电火花放电铣削机器的制造方法

电火花放电铣削机器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及使用经受纵向磨损的工具电极的电火花放电铣削机器。本发明性火花放电铣削机器装配有执行用于补偿磨损的至少一个控制循环的数字控制器，考虑以下步骤：确定由每次火花放电所侵蚀的体积Q，计算工具从一次有效火花放电到下一次所行进的距离s，计算用于至少一次有效火花放电的实际侵蚀线性体积M[m3/m]，M从值Q和s形成测量样本，将所述样本M与对应的设定值C相比较以生成误差D=C-M?[m3/m]，由数字控制器来计算并传送意图在随后的一个或多个循环期间减小此误差D的命令。
【专利说明】电火花放电铣削机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用细长形状和恒定横截面的工具电极的电火花放电(electrical discharge)统削机器,所述工具在其末端处执行加工并经受纵向磨损，
所述机器装配有:
一侵蚀性火花放电发生器，
一具有心轴的旋转主轴(spindle),
一数字控制器(NC)，
一由数字控制器所控制的一组电动轴，
一用于测量在加工过程外面的工具的长度的设备，
一与数字控制器对接的工具路径发生器(CAD/CAM系统)，其能够用来将工件划分成一堆连续层，并限定用于工具在每个层中的扫描的一个或多个路径，以及一后处理器，充当设定值发生器，与数字控制器对接或被集成在其中。
[0002]通常被用于电火花放电铣削的工具是管，或者不那么常见地是圆筒。然而，由于使该工具旋转，所以有可能使用具有恒定横截面的任何类型的工具，包括例如正方形或矩形横截面。
[0003]该电火花放电铣削方法是EDM加工中的众所周知的变体，由Philip Bleys在2003年 12 月的 UniversiteCatholique de Louvain 中的 “Electrical Discharge Milling:technology and tool wear compensation”中在论文中深入地进行记录。
【背景技术】
[0004]为了实现加工工件中的可接受的精度，电火花放电铣削方法要求对于电极工具的磨损的连续补偿。假设工具末端的形状通常是不变的，能够在单个维度上，换言之沿着其对称轴增量地补偿其磨损，该对称轴一般与机器的Z轴相同。
[0005]被测试的方法是在描述工具路径的程序中包括补偿命令的方法。在这种情况下，一般地使用术语“预期修正”，因为该修正是预先确定的。这些修正是以工具路径的倾斜度或梯度的形式所做出的，使得工具随着其在其路径上前进而穿透到工件中。使用参考传感器，通过在加工过程外面的工具的实际长度的周期性测量来补充预期补偿的这种方法；用这种手段，有可能测量在加工过程外面的工具的长度，以检查已编程磨损与实际测量的长度上的减小相匹配，并做出修正。
[0006]机器被连接到CAD/CAM系统，其是具有将工件划分成叠加层并在每个层处生成用于数字控制器(NC)的工具路径的功能的程序。在CAD/CAM系统与NC之间，一般有必要实现后处理器程序，其具有向加工程序中引入用于电火花放电铣削机器的适当技术参数以及工具前进的标称或极限速度的功能。在某些实施例中，能够将后处理器结合到NC中。基于来自CAD/CAM系统的信息，后处理器执行加工过程的初步模拟，其中，特别地，识别在该处材料尚未被加工的点，预测仍要加工的材料的体积，并根据或多或少精确的模型来计算工具上的对应磨损。[0007]这种方法受到一种缺点的影响，Bleys对该缺点提出了解决方案:特别地，参见上文引用的文献的6.9.3小节的图6.52。必须使用CAD/CAM程序，通过非常精确的几何模型来描述未加工的工件。Bleys提出了一种用于在工具进入在CAD/CAM程序中未识别的材料中的空隙时停止磨损补偿的设备。
[0008]由Bleys开发的原始组合补偿设备包括第一“实时”分支和第二“预期”分支。当实时分支被激活时，其对在由时钟排序的时间间隔内发生的有效火花放电进行计数，并立即对工具施加与所记录的数目成比例的磨损补偿。预期分支使得根据程序所确定的补偿梯度的序列可用。这些梯度能够连续地施加于预先沿着整个路径所定义的精确曲线横坐标。
[0009]使用Bleys的组合方法，在实时分支和预期分支两者中执行计算，但是以两个结果的比较为基础，两者中仅一个生成补偿命令。
[0010]期望的是实时分支连续地生成补偿命令。实时分支不会将控制移交给预期分支，除非前者发送比后者更高的补偿命令。实时分支特别地用于检测工具在未被预先识别的材料中的空隙中的移动，并停止补偿。实时分支是由Bleys提出的改进，其特别地使得检测工具在未被预先识别的材料中的空隙中的移动并停止补偿成为可能。然而，如果系统允许磨损的测量与对其的补偿之间的最小差，则这伴随着恒定的漂移风险。为了降低此风险，预期分支充当安全屏障并防止对于实时分支所固有的偶然向下漂移。
[0011]因此，在Bleys系统中，我们发现具有时间排序的实时分支和具有空间排序的预期分支；磨损修正在也被时钟排序的z轴处被直接注入。
[0012]然而，这种方法具有一种缺点，在于如果不正确地选择了磨损参数，则系统可能在预期分支中被阻挡，因为两个分支根据工具上的磨损的评估进行操作，并且已知的是此磨损能够根据加工条件而显著地改变。参见Bleys第4.6小节。在专利EP1238740B1中已经提出了对此问题的解决方案，但是其中所描述的方法是复杂且昂贵的。因此，由于工具上的磨损的变化性而引起的缺点继续存在。
[0013]另一方面，Bleys文献的3.5.2小节的图3.18图示出在其中未加工工件的几何模型尚未在CAD/CAM程序中被完全算出的情况下尚未被令人满意地解决的另一问题。此问题涉及到在其中其与延长冲程中的材料具有不足、但非零的啮合的情况下，工具末端的超过层厚度的累积变形的风险；在这种情况下，工件与工具之间的重叠4太小，并且工具上的磨损停止均匀地分布在其半径上。

【发明内容】

[0014]本发明的目的是提出一种对上述缺点的解决方案。出于此目的，电火花放电铣削机器的特征在于后处理器生成设定值C [m3/m]的文件，其等效于工具冲程的每长度单位将从工件侵蚀的设定直线体积，
与第一控制器相交互，该第一控制器执行由至少以下步骤组成的重复控制循环:
-评估被每次火花放电所侵蚀的体积Q，
-计算由工具从一次有效火花放电到下一次所行进的距离S，
-计算用于至少一次有效火花放电的实际被侵蚀线性体积M [m3/m]，M形成测量样本， -将所述样本M与对应的设定值C相比较以生成误差D= C-M [m3/m],
-计算并传送意图在随后的一个或多个循环期间减小此误差的命令。[0015]本发明所要求保护的控制循环中的第一步骤是评估被每次火花放电所侵蚀的体积Q。自从电火花放电铣削的引入以来已进行了许多实验以便确定每种类型的火花放电的有效性。参见例如专利CH562080。还参见Bleys的4.3.2小节和附录A:“Pulse analysisand pulse classification”。使用技术测试，已经画出表格,示出了每个火花放电类型所侵蚀的材料Q的体积。电火花放电铣削提供另一优点:由于工具保持快速旋转，所以加速了间隙中的颗粒去除，导致每次火花放电中的侵蚀能力的显著规整性。通过使用恒定能量火花放电进一步改善了该方法的可靠性。出于实践目的，这意味着能够将火花放电种类的数目减少至两个，即有效火花放电和短路。后者不去除材料。
[0016]控制循环中的第二步骤是计算由工具从一次有效火花放电至下一次所行进的距离S。为了找到两次连续有效火花放电之间的时间间隔T，仅有必要记录第一有效火花放电发生的时刻与下一有效火花放电发生的时刻之间的差。还存在一种基于机器的每个电动轴的测量速度的使用矢量计算来计算工具在其路径上前进的实际速度Vk的已知方式。然后乘积τ.νκ =s。控制循环中的接下来的步骤是本领域的技术人员已知的，并且不需要详细解释。
[0017]为了能够使用此过程，使设定值C [m3/m]的文件包含与路径上的曲线横坐标相关联的值的至少一个序列是有利的。Bleys文献的第58页、3.6小节提供了要包括在所述设定值文件或程序中的信息的完整描述。
[0018]针对以工具路径形式的加工的每个步骤，生成文件，其包含全部的必要处理参数。此文件的内容包括例如水平移动矢量序列以及工具磨损补偿矢量，后者被可选地添加到垂直移动。Bleys文献的3.6小节的图3.25示出了其中标记为CM的命令是用于工具磨损补偿的直接命令、以一毫米的单位来表达的程序行的示例。本发明提出用设定线性体积C [m3/m]来替换此命令CM，该 设定线性体积C [m3/m]将在工件中被加工，以每米一立方米的单位来表达。
[0019]设定值C [m3/m]的文件是用后处理器计算的正常生成响应，另一方面，这些值C还可以是预先测量的或从数据库等提取的。
[0020]此程序非常有利地使得该方法能够独立于电极工具上的磨损的变化。遵循许多技术测试，已经发现由每种类型的侵蚀性火花放电进行的将材料从工具的去除明显是恒定的，无论加工条件如何。已知的是对于电极工具上的材料去除或磨损而言情况不是这样。因此，通过使该方法的控制以工件中的将由工具加工的线性体积为基础，如下所述，有可能以精确的方式来补偿其磨损，无论此磨损的变化如何。
[0021]根据本发明，磨损控制器的排序由经由长度的固定或可变增量的通过或路径间隔所确定；其因此独有地是空间的。因此，如果加工的精度具有主要的重要性且计算速率过高，则有可能按照要求减小工具的前进速度，而不会不利地影响结果，因为这些并不取决于计算时间；这是显著的优点。
[0022]相反，加工间隙的调整在高前进速度下可能变得关键。因此，在本发明的第一实施例中，使得专用于调整加工间隙的第二控制器将工具在其路径上的前进速度^ [m/s]控制在设定值V。[m/s]左右。此调整是根据对火花放电发起的平均延迟的值所执行的。短延迟导致减速，并且反之亦然。在某些情况下，能够在没有实时控制的情况下直接地应用设定值Vc [m/s];工具然后将以恒定速度前进。然而，在本简化实施例中，存在与未识别障碍物碰撞的风险。
[0023]根据Bleys (图3.25，先前引用的)，添加到垂直移动的工具磨损补偿矢量出现在程序的每行上。由于本发明的要求保护的特征，期望的是避免此冗余并有利地允许第一控制器通过将从后处理器接收到的设定值在两个连续曲线横坐标之间保持恒定或者通过从一个曲线横坐标到下一个进行内插来处理该设定值，任何种类的内插都是可行的。这有利地减小了包含在文件中的数据或由后处理器生成的程序的量。
[0024]为了补偿此磨损，工具在其水平移动期间以长度的较大或较小增量穿透到工件中，冒着在被加工工件的表面上留下不期望标记的风险。能够使这些标记最小化并因此根据适当的公差水平针对每次执行的要求来调整补偿增量是重要的。因此，很明显，只要误差D = C-M [m3/m]超过能够如期望的那样小的给定公差，第一控制器就能够生成纵向工具磨损补偿命令。
[0025]为了这样做，数字控制器能够计算并传送意图在随后的一个或多个控制循环期间减小此误差D的命令。意图减小此误差D并因此补偿工具磨损的命令能够以不同的方式来实现。其可以是定位或速度命令或影响脉冲频率的命令或其组合。优选地，该命令针对电动轴组。该命令能够导致例如电极或零件的移动。在另一实施例中，命令能够让电极经由其保持器所变形或靠边。
[0026]如果观察根据本发明的第一控制器的操作，则将看到的是其主要功能是在不将其中的任何平面度误差放大的情况下将工件的几何结构拷贝到下一层。为了实现这一点，优选的是使所述控制器能够在工具已离开其当前位置之前执行至少两次控制循环，即误差的测量，后面是误差修正。因此，使第一控制器在工具已经在路径上覆盖小于工具旋转直径且优选地小于其旋转半径的距离时执行至少一个控制循环是有利的。即使对于非常小的直径的工具而言，此测量也是可能的，因为计算速率对结果没有影响，如上所述。
[0027]工具从一次有效火花放电到下一次所行进的距离s是对于第一控制器的操作而言所必要的参数。甚至可行的是，对每个火花执行一个控制循环是；这是能够设想的控制的最小单元。缺点是此距离s不是恒定的，并因此实现是相对复杂的。为了提供更精确的结果，优选的是使第一控制器计算路径的一部分上的工件中被侵蚀的体积的和2Q，或路径间隔Pt [m]，其包括至少一个控制循环并产生与路径的所述部分上被侵蚀的实际体积等效的测量样本M[m3/m]。在这种情况下，用体积的和SQ来代替Q，并且用距离的和Sd来代替S，并且M =XQ/Zd0另外，如果使用恒定能量火花放电，则简化了在工件中被侵蚀的体积ΣQ的评估，并且能够将其概括为对路径的所述部分上的有效火花放电进行计数。
[0028]另一有利简化是将工具路径分段成路径的固定增量或间隔Pt [m]并且每个路径间隔执行一个控制循环。
[0029]本发明包括两个不同的执行模式，其在第一控制器和与第一控制器相交互的第二控制器的特定操作中彼此不同。由第一控制器生成的、目的是减小D = C-M的命令的类型从一个模式到另一个模式不同。在两个模式中存在的第二控制器意图控制加工间隙；其还以从一个模式到另一个模式不同的方式进行操作。
[0030]第一模式特别适合于加工厚层，而第二模式对于加工薄层是优选的。所述厚层具有最小至最大厚度范围，其通常位于加工间隙的值与工具半径之间。被描述为薄的层小于或等于加工间隙。[0031]在第一执行模式的情况下，第一控制器在每个控制循环中计算纵向工具磨损补偿命令W，使得W[m] = F (M, D).υο，其中F (M，D)是测量样本变量M和误差变量D = C - M的函数，并且其中，Uo [m/m3]是称为“纵向工具磨损”的系数。
[0032]有利地，使用例如以下的一般表达式，能够用PID类型的常规控制函数以非常简单的形式来叙述函数F (M, D):
F (M, D) = Ii1.M + k2.D + k3.Λ D + k4.Σ D
其中，变量M是先验命令，D = C - M是误差变量，AD是后者的微分，Σ?是其和，并且n k3、k4是系数,其中,优选地Ii1 = I。
[0033]根据通常的方法，必须做出预备来将Σ?重置成零，特别是如果设定值C改变的话。
[0034]关于第一执行模式，由第二控制器来控制加工间隙，该第二控制器将工具的前进速度Va [m/s]设置在由后处理器生成的文件所供应的设定值V。[m/s]左右，如Bleys在
4.2.2小节中所记录的。
[0035]在表达式W[m] = F(M, D) *Uo中，系数Uo不一定必须是精确的。此显著性质是特别有利的，因为其使得没 有必要存储工具磨损的过程值的表格并实现复杂的策略以便将工具冲程进行分段(参见Bleys中的6.5.3小节和先前引用的文献EP1238740B1 )。在几个控制循环内，函数F(M，D)将修正由Uo的近似值引起的误差。
[0036]如果系数Uo是未知的，则加工能够以此系数被设置成零开始；换言之，加工能够在没有工具磨损补偿的情况下在短时间内地发生。在较长或较短冲程之后，工具将从工件逸出并停止对其进行加工。其将已损失等于层的厚度Ec的长度。然后仅有必要记录在该时段期间从工件加工的材料体积ΣQ’，并得到商EC/ΣQ’以便获得系数Uo的第一评估。
[0037]针对加工操作的其余部分，能够通过使用用于测量工具在加工过程外面的长度的设备来进一步改进系数Uo的知识。在任何冲程中，出于进行工具的实际长度的两次测量的目的，加工在冲程的开始和结束时被中断；在所涉及的时段期间从工件加工的材料体积SQ’被记录。然后将看到的是第一控制器能够使用商Lw/SQ’来计算取代系数Uo [m/m3],其中，Lw是已经消耗的工具的长度，由用于测量在加工过程外面的工具长度的设备所测量，并且SQ’是当工具已覆盖导致所述磨损Lw的那部分路径时从工件侵蚀的体积的和。
[0038]以甚至更加有利的方式，能够在不中断加工的情况下将系数Uo的知识改进。通过记录足够数目的规则循环并同时找出补偿W的和SW和被侵蚀体积的和Σ0’，能够由第一控制器来连续地执行此操作。还将看到的是第一控制器能够使用商SW/SQ’来计算系数Uo [m/m3]的取代值，其中，SW是在路径的给定部分上执行的纵向工具磨损补偿的和，并且2Q’是当路径的同一部分已被覆盖时从工件侵蚀的体积的和。当这些计算已经完成时，第一控制器能够(如果必要的话)在关系式W[m] = F (M, D).υο中更新系数Uo。
[0039]如上所述，CAD/CAM系统执行加工操作的初步模拟，识别其中材料随着工具的前进而保持的位置。因此必须在CAD/CAM软件中精确地且全面地描述加工之前的工件。如果工件的几何结构的描述是不精确或不完整的，则提供本发明的第一实施例的变体，以便防止工具例如在其穿过材料中的未识别空隙的情况下沉入工件中。在相反的情况下，由于加工在连续的层中发生，所以工具遇到具有大于一个层的厚度的未识别障碍物似乎是不可能的。然而，由于在某些条件下可停止磨损补偿，所以材料的残余可以在层被加工时局部地留在适当位置是可能的。因此必须进行针对工具将遇到材料的未识别局部过量的可能性的预备，其具有的厚度近似等于除被加工层之外的一层的厚度。
[0040]当误差D = C-M超过等于层厚度的分数的正阈值时，第一控制器能够检测到材料缺乏的发生。相反地，当误差D = C-M下降至具有相同数量级但为负的另一阈值以下时，能够检测到材料过量的发生。在由这两个阈值定义的窗口之上或之下，用W = Iq.M.Uo来替换W = F(M，D).Uo明显将是有利的。因此，如果工具遇到材料中的未识别空隙，则将停止补偿，即使设定值C是除零之外的。相反，如果工具遇到材料的未识别过量，则补偿将增加至由设定值C所要求的水平以上。此效果是通过如果D落在零周围的公差窗口外面，则迫使误差变量D在函数F(M，D)中为零来实现的。在这种情况下，例如，所述函数被缩减为h.M。相反地，如果误差变量D落在所述窗口外面，换言之，在接近于零的区域内，则该相同函数 F(M, D) = Ii1.M + k2.D + k3.AD + k4.ΣD 保持恒定。
[0041]该方法与由Bleys提出的方法类似，差别在于根据本发明，第一控制器的排序在所有情况下都是空间的。这相当地减小了当迫使误差变量D在函数F(M，D)中为零时进行漂移的倾向。
[0042]关于另一方面，由于数字控制器(NC)由时钟排序，所以不能在没有根据以下示例的自适应的情况下向其传送命令W:
当第二控制器已生成前进速度命令Va [m/s]时，第一控制器计算每个路径间隔Pt [m]的磨损补偿W [m]并向NC传送意图补偿工具磨损的速度命令Vir [m/s] 二 Va -ff/ PT，Vw独有地是正的。
[0043]因此，NC接收能够一般地应用于Z轴或轴的组合的时间命令。上述示例描述了速度命令的形成；很明显，能够以类似方式来计算位置命令。
[0044]当第一控制器在所述公差窗口外面操作时，工具停止遵循由前一层的加工留下的工件的几何结构。如果系数Uo是精确的，或者如果已经有可能将其预先更新，则工具的末端立即在正常地足以实现允许返回至窗口的衔接(engagement)的距离内遵循直线路径。
[0045]在其中D = C的情况下，也就是说衔接为零，明显不存在漂移的风险，无论空隙中的工具冲程的长度如何。关键阶段是其中控制器在窗口外面操作且衔接不为零的那些阶段。优选的是这些阶段将尽可能短。从此观点出发，参考距离是当磨损引起等于层厚度的一定程度的缩短时由工具所行进的距离，或是“工具的空间常量”。因此，为了确保加工的精度，有利的是，如果在D在大于工具的空间常量的路径长度内在所述窗口外面的情况下发生加工，则中断用于执行工具长度测量循环和用于将工具在正被加工的层的准确高度处进行重新定位的加工。
[0046]另一关键阶段在Bleys的3.5.2小节的图3.18中被图示出。在这些条件下，工具与工件之间的横向衔接\不足以使磨损均匀地分布在工具的末端上，如果相同的条件在过长的冲程内持续存在，则引起累积变形的风险。&的不足能够通过测量结果M来检测。因此有利的是，将第一控制器布置为如果在冲程> P内M < Liml，则迫使磨损补偿W为零，其中，Liml和P是对应于工具变形风险的量值。因此，工具的尖端将保持在被加工的层的高度处。缺点是工具将在其通过之后留下过量材料，并且此材料将必须与下一层一起被去除。然而，如上所述，第一控制器已被设计成承受有限的材料过量。此外，扫描路径正常地从一层跨越至下一层，并且因此相同的缺点将不在多个层上再现。[0047]在本发明的第二实施例中，专用于实际加工间隙的第二控制器促使工具在接近于其轴的方向上前进和缩回，此移动还为工具上的磨损提供补偿。在实践中，针对本发明的第二实施例所选择的间隙控制器的特征在于操作模式，其相当地不同于第一实施例。然而，此操作模式对于本领域的技术人员而言是众所周知的。事实上，此控制器是常规间隙控制器，类似于常用于轨道或行星齿轮加工的类型，如Bleys在2.3.1小节中所记录的。因此，在第二实施例中，第二控制器出于在或多或少地垂直于工件的方向上打开或闭合工具与工件之间的间隙的目的而生成正或负速度命令\ [m/s]。
[0048]在薄层的情况下，使用此类型间隙控制是非常有利的。在足够平坦的工件的表面上，在没有火花熄灭或短路的任何风险的情况下实现高扫描速度成为可能。此性能利用根据第一实施例的设备难以实现。众所周知的是此类型的轨道控制器保持平均火花点火延迟Td恒定，同时自动地补偿工具磨损。因此以简单且有效的方式解决了磨损的问题。然而，表面火花密度不受控制，并且由于逐层地执行加工，所以将不可避免地存在几何误差的累积。因此在本具体实施例中同样有利的是，控制工具冲程的每单位长度要侵蚀的线性设定体积。此目的是按照以下方式实现的:根据误差D的值，第一控制器向加工发生器发送命令Δ F，其意图以使得如果D > O则频率增加且如果D < O则频率减小的方式来修改侵蚀性火花放电的频率。因此，第一控制器能够以已校准方式行动，使得加工根据工具的瞬时位置而是或多或少密集的。
[0049]如果调整火花放电之间的暂停的持续时间，则修正反馈实际上是即刻的。还有可能通过修改平均火花点火延迟而以更适度的方式行动。暂停持续时间和火花点火延迟是能够被直接用于改变火花频率和因此的加工功率的因素。可行的控制功能对于本领域的技术人员是已知的，并且能够以广泛变化的方式被实现。
[0050]本实施例中的第一控制器的高响应性特别适合于能够实现的前进速度，即10至20 mm/s。设定值文件因此必须包括用于对于方向变化的途径上的减速的命令，此减速导致自动命令，以经由第一控制器减小火花频率，并且反之亦然。
[0051]在这些速度下，第二控制器的特性是这样的，使得能够尽可能精确地遵循工件的轮廓，条件是所述轮廓并不是过于不规则的。如果工件表面包括材料中的空隙或突然的障碍物，则仍将存在碰撞和工具毁坏的风险。
【专利附图】

【附图说明】
[0052]借助于附图，在本发明的以下详细解释中将阐明其他有利特性。
[0053]图1是示出了电火花放电铣削机器的第一实施例的简化框图。
[0054]图2是示出了电火花放电铣削机器的第二实施例的简化框图。
【具体实施方式】
[0055]图1的框图示出了用于根据本发明的电火花放电铣削机器工具的基本部件的符号。CAD/CAM系统I及其编程站2形成计算机化工具，其使得机器操作员能够定义要加工的工件的几何结构并将腔体转换成层序列。每个层本身被分段成区域或区带，在其内部，CAD/CAM系统I定义了由线性段序列组成的扫描或编程路径。在编程站2处，邀请操作员来选择要使用的工具类型，具有其关联的参数和加工模式。他判定要加工的层的厚度和已完成表面的粗糙度。因此，由传送至后处理器3的一定数目的文件来定义加工范围。后处理器从EDM技术数据库4接收包含加工参数组的模式表。已编程路径及其关联参数经由后处理器3被传送至NC 5，并且特别地包括要执行的下一个线性路径段的到达点的坐标。操作员借助于编程站6来控制机器工具。NC 5控制机器的电动轴7 ;这些轴向NC 5返回位置和速度数据。为了简单起见，附图仅示出了三个线性轴X、Y、Z ;然而，包括例如其他旋转轴的机器能够受益于本发明。NC 5还控制用于测量工具在加工过程8外面的长度的设备和工具更换器9。
[0056]后处理器3定义了电火花放电铣削发生器11的参数。为了简单起见，附图未示出加工工件的工具，也未示出其到电火花放电铣削发生器11的连接。还从附图中省略了借助于电动轴7来促使工具相对于工件移动的机械设备。
[0057]为了执行本发明要求保护的控制循环的第一步骤，第一控制器10从电火花放电铣削发生器11接收用于火花放电电流I和火花放电电压U的信号，其被分析以使得由每次火花放电所侵蚀的体积Q被确定。用于由每次火花放电所侵蚀的体积Q的值优选地被预定并被存储在EDM技术数据库4中，或者是作为火花放电电流I及其他相关过程参数的函数所计算的计算响应。在未示出的变体实施例中，将有可能的是，在电火花放电铣削发生器11内执行所述信号分析，其然后将直接向第一控制器10输送数据Q。
[0058]控制循环的第二步骤、即由工具从一次有效火花放电到下一次所行进的距离s =T -Ve的计算由第一控制器10使用由电火花放电铣削发生器11和由NC 5向其传送的数据T和Vk来执行。如果发生的火花放电是短路，则两次连续火花放电之间的时间T的值被加到前一值。数据元素Vk是工具沿着其路径的实际前进速度，并且由NC 5根据每个电动轴的移动所计算。
[0059]要求保护的控制循环的接下来的步骤也由第一控制器10所执行。特别地，必须由后处理器3将“线性设定体积”数据元素C [m3/m]传送至第一控制器10以便计算误差D=C-M [m3/m]。后处理器能够通过使用其在路径的一段已完成时作为返回从NC 5接收到的数据来从一个设定值移动至下一个。第一控制器10执行两个连续设定值之间的必要内插。
[0060]由于NC 5由时钟排序，所以第一控制器10不直接向其传送磨损补偿命令W，而是计算独有为正的补偿速度Vir [m/s] - Va -W / Pt，根据机器的架构，NC促使该速度由一个或多个电动机所执行。出于此目的，第一控制器10 —方面从后处理器3接收“路径间隔”数据元素Pt [m]。必须针对其中Pt并非恒定的情况进行预备。第一控制器10从第二控制器12接收\的计算所需的数据元素\。通过将工具沿着其路径的前进速度Va控制在其从后处理器3接收到的设定值V。左右，第二控制器12确保加工不进入火花熄灭或短路的状态。由电火花放电铣削发生器11向第二控制器12传送的数据元素T告知第二控制器12加工间隙正趋向于闭合还是打开，使得其能够减小或增加前进速度Va。在本实施例中，“工具的前进速度”命令Va使得第一控制器10能够以相关方式修改磨损补偿速度Vw，如上所述。
[0061]已经提到了阈值或公差的各种值。其能够被用来定义窗口，在该窗口外面，迫使误差变量D在控制函数中为零，并且出于工具的直接测量的目的中断加工。为了简单起见，在图中尚未示出对应的数据元素。很明显，这些数据元素从后处理器3行进至第一控制器10，其向NC 5传送中断命令以便使得后者给出用于工具测量操作8的命令(如果必要的话)。如果在D在大于工具的空间常量的路径长度内在所述窗口外面的情况下发生加工，则第一控制器(10)用信号来中断加工以使得NC (5)执行工具长度测量循环。
[0062]图2图示出本发明的第二实施例；其类似于图1，具有两个主要差别，即:
一方面，从第二控制器12发送工具磨损补偿命令\。在这种情况下，速度Vw是正的或负的，如对于其中电极前进和缩回以便保持进行中的加工的常规电火花放电机器而言通常的那样。因此，同时地控制加工间隙和磨损补偿。不再要求沿着路径Va的前进速度，因为其等于设定速度V。；后一数据元素直接从后处理器3被传送至NC 5。
[0063]另一方面，具有计算并传送用于减小误差D的命令的功能的第一控制器10在此模式下生成用于修改侵蚀性火花放电的频率的命令AF。数据元素AF因此被发送至电火花放电铣削发生器11。
[0064]很明显，上述实施例和变体不以任何方式是限制性的，并且在由独立权利要求所限定的范围内能够以任何期望方式被修改。例如，能够用位置命令或设定值来替换速度命令或设定值。如果使用恒定能量加工模式，则能够由以火花放电的数目表达的设定值来替换设定线性体积。分配给后处理器的某些功能能够在NC中被实现。分配给第一控制器的某些功能能够被分布在EDM发生器中或NC中，等等。
[0065]对附图上的编号的图解:
1CAD/CAM工具路径发生器
2CAD/CAM编程站 3后处理器
4 EDM技术数据库 5数字控制器(NC)
6NC编程站
7由NC控制的电动轴组
8用于测量工具在加工过程外面的长度的设备
9工具更换器
10第一控制器
11EDM发生器
12第二控制器
【权利要求】
1.一种使用细长形状和恒定横截面的工具电极的电火花放电铣削机器，其在其末端处执行加工并经受纵向磨损， 所述机器装配有: -侵蚀性火花放电发生器， -具有心轴的旋转主轴， -数字控制器， -由所述数字控制器控制的一组电动轴， -用于测量工具在加工过程外面的长度的设备， -与所述数字控制器对接的工具路径发生器，其将工件划分成要加工的一堆连续层并定义用于每个层中的 工具的扫描的一个或多个路径，以及 -后处理器，充当设定值发生器，与数字控制器对接或被集成在其中， -其特征在于，所述后处理器生成等效于在路径上工具移动的每单位长度必须从所述工件侵蚀的设定线性体积的设定值C [m3/m]的文件， 与执行由至少以下步骤组成的重复控制循环的第一控制器对接； -确定由每次火花放电所侵蚀的体积Q， -计算由工具从一次有效火花放电到下一次所行进的距离S， -计算用于至少一次有效火花放电的实际侵蚀线性体积M [m3/m]，M从值Q和s形成测量样本， -将所述样本M与对应的设定值C相比较以生成误差D= C-M [m3/m], -由所述数字控制器来计算并传送意图在随后的一个或多个循环期间减小此误差D的命令。
2.根据权利要求1所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，设定值C[m3/m]的文件包含与路径上的曲线横坐标相关联的值的至少一个序列。
3.根据权利要求2所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器处理从所述后处理器接收到的所述设定值并能够保持其在两个连续曲线横坐标之间是恒定的，或者从一个曲线横坐标至下一个进行内插。
4.根据权利要求1所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器生成意图只要误差D = C-M [m3/m]超过能够如期望的那样小的给定公差就减小所述误差的命令。
5.根据权利要求1所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器执行用于在工具已经在路径上覆盖小于工具旋转直径且优选地小于其旋转半径的距离时补偿磨损的至少一个控制循环。
6.根据权利要求1所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器计算路径的一部分上的所述工件中被侵蚀的体积的和2Q，或路径间隔Pt [m]，其包括至少一个控制循环并产生与路径的所述部分中被侵蚀的实际体积等效的测量样本M [m3/m]。
7.根据权利要求6所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述工具路径被分段成固定增量或路径间隔Pt [m]，所述第一控制器执行用于每个路径间隔的控制循环。
8.根据权利要求1至7所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，第一控制器在每个控制循环中计算纵向工具磨损补偿命令W[m]，使得W=Uo * F(M，D)，其中F (M，D)是测量样本变量M和误差变量D = C-M的函数，并且其中，Uo [m/m3]是称为“纵向工具磨损”的系数。
9.根据权利要求8所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，专用于加工间隙的调整的第二控制器将工具在其路径上的前进速度Va [m/s]控制在设定值V。[m/s]左右。
10.根据权利要求8和9所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器计算与意图补偿工具磨损的速度命令Ααπι/?，/Ρτ类似的命令，其中，表达式Va[m/s]是由所述第二控制器所生成的前进速度命令，W[m]是由所述第一控制器所发送的命令，并且Pt[m]是路径间隔。
11.根据权利要求8所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器使用商Lw/XQ'来计算用于系数Uo [m/m3]的取代值，其中，Lw是已经消耗的工具的长度，由用于测量在加工过程外面的工具长度的设备所测量，并且SQ’是当工具已覆盖导致所述磨损Lw的那部分路径时从所述工件侵蚀的体积的和。
12.根据权利要求8所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器在给定路径部分内同时地计算补偿W的和SW和被侵蚀体积Q’的和SQ’，并且然后计算作为Uo[m/m3]的取代值的商SW/SQ’。
13.根据权利要求11或12所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，所述第一控制器更新关系式W[m] =F (C，D).Uo中的系数Uo。
14.根据权利要求8所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，如果所述误差D落在零周围的公差窗口外面，则所述第一控制器迫使所述误差变量D在函数F(M，D)中为零，而如果所述误差D落在所述窗 口内，也就是在接近于零的区域中，则控制函数F (M, D)是未改变的。
15.根据权利要求14所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，如果在D在大于工具的空间常量的路径长度内在所述窗口外面的情况下发生加工，则所述第一控制器中断所述加工以便使工具长度测量循环被执行，所述空间常量是由工具所行进的距离，其引起工具的磨损，导致等于层的厚度的缩短。
16.根据权利要求14和15所述的电火花放电统削机器,其特征在于,如果在大于P的冲程内M < Liml，则所述第一控制器迫使磨损补偿W为零，其中，Liml和P是与所述工具的变形风险相对应的量值。
17.根据权利要求1至7所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，专用于加工间隙调整的第二控制器在接近于其轴的方向上执行工具的前进和缩回移动，此移动还为工具的磨损提供补偿。
18.根据权利要求17所述的电火花放电铣削机器，其特征在于，根据误差D的值，所述第一控制器向加工发生器发送命令AF，所述命令AF意图以使得如果D>0则频率增加且如果D < O则频率减小的方式来修改侵蚀性火花放电的频率。
【文档编号】B23H5/04GK103934521SQ201410022209
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】C.罗勒特, C.特里卡里科, J-C.迪奧特, R.德普雷蒂 申请人:阿杰·查米莱斯股份有限公司