专利名称：电火花加工装置和电火花加工方法
技术领域：
本发明涉及一种在电极和被加工物之间加上电压，利用两者的极间所产生的放电现象来对被加工物进行加工的电火花加工装置和电火花加工方法，尤其涉及那种每经过一定时间进行一次临时增大极间距离的跳跃动作或者根据加工状态来控制跳跃动作的电火花加工装置和电火花加工方法。
背景技术：
过去，电火花加工装置每经过一定时间进行一次跳跃动作(即临时增大电极和被加工物的极间距离)，或者根据加工状态进行跳跃动作，通过该跳跃动作来排除堆积在电极和被加工物之间的加工屑，提高电火花加工的速度和精度。
图14是表示过去的电火花加工装置的构成的方框图。并且，图15是说明过去的电火花加工装置的跳跃动作的说明图，图15(a)是表示跳跃动作时的极间距离变化的时间图；图15(b)是表示跳跃动作时的速度变化的时间图；图15(c)是表示跳跃动作时的加速度变化的时间图；图15(d)是表示图15(a)的傅立叶变换结果的图。
在图14中，极间伺服控制部3根据极间电压检测部7所检测出的电极11和被加工物12之间的极间电压来控制主轴13的位置，利用极间的放电现象来对被加工物12进行电火花加工。另一方面，跳跃控制部102按照一定时间或根据加工状态来进行临时增大极间距离的控制。极间伺服控制部3和跳跃控制部102的切换通过切换部SW10的切换动作而进行。跳跃控制部102在进行跳跃动作时通知极间伺服控制部3，同时把切换部SW10从极间伺服控制部3切换到跳跃控制部102侧。
以下参照图15，说明跳跃动作。跳跃控制部102在经过了一定时间时或者达到了规定加工状态时t1开始跳跃动作。跳跃动作，首先以速度V1来提升电极11，使极间距离从距离11变为距离12。在极间距离达到距离12时t2，把电极11从上升切换到下降，使电极11按照速度-V1进行下降。在极间距离达到13时t3，使电极11的速度-V1改变为速度-V2，使电极11减速，使极间距离回复到距离11。在时点t3，使速度-V1降低到-V2是因为若使电极11继续以速度-V1下降，则由于电极11的惯性作用有可能使电极11和被加工物12碰撞。
在这种过去的电火花加工装置中，在时点t1、t2、t3上，由于使速度紧急改变，所以产生机械控制系统响应速度慢和移动量超过目标位置的问题。并且，因为极间距离的轨迹是包含高频成分在内的轨迹，所以对机械系统的共振进行激励，在跳跃动作结束后仍有一小段时间有残余振动。这样，电火花加工在把电极11和被加工物12的极间距离保持在数μm--数十μm的状态下，在极间加电压进行加工，所以，由于微小残余振动的作用而产生加工精度和速度大幅度降低的问题。
并且，过去，为了防止残余振动的影响和轴的移动量过大而造成加工精度降低，有的电火花加工装置增大减速距离(13-11)。但这时，跳跃动作时间长，出现总加工时间增长的问题。
也就是说，过去的电火花加工装置的跳跃动作使速度和加速度急剧变化，因此，残余振动和减速距离的设定，造成加工精度和加工速度大幅度降低的问题。
并且，实际上，由于被加工物12和电极11、电火花加工装置的质量、加工条件、电火花加工装置的常年变化等不同，跳跃动作时的最佳设定频率和频率的允许最大成分值也不一样。在此情况下，虽然通过调整这两个因素，能够进一步缩短加工时间，而且提高加工精度。但是，由电火花加工装置的使用者来把这些设定频率和允许最大成分值调整到最佳状态是很困难的。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于获得一种能缩短加工时间而且提高加工精度的电火花加工装置和电火花加工方法。
为了解决上述问题，涉及本发明的电火花加工装置具有
极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大。
上述跳跃控制部具有一种生成平滑的指令轨迹的指令轨迹生成装置，其指令轨迹的频率成分在不大于规定频率或规定频率以内的规定频率范围内，上述跳跃控制部利用该指令轨迹生成装置所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。例如，指令轨迹生成装置利用一种具有机械系统的共振频率以下的低频成分的正弦波来生成指令轨迹，所以在跳跃动作结束后没有残余的机械系统的振动，能提高加工精度。
涉及以下发明的电火花加工装置，其中具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大。
上述跳跃控制部具有一种用于生成平滑指令轨迹的指令轨迹生成装置，该指令轨迹具有一种从不大于规定频率的第1频率开始到超过该规定频率的第2频率为止的频率范围以外的规定频率范围内的频率成分，上述跳跃控制部利用由上述指令轨迹生成装置生成的平滑的指令轨迹来控制上述跳跃动作。例如，指令轨迹生成装置利用一种具有充分离开机械系统的共振频率的频率成分的正弦波来生成指令轨迹，所以，跳跃动作结束后不会残留机械系统的振动，能进行高精度加工。
涉及下一个发明的电火花加工装置，其中具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大。
该跳跃控制部具有一种生成平滑指令轨迹的指令轨迹生成装置，用于把不小于规定频率或超过规定频率的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满，上述跳跃控制部利用由上述指令轨迹生成装置生成的平滑的指令轨迹来控制上述跳跃动作。例如，指令轨迹生成装置生成一种平滑的指令轨迹，该轨迹把超过机械系共振频率的高频成分控制在不大于规定值。
所以，在跳跃动作结束后，不会残留机械系振动，能进行高精度加工。同时，通过减少振动和减少过冲量(过调量)，能减小电极的减速距离，结果，能缩短整体的跳跃动作时间，提高加工速度。
涉及下一个发明的电火花加工装置，其中具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大。
上述跳跃控制部具有一种生成平滑指令轨迹的指令轨迹生成装置，用于把从规定频率未满的第1频率起到超过该规定的频率的第2频率止的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满，上述跳跃控制部利用上述指令轨迹生成装置所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。例如，指令轨迹生成装置生成一种平滑指令轨迹，用于把机械系的共振频率附近的频率成分值控制在不大于规定值，所以，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能进行高精度加工。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中，上述跳跃控制部还具有滤波器，该滤波器对轨迹进行整形，使其达到平滑，把上述规定频率范围内的频率成分值控制在上述不大于规定值或规定值未满。例如，设置一种模拟滤波器，生成平滑指令轨迹，用于把超过机械系共振频率的高频成分值控制在不大于规定值，所以，在跳跃动作结束后，不会残留机械系的振动，能进行高精度加工。同时，通过减少振动和减少过冲量，即可减小电极的减速距离，结果，能缩短整体的跳跃动作时间，提高加工速度。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中由上述指令轨迹生成装置来对把上述规定频率范围内的频率成分值已控制在不大于规定值或规定值未满的多个轨迹进行加法运算，生成一种已控制在上述不大于规定值或规定值未满的平滑指令轨迹。这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系振动，能进行高精度加工。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中还具有一种存储装置，用于存储上述规定频率范围、或者包括上述规定频率范围和上述规定值在内的上述跳跃动作的条件信息。上述指令轨迹生成装置根据上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值来生成上述平滑指令轨迹，能灵活地更改设定跳跃动作。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中还具有一种设定输入装置，用于设定输入上述规定频率范围、或者上述规定频率范围和上述规定值中的至少一个，上述指令轨迹生成装置，根据由上述设定输入装置所设定的上述规定频率范围或者上述规定频率和规定值来生成上述平滑指令轨迹。这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，因此能很容易的设定高精度加工。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中上述跳跃控制部还具有跳跃动作评价装置，用于检测上述跳跃动作中的状态，评价该跳跃动作；设定更改装置，用于根据跳跃动作评价装置的评价结果来设定更改上述规定频率范围或上述规定值、或者上述规定频率范围和上述规定值。这样，跳跃动作评价装置对实际的电极动作进行评价，设定更改装置根据该评价结果来自动地设定更改成规定频率范围和规定值等最佳加工条件，因此，能自动地进行高速度而且高精度的加工。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中上述指令轨迹生成装置生成一种与上述跳跃动作相对应的规定函数，该函数能满足上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值，对该规定函数进行1以上的积分处理或1以上的微分处理，生成一种上述指令轨迹或者与该指令轨迹相对应的控制指令。这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度发。同时，通过减少振动，或者减小过冲量，即可减小电极的减速距离，其结果，能缩短总的跳跃动作时间，提高加工速度。
涉及下一个发明的电火花加工装置，在上述发明中上述跳跃控制部根据与上述平滑指令轨迹相对应的指令速度或指令加速度来控制上述跳跃动作。这样，能以高速度高精度进行灵活的电火花加工。
涉及下一个发明的电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大。
该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹具有不大于规定频率或者不大于规定频率的规定频率范围内的频率成分；跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
例如，指令轨迹生成步骤是利用具有机械系的共振频率以下的低频成分的正弦波来生成指令轨迹，所以，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
涉及下一个发明的电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大。
该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹具有从不大于规定频率的第1频率起到超过该规定频率的第2频率止的频率范围以外的规定频率范围内的频率成分；跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
例如，指令轨迹生成步骤是利用具有充分离开机械系的共振频率的低频成分的正弦波来生成指令轨迹，所以，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
涉及下一个发明的电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大。
该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹是把不小于规定频率或者不小于规定频率的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满；跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
例如，指令轨迹生成步骤生成一种平滑的指令轨迹，该轨迹是把超过机械系共振频率的高频成分控制在不大于规定值，所以，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
同时，通过减小振动和减小过量，即可减小电极的减速距离，其结果，能缩短整体的跳跃动作时间，能提高加工精度。
涉及下一个发明的电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大。
该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹是把从规定未满的第1频率起到超过该规定频率的第2频率止的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满；以及跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
例如，指令轨迹生成步骤生成一种把机械系共振频率附近的频率成分值控制在不大于规定值的平滑指令轨迹，所以，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
涉及下一个发明的电火花加工方法，其特征在于在上述发明中上述指令轨迹生成步骤包括加法运算步骤，用于对多个轨迹进行加法运算，该轨迹把上述规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满；以及生成步骤，根据由上述加法运算步骤所计算出的轨迹，来生成一种控制在上述不大于规定值或者规定值未满的上述平滑指令轨迹。
这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
涉及下一个发明的电火花加工方法，其特征在于在上述发明中还包括一种设定输入步骤，该步骤用于设定输入上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值中的至少一个；上述指令轨迹生成步骤根据由上述设定输入步骤所设定的上述规定频率范围或上述规定频率和规定值，生成上述平滑指令轨迹。这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，因此能很容易地设定高精度加工。
涉及下一个发明的电火花加工方法，其特征在于在上述发明中还包括跳跃动作评价步骤，用于检测上述跳跃动作中的状态，评价该跳跃动作；设定更改步骤，用于根据上述跳跃动作评价步骤的评价结果，来设定更改上述规定频率范围或上述规定值或上述规定频率范围和上述规定值。
这样，由跳跃动作评价步骤对实际的电极动作进行评价；由设定更改步骤根据该评价结果，自动地设定更改成规定频率范围和规定值等最佳加工条件，所以能自动地进行高速和高精度加工。
涉及下一个发明的电火花加工方法其特征在于在上述发明中上述指令轨迹生成装置生成一种与上述跳跃动作相对应的规定函数，该函数能满足上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值，对该规定函数进行1以上的积分处理或1以上的微分处理，生成一种上述指令轨迹或者与该指令轨迹相对应的控制指令。这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度发。同时，通过减少振动，或者减小过冲量，即可减小电极的减速距离，其结果，能缩短总的跳跃动作时间，提高加工速度。
涉及下一个发明的电火花加工方法，在上述发明中上述跳跃动作控制步骤根据与上述平滑指令轨迹相对应的指令速度或指令加速度来控制上述跳跃动作。这样，能以高速度高精度进行灵活的电火花加工。
图1是表示本发明第1实施例的电火花加工装置构成的方框图。
图2是表示本发明第1实施例的电火花加工装置跳跃轨迹生成部所生成的指令轨迹一例的图。
图3是表示本发明第2实施例的电火花加工装置跳跃轨迹生成部所生成的指令轨迹一例的图。
图4是表示本发明第3实施例的电火花加工装置的构成的方框图。
图5是表示本发明第4实施例的电火花加工装置跳跃轨迹生成部所生成的指令轨迹一例的图。
图6是表示图5所示的傅立叶变换结果的图。
图7是表示本发明第5实施例的电火花加工装置的跳跃轨迹生成部所生成的指令轨迹所对应的傅立叶变换结果的一例的图。
图8是表示本发明第6实施例的电火花加工装置构成的方框图。
图9是表示本发明第7实施例的电火花加工装置跳跃轨迹生成部所生成的指令轨迹一例的图。
图10是表示本发明第7实施例的指令轨迹的一例的图。
图11是表示本发明第8实施例的电火花加工装置构成的方框图。
图12是表示本第9实施例的跳跃轨迹生成部所生成的指令轨迹一例的图。
图13是图12的一部分波形的分解波形一例的图。
图14是表示过去的电火花加工装置的构成的方框图。
图15是说明过去的电火花加工装置的跳跃动作的图。
具体实施例方式
以下参照附图，详细说明涉及本发明的电火花加工装置和电火花加工方法的最佳实施例。
首先说明本发明的第1实施例。图1是表示本发明第1实施例的电火花加工装置的构成的方框图。在图1中，加工电源控制部5根据加工条件存储部4内所存储的与加工电源控制有关的信息，对加工电源10进行控制，把电压加在电极11和被加工物12之间。
极间伺服控制部3根据对电极11和被加工物12之间的极间电压进行检测的极间电压检测部7的极间电压检测结果、以及位置检测部8的电极11位置检测结果，对极间距离进行控制。极间伺服控制部3对主轴用马达控制部6进行控制，在该控制条件下，对主轴用马达9进行驱动，使主轴13的位置上下移动，这样一来，使电极11移动，其结果，对电极11和被加工物12的极间距离进行控制。而且，极间伺服控制部3根据加工条件存储部4内所存储的伺服控制条件来进行控制。
另一方面，跳跃控制部2根据加工条件存储部4内所存储的跳跃动作条件信息，按照每一定时间或者按照加工状态，进行跳跃动作控制，使极间距离临时增大。跳跃控制部2和极间伺服控制部3的极间距离控制一样，通过主轴用马达控制部6、主轴用马达9和主轴13，对电极11和被加工物12的极间距离进行控制。这时，跳跃控制部2根据进行电极11位置检测的位置检测部8的位置检测结果，对极间距离进行控制。
用极间伺服控制部3进行的控制、以及用跳跃控制部2进行的控制和切换，均通过切换部SW来进行。跳跃控制部2在进行跳跃动作时，把进行跳跃动作的信息通知到极间伺服控制部3内，同时，对切换部SW进行控制，从极间伺服控制部3侧切换到跳跃控制部2侧。
跳跃控制部2具有跳跃轨迹生成部1。跳跃轨迹生成部1根据加工条件存储部4内所存储的跳跃动作条件信息，生成一种图2(a)所示的极间距离指令轨迹，由跳跃控制部2根据该指令轨迹来对跳跃动作进行控制。而且，图2(b)表示图2(a)所示的指令轨迹傅立叶变换结果。
图2所示的跳跃动作的指令轨迹采用了借助于比标准频率fc低的频率f的正弦波而生成的轨迹。在此，若把极间距离设定为‘L(t)’，则可用下式表示。
L(t)＝(I2-I1)sin2πf1(t-t1)+I1式中，f＜fc。f1是指令轨迹的频率成分。并且，I1是跳跃动作开始时点t1和跳跃动作结束时点t2中的极间距离，I2是跳跃动作时的极间距离的最大值。而且，、标准频率fc在此采用电火花加工装置(机械系)的共振频率。
上述极间距离L(t)的式子存储在加工条件存储部4中。跳跃轨迹生成部1从加工条件存储部4中根据极间距离L(t)的式子来生成指令轨迹，由跳跃控制部2根据该指令轨迹来控制跳跃动作。
在该实施例1中，跳跃轨迹生成部1利用仅有比共振频率fc低的频率f1成分的正弦波来生成平滑指令轨迹，所以，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
而且，在上述实施例1中，利用仅有比标准频率fc低的一个频率f1成分的正弦波来生成指令轨迹，但也可以是标准频率fc以下，也可以生成这样一种指令轨迹，即其中包括能满足标准fc未满的条件的2个以上的频率成分。
并且，在上述实施例1中，标准频率fc采用了机械系的共振频率。但也可以是根据控制系的频率响应而求出的截止频率和数字控制器的取样频率的1/2，以及这些设定的标准频率，例如，截止频率的A倍(0＜A≤1)的频率。
再者，在上述第1实施例中，对跳跃动作的指令轨迹，即极间距离的位置进行控制，但也可以对极间距离进行速度控制或加速度控制。
以下说明本发明的实施例2。该实施例2的电火花加工装置的构成，加工条件存储部4内所存储的极间距离L(t)的式子和跳跃轨迹生成部1的指令轨迹的生成处理不同于图1所示的电火花加工装置，其他构成与图1所示的电火花加工装置相同。
图3是表示该发明的实施例2的电火花加工装置的跳跃轨迹生成部1所生成的跳跃动作的指令轨迹以及该指令轨迹的傅立叶变换结果。图3所示的跳跃动作的指令轨迹用一种正弦波来生成，该正弦波具有从标准频率fc的0.9倍起到1.1倍止的频率以外的频率成分。也就是说，指令L(t)可用下式表示L(t)＝(I2-I1)sin2πf2(t-t2)+I1但，f2＜fc×0.9或者f2＞fc×1.1。式中，f2是指令轨迹的频率成分。并且T1是跳跃动作开始时点t1和跳跃动作结束时点t2的极间距离；I2是跳跃动作时的极间距离的最大值。而且，标准频率fc在此采用电火花加工装置(机械系)的共振频率。
上述极间距离L(t)的式子被存储在加工条件存储部4内。跳跃轨迹生成部1从加工条件存储部4中根据该极间距离L(t)的式子来生成指令轨迹，跳跃控制部2根据该指令轨迹来控制跳跃动作。
在该实施例2中，跳跃轨迹生成部1生成这样一种正弦波的平滑指令轨迹，该正弦波仅有从共振频率fc的0.9倍到1.1倍的频率以外的频率f2，即充分离开共振频率fc的频率f2成分。因此，在跳跃动作结束后不会残留机械系振动，能进行高精度的加工而且，在上述实施例2中，利用只有从标准频率fc的0.9倍到1.1倍的频率以外的一个频率f2的正弦波来生成指令轨迹。但也可以生成能满足条件的包括2个以上的频率成分在内的指令轨迹。
并且，在上述实施例2中，仅用标准频率fc的0.9倍到1.1倍的频率以外的频率来生成指令轨迹，但也可以仅用标准频率fc的的A倍(0＜A≤1)到B倍(1≤B)的频率以外的频率来生成指令轨迹。
再者，标准频率fc采用了机械系的共振频率，但也可以采用从控制系的频率响应中求出的截止频率和数字控制器的取样频率的1/2作为标准频率。
并且，在上述实施例2中，利用指令轨迹来控制跳跃动作，即对极间距离的位置进行控制，但也可以对极间距离进行速度控制或加速度控制。
以下说明本发明的实施例3。该实施例3中的电火花加工装置，其构成是在图1所示的电火花加工装置上增加了加工条件输入部14。
图4是表示作为本发明实施例3的电火花加工装置的构成的方框图。在图4中，加工条件输入部14向加工条件存储部4内输入跳跃动作条件信息，即跳跃动作用的轨迹生成时所用的参数。例如，设定输入上述标准频率fc和f＜fc等条件。
在本实施例1中因为使用者能利用加工条件输入部14任意地设定输入标准频率fc等，所以，能抑制跳跃动作结束后的机械系的振动，能按使用者要求的高精度进行加工。
以下说明本实施例4.该实施例4中的电火花加工装置的构成，其加工条件存储部4内所存储的极间距离L(t)的式子以及跳跃轨迹生成部1的指令轨迹的生成处理不同于图1所示的电火花加工装置，其他构成与图1所示的电火花加工装置相同。
图5是表示作为本发明实施例4的电火花加工装置的跳跃轨迹生成部1所生成的跳跃动作的指令轨迹的图。并且，图6是表示图5所示的指令轨迹的傅立叶变换结果的。图5所示的指令轨迹是从时点t1至时点t4大体上形成山的形状的轨迹。把从时点14上的极间距离13起到跳跃动作结束时点t3上的极间距离I1止的距离设定为减速距离(I3-I1)。
另一方面，图5所示的指令轨迹如图6所示进行控制，使标准频率(共振频率)fc以上的频率范围的频度成分值变成规定值C以下。
其结果是，在该实施例4中，生成一种指令轨迹，该轨迹是共振频率fc以上的高频范围的频率成分值被控制在规定值C以下，所以，在跳跃动作结束后，不会残留机械系振动，能提高加工精度。同时，由于该振动减少和过调量减少，所以能减小减速距离(I3-I1)，其结果，能缩短总的跳跃动作时间(t3-t1)，能提高加工速度。
而且，在上述实施例4中，采用了机械系共振频率作为标准频率fc，但也可以采用从控制系的频率响应中求得的截止频率或者数字控制器的取样频率的1/2，另外，也可以采用这些设定的标准频率，例如截止频率的A倍(0＜A≤1)。
并且，在上述实施例4中，用指令轨迹来控制跳跃动作，即对极间距离的位置进行控制。但也可以对极间距离进行速度控制或加速度控制。
以下说明本发明的实施例5。在上述实施例4中，生成一种指令轨迹，其共振频率fc以上的频率范围的频率成分值为规定值C以下，在该实施例5中，从共振频率fc的0.9倍的频率起到共振频率fc的1.1倍的频率止的频率范围内的频率成分值为规定值C以下。
图7是表示例如近似于图5的指令轨迹的傅立叶变换结果的一例的图。如图7所示，在该实施例5中，从共振频率fc的0.9倍的频率(0.9·fc)起到共振频率fc的1.1倍的频率(1.1·fc)止的频率范围的频率成分值为规定值C以下。
在该实施例5中，因为生成的指令轨迹，其中对机械系共振频率附近的频率成分值进行了抑制。所以，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
而且，在上述实施例5中，标准频率fc采用了机械系的共振频率。但也可以采用从控制系统的频率系统的频率响应中求出的截止频率和数字控制器的取样频率的1/2，以及其设定的标准频率，例如截止频率的A倍(0＜A≤1)的频率。并且，在上述实施例5中，生成一种跳跃动作的指令轨迹，其中，从共振频率的0.9倍的频率起到1.1倍的频率止的频率范围内的频率成分值被控制在规定值C以下。但是，也可以把从控制频率fc的A倍(0＜A≤1)的频率起到共振频率fc的B倍(1≤B)的频率止的频率范围内的频率成分值抑制到规定值C以下。
再有，在上述实施例5中，用指令轨迹来控制跳跃动作，即对极间距离的位置进行控制，但也可以对极间距离进行速度控制或加速度控制。
以下说明本发明的实施例6.在上述实施例4、5中均由跳跃生成部1来生成了这样一种指令轨迹，它把各频率范围中的频率成分值抑制到了规定值C以下，但在该实施例6中，在跳跃控制部2的输出级设置了一种滤波器15，用于把共振频率fc以上的频率范围内的频率成分值抑制到规定值C以下。
图8是表示本发明实施例8的电火花加工装置的构成的方框图。在图8中，滤波器15是模拟滤波器，把共振频率fc以上的频率范围内的频率成分值抑制在规定值C以下进行输出。其他构成与图1所示的电火花加工装置的构成相同。
在该实施例6中，把由模拟滤波器构成的滤波器15设置到跳跃控制部2的输出级上，输出这样一种指令轨迹，它把共振频率fc以上的频率范围内的频率成分值抑制到规定值C以下，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。并且，振动减少，过冲量减小，所以，能减小减速距离(I3-I1)，能缩短整体的跳跃动作时间(t3-t1)，能提高加工速度。
而且，在上述实施例6中，利用模拟滤波器来把共振频率fc以上的频率范围内的频率成分值抑制到规定值C以下，但也可以在跳跃轨迹生成部1内采用数字滤波器，以便生成一种能把共振频率fc以上的频率范围内的频率成分值抑制到规定值C以下的平滑指令轨迹。
并且，在上述实施例6中，用指令轨迹来控制跳跃动作，即对极间距离的位置进行控制，但也可以对极间距离进行速度控制或加速度控制。
以下说明本发明的实施例7。在该实施例7中利用多个轨迹来生成一个指令轨迹。
图9是说明跳跃动作的指令轨迹生成处理的一例的图，其中采用本发明实施例7的电火花加工装置的跳跃轨迹生成部1.在图9中，利用图9(a)所示的正弦波L1(t)和图9(b)所示的矩形波L2(t)来生成图9(c)所示的指令轨迹L(t)。也就是说，指令轨迹L(t)可用下式表示。
L(t)＝L1(t)+L2(t)式中，正弦波L1(t)是一种具有比设定频率即共振频率fc低的频率成分的正弦波。所以，正弦波L1(t)，共振频率fc以上的频率范围内的频率成分值为零。
另一方面，矩形波L2(t)可由下式表示。
L2(t)＝0(t＜t1)D(t1≤t≤t3)0(t3＜t)若对该矩形波L2(t)进行傅里叶级数展开，则L2(t)=(4D/π)Σm=0∞(1/(2m+1)]]>.sin(2(2m+1)π/(t3-t1))(t-t1))
若利用该式来求f[Hz]的频率成分值的大小，则为4D/πf(t3-t1)因为频率f越高，频率成分值越小，所以，为了使共振频率fc的频率成分值达到规定值C以下，可充分减小“D”值，或者充分增大时间值(t3-t1)，这样，频率f为共振频率fc以上的全部频率范围内的频率成分值均为规定值C以下。
跳跃动作的指令轨迹L(t)是这些函数，即正弦波L1(t)和矩形波L2(t)之和，所以，能把超过共振频率fc的频率范围内的频率成分值设定到规定值C以下。
在该实施例7中，考虑到各轨迹的函数的频率成分值，生成这样一种跳跃动作的指令轨迹，它使超过共振的频率fc的频率范围内的各频率成分值之和为规定值C以下，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。
而且，在上述实施例7中利用正弦波L1(t)和矩形波L2(t)之和来生成指令轨迹L(t)，但也可以使正弦波L1(t)和矩形波L2(t)分别增加2种以上。另外，也可以使正弦波L1(t)和矩形波L2(t)分别增加2种以上，生成指令轨迹L(t)。并且，也可以增加其他轨迹函数。例如增加三角波等，生成指令轨迹。
并且，在上述实施例7中仅仅利用从跳跃动作开始时点t1起到跳跃动作结束时点t3止的全部时间范围所定义的函数之和来求出指令轨迹，但也可以对时间范围进行分区，分别对各个时间范围生成指令轨迹，把这些时间范围连接起来的轨迹作为指令轨迹加以求出。
例如，如图10所示，也可以利用仅仅定义从时点t1到时点t4的时间范围(t1＜t3＜t4)的函数L11(t)、L21(t)、以及仅仅定义从时点t4到时点t3的时间范围的函数L12(t)、L22(t)，进行以下设定在从时点t1到时点t4的时间范围内，要使函数L11(t)和函数L22(t)之和能满足上述频率范围内的频率成分值达到不大于规定值的条件；在从时点t4到时点t3的时间范围内，要使函数L12(t)和函数L22(t)之和能满足上述频率范围内的频率成分值达到不大于规定值的条件。并且，在此情况下，也可以进一步划分fc成多个时间范围。例如，也可以划分成3个以上的时间范围，利用多个轨迹之和分别对每个时间范围求出指令轨迹。
并且，在上述实施例6中，用指令轨迹来控制跳跃动作，也就是说对极间距离的位置进行控制，但是，也可以对极间距离进行速度控制和加速度控制。
以下说明本发明实施例8。在该实施例8中，跳跃控制部2对跳跃动作的动作状态进行评价，根据该评价结果，自动地重新设定指令轨迹，以便形成适当的跳跃动作。
图11是表示本实施例8的电火花加工装置构成的方框图。该电火花加工装置，其跳跃控制部2的构成不同于图1所示的电火花加工装置，其他构成与图1所示的电火花加工装置相同。
在图11中跳跃控制部2具有评价部21和设定更改部22。评价部21根据加工条件存储部4内所存储的动作条件信息，在跳跃轨迹生成部1中生成指令轨迹，根据该生成的指令轨迹来进行跳跃动作。评价部21在该跳跃动作的进行中产生振动的情况下，向设定更改部22发出指示，使其更改指令轨迹，即降低共振频率fc或者减小允许振动量(规定值C)。
设定更改部22把该指示存储到加工条件存储部4内。即对加工条件存储部4内的跳跃动作条件信息自动地进行设定更改。通过该设定更改，在下次进行跳跃动作时按照采用了设定更改即修正后的跳跃动作条件信息的指令轨迹来进行跳跃动作。
在该实施例8中，因为对主轴13(电极11)的实际动作进行评价，对共振频率fc和允许振动量(规定值C)的条件进行设定更改，所以能对加工条件自动地进行优化，能提高加工速度和精度。
而且，在上述实施例8中，在由评价部21进行评价的跳跃动作的下一个跳跃动作时采用已设定更改过的跳跃动作的指令轨迹，但是，也可以从设定更改后的第2次跳跃动作时起才开始使用设定更改后的指令轨迹。
以下说明本发明的实施例9。在该实施例9中，考虑到加速度的各函数的频率成分值，对加速度轨迹进行2次积分，以便超过共振频率fc的频率范围的频率成分值之和达到规定值C以下，以此来生成指令轨迹。
图12是表示指令轨迹生成处理的一例的图，该指令轨迹是由本发明实施例9的电火花加工装置的跳跃轨迹生成部1生成的。首先，如图12(a)所示，决定加速度轨迹。也就是说，对时点TA1～TA16之间的各区间决定以下加速度轨迹。
TA1≤t＜TA2a(t)＝a1/2(1-cos(2πf1(t-TA1)))式中，f1＝1/(2(TA2-TA1))TA2≤t≤TA3a(t)＝a1TA3＜t＜TA4a(t)＝a1/2(1+cos(2πf2(t-TA3)))式中，f2＝1/(2(TA4-TA3))TA4≤t≤TA5a(t)＝0TA5＜t＜TA6a(t)＝a2/2(-1+cos(2πf3(t-TA5)))式中，f3＝1/(2(TA6-TA5))TA6≤t≤TA7a(t)＝-a2TA7＜t＜TA8a(t)＝a2/2(-1-cos(2πf4(t-TA7)))式中，f4＝1/(2(TA8-TA7))TA8≤t≤TA9a(t)＝0TA9＜t＜TA10a(t)＝a3/2(-1+cos(2πf5(t-TA9)))式中，f5＝1/(2(TA6-TA5))TA10≤t≤TA11a(t)＝-a3TA11＜t＜TA12a(t)＝a3/2(-1-cos(2πf6(t-TA11)))式中，f6＝1/(2(TA12-TA11))TA12≤t≤TA13a(t)＝0TA13＜t＜TA14a(t)＝a4/2(1-cos(2πf7(t-TA13)))式中，f7＝1/(2(TA14-TA13))TA14≤t≤TA15a(t)＝a4TA15＜t＜TA16a(t)＝a4/2(1+cos(2πf8(t-TA15)))
式中，f8＝1/(2(TA16-TA15))其中，正弦波部分的频率fi(i＝1、2、……、8)设定为比共振频率fc小的值。
并且，在TA1≤t≤TA4的区间内的加速度轨迹的波形中可以包括由图13的实线所表示的矩形波。该矩形波分别为高度a1/2、宽度TA4-TA1以及高度a1/2、宽度TA3-TA2的2个矩形波之和，所以，按照减小a1值或增加时间宽度的方法进行设定，以便频率f的频率成分值2a1/πf(TA4-TA1)+2a1/πf(TA3-TA2)达到规定值C以下。
同样，对于TA5＜t＜TA8、TA9＜t＜TA12、TA13＜t＜TA16各区间，也决定加速度函数，以便频率f的频率成分达到规定值C以下，而且，最大极间距离12、最高速度V1、减速距离12、减速距离达到时的速度-V2分别能满足各种条件。
也就是说，求出图12(b)的速度轨迹，该轨迹是对图12(a)的加速度轨迹进行了1次(阶)积分；最后求出图12(c)的指令轨迹，该轨迹是再进一步对图12(b)的速度轨迹进行积分，也就是说对图12(a)的加速度轨迹进行了2次积分。
在该实施例9中，考虑到加速度的各函数的频率成分，对加速度轨迹进行2次积分，生成指令轨迹，以便超过共振频率fc的频率范围的频率成分值之和达到规定值C以下。所以，这样，在跳跃动作结束后不会残留机械系的振动，能提高加工精度。并且，由于振动少，过冲量小，所以能减小减速距离(I3-I1)，能缩短整体的跳跃动作时间(t3-t1)，能提高加工速度。
而且，在上述实施例9中，生成跳跃动作的指令轨迹，以便加速度轨迹能满足条件，通过对该加速度轨迹进行2次积分，作为极间距离的指令值，即指令轨迹，但是，跳跃控制部2也可以用速度轨迹或加速度轨迹来代替该指令轨迹，进行速度控制或加速度控制。
另外，在指令轨迹的生成中，进行2次的积分处理，但是，也可以进行仅1次或者3次以上的积分处理；，也可以为代替积分处理而进行1次以上的微分处理，求出所需的指定轨迹、速度轨迹、加速度轨迹。
在产业上利用的可能性本发明能够利用于那种在电极和被加工物之间加电压，利用两者的电极间所产生的电火花现象对被加工物进行加工的电火花加工装置和电火花加工方法，尤其适用于那种按照一定时间或根据加工状态来对临时增大极间距离的跳跃动作进行控制的电火花加工装置和电火花加工方法。
权利要求
1.一种电火花加工装置，具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大，其特征在于上述跳跃控制部具有生成平滑指令轨迹的指令轨迹生成装置，其指令轨迹的频率成分是在不大于规定频率或规定频率以内的规定频率范围内的频率成分，上述跳跃控制部利用该指令轨迹生成装置所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
2.一种电火花加工装置，具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大，其特征在于上述跳跃控制部具有用于生成平滑指令轨迹的指令轨迹生成装置，该指令轨迹具有从不大于规定频率的第1频率开始到超过该规定频率的第2频率为止的频率范围以外的频率范围内的频率成分，上述跳跃控制部利用由上述指令轨迹生成装置生成的平滑的指令轨迹来控制上述跳跃动作。
3.一种电火花加工装置，具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大，其特征在于上述跳跃控制部具有生成平滑指令轨迹用的指令轨迹生成装置，该平滑指令轨迹是把不小于规定频率或超过规定频率的规定频率范围内的频率成分值抑制在不大于规定值或规定值未满，该跳跃控制部利用上述指令轨迹生成装置所生成的平滑指令轨迹来对上述跳跃动作进行控制。
4.一种电火花加工装置，具有极间伺服控制部，用于一面把规定的电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；以及跳跃控制部，用于控制跳跃动作，以便按一定时间或者根据加工状态来使上述极间距离临时增大，其特征在于上述跳跃控制部具有生成平滑指令轨迹的指令轨迹生成装置，用于把从不大于规定频率的第1频率起到超过该规定的频率的第2频率止的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满，上述跳跃控制部利用上述指令轨迹生成装置所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
5.如权利要求3或4所述的电火花加工装置，其特征在于上述跳跃控制部还具有滤波器，该滤波器对轨迹进行整形，使其达到平滑，把上述规定频率范围内的频率成分值控制在上述不大于规定值或规定值未满。
6.如权利要求3或4所述的电火花加工装置，其特征在于上述指令轨迹生成装置来对把上述规定频率范围内的频率成分值已控制在不大于规定值或规定值未满的多个轨迹进行加法运算，生成已控制在上述不大于规定值或规定值未满的平滑指令轨迹。
7.如权利要求1-4中的任一项所述的电火花加工装置，其特征在于还具有存储装置，用于存储上述规定频率范围、或者包括上述规定频率范围和上述规定值在内的上述跳跃动作的条件信息；上述指令轨迹生成装置根据上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值来生成上述平滑指令轨迹，
8.如权利要求1-4中的任一项所述的电火花加工装置，其特征在于还具有设定输入装置，用于设定输入上述规定频率范围、或者上述规定频率范围和上述规定值中的至少一个，上述指令轨迹生成装置根据由上述设定输入装置所设定的上述规定频率范围或者上述规定频率和规定值来生成上述平滑指令轨迹。
9.如权利要求1-4中的任一项所述的电火花加工装置，其特征在于上述跳跃控制部还具有跳跃动作评价装置，用于检测上述跳跃动作中的状态，评价该跳跃动作；以及设定更改装置，用于根据跳跃动作评价装置的评价结果来设定更改上述规定频率范围或上述规定值、或者上述规定频率范围和上述规定值。
10.如权利要求1-4中的任一项所述的电火花加工装置，其特征在于上述指令轨迹生成装置生成与上述跳跃动作相对应的规定函数，该函数能满足上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值，对该规定函数进行1以上的积分处理或1以上的微分处理，生成上述指令轨迹或者与该指令轨迹相对应的控制指令。
11.如权利要求1-4项所述的电火花加工装置，其特征在于上述跳跃控制部根据与上述平滑指令轨迹相对应的指令速度或指令加速度来控制上述跳跃动作。
12.一种电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大，该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹具有不大于规定频率或者规定频率未满的规定频率范围内的频率成分；跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
13.一种电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大，该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹具有从不大于规定频率的第1频率起到超过该规定频率的第2频率止的频率范围以外的规定频率范围内的频率成分；跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
14.一种电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大，该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹是把上述不小于规定频率或者超过上述频率的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满；以及；跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
15.一种电火花加工方法，由极间伺服控制部一面把规定电压加到电极和被加工物之间，一面对该电极和该被加工物的极间距离进行控制；由跳跃控制部每经过一定时间或者根据加工状态来控制跳跃动作，使上述极间距离临时增大，该电火花加工方法的特征在于包括以下步骤指令轨迹生成步骤，用于生成平滑指令轨迹，该轨迹从规定频率未满的第1频率起到超过该规定频率的第2频率止的规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满；以及跳跃动作控制步骤，该步骤利用由上述指令轨迹生成步骤所生成的平滑指令轨迹来控制上述跳跃动作。
16.如权利要求14或15中所述的电火花加工方法，其特征在于上述指令轨迹生成步骤包括加法运算步骤，用于对多个轨迹进行加法运算，该轨迹把上述规定频率范围内的频率成分值控制在不大于规定值或规定值未满；以及生成步骤，根据由上述加法运算步骤所计算出的轨迹，来生成控制在上述不大于规定值或者规定值未满的上述平滑指令轨迹。
17.如权利要求12-15中的任一项所述的电火花加工方法，其特征在于还包括设定输入步骤，该步骤用于设定输入上述规定频率范围或者上述规定频率范围和上述规定值中的至少一个；上述指令轨迹生成步骤，根据由上述设定输入步骤所设定的上述规定频率范围或上述规定频率和规定值，生成上述平滑指令轨迹。
18.如权利要求12-15中的任一项所述的电火花加工方法，其特征在于还包括跳跃动作评价步骤，用于检测上述跳跃动作中的状态，评价该跳跃动作；以及设定更改步骤，用于根据上述跳跃动作评价步骤的评价结果，来设定更改上述规定频率范围或上述规定值或上述规定频率范围和上述规定值。
19.如权利要求12-15中的任一项所述的电火花加工方法，其特征在于上述指令轨迹生成步骤生成规定的函数，该函数能满足上述规定频率范围或规定频率范围和规定值，并与上述跳跃动作相对应，对该规定函数进行1次以上的积分处理或1次以上的微分处理，生成上述指令轨迹或与该指令轨迹相对应的控制指令。
20.如权利要求12-15所述的电火花加工方法，其特征在于上述跳跃动作控制步骤根据与上述平滑指令轨迹相对应的指令速度或指令加速度，对上述跳跃动作进行控制。
全文摘要
一种电火花加工装置,其中具有:一边把规定电压加到电极(11)和被加工物(12)之间,一边对电极(11)和被加工物(12)的极间距离进行控制的极间伺服控制部(3)、以及按照一定时间或者加工状态对跳跃动作进行控制使极间距离临时增大的跳跃控制部(2),在该电火花加工装置内,跳跃控制部(2)具有一种跳跃轨迹生成部(1),用于生成平滑指令轨迹,该轨迹具有不大于规定频率或规定频率未满的规定频率范围内的频率成分,跳跃控制部(2)利用由跳跃轨迹生成部(1)生成的平滑指令轨迹来控制跳跃动作。
文档编号H04Q3/62GK1355735SQ00808804
公开日2002年6月26日 申请日期2000年5月15日 优先权日1994年7月6日
发明者中川孝幸, 今井祥人 申请人:三菱电机株式会社