DE112006000074T5

DE112006000074T5 - Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung und elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren

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Publication number: DE112006000074T5
Application number: DE112006000074T
Authority: DE
Inventors: Takashi Hashimoto; Tatsushi Satou; Akihiko Iwata; Yoshikazu Ukai; Yasuo Onodera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2008-11-20
Also published as: CN101052489A; CN100577336C; US7638726B2; WO2007032114A1; DE112006000074T8; JP5037941B2; JPWO2007032114A1; US20080110865A1

Abstract

Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung, umfassend:
eine Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, die wenigstens einen Vorentladungs-Spannungsimpuls und einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück in dieser Reihenfolge anlegt, um eine impulsartige elektrische Entladung zu erzeugen;
eine Strommesseinheit, die einen Entladungsstrom misst, der zwischen den Elektroden in einer Mehrzahl von Stromführungswegen fließt;
eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition, die durch Berechnen von Entladungspositionen anhand von Ergebnissen der Messung durch eine Mehrzahl von Strommesseinheiten eine Entladungsposition zum Zeitpunkt wenigstens eines zweiten Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses bestimmt; und
eine Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie, welche die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses berechnet wurde, oder eine Entladungsposition, die anhand einer Entladungsposition vorhergesagt wird, an der in der Vergangenheit eine elektrische Entladung stattgefunden hat, die anhand des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der dem Vorentladungs-Spannungsimpuls oder dergleichen unmittelbar vorhergeht, berechnet wurde, oder eine Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit...

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung und auf ein elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren.
STAND DER TECHNIK
Eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die eine impulsartige, elektrische Entladung zwischen einem Draht, der als eine Elektrode dient, und einem Werkstück erzeugt, die im Wasser einander gegenüber angeordnet sind, und die das Werkstück in eine gewünschte Form unter Verwendung von thermischer Energie der elektrischen Entladung bearbeitet. Bei der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung wird der Draht einer Reaktionskraft in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Entladungsrichtung ausgesetzt, nachdem die elektrische Entladung endet. Um Entladungsbearbeitungsausschuss zu beseitigen, wird normalerweise ein Hochdruckbearbeitungsfluid von Positionen oberhalb und unterhalb einer Position, an welcher der Draht gegenüber dem Werkstück angeordnet ist, in die entgegen gesetzte Richtung gesprüht. Der Draht vibriert aufgrund der Entladungsreaktionskraft, des Sprühens des Bearbeitungsfluids und dergleichen. Aus diesem Grund wird eine Geradheitsgenauigkeit des Werkstücks leicht beeinträchtigt.
Um die Geradheitsgenauigkeit des Werkstücks zu realisieren, werden Parameter, wie beispielsweise Bearbeitungsenergie, Bearbeitungsgeschwindigkeit, Drahtspannung und Bearbeitungsfluiddruck, für den ersten bis vierten und fünften Schnitt optimal gewählt, und die Parameter werden in einer Bedingungstabelle für jedes Werkstückmaterial, für jede Plattendicke und für jeden Drahttyp zusammengefasst. Jedoch ist ein beträchtlicher Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich, um eine solche Bedingungstabelle zu erstellen.
Bei der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung ist ein Verfahren, bei dem das Werkstück direkt mit einer Elektrode einer Bearbeitungsenergiezufuhr und der sich bewegende Draht über in Gleitkontakt mit dem Draht stehende Zuführpunkte mit der anderen Elektrode der Bearbeitungsenergiezufuhr verbunden ist, dazu geeignet, Energie zwischen den Elektroden zuzuführen. Allgemein sind die Zuführpunkte an zwei Positionen oberhalb und unterhalb derjenigen Position angeordnet, an welche der Draht gegenüber dem Werkstück angeordnet ist. Somit werden Entladungspositionen unter Verwendung dieser Struktur erfasst. In dem Draht sind Stromwege der Entladungsströme parallel an einer oberen Seite und einer unteren Seite desselben vorhanden. Da der Draht einen Widerstand darstellt, und da dieser Widerstand proportional zu einer Drahtlänge ist, ist es möglich, die Entladungspositionen gemäß einem Stromunterteilungsverhältnis einer Parallelschaltung zu bestimmen. Es gibt verschiedene Verfahren zum Berechnen der Entladungspositionen, wie beispielsweise ein Verfahren, das einen Differenzwert verwendet, ein Verfahren, bei dem eine Netzspannung beobachtet wird, und ein Verfahren zum Berechnen des Differenzwertes und der Netzspannung. Beispielsweise kann ein in einem Patentdokument 1 offenbartes Verfahren als ein allgemeines Verfahren angesehen werden, bei dem eine durch eine Differenz in einem Widerstandsverhältnis verursachte Stromdifferenz unter Verwendung eines Stromsensors erfasst und eine Position spezifiziert wird.
Eine Ursache eines Drahtbruchs bei der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung besteht in einer "konzentrierten Entladung, bei der elektrische Entladungen an einer Position des Drahtes konzentriert sind. Wenn anhand der Erfassung der Entladungspositionen festgestellt werden kann, dass die elektrischen Entladungen an einer identischen Position des Drahtes konzentriert sind, ist es möglich, die Bearbeitungsenergie zu reduzieren, um ein Verhindern des Drahtbruchs zu erleichtern. Es ist auch möglich, die Bearbeitungsbedingungen zu ändern, wie beispielsweise die Drahtspannung und einen Bearbeitungsflüssigkeitsdruck, um die konzentrierte Entladung zu verhindern.
Diesbezüglich wird gemäß dem Patentdokument 1 ein Verfahren durchgeführt, bei dem, wenn eine konzentrierte Entladung erfasst wird, die Bewegungsgeschwindigkeit des Drahtes geändert wird, um Bearbeitungsrückstände zu bewegen, und bei dem eine Position eines Entladungspunktes entsprechend der Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit geändert wird, um das Problem der Überkonzentration der elektrischen Entladungen zu beheben.
In dem Patentdokument 1 wird auf diese Weise ein Entladungszustand über eine sehr kurze Zeitdauer überwacht. Jedoch ist es bei anderen Verfahren, welche die Entladungspositionserfassung anwenden, wie beispielsweise dasjenige, das in einem Patentdokument 2 offenbart ist, auch möglich, einen Zustand einer gesamten elektrischen Entladung über einen relativ lang andauernden Bereich zu erfassen und eine Bearbeitungsplattendicke, eine Bearbeitungsform und dergleichen zu bestimmen.
Beim automatischen Bearbeiten eines Werkstücks, bei dem sich die Bearbeitungsform kompliziert ändert, ist es normalerweise erforderlich, eine Position, an der sich eine Form des Werkstücks ändert, vorab in ein Bearbeitungsprogramm einzugeben, um die Bearbeitungsbedingungen zu ändern oder um Bearbeitungsbedingungen mit geringer Bearbeitungsenergie einzustellen, um das Auftreten eines Drahtbruchs in einem Gesamtbearbeitungsbereich zu verhindern. Dieses Verfahren ist ineffizient und weist eine geringe Produktivität auf.
Aus diesem Grund wird in dem Patentdokument 2 zusätzlich zu dem Entladungspositions-Bestimmungsmittel, das in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, ein Bearbeitungsbereich-Erfassungsmittel zum Erfassen einer Historie der Änderung in Bezug auf eine Bearbeitungsform vorgesehen, um selbst dann, wenn sich die Bearbeitungsform (eine Plattendicke) kompliziert ändert, die Änderung zu erfassen und automatisch optimale Bearbeitungsbedingungen auszuwählen.
Obwohl es möglich ist, Entladungspositionen zwischen dem Draht und dem Werkstück in der zuvor beschriebenen Weise zu messen, ist es jedoch nicht möglich, eine elektrische Entladung an einer willkürlichen Position hervorzurufen. Mit anderen Worten besteht das hauptsächliche Ziel der Patentdokumente 1 und 2 darin, die Entladungsposition zu messen. Es ist unmöglich, die elektrischen Entladungen in den gemessenen Entladungspositionen zu steuern. Um die gemessenen Entladungspositionen für die Steuerung zu verwenden, ist es erforderlich, nach einer statistischen Verarbeitung eine Mehrzahl von elektrischen Entladungen, ein Berechungsergebnis als ein Steuersignal auszugeben.
Kurz zusammengefasst nutzt die Formbearbeitung bei der allgemeinen elektrischen Drahterodierbearbeitung normalerweise eine X-Achse und eine Y-Achse, die eine Ebene senkrecht zu dem Draht definieren. Eine Z-Achse, die sich in einer Bewegungsrichtung des Drahtes erstreckt, wird nur anfangs in Abhängigkeit von einer Plattendicke eines Werkstücks eingestellt. Es ist unmöglich, die Formbearbeitung in der Z-Achsenrichtung durchzuführen.
In einer Nicht-Patent-Literatur 1 werden Bearbeitungseigenschaften zu dem Zeitpunkt beschrieben, wenn eine elektrische Entladung einmalig und in einer kontinuierlichen elektrischen Entladung auftritt. In einer Nicht-Patent-Literatur 2 wird eine Beziehung zwischen einer Entladungsposition und einer Entladungsspannung im Falle einer großen Stromentladung beschrieben.

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 287968
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3085040
Nicht-Patent-Literatur 1: "Discharge Machining Technology", Nikkan Kogyo Shimbun, Seite 25
Nicht-Patent-Literatur 2: "Study of Breaking-wire Prevention Control for Wire electric discharge machining (dritter Bericht)" Japan Society of EWlectrical-Machining Engineers Magazine, Band 36, Nr. 81 (2002)

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Da die elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung, wie es zuvor beschrieben wurde, ein Werkstück unter Verwendung einer elektrischen Entladung zwischen dem Draht und dem Werkstück bearbeitet, wird eine Drahtform auf eine Werkstückform über einen vorbestimmten Entladungsspalt übertragen. Daher besteht ein allgemeines Problem dahingehend, dass die Geradheitsgenauigkeit des Werkstücks aufgrund einer Störung des Drahtes beeinträchtigt wird. Genauer gesagt, wird unter Bedingungen einer in einem ersten Schnitt durchgeführten groben Bearbeitung aufgrund der Tatsache, dass diese unter Zufuhr großer Energie durchgeführt wird, die Drahtspannung erhöht, und ein Maschinenfluiddruck wird erhöht, um die Bearbeitung durchzuführen. Daher neigt der Draht zur Vibration, und die Bearbeitungsgenauigkeit neigt dazu, beeinträchtigt zu werden. Andererseits muss zur Verbesserung der Geradheitsgenauigkeit die Spannung erhöht werden, um eine Beeinträchtigung des Drahtes zu verhindern. Zudem muss die Bearbeitungsenergie verringert werden, um zu verhindern, dass die Bearbeitungsreaktion zunimmt. Wenn diese Maßnahmen ergriffen werden, fällt die Bearbeitungsgeschwindigkeit beträchtlich ab, und die Produktionseffizienz wird beeinträchtigt.
Zur Lösung dieses Problems ist es beim Patentdokument 2 möglich, die Bearbeitung unter optimalen Bedingungen gemäß der Formerfassung durchzuführen. Jedoch wird lediglich eine Schwankung einer Form in einem Langzeitbereich erfasst. Es ist unmöglich, eine Bearbeitung unter Bedingungen durchzuführen, bei denen die Geradheitsgenauigkeit berücksichtigt wird. Beispielsweise ändern sich die Bearbeitungsbedingungen unter einer identischen Plattendickenbedingung nicht mehr, und die Geradheit kann nicht gesteuert werden und hängt alleine von einer elektrischen Entladung ab.
Eine Eigenschaft der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung besteht, wie es zuvor beschrieben wurde, darin, dass es unmöglich ist, eine Position einer elektrischen Entladung an einem willkürlichen Ort einzuleiten. Somit hängt ähnlich wie bei dem Geradheitsproblem die Formbearbeitung in der Z-Achsen-Richtung von einer elektrischen Entladung ab. Es ist unmöglich, die Formbearbeitung positiv zu steuern.
Ferner besteht bei der herkömmlichen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung ein Problem dahingehend, dass die elektrischen Entladungen, die an einem identischen Ort doppelt in einer Reihe konzentriert sind, nicht verhindert werden können. Zur Lösung dieses Problems wird gemäß dem Patentdokument 1 beim Erfassen einer Entladungsbearbeitungsposition in einem Kurzzeitbereich bestimmt, ob eine elektrische Entladung oder eine andere elektrische Ladung kontinuierlich sind. Jedoch wurde ein Entladungsstrom, der zur Bestimmung der Entladungspositionen verwendet wurde, bereits an der Position entladen. Somit können beispielsweise elektrische Entladungen, die an einem identischen Ort doppelt in einer Reihe konzentriert sind, nicht durch irgendwelche Steuermittel verhindert werden. Bei dem in dem Patentdokument 1 offenbarten Verfahren kann bestenfalls eine Steuerung zum Erfassen elektrischer Entladungen, die doppelt in einer Reihe konzentriert sind, um die Energie einer dritten elektrischen Entladung zu reduzieren, oder zum Ändern der Bearbeitungsbedingungen durchgeführt werden. Somit besteht eine Vorbedingung in Bezug auf die Bearbeitungsenergie darin, dass kein Drahtbruch auftritt, selbst wenn elektrische Entladungen doppelt in einer Reihe konzentriert sind. Mit anderen Worten, ist dies eine Form mit geringer Produktionseffizienz bei reduzierter Bearbeitungsenergie.
Wenn ferner eine Anwendung zum Stapeln und Bearbeiten einer Mehrzahl von Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien in Betracht gezogen wird, ist es bei der herkömmlichen elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung erforderlich, die Bearbeitungsenergie auf ein Material eines Werkstücks einzustellen, das sehr leicht einen Drahtbruch verursacht. Es ist unmöglich, die Bearbeitungsenergie auf jedes der Materialien der Werkstücke einzustellen. Dies ist ineffizient und setzt die Produktivität herab.
In Anbetracht der zuvor beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung und ein elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren zu schaffen, die es ermöglichen, die Geradheitsgenauigkeit eines Werkstücks zu verbessern, elektrische Entladungen daran zu hindern, dass sie doppelt in einer Reihe konzentriert auftreten, und, selbst wenn eine Mehrzahl von Werkstücken aus verschiedenen Materialien gestapelt ist, optimale Bearbeitungsbedingungen in Bezug auf die entsprechenden Materialien anzuwenden, um die Werkstücke gleichzeitig zu bearbeiten.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Zur Lösung der zuvor beschriebenen Aufgabe umfasst eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, die wenigstens einen Vorentladungs-Spannungsimpuls und einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück in dieser Reihenfolge anlegt, um eine impulsartige, elektrische Entladung zu erzeugen; eine Strommesseinheit, die einen Entladungsstrom, der zwischen den Elektroden in einer Mehrzahl von Stromführungswegen strömt, misst; und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition, die durch Berechnen von Entladungspositionen anhand von Ergebnissen der Messung einer Vielzahl von Strommesseinheiten eine Entladungsposition zum Zeitpunkt des wenigstens zweiten Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses feststellt. Die elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine Einheit, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses die Bearbeitungsenergie, die durch den Hauptentladungs-Spannungsimpuls erzeugt wird, basierend auf den festgestellten Entladungspositionen einstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Bearbeitungsenergie für jede Bearbeitungsposition nach Bedarf zu reduzieren. Entsprechend ist es möglich, die Geradheitsgenauigkeit zu verbessern und ein Bearbeiten einer willkürlichen Form in einer Bewegungsrichtung des Drahtes (eine Z-Achsen-Richtung) positiv durchzuführen. Selbst wenn elektrische Entladungen doppelt in einer Reihe konzentriert sind, ist es möglich, vor dem Anlegen von Hauptentladungsströmen in der zweiten elektrischen Entladung festzustellen, dass die konzentrierten Entladungen auftreten, und die Bearbeitungsenergie zu verringern. Entsprechend ist es möglich, einen Drahtbruch zu verhindern oder die maximale Bearbeitungsgeschwindigkeit bis zum Drahtbruch zu erhöhen. Selbst wenn eine Mehrzahl von Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien gestapelt wird, ist es ferner möglich, gemäß einer Entladungsposition ein Material zu bestimmen, das der Entladungsposition entspricht, bevor Hauptentladungsströme angelegt werden, indem eine Übereinstimmungsbeziehung zwischen Koordinaten in der Z-Achsen-Richtung und den entsprechenden Materialien (die Werkstücke) in einem bekannten Zustand eingestellt wird. Es ist möglich, basierend auf der Feststellung optimale Bearbeitungsbedingungen in Bezug auf das Material auszuwählen und zeitgleich die Werkstücke zu bearbeiten. Entsprechend ist es möglich, die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Geradheitsgenauigkeit eines Werkstücks zu verbessern, elektrische Entladungen daran zu hindern, dass sie doppelt in einer Reihe konzentriert sind, und, selbst wenn eine Mehrzahl von Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien gestapelt ist, optimale Bearbeitungsbedingungen auf die entsprechenden Materialien anzuwenden und zeitgleich die Werkstücke zu bearbeiten. Somit liegt ein Effekt dahingehend vor, dass die Produktivität verbessert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Struktur einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern von Operationen der in 1 dargestellten elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung;
3 ist ein Schaltdiagramm eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für ein Triggersignal zum Bestimmen Vorentladungspositionen, die in einem in 1 dargestellten Impulsoszillator beinhaltet ist;
4 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Bearbeitungsverfahrens, das durch die in 1 dargestellte, elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung realisiert wird;
5 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Schaltplan eines Beispiels einer Schaltung, die einen ersten Entladungsstrom WI1, der in 6 gezeigt ist, erzeugt;
8 ist ein Schaltplan, die ein Beispiel einer Schaltung zeigt, die einen zweiten Entladungsstrom WI2, der in 6 gezeigt ist, erzeugt;
9 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Bearbeitungsverfahrens, das durch eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisiert wird;
10 ist eine Ansicht eines Beispiels von Spannungs- und Stromwellenformen unter Endbearbeitungsbedingungen, verglichen mit Spannungs- und Stromwellenformen unter Grobbearbeitungsbedingungen;
11 ist ein Schaltplan eines Beispiels einer Schaltung, welche die Maschinenenergie unter den Endbearbeitungsbedingungen einstellt;
12 ist ein Blockdiagramm einer Struktur einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist ein Graph einer Entladungsposition, die von einer in 12 dargestellten Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition erzielt wird, und eines Zustands zu dem Zeitpunkt, wenn die nachfolgende Entladungsposition, basierend auf der Entladungsposition, vorhergesagt wird;
14 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Ansicht zum Erläutern, als eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eines Bearbeitungsbeispiels, bei dem ein anderes Bearbeitungsverfahren in Abhängigkeit von einem Bearbeitungsort durchgeführt wird;
17 ist eine Ansicht zum Erläutern, als eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eines Bearbeitungsbeispiels zu demjenigen Zeitpunkt, wenn nur ein Teil eines Werkstücks bearbeitet wird; und
18 ist eine Ansicht zum Erläutern, als eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eines Bearbeitungsbeispiels zu demjenigen Zeitpunkt, wenn eine Mehrzahl von Werkstücken aus verschiedenen Materialien gestapelt und gleichzeitig bearbeitet wird.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM(EN) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung und eines elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm einer Struktur einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Drahtelektrode. Die Drahtelektrode 1 wird durch Drahtführungen 2a und 2b geführt, die in einem geeigneten Abstand in einer vertikalen Richtung angeordnet sind, so dass sich die Drahtelektrode 1 beispielsweise von einer oberen Position zu einer unteren Position bewegt. An einem Bewegungsweg der Drahtelektrode 1 zwischen den Drahtführungen 2a und 2b ist ein Werkstück 3 gegenüber der Drahtelektrode 1 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Bearbeitungsfluiddüsen 4a und 4b sind an nahe aneinander angeordneten Positionen in der vertikalen Richtung oberhalb einer Position angeordnet, an der die Drahtelektrode 1 gegenüber dem Werkstück 3 vorgesehen ist. Ein Hochdruck-Bearbeitungsfluid wird von Positionen oberhalb und unterhalb des Werkstücks 3 in Richtung der Position gesprüht, in der die Drahtelektrode 1 und das Werkstück 3 einander gegenüber angeordnet sind, um Entladungsbearbeitungsabfall zu beseitigen.
Ein Zuführpunkt 5a und ein Zuführpunkt 5b sind an einer Position oberhalb der Drahtführung 2a und an einer Position unterhalb der Drahtführung 2b in Gleitkontakt mit der Drahtelektrode 1 vorgesehen. Eine Ausgangselektrode einer Bearbeitungsenergieversorgung 6 ist mit dem Werkstück 3, mit einem Eingangsanschluss einer Schaltung 7 zum Erfassen einer Spannung zwischen den Elektroden und mit einem Eingangsanschluss einer Schaltung 8 zum Erfassen einer durchschnittlichen Spannung verbunden. Die andere Elektrode der Bearbeitungsenergieversorgung 6 ist mit der Drahtelektrode 1 über die Zuführpunkte 5a und 5b und mit dem anderen Eingangsanschluss der Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden und dem anderen Eingangsanschluss der Schaltung 8 zum Erfassen der durchschnittlichen Spannung verbunden.
Die Bearbeitungsenergieversorgung 6 umfasst eine Energieversorgung für die Vorentladung 6a und eine Hauptentladungsenergieversorgung 6b. Die Energieversorgung für die Vorentladung 6a erzeugt im Wesentlichen zum Zwecke der Erfassung eines Zustands zwischen Elektroden eines Bearbeitungsspalts (zwischen den Elektroden) zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 3) einen Spannungsimpuls mit einer relativ geringen Spannung (ein Vorentladungs-Spannungsimpuls) zum Zuführen von Vorentladungsströmen zwischen den Elektroden. Die Hauptentladungsenergieversorgung 6b erzeugt hauptsächlich einen Spannungsimpuls mit einem vorbestimmten Niveau und einer vorbestimmten Impulsbreite (ein Hauptentladungs-Spannungsimpuls), um Hauptentladungsströme zur Bearbeitung zwischen den Elektroden zuzuführen. Die Bearbeitungsenergieversorgung 6 erzeugt den Vorentladungs-Spannungsimpuls und den Hauptentladungs-Spannungsimpuls in dieser Reihenfolge als Reaktion auf einen Befehl eines Impulsoszillators 10.
Die Schaltung 8 zum Erfassen einer durchschnittlichen Spannung erfasst eine durchschnittliche Spannung zwischen den Elektroden und leitet die durchschnittliche Spannung zu einer numerischen Steuervorrichtung 9. Eine Antriebsvorrichtung, die relative Positionen der Drahtelektrode 1 und des Werkstücks 3 bestimmt, ist in der Figur nicht gezeigt. Jedoch berechnet die numerische Steuervorrichtung 9 einen Wert eines Befehls für die Antriebsvorrichtung basierend auf der durch die Schaltung 7 zum Erfassen einer durchschnittlichen Spannung erfassten durchschnittlichen Spannung.
Die Schaltung 7 zum Erfassen einer Spannung zwischen den Elektroden erfasst Spannungen zu dem Zeitpunkt, zu dem keine Belastung vorliegt, und zu dem Zeitpunkt einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden und übermittelt die Spannungen zu dem Impulsoszillator 10. Eine Steuervorrichtung 11 führt dem Impulsoszillator 10 vorab bestimmte Bearbeitungsbedingungsparameter zu, um die elektrischen Bearbeitungsbedingungen einzustellen. Der Impulsoszillator 10 steuert basierend auf den Bearbeitungsbedingungsparametern von der Steuervorrichtung 11, der Spannung zwischen den Elektroden, die durch die Schaltung 7 zum Erfassen einer Spannung zwischen den Elektroden erfasst wurde, und einem Ausgang einer Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16, die später noch beschrieben wird, eine Schaltoperation der Bearbeitungsenergieversorgung 6 und steuert das Anlegen eines Entladungs-Spannungsimpulses zwischen den Elektroden. Mit anderen Worten, bilden die Bearbeitungsenergieversorgung 6 und der Impulsoszillator 10 zusammen eine Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung. Ferner hat der Impulsoszillator 10 eine Funktion, eine Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 und eine Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15, die später beschrieben werden, ein Triggersignal zum Starten von Bestimmungsoperationen zuzuführen.
Die Bezugsziffern 13a und 13b bezeichnen Stromsensoren, die jeweils eine Strommesseinheit bilden. Ein Stromsensor 13a ist in einer Zuführeinrichtung 12a vorgesehen, die eine Ausgangselektrode der Bearbeitungsenergieversorgung 6 und den Zuführpunkt 5a verbindet. Der andere Stromsensor 13b ist in einer Zuführeinrichtung 12b vorgesehen, welche die andere Ausgangselektrode der Bearbeitungsenergieversorgung 6 und den Zuführpunkt 5b verbindet. Die Stromsensoren 13a und 13b sind Stromtransformatoren (CT) oder Hall-Elemente. Die Stromsensoren 13a und 13b erfassen einen Entladungsstrom, der zwischen den jeweiligen Elektroden fließt, und leiten ein Ergebnis der Erfassung an die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 und die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 weiter.
Eine Zeitkonstante der Stromsensoren 13a und 13b ist bevorzugt klein. Jedoch ist es möglich, einen Stromwert näherungsweise zu berechnen, selbst wenn die Zeitkonstante groß ist. Wenn erweiterte Entladungsimpuls- oder Hauptentladungsimpulswellenformen, die nachfolgend beschrieben werden, geändert werden, ist es möglich, eine Messung bei einer Abtastzeit durchzuführen, die den Sensoren mit einer großen Zeitkonstante entspricht.
Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 bestimmt Entladungspositionen (Vorentladungsposition) in der Drahtelektrode 1 basierend auf den Vorentladungsströmen, die durch die Stromsensoren 13a und 13b erfasst werden, und gibt ein Ergebnis der Bestimmung an die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 weiter. Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 bestimmt Entladungspositionen (Hauptentladungspositionen) in der Drahtelektrode 1 basierend auf Hauptentladungsströmen, die durch die Stromsensoren 13a und 13b erfasst werden, und gibt ein Ergebnis der Bestimmung an die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 weiter. Mit anderen Worten bilden die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 und die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition.
Die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 berechnet eine Entladungsenergie der Entladungspositionen, die durch die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 und durch die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 jeweils bestimmt wurden, präpariert die darauffolgende Entladungsenergie in den entsprechenden Entladungspositionen und übermittelt die darauffolgende Entladungsenergie an den Impulsoszillator 10 als Steuerinformation. Mit anderen Worten bildet die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 eine Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie.
Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 braucht nicht verwendet zu werden. In 1 ist nur ein Satz von Stromsensoren 13a und 13b sowohl für die Vorentladungs-Positionsbestimmung als auch für die Hauptentladungs-Positionsbestimmung vorgesehen. Jedoch können Stromsensoren auch unabhängig für die Vorentladungs-Positionsbestimmung und für die Hauptentladungs-Positionsbestimmung vorgesehen werden. Die Vorentladungsströme sind Ströme von etwa mehreren Ampere bis mehreren zehn Ampere. Die Hauptentladungsströme sind Ströme mit einem maximalen Spitzenstrom, der tausend Ampere übersteigt. Wenn optimale Stromsensoren, die den entsprechenden Messbereichen entsprechen, ausgewählt werden, ist es möglich, die Messgenauigkeit zu verbessern. Zur Beobachtung der Vorentladungsströme kann es vorteilhaft sein, ein Hall-Element anstelle eines CT's zu verwenden. Das liegt daran, dass, obwohl der CT ein Sensor einer Wechselstromart ist, und es erforderlich ist, eine Frequenzeigenschaft und eine direkte Schaltung des CT's zu beachten, es nicht erforderlich ist, eine Frequenzeigenschaft des Hall-Elementes zu berücksichtigen.
Nachfolgend werden Operationen beschrieben. In 1 veranlasst der Impulsoszillator 10 zunächst die Energieversorgung für die Vorentladung 6a dazu, eine Schaltoperation durchzuführen und eine Vorentladungsspannung zwischen den Elektroden anzulegen. Der Impulsoszillator 10 überwacht einen die Spannung zwischen den Elektroden repräsentierenden Ausgang der Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden und misst eine Nicht-Belastungsdauer, in der die Spannung zwischen den Elektroden von der angelegten Spannung auf eine vorbestimmte Entladungsspannung abfällt. Die Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden übermittelt die zwischen den Elektroden erfasste Spannung an den Impulsoszillator 10. Zudem verwendet die Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden beispielsweise einen Komparator, erzeugt Entladungs-Erfassungsimpulse in Takten, wenn die Spannung zwischen den Elektroden von der angelegten Spannung auf die vorbestimmte Entladungsspannung abfällt, und übermittelt die Entladungs-Erfassungsimpulse an den Impulsoszillator 10.
Der Impulsoszillator 10 stellt fest, dass eine elektrische Entladung eine "normale Entladung" ist, wenn die zwischen den Elektroden erfasste Spannung, die durch die Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden erfasst wurde, ein Niveau der Vorentladungsspannung aufweist. Der Impulsoszillator 10 stellt fest, dass eine elektrische Entladung eine "Sofortentladung" ist, wenn die Entladungs-Erfassungsimpulse nach einer kurzen Nicht-Belastungszeitdauer eingegeben werden. Der Impulsoszillator 10 stellt fest, dass ein "Kurzschluss" aufgetreten ist, wenn die Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden eine Spannung zwischen den Elektroden nicht erfassen können.
Wenn die Entladungs-Erfassungsimpulse eingegeben werden, oder wenn festgestellt wird, dass ein Kurzschluss aufgetreten ist, schaltet der Impulsoszillator 10 die Vorentladungsenergiequelle 6a aus, schaltet die Hauptentladungsenergiequelle 6b ein, um einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen den Elektroden anzulegen, und fährt mit einer Entladungsbearbeitungsoperation fort. Operationen der Abschnitte, die sich auf die erste Ausführungsform beziehen, werden nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
2 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern von Operationen der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist. In 2 sind Wellenformen zum Zeitpunkt der normalen Entladung auf der linken Seite und Wellenformen zum Zeitpunkt einer abnormalen Entladung (die Sofortentladung) auf der rechten Seite dargestellt. In 2 bezeichnet S1 eine Wellenform eines Vorentladungs-Spannungsimpulses, der zwischen den Elektroden angelegt wird. S2 bezeichnet eine Wellenform eines Entladungserfassungs-Impulsausgangs von der Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden. S3 ist eine Wellenform eines Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der zwischen den Elektroden angelegt wird. S4 ist eine Wellenform eines Triggersignals, um die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 dazu zu veranlassen, die Bestimmung von Vorentladungspositionen zu starten. S5 bezeichnet eine Wellenform eines Triggersignals, um die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 dazu zu veranlassen, die Bestimmung von Hauptentladungspositionen zu starten. S6 bezeichnet eine Wellenform eines Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignalausgangs von der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16, so erforderlich. Wv bezeichnet eine Spannungswellenform in der Drahtelektrode 1, wobei ein Erdungspotential an dem Werkstück 3 eingestellt ist. WIh bezeichnet eine Wellenform eines Entladungsstroms, der durch den oberen Stromsensor 13a erfasst wird. WI1 bezeichnet eine Wellenform eines Entladungsstroms, der durch den unteren Stromsensor 13b erfasst wird. WI ist eine Wellenform eines zwischen den Elektroden strömenden Entladungsstroms, der erzielt wird, indem ein oberer Entladungsstrom Wh und ein unterer Entladungsstrom W1 addiert werden.
Wie es anhand S1 und S2 in 2 gezeigt ist, ist die Vorentladungsspannung, die zwischen den Elektroden angelegt wird, zum Zeitpunkt der Eingabe der Entladungs-Erfassungsimpulse 21a und 21b auf einem Nullniveau bei ansteigenden Kanten der Entladungs-Erfassungsimpulse 21a und 21b. Bis zum Beginn der Vorentladung wird somit bei der normalen Entladung ein Vorentladungs-Spannungsimpuls 20a mit einer langen Nicht-Belastungszeitdauer t1 als eine Impulsbreite zwischen den Elektroden angelegt. Bei der Sofortentladung wird ein Vorentladungs-Spannungsimpuls 20b mit einer kurzen Nicht-Belastungszeit t2 als eine Impulsbreite zwischen den Elektroden angelegt.
Wie es anhand von S3 in 2 gezeigt ist, veranlasst der Impulsoszillator 10 nach Verstreichen einer geeigneten Zeitdauer nach dem Eingang des Entladungs-Erfassungsimpulses 21a, wenn festgestellt wird, dass eine elektrische Entladung die normale Entladung ist, die Hauptentladungsenergieversorgung 6b dazu, einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls 22a mit einer langen Impulsbreite zwischen den Elektroden anzulegen. Wenn festgestellt wird, dass eine elektrische Entladung die Sofortentladung ist, da ein Zustand zwischen den Elektroden nahe an einem abnormalen Zustand ist, wie beispielsweise ein konzentrierter Bogen, veranlasst der Impulsoszillator 10 die Hauptentladungsenergieversorgung 6b dazu, einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls 22b mit einer kurzen Impulsbreite zwischen den Elektroden anzulegen. Daher, wie es anhand von SI in 2 gezeigt ist, wird ein Hauptentladungsstromimpuls 26a zum Zeitpunkt der normalen Entladung ein elektrischer Strom mit einem Impuls, der länger ist und einen höheren Spitzenwert aufweist als solche eines Hauptentladungsstromimpulses 26b zum Zeitpunkt der Sofortentladung.
Gemäß der ersten Ausführungsform weisen die Vorentladungs-Spannungsimpulse 20a und 20b eine positive Polarität und die Hauptentladungs-Spannungsimpulse 22a und 22b eine negative Polarität auf. Jedoch sind die Polaritäten der Spannungsimpulse frei wählbar. Vorentladungs-Spannungsimpulse und Hauptentladungs-Spannungsimpulse können eine identische Polarität aufweisen. Die positive Polarität und die negative Polarität können zu willkürlichen Zeitpunkten ausgetauscht werden.
Wie es anhand von S4 in 2 gezeigt ist, erzeugt der Impulsoszillator 10, bevor die Hauptentladungs-Spannungsimpulse 22a und 22b zwischen den Elektroden nach dem Eingang der Entladungs-Erfassungsimpulse 21a und 21b angelegt werden, also in einer Periode, in der Vorentladungsströme 25a und 25b zwischen den Elektroden fließen, Triggersignale 23a und 23b, um die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 dazu zu veranlassen, die Bestimmung von Vorentladungspositionen zu starten, und liefert die Triggersignale 23a und 23b zu der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14. Wie es anhand S5 in 2 gezeigt ist, erzeugt der Impulsoszillator 10 in einer Zeitperiode, in der Hauptentladungsströme 26a und 26b fließen, nachdem die Hauptentladungs-Spannungsimpulse 22a und 22b abgeschaltet wurden, Triggersignale 24a und 24b, um die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 dazu zu veranlassen, die Bestimmung von Hauptentladungspositionen zu starten, und gibt die Triggersignale 24a bis 24b an die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 weiter.
Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 erfasst den Entladungsstrom WIh, der von dem oberen Stromsensor 13a erfasst wurde, synchron mit ansteigenden Kanten der Triggersignale 23a und 23b in der Periode, in der die Vorentladungsströme 25a und 25b strömen. Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 empfängt den Entladungsstrom WI1, der von dem unteren Stromsensor 13b erfasst wurde, synchron mit den ansteigenden Kanten der Triggersignale 24a und 24b in der Periode, in der die Hauptentladungsströme 26a und 26b fließen. Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 und die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 führen eine Bestimmung (Messung) von Entladungspositionen an der Drahtelektrode 1 gemäß einer Beziehung von Größen von beiden Entladungsströmen und dergleichen durch und liefern ein Bestimmungsergebnis zu der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 15.
Die Vorentladungsströme 25a und 25b sind in Abhängigkeit von Bearbeitungsbedingungen schwache Ströme von etwa 10 Ampere bis 30 Ampere. Daher werden die Vorentladungsströme 25a, 25b durch verschiedene Störungen beeinflusst (beispielsweise eine Streukapazität und eine Streuinduktanz). Die Triggersignale 23a und 23b können ursprünglich mit den Entladungs- Erfassungsimpulsen 21a und 21b identisch sein. Jedoch wird vorliegend eine Zeit ausgewählt, wenn sich Störungen in einer Anfangsperiode einer elektrischen Entladung gesetzt haben. Der Zeitpunkt wird derart eingestellt, dass er im Wesentlichen der Mitte der Vorentladungsströme 25a und 25b entspricht. Genauer gesagt, da eine Impulsbreite der Vorentladungsströme 25a und 25b etwa 300 Nanosekunden bis 600 Nanosekunden beträgt, sind die Triggersignale 23a und 23b derart ausgelegt, dass sie an einer Position erzeugt werden, die um 150 Nanosekunden bis 300 Nanosekunden zu den Entladungs-Erfassungsimpulsen 21a und 21b versetzt ist.
Als ein Verfahren zum Erzeugen von Triggersignalen (S4 in 2) in dem Impulsoszillator 10 kann anstelle eines Verfahrens, bei dem Entladungs-Erfassungsimpulse (S2 in 2) verwendet und die Entladungs-Erfassungsimpulse der zeitlichen Optimierung als Triggersignale eingestellt werden, wie es vorher beschrieben wurde (nachfolgend "Spannungs-Erfassungsverfahren" genannt), ein Verfahren verwendet werden, bei dem ein Zeitpunkt erfasst wird, wenn Vorentladungsströme fließen, und der Zeitpunkt zur zeitlichen Optimierung als Trigger verwendet wird (nachfolgend "Stromerfassungsverfahren" genannt). Da es einige Punkte zu beachten gilt, werden nachfolgend die Verfahren zum Erzeugen von Triggersignalen zum Zeitpunkt von S4 in 2 beschrieben.

A) Spannungserfassungsverfahren: Wie es zuvor beschrieben wurde, überwacht die Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden unter Verwendung des Komparators einen Zeitpunkt, zu dem Vorentladungen auftreten und eine Spannung zwischen den Elektroden auf einen vorbestimmten Wert (eine Vorentladungsspannung) von dem Zeitpunkt der Applikation einer Vorentladungsspannung ausgehend abfällt, und gibt Entladungs-Erfassungsimpulse aus. Zum Zeitpunkt der normalen Entladung und der Sofortentladung, da die Entladungs-Erfassungsimpulse 21a und 21b sicher eingegeben sind, kann der Impulsoszillator 10 die Triggersignale 23a und 23b einfach erzeugen. Zum Zeitpunkt des Kurzschlusses oder in einer Situation, in der die Impedanz zwischen den Elektroden gering ist und nur eine Spannung auftritt, die geringer als Entladungsspannungen zum Zeitpunkt der normalen Entladung und der Sofortentladung ist, selbst wenn eine Vorentladung auftritt, liegt jedoch die Schwierigkeit vor, dass der Komparator nicht arbeitet und die Entladungs-Erfassungsimpulse nicht ausgegeben werden. Jedoch fließen in dem Kurzschlusszustand selbst dann Vorentladungsströme, wenn Vorentladungsspannungen nicht zwischen den Elektroden auftreten. In dem Kurzschlusszustand weist der Impulsoszillator 10 die Bearbeitungsenergieversorgung 6 auch dann an, Hauptentladungs-Spannungsimpulse auszugeben, wie es zuvor beschrieben wurde.
Selbst wenn keine Entladungs-Erfassungsimpulse zum Zeitpunkt von S2 in 2 vorhanden sind, wenn der Impulsoszillator 10 sich bereit hält, um Entladungs-Erfassungsimpulse einzugeben, um es der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 zu ermöglichen, Vorentladungspositionen unter Verwendung von Vorentladungsströmen an diesem Punkt zu messen, umfasst der Impulsoszillator 10 eine Schaltung, die, wenn der Impulsoszillator feststellt, dass kein Kurzschluss aufgetreten ist, und eine Anweisung zum Anlegen von Hauptentladungs-Spannungsimpulsen an die Bearbeitungsenergieversorgung 6 ausgibt, Triggersignale kurz vor der Ausgabe der Applikationsanweisung erzeugt. Es ist möglich, eine solche Schaltung in einfacher Art und Weise zu realisieren.
B) Spannungserfassungsverfahren: Indem ein Zeitpunkt verwendet wird, zu dem Vorentladungsströme fließen, differenziert der Impulsoszillator 10 ein Erfassungssignal eines der oberen und unteren Stromsensoren 13a und 13b oder eines bestimmten Stromsensors, der separat vorgesehen ist, und erzeugt Impulse zu einem Zeitpunkt, wenn die Vorentladungsströme fließen. Da jedoch kapazitive Lasten zwischen den Elektroden angelegt werden, bevor eine elektrische Entladung beginnt, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden eine Nicht-Belastungsspannung ist, können Ladungs- und Entladungsströme zwischen den Elektroden fließen. Es ist wahrscheinlich, dass die Stromsensoren Lade- und Entladungsströme erfassen, die sich nicht auf eine elektrische Entladung beziehen.

Daher wird in dem Impulsoszillator 10 beispielsweise eine Schaltung, die in 3 dargestellt ist, vorgesehen, die nicht auf die Lade- und Entladungsströme reagiert. 3 ist ein Schaltplan eines Beispiels einer Erzeugungsschaltung für ein Triggersignal für eine Vorentladungs-Positionsbestimmung, die in dem in 1 dargestellten Impulsoszillator beinhaltet ist. In 3 ist eine Maskenschaltung 31 als Nachstufe einer Schaltung 30 vorgesehen, die Erfassungsausgänge der Stromsensoren differenziert. Der Impulsoszillator 10 veranlasst die Maskenschaltung 31, Differenzsignale von Lade- und Entladungsströmen, die in einem Ausgang der Differenzierschaltung 30 auftreten, in einer Periode ungültig zu machen, in der eine Schaltung 32, die eine Änderung in der Spannung zwischen den Elektroden, die mit Hilfe der Schaltung 7 zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden erfasst wurde, erfasst, eine Vorentladungsspannung (eine Nicht-Belastungsspannung) erfasst, die zwischen den Elektroden angelegt ist. Der Impulsoszillator 10 hindert eine Impulserzeugungsschaltung 33 daran, auf die Lade- und Entladungsströme in dieser Nicht-Belastungsspannungsperiode zu reagieren. Der Impulsoszillator 10 veranlasst die Impulserzeugungsschaltung 33, auf ein Differenzsignal eines Erfassungsausgangs der Stromsensoren zu einem Zeitpunkt zu reagieren, wenn die Schaltung 32 zum Erfassen einer Änderung der Spannung zwischen den Elektroden eine vorbestimmte Vorentladungsspannung erfasst, auf welche die Vorentladungsspannung abfällt. Somit ist es möglich, einen Impuls zu einem Zeitpunkt zu erzeugen, wenn die Vorentladungsströme fließen.
Andererseits, da die Hauptentladungsströme 26a und 26b ausreichend größer als die Vorentladungsströme 25a und 25b sind, kann der Impulsoszillator 10 Erzeugungspositionen der Triggersignale 24a und 24b relativ frei einstellen. Vorliegend ist der Impulsoszillator 10 derart eingestellt, dass er Entladungspositionen zu einem Zeitpunkt misst, zu dem die Applikation von der Hauptentladungsenergieversorgung 6b anhält (Spitzenwertpositionen der Hauptentladungsströme 26a und 26b). Es ist möglich, eine Signalverarbeitung mit einem hohen SN-Verhältnis bei einem Maximalwert einer Stromwellenform durchzuführen.
Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 misst Entladungspositionen unter Verwendung von Vorentladungsströmen zum Zeitpunkt von S4 in 2, berechnet eine Energiemenge, welche die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 den gemessenen Entladungspositionen zuführen sollte, und gibt ein Ergebnis der Berechnung an den Impulsoszillator 10 aus. In 2 wird nach der Erfassung des Vorhandenseins einer Vorentladung begonnen, Hauptentladungs-Spannungsimpulse an sämtlichen Entladungspositionen anzulegen, woraufhin zum Zeitpunkt von S6 in 2 ein Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 von der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 an den Impulsoszillator 10 ausgegeben wird. Das Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt, um hervorzuheben, dass das Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 nach Bedarf erzeugt wird.
Um eine Formkorrektur effektiv durchzuführen, wenn Mittel, wie beispielsweise ein Anlegen eines verlängerten Impulses, das nachfolgend beschrieben wird, nicht verwendet werden, ist es erforderlich, einen Stromwert zu empfangen und bevorzugt innerhalb etwa 500 Nanosekunden, gerechnet von dem Empfang des Stromwertes, zu bestimmen, ob ein Impuls angehalten wird. Daher ist es als ein Verfahren zum Bestimmen von Entladungspositionen möglich, eine Positionsbestimmung in einem Takt durchzuführen, indem ein Stromwert in einer Logikschaltung als digitale Daten unter Verwendung eines A/D-Wandlers direkt empfangen und der Stromwert mit einer Berechnungsergebnistabelle verknüpft wird. Es ist möglich, die Verarbeitung innerhalb einer kürzeren Zeitdauer durchzuführen, indem Entladungspositionen nach der Durchführung einer digitalen Verarbeitung berechnet werden, als wenn ein Stromunterteilungsverhältnis oder dergleichen in einer analogen Schaltung berechnet wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Hauptentladungsenergie in Echtzeit basierend auf den Entladungspositionen, die anhand der Vorentladung berechnet wurden, zu ändern.
In 2 bezeichnen gestrichelte Linien, die in der Entladungsspannung Wv und in den Entladungsströmen WIh bis WI, die den Hauptentladungs-Spannungsimpulsen 22a entsprechen, gezeigt sind, den Zeitpunkt, zu dem das Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 ausgegeben wird. Durchgezogene Linien, die in der Entladungsspannung Wv und in den Entladungsströmen WIh bis WI gezeigt sind, bezeichnen den Zeitpunkt, zu dem das Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 nicht ausgegeben wird.
Wenn das Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 ausgegeben wird, erfasst der Impulsoszillator 10 eine ansteigende Kante des Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignals 27 und hält direkt die Applikation des Hauptentladungs-Spannungsimpulses 22a in S3 in 2 an. Die Hauptentladungsenergieversorgung 6b legt den Hauptentladungs-Spannungsimpuls 22a an, wie es durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, der eine Impulsbreite aufweist, die kürzer als eine ursprünglich geplante Impulsbreite ist.
Gemäß dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses 22a weist der Entladungsstrom WI eine Strombreite auf, die kürzer als eine Strombreite (durch eine durchgezogene Linie angezeigt) ist, die ursprünglich geplant wurde (umfasst einen Stromspitzenwert, der geringer als ein ursprünglich geplanter Stromspitzenwert ist). Das bedeutet, dass die Bearbeitungsenergie gering eingestellt ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform, wie es durch WI in 2 gezeigt ist, wird ein Dreieckwellenstrom für die Hauptentladungsströme verwendet. Wenn somit eine Spannung der Hauptentladungsenergiequelle 6b festgelegt ist, wird ein Stromspitzenwert, der proportional zu einer Impulsbreite des Hauptentladungs-Spannungsimpulses ist, berechnet. Die Bearbeitungsenergie kann als proportional zu einem Quadrat der Impulsbreite angenähert werden. Die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 muss nur das Hauptentladungs-Spannungsimpuls-Applikations-Stoppsignal 27 basierend auf einer solchen Vorstellung erzeugen.
Es sollte klar sein, dass, obwohl eine Stromform der Hauptentladungsströme eine Dreieckwellenform in WI in 2 ist, eine Stromform der Hauptentladungsströme nicht auf eine solche begrenzt ist. Bei den Hauptentladungsströmen kann es sich um irgendwelche Ströme handeln, wie beispielsweise um einen Rechteckwellenstrom und einen Trapezformwellenstrom. Wenn eine Beziehung zwischen der Bearbeitungsenergie und einer Impulsbreite jedes der Ströme erkannt wird, ist es möglich, die Bearbeitungsenergie gemäß der Einstellung einer Impulsbreite einzustellen, die jeder der Stromformen entspricht.
Wenn andererseits das Hauptentladungs-Spannungsimpulsapplikations-Stoppsignal 27 nicht ausgegeben wird, nimmt der Impulsoszillator 10 auf eine erforderliche Energiemenge Bezug, die durch die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 berechnet wird, und wählt dann eine Impulsbreite der Hauptentladungs-Spannungsimpulse in S3 in 2 aus und gibt eine Anweisung zum Anhalten der Applikation nach Verstreichen der Zeitdauer aus, die der Impulsbreite entspricht. Wenn jedoch eine Verarbeitungsleistungsfähigkeit der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 nicht ausreicht, beginnt der Impulsoszillator 10 zunächst damit, die Hauptentladungs-Spannungsimpulse anzulegen, und hält dann nach Bedarf die Ausgabe an. Es ist möglich, diese Anordnung mit einer Wahrscheinlichkeit in Bezug auf die Zeit zu realisieren, das heißt, mit einer einfacheren Schaltungskonfiguration, die ein Element mit niedriger Geschwindigkeit verwendet.
Nachfolgend wird eine Beziehung der Geradheitsgenauigkeit zur Bearbeitungsenergie und einem Strom zwischen den Elektroden beschrieben. Die Bearbeitungsenergie, die zwischen den Elektroden verbraucht wird, wenn eine elektrische Entladung auftritt, wird durch "Entladungsenergie x Entladungsstrom" repräsentiert. Da die Entladungsspannung als im wesentlichen konstant betrachtet werden kann, ist der Entladungsstrom (eine Ladungsmenge) proportional zu der Bearbeitungsenergie.
Die Gesamtenergie, die zum Bearbeiten erforderlich ist, wird durch Multiplizieren der Bearbeitungsenergie (die Ladungsmenge) für eine elektrische Entladung mit einer Entladungsfrequenz f erzielt. Wenn beispielsweise eine elektrische Entladung gleichmäßig in einer Drahtrichtung verteilt ist, werden eine Bearbeitungsmenge und eine Bearbeitungsform in Bezug auf die Drahtrichtung gemäß der Energie (eine Ladungsmenge Q) für eine elektrische Entladung bestimmt. Wenn eine Abweichung in der Anzahl von elektrischen Entladungen in Bezug auf die Drahtrichtung selbst in einem Zustand vorliegt, in dem die Energie für eine elektrische Entladung festgelegt ist, werden eine Bearbeitungsmenge und eine Bearbeitungsform in Bezug auf die Drahtrichtung gemäß der Abweichung bestimmt (eine Frequenz für jede Entladungsposition).
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Einstellung einer Bearbeitungsform durch Einstellen der Bearbeitungsenergie. Wie es zuvor beschrieben wurde, wird die Bearbeitungsenergie W repräsentiert durch "Bearbeitungsenergie W = Ladungsmenge Q (= zugeführte Energie für eine elektrische Ladung) x Entladungsfrequenz f". Somit kann als ein Verfahren zum Einstellen der Bearbeitungsenergie dreierlei Einstellung vorgenommen werden, nämlich eine Einstellung der Ladungsmenge Q, eine Einstellung der Entladungsfrequenz f und beide der genannten Einstellungen. Gemäß der ersten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Einstellen der Ladungsmenge Q beschrieben. Es wird ein Verfahren verwendet, bei dem, unter Verwendung von Vorentladungsströmen, Hauptentladungsströme, welche den Vorentladungsströmen folgen, unter Verwendung der Vorentladungsströme eingestellt werden.
Es ist wünschenswert, dass die Entladungsposition genau anhand der Vorentladungsströme bestimmt werden kann. Jedoch kann, wie es zuvor beschrieben wurde, eine ausreichende Positionsgenauigkeit nicht erzielt werden, da die Vorentladungsströme klein sind. Aus diesem Grund ist die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform zusätzlich zu der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 vorgesehen. Nachdem die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 Entladungspositionen zum Zeitpunkt von S5 in 2 bestimmt hat, empfängt die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 die Daten und vergleicht diese mit einem Ergebnis der Bestimmung von Entladungspositionen in einer Vorentladung.
Genauer gesagt ist beispielsweise eine Korrekturtabelle in der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 vorgesehen, um die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 dazu zu veranlassen, eine Kennlinie eines Bestimmungsergebnisses von Hauptentladungspositionen und eines Bestimmungsergebnisses von Vorentladungspositionen zu erzeugen. Wenn das Bestimmungsergebnis von Vorentladungspositionen von dem Bestimmungsergebnis von Hauptentladungspositionen abweicht, wird die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 dazu veranlasst, das Bestimmungsergebnis von Vorentladungspositionen mit einem Korrekturkoeffizienten zu multiplizieren und die Genauigkeit des darauffolgenden Bestimmungsergebnisses von Vorentladungspositionen zu verbessern. Positionsinformationen, die mit Hilfe der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 erzielt werden, werden als ordnungsgemäß angenommen, um die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 dazu zu veranlassen, Bearbeitungsenergie in einer X(Y)-Koordinatenposition der Positionsinformationen als Daten für jede Z-Achse zu sammeln. Da der Dreieckwellenstrom gemäß der ersten Ausführungsform als die Maschinenenergie verwendet wird, wird eine Maschinenenergie verwendet, die proportional zu einer Bearbeitungsdauer der Hauptentladungsenergieversorgung 6b ist, d. h. ein Quadrat der Impulsbreite der Hauptentladungs-Spannungsimpulse 22a und 22b, die durch S3 in 2 angezeigt sind.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 4 Operationen zu demjenigen Zeitpunkt beschrieben, zu dem die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 hinzugefügt wird. 4 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Bearbeitungsverfahrens, das durch die elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung realisiert wird, die in 1 dargestellt ist. Wenn die Bearbeitung in einer XY-Ebene fortschreitet, während die Drahtelektrode 1, wie es in 4(a) gezeigt ist, schwingt, wird das Werkstück in einer Form entsprechend der Oszillation der Drahtelektrode 1 bearbeitet. Wie es in 4(b) gezeigt ist, wird eine Bearbeitungsenergiemenge auf der Z-Achse in diesem Fall für jede X(Y)-Koordinatenposition des Werkstücks 3 gesammelt. Wie es in 4(c) gezeigt ist, werden die kumulativen Bearbeitungsenergiemengen, die gesammelt wurden, umgekehrt, oder die kumulierten Bearbeitungsenergiemengen, die gesammelt wurden, werden mit einem frei wählbaren Koeffizienten multipliziert, so dass die kumulierten Bearbeitungsenergiemengen als Bearbeitungsenergiemengen, die beim nächsten Impuls zugeführt werden sollen, bereitstehen.
Die Zeit für solche Arten von kumulierter Bearbeitungsenergie muss lediglich in einem Bereich von beispielsweise mehreren hundert Mikrosekunden bis mehreren Millisekunden liegen. Positionen der kumulierten Bearbeitungsenergie müssen lediglich in Intervallen von beispielsweise 10 Millimeter angeordnet werden. Wenn ein Werkstück mit einer komplizierten Plattendicke unter derartigen Bedingungen bearbeitet wird, ist es wahrscheinlich, dass sich eine Form in der Z-Achsen-Richtung (eine Drahtbewegungsrichtung) des Werkstücks mitten in der Bearbeitung ändert. In diesem Fall wird die kumulierte Bearbeitungsenergie im Wesentlichen in einem bestimmten Bereich des Werkstücks konzentriert. Wenn keine elektrische Entladung in dem Bereich von mehreren hundert Mikrosekunden bis mehreren Millisekunden erfasst werden kann, also wenn die Bearbeitungsenergie Null ist, wird festgestellt, dass das Werkstück 3 nicht in der Position vorhanden ist, wo die Bearbeitungsenergie Null ist, und die Position wird von einem Bearbeitungsziel (die Bearbeitungsenergiemenge, die zugeführt werden soll) ausgeschlossen.
Kurz zusammengefasst ist die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, wenn die Positionsgenauigkeit der Bestimmung in der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 ausreichend hoch ist. Mit anderen Worten, kann die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition nur die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 umfassen. Eine Schaltungsgröße wird verringert, da die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 nicht erforderlich ist. Die Akkumulation von Maschinenenergie wird von einer Position berechnet, die anhand des Ergebnisses der Bestimmung der Vorentladungspositionen berechnet wird, und eine eingestellte Impulsbreite eines Hauptentladungs-Spannungsimpulses wird an der Position angelegt. Wenn Entladungspositionen durch die darauffolgende Bestimmung von Vorentladungspositionen spezifiziert werden, wird ein Entladungsstrom von der Hauptentladungsenergieversorgung 6b durch das Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses zugeführt, bis die Bearbeitungsenergie die Bearbeitungsenergie erreicht, die zugeführt werden soll.
Wenn die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 in dieser Weise verwendet wird, ist es möglich, eine Entladungsposition zu spezifizieren, die bearbeitet werden soll. Entsprechend ist es möglich, eine zuzuführende Energiemenge vorzusehen und eine willkürliche Bearbeitungsform in der Z-Achsen-Richtung (die Drahtbewegungsrichtung) zu erzielen. Im Falle der ersten Ausführungsform ist es möglich, dies zur Verbesserung der Geradheitsgenauigkeit zu verwenden.
Gemäß der obigen Beschreibung werden die Berechnung und die Ausgangseinstellung der kumulativen Bearbeitungsenergie unter Verwendung einer Impulsbreite durchgeführt. Dies erleichtert es, eine Einstellung der Bearbeitungsenergie durch Einstellen lediglich eines Steuersignals bei einer Abtastschaltungskonfiguration zu realisieren. Gemäß der ersten Ausführungsform ist es auch möglich, eine Einstellung der Bearbeitungsenergie durch Ändern nicht nur einer Impulsbreite, sondern auch einer Energiezufuhrspannung jedes Mal dann, wenn eine elektrische Entladung auftritt, durchzuführen, anstatt eine Energieversorgungsspannung konstant zu halten.
In diesem Fall, wenn die Energieversorgungsspannung variabel ist, ist eine Stromwellenform eine Wellenform mit einer leichten Neigung. Die Hauptentladungsenergieversorgung 6b ist im Wesentlichen durch paralleles Anordnen von Schaltelementen, wie beispielsweise FETs, gebildet. Selbst wenn die Energieversorgungsspannung nicht variabel, sondern konstant ist, ist es somit, wenn die Anzahl von Operationen dieser FETs geändert wird, möglich, eine Neigung einer Stromwellenform leicht einzustellen, indem eine Änderung im An-Widerstand genutzt wird. Wenn die Energieversorgungsspannung oder die Anzahl von parallel angeordneten FETs jedes Mal dann geändert wird, wenn eine elektrische Entladung auftritt, ist es möglich, die Bearbeitungsenergie genauer einzustellen. Auf diese Weise wird die Genauigkeit einer Zielbearbeitungsform verbessert.
Es sollte klar sein, dass zur Berechnung einer kumulativen Bearbeitungsenergie, zusätzlich zu der Korrektur einer Impulsbreite, eine Korrektur erforderlich ist, beispielsweise ein Multiplizieren der Impulsbreite mit einem Koeffizienten, der eine Energieversorgungsspannung oder der Anzahl von parallel angeordneten FETs entspricht. Genauer gesagt, können Bearbeitungsströme integriert und als eine Ladungsmenge empfangen werden. Selbst wenn sich eine Neigung oder dergleichen einer Stromwellenform oder eine Stromwellenform im Wesentlichen zu einer Rechteckwelle, einer Trapezformwelle oder dergleichen ändert, ist die Berechnung der kumulativen Bearbeitungsenergie genau, da es möglich ist, Bearbeitungsströme direkt als Bearbeitungsenergie zu erfassen.
In der obigen Beschreibung wird kumulative Bearbeitungsenergie für jede Entladungsposition (Z-Achse) gesammelt, und es wird eine Bearbeitungsmenge eines Werkstücks, das einer elektrischen Entladung in der Entladungsposition ausgesetzt werden soll, berechnet. Wenn jedoch eine Bearbeitungsform vorab gemäß einer Bearbeitungsposition empirisch bekannt ist, ist es nicht immer erforderlich, diese Schritte einzuhalten. Wenn beispielsweise empirisch vorhergesagt wird, dass die Mitte eines Drahtes normalerweise ansteigt ("swells"), so kann die Bearbeitungsenergie in einer Phase frei eingestellt werden, ohne auf einer Berechnung zu beruhen, wenn bekannt ist, dass die Entladungspositionen solche nahe oberhalb und unterhalb des Drahtes oder in der Nähe der Mitte des Drahtes sind.
Wie es unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurde, sind in einer Phase einer Vorentladung gemäß der ersten Ausführungsform Zustände zwischen den Elektroden in drei Zuständen zwischen den Elektroden unterteilt, nämlich die "normale Entladung" mit einer langen Nicht-Belastungszeit, die "Sofortentladung" mit einer kurzen Nicht-Belastungszeit und der "Kurzschluss", bei dem keine Spannung zwischen den Elektroden vorhanden ist, selbst wenn ein Vorentladungsimpuls angelegt wird. Es sollte berücksichtigt werden, dass von diesen Zuständen zwischen den Elektroden die "normale Entladung" im Wesentlichen zur Bearbeitung beiträgt.
Entsprechend wird die Bearbeitungsenergieeinstellung gemäß der ersten Ausführungsform grundsätzlich nur unter Berücksichtigung der "normalen Entladung" durchgeführt. Es sollte natürlich klar sein, dass die Bearbeitungsenergieeinstellung nur bei der "normalen Entladung" und der "Sofortentladung " oder in sämtlichen Zuständen zwischen den Elektroden einschließlich der "normalen Entladung", der "Sofortentladung " und dem "Kurzschluss" durchgeführt werden kann. Die Berechnung der kumulativen Bearbeitungsenergie kann nur zum Zeitpunkt der "normalen Entladung" durchgeführt werden, kann nur zum Zeitpunkt der "Sofortentladung " durchgeführt werden, oder kann in sämtlichen Zuständen zwischen den Elektroden einschließlich der "normalen Entladung", der "Sofortentladung" und dem "Kurzschluss" durchgeführt werden. Ein Verfahren zum Berechnen der kumulativen Bearbeitungsenergie und ein tatsächliches Verfahren zum Einstellen der Bearbeitungsenergie können voneinander unabhängig sein. Beispielsweise wird die kumulative Bearbeitungsenergie bei der "normalen Entladung" und der "Sofortentladung " und die Bearbeitungsenergieeinstellung nur bei der "normalen Entladung" durchgeführt. Es ist möglich, diese Verfahren entsprechend der Positionsgenauigkeit, der Messgenauigkeit, der Bearbeitungsformgenauigkeit nach der Einstellung und sämtlicher andere Situationen frei zu wählen. Wenn sämtliche Zustände berechnet und eingestellt werden, ist die Formerkennungs-Korrekturschaltung 16 aufgrund der Berechnung und der Einstellung kompliziert und nimmt einen vergrößerten Bauraum ein. Wenn andererseits die Aufmerksamkeit allein auf einen der Zustände gerichtet wird, ist es möglich, die Formerkennungs-Korrekturschaltung 16 zu vereinfachen.
Zweite Ausführungsform
Wenn bei dem Beispiel einer zuvor beschriebenen Art gemäß der beschriebenen ersten Ausführungsform angenommen wird, dass eine Bogenspannung konstant ist, stellt die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie, welche die Maschinenenergie, die als ein Produkt der Ladungsmenge Q, die als Eingangsenergie für jede elektrische Entladung eingestellt ist, und der Entladungsfrequenz f berechnet werden kann, die Ladungsmenge Q ein, oder sie stellt einen darauffolgenden Hauptentladungsstrom unter Verwendung eines Vorentladungsstroms ein. Bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 5 ein Beispiel einer Einstellart der Entladungsfrequenz f beschrieben.
5 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. S1, S3, Wv und WI, die in 5 gezeigt sind, bezeichnen entsprechend eine Wellenform eines Vorentladungs-Spannungsimpulses, eine Wellenform eines Hauptentladungs-Spannungsimpulses, eine Entfernungsspannungs-Wellenform zwischen den Elektroden und eine Entladungsstromwellenform wie bei der ersten Ausführungsform (2). Toff bezeichnet eine Zeitdauer, in der weder der Vorentladungs-Spannungsimpuls S1 noch der Hauptentladungs-Spannungsimpuls S3 angelegt sind, und bezeichnet eine Pausenzeitdauer, in der eine Spannung zwischen den Elektroden nahezu 0 Volt ist, d. h. dass eine elektrische Entladung nicht stattfindet. Ein Entladungsimpuls (1) zum Zeitpunkt der letzten elektrischen Entladung und ein Entladungsimpuls (2) zum Zeitpunkt der aktuellen elektrischen Entladung werden anhand der Zeitdauer Toff voneinander unterscheiden, in der keine elektrische Entladung auftritt und die zwischen den Entladungsimpulsen liegt.
Die Bestimmung von Entladungspositionen kann wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung von Vorentladungsströmen durchgeführt werden, oder sie kann basierend auf Hauptentladungsströmen durchgeführt werden, wie es nachfolgend beschrieben wird. Es wird vermutet, dass sich die Entladungsposition bei jeder elektrischen Entladung in beiden Fällen im Wesentlichen nicht voneinander unterscheiden. Dies liegt daran, dass die Entladungspositionen von einer Drahtoszillation abhängen. Mit anderen Worten, entsprechen Entladungspositionen des Entladungsimpulses (1) zum Zeitpunkt der letzten elektrischen Entladung und des Entladungsimpulses (2) zum Zeitpunkt der aktuellen elektrischen Entladung im Wesentlichen einander.
Wenn die Pausenzeitdauer Toff kurz ist, beispielsweise etwa 2 Mikrosekunden bis 10 Mikrosekunden, liegen die Entladungspositionen des Entladungsimpulses (1) und des Entladungsimpulses (2) nahe beieinander. Wenn die Pausenzeitdauer Toff hingegen lang ist, beispielsweise gleich oder länger als 10 Mikrosekunden (realistisch gleich oder kürzer als 10 Millisekunden), gehen die Entladungspositionen der Entladungsimpulse gemäß der Zeit der Zeitdauer Toff, in der keine elektrische Entladung stattfindet, auseinander. Es ist möglich, einen allgemeinen Zeitbereich in dieser Pausenzeitdauer Toff anhand einer Drahtoszillationszeitdauer zu schätzen.
Wenn die Pausenzeitdauer Toff kurz eingestellt ist, nehmen elektrische Entladungen an einem identischen Ort entsprechend zu. Somit nimmt die Entladungsfrequenz f an dieser Bearbeitungsposition zu. Wenn die Pausenzeitdauer Toff hingegen lang eingestellt wird, treten elektrische Entladungen kaum an einem identischen Ort auf. Somit nimmt die Entladungsfrequenz an dieser Bearbeitungsposition ab. Da es mit anderen Worten möglich ist, eine Entladungsfrequenz für jede Bearbeitungsposition einzustellen, kann die Bearbeitungsenergie eingestellt werden. Somit kann eine frei wählbare Bearbeitungsform erzielt werden.
Zur Vereinfachung des Verständnisses wird eine Entladungsfrequenz geändert, indem die "Pausenzeitdauer" eingestellt wird. Jedoch ist eine Form des Änderns der Entladungsfrequenz nicht auf die Form der "Pause" beschränkt. Da es sich bei einem Intervall von elektrischen Entladungen zum Einstellen einer Zunahme oder einer Abnahme der Entladungsfrequenz um ein Intervall der Hauptentladung handelt, kann die Form der Änderung der Entladungsfrequenz eine beliebige Form sein, solange es möglich ist, ein Zeitintervall von Hauptentladungsimpulsen zu steuern. Genauer gesagt, wie es beispielsweise in 5 durch eine gestrichelte Linie in der Mitte der Spannungswellenform Wv zwischen den Elektroden angezeigt ist, kann die Form des Änderns der Entladungsfrequenz eine Form des Anlegens eines Impulses ohne Bezug auf das Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses 3 sein. Alternativ kann die Form des Änderns der Entladungsfrequenz eine Form des unmittelbaren Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses S1 ohne die Pausenzeitdauer Toff nach dem Ende des Hauptentladungs-Spannungsimpulses S3 sein, wobei kein Hauptentladungsimpuls während der Pausenzeitdauer Toff angelegt wird, selbst wenn eine Vorentladung auftritt.
Wenn ferner eine sogenannte normale Entladung, eine Sofortentladung, ein Kurzschluss und dergleichen gemäß einem Zustand zwischen den Elektroden bestimmt wird, kann das Zeitintervall Toff unter Bezugnahme auf den Interpolationszustand gesteuert werden. Genauer gesagt, handelt es sich um eine Form, bei der die Toff-Steuerung im Falle der normalen Entladung, bei welcher der Zustand zwischen den Elektroden zufriedenstellend ist, durchgeführt wird, und bei der die Toff-Steuerung nicht durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, dass ein Kurzschluss auftritt. Da normalerweise eine Ladungsmenge der normalen Entladung größer als diejenige im Kurzschlusszustand eingestellt ist, ist ein Einfluss auf eine Bearbeitungsform bei der normalen Entladung größer. Wenn daher die Toff-Steuerung nur durchgeführt wird, wenn die normale Entladung auftritt, ist es möglich, eine gewünschte Bearbeitungsform mit hoher zeitlicher Effizienz zu erzielen.
Im Gegensatz dazu kann eine Form verwendet werden, bei der die Toff-Steuerung im Falle der normalen Entladung, bei welcher der Zustand zwischen den Elektroden zufriedenstellend ist, nicht durchgeführt wird, und bei der die Toff-Steuerung nur durchgeführt wird, wenn festgestellt wird, dass der Kurzschluss (oder die Sofortentladung) auftritt. In den Zuständen des Kurzschlusses und der Sofortentladung ist ein Abstand zwischen den Elektroden gering, und elektrische Entladungen treten im Wesentlichen an einem identischen Ort auf. Mit anderen Worten, können die Zustande des Kurzschlusses und der Sofortentladungen als Zustände angesehen werden, in denen eine Entladungsfrequenz an einer identischen Entladungsposition dazu neigt anzusteigen. Daher ist es möglich, effektiv eine gewünschte Bearbeitungsform zu erzielen, indem die Toff-Steuerung nur zu dem Zeitpunkt des Kurzschlusses und der Sofortentladung durchgeführt wird. Diese Steuerformen müssen nur frei gemäß einem Zustand einer Bearbeitungsvorrichtung und gemäß einem Bearbeitungszustand ausgewählt werden.
Dritte Ausführungsform
Wenn eine relativ lange Zeitdauer für die Bestimmung einer Position das Auslesen einer Energiemenge erforderlich ist, nachdem ein Vorentladungsstrom fließt, ist es wahrscheinlich, dass die Erzeugung eines Hauptentladungs-Spannungsimpuls-Applikations-Stoppsignals zu spät stattfindet, um die Applikation eines Hauptentladungs-Spannungsimpulses anzuhalten, und die Bearbeitung wird ohne Verwendung des erzeugten Hauptentladungs-Spannungsimpuls-Applikations-Stoppsignals abgeschlossen. Bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Beispiel eins Aufbaus zur Lösung dieses Problems beschrieben. Dies ist ein Beispiel eines Aufbaus eines Mechanismus der Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung.
In diesem Fall wird die Tatsache genutzt, dass die Bearbeitungsenergie proportional zu einer Ladungsmenge ist. Es handelt sich hierbei um ein Verfahren, bei dem eine sehr kleine elektrische Entladung (die nachfolgend als "verlängerte Entladung" bezeichnet wird) nach der Vorentladung aufrechterhalten wird, um einen Entladungsstrom (der nachfolgend als "verlängerter Entladungsstrom" bezeichnet wird) für eine vorbestimmte Zeitdauer zuzuführen, und dann die Vorentladung zu einer Hauptentladung umgeschaltet wird. Bei diesem Verfahren unterscheidet man zwei Arten, wie es in 6 gezeigt ist.
6 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. S1 bis S4 in 6 entsprechen S1 bis S4 in 2. Bei S1 in 6 werden Spannungsimpulse mit einer vorbestimmten Impulsbreite (die nachfolgend "verlängerte Entladungs-Spannungsimpulse" genannt werden) 35a und 35b zu den Vorentladungs-Spannungsimpulsen 20a und 20b addiert. In S3 in 6 werden die Hauptentladungs-Spannungsimpulse 22a und 22b mit einer Verzögerung der Impulsbreite der verlängerten Entladungs-Spannungsimpulse 35a und 35b erzeugt.
Die Impulssignale 36a und 36b, die in S7 in 6 gezeigt sind, sind Steuersignale zum Durchführen der verlängerten Entladung. Die Impulssignale 36a und 36b steigen im Wesentlichen synchron mit den ansteigenden Kanten der Entladungs-Erfassungsimpulse 21a und 21b an und fallen nach Ablauf einer Zeitdauer, die der Impulsbreite der verlängerten Entladungs-Spannungsimpulse 35a und 35b entspricht. Mit anderen Worten, werden die verlängerten Entladungs-Spannungsimpulse 35a und 35b durch die Steuersignale 36a und 36b erzeugt.
WI1 und WI2 in 6 bezeichnen einen ersten Entladungsstrom und einen zweiten Entladungsstrom, die durch die zuvor beschriebenen zwei Arten von Verfahren erzeugt werden. Nachfolgend werden die ersten und die zweiten Entladungsströme zum Zeitpunkt der normalen Entladung beschrieben. Bei dem ersten Entladungsstrom WI1 strömt nach einem Vorentladungsstrom 37 mit einer positiven Polarität ein schwacher verlängerter Entladungsstrom 38 mit einer negativen Polarität für eine vorbestimmte Zeitdauer. Anschließend fließt ein Hauptentladungsstrom 39 mit einer negativen Polarität. In dem zweiten Entladungsstrom WI2 strömt nach einem Vorentladungsstrom 40 mit einer positiven Polarität ein verlängerter Entladungsstrom 41 mit der gleichen positiven Polarität für eine vorbestimmte Zeitdauer. Anschließend fließt ein Hauptentladungsstrom 42 mit einer positiven Polarität. Der verlängerte Entladungsstrom 41 weist in diesem Fall eine Größe auf, die gleich der oder größer als diejenige des Vorentladungsstroms 40 und ausreichend kleiner als diejenige des Hauptentladungsstroms 42 ist.
7 ist eine Ansicht einer Schaltungskonfiguration eines Beispiels einer Schaltung, die den ersten Entladungsstrom WI1 erzeugt, der in 6 dargestellt ist. In 8 ist eine Ansicht einer Schaltungskonfiguration eines Beispiels einer Schaltung, die den in 6 dargestellten zweiten Entladungsstrom WI2 erzeugt.
Bei der in 7 dargestellten Schaltung, die den ersten Entladungsstrom WI1 erzeugt, ist eine Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6c, die den verlängerten Entladungsstrom 38 erzeugt, parallel mit der Hauptentladungsenergieversorgung 6b und der Energieversorgung für die Vorentladung 6a verbunden. Die Energieversorgung für die Vorentladung 6a umfasst eine Gleichstromenergieversorgung V6a und vier FETs 6a-1 bis 6a-4, die einen Schaltkreis bilden. Bei den vier FETs 6a-1 bis 6a-4 sind eine Reihenschaltung der FETs 6a-1 und 6a-4 und eine Reihenschaltung der FETs 6a-2 und 6a-3 parallel mit der Gleichstromenergieversorgung V6a verbunden. Ein Reihenverbindungsanschluss der FETs 6a-1 und 6a-4 ist mit der Drahtelektrode 1 verbunden, und ein Reihenverbindungsanschluss der FETs 6a-2 und 6a-3 ist mit dem Werkstück 3 über einen Strombegrenzungswiderstand R verbunden. Auf diese Weise ist bei der Energieversorgung für die Vorentladung 6a allgemein der Strombegrenzungswiderstand R (dessen Widerstand beispielsweise 8 Ohm beträgt) mit hoher Impedanz zwischen den Elektroden in Reihe eingesetzt.
Die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6c umfasst ferner eine Gleichstromenergieversorgung V6c und vier FETs 6c-1 bis 6c-4, die einen Schaltkreis bilden. Bei den vier FETs 6c-1 bis 6c-4 sind eine Reihenschaltung der FETs 6c-1 und 6c-4 und eine Reihenschaltung der FETs 6c-2 und 6c-3 parallel mit der Gleichstromenergieversorgung V6c verbunden. Ein Reihenverbindungsanschluss der FETs 6c-1 und 6c-4 ist mit der Drahtelektrode 1 verbunden, und ein Reihenverbindungsanschluss der FETs 6c-2 und 6c-3 ist mit dem Werkstück 3 verbunden.
Die Gleichstromenergieversorgung V6c der Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6c umfasst vorzugsweise eine Energieversorgungsspannung, die gleich oder größer als eine Energieversorgung für die Vorentladungsspannung ist, da ein Bogen weniger einfach gebrochen wird. Jedoch muss die Gleichstromenergieversorgung V6c nicht immer größer als die Vorentladungsenergieversorgungsspannung sein, sondern sie muss nur der Vorentladungsenergieversorgungsspannung entsprechen. Dennoch ist es, wenn ein Strombegrenzungswiderstand mit hoher Impedanz ähnlich der Energieversorgung für die Vorentladung 6a zwischen den Elektroden in Reihe eingesetzt ist, wahrscheinlich, dass ein Bogen nicht aufrechterhalten werden kann. Entsprechend ist es erforderlich, den Widerstand der Gleichstromenergieversorgung V6c derart auszulegen, dass er wenigstens geringer als der Widerstand (8 Ohm) ist, der in der Energieversorgung für die Vorentladung verwendet wird. Daher ist der Strombegrenzungswiderstand bei der in 7 dargestellten Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6c nicht zwischen den Elektroden eingesetzt.
Die Operationen der Schaltung, die den in 7 dargestellten ersten Entladungsstrom WI1 erzeugt, werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Zur Einfachheit der Beschreibung werden die Operationen zum Zeitpunkt der normalen Entladung beschrieben. In S1 in 6 werden die FETs 6a-1 und 6a-2 eingeschaltet, um eine Vorentladungsspannung zwischen den Elektroden anzulegen. In S2 in 6, wenn der Entladungs-Erfassungsimpuls 21a zugeführt wird, werden die FETs 6a-1 und 6a-2 ausgeschaltet. Mit anderen Worten, wird der Vorentladungs-Spannungsimpuls 20a zwischen den Elektroden angelegt. Gleichzeitig werden in S1 in 6 die FETs 6c-3 und 6c-4 an der ansteigenden Kante des Steuersignals 36a eingeschaltet. Die FETs 6c-3 und 6c-4 werden an der fallenden Kante des Steuersignals 36a ausgeschaltet. Zeitgleich wird der Hauptentladungs-Spannungsimpuls 22a von der Hauptentladungsenergieversorgung 6b ausgegeben.
Somit fließt in der Initialisierungsphase einer elektrischen Entladung der Vorentladungsstrom 37 mit einer positiven Polarität in einer Schleife der Gleichstromenergieversorgung V6a → des FETs 6a-1 → der Drahtelektrode 1 → des Werkstücks 3 → des Strombegrenzungswiderstands R → des FETs 6a-2 → der Gleichstromenergieversorgung V6a. Wenn die Applikationsdauer (die Impulsbreite) des Vorentladungs-Spannungsimpulses 20a verstreicht, beginnt der geringe verlängerte Entladungsstrom 38 mit einer negativen Polarität sofort in einer Schleife der Gleichstromenergieversorgung V6c → des FETs 3c-3 → des Werkstücks 3 → der Drahtelektrode 1 → des FETs 3c-4 → der Gleichstromenergieversorgung V6c zu fließen. Der verlängerte Entladungsstrom 38 fließt bis zu dem Punkt der abfallenden Kante des Steuersignals 36a. Zum Zeitpunkt der fallenden Kante des Steuersignals 36a beginnt der Hauptentladungsstrom 39 derselben negativen Polarität unmittelbar zu fließen.
Andererseits, wie es in 6 gezeigt ist, weist der verlängerte Entladungsstrom 41 in dem zweiten Entladungsstrom WI2 dieselbe Polarität wie der Vorentladungsstrom 40 auf und hat eine Größe, die gleich oder größer als diejenige des Vorentladungsstroms 40 ist. Somit wird als eine Beziehung zwischen dem verlängerten Entladungsstrom 41 und dem Vorentladungsstrom 40 der verlängerte Entladungsstrom 41 als der Vorentladungsstrom 40 intensivierend betrachtet. Bei der in 7 dargestellten Schaltung kann daher die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung in der Schaltung, die den zweiten Entladungsstrom WI2 erzeugt, durch eine Energieversorgung gebildet werden, die derjenigen der Energieversorgung für die Vorentladung 6a entspricht. Jedoch wird bei der vorliegenden Beschreibung ein Beispiel anderer Arten beschrieben.
Bei der in 8 dargestellten Schaltung, die einen zweiten Entladungsstrom WI2 erzeugt, ist als eine einfachere Schaltungskonfiguration eine Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6d anstelle der Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6c in der in 7 dargestellten Schaltung vorgesehen. Die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung 6d ist in der Energieversorgung für die Vorentladung 6a als ein Teil der Schaltung eingebaut und wird durch zwei bidirektionale Schalter SW gebildet, die parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand R angeordnet sind.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 6 Operationen der in 8 gezeigten Schaltung beschrieben, die den zweiten Entladungsstrom WI2 erzeugen. Zur einfacheren Beschreibung werden die Operationen zum Zeitpunkt der normalen Entladung beschrieben. In S1 in 6 werden die FETs 6a-1 und 6a-2 eingeschaltet, um eine Vorentladungsspannung zwischen den Elektroden anzulegen. In S2 in 6, selbst wenn der Entladungs-Erfassungsimpuls 21a zugeführt wird, werden die FETs 6a-1 und 6a-2 nicht ausgeschaltet, sondern bleiben an. Zum gleichen Zeitpunkt werden in S7 in 6 die bidirektionalen Schalter SW an der ansteigenden Kante des Steuersignals 36a eingeschaltet. Die FETs 6a-1 und 6a-2 und der bidirektionale Schalter SW werden bei der fallenden Kante des Steuersignals 36a nach Verstreichen der Zeitdauer, die der Impulsbreite des Steuersignals 36a entspricht, ausgeschaltet. Gleichzeitig wird der Hauptentladungs-Spannungsimpuls 22a von der Hauptentladungsenergieversorgung 6b ausgegeben. Mit anderen Worten, wird anstelle des Vorentladungs-Spannungsimpulses 20a ein Spannungsimpuls mit einer langen Impulsbreite, der durch den Verlängerten-Entladungs-Spannungsimpuls 36a und den Vorentladungs-Spannungsimpulses 20a erzielt wird, zwischen den Elektroden in der Initialisierungsphase der elektrischen Entladung angelegt.
Somit passiert in der Initialisierungsphase der elektrischen Entladung der Vorentladungsstrom 40 mit einer positiven Polarität, der über den Strombegrenzungswiderstand R strömt, die bidirektionalen Schalter SW mit geringer Impedanz und beginnt als verlängerter Entladungsstrom 41 mit derselben Polarität zu fließen. Der verlängerte Entladungsstrom 41 fließt bis zu dem Punkt der fallenden Kante des Steuersignals 36a. Zum Zeitpunkt der fallenden Kante des Steuersignals 36a beginnt der Hauptentladungsstrom 42 mit einer negativen Polarität unmittelbar zu fließen. Auf diese Weise ist es gemäß der dritten Ausführungsform möglich, den Takt zum Zuführen des Hauptentladungsstroms zu verzögern. Entsprechend ist es möglich, eine Position einer Vorentladung zu bestimmen, ausreichend Zeit zu sichern, bis die Formerkennungs-/Korrekturschaltung den Impulsoszillator anweist, eine optimale Bearbeitungsenergiemenge zuzuführen, und eine Bearbeitungsmenge durch den Hauptentladungs-Spannungsimpuls dynamischer einzustellen. Wenn beispielsweise das Hauptentladungs-Spannungsimpuls-Applikations-Stoppsignal ansteigt, bevor der Takt des Hauptentladungs-Spannungsimpulses ausgegeben wird, wird der Hauptentladungsstrom nicht weiter zugeführt. Die Formerkennungs-/Korrekturschaltung ist preiswert und weist eine einfache Schaltungskonfiguration auf, da Hochgeschwindigkeitskomponenten nicht länger erforderlich sind.
Die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung muss eine Impedanz aufweisen, die geringer als diejenige der Energieversorgung für die Vorentladung ist, so dass eine Bogenentladung, wie es zuvor beschrieben wurde, aufrechterhalten kann, und muss eine Impedanz aufweisen, die höher als diejenige der Hauptentladungsenergieversorgung ist, um eine Bearbeitungsmenge genauer messen und einstellen zu können. Basierend auf einer solchen Idee kann die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung, wie es in 8 dargestellt ist, ausgebildet werden, indem ein Teil der Hauptentladungsenergieversorgung derart geändert wird, dass sie eine hohe Impedanz aufweist, der als ein Teil der Energieversorgung für die Vorentladung derart zu ändern, dass sie eine geringe Impedanz aufweist. Beispielsweise sind FETs allgemein parallel in der Hauptentladungsenergieversorgung angeordnet, um eine Stromkapazität sicherzustellen. Wenn nur ein Teil der FETs eingeschaltet ist, ist es möglich, die FETs bei einer Impedanz zu betreiben, die höher als diejenige der Hauptentladungsenergieversorgung ist, die normalerweise verwendet wird, und die FETs dazu zu veranlassen, wie die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung zu operieren.
Vierte Ausführungsform
9 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Bearbeitungsverfahrens, das in einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisiert wird. Bei der ersten und bei der dritten Ausführungsform wurde die Verbesserung der Geradheit in dem ersten Schnitt (Grobbearbeitung) beschrieben. Bei einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 bei den in 1 dargestellten Strukturen keine Bearbeitungsenergieeinstellung durch und wird allein zu einer Formüberwachungseinrichtung beim ersten Schnitt verwendet und führt eine Bearbeitungsenergieeinstellung in dem zweiten Schnitt durch.
In 9 werden Positionsinformationen, die durch die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 im ersten Schnitt bestimmt werden, und eine zugeführte Bearbeitungsenergie von der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 an die Steuervorrichtung 11 ausgegeben und zusammen von der Steuervorrichtung 11 empfangen. Bei der Bestimmung eine Entladungsposition wird die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 verwendet, die eine Entladungsposition einfacher bestimmen kann. Natürlich sollte klar sein, dass auch die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 verwendet werden kann.
Die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 ist dazu geeignet, als Formüberwachungseinrichtung zum Zeitpunkt des ersten Schnitts betrieben zu werden, indem zweidimensionale Positionsinformationen der X- und Y-Achsen und die Bearbeitungsenergie für jede Z-Achse in einer Speichereinrichtung gespeichert werden, die als eine Speichereinheit dient und in der Steuervorrichtung 11 beinhaltet ist. Da eine Menge, die durch Umkehr der Bearbeitungsenergie erzielt wird, eine Bearbeitungsmenge des Werkstücks 3 ist, so werden bei dem in 9 dargestellten Beispiel obere und untere Enden in Bezug auf eine Endzielbearbeitungsposition 45 des Werkstücks 3 nicht gut bearbeitet.
Deshalb veranlasst die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 im zweiten Schnitt den Impulsoszillator 10 dazu, für jede der X- und Y-Achsen eine Menge auszugeben, die in entsprechenden Positionen der Z-Achsen-Richtung von der Steuervorrichtung 11 bearbeitet werden sollte. Der Impulsoszillator 10 gibt eine Anweisung an die Bearbeitungsenergieversorgung 6 aus. In der Phase des zweiten Schnitts, obwohl ein Stromwert selbst des Hauptentladungsstroms gering ist, da das Werkstück unter Verwendung der zwei Energieversorgungen bearbeitet wird, also der Energieversorgung für die Vorentladung 6a und der Hauptentladungsenergiequelle 6b, kann ein Verfahren wie gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden, bei dem eine Entladungsposition des Vorentladungsstroms spezifiziert und eine Bearbeitungsenergie der Hauptentladungsenergieversorgung 6b bestimmt wird. Auf diese Weise wird die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 gemäß der vierten Ausführungsform als eine Formvorhersageeinheit und eine Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie unter Verwendung der Steuervorrichtung 11 betrieben.
Da die Einstellung der Bearbeitungsenergie nicht in dem ersten Schnitt durchgeführt wird, wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit des ersten Schnitts erhöht. In dem zweiten Schnitt, da eine Menge, die bearbeitet werden sollte, vorab erzielt wird, braucht die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 keine hohe Geschwindigkeit und keine große Kapazität aufzuweisen. Es ist möglich, die Verbesserung der Geradheitsgenauigkeit bei einem einfachen Aufbau zu realisieren.
Da eine Bearbeitungsenergiemenge für jede Entladungsposition gemessen und in der Steuervorrichtung 11 in dem zweiten Schnitt gespeichert wird, ist es möglich, eine aktuelle Bearbeitungsform sowohl in dem ersten Schnitt als auch in dem zweiten Schnitt zu überwachen und die Maschinenformbedingungseinstellung in dem dritten und den darauffolgenden Schnitten zu verwenden. In sämtlichen Bereichen des dritten und der darauffolgenden Schritte wird die Hauptentladungsenergieversorgung 6b allgemein nicht mehr verwendet, und es wird eine geringfügige Bearbeitung unter Verwendung der Energieversorgung für die Vorentladung 6a durchgeführt.
10 ist eine Ansicht eines Beispiels von Spannungs- und Stromwellenformen unter Endbearbeitungsbedingungen, die mit Spannungs- und Wellenformen unter Grobbearbeitungsbedingungen verglichen werden. 10(a) zeigt ein Beispiel von Spannungs- und Stromwellenformen unter den Grobbearbeitungsbedingungen. 10(b) zeigt ein Beispiel von Spannungs- und Stromwellenformen unter den Endbearbeitungs-(Feinbearbeitungs-)-Bedingungen. Wie es in den 10(a) und 10(b) gezeigt ist, liegt ein Spitzenstromwert unter den Endbearbeitungs-(Feinbearbeitungs-)-Bedingungen zwischen etwa mehreren Ampere und mehreren 10 Ampere, der gleich oder geringer als ein Vorentladungsstrom und den Grobbearbeitungsbedingungen ist. Jedoch beträgt eine Entladungsfrequenz etwa mehrere Megahertz, was beträchtlich höher als mehrere 10 kHz unter den Grobbearbeitungsbedingungen ist. In einem Zeitbereich dieser Endbearbeitung, da keine Vorstellung von dem Vorentladungsstrom 47 und dem Hauptentladungsstrom 48 unter den Grobbearbeitungsbedingungen vorliegt, ist es schwer, die Entladungspositionen auf einer Echtzeitbasis zu messen und die Bearbeitungsenergie zu reduzieren.
Jedoch unter den Endbearbeitungs-(Feinbearbeitung-)-Bedingungen, da eine Form eines Werkstücks vorab erfasst wird, ist es möglich, Positionen von elektrischen Entladungen einfach durch Erkennen der X- und Y-Koordinaten vorherzusagen. Wenn es beispielsweise möglich ist, gemäß der vorhergesagten Bearbeitungsform Orte vorherzusagen, an denen sich ein Entladungsspalt verjüngt, wenn sich die Drahtelektrode nähert und eine elektrische Entladung einfach durchgeführt werden kann, muss ein Bearbeitungsstrom mit einer Bearbeitungsenergie, die vorab eingestellt wurde, lediglich zugeführt werden. Bei der Zufuhr der Bearbeitungsenergie wird der Bearbeitungsstrom nicht mehr durch die Entladungspositions-Bestimmungsschaltung zugeführt. Jedoch müssen Entladungspositionen lediglich anhand eines aktuell zugeführten Bearbeitungsstroms gemessen werden, um die Korrektur der vorhergesagten Bearbeitungsform und der vorhergesagten Entladungsposition zu korrigieren.
Ein Niveau der Bearbeitungsenergie ist ein Niveau, das nicht ausreichend während der Zeitdauer eingestellt werden kann, während der ein Entladungsstromimpuls fließt. Das liegt daran, dass Ladungen, die sich als kapazitive Ladungen gesammelt haben, wenn sich der Raum zwischen den Elektroden in einem offenen (Nicht-Ladungs-)Zustand befindet, als ein Bearbeitungsstrom zeitgleich mit einer elektrischen Entladung fließen, und die elektrische Entladung endet. Mit anderen Worten, selbst wenn die Vorentladungsspannung zwischen den Elektroden angelegt bleibt, schreitet ein Zyklus eines Ladens in dem Entladungsspalt (der Raum zwischen den Elektroden) → des Anstiegs einer Spannung zwischen den Elektroden → eines Starts einer elektrischen Entladung → eines Abfalls der Spannung zwischen den Elektroden → eines Anhaltens der elektrischen Entladung → eines Aufladens in dem Entladungsspalt voran, unabhängig davon, ob die Vorentladungsspannung angelegt ist.
Entsprechend wird die Bearbeitungsenergie durch Ändern einer Spannung der Energieversorgung für die Vorentladung 6a oder durch Ändern eines Widerstandswertes eines Widerstands, der zwischen der Energieversorgung für die Vorentladung 6a und zwischen den Elektroden vorgesehen ist, eingestellt. Eine Schaltungskonfiguration in diesem Fall ist in 11 dargestellt. 11 ist ein Schaltplan eines Beispiels einer Schaltung, welche die Bearbeitungsenergie unter den Endbearbeitungsbedingungen einstellt.
In 11 sind mehrere Reihenschaltungen von bidirektionalen Schaltern SW und Strombegrenzungswiderstände R (in 11 zwei Reihenschaltungen, nämlich eine Reihenschaltung eines bidirektionalen Schalters SW1 und eines Strombegrenzungswiderstands R1 und einer Reihenschaltung eines bidirektionalen Schalters SW2 und eines Strombegrenzungswiderstands R2) parallel zwischen der Energieversorgung für die Vorentladung 6a und dem Werkstück 3 angeordnet. Der Strombegrenzungswiderstand R1 weist beispielsweise einen Widerstand von 1 Kilo-Ohm auf, und der Strombegrenzungswiderstand R2 hat beispielsweise einen Widerstand von 2 Kilo-Ohm.
Wenn es gewünscht wird, eine größere Bearbeitungsmenge einzustellen, werden die Strombegrenzungswiderstände R1 und R2 parallel betätigt, um einen Strombegrenzungswiderstand von 0,67 Kilo-Ohm zu bilden und einen Endbearbeitungsstrom zwischen den Elektroden zuzuführen. Wenn es gewünscht wird, eine Bearbeitungsmenge klein einzustellen, so wird beispielsweise nur der Strombegrenzungswiderstand R2 aktiviert, um einen Strombegrenzungswiderstand mit 2 Kilo-Ohm zu bilden und dem Bearbeitungsstrom zwischen den Elektroden zuzuführen. Entsprechend ist es möglich, die Bearbeitungsenergie in gleicher Weise wie bei einer Einstellung einer Energieversorgungsspannung einzustellen und eine Formkorrektur im dritten und in den darauffolgenden Schnitten durchzuführen. In diesem Fall ist es selbst in einem solchen geringfügigen Bearbeitungsstrombereich möglich, die Entladungsposition basierend auf Signalen der Stromsensoren 13a und 13b zu bestimmen.
Wenn vorhergesagte Entladungspositionen und tatsächliche Entladungspositionen im Wesentlichen verschieden sind, kann die darauffolgende elektrische Entladung basierend auf kontinuierlichen Entladungspositionen bestimmt werden, um eine Einstellung der Bearbeitungsenergie durchzuführen. Beispielsweise, wie es unter Bezugnahme auf 10 beschrieben ist, fließt ein Hochfrequenzstrom kontinuierlich unter den Endbearbeitungsbedingungen. Elektrische Entladungen sind in manchen Fällen kontinuierlich. Es kann in Betracht gezogen werden, dass die elektrischen Entladungen an einem im Wesentlichen identischen Ort auftreten. Wenn basierend auf der vorangegangenen Entladungsposition in Betracht gezogen wird, dass die darauffolgende Entladungsposition im Wesentlichen dieselbe ist, ist es entsprechend möglich, eine erforderliche Bearbeitungsmenge in dieser Position anhand von Inhalten zu bestimmen, die von der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 und der Steuervorrichtung 11 gespeichert werden, und die Bearbeitungsenergie einzustellen.
Wie es zuvor beschrieben wurde, wird bei dem Konzept der Formkorrektur gemäß der ersten bis vierten Ausführungsformen die Bearbeitungsenergie überwacht, um eine Einstellung der Bearbeitungsenergie durchzuführen. Wenn beispielsweise elektrische Entladungen in einem identischen Bearbeitungsbereich anhalten, wenn eine Reduktion in der Bearbeitungsenergie, wie beispielsweise einer Reduktion in einer Stromimpulsbreite, eine Reduktion in einem Spitzenstrom oder eine Reduktion in einer Ladungsmenge, bei der es sich um einen Integralwert der Bearbeitungsströme handelt, bestätigt wird, kann somit gesagt werden, dass dies eine Bearbeitungsform ist, die der folgenden Erfindung entspricht.
Nachfolgend wird beispielhaft ein Unterschied zwischen dem Patentdokument 1 und der vorliegenden Erfindung erläutert. Wenn eine Verbesserung der Geradheitsgenauigkeit basierend auf der vorliegenden Erfindung realisiert wird, wird die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 betrieben, um Regelmäßigkeiten eines Bearbeitungsmaßes, das durch eine Abweichung der Bearbeitungsenergie verursacht wird, zu korrigieren. Hingegen besteht eine Aufgabe der herkömmlichen elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung, die eine Entladungspositions-Erfassungsvorrichtung verwendet, die in der Patentschrift 1 beschrieben ist, darin, eine konzentrierte Entladung zu erfassen und die konzentrierte Entladung zu verhindern (zu steuern). Da die konzentrierte Entladung eine Schwankung ("bias") der Bearbeitungsenergie ist, können sowohl die vorliegende Erfindung als auch das herkömmliche Beispiel als eine Technologie zum Erfassen und Steuern einer Abweichung der Bearbeitungsenergie angesehen werden. Da jedoch ein konzeptioneller Unterschied zwischen der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Beispiel besteht, unterscheiden sich ihre Operationen wesentlich voneinander.
Die Erfassung einer konzentrierten Entladung bei dem herkömmlichen Beispiel betrifft elektrische Entladungen, die temporär an einer identischen Position anhalten. Ein Bereich, der als die identische Position bei dem herkömmlichen Beispiel angesehen werden kann, ist in diesem Fall ein Bereich einer Größe (beispielsweise einer Bogensäule) einer elektrischen Entladung. Der Bereich kann als ein Bereich von etwa mehreren zehn Mikrometern bis mehreren hundert Mikrometern maximal angesehen werden (Nicht-Patentliteratur 1). Ein temporärer Bereich ist ein Bereich von etwa zwei Mikrosekunden bis drei Mikrosekunden maximal (Nicht-Patentliteratur 2). Andererseits handelt es sich bei der Formkorrektur, die gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart wird, um eine Formkorrektur zum Beobachten, in mehreren hundert Millisekunden bis mehreren Sekunden, einer Abweichung der Bearbeitungsenergie in einem Bereich von mehreren Millimetern bis zwanzig Millimetern in Bezug auf die Z-Achsen-Richtung, und zur Bearbeitung der Abweichung. Mit anderen Worten, betrifft die Erfassung einer konzentrierten Entladung der vorliegenden Erfindung einen Bereich, in dem die konzentrierte Entladung in der Nicht-Patent-Literatur 2 nicht mehr beobachtet wird.
Genau genommen sollte die Zeit zum Zählen einer Abweichung der Bearbeitungsenergie anhand der Bearbeitungsgeschwindigkeit in einer Drahtbewegungsrichtung und der Genauigkeit in der X-(Y-)-Koordinate berechnet werden. Beispielsweise wird angenommen, dass ein Werkstück mit einer Plattendicke von 60 mm unter einer Bedingung von 300 mm²/min unter Verwendung einer Drahtelektrode mit einem Durchmesser von 0,3 mm bearbeitet wird. In diesem Fall, wenn ein Entladungsspalt etwa 100 ⌷m groß ist und die Drahtoszillation etwa ±100 ⌷m beträgt, wird eine Zählung akkumulierter Energie auf etwa 100 ⌷m in Bezug auf die Drahtbewegungsrichtung maximal eingestellt. Da sich die Drahtelektrode mit 5 mm/min in der Bewegungsrichtung bewegt, bewegt sich die Drahtelektrode um 100 ⌷m in 1,2 Sekunden. Die akkumulierte Energie muss nur in der Zeit dieser Größenordnung berechnet werden, um eine Formerkennung durchzuführen. Selbst wenn die Formkorrektur bei höherer Genauigkeit von 10 ⌷m durchgeführt wird, sind als Bearbeitungszeit 120 Millisekunden erforderlich. Somit ist zu erkennen, dass dies von der Steuerung einer sogenannten konzentrierten Entladung in der Nicht-Patent-Literatur 2 verschieden ist.
Genauer gesagt, wird beispielsweise bei der Konzentrationserfassungsschaltung, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist, wenn ein Werkstück mit einer Dicke, die gleich oder geringer als mehrere 100 ⌷m ist, bearbeitet wird, während mehrerer bis mehrerer hundert elektrischen Entladungen, gezählt vom Anfang, bestimmt, dass eine konzentrierte Entladung aufgetreten ist, um die Bearbeitungsenergie zu reduzieren. Hingegen wird bei der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16, die in der vorliegenden Erfindung offenbart ist, wenn ein Werkstück mit einer Dicke, die gleich oder größer als mehrere Millimeter ist, bearbeitet wird, während mehrere hundert bis mehrere zehntausend elektrische Entladungen, gezählt vom Anfang, übermäßige Energie erfasst, um die Bearbeitungsenergie zu reduzieren. Im Gegensatz dazu kann unter den gleichen Arbeitsbedingungen, selbst in einem Zustand verteilter, elektrischer Entladungen, indem die Konzentrationserfassungsschaltung überhaupt nicht reagiert, wenn übermäßige Bearbeitungsenergie statistisch vorhanden ist, die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 betrieben werden und eine Einstellung der Bearbeitungsenergie durchführen.
Fünfte Ausführungsform
12 ist ein Blockdiagramm einer Struktur einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der fünften Ausführungsform wird die Bearbeitungsenergieeinstellung, basierend auf einer Hauptentladungspositionsvorhersage, auf einer Entladungspositionsbestimmung gemäß einem Vorentladungsstrom erläutert. In 12 ist die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 bei der in 1 dargestellten Struktur (beschrieben gemäß der ersten Ausführungsform) nicht vorgesehen, und eine Entladungspositions-Vorhersageschaltung 17 ist zwischen der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 und der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 angeordnet. Die Bedeutung des Anordnens der Entladungspositions-Vorhersageschaltung 17 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 13 erläutert.
13 ist ein Graph einer Entladungsposition, die von der in 12 dargestellten Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition erzielt wird, und eines Zustands zu demjenigen Zeitpunkt, wenn die darauffolgende Entladungsposition basierend auf der Entladungsposition vorhergesagt wird. In 13 repräsentiert eine Abszisse eine Bearbeitungszeit und eine Ordinate einer Werkstückkoordinate (eine Entladungsposition). Versuchsdaten, die in 13(a) gezeigt sind, werden erzielt, indem Entladungspositionen, die von der Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 unter Verwendung eines Werkstücks mit einer Plattendicke von 60 mm erhalten werden, aufgetragen werden.
Es liegt eine Drahtoszillation als eine Ursache der Verschlechterung in Bezug auf die Geradheit vor, wie es zuvor beschrieben wurde. Die Oszillation weist eine bestimmte Regelmäßigkeit auf, weshalb auch Entladungspositionen eine gewisse Ähnlichkeit aufweisen. Anhand der in 13(a) gezeigten Versuchsdaten ist zu erkennen, dass die Entladungspositionen kontinuierlich von oben nach unten und von unten nach oben wandern, und dass elektrische Entladungen nicht lediglich in einer ungeordneten Art und Weise ausgeführt werden. Ein Zyklus im vorliegenden Fall beträgt etwa 300 Mikrosekunden (eine Frequenz von 3,3 kHz).
Vorhersagedaten, die in 13(b) gezeigt sind, werden erzielt, indem Vorhersagepunkte basierend auf diesen Versuchsdaten berechnet und die vorhergesagten Punkte aufgetragen werden. Es liegt eine große Übereinstimmung zwischen den Entladungspositionen und den vorhergesagten Punkten vor. Eine Vorhersageberechnung ist in diesem Fall eine Berechnung, bei der einfach ein sich bewegender Abstand von einer Entladungsposition von N(–1) und einer Entladungsposition von N(0) berechnet und der sich bewegende Abstand mit N(0) addiert wird, um eine Entladungsposition von N(+1) zu erhalten. Wenn ein Ergebnis der Berechnung gleich oder größer als +30 oder gleich oder geringer als –30 ist, wird die Entladungsposition umgekehrt ("returned"). Selbst bei einem einfachen System, bei dem die temporäre Idee auf diese Weise vollständig weggelassen wird, ist es möglich, Entladungspositionen in gewissem Maße vorherzusagen. Es ist möglich, in Betracht zu ziehen, dass dies daran liegt, dass elektrische Entladungen gleichmäßig in Bezug auf die Zeit unter diesen Beobachtungsbedingungen auftraten.
In diesem Fall, wenn elektrische Entladungen ungleichmäßig in Bezug auf eine Zeitachse sind, ist eine Zeitkorrektur erforderlich. Eine Bewegungsgeschwindigkeit von N(–1) bis N(0) wird anhand eines Entladungsintervalls vom Zeitpunkt von N(–1) und vom Zeitpunkt von N(0) bei gleichzeitiger Berechnung eines Bewegungsabstands von der Entladungsposition von N(–1) und der Entladungsposition von N(0) erzielt. Zum Zeitpunkt der Erfassung einer elektrischen Entladung von N(+1) wird ein Bewegungsabstand von N(0) anhand der Bewegungsgeschwindigkeit berechnet, und eine Position von N(+1) wird geschätzt.
Kurz gesagt führt die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 bei dem in 12 dargestellten Aufbau eine Bestätigung einer Entladungsposition durch. Die Entladungspositions-Bestimmungsschaltung 17 sagt die darauffolgende Entladungsposition anhand einer Entladungsposition voraus, die im Rahmen der Bestätigung gemäß dem Algorithmus berechnet wird, und sendet Informationen in Bezug auf die vorhergesagte Position zu der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16. Die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 gibt eine Anweisung an den Impulsoszillator 10 in einem Versuch aus, eine Zielbearbeitungsenergie in der vorhergesagten Position, die auf diese Weise erzielt wird, zu realisieren. Der Oszillator 10 sendet ein Steuersignal an die Bearbeitungsenergieversorgung 6 und führt eine Bearbeitung durch. Die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition 15 misst einen tatsächlichen Entladungsstrom, der durch eine Bearbeitungsspannung der Bearbeitungsenergieversorgung 6 zugeführt wird, und sendet ein Signal zur Entladungspositions-Vorhersageschaltung 17, um die darauffolgende elektrische Entladung vorherzusagen, und sendet gleichzeitig eine tatsächliche Entladungsposition zu der Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16, um die Bearbeitungsenergie zu berechnen. Es ist möglich, den Verbesserungseffekt der Geradheit wie gemäß der ersten Ausführungsform zu erzielen, indem Bearbeitungsenergie, die vorab für diese vorhergesagte Position berechnet wurde, auf diese Weise zugeführt wird.
Wie es zuvor beschrieben wurde, ist die Entladungspositionsbestimmung durch die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 gemäß der fünften Ausführungsform nicht erforderlich, da ein Verfahren verwendet wird, bei dem Entladungspositionen unter Verwendung der Hauptentladungs-Positionsbestimmung vorhergesagt werden. Da es nicht erforderlich ist, eine Berechnung in einer kurzen Zeitdauer von der Vorentladungs-Positionsbestimmung bis zur Ausgabe des Hauptentladungsstroms durchzuführen, sind entsprechend Hochgeschwindigkeitskomponenten unnötig. Es ist möglich, die Formerkennungs-/Korrekturschaltung mit einer relativ einfachen und preiswerten Struktur zu realisieren.
Sechste Ausführungsform
Einer der wesentlichen Punkte der vorliegenden Erfindung besteht darin, nach Entladungspositionen zu suchen, bevor der Hauptentladungsstrom angelegt wird. Gemäß der ersten Ausführungsform werden Entladungspositionen unter Verwendung des Vorentladungsstroms berechnet. Bei der ersten Ausführungsform wird die darauffolgende Entladungsposition gemäß der Entladungspositionsvorhersage unter Verwendung der Hauptentladungs-Positionsbestimmung vorhergesagt. Bei einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als ein weiteres Verfahren zum Berechnen von Entladungspositionen ein Beispiel einer Entladungspositionsmessung unter Verwendung eines Impulses (der als sogenannter "Dummy"-Impuls bezeichnet wird), der von einem Vorentladungsimpuls, der einem Hauptentladungsstromimpuls unmittelbar vorhergeht, verschieden ist, beschrieben. Beispielsweise ist es im Falle eines Unterwasser-Entladungsbearbeitens zur Verhinderung einer elektrolytischen Korrosion bekannt, einen Wechselstromimpuls anzulegen, bevor ein Vorentladungsimpuls angelegt wird, um eine durchschnittliche Spannung zwischen den Elektroden derart zu steuern, dass diese im Wesentlichen null Volt beträgt. Dieser Impuls, der unabhängig von einer Bearbeitung angelegt wird, wird bei der sechsten Ausführungsform zur Positionsmessung als ein Dummy-Impuls verwendet.
Das Problem der Vorentladungs-Positionsbestimmung, das gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, besteht in der Geschwindigkeit vom Auftreten einer Vorentladung bis zur Positionsbestimmung, Formerkennung und Bearbeitungsenergieeinstellung (Ausgabe eines Applikations-Stoppsignals). Daher wurde beschrieben, dass es wünschenswert ist, die Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung oder dergleichen zu verwenden, wenn dies erforderlich ist (dritte Ausführungsform). Hingegen verwendet der Dummy-Impuls, der in Bezug auf die sechste Ausführungsform beschrieben ist, eine Entladungsposition in einem Impuls, bevor der Vorentladungsimpuls angelegt wird. Somit liegt relativ ein temporärer Spielraum vor. Wie es in Bezug auf die vierte Ausführungsform beschrieben wurde, besteht eine Regelmäßigkeit in Bezug auf Entladungspositionen, und elektrische Entladungen, die temporär nahe aneinander liegen, liegen auch räumlich nahe beieinander. Es ist möglich, in Betracht zu ziehen, dass die Entladungspositionen in dem Dummy-Impuls und die Entladungspositionen in dem Hauptentladungsstrom im Wesentlichen gleich sind.
Die sechste Ausführungsform wird unter Verwendung der Struktur der in 1 dargestellten elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung beschrieben (die in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde). Es ist möglich, die Struktur der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung zu verwenden, indem die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition 14 in der Struktur als eine Bestimmungsschaltung zur Bestimmung einer Position eines Dummy-Impulses aufgefasst wird. 14 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 14 ist der Dummy-Impuls 50 ursprünglich ein Impuls, um einen durchschnittlichen Strom zwischen den Elektroden derart zu steuern, dass er null Volt ist, wie es zuvor beschrieben wurde, und der nicht zur Bearbeitung beiträgt. Eine elektrische Entladung in einer Entladungsposition wird erfasst, und es wird eine Entladungspositionsmessung 53 in der Bestimmungsschaltung zur Bestimmung einer Position eines Dummy-Impulses 14 durchgeführt. Die Zeit bis zum darauffolgenden Anlegen eines Vorentladungs-Spannungsimpulses 51, einer Entladungserfassung und eines Anlegens eines Hauptentladungs-Spannungsimpulses 52 ist relativ lang und liegt zwischen mehreren Mikrosekunden und mehreren zehn Mikrosekunden. Während dieser Zeitdauer bestimmt die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 eine optimale Bearbeitungsenergie in dieser Entladungsposition. Der Impulsoszillator 10 steuert die Hauptentladungsenergieversorgung 6b, so dass diese den Hauptentladungs-Spannungsimpuls 52 ausgibt, so dass ein Hauptentladungsstromimpuls 54 mit einer erforderlichen Impulsbreite fließt. Bei einer aktuellen Entladungspositionsmessung muss die Hauptentladungsstrompositions-Bestimmungsschaltung 15 lediglich entsprechend der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Unter Verwendung eines solchen Aufbaus müssen die Entladungspositions-Bestimmungsschaltungen 14 und 15 und die Formerkennungs-/Korrekturschaltung 16 nicht gemäß Hochgeschwindigkeitsspezifikationen ausgelegt sein. Es ist möglich, eine Formkorrektur zum Verbessern der Geradheitsgenauigkeit mit einer relativ einfachen Struktur der Schaltungen auszuführen. In 14 wird ein Impuls, der eine zu dem Vorentladungsimpuls entgegen gesetzte Polarität aufweist, als Dummy-Impuls verwendet. Jedoch gibt es keine Einschränkungen in Bezug auf die Polarität des Dummy-Impulses.
Siebte Ausführungsform
15 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern von Operationen einer elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der siebten Ausführungsform wird ein Verfahren zum Erzielen von Aktionen und Effekten, die denjenigen in der sechsten Ausführungsform entsprechen, in der ein Dummy-Impuls verwendet wird, unter Verwendung eines Vorentladungs-Spannungsimpulses anstelle des Dummy-Impulses beschrieben.
In 15 zeigt ein Vorentladungs-Spannungsimpuls 56 an, dass zwei Vorentladungs-Spannungsimpulse angelegt sind. Selbst wenn eine Vorentladung das erste Mal erfasst wird, wird ein Hauptentladungs-Spannungsimpuls 57 nicht angelegt. Wenn eine Vorentladung das zweite Mal erfasst wird, wird eine Entladungspositionsmessung 58 durchgeführt, um die elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung zu betätigen, um den Hauptentladungs-Spannungsimpuls 57 anzulegen, so dass ein Hauptentladungsstromimpuls 59 mit einer erforderlichen Impulsbreite fließt. Gemäß einem solchen System ist es auch möglich, ähnliche Effekte wie diejenigen zu erzielen, die unter Verwendung des Dummy-Impulses erreicht werden. Wie es bei dem herkömmlichen Beispiel beschrieben wurde, ist es normalerweise unmöglich, einen Entladungszustand in der Z-Achsen-Richtung (die Drahtbewegungsrichtung) in der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung einzustellen. Der Entladungszustand wird bestenfalls in der Drahtbewegungsrichtung eingestellt. In diesem Fall ist ein elektrischer Zustand (ein Bearbeitungszustand) in der Z-Achsen-Richtung gleichmäßig. Wie es in den entsprechenden Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es hingegen möglich, den elektrischen Zustand in der Z-Achsen-Richtung zu ändern, da eine Bearbeitungsenergie zeitgleich mit der Erfassung (oder der Messung) der Entladungsposition eingestellt wird. Bei den ersten bis siebten Ausführungsformen wurde im Wesentlichen das Verfahren beschrieben, das zur Verbesserung der Geradheitsgenauigkeit verwendet wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Verfahren beschränkt.
In den nachfolgend beschriebenen achten bis zehnten Ausführungsformen werden Beispiele eines Bearbeitens (erste bis dritte Beispiele) beschrieben, in denen in Bezug auf die ersten bis siebten Ausführungsformen erläuterte Verfahren verwendet werden.
Achte Ausführungsform
16 ist ein konzeptionelles Diagramm zum Erläutern, als eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eines Beispiels eines Bearbeitens zum Ausführen eines Bearbeitungsverfahrens, das in Abhängigkeit von einem Ort eines Werkstücks variiert. Bei der vorliegenden Erfindung, wie es in 16 gezeigt ist, ist es möglich, die Oberflächenrauhigkeit nur in einem Bereich 61 (in 16 eine Fläche an einer oberen Seite) des Werkstücks 3 hoch einzustellen, und die Oberflächenrauhigkeit in einem anderen Bereich 62 (in 16 eine Fläche an einer unteren Seite) gering einzustellen.
Es ist bekannt, dass eine Korrelation zwischen einer Oberflächenrauhigkeit und einer Entladungsenergie für jede elektrische Entladung besteht. Unter Verwendung der Korrelation wird der Bereich 61, an dem ein Aufrauen der Fläche gewünscht ist, derart eingestellt, dass er eine große Entladungsmenge aufweist, und der Bereich 62, dessen Oberfläche beschichtet werden soll, eine geringe Entladungsmenge aufweist. Neue Anwendungen sind voraussichtlich Einsetzkomponenten und dergleichen, indem ein Teil der Oberflächenrauheit auf diese Weise geändert wird.
Eine derartige Bearbeitung ist nicht auf den ersten Schnitt beschränkt. Es ist auch möglich, die Bearbeitung in dem zweiten und in den darauffolgenden Schnitten anzuwenden. Es ist auch möglich, eine differenzierte Oberflächenrauhigkeit zu erzielen, indem eine normale Bearbeitung in dem ersten Schnitt durchgeführt wird, und selektiv nur die Oberfläche an der unteren Seite in 16 in dem zweiten Schnitt end zu bearbeiten.
Neunte Ausführungsform
17 ist ein konzeptionelles Diagramm zum Erläutern, als eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eines Beispiels einer Bearbeitung, bei der nur ein Teil eines Werkstücks bearbeitet wird. Bei der vorliegenden Erfindung, wie es in 17 gezeigt ist, ist es möglich, nur einen Bereich eines Werkstücks zu bearbeiten. Genauer gesagt, ist es auch möglich, beim Abkanten nur an einem spezifischen Ort zu graben und diesen zu bearbeiten. Eine obere Grenze der Grabtiefe ist ein Bereich, an dem eine Bearbeitung von Bereichen, die nicht einem Bearbeitungsbereich entsprechen, durch einen Kurzschluss behindert wird. Beispielsweise wird es als möglich erachtet, ein Graben in einem Maße von etwa dem 0,01-Fachen bis zum 5-Fachen eines Durchmessers der Drahtelektrode 1 durchzuführen, indem die Drahtspannung herabgesetzt wird.
Zur Erzielung einer genauen Bearbeitung ist es eine wesentliche Bedingung, die Spannung er Drahtelektrode in gewissem Maße stark einzustellen, um die Genauigkeit zu verbessern. Wenn jedoch die Technologie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, gibt es in Bezug auf das Einstellen der Drahtspannung keine Grenze. Allgemein ist die Drahtfestigkeit proportional zu einer Drahtquerschnittsfläche und umgekehrt proportional zu der Drahtspannung. Entsprechend ist es auch möglich, einen Anstieg der Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erzielen, da die Drahtstreckgrenze erhöht wird, und die Bearbeitungsenergie wird weiter intensiviert, indem die Drahtspannung verringert wird.
Zehnte Ausführungsform
18 ist eine konzeptionelle Ansicht zum Erläutern, als eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eines Beispiels einer Bearbeitung, bei der mehrere Werkstücke aus verschiedenen Materialien gestapelt und die Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden. Wenn mehrere Werkstücke aus verschiedenen Materialien gestapelt werden, ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, die Werkstücke zeitgleich zu bearbeiten. In dem in 18 dargestellten Beispiel ist ein Material 65 mit hoher Festigkeit zwischen Materialien 64 und 66 mit geringer Festigkeit angeordnet.
Bei einem Bearbeiten eines harten Bearbeitungsmaterials, wie beispielsweise das Material 75 mit hoher Festigkeit, kann beispielsweise eine Stromwellenform mit einem langen Impuls und einem geringen Spitzenwert eine optimale Bearbeitungsbedingung sein. Bei den Materialien 64 und 66 mit geringer Festigkeit ist hingegen eine Stromwellenform mit einem kurzen Impuls und einem hohen Spitzenwert wünschenswert. Wenn ein komplexes Material, wie es in 18 gezeigt ist, das durch Stapeln dieser Materialien erzielt wird, bearbeitet wird, müssen herkömmlicher Weise beide der Materialien gemäß den Bedingungen für jedes der Materialien bearbeitet werden, oder sie müssen in einem Zustand bearbeitet werden, der von den optimalen Bedingungen abweicht.
Selbst bei dem in 18 dargestellten komplexen Material, wenn Grenzen der Plattendicken derselben, also die Materialien vorab erfasst werden, oder wenn Plattendicken der entsprechenden Werkstücke und Stromwellenformen, die an den Werkstücken angelegt werden, in der Speichervorrichtung vorab zum Zeitpunkt der Bedingungseinstellung vor der Bearbeitung in der Speichervorrichtung, die in der Steuervorrichtung 11 beinhaltet ist, präpariert werden, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich festzustellen, welches Material derzeit bearbeitet wird, indem die Grenzpositionen der Materialien und die Entladungspositionen (Positionen auf der Z-Achse in der vertikalen Richtung in der Figur) unter Verwendung des unter Bezugnahme auf die erste der sieben Ausführungsformen beschriebenen Verfahrens verglichen werden. Wenn festgestellt wird, dass sich das derzeit bearbeitete Material in eine Entladungsposition zum Bearbeiten des Materials 65 mit hoher Festigkeit befindet, wird eine Stromwellenform mit einem langen Impuls und einem geringen Spitzenwert von der Bearbeitungsenergieversorgung 6 angelegt, um das Material 65 mit hoher Festigkeit zu bearbeiten. Wenn festgestellt wird, dass sich das derzeit bearbeitete Material in einer Entladungsposition zum Bearbeiten der Materialien 64 und 66 mit geringer Festigkeit befindet, wird eine Stromwellenform mit einem kurzen Impuls und einem hohen Spitzenwert von der Bearbeitungsenergieversorgung 6 angelegt, um die Materialien 64 und 66 mit geringer Festigkeit zu bearbeiten. Indem eine derartige Bearbeitung durchgeführt wird, bei der mehrere verschiedene Materialien gestapelt und die Materialien zeitgleich bearbeitet werden, ist es möglich, Stromwellenformen auszuwählen, die für die entsprechenden Materialien geeignet sind, und die Stromwellenform anzulegen. Somit ist es möglich, eine Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Qualität durchzuführen. Es ist möglich, eine Formbildung der Stromwellenform beispielsweise gemäß einem Verfahren zu realisieren, bei dem eine Operation einer Energieversorgungsspannung oder die Anzahl von parallel betriebenen FETs geändert wird.
Elfte Ausführungsform
Gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein Verfahren zum Durchführen einer Technologie zum Erfassen und Verhindern einer konzentrierten Entladung mit höherer Leistung betrifft, wird ein Unterschied der Dominanz zwischen der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Beispiel erläutert. Bei der Erfassung einer konzentrierten Entladung gemäß dem herkömmlichen Beispiel handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Entladungspositionen unter Verwendung eines Hauptentladungsstroms gemessen werden, beispielsweise das Verfahren, das in dem Patentdokument 1 offenbart ist. Die Erfassung einer konzentrierten Entladung basiert nicht auf der Idee, Entladungspositionen zu spezifizieren, bevor ein Hauptbearbeitungsstrom angelegt wird. Daher handelt es sich bei einer Erfassungsschaltung zum Erfassen einer konzentrierten Entladung um eine Schaltung, die, wenn mehrfach elektrische Entladungen kontinuierlich in im Wesentlichen identischen Bereichen aufgetreten sind, Konzentrations-Verhinderungsmaßnahmen oder Drahtbruch-Verhinderungsmaßnahmen trifft, wie beispielsweise ein Erhöhen der Zuführgeschwindigkeit einer Drahtelektrode, ein Verringern der Drahtspannung, ein Verringern der Bearbeitungsenergie und ein Verlängern einer Entladungspausenperiode. Wenn die Erfassungsschaltung zum Erfassen einer konzentrierten Entladung konzentrierte Entladungen zumindest zweimal erfasst, führt die Erfassungsschaltung zum Erfassen einer konzentrierten Entladung eine Entladungssteuerung für eine dritte und darauffolgende konzentrierte Entladung durch.
Da es bei der vorliegenden Erfindung hingegen möglich ist, Entladungspositionen zu bestimmen, bevor ein Hauptbearbeitungsstrom angelegt wird, kann an diesem Punkt bestimmt werden, ob es sich bei einer elektrischen Entladung um eine konzentrierte Entladung handelt. Entladungspositionen können unter Verwendung eines Vorentladungs-Spannungsimpulses, wie es zuvor unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben wurde, gemessen werden, oder sie können unter Verwendung eines Dummy-Impulses gemessen werden, wie es in Bezug auf die sechste Ausführungsform beschrieben wurde. Selbst wenn Entladungspositionen vorhergesagt werden, wie es unter Bezugnahme auf die fünfte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es möglich, eine konzentrierte Entladung vorherzusagen, indem ein Zeichen erfasst wird, das anzeigt, dass eine Änderungsrate der Entladungspositionen abnimmt.
In jedem Fall wird gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt, ob eine elektrische Entladung eine konzentrierte Entladung ist, bevor ein Hauptentladungs-Spannungsimpuls angelegt wird. Wenn festgestellt wird, dass die elektrische Entladung eine konzentrierte Entladung ist, also eine elektrische Entladung an einem identischen Bereich, ist es möglich, die Bearbeitungsenergie ausgehend von eine ursprünglich geplanten Zuführmenge zu reduzieren. Entsprechend ist es möglich, einen Drahtbruch zu verhindern und die Produktivität zu verbessern.
Wie es zuvor beschrieben wurde, wird bei der elektrischen Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Entladungspositionserfassung unter Verwendung eines Vorentladungsstroms durchgeführt, um die Energie eines Hauptentladungsstroms einzustellen, der auf den Vorentladungsstrom folgend angelegt wird. Eine Formbestimmungsschaltung ist in der Schaltung vorgesehen, eine Energiemenge des Hauptentladungsstroms wird zusammen mit Entladungspositionsinformationen gesammelt, und eine optimale Hauptentladungsenergiemenge in diesem Entladungsbereich wird berechnet. Wenn eine Entladungsposition unter Verwendung des Vorentladungsstroms bestimmt wird, wird die Energieversorgungsschaltung durch die in der Positionsinformation von der Formbestimmungsschaltung enthaltenen optimalen Hauptentladungsenergiemenge betätigt.
Es ist denkbar, dass sich die Entladungsposition mit einer gewissen Regelmäßigkeit hauptsächlich aufgrund einer Drahtoszillation ändert. Entsprechend wird eine Position, an der als nächstes eine elektrische Entladung auftritt, unter Verwendung dieser Regelmäßigkeit geschätzt. Genauer gesagt, ist die Entladungspositions-Vorhersageschaltung vorgesehen, um die nächste Position vorherzusagen und eine Bearbeitung mit einer Energiemenge durchzuführen, die durch die Formbestimmungsschaltung berechnet wird. Gleichzeitig wird eine genaue Entladungsposition unter Verwendung des Hauptentladungsstroms gemessen, um einen Berechnungsprozess der Entladungspositions-Bestimmungsschaltung zu korrigieren.
Bei der Realisierung einer Anwendung auf die Erfassungsschaltung zum Erfassen einer konzentrierten Entladung wird die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition verwendet, welche den Vorentladungsstrom verwendet. Wenn festgestellt wird, dass die Entladungsposition mit der letzten (vorhergehenden) Entladungsposition übereinstimmt, wird die Energie des Hauptentladungsstroms reduziert, oder das Anlegen des Hauptentladungsstroms wird angehalten, um einen Drahtbruch aufgrund der konzentrierten Entladung zu verhindern.
Beim Stapeln mehrerer Werkstücke aus verschiedenen Materialien und beim Verarbeiten der Werkstücke werden Plattendicken der entsprechenden Werkstücke und Stromwellenformen, die an diesen angelegt werden, in einer Speichervorrichtung vorab zum Zeitpunkt der Bedingungseinstellung vor der Bearbeitung programmiert und präpariert. Die Materialien der Werkstücke werden zusammen mit der Entladungspositionsbestimmung gemäß dem Vorentladungsstrom und der Entladungspositions-Vorhersageschaltung bestimmt, um die Werkstücke entsprechend unter optimalen Bearbeitungsbedingungen zu bearbeiten.
Da es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ist, die Bearbeitungsenergie für jede Bearbeitungsposition nach Bedarf zu reduzieren, kann entsprechend die Geradheitsgenauigkeit verbessert werden. Ferner ist es möglich, eine Bearbeitung einer frei wählbaren Form in der Bearbeitungsrichtung (der Z-Achsen-Richtung) des Drahtes aktiv durchzuführen.
Wenn die Entladungspositions-Vorhersageschaltung verwendet wird, ist es möglich, die Entladungsposition während der Zeitdauer von dem Ende eines Hauptentladungsstroms bis zum Anlegen des darauffolgenden Hauptentladungsstroms vorherzusagen und eine Auswahl der erforderlichen Bearbeitungsenergie durchzuführen. Somit ist es unnötig, Schaltungskomponenten auszuwählen, die schneller als erforderlich sind. Es ist möglich, die Schaltung mit einer relativ preiswerten Schaltungskonfiguration auszulegen.
Wenn die Bestimmung einer konzentrierten Entladung unter Verwendung eines Vorentladungsstroms durchgeführt wird, kann ferner festgestellt werden, dass eine elektrische Entladung eine konzentrierte Entladung ist, bevor ein Hauptentladungsstrom in einer zweiten elektrischen Entladung angelegt wird, und die Bearbeitungsenergie kann basierend auf der Feststellung reduziert werden. Auf diese Weise kann ein Drahtbruch verhindert werden. Da es möglich ist, die Maximalbearbeitungsgeschwindigkeit bis zum Drahtbruch zu erhöhen, kann alternativ die Produktivität verbessert werden.
Selbst wenn mehrere Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien gestapelt werden, ist es zudem möglich, ein Material, das einer Entladungsposition entspricht, zu bestimmen, bevor ein Hauptentladungsstrom angelegt wird, indem eine entsprechende Beziehung zwischen Koordinaten in der Z-Achsen-Richtung und den entsprechenden Materialien (Werkstücke) als bekannter Zustand eingestellt werden. Es ist möglich, optimale Bearbeitungsbedingungen basierend auf der Bestimmung auszuwählen. Somit kann eine gleichzeitige Bearbeitung erfolgen. Mit anderen Worten, kann eine Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht und eine Produktivität verbessert werden, selbst wenn mehrere Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien gestapelt sind.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie es zuvor beschrieben wurde, können die elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung und das elektrische Drahterodier-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, eine Verbesserung der Geradheit, eine Verhinderung eines Drahtbruchs aufgrund einer konzentrierten Entladung, die doppelt in einer Reihe auftritt, und eine Verbesserung der Produktivität zu realisieren, ohne die Bearbeitungsgeschwindigkeit herabzusetzen, selbst wenn eine Mehrzahl von Werkstücken aus unterschiedlichen Materialien gestapelt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung und ein elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren zu schaffen, die es ermöglichen, eine Geradheitsgenauigkeit eines Werkstücks zu verbessern, elektrische Entladungen daran zu hindern, doppelt in einer Reihe konzentriert aufzutreten, und, selbst wenn eine Mehrzahl von Werkstücken aus verschiedenen Materialien gestapelt ist, optimale Bearbeitungsbedingungen auf die entsprechenden Materialien anzuwenden, um die Werkstücke zeitgleich zu bearbeiten. Die elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung umfasst zusätzlich zu einer Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, die zumindest einen Vorentladungs-Spannungsimpuls und einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen einer Drahtelektrode (1) und einem Werkstück (3) in dieser Reihenfolge zum Erzeugen einer impulsartigen, elektrischen Entladung anlegt, eine Strommesseinheit, die einen Entladungsstrom misst, der zwischen den Elektroden in mehreren Stromführungswegen fließt, und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition, die eine Entladungsposition anhand von Ergebnissen der Messung durch eine Mehrzahl von Strommesseinheiten bestimmt, sowie eine Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie, die eine Bearbeitungsenergie, die durch den Hauptentladungs-Spannungsimpuls erzeugt wird, basierend auf einer Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, einstellt, und ein Ergebnis der Einstellung der Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung zuführt, um die Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung dazu zu veranlassen, das Ergebnis auf die Erzeugung einer elektrischen Entladung zu reflektieren.

1: Drahtelektrode
2a, 2b: Drahtführungen
3: Werkstück
4a, 4b: Bearbeitungsfluiddüsen
5a, 5b: Zuführpunkte
6: Bearbeitungsenergieversorgung
6a: Vorentladungsenergieversorgung
6b: Hauptentladungsenergieversorgung
6c, 6d: erweiterte Entladungsschaltungen
V6c: Gleichstromenergieversorgung
V6a, V6c: Gleichstromenergieversorgungen
6a-1 bis 6a-4, 6c-1 bis 6c-4: FETs
R, R1, R2: Strombegrenzungswiderstände
SW, SW1, SW2: Bidirektionale Schalter
7: Erfassungsschaltung zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden
8: Erfassungsschaltung zum Erfassen der durchschnittlichen Spannung
9: Numerische Steuervorrichtung
10: Impulsoszillator
11: Steuervorrichtung
12a, 12b: Zuführeinrichtungen
13a, 13b: Stromsensoren
14: Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Vorentladungsposition (Dummy-Impuls-Positions-Bestimmungsschaltung)
15: Bestimmungsschaltung zum Bestimmen einer Hauptentladungsposition
16: Formerfassungs-/Korrekturschaltung
17: Entladungspositionsvorhersageschaltung
30: Differenzierschaltung
31: Maskenschaltung
32: Schaltung zum Erfassen der Spannung zwischen den Elektroden
33: Impulserzeugungsschaltung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 287968 [0012]
- JP 3085040 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- "Discharge Machining Technology", Nikkan Kogyo Shimbun, Seite 25 [0012]
- "Study of Breaking-wire Prevention Control for Wire electric discharge machining (dritter Bericht)" Japan Society of EWlectrical-Machining Engineers Magazine, Band 36, Nr. 81 (2002) [0012]

Claims

Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, die wenigstens einen Vorentladungs-Spannungsimpuls und einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück in dieser Reihenfolge anlegt, um eine impulsartige elektrische Entladung zu erzeugen; eine Strommesseinheit, die einen Entladungsstrom misst, der zwischen den Elektroden in einer Mehrzahl von Stromführungswegen fließt; eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition, die durch Berechnen von Entladungspositionen anhand von Ergebnissen der Messung durch eine Mehrzahl von Strommesseinheiten eine Entladungsposition zum Zeitpunkt wenigstens eines zweiten Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses bestimmt; und eine Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie, welche die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses berechnet wurde, oder eine Entladungsposition, die anhand einer Entladungsposition vorhergesagt wird, an der in der Vergangenheit eine elektrische Entladung stattgefunden hat, die anhand des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der dem Vorentladungs-Spannungsimpuls oder dergleichen unmittelbar vorhergeht, berechnet wurde, oder eine Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens eines Spannungsimpulses, der vor dem Anlegen des Vorentladungs-Spannungsimpulses erzeugt wird, berechnet wird, als eine Entladungsposition einstellt, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, welche die Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses erzeugt wurde, und die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wurde, nach Bedarf miteinander vergleicht, und welche ein Ergebnis des Vergleichs auf eine Bestimmung einer Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der als nächstes ausgeführt wird, durchgeführt wird, reflektiert, eine Impulsbreite oder eine Spannung des Hauptentladungs-Spannungsimpulses basierend auf der Entladungsposition, die zum Einstellen der Bearbeitungsenergie bestimmt wurde, einstellt und ein Ergebnis der Einstellung der Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung zuführt, um die Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung dazu zu veranlassen, das Ergebnis auf die Erzeugung einer elektrischen Ladung zu reflektieren.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, oder die Entladungsposition, die anhand einer Entladungsposition vorhergesagt wird, an der in der Vergangenheit eine elektrische Entladung aufgetreten ist, die anhand des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der dem Vorentladungs-Spannungsimpuls oder dergleichen unmittelbar vorausgeht, berechnet wird, oder die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens eines Spannungsimpulses, der vor dem Anlegen des Vorentladungs-Spannungsimpulses erzeugt wurde, berechnet wird, als eine Entladungsposition einstellt, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, welche nach Bedarf die Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, und die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, miteinander vergleicht, und ein Ergebnis des Vergleichs auf eine Bestimmung einer Entladungsposition, die durchgeführt wird, bevor der Hauptentladungs-Spannungsimpuls das nächste Mal ausgeführt wird, reflektiert, wenn die bestimmte Entladungsposition im Wesentlichen mit der zuletzt bestimmten Entladungsposition übereinstimmt, die Bearbeitungsenergie, die durch den diesmal angelegten Hauptentladungs-Spannungsimpuls erzeugt wird, derart einstellt, dass sie geringer als eine ursprünglich geplante Bearbeitungsenergie ist, indem eine Impulsbreite oder eine Spannung des Hauptentladungs-Spannungsimpulses eingestellt wird, und ein Ergebnis der Einstellung der Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung zuführt, um die Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung dazu zu veranlassen, das Ergebnis auf die Erzeugung einer elektrischen Entladung zu reflektieren.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn das Werkstück durch Stapeln mehrerer Materialien unterschiedlicher Qualitäten erzeugt ist, die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, oder die Entladungsposition, die anhand einer Entladungsposition vorhergesagt wird, an der in der Vergangenheit eine elektrisch Entladung aufgetreten ist, die anhand des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der dem Vorentladungs-Spannungsimpuls oder dergleichen unmittelbar vorhergeht, berechnet wird, oder die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens eines Spannungsimpulses, der vor dem Anlegen des Vorentladungs-Spannungsimpulses erzeugt wird, berechnet wird, als eine Entladungsposition einstellt, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, nach Bedarf die Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, und die Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, miteinander vergleicht und ein Ergebnis des Vergleichs auf eine Bestimmung einer Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der als nächstes durchgeführt wird, durchgeführt wird, reflektiert, für jedes der Materialien des Werkstücks eine Wellenform des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der an der bestimmten Entladungsposition angelegt wird, bestimmt, und ein Ergebnis der Bestimmung der Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung zuführt, um die Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung dazu zu veranlassen, das Ergebnis auf die Erzeugung einer elektrischen Entladung zu reflektieren.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie die Einstellung der Impulsbreite des Hauptentladungs-Spannungsimpulses durchführt, indem ein Hauptentladungs-Spannungsimpuls-Stoppsignal der Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung zugeführt wird, die den Hauptentladungs-Spannungsimpuls ausgegeben hat.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie eine Entladungsfrequenz steuert und eine Bearbeitungsenergie gemäß einer Einstellung eines Applikations-Zeitintervalls für den Hauptentladungs-Spannungsimpuls einschließlich einer Einstellung einer Pausenperiode einstellt, in welcher der Vorentladungs-Spannungsimpuls und der Hauptentladungs-Spannungsimpuls nicht angelegt werden.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung als ein Mechanismus zum Verzögern einer Applikationszeit des Hauptentladungs-Spannungsimpulses durch Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung mit der gleichen Polarität selbst nach einer elektrischen Entladung durch den Vorentladungs-Spannungsimpuls eine Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung aufweist, die einen verlängerten Entladungs-Spannungsimpuls, der die gleiche Polarität wie der Vorentladungs-Spannungsimpuls und eine vorbestimmte Impulsbreite aufweist, zwischen dem Vorentladungs-Spannungsimpuls und dem Hauptentladungs-Spannungsimpuls anlegt.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, als ein Mechanismus zum Verzögern einer Applikationszeit des Hauptentladungs-Spannungsimpulses durch Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung mit einer entgegen gesetzten Polarität selbst nach einer elektrischen Entladung durch den Vorentladungs-Spannungsimpuls, eine Schaltung zur Erzeugung einer verlängerten Entladung aufweist, die einen Entladungsstrom mit entgegen gesetzter Polarität zwischen den Elektroden für eine vorbestimmte Zeitdauer, gefolgt von einem Entladungsstrom, zuführt, der durch den Vorentladungs-Spannungsimpuls erzeugt wird.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, die wenigstens einen Vorentladungs-Spannungsimpuls und einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück in dieser Reihenfolge anlegt, um eine impulsartige, elektrische Entladung zu erzeugen; eine Strommesseinheit, die einen Entladungsstrom misst, der zwischen den Elektroden in mehreren Stromführungswegen fließt; eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition, die eine Entladungsposition anhand von Ergebnissen der Messung durch eine Mehrzahl von Strommesseinheiten berechnet; eine Formvorhersageeinheit, die zum Zeitpunkt wenigstens eines ersten Schnittes und eines zweiten Schnittes für jede Entladungsposition auf einer Z-Koordinate, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt entweder des Vorentladungs-Spannungsimpulses oder des Hauptentladungs-Spannungsimpulses oder beider berechnet wird, eine Bearbeitungsenergie an X- und Y-Koordinaten sammelt, die durch den Hauptentladungs-Spannungsimpuls erzeugt wird, der an der Entladungsposition angelegt wird, und eine aktuelle Bearbeitungsform basierend auf gesammelter Bearbeitungsenergie in den X- und Y-Koordinaten vorhersagt; und eine Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie, die zum Zeitpunkt des zweiten und darauffolgender Schnitte, oder, wenn die zweite Schnittzeit in Objekten der Formvorhersageeinheit inbegriffen ist, zum Zeitpunkt des dritten und darauffolgender Schnitte eine Bearbeitungsenergie einstellt, die durch den Vorentladungs-Spannungsimpuls erzeugt wird, der gemäß der Bearbeitungsform, die durch die Formvorhersageeinheit vorhergesagt wird, zugeführt wird, und ein Ergebnis der Einstellung der Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung zuführt und die Steuereinheit zum Steuern einer Erzeugung einer Entladung dazu veranlasst, das Ergebnis auf die Erzeugung einer elektrischen Entladung zu reflektieren.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie eine Ausgangsspannung einer Energieversorgung für die Vorentladung einstellt, die den Vorentladungs-Spannungsimpuls ausgibt.
Elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Einstelleinheit zum Einstellen einer Bearbeitungsenergie einen Widerstand eines Widerstands, der zwischen einer Energieversorgung für die Vorentladung, welche den Vorentladungs-Spannungsimpuls ausgibt, und zwischen den Elektroden vorgesehen ist, einstellt.
Elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren für eine elektrische Drahterodier-Bearbeitungsvorrichtung mit einer Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung, die zumindest einen Vorentladungs-Spannungsimpuls und einen Hauptentladungs-Spannungsimpuls zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück in dieser Reihenfolge anlegt, um eine impulsartige elektrische Entladung zu erzeugen, einer Strommesseinheit, die einen Entladungsstrom, der zwischen den Elektroden in mehreren Stromführwegen strömt, misst, und einer Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition, die eine Entladungsposition anhand von Ergebnissen der Messung durch eine Mehrzahl von Strommesseinheiten berechnet, wobei das elektrische Drahterodier-Bearbeitungsverfahren die Schritte umfasst: Einstellen, wenn das Werkstück durch Stapeln einer Mehrzahl von Materialien unterschiedlicher Qualitäten gebildet ist, von Grenzpositions-Koordinaten der entsprechenden Materialien und von Stromwellenformen, die an die Materialien angelegt werden, in einer Speichereinheit; Bestimmen einer Entladungsposition vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses; und Reflektieren einschließlich Bestimmen, unter Bezugnahme auf die Speichereinheit, einer Wellenform des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der an der Entladungsposition, die für jedes der Materialien des Werkstücks bestimmt wird, angelegt wird; und Reflektieren eines Ergebnisses der Bestimmung auf die Erzeugung einer elektrischen Entladung durch Zuführen des Ergebnisses zu der Steuereinheit zur Erzeugung einer Entladung.
Elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, eine Entladungsposition ist, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Vorentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, die Entladungsposition, die erzielt wird, indem nach Bedarf eine Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wurde, und eine Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, miteinander verglichen werden, und ein Ergebnis des Vergleichs auf eine Bestimmung einer Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der als nächstes ausgeführt wird, durchgeführt wird, reflektiert wird.
Elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, eine Entladungsposition ist, die anhand einer Entladungsposition vorhergesagt wird, an der zuvor eine elektrische Entladung aufgetreten ist, die anhand des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, der dem Vorentladungs-Spannungsimpuls oder dergleichen unmittelbar vorhergeht, die Entladungsposition erzielt wird, indem nach Bedarf eine Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, und eine Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, miteinander verglichen werden, und indem ein Ergebnis des Vergleichs auf eine Bestimmung einer Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der als nächstes ausgeführt wird, durchgeführt wird, reflektiert wird.
Elektrisches Drahterodier-Bearbeitungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, eine Entladungsposition ist, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens eines Spannungsimpulses berechnet wird, der vor dem Anlegen des Vorentladungs-Spannungsimpulses erzeugt wird, die Entladungsposition erzielt wird, indem nach Bedarf eine Entladungsposition, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses bestimmt wird, und eine Entladungsposition, die durch die Bestimmungseinheit zum Bestimmen einer Entladungsposition zum Zeitpunkt des Anlegens des Hauptentladungs-Spannungsimpulses berechnet wird, miteinander verglichen werden, und indem ein Ergebnis des Vergleichs auf eine Bestimmung einer Entladungsposition reflektiert wird, die vor dem Anlegen des Hauptentladungs-Spannungsimpulses, der als nächstes ausgeführt wird, durchgeführt wird.