具有电极丝张力控制功能的线放电加工的制造方法
【专利摘要】本发明的线放电加工机在锥形加工中，将电极丝的目标张力值和实际的张力值之间的差反馈到控制装置，决定向电极丝供给电动机、电极丝送出电动机的输入电流值，调整电极丝的张力值。在电极丝的锥形角度超过某个值的情况下，降低决定向该电动机的输入电流值时的电极丝的张力的控制增益，抑制电极丝的振荡。
【专利说明】具有电极丝张力控制功能的线放电加工机
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种线放电加工机，特别涉及一种具有抑制锥形加工时的电极丝的振 荡的电极丝张力控制功能的线放电加工机。
【背景技术】
[0002] 线放电加工机将电极丝卷绕在电极丝线轴上，电极丝从电极丝线轴经由预定的电 极丝路径保持预定的速度和张力进行缠绕。线放电加工通过使电极丝在赋予预定的张力的 状态下在上电极丝导轨和下电极丝导轨之间相对于工件相对地行走，而使上电极丝导轨和 下电极丝导轨之间的电极丝隔开微小间隔与工件相对，在该微小间隙中隔着加工液的状态 下，施加具有休止时间的电压脉冲来重复产生放电，由此进行加工。
[0003] 如果不将赋予电极丝的张力控制为固定而在加工中变动，则成为在加工面产生条 纹、加工尺寸精度和加工精度降低、电极丝断线的产生原因。
[0004] 因此，为了解决该问题，在日本特开平5-312657号公报中公开了以下的方法，即 使用光学式的电极丝张力测定装置，提高在上电极丝导轨和下电极丝导轨之间移动的电极 丝的张力变动的检测精度，并且高响应性地检测电极丝的张力，由此高响应并且稳定地精 密地控制张力。
[0005] 但是，如果经常通过上述方法高响应地控制电极丝张力，则在错开保持电极丝的 上电极丝导轨和下电极丝导轨的相对位置后进行锥形加工时，如果该锥形角度超过某个 值，则电极丝对着上电极丝导轨和下电极丝导轨的方向发生变化，并且电极丝强烈地抵住 电极丝导轨，由此电极丝进行振荡，出现加工精度恶化的缺点。
[0006] 另一方面，在日本特开平10-309631号公报中公开了以下的方法，即在所使用的 电极丝的种类和线直径发生变化的情况下，将根据来自电极丝的张力检测信号和张力设定 信号之间的差求出的补偿信号经由滤波器与速度指令信号进行相加处理，并且输出各相加 处理后的速度指令，进行电极丝的张力控制，降低电极丝的张力变动。但是，在该方法中，无 法抑制在锥形加工时所发生的电极丝的振荡。
[0007] 另外，在日本特开平11-254240号公报中公开以下了的方法，即在使线放电加工 机的移动轴（X、Y、Z、U、V轴）移动的情况下，在电极丝的行走路径长度有增减变化时，通过 电极丝的张力控制装置控制电极丝的张力，还公开了电极丝的张力控制电路的滤波器的决 定/调整方法。
[0008] 但是，在上述方法中，线电极对着电极丝导轨的方向发生变化，无法解决因电极丝 抵住电极丝导轨的力的变化造成的电极丝的振荡，其结果是存在对加工精度产生影响的问 题。另外，在由于不同的板厚而锥形角度不同的情况下，如果电极丝的行走路径长度相同， 则张力控制方法、张力控制电路的滤波器的决定/调整方法也有可能相同，在上述专利文 献中并没有公开对在该情况下有可能发生的因电极丝对着电极丝导轨的方向、抵住的力的 变化造成的电极丝的振荡的处理方法。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明的目的在于：鉴于上述现有技术的问题点，提供一种线放电加工机， 其具有抑制锥形加工时的电极丝的振荡的电极丝张力控制功能。
[0010] 本发明的具有电极丝张力控制功能的线放电加工机具备：电动机，其向被加工物 供给电极丝；张力检测单元，其检测上述电极丝的张力；控制装置，其控制上述电极丝的张 力；上电极丝导轨、下电极丝导轨，其在上述被加工物的上下保持上述电极丝；上电极丝引 导单元、下电极丝引导单元，其使上述上电极丝导轨、下电极丝导轨移动来使上述电极丝倾 斜，其中，使上述电极丝倾斜，使上述被加工物和上述电极丝相对移动来进行上述被加工物 的加工。该线放电加工机还具备：张力控制增益存储单元，其与电极丝的倾斜角度对应地存 储上述电极丝的张力的控制增益；倾斜角度取得单元，其取得上述电极丝的倾斜角度；张 力控制增益设定单元，其从上述张力控制增益存储单元读出与上述所取得的电极丝的倾斜 角度对应的张力控制增益并进行设定；控制单元，其按照上述所设定的增益控制上述电极 丝的张力。
[0011] 上述控制增益也可以与上述电极丝的倾斜角度以及上述电极丝的直径、材质、上 述上电极丝导轨、下电极丝导轨的材质中的任意一个或任意的组合对应地存储在上述张力 控制增益存储单元中。
[0012] 可以是上述倾斜角度取得单元在变更上述上电极丝导轨和下电极丝导轨的相对 位置时、或者变更上述电极丝的倾斜角度时、或者每个预定时刻或每个预定时间，取得上述 电极丝的倾斜角度，且上述张力控制增益设定单元从上述张力控制增益存储单元读出并设 定与上述所取得的电极丝的倾斜角度对应的张力控制增益。
[0013] 本发明通过具备上述结构，能够提供一种具有抑制锥形加工时的电极丝的振荡的 电极丝张力控制功能的线放电加工机。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 从参照附图的以下的实施方式的说明能够了解本发明的上述以及其他目的和特 征。
[0015] 图1是说明本发明的线放电加工机的一个实施方式的结构的图。
[0016] 图2是存储在张力控制增益存储单元中的内容(参数）的第一例子。
[0017] 图3是存储在张力控制增益存储单元中的内容(参数）的第二例子。
[0018] 图4是存储在张力控制增益存储单元中的内容(参数）的第三例子。
[0019] 图5是说明本发明的线放电加工机所执行的电极丝张力控制的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0020] 参照附图，说明本发明的线放电加工机的一个实施方式的结构。
[0021] 线放电加工机具备进行各部的电动机等的驱动控制的控制装置13。在电极丝线轴 12上卷绕有电极丝1。电极丝线轴12伴随着电极丝1的送出而被牵引旋转。通过未图示 的转矩电动机或摩擦刹车赋予适度的阻力从而使得不会造成电极丝线轴12过于旋转而电 极丝1松弛。赋予电极丝1的该"适度的阻力"包含由转矩电动机电控制的阻力、或摩擦刹 车等的机械阻力。
[0022] 电极丝1经过由供给电动机(第一电动机)6驱动的导轨辊11到达供给辊8。经由 供给辊8和箍辊9送出的电极丝1经由上电极丝导轨2、工件5、下电极丝导轨3、导轨辊11 到达由送出电动机(第二电动机）7驱动的送出辊10,被回收到废弃电极丝回收箱(未图示） 中。张力检测装置4是为了将行走中的电极丝1的张力控制为固定的值，而检测进行线放 电加工的区域的电极丝1的行走中的张力的检测单元。
[0023] 通过控制由驱动导轨棍11的供给电动机(第一电动机)6和送出电动机(第二电动 机)7所驱动的送出辊10的速度或转矩，向加工区域(上电极丝导轨2和下电极丝导轨3之 间）的电极丝1赋予适合于加工的预定大小的张力。一边控制供给电动机(第一电动机）6 和送出电动机(第二电动机)7各自的速度，一边进行工件5的线切割，使得通过张力检测装 置4所检测出的电极丝1的张力成为所设定的值。在该实施方式中，将送出电动机(第二电 动机）7的转速控制为固定，控制供给电动机(第一电动机）6的转速使得通过张力检测装置 4检测出的张力成为所设定的值。
[0024] 上电极丝导轨2和下电极丝导轨3通过驱动单元(未图示)相对于工件5在水平的 2轴方向（X轴方向和Y轴方向）上相对地移动，并且上电极丝导轨2能够在与X轴平行的 U轴和与Y轴平行的V轴方向上移动，通过相对于下电极丝导轨3进行移动，能够进行工件 5的锥形加工。供电元件(未图示）与电极丝1接触，从电源装置(未图示）施加脉冲状的电 压。通过该脉冲状的电压，在电极丝1和工件5之间产生放电，进行工件5的放电加工。以 上是公知的线放电加工机所具备的结构。
[0025] 在上述线放电加工机中，根据锥形角度Θ的大小，电极丝1对着上电极丝导轨2、 下电极丝导轨3的方向和抵住的力不同，因此根据锥形角度Θ来变更电极丝1的张力的控 制增益的值。在此，"电极丝1的张力的控制增益"是指将电极丝1的目标张力值和实际的 张力值之间的差反馈到控制装置来决定输入电流值（即调整电极丝的张力值而向供给电动 机、送出电动机的输入电流值）时的反馈时的权重系数。
[0026] 在使得能够使决定电极丝位置的上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的位置移动的 移动轴(例如使上电极丝导轨2向U轴方向、V轴方向移动的U轴、V轴）移动而进行锥形加 工时，在锥形角度Θ超过某值的情况下，通过控制装置13进行控制而降低电极丝1的张力 的控制增益，抑制电极丝1的振荡。
[0027] 以下表示降低电极丝1的张力的控制增益而抑制电极丝1的振荡的具体例子。
[0028] 〈例子 1>
[0029] (1)在加工中不进行使上电极丝导轨2、下电极丝导轨3移动而进行工件5的锥形 加工时，或在锥形角度Θ比预定的值小的情况下，电极丝1不振荡，因此不变更电极丝1的 张力的控制增益。
[0030] (2)在上电极丝导轨2和下电极丝导轨3之间的锥形角度Θ大于某个值时，电极 丝1对着上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的方向发生变化，另外电极丝1抵住上电极丝导 轨2、下电极丝导轨3的力增强，因此降低电极丝1的张力的控制增益而抑制电极丝1的振 荡。
[0031] (3)在上电极丝导轨2和下电极丝导轨3之间的锥形角度Θ小于某个值时，电极 丝1对着上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的方向发生变化，另外电极丝1抵住上电极丝导 轨2、下电极丝导轨3的力减弱，因此提高电极丝1的张力的控制增益。
[0032] (4)使用与上电极丝导轨2和下电极丝导轨3之间的锥形角度Θ的增减变化对应 的电极丝1的张力的控制增益。
[0033] 对于进行锥形加工时的电极丝张力的控制增益，将与电极丝1的线直径、电极丝1 的材质、上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质以及倾斜角度Θ对应的对其预先决定的值 作为参数保存在控制装置13内的存储器(未图示)中。另外，从保存目标的存储器中调出与 加工条件对应的适当的值的控制增益，在进行锥形加工时的电极丝张力的控制中使用。 [0034] 在上述例子中，根据锥形角度Θ来调整电极丝1的张力的控制增益。进行锥形加 工时的电极丝1对着上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的方向根据电极丝1的线直径、电极 丝1的材质、上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质等而不同，电极丝1的张力的控制增益 的值需要使用与这些条件对应的值。因此，在决定进行锥形加工时的电极丝1的张力的控 制增益的值时，不仅要考虑锥形角度Θ，还要考虑电极丝1的线直径、电极丝1的材质、上电 极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质等。
[0035] 因此，以下表示在不只考虑到锥形角度Θ还考虑到电极丝的线直径、电极丝的材 质、上电极丝导轨、下电极丝导轨的材质等的基础上，决定进行锥形加工时的电极丝的张力 的控制增益的值的具体例子。
[0036] 〈1>在使用增加锥形角度Θ，并且电极丝1的线直径比标准线粗的情况下，电极丝 1容易产生振荡，因此降低电极丝1的张力的控制增益。相反，在使用电极丝1的线直径比 标准线细时，电极丝1难以振荡，因此提高电极丝1的张力的控制增益。
[0037] 〈2>在使用增加锥形角度Θ，并且电极丝1的材质比标准线柔软的情况下，电极丝 1容易产生振荡，因此降低电极丝1的张力的控制增益。相反，在使用电极丝1的材质比标 准线硬时，电极丝1难以振荡，因此提高电极丝1的张力的控制增益。
[0038] 〈3>在增加锥形角度Θ，并且变更上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质时(例如 在从单晶金刚石变更为多晶金刚石时)，多晶的上电极丝导轨2、下电极丝导轨3具有依存 于材质的固有的容易振荡的角度，因此与材质对应地增减电极丝1的张力的控制增益。在 使用容易振荡的材质的上电极丝导轨2、下电极丝导轨3时降低控制增益，在使用难以振荡 的材质的上电极丝导轨2、下电极丝导轨3时提高控制增益。
[0039] 对于上述〈1>?〈3>的电极丝1的控制增益的值，将与电极丝1的线直径、电极丝 1的材质、上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质和锥形角度Θ对应地预先通过试验决定 的值作为参数预先存储在存储器装置等存储单元中。另外，在工件5的加工时，自动地调出 与电极丝1的线直径、电极丝1的材质、上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质和锥形角度 Θ对应的参数(张力控制增益）而进行使用。
[0040] 在此，在图2、图3、图4中表示存储在存储单元中的参数的具体例子。图2是上电 极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质是单晶金刚石、电极丝1的材质是黄铜标准线的情况下 的例子。图3是上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质是单晶金刚石、电极丝1的材质是 黄铜软线的情况下的例子。图4是上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质是多晶金刚石、 电极丝1的材质是黄铜标准线的情况下的例子。此外，在图4所示的例子中，表示出在容易 振荡的锥形角度Θ是20°的情况下，通过预备试验进一步调整预先存储的控制增益的数 据的情况。通过预备试验对将上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的材质变更为多晶金刚石的 情况下的容易振荡的锥形角度进行确认。
[0041] 在变更上电极丝导轨2、下电极丝导轨3的相对位置时、变更电极丝1的倾斜角度 时、变更电极丝1的线直径时、变更电极丝1的材质时、变更上电极丝导轨2、下电极丝导轨 3的材质时进行控制增益的值的调出。也可以在每个预定时刻或预定时间进行该控制增益 的值的调出。
[0042] 在使用直径比电极丝1的基准直径大的电极丝1的情况下，电极丝1比基准直径 的电极丝容易振荡，因此调出比基准直径的控制增益小的值的控制增益。相反，在使用直径 比电极丝的基准直径小的电极丝的情况下，电极丝比基准直径的电极丝难以振荡，因此调 出比基准直径的控制增益大的值的控制增益。
[0043] 在使用比电极丝1的基准材质软的电极丝1的情况下，电极丝1比基准材质的电 极丝容易振荡，因此调出比基准材质的控制增益小的值的控制增益。相反，在使用比电极丝 1的基准材质硬的电极丝1的情况下，电极丝1比基准材质的电极丝难以振荡，因此调出比 基准材质的控制增益大的值的控制增益。
[0044] 在使电极丝1倾斜的方法中，有依照加工程序直接指示倾斜角度的方法、依照加 工程序指示U轴或V轴的移动的方法、在预先通过手动使U轴/V轴移动后开始加工的方法。 在变更上述控制增益时，可以使用任意的方法使电极丝1倾斜。
[0045] 在使U轴/V轴移动而变更上下电极丝导轨的相对位置时等变更电极丝1的倾斜 角度时，进行电极丝1的倾斜角度的计算。也可以在每个预定时刻或预定时间进行该计算。
[0046] 通过以下的方法计算电极丝1的倾斜角度。预先存储电极丝1为垂直状态时的上 电极丝导轨2、下电极丝导轨3的U轴和V轴的坐标。在上电极丝导轨2、下电极丝导轨3移 动时，根据上电极丝导轨2、下电极丝导轨3各自的相对垂直状态的相对坐标、Z轴的坐标， 计算上电极丝导轨、下电极丝导轨位置的相对角度。电极丝1通过上电极丝导轨2、下电极 丝导轨3,因此上电极丝导轨、下电极丝导轨位置的相对角度与电极丝1的倾斜角度(锥形 角度）Θ相同，因此上电极丝导轨、下电极丝导轨位置的相对角度直接成为电极丝1的倾斜 角度。
[0047] 求出电极丝1的倾斜角度(锥形角度）Θ的方法如下。
[0048] 如果将电极丝1和上电极丝导轨2的接触位置的坐标设为（Ux、Uy、Y z)，将电极丝1 和下电极丝导轨3的接触位置的坐标设为（Lx、Ly、L z)，能够根据下述公式（1)求出。
[0049]
【权利要求】
1. 一种具有电极丝张力控制功能的线放电加工机，具备： 电动机，其向被加工物供给电极丝； 张力检测单元，其检测上述电极丝的张力； 控制装置，其控制上述电极丝的张力； 上电极丝导轨、下电极丝导轨，其在上述被加工物的上下保持上述电极丝；以及 上电极丝引导单元、下电极丝引导单元，其使上述上电极丝导轨、下电极丝导轨移动来 使上述电极丝倾斜， 该线放电加工机具有使上述电极丝倾斜、使上述加工物和上述电极丝相对移动来进行 上述被加工物的加工的电极丝张力控制功能，其特征在于，该线放电加工机还具备： 张力控制增益存储单元，其与电极丝的倾斜角度对应地存储上述电极丝的张力的控制 增益； 倾斜角度取得单元，其取得上述电极丝的倾斜角度； 张力控制增益设定单元，其从上述张力控制增益存储单元读出并设定与上述所取得的 电极丝的倾斜角度对应的张力控制增益；以及 控制单元，其按照上述所设定的增益控制上述电极丝的张力。
2. 根据权利要求1所述的线放电加工机，其特征在于， 将上述控制增益与上述电极丝的倾斜角度以及上述电极丝的直径、材质、上述上电极 丝导轨、下电极丝导轨的材质中的任意一个或任意的组合对应地存储在上述张力控制增益 存储单元中。
3. 根据权利要求1或2所述的线放电加工机，其特征在于， 上述倾斜角度取得单元在变更上述上电极丝导轨和下电极丝导轨的相对位置时、或者 变更上述电极丝的倾斜角度时、或者每个预定时刻或每个预定时间，取得上述电极丝的倾 斜角度， 上述张力控制增益设定单元从上述张力控制增益存储单元读出并设定与上述所取得 的电极丝的倾斜角度对应的张力控制增益。
【文档编号】B23H7/10GK104096935SQ201410128776
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2013年4月2日
【发明者】葛西广嗣 申请人:发那科株式会社