电火花线切割加工方法与流程

本发明涉及用于控制电火花线切割加工过程的方法，尤其是涉及用于基于所发生的放电的空间和时间信息来控制电火花线切割加工过程的方法。

背景技术：

电火花线切割加工过程（称为wedm）用途广泛且极其精确。借助于电极丝（金属丝）在工件中切割期望的轮廓。金属丝和工件根据加工程序的指令而相对于彼此移动。通过向工件和金属丝之间的间隙施加电压来进行该过程。通过放电脉冲（称为放电、火花、脉冲）的作用来去除工件材料。

该过程通常通过以下步骤来进行：首先执行藉此来产生几何形状的主切割，并且然后执行一个或多个修整切割以实现期望的最终表面质量。在主切割中，沿着路径的切割速度是伺服控制的，以便维持工件和金属丝之间的适当距离（间隙宽度），其大约为5到50μm。借助于机器轴来调节金属丝和工件的相对位置，并且在过程信号的基础上控制该距离，所述过程信号包括点火延迟时间、平均脉冲电压或导出值中的至少一个。在修整切割中，切割速度再次是伺服控制的，或者是固定速度。

通过电压、电流和时间的基本测量来确定过程信号。例如，基本上通过设定电压信号的上升侧面和下降侧面的阈值水平并确定延迟来确定点火延迟时间。使用点火延迟时间和诸如侵蚀电压水平、电流幅度、电压梯度等的其他过程信号来对脉冲进行分类，以用于监控目的和用于过程优化。可以实时测量、处理和评估过程信号，以获得有关加工过程条件的信息，并可能实时或接近实时地做出反应。

放电沿着金属丝和工件的接合线分布并且根据间隙内的加工条件分布。放电的分布应该基本上是均匀的，以获得最佳结果，但是由于不同的原因，诸如碎片分布、金属丝振动、要去除的材料量的分布等，情况并非总是如此。

已知可以在通过上电流路径和下电流路径馈送的部分电流的基础上计算沿着金属丝和工件的接合线实际发生的放电的位置。例如，ch653585a5[1983-09-07]公开了一种用于计算沿电极丝和工件之间的加工区域中的电极丝部分的放电距离z的方法，所述距离从中心点开始、在电流馈送触点之间进行指示，该方法包括在每次放电过程中减去和加上分别在上下线中的每一个中流动的电流的强度，以及用于获得与减法除以加法的商成比例的值的电路。使用放电位置的该测量结果来监控金属丝的热负荷并防止由于放电密集而引起的金属丝断裂。该文献还建议测量发生器（generator）内的电流。

ch662075a5[1984-10-17]公开了一种用于根据检测到放电的位置、通过wedm机器的上电流馈送支路或下电流馈送支路或二者来选择性地向金属丝提供加工电流的方法。所述检测如前面引用的ch653585a5中解释的那样进行。检测由第一电流电源提供的低功率放电的击穿位置，并且然后通过期望的电流支路选择性地馈送由第二电流电源提供的高功率放电。此外，该方法提供了一种用于通过确定沿着金属丝的任何给定位置处的故障放电的密集度并且通过相应地控制选择性供电来防止金属丝的局部加热的粗略实现方式。

jps6416316a[1987-03-13]还包括两个源，并控制从两个电流馈送支路到间隙的供电，因此与ch662075a具有基本相同的目的和解决方案。

jps6254626a[1985-09-02]公开了一种方法，其中以已知方式测量沿着金属丝的相继的（successive）放电的位置，并且其中将所述位置与走丝速度进行关联以辨别走丝的某一位置处的密集放电的状态。如果检测到密集状态并且该密集状态超过预设持续时间，则可以自动改变诸如脉冲功率之类的处理条件以防止断丝。

jps63288627a[1987-05-19]公开了一种用于改进关于wedm的加工平直度的方法。以已知方式基于在一对电流馈送器中的每一个中流动的电流来确定放电位置；当确定了在预定位置发生放电时，例如通过引入1ms的脉冲暂停来停止脉冲功率的供应达指定的时段。

ep2581162a1[2011-10-13]公开了一种方法，其中以已知方式辨别脉冲类型，并且以已知方式确定每次放电的位置，并且其中针对对加工放电脉冲无贡献的无效放电脉冲的数目进行计数。当检测到在某个位置发生许多无效放电脉冲时，无论上冲洗喷嘴或下冲洗喷嘴哪个更接近无效放电的位置，都修改通过上冲洗喷嘴或下冲洗喷嘴对间隙的冲洗，以消除不均匀的放电状态。

如上面参考现有技术所示，该信息被处理并用于若干应用。加工过程问题是单独解决的，但是取得对电火花线切割加工过程的全盘控制将会是合期望的，其考虑加工的整体进程，并且同时监控间隙中的局部条件以及金属丝的条件。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是通过控制wedm加工的整体进程并通过使加工参数适配至沿电极丝和工件的接合线的最高放电密度来实现均匀的加工表面。该第一个目的是通过以下步骤来实现的：将工件高度hwp划分成多个垂直区段s，设定所定义的观察时段tm，ndtm，然后，并且对于每个放电脉冲di，即，实时地：确定沿着电极丝和工件的接合线的每个放电di的放电位置zdi，并基于所确定的每个放电的位置zdi来将每个放电di分配给工件的匹配垂直区段sj；对在观察时段tm，ndtm内在每个垂直区段si中发生的放电数ndj进行计数；确定观察时段tm，ndtm内的每垂直区段最高放电数ndhigh；将所述每垂直区段最高放电数与一个或多个保护水平进行比较，所述保护水平指定了针对每垂直区段放电数的预定极限；并且最后，如果确定了在一个或多个垂直区段sj中发生的最高放电数ndhigh超过或低于保护水平，则调节至少一个加工参数。

本发明的第二个目的是通过基于在工件的特定位置处的连续放电的发生来控制wedm过程来避免由于密集放电引起的表面损坏。该第二个目的是通过以下步骤来实现的：将工件高度hwp划分成多个垂直区段s；然后，对于每个放电脉冲：确定沿着电极丝和工件的接合线的每个放电di的放电位置zdi，并基于所确定的每个放电的位置zdi来将每个放电di分配给工件的匹配垂直区段sj；对在每个垂直区段sj中发生的连续放电数ndc进行计数；并且如果确定了一垂直区段中的连续放电数ndc超过预定义的最大连续放电数ndcmax，则调节至少一个加工参数。

本发明的第三个目的是通过基于在金属丝的特定位置处的连续放电的发生来控制wedm过程来防止由于在密集放电的情况下产生的过量热负荷导致的金属丝断裂。第二和第三个目的基本上用相同的方法实现。

本发明的第四个目的是通过基于在走丝的每个位置处发生的累积放电数来控制wedm过程来防止由于金属丝表面上的侵蚀凹坑引起的金属丝断裂以及因此的金属丝截面弱化。这里，监控由于在走丝的每个位置处累积的放电数导致的走丝的劣化。该第四个目的是通过以下步骤来实现的：将工件高度hwp划分成多个垂直区段s，并且关于每个放电脉冲：对每个垂直区段sj中发生的放电数nd进行计数；当金属丝走过一垂直区段时，将已计数的放电数在走丝方向上从该垂直区段移到相邻的垂直区段；并且，如果确定了一垂直区段中的放电数ndc超过预定义的最大允许累积放电数ndwmax，则调节至少一个加工参数。

总之，本发明的范围是通过调节的加工参数来控制电火花线切割加工过程，以防止对工件的损坏并避免断丝。对加工参数的调节是考虑到在工件的垂直区段中在观察时段中发生的最高放电数、考虑到在工件的垂直区段中的连续放电数的数目、以及考虑到从金属丝的角度来看在每个垂直区段中发生的累积放电数而做出的。使用用于在时间和空间中获取和映射放电的共同方法来至少部分地融合这些目的。

在进一步的描述中解释了其他方面、有利特性和实施例。

附图说明

现在通过示例并参考附图来描述本发明及其某些实施例。附图示出了以下内容：

图1是电火花线机床的工作区域的简化草图；

图2是根据本发明的用于确定放电分布的记录方案；

图3是例示保护水平设定的图表；

图4是例示垂直区段中的第一示例性放电分布的图表；

图5是例示垂直区段中的第二示例性放电分布的图表；

图6是例示垂直区段中的第三示例性放电分布的图表；

图7a、7b是例示示例性脉冲抑制规则的两个表格；

图8是例示各种工件截面的图像；

图9是例示垂直区段中的第三示例性放电分布的图表；

图10是例示确定电流差值范围的图表；

图11是例示垂直区段中的第三示例性放电分布的图表；

图12是例示金属丝切割过程中的均匀和不均匀材料去除的图像；

图13是例示连续放电计数器的机制的表格。

具体实施方式

首先，参照图1描述根据本发明的电火花线机床的相关零件，但是这不是按真实比例的。

电火花线机床包括工作台12，工件2在加工时安装在工作台12上。电极丝1由上穿线框和下穿线框22、32引导，上、下穿线框22、32分别结合在上、下头部20、30中。上、下头部20、30各自还包括冲洗喷嘴23、33，加工流体通过冲洗喷嘴23、33从上方和下方被引导朝向工件、到切割切槽中。上头部20和下头部30分别包括上、下电流馈送器21、31，通过上、下电流馈送器21、31将放电电流通过滑动触点的方式供给到走丝电极。借助于布线将放电脉冲从发生器5馈送到金属丝1；提供上线缆25和下线缆35以将发生器分离地连接到上、下电流馈送器21、31。放电发生在电极间距离或间隙3中。发生器优选地被设计成与工作槽13完美地集成在一起，如ep2842678a中所公开的。包括上线缆25和上电流馈送器21的部分被称为上馈送路径，而包括下线缆35和下电流馈送器31的部分被称为下馈送路径。上、下馈送路径通常可以各自包括不止一个线缆，或者说不止一个通道，以在工作区域中实现高脉冲电流和对称电流馈送。

例如使用环形电流互感器29、39来分离地测量通过上馈送路径和下馈送路径流到金属丝的部分放电电流i20和i30，其中上载流线缆25穿过环形线圈29并且下载流线缆35穿过环形线圈39。环形电流互感器使得能够实现电流的非接触式感测。载流线缆25、35代表初级导体。环形电流互感器上的次级绕组可用于将电流按比例缩小某一因数，该因数与绕组比成反比。流过上、下馈送器的电流信号i20、i30由差动电流放大器进行比较；电流差信号与放电位置相关联。为方便起见，一般仅在一个发生器通道的上、下馈送路径中测量部分电流。

本发明公开了用于基于沿着电极丝和工件的接合线的工件上的放电位置的确定来控制电火花线切割加工过程的方法，并且包括：

-工件放电分布监控和控制回路（称为第一控制回路），其考虑到具有在观察时段期间发生的最高放电数的垂直区段而实时地适配加工参数；以及

-工件放电密集度监控和控制回路（称为第二控制回路），其考虑到在垂直区段中发生的连续放电数而实时地适配加工参数。

本发明还公开了用于基于走丝上的放电位置的确定来控制电火花线切割加工过程的方法，并且包括：

-金属丝放电密集度监控和控制回路（称为第三控制回路），其考虑到垂直区段中发生的连续放电数而实时地适配加工参数；以及

-金属丝劣化监控和控制回路（称为第四控制回路），其考虑到由于放电凹坑的积累而导致的金属丝的累积局部弱化而适配加工参数。

现在将更详细地描述这些监控和控制回路。

第一控制回路监控沿金属丝和工件的整个接合线的放电分布。该电火花线切割加工控制方法包括以下步骤：将工件高度hwp划分成工件的数目ns个垂直区段s，设定所定义的观察时段tm，ndtm，确定观察时段内每个放电di的放电位置zdi，基于所确定的位置将每个放电分配给垂直区段，并且通过当一放电被分配给该垂直区段时使区段特定的计数器加一（increment）来对每个垂直区段中发生的放电数ndj进行计数。在观察时段中在垂直区段中发生的最高放电数确定了加工过程的调节。将在观察时段中发生的所述最高放电数——即峰值放电数——与至少一个预定义的保护水平进行比较，并且如果保护水平被超过或欠载（under-run），则确定加工参数调节。

每垂直区段放电数的这种簿记提供了有效的监控手段和用于控制过程的工具，其中加工参数被适配至实际放电分布。

垂直区段：现在将更详细地描述本发明的这个方面。工件高度hwp是工件的总高度；上头部的位置一般被设定成与所述工件高度相匹配。因此，z轴位置设定一般等同于总工件高度hwp。工件高度hwp被划分成数目ns个不同的垂直区段s。这些垂直区段s对应于工件的部分高度。这些垂直区段优选具有相同或相似的高度。垂直区段的数目可以是与加工高度无关的预定数目，优选为8至16000，并且更优选为16至256。替换地，垂直区段的数目可以基于实际加工高度来确定，以使得每个垂直区段的尺寸例如是1mm，这与可以借助于部分电流方法确定放电位置的精度相适应。

图2示出了从工件的下边缘（z=0）开始将工件高度划分成垂直区段并将放电分配给相应的垂直区段的这种设置。

放电计数器：向每个垂直区段分派一放电计数器。在每次放电之后，使用部分电流方法分析电流传感器信息。测量流过上馈送路径25和下馈送路径35的部分电流i20和i30的值，并且基于部分放电电流的差（i20-i30）来确定每个放电di的放电位置zdi；因此，放电位置与部分放电电流的差成比例。更具体地，部分放电电流信号的电流差值（i20-i30）除以部分放电电流之和i20+i30乘以电流馈送器之间的半距离（zfu+hwp+zfl）/2确定了沿着金属丝和工件的接合线发生的每个放电di的放电位置zdi，即实际放电距电流馈送器之间的中点的距离。放电位置zdi是电流放电di与电流馈送器之间的中点之间的距离，所述电流馈送器之间的中点在对称构造（zfu=zfl）中对应于工件2的中心位置（在高度的一半处）。该距离具有正号或负号。通过加上半工件高度hwp/2来计算电流放电di距工件底部z=0的距离zli。将放电分配给工件的各个已确定的垂直区段sj，并且将相应的垂直区段sj的放电计数器加1。

观察时段：针对预定义的观察时段来计算放电分布，并且在必要的情况下显示放电分布，所述观察时段被表达为放电脉冲的预定义数目ndtm，或者被表达为预定义的时间tm。观察时段可以看作滚动采样窗口。应适当选择观察时段，以便对于任何工件高度以及在阶梯状零件的情况下，每个垂直区段包括大量的放电。合适的观察时段提供了放电在时间和空间中的分布图，以区分任何不均匀的放电分布。

优选地，不断地用最新的放电信息更新观察时段，使得放电分布实时反映实际情况。优选地，用每个最新添加的放电来消除最旧的放电。

观察时段可以自动确定，以便使持续时间tm或放电数ndtm适配成包括大量放电以用于进一步分析，并提供放电在时间和空间中的分布图。例如，可以在考虑到工件高度、考虑到垂直区段的典型数目和每个垂直区段的典型平均放电数的情况下选择观察时段。

用于信号分析的装置：借助于合适的可编程电路进行信号分析，该电路接收上电流馈送路径和下电流馈送路径的部分电流的值，以已知方式确定每次放电的位置，然后将放电分配给所确定的垂直区段并使所述垂直区段的计数器加1。典型地，所述可编程电路是现场可编程门阵列（fpga）。

计数器阵列可以作为循环缓冲器来管理，使得按时更新放电分布图。例如，用每个新的放电来删除存储器中最旧的放电。然而，这种方法是正式的，可以通过较不精确但更实用的方法来简化该方法。

保护水平：鉴于过程的监控和控制，设定一个或多个保护水平，所述保护水平在于针对每垂直区段放电数的所确定的极限。最初用加工技术建议的加工参数来进行该加工过程，而没有任何特别限制。当垂直区段中的实际放电数超过或者说低于这种保护水平时，采取特定于该保护水平的动作。特别地，考虑到所有垂直区段，如果保护水平被超过或者欠载，则在垂直区段中实际发生的最高放电数确定了相应的加工参数调节。通过这种方式，在考虑到最高放电数的情况下实时地控制加工过程，从而实现对加工过程的安全、平稳且高效的控制。

优选地，整个工件放电分布监控回路（第一控制回路）是永久活动的并且实时操作。其主要功能是使加工参数适配至每垂直区段实际最高放电数或间隙中的峰值放电密度。优选地，当每垂直区段峰值放电数超过所设定的保护水平时，实时地立即适配参数。这通常意味着关于引起了保护水平超限的那个放电之后的放电来进行加工参数调节。通过这种方式，以安全但高效的方式进行该过程。如果超过保护水平，则因此不必完成观察时段以适配加工参数。

另一方面，当每垂直区段最高放电数欠载、即低于给定的保护水平时，加工参数调节可以立即或延迟。通常，在每垂直区段最高放电数低于给定保护水平的情况下的加工参数调节可以在一个或多个观察时段结束时进行，或者在设定的参数调节延迟之后进行。优选地，如果确定了保护水平反复被超过和欠载，则所述参数调节延迟逐渐增加。以这种方式，避免了频繁的加工参数调节。

观察时段的总放电数可以被计算为所设定的每垂直区段平均放电数dsavg和所设定的垂直区段数ns的乘积。例如，所设定的每垂直区段平均放电数dsavg是32，并且所设定的垂直区段数ns是32，因此在这种情况下观察时段的放电数是32*32=1024。反之亦然，可以通过将观察时段的设定总放电数除以所设定的垂直区段数ns来计算在每个垂直区段中在观察时段中发生的平均放电数。在优选实施例中，平均放电数用作用于自动设定保护水平的参考。根据本发明，这可以如下进行：确定在每个垂直区段中发生的平均放电数，而所述平均放电数是通过将观察时段的放电数除以垂直区段s的数目来计算的；并且然后，通过将平均放电数乘以预定义的保护因数（kpl、kpl1、kpl2...）来设定一个或多个保护水平。例如，第一保护水平可以被设定为平均放电数的2倍，即，考虑相对于平均值的预定义因数2用于设定第一保护水平。在上面的示例的情况下，每个垂直区段有32*2=64次放电，因此保护水平被自动适配至所设定的垂直区段数和所设定的观察时段。而且，可以基于节段中的放电数是否超过或低于平均值达预定量来做出决定。

通常，针对各预定的每垂直区段极限放电数来预定义多个保护水平。对于这两种情况设定相同或不同的保护水平，即，当一个或多个垂直区段中的实际放电数超过所确定的极限时的情况，或者当所有垂直区段中的实际放电数低于所确定的极限时的情况。例如，当一垂直区段中的放电数超过第一保护水平时，脉冲暂停被延长，而当所有垂直区段中的放电数低于第二保护水平时，脉冲暂停被缩短。可以例如通过适当地设定针对每垂直区段放电数的某些预定极限来容易地实现保护水平，如图3所示。

保护水平可以替换地被实现为算法，该算法用于确定当在任何垂直区段中超过了已确定的每垂直区段极限放电数时要采用的调节，并且该算法基于沿金属丝和工件的整个接合线的每垂直区段最高实际放电数而逐步调节一个或多个加工参数。例如，在加工平面平行工件的情况下，当超过某个每垂直区段放电数时，可以线性地减小加工参数。从其开始应用减小的该放电数例如是在观察时段期间发生的每垂直区段平均放电数。对于前面提到的32个垂直区段和每个垂直区段平均32个放电的情况，要根据每垂直区段放电数的最高数目ndhigh而应用的脉冲的百分比可以例如确定如下：-0.0022*ndmax+1.0681。

通过使用公式逐步使加工参数适配至每垂直区段放电数的最高数目ndhigh，可以更平稳地操纵该过程。

在优选实施例中，保护水平被设定为加工目标的函数，即速度、精度。如果加工目标是要达到高精度，则可以将保护水平设定为相对较低的值。换句话说，在放电分布中具有相对小的不均匀性的情况下调节加工参数。这里，设定第一保护水平或者说第一保护因数kpl，使得当每垂直区段最大放电数超过平均放电数达例如30％时，发生第一加工参数调节。通过这种方式，快速地检测到不均匀的材料去除，并且参数被适配成获得可能的平直加工（加工表面的垂直平直度），同样如果在任何垂直区段中没有过程劣化的话。

通过对每垂直区段放电数进行计数，不断地确定沿着金属丝和工件的接合线的放电分布。通过设定保护水平，容易地检测一个或多个垂直区段中的高放电数，并且可以调节加工参数以反映放电分布，特别是以使加工参数适配至具有最高放电数的垂直区段。以这种方式监控加工过程并改进加工过程的整体稳定性。

通过对每垂直区段放电数进行计数，该方法进一步快速地辨别由于沿切割路径的阶梯或孔而导致的有效切割高度的变化。如果这些高度变化引起垂直区段中放电数的显著局部上升或多个垂直区段上的放电数的普遍上升，则这可能导致超出保护水平，这触发了加工参数的适配，诸如根据特定保护水平的设定来调节脉冲能量或抑制某些放电脉冲。

也可以根据超限的垂直区段计数器的具体位置来导出加工参数调节。例如，加工参数的调节可以特定地针对其中在最顶部和/或最底部的垂直区段处超过某个保护水平的情况，或者针对其中在半工件高度或其附近的垂直区段处超过某个保护水平的情况。加工参数可以进一步根据其中实际放电数的计数器超过或欠载某一保护水平或每垂直区段平均放电数的垂直区段s的数目进行调节。

在优选实施例中，通过确定外垂直区段计数器和内垂直区段计数器的差来评估平直度误差，其中所述外垂直区段即与工件表面相邻的垂直区段，并且其中所述内垂直区段即工件中央处的垂直区段。特别地，可以将在工件的顶部和/或底部的多个垂直区段中计数的放电总和与在半工件高度处的多个垂直区段计数器中计数的放电总和进行比较。例如，从在工件中央处的10个垂直区段的总和中减去在最顶部5个和最底部5个垂直区段中在观察时段中发生的放电总和，并将计算出的差用作用于确定加工平直度的度量。显然，可以使用相应的平均放电数来代替总和用于该计算。类似地，外垂直区段计数器的放电数与内垂直区段计数器的放电数的比率也可以用作平直度的度量。估计平直度误差的其他变体是可能的。

使用这些值的差或其比率来评估沿电极丝和工件的接合线的不均匀材料去除。特别地，识别和量化平直度误差，诸如如图12所示的切割表面的凹或凸的形状。可以基于所确定的放电密度在加工过程中估计平直度误差的类型和数量，如图11所示。

在优选实施例中，如下估计由不均匀的放电分布得出的平直度误差：

-将工件高度hwp划分成工件的多个垂直区段s，

-设定所定义的观察时段tm，ndtm，

-关于每个放电di，

o确定沿着电极丝和工件的接合线的每个放电di的放电位置zdi，并基于所确定的每个放电的位置zdi将每个放电di分配给工件的匹配垂直区段sj，

o对在观察时段tm，ndtm内在每个垂直区段sj中发生的放电数ndj进行计数，

o将外平均放电数确定为在一个或多个最顶部垂直区段中计数的放电和在一个或多个最底部垂直区段中计数的放电的平均数目，

o将内平均放电数确定为在半工件高度处的一个或多个垂直区段中计数的平均放电数，

o确定所述外平均放电数与所述内平均放电数之间的差，

o基于所述确定的差来调节至少一个过程参数。

误差的类型由该差的符号来指示，并且量由量值来指示。通过合适的加工参数调节来进行所评估的平直度误差校正。

可以通过加工参数的实时调节来平衡不均匀的材料去除。除了金属丝的机械张紧和冲洗力之外，作用在金属丝上的主要的力是由电压确定的金属丝和工件之间的吸引力以及由脉冲电流确定的排斥力。因此，可以通过以下步骤来实时校正平直度误差：识别工件顶部和/或底部处以及半工件高度处的一个或多个垂直区段中的放电密度，从放电密度差导出平直度偏差，比较所述平直度误差与给定的平直度公差，并且通过如下适配加工参数：

•如果确定了零件变凹，即在工件中央处放电密度较高，则降低间隙电压和/或增加脉冲频率和/或增加脉冲幅度；以及

•如果确定了零件变凸，即在工件中央处放电密度较低，则增加间隙电压和/或降低脉冲频率和/或降低脉冲幅度。

也可以使用模型来精炼算法（例如，k1*u²=k2*i，其中u是间隙电压，i是脉冲峰值电流，k1和k2是系数）。

作为上文例示的实时平直度校正的替换，可以通过应用特定的加工策略来实现校正，例如金属丝和工件的相对位移的叠加，诸如在jp62114828a或jp2009233842a中描述的那样，其实现了横向于加工路径的交替移动。这里，横向移动的幅度可以基于如上所述确定的不均匀材料去除来设定，即通过确定外平均放电数与内平均放电数之间的差。

替换地，可以如前所述通过确定垂直区段中的放电密度的差并通过校正后续通过（即，一个或多个修整切割）中的形状误差来实时确定平直度偏差。

在优选实施例中，利用在金属丝和工件的接合线的中间或下方附近发生的每垂直区段峰值放电数来确定是否存在不均匀分布，如图6所示。这种情况有时可能是由于冲洗条件差，并且可能例如与阶梯状零件相关地发生。可以通过计算每垂直区段最高放电数与观察时段期间发生的每垂直区段平均放电数之间的比率来确定不均匀分布。

通过确定要针对每垂直区段平均放电数所采用的保护水平并确定要针对峰值放电数所采用的保护水平并监控这两个保护水平的比率，可以替换地检测放电密集度的趋势。如果该比率例如是2，则可以推导出在金属丝和工件的接合线中存在不均匀的放电分布。在这种情况下，例如通过延长脉冲暂停来进一步适配加工参数。

冲洗：已知冲洗条件对于任何放电加工过程都非常重要。在wedm中，间隙冲洗效率受沿切割路径的高度变化的影响。一旦喷嘴开口没有完全覆盖工件，通过喷嘴23、33提供至切槽的冲洗流体的压力就会下降。图8a-8d示出了沿着切割路径的各种工件区段，从8a中所示的理想冲洗条件到8c和8d中所示的非常困难的冲洗条件。8a中所示的情况是常见情况，具有平行的顶部和底部工件表面，其中冲洗不受任何阶梯或开口的影响。此处，喷嘴通常靠近表面，为切槽提供可能的最佳冲洗。图8b示出了在上方和下方呈阶梯状的工件表面的情况。图8c和8d示出了难以冲洗的状况，其中冲洗的压力由于中间的孔径而下降。在阶梯状零件的情况下，或者在工件边缘附近进行加工时，流体压力可能严重下降，而放电可能仍沿整个工件高度发生。因此，建议通过监控沿加工路径的实际冲洗条件来预期过程退化的发生。这可以通过监控上喷嘴23和下喷嘴33中的冲洗压力而容易地进行，例如借助于与相应的供应回路集成的压力传感器。以这种方式，还可以得出该零件是在上边缘、下边缘处还是在两者处是阶梯状的，并且可以考虑到这点来控制过程。

如上文预期的，如果确定了保护水平被超过或欠载，则每垂直区段最高放电数与所述保护水平的比较导致预定义的动作。一般而言，该预定义动作在于考虑到电极丝和工件的实际接合条件并且预期由于间隙的过度污染导致的过程退化来适配加工参数以实现最佳加工性能（包括切割速度）。该动作基本上是用于以可持续方式进行该过程的冲洗适配或平均能量适配。具体而言，优选设置包括调节以下参数中的一个或多个：

-脉冲暂停，

-脉冲频率，

-脉冲能量或电流，

-冲洗压力和/或流量，

-金属丝速度，

-金属丝张力，

-金属丝相对于工件的相对位置。

优选地，调节加工参数以便不过度影响表面质量，因此主要调节脉冲暂停或脉冲频率。

脉冲抑制：具有类似效果的优选设置在于根据当前确定的保护水平来抑制某些脉冲。可以以多种方式组织该脉冲抑制。现在将参考图7a、7b描述脉冲抑制方案，图7a、7b分别表示用于正常放电的预定义抑制方案（图7a）和用于所谓的“短”放电的预定义抑制方案（图7b）的示例。抑制方案通过应用每垂直区段的可持续的最大放电数量来确定要抑制的放电量以反映当前的加工条件。特别地，根据工件上边缘和下边缘处的冲洗条件以及根据当前观察时段内在垂直区段中的最高放电数和放电类型来确定待抑制的放电的分数。例如，如果工件在上边缘和下边缘处不是阶梯状，并且具有每区段最高放电数的区段在当前观察时段内有67次正常放电，那么放电数相对于正常值减小了1/12。这可以通过在每11个脉冲之后取消一个放电脉冲或通过相应地降低脉冲频率来完成。任何当前选择的主要切割加工技术都采用该方法。

如图7b中可见，对于短放电脉冲采用了用于确定要抑制的放电的相同方法，但是这里要抑制的放电脉冲的分数一般高于关于正常脉冲的情况。

为避免疑惑，指定：所提到的放电脉冲抑制具有加工参数调节的效果，并且因此被这样认为。在这里，根据所确定的冲洗条件以及每垂直区段的最高放电数和类型，总是抑制关于所使用的加工技术指定的放电脉冲的一部分。因此，调节至少一个加工参数包括抑制至少一个相继的放电，或者说抑制通常用于给定加工条件的放电脉冲的一部分。

因此，在优选实施例中，抑制至少一个相继的放电脉冲或相继的放电脉冲的一部分。

在优选实施例中，放电被分类为正常放电脉冲和短放电脉冲，并且放电脉冲电流被适配成使得被归类为正常放电脉冲的放电具有全电流幅度，并且使得被归类为短放电脉冲的放电具有减小的电流幅度，并且具有全电流幅度的放电用第一因数加权，并且具有减小的电流幅度的放电用第二因数加权，并且用第一加权因数和第二加权因数来校正所计数的在每个垂直区段sj中发生的放电数ndj和/或在每个垂直区段sj中发生的连续放电数ndc。

换句话说，放电脉冲被以已知方式分类并相应地加权以反映它们的特性，例如对金属丝和/或表面的损坏。例如，正常放电用因数1加权，而短脉冲用因数1.3加权。可以通过使用两个以上的类别和每个类别的合适加权并确定总加权来使放电脉冲分类方案更加复杂。以这种方式，可以根据脉冲的分类容易地解释（account）放电，并且可以将放电馈送到用于确定要抑制的适当脉冲数目的算法。

示例：下面的示例参考图2例示了实际情况。将具有50mm的高度hwp的工件划分为24个垂直区段，每个区段因此具有大约2.1mm的高度。这里，第一区段s1从z=0开始到z=2.1mm，第二区段s2从z>2.1mm开始到z=4.2mm，等等，直到最后一个区段s24从z>47.9开始到z=50mm。设定1024个放电的观察时段ndtm，其可以对应于200ms的等效观察时段tm。在这种情况下，每垂直区段平均放电数为42.7。

在每个放电脉冲之后，从部分电流i20、i30导出放电位置。在fpga内分析信息，并且使匹配的垂直区段的数字放电计数器加1。在本示例中，在位置zdi=-10mm、即距离工件底部的zli=zdi+hwp/2=15mm处识别出由星形表示的最新放电。因此，最新的放电发生在垂直区段s8中，其范围从z>14.6到z=16.7mm。垂直区段s8的数字放电计数器加1。

图4例示了放电脉冲分布；这里工件高度hwp为54.86mm。工件高度再次被划分成24个垂直区段，每个区段因此具有约2.3mm的高度。在金属丝和工件的整个接合线上，放电的分布相对均匀。在观察时段中检测到的具有最高放电数的区段记录了53个放电脉冲。第一保护水平被设定为每垂直区段64次放电。在该示例性情况下，保护水平将不会干预，因为在观察时段中检测到的最高放电数远低于第一保护水平，并且因为上喷嘴和下喷嘴二者都接近相应的边缘，因此冲洗是有利的。换句话说，针对给定工件和针对期望的加工目标而设定的加工参数保持不受影响。

图5例示了在加工路径的另一位置处针对同一工件的放电脉冲分布。这里，放电主要发生在金属丝和工件的接合线的中央部分，其中一些放电发生在下部。可以得出，工件在上边缘处是阶梯状的并且在下部区域中具有开口。上冲洗喷嘴和下冲洗喷嘴的供应回路中的压力传感器检测到由于工件在上边缘处呈阶梯状的事实而引起的压力下降。将压力传感器提供的信号与一个或多个阈值水平进行比较，以识别冲洗条件。在许多区段中，每垂直区段放电数超过了预定的第四保护水平。根据图7a中的表格，关于在一个边缘处呈阶梯状的工件的第四保护水平的超限触发了三分之一的脉冲的放电脉冲抑制。因此，此处根据保护水平的超限并根据冲洗条件通过脉冲抑制来控制电火花线切割加工过程，通过脉冲抑制意即通过取消正常用于给定设定的放电脉冲的一部分。

范围拟合和校准：如前所述，放电的位置通常是从流过上电流馈送路径和下电流馈送路径的测量出的部分电流的差i20-i30导出的。理论上，在其中具有相同的部分电流信号i20和i30的完全对称的情况下，放电发生在两个电流馈送器之间的中点处。部分放电电流信号的电流差值i20-i30除以部分电流之和i20+i30乘以电流馈送器之间的半距确定了实际放电距电流馈送器之间的中点的距离。由于加工区域中的不均匀的电感、电流馈送路径的不对称性、电流馈送器的磨损或不均匀条件、不同的工件高度、电极丝直径和受限的系统分辨率等等，检测到放电的绝对位置可能略微不精确，或者说偏移了一可变量。

在优选实施例中，针对至少两个不同的工件高度确定放电电流差值（i20-i30）的范围，并且在先前确定的放电电流差值的基础上内插或外推针对任何其他工件高度的放电电流差值的范围。

在优选实施例中，针对至少两个不同的工件高度并且针对一个或多个电极丝直径或类型来识别至少一次部分电流信号i20和i30的放电电流差i20-i30值的范围，因为这些因素影响所述放电电流差的范围。换句话说，放电电流差的范围描述了用给定测试条件确定的分布放电电流差的最高值和最低值。因此可以例如通过针对给定电极丝的线性内插来确定针对其他工件高度的范围，如图10所示。

在优选实施例中，通过自动范围拟合循环来改进放电位置检测的精度，在自动范围拟合循环中，最顶部放电的位置与工件的上边缘的位置相关联和/或最底部放电的位置与工件的下边缘相关联。更确切地说，通过以下步骤来实现范围拟合：确定在至少一个观察时段tm，ndtm期间沿着电极丝和工件的接合线发生的放电分布的最顶部放电和最底部放电；将最顶部放电与工件上边缘的位置相关联和/或将最底部放电的位置与工件的下边缘相关联；以及，校正放电位置标尺以与所关联的位置相匹配。更一般地，在放电分布范围的末端处发生的放电被识别并且被关联至已知位置或者说高度，一般被关联至工件的顶部和底部。以这种方式，校正该放电位置以与所述已知位置相匹配。该自动范围拟合程序可以例如通过以下方法中的一种或多种来进行：

-引起金属丝和工件的整个接合长度上的放电并确定在放电分布的末端处发生的放电。将所识别出的最顶部和最底部的放电关联至诸如工件高度之类的几何信息，分别关联至其上边缘和下边缘；

-在切割方向上略微倾斜金属丝以故意在工件的已知位置、即工件的下边缘处引起放电，或者说在间隙的最顶部、即工件的上边缘处引起放电。再次，将所识别出的最顶部和最底部的放电与工件的相应边缘相关联。通过首先让在下边缘处发生放电，可以立即校正放电位置标尺；

-测量上冲洗喷嘴23和/或下冲洗喷嘴33的冲洗压力pu、pl，并导出工件的最顶部和/或下表面是否与喷嘴接触。以这种方式可以辨别阶梯状工件。

用于放电位置标尺的该最后的自动范围拟合程序包括以下步骤：确定上冲洗喷嘴23的压力pu和/或下冲洗喷嘴33的压力pl；以及，基于所述压力pu和/或pl，确定上冲洗喷嘴和/或下冲洗喷嘴是否邻近工件的上侧和/或下边缘，而，

•如果基于所述压力pu确定了上冲洗喷嘴邻近工件的上侧，则校正放电位置标尺以与工件上边缘的位置相匹配，并且

•如果基于所述压力pl确定了下冲洗喷嘴邻近工件的下侧，则校正放电位置标尺以与工件的下边缘相匹配。

工件高度可以是用户指定的，或是从零件程序或cam导出的，或是在机床上测量的，等等。以这种方式，放电位置得以校正。校准程序可以有利地在加工的最开始时的短的测试时段中执行。

放电电流差的范围的确定优选地由机器制造商进行，而可以使得自动范围拟合循环在具体加工开始时自动发生。

第二控制回路是工件放电密集度监控回路，其用于辨别在工件的任何特定位置处发生的一系列连续放电，并控制加工过程，诸如中断局部放电、或者说临界放电密集度的发生。该第二回路实时进行操作。通过对在同一垂直区段中发生的连续放电、即密集放电进行计数来进行工件的特定位置处的放电密集度的检测。

众所周知，edm过程是一个随机过程；放电发生在放电条件最有利的地方、电场最强的地方。在同一位置处发生的一串连续放电是过度局部污染的迹象，这导致过程退化和工件表面损坏的风险以及断丝的风险。

将工件高度hwp划分成数目ns个不同的垂直区段s的（与第一控制回路一起使用的）相同方法也与第二控制回路一起使用。垂直区段的大小可以相同。

连续放电计数器：根据本发明，每个垂直区段包括连续放电计数器，通过该计数器来对在每个垂直区段sj中发生的连续放电数ndc进行计数。

在本发明的优选实施例中，因此通过以下步骤来避免在任何特定位置处发生的临界连续放电数的发生：将工件高度hwp划分成工件的多个垂直区段s；对在每个垂直区段sj中发生的连续放电数ndc进行计数；以及，如果确定了一垂直区段中的连续放电数ndc超过预定义的最大连续放电数ndcmax，则调节至少一个过程参数。

校正动作：如果确定了垂直区段sj中的连续放电数ndc超过预定义的最大连续放电数ndcmax，则取消至少一个相继的脉冲，或者调节至少一个加工参数。优选地，所述至少一个被调节的加工参数是电气加工参数，因为这些参数对过程条件具有直接影响，而其他调节——诸如冲洗、金属丝速度和金属丝移动等，统称为机械加工参数——也是可能的，但有延迟效果。因此，在大量连续放电的情况下的校正动作可以是一个或多个电气加工参数和一个或多个机械加工参数的调节。

如果在一垂直区段中在某一时段期间没有发生放电，则重置该垂直区段的连续放电计数器。例如，当在所考虑的垂直区段之外发生10次相继放电时，重置计数器。

在替换实施例中，连续放电计数器被构造为循环缓冲器，其存储少量最新放电的最新放电位置序列，或者更好的是，该缓冲器存储与每个最新放电位置相关联的垂直区段sj。例如，如图13所示，连续放电计数器是循环缓冲器，其尺寸被确定为包括最新的10个放电脉冲的垂直区段sj。这一般足以确定放电的定位。确定预定义的最大连续放电数ndcmax的超限是通过监控包括放电位置序列的循环缓冲器中连续相同垂直区段的出现来进行的。在示例性情况下，工件高度hwp被划分为32个垂直区段s，并且预定义的最大连续放电数ndcmax被设定为5。由于这里在垂直区段sj=9中发生了连续放电数ndc=5，因此现在实时地执行延长的脉冲暂停、脉冲抑制或一个或多个其他措施。在替换实施例中，将连续放电计数器与警告连续放电数ndcwarn进行比较。该数目低于预定义的最大连续放电数ndcmax，并且不会引起任何立即脉冲抑制，也不会引起参数调节。然而，如果所述警告连续放电数ndcwarn被连续超过若干次，那么可以指定采取相同或类似的措施，就好像已经超过了预定义的最大连续放电数ndcmax。

优选地，记录某一连续放电数ndcwarn的出现以用于进一步监控、跟踪和控制目的。例如，关于其中发生连续放电的垂直区段来记录警告连续放电数ndcwarn的每次超限，并且如果确定了警告连续放电数ndcwarn被反复超过，则调节一个或多个加工参数。优选地，还相对于沿路径的位置来记录超限。通过记录垂直区段和沿加工路径的位置，提供了警告事件的准确的二维图。例如如上文描述的那样确定的连续局部放电的发生可以用作到机器学习系统的输入值，以确定合适的加工参数并改进该过程。

在本发明的优选实施例中，对在垂直区段sj中发生的连续放电ndc进行计数包括在相邻的垂直区段sj+1中发生的连续放电。

更一般性地，在下列情况下，放电也可以被视为在同一位置连续发生：

-当连续放电发生在两个相邻的垂直区段中时。例如，如果垂直区段捕获3次连续放电，并且然后相邻垂直区段计数了4次连续放电，那么连续放电的总和为7；在7次连续放电的情况下，超过了例如6次连续放电的预定义的最大数ndcmax。以这种方式，还收集在两个相邻垂直区段的边界处发生的连续放电。这也可以以某种方式规避放电位置检测系统的不精确性；

-当在所观察的垂直区段中和一个或多个其他垂直区段中交替地发生时。术语“交替地”意指例如一系列放电中的至少每第二或第三个放电发生在所观察的垂直区段中。通过这种方式，还推断出定位是给定的。

在本发明的另外的实施例中，对一系列放电中的每次放电进行加权以反映一系列放电的时间顺序。例如，在每次放电之后将放电乘以遗忘因数λ<1，例如λ=0.9，以正确地考虑较旧的放电相对于较新的放电。此外，上面提到的遗忘因数（即，根据它们在时间上的连续性对放电进行加权）可以与前面提到的根据脉冲分类的放电加权相结合。

垂直区段的指定在该第二控制回路中是非常有用的，用于在考虑到放电密集度的识别和立即参数调节的情况下簿记每个垂直区段发生的连续放电，以解决放电定位。

优选地，任何事件——即保护水平的任何超限或欠载（第一控制回路）或预定义的最大连续放电数ndcmax的任何超限（第二控制回路）——与在其处记录了所述事件的沿着加工路径的相关联的位置（或工件坐标）一起、并且与所采取的设置一起被记录，并且优选地，这是针对每个加工步骤进行的。以这种方式，可以在考虑到后续的零件检查的情况下跟踪该过程，以将任何缺陷与参数设定、或者说与任何参数调节进行关联。

优选地，在相继的加工步骤（例如，第一次修整切割）期间特别地监控在加工步骤（例如，主切割）期间发生事件的位置，以验证事件是否仍在沿着加工路径的在其处在前一切割期间记录了事件的同一位置处发生。优选地，存储在主切割过程中沿着电极丝和工件的接合线的放电分布。这优选地通过确定沿加工路径的活动垂直区段来进行。该信息用于修整切割以调节加工参数，例如冲洗、预期任何临界条件。以这种方式改进了加工质量。

保持跟踪事件以及与沿加工路径的位置进行关联的这些设置可适用于第一控制回路和第二控制回路二者。

第三控制回路是金属丝放电密集度监控回路，其用于辨别在走丝的任何特定位置处发生的一系列连续放电，并且用于控制加工过程，诸如用于中断局部放电的发生。

该第三控制回路防止在多个放电在短时间内冲击走丝的同一位置的情况下可能发生的断丝。特别地，由在同一位置处发生的多次连续放电引起的过度热弱化加上主要是走丝的永久机械张紧、放电压力和电动力的组合可能引起断丝。这里，连续的局部放电导致加热并因此导致金属丝材料软化，因此不再能够抵抗所提及的组合负荷。

根据本发明，再次通过对在每个垂直区段中发生的连续放电进行计数来进行走丝的任何特定位置处的放电密集度的检测。与第一和第二控制回路一起使用的相同方法，即：将工件高度hwp划分成工件的数目ns个不同的垂直区段s；对在每个垂直区段sj中发生的连续放电数ndc进行计数；以及，如果确定了一垂直区段中的连续放电数ndc超过预定义的最大连续放电数ndcmax，则调节至少一个过程参数；因此也与第三控制回路一起使用。垂直区段的大小可以相同。原则上可以以与上述工件放电密集度监控回路（第二控制回路）相同的方式进行该金属丝放电密集度监控回路（第三控制回路）。如果垂直区段数并非很高并且因此垂直区段相对较宽则可以忽略金属丝在行走的事实。这是因为以下事实：一般，放电频率如此高以至于在走丝的某个位置处密集放电的情况下，这些连续放电仍然发生在同一垂直区段中或者在最坏的情况下也是在相邻的垂直区段中。但是，如果垂直区段数很高并且金属丝通过每个垂直区段的迁移时间在脉冲放电频率的范围内，则走丝速度不能被忽视。

现在通过示例来证实这一点。wedm的走丝速度在100到400mm/s的范围内，并且主切割的脉冲频率在5khz到100khz的范围内，并且修整切割的脉冲频率高达2mhz。假设工件高度hwp为50mm，将工件高度划分为ns=50个垂直区段，每个垂直区段s因此具有1mm的高度。假设放电脉冲频率fd为5khz（td=200μs）且最高走丝速度为400mm/s（tvs=25ms），那么如果在金属丝的固定位置处发生连续放电则仍有12.5个放电脉冲可能发生在同一垂直区段或后一垂直区段中。

由于wedm过程是随机的，因此相继的放电正常来说在任意位置处发生。如果在同一位置处发生连续放电，则根据本发明，这将通过对在垂直区段sj或随后的垂直区段sj+1中发生的连续放电数ndc进行计数来确定。这里同样，如果确定了垂直区段sj中的连续放电数ndc超过针对所设定的电极丝所准许的预定义的最大连续放电数ndcmax，则调节至少一个过程参数，例如一个或多个相继的放电脉冲被取消。金属丝放电密集度监控回路所允许的最大连续放电数ndcmax可以与工件放电密集度监控回路相同或不同。

通过似真性检查可以降低获得“假阳性事件”的风险，似真性检查还包括监控一个或多个过程信号，诸如侵蚀电压、延迟时间、短放电脉冲数或者其他的。

如同所述，将在每个垂直区段中发生的连续放电数ndc与预定义的最大连续放电数ndcmax进行比较。最大连续放电数ndcmax通常通过对多个加工参数或者说过程条件的实验来确定。

在优选实施例中，使用机器学习、优选地使用分类或逻辑回归技术来确定预定义的最大连续放电数ndcmax。具体地，使用分类或逻辑回归型算法来确定针对其他加工条件的最大允许连续放电数ndcmax，如上所述，其导致至少两种不同的状态，即“安全条件”和“断丝”条件。此外，可以添加额外的分类状态，诸如接近临界断丝条件。状态的替换表示可以是例如0到5，其中0是安全的而5是断丝。针对不同的加工参数确定预定义的最大连续放电数ndcmax，所述加工参数包括金属丝类型、材料和几何形状等。这里，除了所应用的电流、电压、金属丝速度、金属丝张力、上下冲洗喷嘴中的压力等加工参数之外，还可以包括诸如水温、金属丝条件等的次要加工条件来预测断丝安全状态。因此，使用各种加工参数和连续放电发生数ndc来执行所述分类算法的训练，其中记录金属丝条件，例如至少记录为“安全”和“断丝”。基于这样的训练，确定在给定的加工参数下导致断丝条件的ndcmax的值或者接近断丝条件的ndcmax的值。这种断丝预测条件例如被训练一次，并且算法的参数由机器制造商确定一次。然而，可以针对各种应用在机器的生命周期期间不断更新训练集和算法参数的识别，其中将应用特定的细节添加到训练集以不断更新ndcmax和/或ndcwarn值，所述值可以针对该特定或类似的加工状态能够确定哪里涉及到断丝或工件损坏，加工是处于“安全”条件还是接近“临界”条件。

另外，基于安全或临界状态和所确定的最大连续放电数ndcmax，控制回路可以采取校正动作来改变加工参数，诸如放电频率和放电电流等，以最大化加工的生产率。在优选实施例中，一旦从曾经执行的训练或者不断更新用于训练的信息而知晓了这样的ndcmax，就使用加强型算法来适配加工参数，以便总是将加工状态限制在安全和临界之间。加强学习型算法的使用对将过程导入“安全”状态的加工参数的改变给予回报，而不对将过程导向“临界”状态的参数改变的动作给予回报。由于该算法试图获得更高的累积回报，因此过程控制试图使加工保持在安全条件附近，而不是可能导致断丝或表面损坏的临界条件。因此，已知的分类或逻辑回归和加强型机器学习算法的组合可以不断地引导加工参数控制以使过程保持在“安全”条件中以避免断丝同时保持过程生产率接近最佳。

在优选实施例中，使用机器学习、优选地使用分类或逻辑回归技术来类似地进行与第一控制回路一起使用的保护水平的确定。同样，使用分类或逻辑回归型算法来确定其他加工条件所需的保护水平，并且其导致至少两种不同的状态，例如“安全过程”和“过程劣化”条件。

第四控制回路是金属丝磨损监控和控制回路。该第四控制回路确定在走丝电极沿着与工件的接合线移动期间走丝电极所经受的累积局部磨损。

每次放电都会在工件和金属丝二者中产生凹坑。由于金属丝穿过工件，金属丝不断更新，但每个凹坑都代表金属丝中的瑕疵。这当然是主要关于主切割发生的问题，其中使用数百安培的非常高的峰值电流。如果在走丝通过零件期间在走丝的同一位置处发生多次放电，则金属丝截面可能过度减小，并且金属丝因此可能在走丝的机械张力和由在已经弱化的位置处发生的放电引起的其他力的组合负荷下断裂。此外，某些金属丝是覆盖锌的；锌由于其材料属性而增强了切割性能，诸如通过蒸发而贡献于散热，然而一旦锌相被局部消耗，则金属丝不再受保护。因此，该第四控制回路的范围是要确定在工件前面通过期间所经受的累积局部磨损，并且如果确定了金属丝的某个区域已经受了临界次数的放电，则采取适当的动作。

根据本发明的该方面，再次通过对在工件的每个垂直区段中发生的放电进行计数来确定在走丝的任何特定位置处的累积局部磨损。因此，对于第四控制回路，将工件高度hwp划分成数目ns个不同的垂直区段s并且对在每个垂直区段中发生的放电进行计数的（与第一、第二和第三控制回路一起使用的）相同方法仍然还是有效的。然而，这里，在每个计数器移位间隔处，将每个垂直区段的放电数的计数器值在走丝方向上移位至相邻的垂直区段。由于在大多数wedm中，走丝方向是垂直的，因此随着金属丝向下行进，由最顶部垂直区段sz的计数器计数的放电数在走丝方向上移位至相邻的较低垂直区段sz-1的计数器，并且在第二垂直区段中发生的新放电被累积，并且每个相继的垂直区段都一样，直到金属丝到达最底部的垂直区段s1。每个新的放电都被加到针对每个垂直区段的先前计数的放电中。以这种方式，在将金属丝移动纳入考虑的情况下确定针对每个垂直区段的实际累积放电数，以获得实时金属丝磨损模型。

不断地识别在所有垂直区段上发生的最高累积放电数ndwhigh，并将其与给定的电极丝可以安全地承受其而不会断裂的在同一垂直区段中发生的最大允许累积放电数ndwmax进行比较。

借助于实验来识别每垂直区段最大允许累积放电数ndwmax，或者基于当前加工参数、条件和设定来估计ndwmax，或者基于已知的加工参数、条件和设定来外推ndwmax。如果确定了存在由于累积的局部放电数ndwhigh对应于或超过所述最大允许累积放电数ndwmax而导致断丝的风险，则启动用于降低断丝风险的对策。该对策可以是例如以下中的一个或多个：金属丝速度的增加、金属丝张紧力的减小、冲洗的调节以及延长的脉冲暂停等。

另一方面，如果确定了在当前加工参数和条件下从未达到所述最大累积放电数，则可以降低金属丝速度。例如，如果每垂直区段最大累积放电数是10，但是在显著时间内确定的所有垂直区段上发生的最高累积放电数ndwhigh,high是7，则可以降低金属丝速度。通过这种方式，金属丝速度自动适配至金属丝的实际磨损，并且在低断丝风险的情况下更高效地使用金属丝。

为了以足够的精度在空间上配置每个放电并且确定由于截面的减小而导致的金属丝弱化，垂直区段的高度必须相对较小。这意味着在同一垂直区段中可能不会发生在走丝的同一位置处发生的两次连续放电。通过金属丝穿过整个垂直区段所需的时间、因此通过走丝速度、通过工件高度hwp、通过工件高度的垂直区段数以及通过脉冲频率来确定计数器移位间隔。

例如，在脉冲频率为5khz的情况下，脉冲周期为0.2ms。假设走丝速度为200mm/s，工件高度hwp为50mm，将工件高度划分成ns=2000个垂直区段，每个垂直区段s为25μm，因此贯穿时间为0.125ms。在该示例的情况下，在金属丝的同一位置处的连续放电不会落在同一垂直区段中，从而可以安全地配置放电。计数器移位间隔对应于贯穿时间0.125ms。

利用本发明的方法，用户可以利用最大切割速度参数来执行任何电火花线切割加工，而无需特别注意该零件是平面平行的、阶梯状的、具有变化的切割区段还是包括开口。在任何情况下并且在没有断丝的情况下，将基于所设定的保护而自动地应用所需的加工参数调节。

在知晓放电位置的情况下，可能期望显示目前加工的切割轮廓，其中可能精确地表示目前切割轮廓，从而反映真实的几何切割条件。

根据放电的位置来监控放电是一种强有力的手段，其中的一些已在上文详细描述。例如，可以使用此处描述的某些设置（非决定性的）：

-检测上电流路径和/或下电流路径的劣化，特别是电流馈送器的条件；

-确定加工条件的劣化，例如具有高电阻或倾向于形成氧化层的工件材料；

-确定沿电极丝和工件的接合线的其中更频繁地检测到加工条件的劣化的位置（垂直区段），并导出合适的冲洗条件、类型和强度、或其他参数设定；

-扫描确定沿电极丝和工件的接合线的放电的垂直分布的加工轮廓，并导出形状误差，诸如平直度误差或锥度误差。例如，由于由侵蚀碎片对电介质的不均匀污染或由于金属丝振动等，在主切割中切割的轮廓可能在某些垂直区段中被过度加工。优选地，轮廓扫描是在修整切割内进行的。这里，如果确定了误差超过预设极限，则可以确定并校正形状误差。所述轮廓扫描可以包括确定和分析过程信号，诸如在观察时段期间在每个垂直区段中发生的平均点火延迟时间或平均脉冲电压等；

-在加工开始时将金属丝与工件对齐。再次通过确定沿电极丝的接合线的放电的垂直分布来进行该对齐，并且在金属丝切割方向上校正金属丝倾斜角以在整个工件高度上实现放电分布。例如，金属丝倾斜角的调节是在第一观察时段之后进行的，并且在相继的观察时段期间重复，直到在整个工件高度上发生放电；

-通过用诸如jps55011761a或ep578018中公开的扫描方法扫描现有轮廓、但是使用关于本发明描述的放电位置检测方法来执行所述轮廓的测量和/或返工。这里优选地以固定速度和预定义的扫描方向（例如cw、ccw）来扫描轮廓，并且控制上穿线框和下穿线框的位置，以便沿着金属丝和工件的接合线产生分布式放电。通过在垂直于当前扫描方向的方向上移动金属丝来控制间隙宽度。存储、处理所述轮廓扫描的路径以生成新的零件程序。然后，该程序可以用于返工当前零件或切割类似零件；

-如果确定了在预计发生放电的位置处不想要这样的放电，则选择性地抑制放电脉冲。通过确定低功率导频脉冲的位置并主动抑制高功率放电脉冲来进行选择性抑制。在修整切割中，如果预计这些连续放电发生在同一位置处，则通过确定放电脉冲的位置并通过抑制紧随其后的放电脉冲来进行选择性抑制。选择性抑制可以用于校正圆柱形切割中的形状误差。还可以通过抑制超过针对某一位置的期望放电数的所有放电来使用选择性抑制来实现选择性偏移校正，例如在锥形切割中。

本发明针对的是电火花线切割加工过程，但是本文所述的某些设置相应地可适用于刻锻模机或任何其他电火花加工机床，只要能够识别和分类放电位置/区域即可。

参考标号

-1电极丝

-2工件

-3间隙，电极间距离

-4切割切槽

-5wedm发生器

-10电火花线机床（wedm）

-12工作台

-13工作槽

-20,30上头部和下头部

-21,31上电流馈送器和下电流馈送器

-22,32上穿线框和下穿线框

-23,33上冲洗喷嘴和下冲洗喷嘴

-25,35上电流线缆和下电流线缆

-29,39上环形电流互感器和下环形电流互感器

-

-i20,i30部分放电电流

-hwp工件高度

-s垂直区段

-sa活动垂直区段

-sj垂直区段（位置）

-tm,ndtm观察时段

-tm预定义时间段

-ns垂直区段数（数量）

-na活动垂直区段数（数量）

-dsavg预设的每垂直区段平均放电脉冲数

-ndtm预定义的放电脉冲数

-di放电脉冲

-zdi,zli放电位置，距wp中心的，或者是距wp底部的

-zfl,zfu从下（或者说上）电流馈送器到下（或者说上）wp表面的距离

-ndj每垂直区段放电数

-ndhigh最高放电数

-kpl保护因数

-ndc连续放电数

-ndcmax最大连续放电数

-ndcwarn警告连续放电数

-ndwhigh最高累积放电数

-ndwhigh,high最高的最高累积放电数

-ndwmax允许的最大累积放电数

-pl,pu下（或者说上）冲洗喷嘴处的压力

-rhigh最高放电数比平均放电数的比率

-rhigh,max最高放电数比平均放电数的允许的最大比率。