专利名称：放电加工机及工作液冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放电加工机，其中工作液被供应到一个放电加工区，并且特别涉及一种用于冷却工作液的工作液冷却装置，和一种设有所述工作液冷却装置的放电加工机。
背景技术：
在一种线切式放电加工机中，通过工件和金属丝电极之间产生火花放电加工一个工件。工作液通过一个泵被供应到工件和金属丝电极，由此去除碎渣同时冷却放电加工区以防止温度升高。
加工速度越快，工作液被供应到加工区的压力越大。结果，滞留的碎渣从加工区被去除的越快。更进一步的是，也提高了对金属丝(由于放电加工，金属丝的温度升高)的冷却效果。通常，使用大约最高1.5MPa的工作液供应压力。
另外，使用线切式放电加工机时，为提高加工精度，优选的是不仅加工区还有固定工件的操作台，便于在液体中加工的工作箱，并且进一步的是机器作为一个整体被保持相同恒定温度。
放电加工机基于在放电加工过程中放电而放出热量，此外，通过泵的作用产生热量。通过放电及通过泵产生的热量被工作液吸收，导致工作液温度升高。通常，为冷却这种加热的工作液，工作液被暂时收集在工作液冷却装置的一个箱中，并从此被送到一个冷却器，该冷却器是工作液冷却装置的一部分，以及在被冷却到一个恒定温度之后，返回到工作液冷却装置箱(例如，见JP2562197Y)。
图11示意性地说明了用于放电加工机中的传统工作液冷却装置的结构。在图11中，放电加工机电动放电并且通过在放电加工金属丝和工件之间产生放电来加工工件。为去除在放电加工过程中产生的碎渣以抑制由于通过放电加工产生的热量引起的温度升高，工作液被供应到一个加工区5。所述工作液通过一个放泄泵6从一个净液箱12被放泄到加工区5。工作液通过液箱11并最终收集在一个污液箱13中。收集的工作液接着通过一个过滤泵16被从污液箱13发送到一个过滤器14，碎渣过滤后返回到净液箱12。在此之后，工作液被发送到一个工作液温度控制装置3并且降低通过放电加工提高的温度。
在一个放电加工机中，为进行均匀快速加工，必须在更高压力下放泄工作液(如2.0MPa或更大)。为提高工作液的供应压力，必须使用一个较高输出放泄泵。但是，使用高输出放泄泵，由于增加能量损耗，所以放泄的热量也增加。结果，通过以及被放泄泵放泄的工作液也吸收较多热量，并且从放泄泵放泄的工作液的温度也增加。
从工作液放泄泵放泄的工作液被直接供应到加工区，由此即使工作液在从工作液冷却装置泵送时温度被控制，由于流过工作液放泄泵并且被供应到加热状态的加工区，所以工作液的温度升高。因此，在加工区的工作液的温度大于周围工作液的温度，并且出现梯温，导致损坏精确度。
此外，如图12中示出的，沿着工作液被从工作液放泄泵供应的路线的机构也被加热。特别是，因为这种可使工作液流过这些机构的结构是如上、下金属丝引导装置以及支撑这些引导装置的上、下臂，以致依次保持金属丝及保持相对工件的一个位置并且维持精度，这些机构由于工作液温度的升高受到较大的影响。如果这些机构被移位，那么这些金属丝电极和工件改变相对的位置则导致损坏精确度。
在加工总是发生在相同的泵压下，则也可能维持温度在一个稳定状态。但是，工件的加工经常涉及加工步骤的整个范围。从粗加工需要高压到精加工需要非常低的压力。由此，例如在上下引导装置和上下臂上在粗加工温度和精加工之间产生一个温差，并且这种温差导致定位误差。
也就是，当在高速下执行粗加工时，工作液放泄泵在高速下转运，并且由此通过工作液放泄泵的工作液通过泵驱动加热，以致工作液的温度升高，导致工作液通过的这些机构元件的温度升高并且产生热波动。
换句话说，虽然支撑进行加工的金属丝电极的金属丝引导装置被连接到机构元件的顶部，但是，在加工过程中这些顶部与工件相对的位置由于上述温度升高导致的热波动会滑动。
相反，因为在精加工过程中工作液放泄泵转换到低速运行，工作液温度的升高减弱，在粗加工中已经增加的机构元件的温度减弱，并且支撑金属丝电极的金属丝引导装置返回到它们原来的位置。
因此，精加工是在粗加工过程中的金属丝电极路线的位置进行的，并且在粗加工路线和精加工路线之间出现一个间隙，导到加工精度不良。
如上所述，虽然传统的工作液的温度被控制，但是这种温度控制是工作液放泄泵进口侧的净液箱中进行的，而在工作液放泄泵放泄侧放泄的工作液上没有进行温度控制，因此没有考虑因工作液放泄泵本身引起的工作液的温度波动。
发明内容
本发明提供了一种放电加工机，其中通过一个放泄泵放泄的工作液的温度波动被控制以提高加工精度。本发明也提供了一种工作液冷却装置，其可以维持被输送到加工区的工作液的温度在一个恒定值而与放泄泵的运行状态无关。
依据本发明，用于冷却工作液的一种冷却装置设置在工作液放泄泵的放泄端以抑制从放泄泵放泄出的工作液温度的升高并且维持加工区在一个恒定的温度，由此提高加工精度。
本发明的放电加工机包括一个净液箱其包含可被控制温度的加工液；一个放泄泵，其用于通过管线放泄净液箱内的工作液到加工区；以及一个工作液冷却装置，其设置在所述放泄泵和所述加工区之间，用于冷却从放泄泵放泄的工作液。
工作液冷却装置可包括一部分通过所述净液箱的管线以在该部分管线内部的工作液和净液箱内的工作液之间交换热量。这部分管线可设有翅片。
工作液温度控制装置可被设置用于控制净液箱内工作液的温度，以及工作液温度控制装置可起到工作液冷却装置的作用用于冷却从放泄泵放泄的工作液。
本发明的工作液冷却装置被设置用于一个放电机，其中包含在一个净液箱内的工作液在其温度可控制的状态下通过一个放泄泵放泄以被送到一个加工区。该工作液冷却装置包括用于引导从放泄泵放泄的工作液到加工区的管线；一个热交换器，其连接管线并且设置在净液箱内的工作液中，其用于通过与净液箱内的工作液热交换冷却从放泄泵放泄的工作液。
热交换器可以包括通过净液箱的一部分管线以在管线内部的工作液和净液箱内的工作液之间交换热量。通过净液箱的这部分管线可设有翅片。
如上所述的工作液冷却装置可被给定一个简单的不使用任何电源的热交换管结构。这种热交换管可被给定为从放泄泵出来并且被设置在温度受控的工作液净液箱内的管线的多翅片形式，。从放泄泵放泄的工作液流入热交换管，并且利用通过这个热交换管从放泄泵放泄的热工作液被冷却到一个温度，该温度实际等同于温度受控净液箱内液体的温度。接着冷却的工作液被送到加工部分的上端和下端引导装置，去除碎渣同时维持加工区在一个预定温度。
另外，本发明的放电加工机设有一个工作液温度控制装置，其控制净液箱内工作液的温度。此外，上述工作液冷却装置的功能可与该工作液温度控制装置结合。在这种结构中，工作液温度控制装置可以不仅控制净液箱内的净液的温度，而且可以冷却从放泄泵放泄的工作液。
依据本发明的放电加工机，通过采用上述的结构，即使在高速、精加工情况下放泄泵的运行状态在粗加工和精加工之间波动并且因此增加到工作液的热量改变，供应到加工区的工作液也一直被维持在相同的温度下。因此，在粗加工中的加工路线和精加工中的加工路线相配。此外，本发明控制通过放泄泵放泄的工作液的温度波动并且可因此提高加工精度。此外，工作液冷却装置可维持工作液在一个恒定温度下被放泄而与放泄泵的运行状态无关。
图1示意性示出了放电加工机的机械结构；图2示意性地示出了放电加工机的金属丝电极的一个路线系统；图3示意性地示出了放电加工机的放电加工电流的流动；图4示意性地示出了放电加工机工作液的流动；图5示意性地示出了本发明的放电加工机的总体结构；图6示意性地示出了工作液冷却装置结构的一个例子；图7示意性地示出了热交换器结构的一个例子；
图8a和图8b示意性地示出了热交换器结构的一个例子图9示意性地示出了热交换器的结构的另一个例子；图10示意性地示出了工作液冷却装置结构的另一个例子；图11示意性地示出了用于放电加工机中传统的工作液冷却装置的结构；图12示意性地示出了由于工作液温度的升高引起的机械部件的移位。
具体实施例方式
现在参照附图给出本发明优选实施例的详细说明。
图1-4示意性示出一个放加电工机的结构。图1示意性示出了放电加工机的机械结构。图2示意性地示出了金属丝电极的一个路线系统；图3示意性示出了放电加工电流的流动；图4示意性示出了工作液的流动。
在图1中，放电加工机1包括一个工作台4，其上安装一个工件，以及一个支柱10，其支撑用于引导一个金属丝电极的一个上端引导装置。工作台4在一个机床8的顶上在X和Y轴方向上可移动，并且设有一个驱动机构4x和一个驱动机构4y。驱动机构4x包括一个马达和一个用于在X方向移动的滚珠丝杆，驱动机构4y包括一个马达和一个用于在Y方向移动的滚珠丝杆。另外，支柱10包括一个驱动机构9，其依次包括两个驱动机构9u、9v用于在两个水平方向移动，和一个驱动机构9z用于在垂直方向移动。工作台4和驱动机构9通过来自一个CNC18的控制信号控制的伺服机19的驱动电流驱动。
在图2中，金属丝电极路线系统包括一个供应部分，一个加工区和一个收集部分。金属丝电极被从供应部分发送以在加工区加工一个工件，并且在加工后通过收集部分被收集。
所述供应部分包括一个供应马达31，其提供金属丝电极30，和一个制动器33以及一个用于作用预定量张力到供应的金属丝电极的制动块34。一个上端引导装置35和一个下端引导装置36设置在加工区内保持工件的一个位置。所述金属丝电极30在通过上端引导装置35和下端引导装置36之后由一个下端的导轮37被发送到收集部分。
收集部分包括一个进料轮39，用于从下端导轮37卷绕金属丝电极，以及一个用于驱动进料轮39的进料马达。一个压紧轮38并置压在进料轮39上并且金属丝电极30被保持在两个轮子之间以便作用张力到金属丝电极同时收集加工的金属丝电极在一个金属丝收集箱41内。
在图3中，放电加工电流通过进给电缆44、45被从一个电源供应装置48供应到电极销(进给销)42、43，并且在金属丝电极和工件50之间执行完放电加工之后，通过接地电缆46、47被返回到电源供应装置48。
电极销42被设置在上端引导装置35的上游以致接触金属丝电极30，以及电极销43被设置在下端引导装置36的下游以便接触金属丝电极30，依靠这种设置放电加工电流被供应到金属丝电极30。供应到金属丝电极30的放电加工电流在与工件的间隙之内产生放电并且加工工件50。接着，放电加工电流通过接地电缆46、47从工件返回到电源供应装置48。
对于放电加工电流有两条供应路线。一条路线从进给电缆44到电极销42、金属丝电极30、工件50和接地电缆46。另一条路线从进给电缆45到电极43，金属电极30、工件50和接地电缆47。
电源供应装置48提供其特征取决于加工步骤的放电加工电流到金属丝电极30。电源供应装置48包括一个MPG(主脉冲发生器)和一个SPG(副脉冲发生器)，其控制放电加工电流的供应并且依据设置在CNC内的程序和加工条件供应放电加工电流。
在图4中，放电加工机包括一个加工箱11，一个净液箱12和一个污液箱13。其利用泵P1-P4使工作液循环在这些箱之间，将工作液供应到加工区，收集工作液，净化收集的工作液以及控制电阻率和温度。
收集在净液箱12内的工作液通过工作液放泄泵P1泵送并放泄到加工区。放泄到加工区的工作液将加工产生的碎渣从加工部分去除并且冷却加工区。由于放电加工，工作液的温度已经升高。
在工作液被放泄到加工区之后，其被收集在一个加工箱11内。收集在加工箱11内的工作液包含在加工部分产生的碎渣并且吸收通过放电加工产生的热量，实践证明其温度升高。
加工箱11内的工作液溢入污液箱13并被收集。污液箱13内的工作液通过一个过滤泵P2被送到一个过滤器14并被净化，净化之后工作液被返回到净液箱12。
收集到净液箱12内的净液通过一个循环泵P3发送到一个工作液温度控制装置3。工作液温度控制装置3冷却加热的工作液到一个预定温度并且将其返回到净液箱12。收集在净液箱12内的工作液接着通过循环泵P3被发送到一个离子交换器15。离子交换器15控制工作液的电阻率并且调节其到一个预定电阻率，之后，离子交换器15返还工作液到净液箱12。
如上所述净液箱12内的工作液的温度和电阻率被调节到预定等级。当加工开始供应预定量的工作液到加工箱11时，一个供应泵P4被启动。
本发明带有上述的图1-4中示出的装置结构的放电加工机，通过冷却从放泄泵放泄的工作液来抑制由放泄泵导致的工作液温度的升高。
图5示意性地示出了本发明的放电加工机的总体结构。在图5中，工作液通过放泄泵6被从净液箱12放泄到加工区5并且收集在加工箱11。收集的工作液从加工箱11流到污液箱13，通过过滤泵16放泄以被过滤器14过滤，之后返回到净液箱12，并被泵7送到工作液温度控制装置3。工作液温度控制装置3调节通过放电加工(热源1)产生的热量被加热的工作液到一个预定温度。
除上述结构以外，本发明的放电加工机1包括一个工作液冷却装置2，其置于加工区5和放泄工作液从净液箱12到加工区5的放泄泵6之间。工作液冷却装置2冷却工作液到一个预定温度。所述工作液已经通过放泄泵6(热源2)的热量被加热。通过这样做，通过放泄泵被加热的工作液被调节到一个预定温度以使预定温度的工作液一直被供应到加工区5。
图6示意性地示出了工作量冷却装置的结构的一个例子。在图6中，图5中示出的工作液冷却装置2包括一个热交换器20。热交换器20在被放泄泵12放泄的工作液和净液箱12内的工作液之间交换热量，并且通过这种热交换，在净液箱12端工作液的温度被控制。在净液箱12端工作液通过工作液温度控制装置3被控制温度，并且由此，通过放泄泵6加热的工作液的温度通过热交换器被冷却到一个预定温度。
热交换器20没有电源、马达或其它这种热源，以及由此能维持将被供应到加工区通过热交换器的工作液在一个控制的预定温度。
图7和图8a和图8b示意性地示出了热交换器结构的一个例子。所述热交换器20包括一个工作液通过的管子21，和连接到管子21外部的翅片22。管子21和翅片22可利用带有较好热传导系数一种材料形成，例如不锈钢。管子21的一端被连接到放泄泵6的放泄端和管子21的另一端对着加工区设置，例如，上端和下端引导装置。管子21和翅片22被浸入净液箱12内的工作液内。
流过管子21的工作液与净液箱12内的工作液通过翅片12交换热量，由此冷却通过放泄泵6加热的工作液到净液箱12内的工作液温度。
图8a和图8b从不同角度示出了管子21和翅片22的截面图。翅片22被形成从管子21的外表面径向向外，以获得一个与净液箱12内的工作液接触宽的表面区域。应该理解，虽然在图8b中管子21的直径被给定为30mm并且翅片的形状被给定为每侧边长为100-200mm的矩形，但是本发明不限于这种尺寸和形状，其可以是任何其它的尺寸和形状。
另外，热交换器20可被构成这种结构以致在管子21内管子21不被浸入到净液箱12内的工作液内的地方设置温度传感器23、24。例如，在其进入净液箱12之前，工作液的温度可通过在放泄泵6和翅片22之间安装温度传感器23来探测，以及在通过净液箱12内的热交换器之后和在其被供应到加工区之前，工作液的温度可通过在翅片22和加工区之间安装温度传感器24来探测。
通过温度传感器23、24可从管子21内工作液的温度信息来确定热交换器20在工作。
图9示意性地示出了热交换器结构的另一个例子。热交换器25包括一个圆柱体，其设有多个完全通过圆柱体的通孔。圆柱体的一侧被连接到来自放泄泵6的一个管子上，并且圆柱体的另一侧连接到一个可引导到加工区的管子上。热交换器25被浸入到净液箱12内的工作液12内，以使通孔被工作液充满。从放泄泵6放泄的工作液与净液箱12内的工作液通过圆柱体的外表面和通孔的壁进行热交换，由此冷却加热的工作液。
应该理解，图8a、8b和图9中示出的这些热交换器只是说明性的举例，也可以使用其它的结构。
图10示意性地示出了工作液冷却装置的另一个例子。在这个例子中，工作液冷却装置2与工作液冷却装置3结合。通过放泄泵6泵送的工作液被与工作液温度控制装置3结合的工作液冷却装置2冷却。利用这种结构，控制工作液的装置可被合并成一个单独组件。
本发明不限于上述的实施例和改变，任何不同的改进可落入本发明的精神和范围。由此，为向公众表明本发明的范围，撰写了下面的权利要求。
权利要求
1.一种放电加工机，其包括；一个净液箱，其包含具有可控温度的工作液；一个放泄泵，其用于通过管线放泄所述净液箱内的工作液到加工区；和一个工作液冷却装置，其设置在所述放泄泵和所述加工区之间，用于冷却从所述放泄泵放泄的工作液。
2.如权利要求1所述的放电加工机，其中所述工作液冷却装置包含通过净液箱的一部分管线，以在这部分管线内的工作液和所述净液箱内包含的工作液之间交换热量。
3.如权利要求2所述的放电加工机，其中所述部分管线设有翅片。
4.如权利要求1所述的放电加工机，其中一个工作液温度控制装置被设置用于控制净液箱内工作液的温度，并且所述工作液温度控制装置起到工作液冷却装置的作用，用于冷却从所述放泄泵放泄的工作液。
5.一种用于一个放电加工机的工作液冷却装置，在该放电加工机中包含在净液箱内具有受控温度的工作液通过一个放泄泵放泄以被送到一个加工区，所述工作液冷却装置包括管线，其用于引导从放泄泵放泄的工作液到加工区，和一个热交换器，其与所述管线连接，并且设置在净液箱内的工作液之内，用于通过与净液箱内工作液进行热量交换冷却从放泄泵放泄的工作液。
6.如权利要求5所述的工作液冷却装置，其中所述热交换器包括通过所述净液箱的一部分管线，以在管线内的工作液和净液箱内的工作液之间交换热量。
7.如权利要求6所述的工作液冷却装置，其中通过净液箱的所述部分管线设有翅片。
全文摘要
一种放电加工机，其控制通过一个放泄泵放泄的工作液的温度波动以提高加工精度，以及一个工作液冷却装置保持放泄的工作液温度恒定而与放泄泵的运行状态无关。这种放电加工机利用一个放泄泵泵送温度受控净液箱内的工作液，并且通过管线放泄工作液到一个加工区，以及具有一个工作液冷却装置，用于冷却从放泄泵放泄的工作液。这种工作液冷却装置使一部分管线通过净液箱并且在管线内部的工作液和净液箱内的净液之间交换热量，由此分配从放泄泵增加的热量到净液端并且降低管线内工作液的温度。
文档编号B23H1/00GK1701886SQ20051007348
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月30日 优先权日2004年5月28日
发明者荒川靖雄, 山口巡 申请人:发那科株式会社