放電加工機(jī)用電源裝置制造方法
【專利摘要】為了抑制發(fā)熱量的增大，并且兼顧加工速度和加工精度，在本發(fā)明中，具有：串聯(lián)電路，其包含直流電源(1)、開關(guān)元件(4a、4b)及二極管(7a)，用于向加工用電極(2)和被加工物(3)之間的加工間隙供給直流或交流的電流脈沖；二極管(7b、7c)，它們將電流的流動方向限制為一個方向；以及控制部(10)，其對開關(guān)元件(4a、4b)進(jìn)行控制，在利用存在于串聯(lián)電路上的電感(6)生成呈三角波形狀的電流脈沖時，控制部(10)對開關(guān)元件(4a、4b)的接通時間及斷開時間進(jìn)行控制，以使得由多個電流脈沖構(gòu)成的脈沖列中的任意電流脈沖的峰值變化。
【專利說明】放電加工機(jī)用電源裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及放電加工機(jī)用電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，作為與放電加工機(jī)用電源裝置相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，存在如下述專利文獻(xiàn)I及2所示的文獻(xiàn)。
[0003]對于在專利文獻(xiàn)I中示出的放電加工機(jī)用電源裝置，公開了下述技術(shù):通過對開關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動，將交流脈沖電流供給至被加工物和并聯(lián)連接有電容器的加工用電極之間的加工間隙，從而將電容器的電荷完全釋放到該加工間隙中，防止電弧電流的持續(xù)流動，使放電加工的表面粗糙度良好，其中，上述開關(guān)元件每隔規(guī)定時間間歇地產(chǎn)生具有規(guī)定重復(fù)頻率的脈沖列。
[0004]另外，對于在專利文獻(xiàn)2中示出的放電加工機(jī)用電源裝置，公開了下述技術(shù):放電加工機(jī)用電源裝置具有直流電源、串聯(lián)電路、電容器及放電檢測單元，該直流電源用于將直流脈沖電流供給至加工用電極和被加工物之間的加工間隙，該串聯(lián)電路由開關(guān)元件和電阻器構(gòu)成，該電容器與加工用電極和被加工物并聯(lián)連接，該放電檢測單元對加工間隙的放電的發(fā)生進(jìn)行檢測，在上述結(jié)構(gòu)中，直至電容器放電并由放電檢測單元檢測出該放電為止，針對開關(guān)元件重復(fù)進(jìn)行接通/斷開控制，在利用放電檢測單元檢測出放電后的規(guī)定斷開時間之后，再次重復(fù)進(jìn)行接通/斷開控制，其中，該接通/斷開控制是，使開關(guān)元件以小于或等于電容器放電電流脈沖寬度的脈沖寬度接通，并以規(guī)定時間斷開。根據(jù)該專利文獻(xiàn)2的放電加工機(jī)用電源裝置，在加工用電極和被加工物之間的間隙(以下稱為“加工間隙”)中不會流過大于或等于電容 器放電脈沖寬度的電流，與專利文獻(xiàn)I同樣地防止了電弧電流的持續(xù)流動(參照圖2以及圖11)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平03-55117號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本專利第2914123號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由于上述專利文獻(xiàn)1、2的放電加工機(jī)用電源裝置是在直流電源和加工用電極之間需要電阻器的結(jié)構(gòu)，因此，在加工電流大的情況下，存在該電阻器的發(fā)熱量變大、裝置的發(fā)熱量增大的課題。
[0008]另外，上述專利文獻(xiàn)2的放電加工機(jī)用電源裝置由于使用如下方法，即，通過將在加工間隙中流過的電流脈沖寬度限制為盡量短的時間，而防止電弧電流的持續(xù)流動，因此存在如下課題:存在加工間隙中沒有放電電流流過的、大于或等于一定時間的無電流時間，不能夠顯著增大加工速度。
[0009]本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種放電加工機(jī)用電源裝置，與現(xiàn)有的裝置相比，能夠提高加工速度，并且能夠抑制發(fā)熱量的增大。
[0010]為了解決上述課題，達(dá)成目的，本發(fā)明涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的特征在于，具有:串聯(lián)電路，其包含直流電源以及開關(guān)元件，用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙供給直流或交流的電流脈沖；以及控制部，其對所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，所述控制部在利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分生成呈三角波形狀的電流脈沖時，對所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，以使得該電流脈沖的無電流時間和電流持續(xù)時間之比即電流脈沖時間比例小于或等于1/5。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]根據(jù)該發(fā)明，與現(xiàn)有的裝置相比，具有能夠提高加工速度、并能夠抑制發(fā)熱量增大的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示包含實施方式I涉及的放電加工機(jī)用電源裝置在內(nèi)的放電加工機(jī)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。
[0014]圖2是表示實施方式I的放電加工機(jī)中的極間開路時的極間電壓及極間電流的圖。
[0015]圖3是表示實施方式I的放電加工機(jī)中的放電發(fā)生時的極間電壓及極間電流的圖。
[0016]圖4是將在放電加工機(jī)中流動的電流的路徑表示在圖1的電路結(jié)構(gòu)上的圖。
[0017]圖5是表示測定結(jié)果的一個例子的圖，該測定結(jié)果示出電流脈沖時間比例和放電痕(crater)大小之間的關(guān)系。
[0018]圖6是表示電流脈沖列中的一部分脈沖的時間比例沒有達(dá)到小于或等于1/5的情況下的波形例的圖。
[0019]圖7是表示實施方式2涉及的電流脈沖列的波形例的圖。
[0020]圖8是表示實施方式2涉及的電流脈沖列的與圖7不同的波形例的圖。
[0021]圖9是表示包含實施方式3涉及的放電加工機(jī)用電源裝置在內(nèi)的放電加工機(jī)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。
[0022]圖10是表示實施方式3的放電加工機(jī)中的極間開路時的極間電壓及極間電流的圖。
[0023]圖11是表示實施方式3的放電加工機(jī)中的放電發(fā)生時的極間電壓及極間電流的圖。
[0024]圖12是將在放電加工機(jī)中流動的反轉(zhuǎn)極性的電流路徑表示在圖9的電路結(jié)構(gòu)上的圖。
[0025]圖13是表示包含實施方式4涉及的放電加工機(jī)用電源裝置在內(nèi)的放電加工機(jī)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式涉及的放電加工機(jī)用電源裝置進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明并不由以下所示的實施方式限定。
[0027]實施方式1.[0028]圖1是表示包含實施方式I涉及的放電加工機(jī)用電源裝置在內(nèi)的放電加工機(jī)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。實施方式I涉及的放電加工機(jī)用電源裝置構(gòu)成為，具有直流電源1、開關(guān)元件4a、4b、二極管7a?7c、電阻9以及控制部10。
[0029]在圖1中，被加工物3和加工用電極2 (在小孔放電加工機(jī)及形雕放電加工機(jī)的情況下為成形電極，在線電極放電加工機(jī)的情況下為線電極)，經(jīng)由開關(guān)元件4a、4b(此處例示了 FET)、二極管7a以及電感6與直流電源I連接。開關(guān)元件4a的源極端與直流電源I的負(fù)極連接，漏極端與二極管7a的負(fù)極端連接。開關(guān)元件4b的源極端與被加工物3連接，漏極端與直流電源I的正極連接。電感6是存在于電流路徑上的寄生電感成分，在圖1中，作為在二極管7a的正極端和加工用電極2之間產(chǎn)生的電感而以虛線示出。此外，二極管7a不是必要的結(jié)構(gòu)要素，也可以省略。
[0030]二極管7b、7c是與二極管7a—起，將電流的流動方向限制為一個方向的元件。二極管7b的正極端與開關(guān)元件4a和二極管7a的連接端連接，負(fù)極端與直流電源I的正極連接。另外，二極管7c的負(fù)極端與開關(guān)元件4b和被加工物3的連接端連接，正極端與直流電源I的負(fù)極和開關(guān)元件4a的連接端連接。
[0031]在被加工物3和加工用電極2之間，存在由被加工物3及加工用電極2的形狀及大小、或被加工物3和加工用電極2之間的距離(極間距離)等決定的雜散電容成分和配線的電容成分。由此，如圖1的虛線部所示，將這些電容成分作為在被加工物3及加工用電極2的兩端之間連接的雜散電容8而示出。
[0032]另一方面，控制部10是針對開關(guān)元件4a、4b進(jìn)行接通/斷開控制的結(jié)構(gòu)部，具有脈沖發(fā)生電路11以及脈沖發(fā)生條件設(shè)定部12而構(gòu)成。脈沖發(fā)生條件設(shè)定部12對從外部輸入的加工條件及基于加工條件而設(shè)定的各個條件(例如，加工時間、加工電流、將開關(guān)元件4a、4b接通的定時(timing)、開關(guān)元件4a、4b的接通斷開時間比例(斷開時間相對于接通時間之比:斷開時間/接通時間)等)進(jìn)行設(shè)定。脈沖發(fā)生電路11基于來自脈沖發(fā)生條件設(shè)定部12的信號，生成用于使開關(guān)元件4a、4b接通/斷開的控制信號，對開關(guān)元件4a、4b進(jìn)行控制。
[0033]下面，參照圖1?圖4各圖，對實施方式I涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的動作進(jìn)行說明。圖2是表示極間開路時、即沒有極間電流流過時的極間電壓及極間電流的圖，圖3是表示發(fā)生放電時、即極間電流流過時的極間電壓及極間電流的圖，圖4是將在放電加工機(jī)中流過的電流的路徑表示在圖1的電路結(jié)構(gòu)上的圖。
[0034]在實施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置中，從控制部10的脈沖發(fā)生電路11輸出圖2上部所示的規(guī)定數(shù)量(在圖2中例示了 5個)的脈沖列，該脈沖列以規(guī)定時間Tl導(dǎo)通，以規(guī)定時間T2截止。此外，如圖所示，在脈沖列和脈沖列之間設(shè)定規(guī)定的間歇時間。開關(guān)元件4a、4b由該脈沖列同時地進(jìn)行接通/斷開控制，將直流電源I的直流電壓向被加工物3和加工用電極2之間的加工間隙施加。
[0035]在此，在沒有極間電流流過的情況下(即，沒有發(fā)生放電的情況下)，來自直流電源I的直流電壓通過脈沖列的導(dǎo)通而被施加給雜散電容8，對雜散電容8進(jìn)行充電。此時，如圖2的中部所示，在脈沖列導(dǎo)通的期間內(nèi)保持極間電壓(充電電壓)，在脈沖列截止的期間內(nèi)，蓄積電荷的一部分按照大致由雜散電容8和電阻9確定的時間常數(shù)而進(jìn)行放電。利用間歇地施加的脈沖列，重復(fù)進(jìn)行上述的充電以及放電。另外，在脈沖列施加后的間歇期間內(nèi)，使雜散電容8的蓄積電荷放電，極間電壓根據(jù)該時間常數(shù)，朝向零電平逐漸降低。[0036]另一方面，在流過極間電流的情況下(即，在發(fā)生放電的情況下)，雜散電容8的蓄積電荷(充電能量)被供給至加工間隙。在此，極間電流的路徑(電流路徑)如圖4所示。更具體而言，在脈沖列導(dǎo)通的定時，電流上升，極間電流在直流電源I的正極一開關(guān)元件4b —被加工物3 —加工用電極2 —電感6 — 二極管7a —開關(guān)元件4a —直流電源I的負(fù)極這一由實線表示的電流路徑上流過。另一方面，在脈沖列截止的定時，電流下降，通過蓄積在電感6中的能量，極間電流在電感6 — 二極管7a — 二極管7b —直流電源I的正極—直流電源I的負(fù)極一二極管7c —被加工物3 —加工用電極2 —電感6這一由點(diǎn)劃線表示的電流路徑上流過。
[0037]按照這種方式，流過圖3下部所示的極間電流。此外，雜散電容8的蓄積電荷在放電時被供給至加工間隙，極間電壓的變化如圖3的中部所示較小。
[0038]下面，參照圖3及圖4等，對實施方式I涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的主要部分的動作進(jìn)行說明。
[0039]例如，圖3下部所示的波形是將開關(guān)元件4a、4b的導(dǎo)通時間設(shè)為2.5 μ sec、將截止時間設(shè)為1.5 μ sec,即，將接通斷開時間比例設(shè)定為1.5/2.5 = 0.6時的極間電流(放電電流)波形。極間電流波形的正的傾斜部LI是根據(jù)時間常數(shù)而過渡性上升的電流成分，如圖所示，大致呈直線上升，其中，該時間常數(shù)是由電感6的電感成分、和在開關(guān)元件4a、4b接通時的電流路徑上存在的電阻成分(包含加工間隙的電阻、加工液在內(nèi)的放電加工機(jī)上的電阻、配線電阻、開關(guān)元件4a、4b及二極管7a的接通電阻成分等)確定的。另外，極間電流波形的負(fù)的傾斜部L2是根據(jù)時間常數(shù)而下降的電流成分，如圖所示，大致呈直線下降，其中，該時間常數(shù)是由電感6的電感成分、和在開關(guān)元件4a、4b斷開時的電流路徑上存在的電阻成分(包含加工間隙的電阻、加工液在內(nèi)的放電加工機(jī)上的電阻、配線電阻、二極管7a?7c的接通電阻成分、直流電源I的內(nèi)部電阻等)確定的。
[0040]從上述說明可知，如果電路結(jié)構(gòu)確定且元件已選定，則在開關(guān)元件4a、4b從斷開切換至接通時的極間電流波形中的正的傾斜部LI的傾斜度是確定的，在將開關(guān)元件4a、4b從接通切換至斷開時的極間電流波形中的負(fù)的傾斜部L2的傾斜度也是確定的。
[0041]在圖3的例子中，可知通過將開關(guān)元件4a、4b的接通時間設(shè)定為2.5 μ sec、斷開時間設(shè)定為1.5 μ sec，從而使得沒有極間電流流過的時間(無電流時間)為0.3 μ sec、極間電流持續(xù)流過的時間(電流脈沖寬度或者電流持續(xù)時間)為3.7 μ sec，將無電流時間和電流脈沖寬度(或者電流持續(xù)時間)之比設(shè)定為0.3/3.7 N 0.08。
[0042]圖5是表示測量結(jié)果的一個例子的圖，該測量結(jié)果示出使開關(guān)元件4a、4b的接通斷開時間比例變更而進(jìn)行加工時的放電痕大小。在圖5中，橫軸為無電流時間和電流脈沖寬度之比(以下稱為“電流脈沖時間比例”)，縱軸表示通過加工而產(chǎn)生的放電痕的大小。關(guān)于該放電痕的大小，在例如小孔放電加工裝置中，將在一定條件下使電流脈沖時間比例為I而進(jìn)行加工時的孔的直徑標(biāo)準(zhǔn)化為I，將與電流脈沖時間比例相對應(yīng)的放電痕的大小以百分比表示。
[0043]根據(jù)圖5，至少可知以下4點(diǎn)。
[0044](I)如果電流脈沖時間比例變小，則放電痕變大。
[0045](2)直至電流脈沖時間比例=0.2為止，為平坦特性，如果電流脈沖時間比例變?yōu)樾∮诨虻扔?.2，則放電痕變大。[0046](3)電流脈沖時間比例=0.1時的放電痕的大小，是電流脈沖時間比例=1.0時的放電痕大小的大約2倍。
[0047](4)雖然沒有電流脈沖時間比例低于0.1時的測定數(shù)據(jù)，但在電流脈沖時間比例為0.1的附近，能夠觀察到放電痕大小達(dá)到峰值的傾向。
[0048]電流脈沖時間比例小，意味著電流能量的集中度高。因此，與利用電流脈沖時間比例大的電流脈沖進(jìn)行加工的情況相比，利用電流脈沖時間比例小的電流脈沖進(jìn)行加工，加工速度變快。因此，可以說，電流脈沖時間比例=0.2(= 1/5)或者其附近的值，是能夠維持加工精度并提高加工速度的優(yōu)選設(shè)定值。
[0049]另外，電流脈沖時間比例=0.1 ( = 1/10)是在相對于加工精度而言更重視加工速度而進(jìn)行加工的情況下的設(shè)定值。在該設(shè)定值的情況下，如上所述，與電流脈沖時間比例=
1.0時相比，放電痕的大小約為2倍，在小孔放電加工裝置的情況下，能夠通過使加工用電極2的直徑變細(xì)而對加工精度的下降進(jìn)行補(bǔ)償。因此，如果將電流脈沖時間比例設(shè)定為小于或等于0.1( = 1/10)，則可獲得能夠?qū)⒓庸ぞ染S持為大于或等于一定程度并使加工速度進(jìn)一步提聞的效果。
[0050]另外，作為上述兩種情況的對比，如果將電流脈沖時間比例設(shè)定為大于或等于0.1( = 1/10)且小于或等于0.2( = 1/5)，則可獲得能夠兼顧加工速度和加工精度的效果。
[0051]另外，通過將電流脈沖時間比例優(yōu)選設(shè)定為小于或等于1/5，更加優(yōu)選設(shè)定為小于或等于1/10，從而能夠進(jìn)行使無電流時間小的加工。因此，如果從脈沖列整體來看，相當(dāng)于施加圖3中以點(diǎn)劃線所示的將脈沖列整體設(shè)為I個脈沖的近似矩形脈沖(在圖3的例子中是20 μ sec的矩形脈沖)而進(jìn)行加工。因此，也可以獲得能夠?qū)次放電加工中的能量密度增大的效果。
[0052]此外，即使在將電流脈沖時間比例設(shè)定為1/5或者其附近值的情況下，有時也會根據(jù)極間的狀態(tài)，放電定時延遲而沒有使脈沖列中的全部電流脈沖時間比例變?yōu)樾∮诨虻扔?/5。圖6是一部分電流脈沖的時間比例沒有變?yōu)樾∮诨虻扔?/5的情況下的波形例，更具體而言，表示脈沖列K中的第3脈沖Kl的上升延遲，產(chǎn)生意外的間歇時間的例子。
[0053]如圖6所示，通過使電流脈沖列變?yōu)楸恢型窘財嗟臓顟B(tài)，從而使脈沖列的寬度比希望的寬度短(在圖6的例子中，可觀察到脈沖列K被分離為由第I脈沖及第2脈沖構(gòu)成的脈沖列、和由第3脈沖(K I)及第4脈沖構(gòu)成的脈沖列)，這一現(xiàn)象可以認(rèn)為是根據(jù)極間的狀態(tài)或電極進(jìn)給控制的設(shè)定狀態(tài)而以一定比例發(fā)生的。然而，這種現(xiàn)象在輸出矩形波形的現(xiàn)有方式的電源電路(例如專利文獻(xiàn)3:日本特開平07-237039號)中有時也會發(fā)生，另夕卜，從整體上來說，由于發(fā)生頻率低，因此幾乎可以忽略。
[0054]另外，在本實施方式的放電加工機(jī)用電源裝置的情況下，由于是在直流電源I和加工用電極2之間沒有電阻，而由存在于包含直流電源I及開關(guān)元件4a、4b在內(nèi)的串聯(lián)電路上的電感6，對在加工間隙中流過的極間電流進(jìn)行限制的結(jié)構(gòu)，因此，與使相同峰值的矩形波電流流過的情況相比，可獲得能夠使發(fā)熱量減少的效果。
[0055]此外，在圖3中，例示了將峰值電流的大小設(shè)為100A的情況，但并不限定于此，例如可以設(shè)定在15?150A的范圍內(nèi)。如果增大峰值電流，則能夠進(jìn)行超硬合金等難切削材料的加工，如果減小峰值電流，則能夠提高加工精度。
[0056]另外，在圖3中，例示了將電流脈沖寬度設(shè)為3.7μ sec的情況，但并不限定于此，例如可以設(shè)定在0.3~10.0 μ sec的范圍內(nèi)。如果使電流脈沖寬度增大，則能夠使實質(zhì)峰值電流增大，因此能夠進(jìn)行超硬合金等難切削材料的加工。另外，如果使電流脈沖寬度減小，則能夠使實質(zhì)峰值電流減小，因此能夠提高加工精度、改善表面粗糙度。
[0057]另外，上述電流脈沖寬度及峰值電流的大小，可以分別獨(dú)立設(shè)定。例如，在峰值電流為15A時,可以將電流脈沖寬度設(shè)定為0.3 μ sec,也可以設(shè)定為10.0 μ sec。另外,例如，在峰值電 流為150A時，可以將電流脈沖寬度設(shè)定為0.3 μ sec，也可以設(shè)定為10.0 μ sec。此外，無論電感是否是固定的，均能夠使電流脈沖寬度及峰值電流的大小各自獨(dú)立地變更，這是因為將直流電源I如圖1所示設(shè)為電壓可變電源。即，通過對直流電源I的電壓進(jìn)行變更，從而能夠使上述電流脈沖寬度及峰值電流各自獨(dú)立地變更，以變?yōu)榕c加工速度或加工精度相對應(yīng)的適當(dāng)?shù)碾娏髅}沖寬度及峰值電流的大小。
[0058]如上所述，根據(jù)實施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置，利用在包含直流電源及開關(guān)元件在內(nèi)的串聯(lián)電路上存在的電感成分而生成呈三角波形狀的電流脈沖，并且，對開關(guān)元件進(jìn)行控制，以使該電流脈沖的無電流時間和電流持續(xù)時間之比即電流脈沖時間比例小于或等于1/5且大于或等于1/10，因此，能夠抑制發(fā)熱量的增大，并且能夠兼顧加工速度和加工精度。
[0059]此外，可以將上述電流脈沖時間比例設(shè)定為1/5或者其附近的值，能夠維持加工精度并提高加工速度。
[0060]另外，也可以將上述電流脈沖時間比例設(shè)定為小于或等于1/10，能夠?qū)⒓庸ぞ染S持為大于或等于一定程度，并進(jìn)一步提高加工速度。
[0061]實施方式2.[0062]在實施方式I中，通過使開關(guān)元件接通時間和開關(guān)元件斷開時間在脈沖列內(nèi)固定(例如，在圖3所示的例子中，開關(guān)元件接通時間=2.5 μ S、開關(guān)元件斷開時間=1.5 μ S)，從而將電流脈沖列內(nèi)的各電流脈沖的脈沖寬度控制為恒定或大致恒定(在圖3的例子中為
3.7μ S)。另一方面，在實施方式2中，示出使電流脈沖列內(nèi)的各電流脈沖的脈沖寬度或峰值在電流脈沖列內(nèi)不同的實施方式。
[0063]例如，在形雕放電加工機(jī)的情況下，為了抑制加工的電極消耗，電流的上升速度遲緩的波形是適合的，在圖7中示出其一個例子。在圖7所示的脈沖列中，形成為電流脈沖的峰值從第I脈沖至第3脈沖為止逐漸變大的脈沖列。如果形成為這種脈沖列，則從脈沖列整體的角度觀察到的電流特性如圖示的虛線(使峰值連結(jié)而成的包絡(luò)線)所示，能夠視為上升速度遲緩的電流特性，因此對于抑制電極消耗有效。此外，對于上述脈沖列，例如，如果是圖7的例子，則能夠通過從第I脈沖至第3脈沖(不限定為第3脈沖，也可以是其他脈沖(包括最后的脈沖))為止，進(jìn)行使開關(guān)元件接通時間及斷開時間逐漸變長的控制而實現(xiàn)。
[0064]另外，在形雕放電加工機(jī)中，在對超硬合金等難加工材料進(jìn)行加工的情況下，有時能夠通過在大的三角波電流之后使小電流持續(xù)流過一段時間，而加快加工速度并減少電極消耗，在圖8中示出其一個例子。在圖8所示的脈沖列中，形成為在峰值較大的第I脈沖之后，從第2脈沖開始峰值較小且逐漸變小的脈沖列。如果形成為這樣的脈沖列，則對于在提高加工速度或者不犧牲加工速度的同時抑制電極消耗是有效的。
[0065]此外，圖7及圖8中示出的脈沖列為一個例子，通過對開關(guān)元件接通時間和開關(guān)元件斷開時間進(jìn)行控制，從而能夠設(shè)定為希望的脈沖寬度及希望的峰值。[0066]如上所述，根據(jù)實施方式2的放電加工機(jī)用電源裝置，通過使脈沖列內(nèi)的任意或規(guī)定的電流脈沖的峰值變化，從而使各電流脈沖間的峰值變化，因此，能夠維持實施方式I的效果，并且抑制電極消耗。
[0067]實施方式3.[0068]圖9是表示包含實施方式3涉及的放電加工機(jī)用電源裝置在內(nèi)的放電加工機(jī)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。圖1中示出的實施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置，是能夠僅產(chǎn)生正極性電流脈沖的放電加工機(jī)用電源裝置，與之相對，圖9中示出的放電加工機(jī)用電源裝置是能夠產(chǎn)生雙極性(正極性及反轉(zhuǎn)極性)的電流脈沖的放電加工機(jī)用電源裝置，該放電加工機(jī)用電源裝置新設(shè)置有直流電源lb、開關(guān)元件4c、二極管7d及電阻5。
[0069]在圖9中，直流電源lb、開關(guān)元件4c、二極管7d及電阻5串聯(lián)連接，電阻5的一端與電感6和二極管7a的連接端連接，另一端與二極管7d的負(fù)極端連接。開關(guān)元件4c的源極端與二極管7d的正極端連接，漏極端與直流電源Ib的正極連接。另外，直流電源Ib的負(fù)極與開關(guān)元件4b和被加工物3的連接端連接。此外，其他結(jié)構(gòu)相同或等同，除了將圖1中示出的直流電源I在圖9中示為直流電源Ia以外，對于共通的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同的標(biāo)號，省略重復(fù)的說明。
[0070]下面，參照圖10~圖12各附圖，對實施方式3涉及的放電加工機(jī)用電源裝置的動作進(jìn)行說明。圖10是表示極間開路時、即沒有極間電流流過時的極間電壓及極間電流的圖，圖11是表示發(fā)生放電時、即極間電流流過時的極間電壓及極間電流的圖，圖12是將在放電加工機(jī)中流過的反轉(zhuǎn)極性的電流路徑表示在圖9的電路結(jié)構(gòu)上的圖。此外，由于正極性的脈沖電流流過時的動作與實施方式I相同或等同，因此，在此對反轉(zhuǎn)極性的脈沖電流流過時的動作進(jìn)行說明。
[0071]在圖10及圖11中，脈沖發(fā)生電路輸出18a為正極性的脈沖列(脈沖群)，與之相對，脈沖發(fā)生電路輸出18b為反轉(zhuǎn)極性的脈沖列(脈沖群)。采用雙極性脈沖群的理由在于，例如用于防止電解腐蝕。在作為加工液使用油類加工液的情況下，電解作用的影響幾乎沒有，但在作為加工液使用純水的情況下，或者在使用在水類加工液中混合了高分子化合物后的混合液的情況下，有時會在加工材料側(cè)發(fā)生電解腐蝕而對處理面造成破壞。如本實施方式所示，如果使用雙極性(交流)脈沖群進(jìn)行加工，則能夠防止這種電解腐蝕。
[0072]另外，反轉(zhuǎn)極性時流過的電流路徑如圖12所示，極間電流在直流電源Ib的正極一開關(guān)元件4c — 二極管7d —電阻5 —電感6 —加工用電極2 —被加工物3 —直流電源Ib的負(fù)極這一由實線表示的電流路徑上流過。在此，雖然在使正極性電流流過的電流路徑上不存在電阻，但在使反轉(zhuǎn)極性電流流過的電流路徑上存在電阻5。該電阻5作為用于防止反轉(zhuǎn)極性側(cè)放電的電流限制電阻起作用，其中，反轉(zhuǎn)極性側(cè)放電會助長加工用電極的消耗。通過電阻5的作用，如圖11下部的波形所示，反轉(zhuǎn)極性側(cè)的電流被抑制，變得比正極性側(cè)的電流小。
[0073] 實施方式4.[0074]圖13是表示包含實施方式4涉及的放電加工機(jī)用電源裝置在內(nèi)的放電加工機(jī)的一個結(jié)構(gòu)例的圖。圖1至圖4中示出的實施方式I的放電加工機(jī)用電源裝置是通過以電極I為負(fù)極性、被加工物3為正極性的方式施加電壓并流過加工電流，從而進(jìn)行加工的例子，與之相對，在本實施方式中，通過追加極性反轉(zhuǎn)電路20，能夠?qū)㈦姌OI切換為正極性、將被加工物3切換為負(fù)極性而進(jìn)行加工。本實施方式的放電加工機(jī)被用于根據(jù)電極I和被加工物3的材質(zhì)，使極性反轉(zhuǎn)進(jìn)行加工能夠獲得加工速度的情況，另外，被用于有意地使電極消耗較多而對電極形狀進(jìn)行整形的情況等。
[0075]在圖13中，極性反轉(zhuǎn)電路20具有I電路2觸點(diǎn)的開關(guān)21a、21b，極性反轉(zhuǎn)電路20按照與電阻9相比更靠近加工用電極2側(cè)，且與電阻9并聯(lián)連接的方式插入在電路內(nèi)。開關(guān)21a、21b以下述方式連接:它們同時被切換，在將觸點(diǎn)控制為實線側(cè)的情況下，對加工用電極2施加直流電源I的正電壓、對被加工物3施加直流電源I的負(fù)電壓，在將觸點(diǎn)控制為虛線側(cè)的情況下，對加工用電極2施加直流電源I的負(fù)電壓、對被加工物3施加直流電源I的正電壓。此外，基本的動作與實施方式I~3的情況相同，省略此處的說明。
[0076]實施方式5.[0077]在實施方式5中，對放電加工機(jī)用電源裝置所具備的開關(guān)元件及二極管進(jìn)行說明。作為放電加工機(jī)用電源裝置中使用的開關(guān)元件，通常是以硅(Si)為原材料的半導(dǎo)體開關(guān)元件(MOSFET、IGBT等，以下簡記為“S1-SW”)，作為放電加工機(jī)用電源裝置中使用的二極管，通常是同樣以硅為原材料的半導(dǎo)體二極管(PN結(jié)型、肖特基勢壘型等，以下簡記為“S1-D”)。在上述實施方式中說明的技術(shù)，能夠使用這種通常的S1-SW及S1-D。
[0078]另一方面，上述實施方式1、2的技術(shù)不限定于上述S1-SW及S1-D。當(dāng)然也可以取代該硅(Si)而使用以近年來受到關(guān)注的碳化硅(SiC)為原材料的半導(dǎo)體開關(guān)元件、以及以SiC為原材料的半導(dǎo)體二極管，作為上述放電加工機(jī)用電源裝置的開關(guān)元件及二極管。
[0079]在此，由于SiC具有能夠在高溫下使用的特征，因此，如果作為放電加工機(jī)用電源裝置所具備的開關(guān)元件及二極管使用以SiC為原材料的器件，則能夠使開關(guān)元件及二極管的容許動作溫度較高，能夠可靠地避免關(guān)于發(fā)熱量的問題。由此，通過使用SiC元件，從而能夠增大峰值電流的上 限值，能夠?qū)崿F(xiàn)加工能力的增強(qiáng)。
[0080]另外，由于SiC具有可進(jìn)行高速動作的特征，因此，如果作為放電加工機(jī)用電源裝置所具備的開關(guān)元件及二極管使用以SiC為原料的器件，則能夠加快開關(guān)元件及二極管的動作速度。由此，通過使用SiC元件，從而能夠使電流脈沖寬度更小，能夠?qū)崿F(xiàn)加工精度的提高和表面粗糙度的改善。
[0081]此外，由于SiC與Si相比具有帶隙大的特性，因此SiC是被稱為寬帶隙半導(dǎo)體的半導(dǎo)體的一個例子(與此相對，Si被稱為窄帶隙半導(dǎo)體)。除了該SiC以外，使用例如氮化鎵類材料或金剛石而形成的半導(dǎo)體也屬于寬帶隙半導(dǎo)體，它們的特性也存在很多與碳化硅相似之處。因此，使用除了碳化硅以外的其他寬帶隙半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)也符合本發(fā)明主旨。
[0082]另外，由這種寬帶隙半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件和二極管，由于耐電壓性高、容許電流密度也高，因此能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件和二極管的小型化，通過使用上述小型化后的開關(guān)元件和二極管，能夠?qū)崿F(xiàn)組裝有這些元件的半導(dǎo)體模塊的小型化。
[0083]另外，由寬帶隙半導(dǎo)體所形成的開關(guān)元件，由于耐熱性也高，因此，在需要散熱器等冷卻機(jī)構(gòu)的開關(guān)元件的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻機(jī)構(gòu)的小型化，能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)元件模塊的
進(jìn)一步小型化。
[0084]此外，以上的實施方式I~3所示的結(jié)構(gòu)，是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的一個例子，當(dāng)然可以與其他公知的技術(shù)結(jié)合，可以在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)以省略一部分的方式等進(jìn)行變更而構(gòu)成。[0085]工業(yè)實用性
[0086]如上所述，本發(fā)明作為放電加工機(jī)用電源裝置具有實用性，其與現(xiàn)有裝置相比，能夠提高速度，并且能夠抑制發(fā)熱量的增大。
[0087]標(biāo)號的說明
[0088]1、la、Ib 直流電源
[0089]2加工用電極
[0090]3被加工物
[0091]4a、4b、4c 開關(guān)元件
[0092]5、9 電阻
[0093]6 電感
[0094]7a、7b、7c、7d 二極管
[0095]8雜散電容
[0096]10控制部
[0097]11脈沖發(fā)生電路
[0098]12脈沖發(fā)生條件設(shè)定部
[0099]18a脈沖發(fā)生電路輸出
[0100]18b脈沖發(fā)生電路輸出
[0101]20極性反轉(zhuǎn)電路
[0102]21a、21b 開關(guān)。
【權(quán)利要求】
1.一種放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于，具有: 串聯(lián)電路，其包含直流電源以及開關(guān)元件，用于向加工用電極和被加工物之間的加工間隙供給直流或交流的電流脈沖；以及 控制部，其對所述開關(guān)元件進(jìn)行控制， 所述控制部在利用存在于所述串聯(lián)電路上的電感成分生成呈三角波形狀的電流脈沖時，對所述開關(guān)元件的接通時間及斷開時間進(jìn)行控制，以使得由多個所述電流脈沖構(gòu)成的脈沖列中的任意電流脈沖的峰值變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述控制部對所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，以使得所述電流脈沖的無電流時間和電流持續(xù)時間之比即電流脈沖時間比例小于或等于1/5且大于或等于1/10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述控制部對所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，以使得所述電流脈沖的無電流時間和電流持續(xù)時間之比即電流脈沖時間比例小于或等于1/10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述控制部對所述開關(guān)元件進(jìn)行控制，以使得所述電流脈沖的無電流時間和電流持續(xù)時間之比即電流脈沖時間比例為1/5或其附近的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 在所述串聯(lián)電路上設(shè)置有用于對所述直流電源的施加極性進(jìn)行變更的極性反轉(zhuǎn)電路， 所述控制電路通過對所述極性反轉(zhuǎn)電路進(jìn)行控制，對所述直流電源的施加極性進(jìn)行變更，從而向所述加工間隙供給正極性的脈沖或反轉(zhuǎn)極性的脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述直流電源具有:第I直流電源，其在所述串聯(lián)電路中經(jīng)由第I開關(guān)元件以正極性連接；以及第2直流電源，其在所述串聯(lián)電路中經(jīng)由第2開關(guān)元件以反轉(zhuǎn)極性連接， 所述控制電路在向所述加工間隙供給正極性的脈沖時，將所述第I開關(guān)元件控制為接通，在向所述加工間隙供給反轉(zhuǎn)極性的脈沖時，將所述第2開關(guān)元件控制為接通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述串聯(lián)電路所具備的開關(guān)元件是由寬帶隙半導(dǎo)體形成的開關(guān)元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放電加工機(jī)用電源裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體是使用了碳化硅、氮化鎵類材料、或者金剛石的半導(dǎo)體。
【文檔編號】B23H1/02GK103958103SQ201180075175
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】岡根正裕, 鈴木智, 小田清仁 申請人:三菱電機(jī)株式會社