專利名稱：放電加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及放電加工裝置，用于在工具電極和工件之間施加電壓引起放電來加工工件，特別涉及放電能量相對較弱，例如在精加工中放電的檢測。
背景技術：
放電加工裝置通過在作為電極的工具，比如電線和作為另一個電極的工件之間施加電壓產(chǎn)生放電進行加工。在放電加工中，需要進行工具電極和工件的相對運動，使得電極之間的距離保持恒定。通常進行平均電壓伺服，檢測電極之間的平均加工電壓并相對于工件進給工具電極，使得平均加工電壓保持恒定。然而，平均加工電壓依賴于電極之間加工液體的污染度變化并不準確反應電極之間的距離，因此平均電壓伺服在高精度加工的進給控制中存在問題。
因此，提出了單獨檢測放電并根據(jù)放電次數(shù)控制加工進給(參看JP2004-283968A和JP2002-254250A)。
同時，已經(jīng)實現(xiàn)了一種精加工的方法，其中放電線路等的寄生電容不用直接從加工電源提供加工電流即可充電，并且通過從寄生電容放電進行加工，以限制加工電量為最小值。
圖1示出了通過釋放充入寄生電容中的電量應用到工具電極和工件之間進行加工的供電電路的示例。
圖1中，E表示直流電源，SW表示開關元件，R表示電流限制元件，例如電阻器，1表示作為一個電極的工具，例如電線，2表示作為另一電極的工件，C表示通過電力電纜連接工具電極1和工件2等形成在兩電極之間的寄生電容。開關元件SW周期性地被打開/關閉以通過來自電源E并流經(jīng)電流限制元件R的電流對寄生電容充電，充電電壓施加到電極之間以使得在其之間放電。由于開關元件SW周期性地被打開和關閉，當電極之間的發(fā)生放電時，防止了來自電源E的充電電流維持的弧光放電。
圖2示出了圖1所示的供電電路的工作狀況。
開關元件SW周期性地重復打開/關閉，當開關元件SW打開時，電極之間的寄生電容C被充電以提高電極之間的電壓Vg。當開關元件SW關閉時，由于電極之間的漏電流，電極之間的電壓Vg降低。因此，通過開關元件SW的周期性打開/關閉，寄生電容C逐漸被充電以提高充電電壓以及電極之間的電壓Vg。之后，工具電極1和工件2之間發(fā)生放電，通過釋放積聚在寄生電容內(nèi)的電量形成放電電流，使得電極之間的電壓Vg降低。以上工作過程重復進行，形成鋸齒形的電極間電壓Vg。
由于電極之間發(fā)生放電時，電極間電壓Vg迅速減弱為弧光電壓，在兩級間施加恒定加工電壓直到發(fā)生放電的粗加工中，通過基于檢測電壓Vg和參考值的比較監(jiān)視電極之間的電壓Vg來檢測放電。然而，在利用寄生電容限制加工能量為最小值的精加工中，電極之間的電壓Vg以鋸齒狀變化，并且發(fā)生放電時電壓Vg的值不恒定，很難基于電極之間電壓Vg的下降來檢測放電的發(fā)生。
因此，考慮基于放電電流檢測放電，如JP2002-254250A中所示。通常，充電電流和寄生電容的漏電流以及放電電流之間不止一級的差別，因此可以基于放電電流檢測放電。
為了檢測放電高頻電流，已知空心線圈，例如Rogowskii線圈和具有如鐵芯等芯的線圈，可以獲得更大的增益。由于以上線圈以AC耦合形式檢測放電電流，具有零平均值的偏移成分(offset component)疊加在測量值上，使通過低電平電流確定放電發(fā)生變得困難。
圖6示出了通過傳感線圈對電極之間的電流進行測量的結果。圖6中，曲線圖6A示出了電極之間的電壓Vg，曲線圖6B示出了通過傳感線圈測量的電極之間的電流測量值(積分之后)。橫坐標軸代表時間，以20.0μs為刻度(division)，縱坐標代表電極之間的電壓，以20.0V為刻度(上曲線圖中)及代表電極之間的電流，以100mV為刻度(下曲線圖中)。如曲線圖6B所示，電極之間的電流測量值包含插入其中、且探測為波動的低頻偏移成分。在圖6的示例中，正電壓和負電壓交替施加在電極之間，以防止使用電解加工液體，例如水時的電腐蝕。
在通過線圈對電極之間的電流進行測量時，如上所述的，由于AC耦合偏移成分疊加在測量值中，很難通過低級別的電流檢測放電。另一方面，使用Hall元件檢測DC耦合放電電流的電流測量裝置不具有以上問題，但是由于它的低響應特性，不適于精加工的高頻電流檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種放電加工裝置，能夠在以微小的加工能量進行放電加工的情況下精確地檢測電極之間的放電。
本發(fā)明的放電加工裝置通過無論放電是否均周期性地在工具電極和工件之間施加電壓，并通過對工具電極和工件提供相對加工進給進行加工。該放電加工裝置包括傳感線圈，用于檢測放電電流；積分器，用于積分傳感線圈的輸出；消除裝置，用于消除包含在積分器輸出中的偏移成分；和比較器，用于比較消除裝置的輸出和預定值以檢測放電的發(fā)生，從而基于檢測到的放電控制加工進給。
消除裝置可以包括低通濾波器，用于從積分器輸出中提取偏移成分，和差分放大器，用于消除通過低通濾波器從積分器輸出中提取的偏移成分。
消除裝置可以包括高通濾波器，用于通過消除積分器輸出中的偏移成分以提取放電電流成分。
通過以上的設置，通過消除包含在傳感線圈輸出的差分值中的偏移成分獲得了電極之間的電流，在放電能量相對弱的情況下可以精確地檢測放電。


圖1示出了本發(fā)明實施例中應用的使用電極間寄生電容施加加工電壓的供電電路圖；圖2示出了供電電路的工作狀況圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的放電電流檢測電路圖。
圖4示出了放電電流檢測電路中積分器和低通濾波器輸出的曲線圖；圖5示出了放電電流檢測電路中積分器和差分放大器輸出的曲線圖；圖6示出了通過線圈檢測放電電流中電極間電壓和電極間檢測電流之間的電壓曲線圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明實施例的放電加工裝置具有適于進行精加工的供電電路，如圖1所示，其中電源E的電壓通過打開/關閉開關元件SW經(jīng)由電流限制元件R施加到例如電線的工具電極1和工件2之間，以對電極之間的寄生電容C充電，充電電壓施加到電極之間以引起放電來加工工件，這適于精加工。根據(jù)本發(fā)明，傳感線圈設置在放電電路中，以便可靠精確地使用傳感線圈檢測放電電流。
圖3示出了放電電流檢測電路的實施例。通過傳感線圈3測量工具電極1和工件2之間流動的放電電流。由于傳感線圈3的輸出代表放電電流的差分值，該輸出通過積分器4積分轉換為電流值。因為積分器4輸出中包含的偏移成分的頻率比放電電流的頻率低很多，該輸出偏移成分通過低通濾波器5提取。在此例中，低通濾波器5的截止頻率設為72kHz。由低通濾波器5輸出的偏移成分通過差分放大器6從積分器4的輸出中被減去，以便消除偏移成分。差分放大器6的輸出，其中消除了偏移成分，通過比較器7與參考值8進行比較，當差分放大器6的輸出大于參考值時，輸出放電信號脈沖。
圖4中的曲線圖4A和圖5中的曲線圖5A示出了積分器4的輸出，圖4中的曲線圖4B示出了低通濾波器5的輸出。圖5中的曲線圖5B示出了差分放大器6的輸出。曲線圖4B所示的偏移成分從包含著偏移成分疊加在其中的積分器4輸出中消除(曲線圖4A和5A)，以獲得所測量的電極之間電流的波形，如圖5的曲線圖5B所示。因此，通過比較差分放大器6的輸出和參考值8可以精確檢測放電的發(fā)生。所檢測的放電，例如根據(jù)放電的次數(shù)，用于控制工具電極1和工件2的相對加工進給。
在以上實施例中，使用低通濾波器5和差分放大器6以便從積分器4的輸出中消除偏移成分，可以配置使得積分器4的輸出輸入到高通濾波器，以消除偏移成分，獲得電極之間的電流。
權利要求
1.一種放電加工裝置，用于通過無論放電是否均周期性地在工具電極和工件之間施加電壓，并通過對工具電極和工件提供相對加工進給進行加工，包括傳感線圈，用于檢測放電電流；積分器，用于積分所述傳感線圈的輸出；消除裝置，用于消除包含在所述積分器的輸出中的偏移成分；和比較器，用于比較所述消除裝置的輸出和預定值以檢測放電的發(fā)生，從而基于檢測到的放電控制加工進給。
2.根據(jù)權利要求1所述的放電加工裝置，所述消除裝置包括低通濾波器，用于從所述積分器的輸出中提取偏移成分，和差分放大器，用于從所述積分器輸出中消除通過所述低通濾波器提取的偏移成分。
3.根據(jù)權利要求1所述的放電加工裝置，所述消除裝置包括高通濾波器，用于通過消除所述積分器輸出中的偏移成分以提取放電電流成分。
全文摘要
一種放電加工裝置，能夠在以微小的加工能量進行放電加工的情況下精確地檢測電極之間的放電。通過重復開關元件的打開/關閉，電壓施加到工具電極和工件之間以對電極之間的寄生電容充電，通過該充電電壓引起電極之間的放電。在以微小的加工能量進行放電加工中兩極間的放電可被檢測到。電極間的電流通過積分傳感線圈的輸出進行檢測。通過低通濾波器提取積分器輸出中疊加的偏移成分。所提取的偏移成分通過差分放大器從積分器輸出中消除。差分放大器的輸出與參考值比較以檢測放電。
文檔編號B23H1/02GK1911580SQ200610115438
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月9日 優(yōu)先權日2005年8月10日
發(fā)明者村井正生, 中島廉夫 申請人:發(fā)那科株式會社