專利名稱：放電加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加工液中使電極與工件的極間發(fā)生放電來(lái)加工工件的放電加工裝置的改進(jìn)，具體地說(shuō)，涉及利用所述極間距離的變化可將發(fā)生的加工反作用力抑制在規(guī)定值之下的放電加工裝置的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
圖4為現(xiàn)有的放電加工裝置的構(gòu)成圖，圖中，1為電極，2為工件，3為加工液，4為加工槽，5為電極支持夾具，6為固定工件2用的固定盤，7和8為使電極1與工件2在XY平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)用的X軸和Y軸，9為使電極1與工件2在Z方向上相對(duì)移動(dòng)用的主軸即Z軸，10、11和12為對(duì)驅(qū)動(dòng)X軸、Y軸及Z軸的未圖示的伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行取得控制的X軸伺服放大器、Y軸伺服放大器、及Z軸伺服放大器，13為加工電力供給手段，14為NC裝置。
加工槽4內(nèi)注滿加工液3，通過(guò)加工電力供給手段13向電極1與工件2的極間供給作為放電能量的加工電力，利用作為定位手段的X軸、Y軸及Z軸等使電極1與工件2相對(duì)移動(dòng)，利用在所述極間發(fā)生的放電進(jìn)行工件2的加工。
由NC裝置14總管所述定位手段對(duì)電極1與工件2的相對(duì)位置定位控制以及電氣加工條件的控制等。
放電加工裝置中，除放電加工中的電極1與工件2的極間距離的控制(加工伺服)之外，還需要除去加工中產(chǎn)生的加工屑使其不滯留在極間的清除手段。作為這種手段的一種，采用每隔一定時(shí)間中斷加工，并使電極1相對(duì)于工件2作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的所謂跳變(jump)動(dòng)作。通過(guò)這種跳變動(dòng)作產(chǎn)生的抽吸作用，可從極間排除加工屑，維持穩(wěn)定的放電加工。
放電加工裝置由于在作為粘性流體的加工液中實(shí)行加工過(guò)程，因此一旦極間距離有變化，就由于加工液的粘性引起流體力。該加工反作用力F的大小用下次(斯蒂芬公式)表示。
F＝(3·ν·V·S2)/(2·π·G3) ……(1)式中，ν為加工液的粘性系數(shù)，V為電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度，S為電極面積，G為極間距離。
從式(1)可知，在電極面積S大，跳變動(dòng)作等產(chǎn)生的電極與工件的相對(duì)速度V大的情況下，以及極間距離G小的情況下，將發(fā)生特別強(qiáng)的加工反作用力F。
圖5為用油壓伺服放電加工裝置測(cè)定的電極與工件的極間距離G變化時(shí)發(fā)生的加工反作用力F的曲線，表示出電極面積S為9.6cm2，電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V為4mm/s的情況。在極間距離G為7μm左右的加工條件下，發(fā)生的加工反作用力F的大小約440N(約45kgf，加工應(yīng)力約46N/cm2(約4.7kgf/cm2))。這時(shí)的電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V因?yàn)槭怯蛪核欧到y(tǒng)，為4mm/s，比例如線性電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)小2的數(shù)量級(jí)，盡管如此，產(chǎn)生約440N的加工反作用力(約46N/cm2的加工應(yīng)力)。
如果用圖5的結(jié)果，可根據(jù)式(1)的關(guān)系計(jì)算電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V和電極面積S有變化時(shí)發(fā)生的加工反作用力F的大小。圖6(a)表示電極面積S為9.6cm2，電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V為400mm/s時(shí)發(fā)生的加工反作用力F的大小的曲線。這是線性電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度。圖6(b)表示電極面積S為100cm2、電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V為4mm/s時(shí)發(fā)生的加工反作用力F的大小的曲線。不論是圖6(a)還是圖6(b)的情況下，都能夠見(jiàn)到所發(fā)生的加工反作用力F的大小最大增大到44000N(4500kgf)左右。
在這樣的加工液中進(jìn)行放電的放電加工裝置中，如利用跳變動(dòng)作來(lái)改變極間距離則必然發(fā)生加工反作用力，由于這種強(qiáng)的加工反作用力反復(fù)作用于極間，因而NC裝置內(nèi)的保護(hù)電路起作用，使加工中途停止，最壞情況下電極或主軸驅(qū)動(dòng)零件發(fā)生損壞。又由于與加工反作用力成正比地，支持電極的主軸部整體變形也大，故使工件的最終加工精度惡化。特別是使用面積大的電極的情況下，跳變動(dòng)作速度快的情況下以及在維持狹窄的極間距離的精加工等情況下，由于加工反作用力變大，所以必須在加工條件設(shè)定時(shí)預(yù)先講究抑制主軸的跳變動(dòng)作時(shí)的速度等對(duì)策。
例如，日本特開(kāi)平7-124821號(hào)公報(bào)中披露了放電加工裝置的主軸負(fù)荷減輕裝置，該裝置將跳變動(dòng)作的一工序中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩峰值的檢測(cè)值與規(guī)定的基準(zhǔn)值加以比較，根據(jù)該比較結(jié)果，用預(yù)先存儲(chǔ)的校正數(shù)據(jù)決定下一跳變動(dòng)作的加減速度。
現(xiàn)有技術(shù)是這樣以根據(jù)斯蒂芬公式(1)的關(guān)系減小電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V來(lái)抑制加工反作用力F的考慮為依據(jù)的，使V減小增大了對(duì)加工無(wú)貢獻(xiàn)的無(wú)用時(shí)間、即跳變時(shí)間的比率，從而有增加總加工時(shí)間，降低加工生產(chǎn)率的問(wèn)題。
此外還存在這樣的問(wèn)題，即跳變動(dòng)作時(shí)的加工反作用力引起放電加工裝置的振動(dòng)，該振動(dòng)降低了加工精度，還增加了加工時(shí)間，降低加工生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而作，其目的在于能使加工反作用力大致為規(guī)定值以下同時(shí)能減少跳變動(dòng)作時(shí)間，從而可得到能防止主軸驅(qū)動(dòng)零件等受損傷以及加工精度下降，并能提高加工生產(chǎn)率的放電加工裝置。
此外，其目的還在于能抑制伴隨跳變動(dòng)作發(fā)生的振動(dòng)，從而可得到能防止加工精度下降，并能提高加工產(chǎn)生率的放電加工裝置。
本發(fā)明的放電加工裝置，利用加工電力供給手段對(duì)設(shè)置于加工液中的電極與工件的極間供給加工電力，利用定位手段使所述電極及工件相對(duì)移動(dòng)以加工所述工件，同時(shí)利用所述定位手段進(jìn)行使所述電極相對(duì)于所述工件暫時(shí)增大所述極間距離地相對(duì)移動(dòng)的跳變動(dòng)作，其特征在于，具備檢測(cè)加工反作用力的加工反作用力檢測(cè)手段，設(shè)定加工反作用力的規(guī)定值的加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段、將所述加工反作用力檢測(cè)手段檢測(cè)出的加工反作用力檢測(cè)值與所述加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段設(shè)定的加工反作用力規(guī)定值作比較的加工反作用力比較手段、以及根據(jù)所述加工反作用力比較手段的比較在所述加工反作用力檢測(cè)值大于所述加工反作用力規(guī)定值時(shí)，變更所述跳變動(dòng)作的軌跡以減低所述加工反作用力的動(dòng)作軌跡變更手段。
又，本發(fā)明的放電加工裝置，所述動(dòng)作軌跡變更手段進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更，使得在向增大所述極間的方向的動(dòng)作中，根據(jù)所述加工反作用力比較手段的比較，在所述加工反作用力檢測(cè)值大于所述加工反作用力規(guī)定值時(shí)，使所述電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V為大致一定地進(jìn)行動(dòng)作；在向減少所述極間的方向的動(dòng)作中，根據(jù)所述加工反作用力比較手段的比較，在所述加工反作用力檢測(cè)值大于所述加工反作用力規(guī)定值時(shí)，變更所述跳變動(dòng)作的軌跡，以降低所述相對(duì)移動(dòng)速度V的絕對(duì)值到小于設(shè)定速度Vs＝k·Vmax(0＜k＜1，Vmax為可能達(dá)到的最大速度，Vmax＝(f·2·π·G3)/(3·ν·S2)，f為所述加工反作用力規(guī)定值，G為所述極間距離，ν為所述加工液的粘性系數(shù)，S為所述電極面積)。
又，本發(fā)明的放電加工裝置，利用加工電力供給手段對(duì)設(shè)置于加工液中的電極與工件的極間提供加工電力，利用定位手段使所述電極及工件相對(duì)移動(dòng)以加工所述工件，同時(shí)利用所述定位手段進(jìn)行使所述電極相對(duì)于所述工件暫時(shí)增大極間距離地相對(duì)移動(dòng)的跳變動(dòng)作，其特征在于，具備檢測(cè)放電加工裝置主體的變形量的變形量檢測(cè)手段、設(shè)定放電加工裝置主體的變形量的規(guī)定值的變形量規(guī)定值設(shè)定手段、將所述變形量檢測(cè)手段檢測(cè)出的變形量的檢測(cè)值與所述變形量規(guī)定值設(shè)定手段設(shè)定的變形量的規(guī)定值作比較的變形量比較手段、以及根據(jù)所述變形量比較手段的比較，在所述變形量的檢測(cè)值大于所述變形量的規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更，以減小所述變形量的動(dòng)作軌跡變更手段。
又，本發(fā)明的放電加工裝置，利用加工電力供給手段對(duì)設(shè)置于加工液中的電極與工件的極間供給加工電力，利用定位手段使電極與工件相對(duì)移動(dòng)以加工所述工件，同時(shí)利用所述定位手段進(jìn)行使所述電極相對(duì)于所述工件暫時(shí)增大極間距離地相對(duì)移動(dòng)的跳變動(dòng)作，其特征在于，具備檢測(cè)加工應(yīng)力的加工應(yīng)力檢測(cè)手段、設(shè)定加工應(yīng)力規(guī)定值的加工應(yīng)力規(guī)定值設(shè)定手段、將所述加工應(yīng)力檢測(cè)手段檢測(cè)出的加工應(yīng)力的檢測(cè)值與所述加工應(yīng)力規(guī)定值設(shè)定手段設(shè)定的加工應(yīng)力的規(guī)定值作比較的加工應(yīng)力比較手段、根據(jù)所述加工應(yīng)力比較手段的比較，在所述加工應(yīng)力的檢測(cè)量大于所述加工應(yīng)力的規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更，以減小所述加工應(yīng)力的動(dòng)作軌跡變更手段。
又，本發(fā)明的放電加工裝置相應(yīng)于加工面積及加工條件等變更所述規(guī)定值。
又，本發(fā)明的放電加工裝置，將所述跳變動(dòng)作中的所述電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度的指令值合成為傅里葉級(jí)數(shù)，在第n次頻率成分與機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率一致或近似的情況下，去掉所述傅里葉級(jí)數(shù)成分的第n次成分進(jìn)行合成，或者去掉第n次以上的高次成分進(jìn)行合成。
又，本發(fā)明的放電加工裝置，將所述跳變動(dòng)作中的所述電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度的指令值合成為傅里葉級(jí)數(shù)，在第n次頻率成分與機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率一致或近似的情況下，使所述傅里葉級(jí)數(shù)成分的第n次成分的振幅變得微小然后進(jìn)行合成，或者使第n次以上的高次成分的振幅變得微小然后進(jìn)行合成。
本發(fā)明的放電加工裝置由于具有如上所述的結(jié)構(gòu)，所以通過(guò)實(shí)時(shí)比較加工反作用力等與規(guī)定值并進(jìn)行的細(xì)致的控制，能達(dá)到使反作用力大致在規(guī)定值以下，并使進(jìn)行跳變動(dòng)作的時(shí)間減少，因而可防止主軸驅(qū)動(dòng)零件等的損傷以及加工精度的下降，并提高加工生產(chǎn)率的效果。
又，在伴隨加工反作用力等的增加而急劇變更跳變動(dòng)作中的軌跡的情況下，也能達(dá)到抑制因機(jī)械諧振引起的加工精度的下降以及因殘余振動(dòng)引起加工時(shí)間的增加的效果。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的放電加工裝置的跳變動(dòng)作的框圖。
圖3為利用本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的放電加工裝置的加工反作用力比較手段的比較結(jié)果進(jìn)行跳變動(dòng)作控制的說(shuō)明圖。
圖4為已有的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖5表示在電極與工件的極間距離改變時(shí)發(fā)生的加工反作用力的測(cè)定例。
圖6是加工反作用力與極間距離的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的放電加工裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖中，1為電極，2為工件，3為加工液，4為加工槽，5為電極支持夾具，6為固定工件2用的固定盤，7和8為用于使電極1和工件2在XY平面內(nèi)相對(duì)移動(dòng)的X軸和Y軸，9為用于使電極1和工件2在Z方向上相對(duì)移動(dòng)的主軸即Z軸，10、11及12為對(duì)驅(qū)動(dòng)X軸、Y軸及Z軸的未圖示的伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的X軸伺服放大器、Y軸伺服放大器及Z軸伺服放大器，13為加工電力供給手段，15為NC裝置。
加工槽4內(nèi)注滿加工液，對(duì)電極1與工件2的極間由加工電力供給手段供給作為放電能量的加工電力，利用作為定位手段的X軸、Y軸及Z軸使電極1與工件2相對(duì)移動(dòng)，利用所述極間發(fā)生的放電進(jìn)行工件的加工。
利用NC裝置15總管所述定位手段進(jìn)行的電極1與工件2的相對(duì)位置確定控制以及電氣加工條件的控制，由NC裝置15進(jìn)行加工伺服動(dòng)作以及排出加工屑用的規(guī)定的跳變動(dòng)作的控制。
圖2為說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的放電加工裝置的跳變動(dòng)作用的框圖，與圖1相同的符號(hào)表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧D2中，9a為Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)，9b為位置檢測(cè)器，9c為速度檢測(cè)器，9d為圓頭螺栓，16為電氣條件及跳變動(dòng)作條件等加工條件的設(shè)定部，17為用于作成與加工條件設(shè)定部16設(shè)定的加工條件對(duì)應(yīng)的動(dòng)作軌跡的動(dòng)作軌跡初期參數(shù)存儲(chǔ)部，18為用加工條件設(shè)定部16設(shè)定的加工條件及與該加工條件對(duì)應(yīng)的動(dòng)作軌跡初期參數(shù)存儲(chǔ)部17的參數(shù)來(lái)計(jì)算動(dòng)作軌跡的初期動(dòng)作軌跡運(yùn)算部，19為加入間隙(back lash)修正等修正量并向伺服放大器12發(fā)送每一伺服指令周期的指令值數(shù)據(jù)的動(dòng)作控制參數(shù)運(yùn)算部，20為Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)9a的電流檢測(cè)部，21為電動(dòng)機(jī)常數(shù)存儲(chǔ)部，22為加工反作用力及變形量運(yùn)算部，23為加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段，24為加工反作用力比較手段，25為動(dòng)作軌跡變更手段，26為動(dòng)作軌跡變更參數(shù)存儲(chǔ)部。
作為主軸的Z軸9的位置數(shù)據(jù)，由位置檢測(cè)器9b檢測(cè)，輸入Z軸伺服放大器12。又，Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)9a的轉(zhuǎn)速由速度檢測(cè)器9c檢測(cè)并輸入Z軸伺服放大器12。
Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)9a圓頭螺栓9b等組成的Z軸9的驅(qū)動(dòng)裝置中，驅(qū)動(dòng)力與電動(dòng)機(jī)電流成正比，因此可用Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)9a的電動(dòng)機(jī)常數(shù)求出加工反作用力。亦即根據(jù)存儲(chǔ)與Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)9a有關(guān)的整套常數(shù)的電動(dòng)機(jī)常數(shù)存儲(chǔ)部21的數(shù)據(jù)與電流檢測(cè)部20檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流值，加工反作用力及變形量運(yùn)算部22計(jì)算驅(qū)動(dòng)負(fù)荷，可以從該驅(qū)動(dòng)負(fù)荷減去伴隨Z軸動(dòng)作產(chǎn)生的可動(dòng)部的慣性力來(lái)求出加工反作用力。而且，加工反作用力及變形量運(yùn)算部22具備力與變形的換算表，因此可從加工反作用力求得放電加工裝置本身的變形量。
圖2所示的框圖構(gòu)成中，電流檢測(cè)部20、電動(dòng)機(jī)常數(shù)存儲(chǔ)部21以及加工反作用力及變形量運(yùn)算部22相當(dāng)于加工反作用力檢測(cè)手段及變形量檢測(cè)手段。
設(shè)定于加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段23的加工反作用力的規(guī)定值只要綜合考慮例如主軸驅(qū)動(dòng)零件的允許負(fù)荷及電極與電極支持夾具的安裝強(qiáng)度允許的負(fù)荷等，設(shè)定負(fù)荷的最小值即可。此外，也可通過(guò)手動(dòng)輸入加工反作用力的規(guī)定值，也可設(shè)定基于電極形狀數(shù)據(jù)等的計(jì)算值。這樣的規(guī)定值根據(jù)加工面積及加工條件等而變化，因此采用在加工進(jìn)行中也能變更所述規(guī)定值的設(shè)定的結(jié)構(gòu)。
加工反作用力比較手段24對(duì)加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段23設(shè)定的規(guī)定值與利用加工反作用力及變形量運(yùn)算部22求得的加工反作用力進(jìn)行實(shí)時(shí)比較。
動(dòng)作軌跡變更手段25根據(jù)加工反作用力比較手段24的判定結(jié)果，在加工反作用力大于規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行變更動(dòng)作軌跡用的演算。
動(dòng)作軌跡更變參數(shù)存儲(chǔ)部26存儲(chǔ)動(dòng)作軌跡變更手段25動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作軌跡變更控制參數(shù)。
有關(guān)動(dòng)作軌跡變更手段25演算確定的動(dòng)作軌跡的控制參數(shù)保存到動(dòng)作軌跡變更參數(shù)存儲(chǔ)部26，在沒(méi)有必要在下一次的跳變動(dòng)作中變更動(dòng)作軌跡時(shí)，動(dòng)作控制參數(shù)運(yùn)算部19從動(dòng)作軌跡變更參數(shù)存儲(chǔ)部26提取控制參數(shù)，加入修正量，將每一個(gè)伺服指令周期的指令值數(shù)據(jù)發(fā)送到伺服放大器12。
圖3為根據(jù)加工反作用力比較手段24的比較結(jié)果進(jìn)行的跳變動(dòng)作控制的說(shuō)明圖，圖3(a)至(c)分別表示極間距離G、加工反作用力F以及電極與工件的相同移動(dòng)速度V隨時(shí)間變化的例子。又，圖3中，LG1表示初期動(dòng)作軌跡，LG2表示軌跡變更后的動(dòng)作軌跡(以下稱變更動(dòng)作軌跡)，LF1表示以初期動(dòng)作軌跡的動(dòng)作檢測(cè)出的加工反作用力，LF2表示以變更動(dòng)作軌跡的動(dòng)作檢測(cè)出的加工反作用力，LV1表示初期動(dòng)作軌跡中的電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度，LV2表示變更動(dòng)作軌跡中的電極與工件的相對(duì)速度。
圖3中，以初期動(dòng)作軌跡LG1進(jìn)行動(dòng)作，根據(jù)加工反作用力比較手段24的比較結(jié)果，在加工反作用力F的絕對(duì)值超過(guò)規(guī)定值f時(shí)(時(shí)刻t1)，利用動(dòng)作軌跡變更手段25使相對(duì)移動(dòng)速度V例如大致一定地動(dòng)作。使其這樣動(dòng)作的理由是，時(shí)刻t1時(shí)正在向增大極間距離G的方向動(dòng)作；雖然在這種狀態(tài)下極間距離G及相對(duì)移動(dòng)速度V在增大，但按斯蒂芬公式(1)，加工反作用力F與相對(duì)移動(dòng)速度V成正比，與極間距離G的3次方成反比，因此如使相對(duì)移動(dòng)速度v大致一定，則隨著極間距離G的增大，加工反作用力F減小。
此后極間距離G增大，根據(jù)加工反作用力比較手段24的比較結(jié)果，加工反作用力F的絕對(duì)值為規(guī)定值f以下的情況下(時(shí)刻t2)，利用動(dòng)作軌跡變更手段25使動(dòng)作軌跡為與初期動(dòng)作軌跡LV1相同形狀的動(dòng)作軌跡。
在向減小極間距離G的方向的動(dòng)作中(時(shí)刻t3)，根據(jù)加反作用力比較手段24的比較結(jié)果，在加工反作用力F的絕對(duì)值超過(guò)規(guī)定值f的情況下，通過(guò)動(dòng)作軌跡變更手段25使相對(duì)移動(dòng)速度V的絕對(duì)值下降到設(shè)定速度Vs以下地動(dòng)作。由于利用斯蒂芬公式(1)的變式、即Vmax＝(f·2·π·G3)/(3·ν·S2)，根據(jù)加工反作用力F的規(guī)定值f，可求得可能達(dá)到的最大速度Vmax，因此只要對(duì)該可能達(dá)到的最大速度Vmax乘以規(guī)定系數(shù)求出即可。亦即，使其動(dòng)作時(shí)使相對(duì)移動(dòng)速度V小于設(shè)定速度Vs(Vs＝k·Vmax(0＜k＜1))。
使其這樣動(dòng)作的理由是，t3的時(shí)刻正在向減小極間距離G的方向動(dòng)作，這種狀態(tài)下根據(jù)斯蒂芬公式(1)，加工反作用力F與極間距離G的3次方成反比，因此為使隨著極間距離G的減小而有增大傾向的加工反作用力F減小，就必需如上所述使相對(duì)移動(dòng)速度V小于設(shè)定速度Vs。
此后極間距離G更進(jìn)一步減小，加工反作用力F的絕對(duì)值再次達(dá)到規(guī)定值以下時(shí)(時(shí)刻t4)，動(dòng)作軌跡變更手段25進(jìn)行與時(shí)刻t3的控制相同的演算，使相對(duì)移動(dòng)速度V小于設(shè)定速度Vs，進(jìn)行再進(jìn)一步降低相對(duì)移動(dòng)速度V的絕對(duì)值的動(dòng)作。
通過(guò)以上那樣的動(dòng)作軌跡的控制，可使變更動(dòng)作軌跡LG2檢測(cè)出的加工反作用力LF2略小于加工反作用力的規(guī)定值f。
通過(guò)實(shí)時(shí)比較上述的加工反作用力與規(guī)定值并進(jìn)行細(xì)致的控制，作為跳變動(dòng)作整體并不單純變更加減速度，因此可使產(chǎn)生加工反作用力大約小于規(guī)定值并減小跳變動(dòng)作時(shí)間，從而能提高加工生產(chǎn)率。在實(shí)際的放電加中多用的復(fù)雜的電極形狀的情況下也可適用。
在進(jìn)行上述跳變動(dòng)作的情況下，將電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度的指令值(V(t)如下式所示作為傅里葉級(jí)數(shù)合成，以此可進(jìn)一步抑制加工時(shí)間的增大。
V(t)＝∑(Ak·sin(ωk·t+θ)+Bk·cos(ωk·t+θ)) ……(2)式中，k＝1、2，…，t為時(shí)間，θ為初期相位，式(2)中，在第n次頻率成分與放電加工裝置的機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率一致或近似的情況下，就去除電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度的指令值V(t)的傅里葉級(jí)數(shù)成分的第n次成分再進(jìn)行合成，或者去除第n次以上的高次成分再進(jìn)行合成?；蛘撸顾龈道锶~級(jí)數(shù)成分的第n次成分的振幅變得微小再合成，或者使第n次以上的成分的振幅變得微小再合成。
放電加工裝置的機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率可通過(guò)振動(dòng)模式分析等的實(shí)驗(yàn)預(yù)先掌握，如上所述去除與放電加工裝置的機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率一致或近似的頻率成分或利用以微小的傅里葉級(jí)數(shù)等合成的速度指令，這樣即使在隨著加工反作用力的增加急劇變更跳變動(dòng)作中的軌跡的情況下，也可抑制由機(jī)械諧振引起的加工精度的下降以及殘余振動(dòng)引起的加工時(shí)間的增加。
以上的說(shuō)明中，加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段23設(shè)定加工反作用力的規(guī)定值，對(duì)該加工反作用力的規(guī)定值與加工反作用力的檢測(cè)值進(jìn)行比較，然而由于加工反作用力及變形量運(yùn)算部22可換算力與變形，故也可設(shè)定變形量的規(guī)定值替代加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段23的加工反作用力的規(guī)定值，將該變形量的規(guī)定值與加工反作用力及變形量運(yùn)算部22檢測(cè)出的變形量進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果進(jìn)行控制。或者也可通過(guò)加工反作用力F與電極面積S求得加工應(yīng)力F/S，設(shè)定加工應(yīng)力的規(guī)定值來(lái)替代加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段的加工反作用力的規(guī)定值，將該加工應(yīng)力的規(guī)定值與所述加工應(yīng)力F/S進(jìn)行比較，根據(jù)該比較結(jié)果進(jìn)行控制。
又，以上說(shuō)明中，利用Z軸驅(qū)動(dòng)用伺服電動(dòng)機(jī)的電流檢測(cè)以及電動(dòng)機(jī)常數(shù)通過(guò)演算求得加工反作用力及變形量的檢測(cè)，然而也可以用傳感器直接檢測(cè)。例如，可用力傳感器及壓力傳感器等來(lái)檢測(cè)加工反作用力，用激光變位計(jì)及電容型變位傳感器檢測(cè)變形量。
又，以上說(shuō)明中，說(shuō)明了如圖2所示通過(guò)圓頭螺栓傳達(dá)驅(qū)動(dòng)力的放電加工裝置的例子，然而也可以是不用圓頭螺栓9d的線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的放電加工裝置。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明的放電加工裝置適用于在加工液中使電極與工件的極間發(fā)生放電，利用該放電能量對(duì)工件進(jìn)行加工的放電加工作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種放電加工裝置，利用加工電力供給手段對(duì)設(shè)置于加工液中的電極與工件的極間供給加工電力，利用定位手段使所述電極及工件相對(duì)移動(dòng)以加工所述工件，同時(shí)利用所述定位手段進(jìn)行使所述電極相對(duì)于所述工件暫時(shí)增大所述極間距離地相對(duì)移動(dòng)的跳變動(dòng)作，其特征在于，具備檢測(cè)加工反作用力的加工反作用力檢測(cè)手段、設(shè)定加工反作用力規(guī)定值的加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段、將所述加工反作用力檢測(cè)手段檢測(cè)出的加工反作用力檢測(cè)值與所述加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段設(shè)定的加工反作用力規(guī)定值作比較的加工反作用力比較手段、以及利用所述加工反作用力比較手段的比較，在所述加工反作用力檢測(cè)值大于所述加工反作用力規(guī)定值時(shí)，變更所述跳變動(dòng)作的軌跡以減小所述加工反作用力的動(dòng)作軌跡變更手段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工裝置，其特征在于，所述動(dòng)作軌跡變更手段進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更，使得在向增大所述極間的方向的動(dòng)作中，根據(jù)所述加工反作用力比較手段進(jìn)行的比較，所述加工反作用力檢測(cè)值大于所述加工反作用力規(guī)定值時(shí)，使所述電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度V為大致一定地進(jìn)行動(dòng)作；在向減少所述極間的方向的動(dòng)作中，根據(jù)所述加工反作用力比較手段進(jìn)行的比較，在所述加工反作用力檢測(cè)值大于所述加工反作用力規(guī)定值時(shí)，變更所述跳變動(dòng)作的軌跡，以降低所述相對(duì)移動(dòng)速度V的絕對(duì)值到小于設(shè)定速度Vs＝k·Vmax其中，0＜k＜1，Vmax為可能達(dá)到的最大速度，Vmax＝(f·2·π·G3)/(3·ν·S2)，f為所述加工反作用力規(guī)定值，G為極間距離，ν為所述加工液的粘性系數(shù)，S為所述電極面積。
3.一種放電放工裝置，利用加工電力供給手段對(duì)設(shè)置于加工液中的電極與工件的極間供給加工電力，利用定位手段使電極及工件相對(duì)移動(dòng)以加工所述工件，同時(shí)利用所述定位手段進(jìn)行使所述電極相對(duì)于所述工件暫時(shí)增大極間距離地相對(duì)移動(dòng)的跳變動(dòng)作，其特征在于，具備檢測(cè)放電加工裝置主體的變形量的變形量檢測(cè)手段、設(shè)定放電加工裝置主體變形量的規(guī)定值的變形量規(guī)定值設(shè)定手段、將所述變形量檢測(cè)手段檢測(cè)出的變形量的檢測(cè)值與所述變形量規(guī)定值設(shè)定手段設(shè)定的變形量的規(guī)定值作比較的變形量比較手段、以及根據(jù)所述變形量比較手段進(jìn)行的比較，在所述變形量的檢測(cè)值大于所述變形量的規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更，以減小所述變形量的動(dòng)作軌跡變更手段。
4.一種放電加工裝置，利用加工電力供給手段對(duì)設(shè)置于加工液中的電極與工件的極間供給加工電力，利用定位手段使電極及工件相對(duì)移動(dòng)以加工所述工件，同時(shí)利用所述定位手段進(jìn)行使所述電極相對(duì)于所述工件暫時(shí)增大極間距離地相對(duì)移動(dòng)的跳變動(dòng)作，其特征在于，具備檢測(cè)加工應(yīng)力的加工應(yīng)力檢測(cè)手段、設(shè)定加工應(yīng)力規(guī)定值的加工應(yīng)力規(guī)定值設(shè)定手段、將所述加工應(yīng)力檢測(cè)手段檢測(cè)出的加工應(yīng)力的檢測(cè)值與所述加工應(yīng)力規(guī)定值設(shè)定手段設(shè)定的加工應(yīng)力的規(guī)定值作比較的加工應(yīng)力比較手段、以及根據(jù)所述加工應(yīng)力比較手段的比較，在所述加工應(yīng)力的檢測(cè)量大于所述加工應(yīng)力的規(guī)定值時(shí)，進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更，以減小所述加工應(yīng)力的動(dòng)作軌跡變更手段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的放電加工裝置，其特征在于，相應(yīng)于加工面積及加工條件等變更所述規(guī)定值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的放電加工裝置，其特征在于，將所述跳變動(dòng)作中的所述電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度的指令值合成為傅里葉級(jí)數(shù)，在第n次頻率成分與機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率一致或近似的情況下，去掉所述傅里葉級(jí)數(shù)成分的第n次成分進(jìn)行合成，或者去掉第n次以上的高次成分進(jìn)行合成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的放電加工裝置，其特征在于，將所述跳變動(dòng)作中的所述電極與工件的相對(duì)移動(dòng)速度的指令值合成為傅里葉級(jí)數(shù)，在第n次頻率成分與機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率一致或近似的情況下，使所述傅里葉級(jí)數(shù)成分的第n次成分的振幅變得微小然后進(jìn)行合成，或者使第n次以上的高次成分的振幅變得微小然后進(jìn)行合成。
全文摘要
放電加工裝置利用電力供給手段(13)對(duì)設(shè)置于加工液(3)中的電極(1)與工件(2)的極間供給加工電力，利用定位手段使電極(1)及工件(2)相對(duì)移動(dòng)并進(jìn)行加工，同時(shí)進(jìn)行跳變動(dòng)作，所述裝置具備檢測(cè)加工反作用力的加工反作用力檢測(cè)手段(20、21、22)，設(shè)定加工反作用力的規(guī)定值的加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段(23)，將加工反作用力檢測(cè)手段(20、21、22)檢測(cè)出的加工反作用力檢測(cè)值與加工反作用力規(guī)定值設(shè)定手段(23)設(shè)定的加工反作用力規(guī)定值作比較的加工反作用力比較手段(24)，以及利用比較手段進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)所述檢測(cè)值大于所述規(guī)定值時(shí)為減小加工反作用力而進(jìn)行所述跳變動(dòng)作的軌跡變更的動(dòng)作軌跡變更手段。能防止主軸驅(qū)動(dòng)零件等的損傷及加工精度的下降，并可提高加工生產(chǎn)率。
文檔編號(hào)B23H7/20GK1486227SQ01821847
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月9日
發(fā)明者毛利尚武, 齋藤長(zhǎng)男, 阿久根光明, 小川元, 中川孝幸, 今井祥人, 人, 光明, 幸, 男 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社, 毛利尚武