低能量放電。為了生成預(yù)定值的平均電壓，第一類型的脈沖可以是兩種 極性，即正或負(fù)，該預(yù)定值優(yōu)選為零值，以便防止電解。第二類型是由高頻電壓信號(hào)的疊加而形成的侵蝕脈沖，該高頻電壓信 號(hào)^L控制以開(kāi)始點(diǎn)火，但是在預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度期間盲目地工作，并且可能與 任何恒定電壓分量同步；該同步是為了防止電解或者為了產(chǎn)生光亮的表面 光潔度。上述兩個(gè)類型的加工脈沖中的每一類型之后可以跟著暫停，測(cè)量脈 沖、侵蝕脈沖和暫停的序列形成一個(gè)完整的加工循環(huán)。優(yōu)選地，在侵蝕脈 沖之后，出現(xiàn)至少一個(gè)單停頓。為了更精細(xì)地加工表面^l度，在測(cè)量脈 沖之后可以引入其它暫停，以防止在高頻侵蝕脈沖期間電離的管路引起限 制的重復(fù)性點(diǎn)火。在暫停期間，通過(guò)短路，零電壓被施加在加工間隙的邊 界處，使得在加工流內(nèi)不出現(xiàn)任何電離的通路。測(cè)量每個(gè)測(cè)量脈沖的隨機(jī)點(diǎn)火延遲時(shí)間并且調(diào)節(jié)間隙寬度,使得較長(zhǎng) 點(diǎn)火延遲時(shí)間的持續(xù)時(shí)間仍然保持足夠小，以使線電極由于其慣性而偏離 其穩(wěn)態(tài)平衡不多于若干分之一微米，而不管暫時(shí)過(guò)大的靜電吸引力如何。 線電極尋求穩(wěn)態(tài)位置并且保持非常接近平衡，這是由于電吸引力、機(jī)械回 復(fù)力和等離子體壓斥力之間的相互作用的原因。因此，將電極很可能在加 工間隙中振蕩考慮在內(nèi)，其中，該振蕩過(guò)程主要特征在于其M的第一本征周期T0。這意味著對(duì)應(yīng)的限制首先在測(cè)量脈沖的持續(xù)時(shí)間上，其次在 暫停的持續(xù)時(shí)間上。在加工循環(huán)中，通it^延遲時(shí)間超過(guò)特定閾值時(shí)中斷恒定點(diǎn)火電壓， 控制測(cè)量脈沖的點(diǎn)火延遲的持續(xù)時(shí)間，從而解決第一P艮制。在這種情況下， 恒定電壓脈沖之后既不跟著點(diǎn)火也不跟著加工放電。所述系統(tǒng)確定足夠數(shù)目的相繼測(cè)量脈沖的點(diǎn)火延遲時(shí)間的適當(dāng)?shù)钠?均值，并且將其用作軸線伺服控制器的輸入信號(hào)，軸線伺服控制器在其行 M徑上控制電fet度和/或電極位置。軸線伺服控制器通it^路徑方向 上、在橫向、或者在兩者的結(jié)合上給出定期更新電極引導(dǎo)it^的裝置，從 而適用于高頻加工。更新優(yōu)選是每亳秒進(jìn)行，優(yōu)選^1對(duì)應(yīng)于更新軸線伺服 控制的命^令，因而將限制標(biāo)準(zhǔn)帶給加工循環(huán)的總持續(xù)時(shí)間。所述系統(tǒng)具有如下基本功能其保證測(cè)量脈沖的強(qiáng)度產(chǎn)生低于或等于 由于侵蝕脈沖的高頻交變而可能開(kāi)始的任何放電的侵蝕性能量，其在時(shí)間 上限制測(cè)量脈沖的持續(xù)時(shí)間，其按照點(diǎn)火延遲時(shí)間的最近的取樣來(lái)修改脈 沖的持續(xù)時(shí)間以及高頻侵蝕脈沖的持續(xù)時(shí)間，并且其分析可在測(cè)量脈沖的 末端開(kāi)始的電流放電的電壓分布并且從中推斷出與填充加工間隙的介電 流體的狀態(tài)相關(guān)的信息。圖4中表示的序列示出了使得可以將上述功能付諸實(shí)施的信號(hào)的時(shí) 序安排圖UUS示出了在加工間隙的邊界看到的電壓；圖IUS示出了通 過(guò)間隙的電流。所述序列以在間隙的邊界處施加正極性或負(fù)極性的連續(xù)點(diǎn)火電壓 Uign開(kāi)始。根據(jù)旨在通過(guò)調(diào)整間隙的邊界處的平均電壓來(lái)對(duì)抗電解的公 知原理，Uign的極性是逐個(gè)序列地給定的。EP1097 773涉及該現(xiàn)象，其 公開(kāi)內(nèi)^it過(guò)引用結(jié)合于此。等價(jià)的間隙電容將在時(shí)間TC期間^a載， 在時(shí)間TC的末端，所述點(diǎn)火電壓Uign出現(xiàn)在間隙的邊界處。要注意的 是，如圖4所示，加載間隙電容所需的時(shí)間TC自動(dòng)過(guò)比例以加強(qiáng)可由過(guò) 大的間隙寄生電容引起的測(cè)量誤差。當(dāng)不可忽略時(shí)，時(shí)間TC應(yīng)該從點(diǎn)火 延遲時(shí)間TD中減去，以保證正確的間隙估計(jì)。在時(shí)間TD期間施加的連續(xù)電壓Uign旨在于最大時(shí)間TDmax之前 開(kāi)始點(diǎn)火。讓我們回憶一下，具有隨機(jī)特性的點(diǎn)火延遲時(shí)間TD在適當(dāng)?shù)?br> 平均值計(jì)算之后，允許實(shí)時(shí)估計(jì)間隙的寬度。根據(jù)該原理，器件測(cè)量每個(gè)點(diǎn)火延遲時(shí)間TD以計(jì)算其適當(dāng)?shù)钠骄?；后者用作在線電極的軌跡上對(duì) 線電極行進(jìn)的控制的入口值。在點(diǎn)火延遲時(shí)間TD的末端，加工時(shí)間TW開(kāi)始，其中可能由Uign 電壓引起點(diǎn)火，Uign電壓打開(kāi)到加工電流Iign的通路。EDM放電開(kāi)始的 特征在于間隙電壓的突然下跌，其易于檢測(cè)并且通常表現(xiàn)的就像是點(diǎn)火延 遲時(shí)間TD的末端。存在兩個(gè)主要的方法來(lái)在點(diǎn)火之后施加加工電流。第 一個(gè)次優(yōu)選的方 法^使用兩個(gè)功率源第一點(diǎn)火源和第二加工源。在大多數(shù)時(shí)間，點(diǎn)火源用 于啟動(dòng)4曼蝕放電。一#測(cè)到點(diǎn)火，加工源于是盡可能快地連接到間隙上。 必須避免太大的延遲，因?yàn)辄c(diǎn)火花很可能熄滅，并且具有在恢復(fù)了高阻抗 的間隙的邊界處施加過(guò)大電壓的風(fēng)險(xiǎn)；其將會(huì)不可避免地將線偏向工件， 引起短路和加工中斷。這是為什么雖然加工源已經(jīng)連接到間隙上而點(diǎn)火源 也JH^持連接到間隙上的原因。于是，這兩個(gè)源可以兩者都輸出電流，直 到它們被同時(shí)中斷。第二較優(yōu)選的方法不使用點(diǎn)火源來(lái)中斷間隙阻抗以連接加工源。但 是，點(diǎn)火源主要用來(lái)執(zhí)行點(diǎn)火延遲的測(cè)量。這利用必須被最小化的不良副 作用來(lái)實(shí)現(xiàn)即跟隨的侵蝕放電Iign必須減小到最小值以便保護(hù)精加工 的表面Wi復(fù)。具體而言，將有利地使用傳統(tǒng)的點(diǎn)火檢測(cè)器，其置于慢檢 測(cè)通路的頭部，如同將在下面更具體說(shuō)明的那樣，其安排加工源到間隙上 的連接。相同的通路也將被照常加以利用來(lái)計(jì)算平均點(diǎn)火延遲，即，產(chǎn)生 軸線伺月良控制器需要的輸入信號(hào)。另一方面，如同將在下面更具體描述的 那樣，提供了快速檢測(cè)通路，其僅有的功能是快速停止跟在測(cè)量脈沖之后 的侵蝕放電Iign;即，斷開(kāi)點(diǎn)火源。這最后一個(gè)可以在例如小于100ns內(nèi) 作出反應(yīng)，如同下面將說(shuō)明的那樣，然而，傳統(tǒng)的檢測(cè)通路通常在大約 500ns內(nèi)作出反應(yīng)。因此，在測(cè)量電流脈沖Iign的末端與高頻加工脈沖的 開(kāi)始之間，由于快速檢測(cè)通路與慢檢測(cè)通漆之間的轉(zhuǎn)移時(shí)間的差，出現(xiàn)大 約400ns或更小的短轉(zhuǎn)移暫停Tign一t。 Tign一t的時(shí)間間隔可能不足以在間 隙的邊界處形成零電壓。在所述短轉(zhuǎn)移暫停Tign_t之后，隨著在間隙的邊界處電壓信號(hào)疊加 的施加，加工時(shí)間TW fe^長(zhǎng)，該電壓信號(hào)例如可能是連續(xù)電壓的分量 和基頻優(yōu)選為高于500kHz的高頻電壓信號(hào)。技術(shù)人員知道，僅僅在間隙 可能被侵蝕放電跨過(guò)的周期之外或者在經(jīng)歷內(nèi)部短路或被人工短路的周 期之外，在間隙上所施加的電壓信號(hào)才是可測(cè)量的。高頻電壓可以引起若 干正極性或負(fù)極性點(diǎn)火，原因是間隙中電場(chǎng)的極快速的變化。上述點(diǎn)火打開(kāi)通路，將幅度為Ihf的電短路。在加工時(shí)間TW期間施加的可能的連續(xù)電壓分量通常旨在更加精細(xì) 地調(diào)節(jié)間隙的邊界處的平均電壓。在這些情況下，傳遞所述連續(xù)電壓分量 的源將不傳遞任何相當(dāng)大的電流。但是在其它情況下，如為了生成光亮的 表面光潔度，所述連續(xù)電壓源可調(diào)整為在電場(chǎng)的快速變化已經(jīng)^等離子 體通i2Ml后并且直到該通路可能自發(fā)地或人工地消失的期間，釋放小的加 工電流連續(xù)流過(guò)間隙。在加工時(shí)間TW的末端并且直到連續(xù)點(diǎn)火電壓Uign的再度施加和下 一個(gè)點(diǎn)火延遲TD的開(kāi)始，實(shí)施暫停時(shí)間TS，在其期間，零電壓被施加 在間隙的邊界。暫停時(shí)間TS的末端也是下一個(gè)加工序列的開(kāi)始。為了正確理解本發(fā)明，可以將線想象成在一起作用的對(duì)抗力的作用下 很平衡。當(dāng)線從這些力中的有些力中釋放時(shí)，線平衡偏移，這主要是在點(diǎn) 火延遲時(shí)間TD,并且在暫停時(shí)間TS期間被偏移到更少的程度。在暫停 時(shí)間TS期間，如果線是彎曲的，則僅僅受機(jī)械回復(fù)力。另一方面，如果 線是直線的，則該最后的回復(fù)力為零，并且線在暫停時(shí)間期間不受力。因 此，在線保持直線的情況下，暫停的持續(xù)時(shí)間TS不表現(xiàn)為關(guān)于線平衡的 關(guān)鍵^lt;但是顯然在一定程度上，因?yàn)門S的未規(guī)定的長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間將很 可能危及控制環(huán)穩(wěn)定性。通常，在控制環(huán)周期中，應(yīng)該收集適量的10個(gè) TD取樣以計(jì)算可靠的TDmoy平均值。在上述彎曲的線的情況下，在暫 停期間機(jī)械回復(fù)力起作用并且偏移線的平衡。在以下兩個(gè)情形中將出現(xiàn)困 難在利用極小的線實(shí)現(xiàn)直接切割時(shí)，以及受形狀不準(zhǔn)確(凸起或下凹) 影響的工件必須被精加工其表面而不去除所述不準(zhǔn)確時(shí)。在這兩種情況 下，優(yōu)選的是充分限制暫停時(shí)間TS，以4更保持線曲率，并且與其平衡位 置相比，該線的偏移不大于特定>^差。在測(cè)量脈沖的點(diǎn)火延遲時(shí)間TD期間，被偏移出其平衡的線的移動(dòng)與 可以瞬時(shí)對(duì)其起作用的兩個(gè)^有關(guān)點(diǎn)火延遲時(shí)間TD的持續(xù)時(shí)間，以 及所施加的點(diǎn)火電壓Uign的值。在點(diǎn)火延遲時(shí)間TD期間，放電引起的 等離子體壓斥力消失。于是，線受到靜電吸引力的作用，如果線是彎曲的， 還受到機(jī)械回復(fù)力的作用；后者被添加到前者上或者從前者抵消。在點(diǎn)火 延遲時(shí)間TD期間施加的點(diǎn)火電壓Vign的值不能被過(guò)大地減小，否則， 不能在預(yù)定時(shí)間TDmaxi內(nèi)定期發(fā)起點(diǎn)火，因而不能可靠地計(jì)算適當(dāng)?shù)钠?br> 均值。因此，在直線或彎曲線這兩種情況下，都要對(duì)點(diǎn)火延遲時(shí)間TD的 持續(xù)時(shí)間加以限制。在所有可能的情況下，暫停時(shí)間TS和/或點(diǎn)火延遲時(shí)間TD固定為適 當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間值，因?yàn)榭傮w上，線平衡依賴于若干獨(dú)立的變量，如每單 位長(zhǎng)度的線的質(zhì)量、所施加的縱向力、在線的兩個(gè)線導(dǎo)向件之間的長(zhǎng)度、 電吸引力、侵蝕放電引起的排斥力、電介質(zhì)的粘性阻尼等。為了得到簡(jiǎn)單 并且通用的準(zhǔn)則，線振蕩的第一本征周期被用作基準(zhǔn)值； 一個(gè)可容易計(jì)算 的M，如圖l所示。四個(gè)平行四邊形形狀的區(qū)域表示四種不同金屬線類 型的常規(guī)使用領(lǐng)域。ST25和ST10是鍍鋅務(wù)ir的線，具有黃銅芯，直徑 分別為0.25mm和0.10mm; AT05和AT03是直徑為0.05mm和0.03mm 的鋼芯線。平行四邊形的左下點(diǎn)表示最低的縱向預(yù)負(fù)荷力和線導(dǎo)向件之間 的最大距離。右上點(diǎn)表示最高的預(yù)負(fù)荷和線導(dǎo)向件之間的最小距離。以下沒(méi)有給出描述電侵蝕加工期間線電極的平衡和動(dòng)態(tài)的物理法則 或數(shù)學(xué)模型，但是指出在哪些限制的領(lǐng)域使用它們。為了找出振動(dòng)索及其 本征周期的理論，可簡(jiǎn)單地參考例如初等物理學(xué)，或者更具體而言，參考 Hans Sagan的"Boundary and Eigenvalue Problems in Mathematical physics"。線電侵蝕的最新^IUit于技術(shù)人員是^^p的，并且具體在以下出版物 中描述-"Funkenerosive Mikrobearbdtung von Stahl und Hartmetall durch Schneiden mit dtinnen Dr3hten"， Tobias N6the, RWTH Aachen, Shaker Verlag， Band 5/2001。-"Funkenerosive Feinstschneiden Verfahrenseinfltisse auf die Oberflgchen- und Randzonenausbildung" ， Rolf Siegel, RWTH Aachen ， 1994 ， Fortschritt國(guó)Berichte VDI 。-"Relevant topics in wire electrical discharge machining control", Friedhelm Altpeter, Roberto Perez, Charmilles Technologies SA， Journal of Material Processing Technology 149 (2004) 147-151。基于已知的理論，可以計(jì)算在一個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間T期間，在施加 到線的電力作用下線的位移。圖2a-c和圖3a-c以標(biāo)準(zhǔn)形式在橫軸和豎 軸上示出了變量。橫軸上是激勵(lì)信號(hào)的施加時(shí)間，該激勵(lì)信號(hào)即旨在將線 橫向偏移的電壓。該橫軸上的測(cè)量單位是與線的第一^周期T0相等的 時(shí)間。豎軸上是線的側(cè)位移或者兩個(gè)線導(dǎo)向件之間中途位置中的測(cè)針。該 豎軸的測(cè)量單位是與在永久施加的特定電壓的作用下在靜態(tài)中達(dá)到的最 大幅度相等的位移。圖2a-c表示浸沒(méi)在不是非常粘性的介質(zhì)例如空氣中的線的偏移位 移。圖3a-c表示浸沒(méi)在水中的線的偏移位移。虛線表示激勵(lì)信號(hào)或輸入 的施加時(shí)間，示出了其三個(gè)值1) T>10xT0,參見(jiàn)圖2a和3a，這是上述US 6,320,151描述的范圍；2) T TO，參見(jiàn)圖2b和3b，表示與本發(fā)明相關(guān)的范圍的限制的特征；3) T<T0/10，參見(jiàn)圖2c和3c,這是本發(fā)明的優(yōu)選功能區(qū)域。必須注意的是，對(duì)于接近或低于T0/10的施加時(shí)間T，線經(jīng)歷可忽略 的偏移；水的粘性還減小該位移。因此，無(wú)論該現(xiàn)象中有關(guān)的許多變量的 具體值如何，將電點(diǎn)火電壓限制到線的第一;Mi周期的20 0/。都U夠的， 優(yōu)選為限制到低于該^E周期的10%,使得線在點(diǎn)火延遲時(shí)間TD期間 經(jīng)歷可忽略的位移。通過(guò)引申以及當(dāng)然地，在如上所述的直接切割中或者希望利用彎曲的 線對(duì)其幾何形狀不理想的工件執(zhí)行超精加工加工的應(yīng)用中，應(yīng)用于暫停時(shí) 間TS的相同的限制將產(chǎn)生類似的效果。下面，將具體描述一種用于減少第一測(cè)量脈沖的點(diǎn)火延遲時(shí)間TD并 且用于僅僅適度地影響線平衡以及因此僅僅適度地影響待測(cè)量時(shí)間的設(shè) 備。該設(shè)備的一個(gè)部分是符合已知的實(shí)踐規(guī)律的機(jī)器軸速度的控制環(huán)，用 于對(duì)線導(dǎo)向件在編程的軌跡的方向上和/或與其垂直的方向上的行進(jìn)施以 影響，并且獲得點(diǎn)火延遲的適當(dāng)?shù)腡Dmoy平均值。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是保 持比控制環(huán)周期^m多的點(diǎn)火延遲時(shí)間TD。例如，實(shí)際上對(duì)于2ms典型 的控制環(huán)周期，可以創(chuàng)建能夠適合于待精加工表面的瑕瘋的嚴(yán)格的控制 環(huán)。在環(huán)周期期間，可以收集TD的若干取樣，例如多至10個(gè)，4吏得可 以確定TDmoy平均值，代表實(shí)際的間隙尺寸。另外，由于TDmoy優(yōu)選 為比T0/10小或者相等，所以，環(huán)周期的給定值確定通常使用的線電極的工作范圍。圖l示出在我們的實(shí)例中，通過(guò)使用具有低于50KHz的;MiE 頻率的線，本發(fā)明可以應(yīng)用于直接切割或者超精加工應(yīng)用。為了克服點(diǎn)火延遲的隨機(jī)特性，換句話說(shuō)，雖然可以保持TDmoy值， 但是必須避免TD的統(tǒng)計(jì)上過(guò)長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間(盡管這種事件不頻繁)，在 精加工階段，線電極的非受控的偏移很可能在被加工表面上留下可見(jiàn)的印
記。因此，提供了一種設(shè)備，其在TD偶然延長(zhǎng)超過(guò)已經(jīng)從經(jīng)驗(yàn)上確定的 特定TDmaxi的情況下，能夠停止點(diǎn)火電壓Uign的施加。適當(dāng)?shù)目刂骗h(huán) 的點(diǎn)火延遲的對(duì)數(shù)或的系統(tǒng)記錄顯示了看似高斯函數(shù)的分布，其平均值大 約是log ( TDmoy )。記錄大于10 x TDmoy的點(diǎn)火延遲TD的可能性被證 明小于0.1 % 。于是優(yōu)選的是將TD限制到值TDmaxi = 10 x TDmoy而沒(méi) 有任何風(fēng)險(xiǎn)，其與小于線的^E周期TO的TDmaxi值相當(dāng)，優(yōu)選是小于 T0/2。在這種情況下，當(dāng)TD將被相應(yīng)地限制時(shí)，上述序列得以簡(jiǎn)化，即， 缺少Iign電流脈沖并且加工的時(shí)間TW以交流高頻電壓的施加開(kāi)始。經(jīng)驗(yàn)表明圖4所示的信號(hào)序列可以被進(jìn)一步改進(jìn)。在一個(gè)序列期間， 相繼的電it^L電很可能出現(xiàn)在,工表面上的相同地方，除非在加工時(shí)間 TW期間插入附加的暫停。這種稱為"定位(localization)"的現(xiàn)象引起 表面粗糙度的惡化。為了避免該現(xiàn)象并且使表面粗糙度精細(xì)，優(yōu)選地在 TW期間引入附加的暫停，在該暫停期間，加工間隔被短路，如圖5所示。 暫停Tign_s可以緊接著Iign電流放電之后發(fā)生。Tign_s包括圖4的小的 轉(zhuǎn)移暫停Tign一t，使得減少暫停持續(xù)時(shí)間TS或者甚至一代替它，從而受到 相同的時(shí)間P艮;J。在高頻交變中，可以設(shè)置若干小的暫停Thf一s,直到TW 的末端。在圖5中，Thf一w示出為高頻交流電壓的全周期的^續(xù)時(shí)間。所 述小的附加暫停Thf一s比實(shí)際的暫停時(shí)間TS短，優(yōu)選為比相當(dāng)于2x Thf_w的時(shí)間短，如圖5所示。圖5所示的在先模式提供極其精細(xì)和準(zhǔn)確的表面粗糙度,但是由于變 暗的不鮮明的外表而被眨低。為了改進(jìn)所述外表，如圖6所示，通過(guò)調(diào)節(jié) 連續(xù)源來(lái)在加工時(shí)間期間輸出小的電流，允許獲得鮮明的外表(光亮的表 面光潔度)，但^1表面湘L^1度欠精細(xì)。如圖6所示，例如通過(guò)在高頻電壓 信號(hào)期間將圖7的輔助高阻抗電壓源1 (其在下面將作更具體的描述)串 聯(lián)連接到間隙并且通過(guò)包括延長(zhǎng)的Thf一s暫停，可以獲得光亮的效果。高 頻電壓沖擊19^等離子體通路20，該等離子體通路20打開(kāi)到圖7的 主要源2 (其在下面將作更具體的描述)釋放的強(qiáng)電流沖擊21的通道。 在Thf一w周期22的末端，等離子體通路并不消失，原因是圖7的輔助高 阻抗電壓源1以小電流23接替。在電壓交變25使得電流停止并且電壓恢 復(fù)到Uign值之前，在24，等離子體通路會(huì)過(guò)早地消失。侵蝕時(shí)間TW的持續(xù)時(shí)間是可編程的，例如，M到12ms;這是通 常的操作，在于使TW的持續(xù)時(shí)間依賴于測(cè)量的在前點(diǎn)火延遲時(shí)間TD的 持續(xù)時(shí)間。例如，短的TD之后可跟著短的TW，并且反之亦然。暫停時(shí) 間TS的持續(xù)時(shí)間通常也可以根據(jù)TD的實(shí)際值或者跟著的放電的特定特 征或者非TD來(lái)編程。以下專利涉及這種問(wèn)題，其公開(kāi)內(nèi)^it過(guò)引用結(jié)合 于此US 5,336,864， CH 644 290, CH 554 215。 Uign的施加期間的電壓 信號(hào)的輪廓是間隙內(nèi)玷污程度的指標(biāo)，并且可以用于啟動(dòng)一系列的較長(zhǎng)的 暫停.舉例來(lái)說(shuō)，電蝕刻坑的尺寸與放電期間傳遞的電荷(單位是庫(kù)侖)成 比例。上述電荷以以下三個(gè)高頻加工模式(除了光亮模式之外)來(lái)測(cè)量 初步精加工模式、精加工模式和超精加工模式。Q一TD是測(cè)量放電釋放的電荷，而Q一HF是高頻加工放電釋放的電 荷；在所有情況下都檢查Q一TD < Q—HF。對(duì)于具有最小加工電流的初步精加工模式Q—TD = 0.5[A] . 0.6[us〗=0.3[Cb〗 Q—HF = 2.0[A] . 0.4[us〗=0.8[Cb]對(duì)—于精加工模式QJTD = 0.5[A] . O.l[us] = 0.05[Cb〗 Q—HF = 1.5[A] - 0.18[us〗=0.27[Cb]對(duì)于超精加工模式Q—TD = 0.5[A] . O.l[us]= 0.05[Cb] Q_HF = l.O[A] . 0.05[us] = 0.050[Cb]#^考圖7，系統(tǒng)的主要部件是用作加工源的主要電壓源2、通過(guò)產(chǎn)生 點(diǎn)火電壓Uign和點(diǎn)火電流Iign而用作點(diǎn)火源的輔助高阻抗電壓源1、高 頻控制器3和專用于粗加工的功率發(fā)生器7 (下面將不對(duì)其作更具體的描 述，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)和功能對(duì)技術(shù)人員是公知的)。主要電壓源2和輔助高阻 抗電壓源1并聯(lián)連接到高頻控制器3的入口 。加工區(qū)4通過(guò)雙軸HF M 蔽線纜5連接到高頻控制器3的出口。將功率發(fā)生器7連接到加工區(qū)4 的功率線纜6可使用繼電器8斷開(kāi)。結(jié)果，它們不將其電容加到加工區(qū)4 的寄生電容上。所述系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)來(lái)使用高于500KHz的高頻電壓來(lái)對(duì)精加工表 面進(jìn)行加工，以便產(chǎn)生低于0.1微米(Ra)的表面WIJL或光亮的表面光 潔度。對(duì)于精加工，雙軸HF雙屏蔽線纜5可具有 高頻控制器3對(duì)圖4、 5或6所示的加工序列ii行控制，即，使主要 源2和輔助源1到加工區(qū)4的連接同步，這將在下面描述。高頻控制器3 由來(lái)自主序列控制器12的兩個(gè)邏輯信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，主序列控制器12用于控 制加工循環(huán)即TD、 TW和TS的基本時(shí)間長(zhǎng)度。高頻控制器3包括以技 術(shù)人員/^p的橋結(jié)構(gòu)組裝的快速晶體管組，其在附圖中未示出。主序列控制器12通過(guò)兩個(gè)邏輯信號(hào)控制高頻控制器3來(lái)將點(diǎn)火電壓 Uign連接到加工間隙4上并且開(kāi)始侵蝕脈沖TW的施加；這些一起建立 了較慢的檢測(cè)通路，其在下面將作更具體的描述。主序列控制器12不停 止放電電流Iign;相反，圖9中更具體地描述的快速點(diǎn)火檢測(cè)器9將接替 以停止Iign?？焖冱c(diǎn)火檢測(cè)器9直接設(shè)置于高頻控制器3中，與其晶體管 17 (參見(jiàn)下面)直接相鄰，晶體管17切換點(diǎn)火電流Iign并且連接到其出 口。因此，控制信號(hào)的傳輸時(shí)間變得盡可能短，以便一旦險(xiǎn)測(cè)到點(diǎn)火就快 速停止侵蝕放電電流Kgn?？焖冱c(diǎn)火檢測(cè)器9使得測(cè)量所需的放電Iign 的能量能夠不高于任何高頻電流放電Ihf的能量。圖8中示出了高頻控制器3的優(yōu)選實(shí)施例，及其到主序列控制器12 和加工區(qū)4的連接。當(dāng)發(fā)生點(diǎn)火時(shí)，快速點(diǎn)火檢測(cè)器9需要例如大約50ns 來(lái)對(duì)來(lái)自加工區(qū)4的信號(hào)UUS作出反應(yīng)并且將命令發(fā)送給橋控制邏輯15。 在例如大約30ns之后，橋控制邏輯15向緊密結(jié)合到4個(gè)高速M(fèi)OSFET 驅(qū)動(dòng)器16的4個(gè)高速光耦合器供給能量，高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)器16作用 到以全橋結(jié)構(gòu)耦合的4個(gè)Coolmos晶體管。點(diǎn)火信息在小于例如100ns 內(nèi)M^工間隙4傳輸通過(guò)如圖8所示的包括串聯(lián)部件9、 15、 16、 17的完 整通路，從而很快停止點(diǎn)火電流Iign。該配置闡述了快速檢測(cè)通路，如上 所述，通過(guò)使用更快的部件，允許甚至比50ns更短的反應(yīng)時(shí)間。圖7和圖8的快速點(diǎn)火檢測(cè)器9在圖9中更具體地示出為包括快速光 耦合器18，例如制造商Agilent的HCPL0631。在光耦合器18的上游， 輸入信號(hào)UUS的兩極利用電源電壓VDC向用作比較器的可調(diào)電阻分壓 器Rl、 R2、 R3供給能量。光耦合器18以其輸出連接到橋控制邏輯15 的輸入，從而實(shí)現(xiàn)其電流隔離。置于高頻控制器3中與其晶體管17直接相鄰的快速檢測(cè)器9并不是 專門用于形成軸控制環(huán)的輸入信號(hào)。為此，特殊的差動(dòng)探測(cè)器10連接到 電子器件12。差動(dòng)探測(cè)器10將加工區(qū)4連接到電子器件12，該電子器件 12以通用方法計(jì)算iUL軸控制單元14必需的時(shí)間平均值TDmoy。通過(guò) 部件10、 11和12的這個(gè)連接允許以短于例如400ns的延l逸回信號(hào)。軸
線伺服控制器14與剩余處理之間的連接未在圖7中示出，因?yàn)閕^寸技術(shù) 人員是>^^的。這里的難點(diǎn)在于，具有例如4m長(zhǎng)普通線纜11的探針10將對(duì)必需的 表面^L^度不利的附加寄生電容引A^t電電路。為了克服該難點(diǎn)，根據(jù)圖 10,使用了常規(guī)示波器探針的原理.在線纜11的每端的上游和下游，引 入由并聯(lián)的電阻和電容形成的RC分配器。于是，在加工間隙4，總的寄 生電容僅僅依賴于下游RC電容，并且變得與線纜電容無(wú)關(guān)，而不管其長(zhǎng) 度如何。圖9 ^Sl僅示出了一個(gè)分支，但是，實(shí)際上需要2個(gè)同樣的探針 10，正的和負(fù)的。上述硬件架構(gòu)僅僅是一個(gè)實(shí)例。為了獲得需要的加工信號(hào)，也可能結(jié) 合DC源使用并聯(lián)或串聯(lián)連接到加工間隙4的離散的高頻源?？偠灾?，點(diǎn)火延遲TD的測(cè)量器件限制測(cè)量的能量，使得點(diǎn)火延遲 時(shí)間TD之后跟著的測(cè)量放電必需的能量不會(huì)高于由于高頻交流電的施 加引起的任何放電的能量。為此，所述測(cè)量器件包括圖7所示的以下器件-單獨(dú)的輔助高阻抗并且可調(diào)電壓源1，產(chǎn)生點(diǎn)火電壓Uign和Iign電流。-距晶體管17^艮近的快速點(diǎn)火檢測(cè)器9，其切斷點(diǎn)火電壓Uign以停止電 流Iign。-高阻抗傳感器IO,測(cè)量點(diǎn)火延遲，同時(shí)減少放電電路的寄生電容。-繼電器組8，將線纜v^4a加工發(fā)生器7斷開(kāi)，以^更消除放電電路上存在的寄生電容的主要部分6。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于以上優(yōu)選實(shí)施例?？梢允褂萌魏纹渌愋偷碾?極，如棒電極等，而不使用線電極。類似地，也可以施加低頻交變的侵蝕 脈沖，而不是利用高頻脈沖來(lái)加工。本發(fā)明不僅適用于加工的精加工階段， 還適用于較早的階段，如粗加工等。
權(quán)利要求
1. 一種用于通過(guò)加工電極對(duì)工件進(jìn)行放電加工的方法，其中-將加工脈沖序列施加到所述加工電極與所述工件之間的加工間隙 上，其中，所述加工脈沖包括-侵蝕脈沖，用于將材料從所述工件侵蝕下來(lái)，以及-測(cè)量脈沖，在該測(cè)量脈沖期間，將點(diǎn)火電壓(Uign)施加到所i^ 工間隙上，以便在所述加工間隙內(nèi)il^故電，并且測(cè)量對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火延遲時(shí) 間(TD)，并且-調(diào)節(jié)所述點(diǎn)火電壓(Uign)和/或所述間隙寬度，使得所述點(diǎn)火延 遲時(shí)間(TD)小于由于靜電吸引力和機(jī)械回復(fù)力而在所#工間隙內(nèi)振 蕩的所#工電極的振蕩時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于在所述測(cè)量脈沖期間測(cè) 量的所述點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)，在所述侵蝕脈沖期間調(diào)整所述間隙寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在所述測(cè)量脈沖期間， 預(yù)定極性的連續(xù)點(diǎn)火電壓(Uign)被施加到所述加工間隙，其中，為每個(gè) 測(cè)量脈沖選擇極性，使得所述加工間隙上的平均電壓趨向于優(yōu)選為零伏的 預(yù)定恒定電壓。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，對(duì)所述測(cè)量脈沖期間 的所述間隙寬度和/或所述點(diǎn)火電壓(Uign)進(jìn)行調(diào)節(jié)，4吏得大多數(shù)所述 點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)小于第一預(yù)定最大時(shí)間值(TDmaxi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一預(yù)定最大時(shí)間值 (TDmaxi)比所述加工電極的第一;Mi周期(T0)短，優(yōu)選為比該4^it周期的一半短。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，基于多個(gè)測(cè)量脈沖期間 測(cè)量的多個(gè)點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)，確定所述點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)的平均 值，并且對(duì)所述測(cè)量脈沖期間的所述間隙寬度和/或所述點(diǎn)火電壓(Uign) 進(jìn)行控制，4吏得所述平均點(diǎn)火延遲時(shí)間(TDmoy)比第二預(yù)定最大時(shí)間 值小，其中，所述第二預(yù)定最大時(shí)間值比所述第一預(yù)定最大時(shí)間值(TDmaxi)小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第二預(yù)定最大時(shí)間值是 所述線電極的所述第一;Mt周期(T0)五分之一短，優(yōu)選是十分之一短。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述測(cè) 量脈沖期間，如果所測(cè)量的點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)超過(guò)所述第一預(yù)定最大 時(shí)間值(TDmaxi )，則中斷所述點(diǎn)火電壓(Uign)的施加。
9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述侵蝕脈沖之后跟 著暫停時(shí)間(TS)，在該暫停時(shí)間(TS)期間，零侵蝕電壓被施加到所述 加工間隙上。
10. 根據(jù)任一前i^K利要求所述的方法，其中，所述侵蝕脈沖包括頻 率高于500KHz的多個(gè)高頻脈沖。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，加工脈沖序列由周期 性時(shí)間序列構(gòu)成，該周期性時(shí)間序列包括接連的測(cè)量脈沖(TD)、侵蝕脈 沖(TW)和第一暫停時(shí)間(TS)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，在由所述測(cè)量脈沖啟 動(dòng)的所述點(diǎn)火之后流過(guò)的點(diǎn)火電流(Iign)限制在比所述高頻脈沖內(nèi)流過(guò) 的所l故電電流(Ihf)小的值。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在由所 述測(cè)量脈沖啟動(dòng)的所述點(diǎn)火之后流過(guò)的點(diǎn)火電流(Iign)限制在比100ns 短的時(shí)段內(nèi)。
14. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述點(diǎn)火電流(Iign) 之后添加第二暫停時(shí)間(Tign_s )，所述點(diǎn)火電流(Iign)在所述測(cè)量脈沖(TD)啟動(dòng)的所述點(diǎn)火已經(jīng)^^停止之后流過(guò)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一暫停時(shí)間(TS) 和/或所述第二暫停時(shí)間(Tign_s)被限制在所述線電極的第一本征周期(TO)五分之一短的持續(xù)時(shí)間，優(yōu)選是十分之一短。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10至15中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在每個(gè) 高頻脈沖或侵蝕脈沖內(nèi)的每個(gè)高頻交變之后添加第三暫停時(shí)間(Thf_s )。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述第三暫停時(shí)間(Thf—s) 被限制在比所述第一暫停時(shí)間(TS)短的持續(xù)時(shí)間，優(yōu)選是比所述高頻 脈沖的基本周期(2 x Thfs_w)短。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9至17中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述 第一、第二和第三暫停時(shí)間(TS; Tign_s; Thf_s)中的至少一個(gè)期間將 所述加工間隙短路。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16至18中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述 第三暫停時(shí)間(Thf一s)期間，連續(xù)電壓被疊加到所述多個(gè)高頻脈沖，所 述連續(xù)電壓來(lái)自適合于傳遞比所述高頻電壓^的放電電流(Ihf)小的 電流(Iign)的電壓源。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，基于所iMt前點(diǎn)火延遲時(shí) 間(TD)的測(cè)得持續(xù)時(shí)間，對(duì)所述侵蝕脈沖、所述第一和所述第二時(shí)間(TW; Tign—s; Thf_s;)的時(shí)段中的至少一個(gè)時(shí)段進(jìn)行調(diào)節(jié)。
21. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述點(diǎn)火延遲時(shí)間 (TD )的末端發(fā)生的所t改電的侵蝕功率比所述侵蝕脈沖期間發(fā)生的任何放電低或者相等。
22. —種用于通過(guò)加工電極對(duì)工件進(jìn)行放電加工的設(shè)備，其包括-軸線伺服控制器(14 )，其被設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)所述加工電極與所述工件之 間的所述加工間隙(4)的寬度進(jìn)行控制；-脈沖發(fā)生器(1、 2 )，其被設(shè)計(jì)來(lái)生成將被施加到所述加工間隙(4) 上的侵蝕脈沖，用于將材料從所述工件侵蝕下來(lái)，并且生成具有點(diǎn)火電壓 (Uign)的測(cè)量脈沖，其將祐ife加到所述加工間隙(4)上，用于在所述 加工間隙(4)內(nèi)發(fā)放電；-控制器(3、 12)，其被設(shè)計(jì)來(lái)在測(cè)量脈沖內(nèi)檢測(cè)所述點(diǎn)火延遲時(shí)間 (TD)，控制所述脈沖發(fā)生器(1、 2)使得包括測(cè)量脈沖(TD)和侵蝕 脈沖(TW)的加工脈沖序列被施加到所述加工間隙(4)上，并且通過(guò) 控制所述間隙寬度來(lái)與所述軸線伺服控制器(14)協(xié)作以t或者通過(guò)控 制所述點(diǎn)火電壓(Uign)使得所述點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)保持比所述加工 電極因所述靜電吸引力和所述機(jī)械回復(fù)力而在所述加工間隙(4)內(nèi)振蕩 的振蕩時(shí)間小而與所述脈沖發(fā)生器(1、 2)協(xié)作。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，所述控制器(3、 12)被設(shè) 計(jì)來(lái)在所述脈沖發(fā)生器(1、 2)施加到所述加工間隙(4)的測(cè)量脈沖的 點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)比第一預(yù)定時(shí)間值(TDmaxi)長(zhǎng)的情況下將所述脈 沖發(fā)生器(1、 2)從所述加工間隙(4)斷開(kāi)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括-包括控制器(3、 12)的第一測(cè)量鏈(10、 11、 12)，其被設(shè)計(jì)來(lái)確 定平均點(diǎn)火延遲時(shí)間(TDmoy)并且協(xié)調(diào)所述脈沖發(fā)生器(1、 2)，以及-包括快速點(diǎn)火檢測(cè)器(9)的第二測(cè)量鏈，其被設(shè)計(jì)來(lái)檢測(cè)由測(cè)量 脈沖啟動(dòng)的點(diǎn)火，并且在比所述第一測(cè)量鏈(10、 11、 12)在所述測(cè)量脈 沖之后將侵蝕脈沖施加到所述加工間隙(4)上的延遲短的時(shí)間延遲內(nèi)停 止所述脈沖發(fā)生器(1、 2)施加的所逸故電電流(Iign)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述控 制器(3、 12)進(jìn)一步被設(shè)計(jì)來(lái)取樣發(fā)生在連續(xù)的測(cè)量脈沖中的多個(gè)點(diǎn)火 延遲時(shí)間值(TD)并且計(jì)算所述多個(gè)點(diǎn)火延遲時(shí)間值(TD)的平均值(TDmoy)作為所述軸線伺服控制器(14)的輸入，以^更通過(guò)調(diào)節(jié)所述 間隙寬度保持所述點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)的預(yù)定標(biāo)稱平均值。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22至25中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述脈 沖發(fā)生器(1、 2)被設(shè)計(jì)來(lái)產(chǎn)生頻率為500KHz以上的高頻侵蝕脈沖。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22至26中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述控 制器(3、 12)包括以橋結(jié)構(gòu)組裝的快速晶體管組(17)來(lái)將所述脈沖發(fā) 生器(1、 2)連接到所述加工間隙(4)以及將所述脈沖發(fā)生器(1、 2) 從所i^&a工間隙(4)斷開(kāi)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述快速點(diǎn)火檢測(cè)器(9) 與所述控制器(3、 12)的所述晶體管組(17)直接相鄰設(shè)置，并且被設(shè) 計(jì)來(lái)一M測(cè)到點(diǎn)火，就在少于100ns內(nèi)將所述脈沖發(fā)生器(1、 2)從所 #工間隙(4)斷開(kāi)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22至28中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述快 速點(diǎn)火檢測(cè)器(9)包括光耦合器(18)，所述光耦合器(18)以其輸入連 接到所述加工間隙(4)并且以其輸出連接到可調(diào)電阻分壓器(Rl、 R2、 R3)，用作與基準(zhǔn)電壓(VDC)的比較器。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22至29中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述控 制器(3、 12)通過(guò)差動(dòng)探測(cè)器(10)和示波器探針(11)連接到所述加 工間隙(4)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求22至30中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所M 沖發(fā)生器(1、 2)的所述點(diǎn)火電壓(Uign)可以在20伏到IOO伏的范圍 內(nèi)調(diào)節(jié)，以保證大多數(shù)點(diǎn)火將發(fā)生在第一預(yù)定時(shí)間延遲(TDmaxi)內(nèi)并 且其電流(Iign)低于0.5A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)加工電極對(duì)工件進(jìn)行放電加工的設(shè)備和方法。加工脈沖序列被施加到所述加工電極與所述工件之間的加工間隙(4)上。所述加工脈沖包括侵蝕脈沖，用于將材料從所述工件上侵蝕下來(lái)，以及測(cè)量脈沖，在所述測(cè)量脈沖期間，點(diǎn)火電壓(Uign)被施加到所述加工間隙(4)上，以便在所述加工間隙內(nèi)發(fā)起放電并且測(cè)量對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)。對(duì)所述點(diǎn)火電壓(Uign)和/或所述間隙寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)使得所述點(diǎn)火延遲時(shí)間(TD)比所述加工電極的振蕩時(shí)間小，其中，所述加工電極因靜電吸引力和機(jī)械回復(fù)力而在所述加工間隙(4)內(nèi)振蕩。
文檔編號(hào)B23H7/04GK101121211SQ20071012848
公開(kāi)日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者尼古拉·詹多梅尼科, 弗蘭克·貝松, 弗里德黑爾姆·阿爾特佩特, 法布里斯·雅克斯, 蒂埃里·龐塞特 申請(qǐng)人:夏米爾技術(shù)股份公司