导线放电加工用电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种导线放电加工装置，在形成于导线电极与工件(work)之间的加工间隙间歇性地产生放电，而对工件进行加工。本发明尤其涉及一种通过控制开关元件而向加工间隙反复供给电流脉冲的电源装置。
【背景技术】
[0002]已知有一种电容器式电源装置，通过电容器(capacitor)的放电而在加工间隙产生放电。电容器并联连接于加工间隙。电容器式电源装置能供给上升相对较急遽的电流脉冲。然而，电流脉冲的供给取决于电容器的充放电。因此，电流脉冲的波形不齐整，表面粗糙度变得不均匀。而且，在电容器式电源装置中，需要相对长的断开(off)时间来恢复加工间隙的绝缘。而且，由于电流脉冲的上升时间的缩短有极限，因此难以提高加工速度。
[0003]另一方面，非电容器式电源装置不包含电容器，而是通过控制串联连接于加工间隙的开关元件，向加工间隙供给电流脉冲。电流脉冲的脉宽与电流峰值(peak)可以容易地控制，因此由电流脉冲形成的凹坑(crater)状的孔的尺寸变得均匀。结果，表面粗糙度更小，较为优选。
[0004]在一般的导线放电加工中，要制作一个产品，会执行加工条件不同的多个步骤。首先，在工件上大概形成所期望的轮廓。接着，高精度地从切割面除去多余材料，以便使轮廓的尺寸满足要求值。最后，进行精加工，以提升切割面的粗糙度。步骤越临近精加工，电流脉冲使用的能量越小。在精加工前的步骤中，大多数非电容器式电源装置向加工间隙供给具有固定长脉宽的梯形形状的电流脉冲。这种电流脉冲会提高加工速度。但是，该电流脉冲无法提升表面粗糙度，因此精加工所需的时间会变长。
[0005]已知如果电流脉冲以IMHz以上的高频向加工间隙供给，表面粗糙度便会提升。专利文献I公开了通过施加交流电压而以高频向加工间隙供给电流脉冲。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:国际公开2002-58874号
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]然而，这种电流脉冲在切割面上形成的孔虽然微细，但不均匀，并不优选。本发明的目的在于:在精加工前的步骤中，不牺牲加工速度地提升表面粗糙度。其他目的及本发明的优点将在接下来的说明中叙述。
[0011]解决课题的手段
[0012]本发明涉及一种导线放电加工用电源装置，包括:第一直流电源(11);
[0013]第一开关元件(12、18)，设置在第一直流电源与加工间隙(7)之间；
[0014]第二直流电源(21)；
[0015]第二开关元件(22)，设置在第二直流电源与加工间隙之间；
[0016]放电产生检测器(42)，产生检测信号(St)，该检测信号(St)表示已在加工间隙产生放电；以及
[0017]脉冲产生装置(40)，控制第一开关元件及第二开关元件。
[0018]为了在加工间隙产生放电，脉冲产生装置接通第二开关元件，对加工间隙施加第二直流电源的电压，响应放电产生检测器的检测信号，以规定频率间歇性地接通第一开关元件，而向加工间隙供给连续的电流脉冲，当电流脉冲未达到基准电流(Ir)时，停止供给连续的电流脉冲。
[0019]电流从第一直流电源经由第一开关元件流向加工间隙的电路优选为不包含限流电阻。规定频率只要为IMHz以上即可。
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明的电源装置的框图。
[0021]图2是表示图1的脉冲产生装置的动作的时序图。
[0022]图3是表示实际的间隙电压与间隙电流的图。
【具体实施方式】
[0023]参照图1，对本发明的导线放电加工用电源装置的一实施例进行说明。图1中的电源装置适于精加工前的步骤。电源装置包含主电源电路10及辅助电源电路20。加工间隙7形成在导线电极5与工件6之间。主电源电路10在加工间隙7产生放电而在放电电流已经开始流通时，供给用于加工的主要放电电流。主电源电路10中的电阻与电感(inductance)被设定得尽量小。辅助电源电路20对加工间隙7施加用以感应放电的电压。在主电源电路10包含辅助电源电路20的功能的情况下，也可以省略辅助电源电路20。
[0024]主电源电路10包含第一直流电源11、第一开关元件12、第一开关元件18、检测电阻13、及检测电阻14。第一开关元件12、第一开关元件18是为了对在加工间隙7流通的电流进行控制而设置。第一直流电源11的输出电压可变。第一开关元件12设置在第一直流电源11的正极与加工间隙7之间，第一开关元件18设置在第一直流电源11的负极与加工间隙7之间。检测电阻13与加工间隙7并联连接于第一直流电源11。检测电阻14串联地设置在加工间隙7与第一开关元件12之间。主电源电路10不可避免地会物理地远离加工间隙7。低电感线15将主电源电路10与加工间隙7连接。主电源电路10还包含设置在检测电阻14与低电感线15之间的防逆流二极管(d1de) 16。
[0025]第一直流电源11产生15V?450V的直流电压。第一开关元件12是上升性能与耐压性能优秀的金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor，M0SFET)。低电感线15是同轴电缆(cable)。防逆流二极管16防止因在加工间隙7产生的逆电压所致的电流回流到第一直流电源11。主电源电路10除了包含加工间隙7中的电阻及电阻值小的检测电阻14以外，不包含限流电阻。因此，主电源电路I不包含实质性的电阻元件，电流的损耗得到降低。结果，主电源电路10能以高频提供峰值更高的电流脉冲。而且，主电源电路10不具有线圈(coil)或电感元件，而是经由低电感线15与加工间隙7连接。因此，在主电源电路10中，可以提供具有更急剧的上升缘的电流脉冲。结果，主电源电路10可以提供高频的电流脉冲。
[0026]辅助电源电路20包含第二直流电源21、第二开关元件22、限流电阻23、防逆流二极管24、及极性切换电路25。第二直流电源21并联连接于第一直流电源11。第二开关元件22为了对施加于加工间隙7的电压进行控制，而设置在第二直流电源21与加工间隙7之间。限流电阻23在加工间隙7与第二直流电源21之间，串联连接于第二开关元件22。防逆流二极管24串联连接于第二直流电源21。极性切换电路25设置在第二直流电源21与第二开关元件22之间，且包含开关元件的桥接电路。
[0027]第二直流电源21产生80V的直流电压。第二开关元件22是MOSFET。防逆流二极管24防止冲击电流向第二直流电源21回流。极性切换电路25使第二直流电源21的直流电压的极性在正极性与反极性之间切换。当为正极性时，导线电极成为负极，工件成为正极。当为反极性时，导线电极成为正极，工件成为负极。
[0028]检测电阻13对加工间隙7的电压(“间隙电压”)Vg进行侦测。间隙电压Vg被供给至数字比较器(Digital Comparator) 42的输入端子A。控制装置100向数字比较器42的输入端子B供给基准电压Vr0基准电压Vr被设定为略微低于第二直流电源21的输出电压Vo的值。例如，当第二直流电源21的输出电压Vo为90V时，基准电压为87V。控制装置100可以变更基准电压Vr。数字比较器42对比间隙电压Vg与基准电压Vr，而构成放电产生检测器。当间隙电压Vg变成基准电压Vr以下时，数字比较器42输出表示已在加工间隙7产生放电的脉冲(impulse)信号St。
[0029]对检测电阻14的两端施加的检测电压表示在加工间隙7流通的电流(“间隙电流”)Is，并供给至差动放大器46的其中一个输入端子(-)。可变电阻与差动放大器46的另一个输入端子(+)连接，基准电压Vd被供给至差动放大器46的另一个输入端子。控制装置100可以通过切换信号来变更基准电压Vd。基准电压Vd表示电流峰值的设定值Ip。电流峰值是加工条件之一，表示电流脉冲的峰值。当间隙电流Is为电流峰值的设定值Ip以下时，差动放大器46向脉冲产生装置40供给第二基准信号Si。
[0030]表示间隙电流Is的检测电压也被供给至峰值保持(hold)电路47。峰值保持电路47保持表示间隙电流Is的检测电压在规定周期内的最大值。峰值保持电路47每规定周期地将表示最大电压的矩形波连续地向数字比较器48的输入端子A供给。因此，峰值保持电路47发挥着将模拟(analog)信号转换成数字信号的模拟数字(Analog to Digital，AD)转换器的功能。控制装置100将表示第一基准电流Ir的电压向数字比较器48的输入端子B供给。第一基准电流Ir低于电流峰值的设定值Ip。不均匀的电流脉冲对于表面粗糙度来说并非优选，因此第一基准电流Ir优选为高于设定值Ip的1/2。数字比较器48每规定周期地对比间隙电流Is与第一基准电流Ir。当间隙电流Is低于第一基准电流Ir时，数字比较器48产生第一基准信号Sr。
[0031]控制装置100向脉冲产生装置40提供包括断开时间OFF在内的加工条件。脉冲产生装置40向第一开关元件12、第一开关元件18供给第一栅极(gate)信号Gatel，向第二开关元件22供给第二栅极信号Gate2。第一