专利名称：导线放电加工方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在导线电极和被加工物电极间隙之间发生放电对被加工物进行加工的导线放电加工方法和装置的改进。
背景技术：
放电加工作为模具等的加工技术确立了牢固的地位，并广泛应用在汽车产业、家电产业、半导体产业等的模具加工领域中。
图4是放电加工的机械学说明图，图中1是电极、2是被加工物、3是电弧柱、4是加工液、5是放电加工生成的加工屑。重复以下(a)至(e)的周期(对应图4(a)至(e))，由被加工物的放电进行去除加工。也就是说，(a)由放电发生的电弧柱3的形成，(b)由放电的热能的局部溶融及加工液4的汽化，(c)加工液4的汽化爆发力的发生、(d)溶融部(加工屑5)的飞散、(e)由加工液冷却、凝固电极间的绝缘恢复。
本发明是关于在放电加工中，剜加工、切割断加工等使用的导线放电加工。导线放电加工尤其对高精度化要求高，例如使用于半导体业界等的高精度模具加工，要求1~2μm程度的高加工精度。
图5是显示导线放电加工的加工序序例子的说明图。在图中，1a是导线电极、2是被加工物、4a是加工液水、6是起始孔、图5的(a)是粗加工的第一切割、图5的(b)是粗加工后精加工的第二切割、图5的(c)最终精加工的第三切割。
图5的(a)中的第一切割加工例，示出了在起始孔6中通过导线电极1a、剜被加工物2的加工。因为在后加工时要做好表面光洁度和精度，所以在这样的第一切割时，不要求怎么样的表面光洁度和精度，这对于提高生产力特别是提高加工速度很重要。在导线放电加工中，为提高加工速度，和有效地进行电极间的加工屑排出，要向电极间强力吹进水4a。然后，除去水4a的水斑，为防止电极1a的断线，采用在图中没有表示的加工槽里积累水4a浸渍被加工物2的方法。
在前述以往的导线放电加工中，第一切割(图5的(a))后的第二切割(图5的(b))以及第三切割(图5的(c))等的加工都在加工液的水4a中进行。
在导线电极1a和被加工物2的电极间加电压，因为正极和负极互相有吸引力，所以由于这种静电力，韧性小的导线电极1a被拉到被加工物2一侧。这就成为导线电极1a振动的原因，存在由于这种振动使高精度加工变得困难的问题。
又，在由于放电能量发生加工液的汽化爆发力状态下(例如图4的(c))，导线电极1a，由于加工液的汽化爆发力向被加工物的反方向大力作用，产生振动。由于这种振动，在被加工物2的形状中产生凹凸，有导致精度恶化的问题。
在作为导线放电加工的利用领域半导体业界中，例如IC引线框的模具等的加工，对于形状精度1μm、表面光洁度1μmRma*以下的被加工物要求相当的高精度和非常光滑的表面的同时需提高生产力增加必要的用途，尤其在这种用途中，因为上述导线电极的振动产生的问题更为显著。
作为在这种液体中解决导线放电加工的问题的方法，在电极间不介入加工液，而在大气中进行导线放电加工，关于大气中导线放电加工的技术揭示在(东京农工大学安达他「根据大气中放电加工的二切割的高精度化」、型技术、第14卷、第7号、1999年、154页、日刊工业新闻社)。这个技术揭示了根据在大气中导线的放电加工可以提高被加工物的垂直精度，虽然在高精度的观点方面意义重大，但与在加工液中的加工相比容易发生导线电极和被加工物之间的短路，存在加工安定性及加工速度方面的问题、实用化方面有困难。
发明概述本发明的目的是能获得实现导线放电加工的高精度化、高品质化和生产力的提高的导线放电加工的方法及装置。
本发明的导线放电加工方法，在导线电极和被加工物的电极之间发生放电对所述被加工物进行加工，包括在加工液中进行粗加工的第1工序，在大气中进行精加工的第2工序，在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述第2工序中的导线电极和被加工物的相对移动速度是一定的。
此外，本发明的导线放电加工方法，在导线电极和被加工物的电极之间发生放电对所述被加工物进行加工，包括在加工液中进行粗加工的第1工序，在大气中进行精加工的第2工序，在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述第2工序中的导线电极和被加工物的相对移动速度是可变的。
此外，本发明的导线放电加工方法，上述可变的相对移动速度由单位时间内正常脉冲数多时速度增加，单位时间内正常脉冲数少时速度降低来控制。
此外，关于本发明的导线放电加工方法，对所述短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度和放电集中发生频率对应于要求规格预先设定的频率以下的规定速度进行比较，控制所述相对移动速度，以便达到快的速度以上。
本发明的导线放电加工装置，由加工电力供给装置向导线电极和被加工物的电极之间供给放电能量，由位置决定装置使所述导线电极和被加工物相对移动，在大气中对所述被加工物进行加工，包括控制装置，控制所述位置决定装置，以便在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述导线电极和所述被加工物的相对移动速度是一定的。
此外，本发明的导线放电加工装置，由加工电力供给装置向导线电极和被加工物的电极之间供给放电能量，由位置决定装置使所述导线电极和被加工物相对移动，在大气中对所述被加工物进行加工，包括在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述导线电极和所述被加工物的相对移动速度是可变的。
此外，本发明的导线放电加工装置，包括控制装置，控制所述可变的相对移动速度，以便在单位时间内正常放电脉冲数多的场合速度增加，在单位时间内正常放电脉冲数少的场合速度降低此外，本发明的导线放电加工装置，包括控制装置，控制所述所述位置决定装置，对所述短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度和放电集中发生频率对应于要求规格预先设定的频率以下的规定速度进行比较，使所述相对移动速度达到快的速度以上。
与本发明相关的导线放电加工方法和装置因为有了上述结构，所以能提高在大气中导线放电加工的安定性和加工速度，从而达到实现导线放电加工的高精度化和高品质化并同时提高生产力的效果。
图面简要说明
图1表示与本发明实施形态相关的导线放电加工方法的一个例子的说明图。
图2表示与本发明实施形态相关的导线放电加工装置构成的说明图。
图3表示导线电极和被加工物的相对移动速度与放电集中发生频率的关系的图。
图4表示放电加工的机械学说明图。
图5表示导线放电加工的加工工序例子的说明图。
实施发明的最佳形态图1表示与本发明实施形态相关的导线放电加工方法的一个例子的说明图，在图中，1a是导线电极、2是被加工物、4a是作为加工液的水、6是起始孔、7是空气等气体、图1的(a)是粗加工的第一切割、图1的(b)是粗加工后精加工的第二切割。第一切割和第二切割的名称是为了便利，导线放电加工未必要由二次加工结束。对于精度要求高的被加工物的加工，有时也可进行7次8次加工。
其次，对加工方法的概要地进行说明。图1的(a)的第一切割，是在起始孔6上通导线电极1a，剜出被加工物的加工。在第一切割中，因为会在后加工中完成表面光洁度和精度的提高，所以不要求很严格的表面光洁度和精度，重要的是为了提高生产力尤其是加工速度，与背景技术的图5相同，在电极间介入作为加工液的水4a进行加工。
通常的导线放电加工，在第一切割以后，加工也在加工液中进行，如在背景技术中显示的，因为存在导线电极的振动等问题，不适合高精度的加工。本发明，在精加工中，电极间不介入加工液进行加工，可改善被加工物的形状精度和表面光洁度。
在图1的精加工的第二切割中，为抑制导线电极1a的振动改善加工精度，不在加工液4a中加工，而在气体7中进行加工。因为气体中的导线放电加工，如下所示可抑制导线电极1a的振动。
也就是说，在电极间加电压时，因为作用于导线电极1a和被加工物2间的静电力与电极间的导电率成比例，以相同的电极间的距离来计算，相比电极间的介质为4a，电极间的介质为气体7时，上述静电力为数十分之一(例如，感应率在真空中最小，在水中约是真空的80倍)。此外，由于放电，气化爆发力会在介入于电极间的液体中产生，而电极间只有气体7的时候，导线电极1a几乎不会受到气化爆发力的影响。所以，可以抑制导线电极1a的振动等。
图2表示与本发明实施形态相关的导线放电加工装置的构成的说明图，图1(b)所示的是气体中实现导线放电加工的结构例子。在图2中，1a是导线电极、2是被加工物、7是例如空气、氧气、氮气或惰性气体等的气体、8是线圈架、9a和9b是向导线电极1a和被加工物2的电极间供给气体7的气体供给装置、10是输带辊、11是紧带轮、12是为进行被加工物2的水平方向(X方向)驱动的X工作台，13是为进行被加工物2的水平方向(Y方向)驱动的Y工作台，14是控制驱动X工作台的图示中没有的驱动马达的X轴伺服放大器、15是控制驱动Y工作台的图示中没有的驱动马达的Y轴伺服放大器、16是加工电力供给装置、17是控制装置。
接着对动作进行说明。用输带辊10和紧带轮11夹住导线电极1a并牵引导线电极1a行驶、使导线电极1a与被加工物2相对、由气体供给装置9a和9b向导线电极1a和被加工物2电极间供给气体7，向上述电极间由加工电力的装置16供给放电能量的加工电力，由作为位置控制装置的X工作台12和Y工作台13等使导线电极1a和被加工物2相对移动进行被加工物2的精加工。包括了依照上述位置决定装置的导线电极1a和被加工物2相对位置的决定控制及控制电加工条件等的控制装置。气体供给装置9a和9b，可实现例如在导线电极1a周围形成喷嘴的压力气体的供给等。这样的将压力气体供给电极间，可防止由放电被除去的加工屑附着于导线电极和被加工物的表面。大气中的放电加工也可不用这样的气体供给装置9a和9b，在大气中进行。
如图1(b)说明所示，因为大气中的导线放电加工可抑制导线电极的振动等，所以可提高被加工物的形状精度和表面光洁度，但是却存在大气中放电特有的问题。最大的问题是电极间距离狭窄。通常在加工液中的导线放电加工，由于电极间介入的加工屑等的影响，在发生放电时电极间的距离扩大，而在大气中导线放电加工时，因为加工屑几乎不滞留在电极间，电极间距离变得狭窄。电极间距离狭窄一方面有优化加工精度的好处，另一方面如背景技术中所示，有在导线电极和被加工物间容易短路的问题，短路的发生和继续会导致加工面发生痕道和加工速度低下等。
也就是说，在大气中导线放电加工时，一旦发生短路，大多会重复从同一场所进去和出来，短路无法消除而导致在加工面上留下痕道。
必须要查明这种现象的原因，可以考虑以下①至③条推测原因。
①短路发生时不能加工，到短路刚发生前加工部分相对塌陷，短路的部分成为凸的形状在加工面形成凹凸。因为短路电极倒转，由电极间的平均电压控制导线电极和被加工物的电极间距离即进行电极间随动时，因为上回刚短路前的部分被加工，所以电极间平均电压变高上述相对移动速度变快。这种状态一直到上回短路的部分，上述相对移动速度不能急剧降低而又发生短路。因为这种现象的重复所以在同一地点重复了短路。
②短路发生时，导线电极会溶化到被加工物上，把这种溶化部分拉开的话，在导线电极的行进方向和垂直方向上导线电极会振动，因为这种振动无法减退，所以被加工物表面的凹凸和导线电极的短路会继续。
③由于被加工物和导线电极的组合，被加工物因为放电加工被磁化，因为和导线电极吸引，短路无法解除。
可以考虑这样的推测原因，无论如何，一定的场所导线电极停留一定的时间以上可以说是问题。
所以，关于本发明的导线放电加工方法，在大气中的放电加工中，使导线电极和被加工物在短路根据要求表面精度等的要求规格在预先设定时间以上不继续的规定速度以上不相对移动来进行加工。此外，这时的控制不启动电极间的伺服，使导线电极和被加工物在上述规定速度以上经常相对移动。
上述规定速度由被加工物的材质和板厚、导线电极的材质和直径以及放电加工的电力条件等加工条件决定，被加工物的板厚越厚、导线电极的直径越小、此外由放电加工的电力条件放电能量越小、有必要快，要根据被加工物的材质和板厚、导线电极的材质和直径和放电加工的电力条件等加条件预先由实验决定。
此外，导线电极和被加工物的相对移动速度即可加工成上述规定速度以上的一定速度，也可成上述规定速度以上可变。上述相对移动速度在上述规定速度以上可变时，例如在每单位时间正常放电脉冲数多时速度上升，在每单位时间正常放电脉冲数少时速度下降，维持上述规定速度以上的上述相对移动速度如图2控制装置17来进行控制。
此外，尤其是被加工物板厚厚时，被加工物的上端或下端容易发生集中放电。这主要有以下①至③理由。
①因为被加工物的上端或下端的边缘容易发生放电，所以容易集中放电。
②大气中的放电，在同一位置集中放电的话，会发现导线电极材料附着于被加工物的现象，这种导线电极对被加工物的附着会导线电极和被加工物的相对移动速度。
③被加工物板厚厚时，因大多要设定导线电极和被加工物的相对移动速度小，而助长了放电集中。
所以，为抑制被加工物板厚厚时放电集中，进行让导线电极和被加工物的相对移动速度变化的实验。图3是显示了被加工物板厚为100mm的钢材时，导线电极和被加工物的相对移动速度与放电集中发生频率的关系图，导线电极和被加工物的相对移动速度加快时，在某一速度下放电集中发生频率急剧下降，上述相对移动速度再加快，放电集中发生频率到零，即可知道不再发生放电集中。
也就是说，被加工物板厚为100mm的钢材时，在加工液中由放电加工的精加工通常使用导线电极和被加工物的相对移动速度1mm/min，在大气中由导线放电进行的精加工时，几乎确实在被加工物的上端或下端发生放电集中，提速上述相对移动速度到10mm/min时基本上看不到放电集中，进一步提速上述相对移动速度到30mm/min时就完全看不到放电集中了。
这样的放电集中频率根据要求规格在预先设定的频率以下的规定速度，参照加工条件预先由实验求得，比较这个规定速度和上述短路根据要求规格在预先设定的时间以上不继续的规定速度，要到快的速度以上，可以由图2的控制装置17来控制导线电极和被加工物的相对移动速度。
这样，在大气中的导线放电加工，上述相对移动速度到上述规定速度以上时，相比上述相对移动速度慢的时，为减小加工去除量有必要增加加工次数，而上述相对移动速度快时，加工时间不可能整体变慢。
工业上的实用性如上所述，关于本发明的导线放电加工方法和装置，特别适于用在高精度导线放电加工作业中。
权利要求
1.一种导线放电加工方法，在导线电极和被加工物的电极之间发生放电对所述被加工物进行加工，其特征在于，包括在加工液中进行粗加工的第1工序，在大气中进行精加工的第2工序，在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述第2工序中的导线电极和被加工物的相对移动速度是一定的。
2.种导线放电加工方法，在导线电极和被加工物的电极之间发生放电对所述被加工物进行加工，其特征在于，包括在加工液中进行粗加工的第1工序，在大气中进行精加工的第2工序，在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述第2工序中的导线电极和被加工物的相对移动速度是可变的。
3.如权利要求2所述的导线放电加工方法，其特征在于，控制所述可变的相对移动速度，以便在单位时间内正常放电脉冲数多的场合速度增加，在单位时间内正常放电脉冲数少的场合速度降低。
4.如权利要求1至3中任一项所述的导线放电加工方法，其特征在于，对所述短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度和放电集中发生频率对应于要求规格预先设定的频率以下的规定速度进行比较，控制所述相对移动速度，以便达到快的速度以上。
5.一种导线放电加工装置，由加工电力供给装置向导线电极和被加工物的电极之间供给放电能量，由位置决定装置使所述导线电极和被加工物相对移动，在大气中对所述被加工物进行加工，其特征在于，包括控制装置，控制所述位置决定装置，以便在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述导线电极和所述被加工物的相对移动速度是一定的。
6.一种导线放电加工装置，由加工电力供给装置向导线电极和被加工物的电极之间供给放电能量，由位置决定装置使所述导线电极和被加工物相对移动，在大气中对所述被加工物进行加工，其特征在于，包括在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述导线电极和所述被加工物的相对移动速度是可变的。
7.如权利要求2所述的导线放电加工装置，其特征在于，包括控制装置，控制所述可变的相对移动速度，以便在单位时间内正常放电脉冲数多的场合速度增加，在单位时间内正常放电脉冲数少的场合速度降低。
8. 如权利要求5至7中任一项所述的导线放电加工装置，其特征在于，包括控制装置，控制所述所述位置决定装置，对所述短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度和放电集中发生频率对应于要求规格预先设定的频率以下的规定速度进行比较，使所述相对移动速度达到快的速度以上。
全文摘要
本发明揭示一种导线放电加工方法及装置，由加工电力供给装置(16)向导线电极(1a)和被加工物(2)的电极间供给放电能量，由位置决定装置使上述导线电极(1a)和被加工物(2)相对移动，对被加工物(2)进行加工，包括在加工液(4a)中进行粗加工的第1工序和在空气、氧气、氮气或惰性气体等气体(7)中进行精加工的第2工序，在上述第2工序中，利用控制装置(17)来控制位置决定装置，使得在所述电极间短路对应于要求规格预先设定的时间以上不继续的规定速度以上，所述第2工序中的导线电极(1a)和被加工物(2)的相对移动速度是一定的。能够实现导线放电加工的高精度化和高品质化和生产力提高。
文档编号B23H7/04GK1424951SQ00818505
公开日2003年6月18日 申请日期2000年11月20日 优先权日2000年11月20日
发明者后藤昭弘 申请人:三菱电机株式会社