DE10085264B4

DE10085264B4 - Drahtentladungsbearbeitungsverfahren und Vorrichtung

Info

Publication number: DE10085264B4
Application number: DE10085264T
Authority: DE
Inventors: Hiroatsu Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: WO2002036295A1; DE10085264T1; CH694361A5; TW490344B; JPWO2002036295A1; CN1260031C; JP3832433B2; CN1413134A; US6774334B1

Abstract

Drahtentladungsbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (2) durch Zuführen einer Entladungsenergie in einen Arbeitsspalt zwischen einer Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2), während das Werkstück relativ zu der Drahtelektrode (1) bewegt wird, wobei das Verfahren umfasst:
einen ersten Schritt des Bearbeitens des Werkstücks durch graduelles Verringern der Entladungsenergie von einem Punkt (A), der sich einen ersten vorbestimmten Abstand (Lpre) vor einem Eckbereichseingang (B) auf einem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) befindet;
einen zweiten Schritt des Anhaltens der Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2) am Eckbereichseingang (B);
einen dritten Schritt des Freigebens der angehaltenen Relativbewegung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Entscheidungskriterium;
einen vierten Schritt des Bearbeitens des Werkstücks in dem Eckbereich und einem Bereich, der sich einen zweiten Abstand (L) weg von dem Eckbereich auf dem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) erstreckt, mit einer geringeren Entladungsenergie, die um ein vorbestimmtes Verringerungsverhältnis in Bezug auf die Entladungsenergie an...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei einem Drahtentladungsbearbeitungsverfahren und auf eine Vorrichtung, die ein Werkstück bearbeitet, indem Arbeitsstrom an einen Zwischenpolraum zwischen einer Drahtelektrode und dem Werkstück zugeführt wird und eine Entladung erzeugt wird.
Stand der Technik
10 ist eine erklärende Darstellung, die eine herkömmliche Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung zeigt. In 10 umfasst diese Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung eine Drahtelektrode 1, ein Werkstück 2, eine Drahtspule 3, ein Arbeitsfluid 4, Arbeitsfluiddüsen 5a und 5b als Arbeitsfluidzufuhreinrichtungen zum Zuführen für das Arbeitsfluid 4 an einen Zwischenpolraum zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2, eine Antriebswalze 6, eine Quetschwalze 7, einen X-Tisch 8 zum Bewegen des Werkstücks 2 in einer horizontalen Richtung (X-Richtung), einen Y-Tisch 9 zum Bewegen des Werkstücks 2 in einer horizontalen Richtung (Y-Richtung), einen X-Achsen-Regelverstärker 10 zum Steuern eines Antriebsmotors, nicht gezeigt, zum Antreiben des X-Tisches 8, einen Y-Achsen-Regelverstärker 11 zum Steuern eines Antriebsmotors, (nicht gezeigt) zum Antreiben des Y-Tischs 9, eine Arbeitsenergie- Zufuhreinrichtung 12, Arbeitsspannungs-Erfassungseinrichtungen 13 und Steuereinrichtungen 14.
Die Arbeitsweise wird unten beschrieben. Die Drahtelektrode 1 wird zwischen der Antriebswalze 6 und der Quetschwalze 7 geführt und geschleppt, so dass sie dem Werkstück 2 gegenüberliegt. Ein Arbeitsstrom als Entladungsenergie wird in den Zwischenpolraum zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2 durch die Arbeitsstrom-Zufuhreinrichtung 12 zugeführt, während das Arbeitsfluid 4 in den Zwischenpolraum durch die Arbeitsfluiddüsen 5a und 5b zugeführt wird, wodurch das Werkstück 2 in eine vorbestimmte Konturgestalt bearbeitet wird, indem das Werkstück 2 relativ zu der Drahtelektrode 1 bewegt wird, wobei der X-Tisch 8 und der Y-Tisch 9 als Positioniereinrichtung eingesetzt werden. Die Steuereinrichtung 14 steuert die Positioniereinrichtung, so dass sie das Werkstück 2 relativ zu der Drahtelektrode 1 positioniert, und kontrolliert die elektrischen Bearbeitungsbedingungen.
11 ist eine erklärende Ansicht, die ein Bearbeitungsbeispiel eines Eckbereichs mit der herkömmlichen Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung darstellt. In 11 bezeichnet Referenzziffer 1 eine Drahtelektrode, Referenzziffer 2 ein Werkstück, Referenzziffer 15a bezeichnet eine äußere Ecke, Referenzziffer 15b bezeichnet eine innere Ecke und die Wege A bis E bezeichnen Bearbeitungswege der Drahtelektrode 1, um das Werkstück 2 zu bearbeiten.
11(a) ist eine Ansicht, die ein Bearbeitungsbeispiel zeigt, in dem ein Randeckbereich bearbeitet wird, und 11(b) ist eine Ansicht, die ein Bearbeitungsbeispiel zeigt, in dem ein kreisbogenförmiger Eckbereich bearbeitet wird.
Beispielsweise in einem Fall, in dem der Randeckbereich des Werkstücks 2 durch Bewegen der Drahtelektrode 1 entlang des Wegs A nach C nach E bearbeitet wird, ist es bekannt, dass eine runde Scherschräge, wie es durch die durchgezogene Linie angegeben ist, im äußeren Bereich 15a und dem inneren Bereich 15b erzeugt wird, wie es in 11(a) dargestellt ist. Diese Scherschräge kann durch die geringe Steifigkeit der Drahtelektrode 1 hervorgerufen werden. Das heißt, die Drahtelektrode 1 wird aufgrund einer Entladungsreaktionskraft gebogen, die zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2 entwickelt wird, was die Drahtelektrode 1 dazu bringt, tatsächlich den Weg A nach B nach D nach E zu durchlaufen, so dass das Werkstück 1 im Übermaß in dem äußeren Eckbereich 15a bearbeitet wird und unbearbeitet in dem inneren Eckbereich 15b bleibt. Die Größe dieser Scherschräge nimmt zu, wenn die Entladungsreaktionskraft größer ist oder die Bearbeitungsrate höher ist, und wird zu etwa einigen 10 μm bis einigen hundert μm bei der gewöhnlichen Bearbeitung.
In einem Fall, in dem der Kreisbogeneckbereich aus 11(b) bearbeitet wird, läuft die Drahtelektrode 1 entlang des Wegs A nach B nach F nach D nach E, nimmt jedoch praktisch den Weg A nach B nach E nach D nach E aufgrund der gleichen Ursache, so dass eine Scherschräge in dem äußeren Eckbereich 15a und dem inneren Eckbereich 15b auf die gleiche Weise wie in 11(a) erzeugt wird.
Wie oben beschrieben, bestand beim Bearbeiten des Eckbereichs ein Problem, dass eine Scherschräge in diesem Randeckbereich und dem Kreisbogeneckbereich erzeugt wird, was zu einer verringerten Genauigkeit der bearbeiteten Konfiguration führt.
Die Techniken zum Verhindern, dass eine solche Scherschräge in dem Eckbereich des Werkstücks beim Bearbeiten des Eckbereichs auftritt, wurden in JP-A-1-127226 , JP-A-8-39356 und JP-A-2000-84743 beschrieben. Die herkömmliche Technik bringt Verbesserungen in der Bearbeitungsgenauigkeit des Eckbereichs mit sich, indem die relative Bewegungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode vor und nach dem Eckbereich, und die elektrischen Bearbeitungsbedingungen verändert worden, um eine Verbiegung der Drahtelektrode während des Bearbeitens des Eckbereichs zu verringern.
Bei diesen konventionellen Möglichkeiten wird jedoch der Eckbereich durch Verwendung einer beträchtlich kleineren Entladungsenergie bearbeitet als wenn der lineare Bereich bearbeitet wird, um die Verbiegung der Drahtelektrode beim Bearbeiten des Eckbereichs zu verringern, was zu einer deutlich geringeren Bearbeitungsrate führt. Eine solche beträchtliche Verringerung in der Bearbeitungsrate kann dann ein tödliches Problem für die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung angesichts der gegenwärtigen Situation sein, in der als die wichtigen Faktoren bei der erforderlichen Leistung die Bearbeitungsgenauigkeit und die Bearbeitungsproduktivität angesehen werden.
Zusammen mit den Verbesserungen in der Drahtentladungsbearbeitung im Hinblick auf die Energiekontrolle zum Verhindern des Lösens der Drahtelektrode wird die Bearbeitungsrate der Drahtentladungsbearbeitung rasch bis zu etwa 200 bis 250 mm²/min oder etwa 350 bis 400 mm²/min als maximale Bearbeitungsrate beispielsweise erhöht. Das heißt, die Entladungsenergie, die in den Zwischenpolraum zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück eingegeben wird, nimmt zu. Entsprechend wird die Drahtelektrode stärker während der Bearbeitung aufgrund einer erhöhten Entladungsreaktionskraft verbogen. Bei solch einer gegenwärtigen Situation besteht ein Problem, dass, wenn der Eckbereich bei der gewünschten Präzision bearbeitet wird, wobei die Techniken der konventionellen Technik eingesetzt werden, die Bearbeitungsrate beträchtlich im Eckbereich verringert wird, was die Wirkung der höheren Bearbeitungsrate unabhängig von einer erhöhten Eingangsentladungsenergie aussetzt.
Wie oben beschrieben, ist es sehr wichtig, dass die Bearbeitungskonfigurationspräzision des Eckbereichs beim Bearbeiten des Eckbereichs des Werkstücks verbessert wird und die Bearbeitungsproduktivität durch Verringern der Bearbeitungszeit für den Eckbereich auf das Minimum vergrößert wird.
Als ein Verfahren zum Unterdrücken der erhöhten Bearbeitungszeit für den Eckbereich ist es bekannt, den Bearbeitungsweg zu korrigieren. Bei solch einem Verfahren kann jedoch der Eckbereich bearbeitet werden, während die Drahtelektrode verbogen wird, wodurch es unmöglich war, die Konfigurationsgenauigkeit des Eckbereichs über das gesamte Gebiet von der oberen Fläche des Werkstücks durch die darunter liegende Fläche zur unteren Fläche zu verbessern. Entsprechend wird in Betracht gezogen, dass die Drahtelektrode so wenig wie möglich verbogen werden, insbesondere kann die Entladungsenergie auf das Minimum am Eckbereich verringert werden, um die Bearbeitungskonfigurationspräzision des Eckbereichs über das gesamte Gebiet von der oberen Fläche des Werkstücks durch die darunterliegende Fläche zur unteren Fläche zu verbessern, wodurch der Eckbereich mit der geringsten Bearbeitungsrate bearbeitet wird. Somit bestand bei der konventionellen Technik eine anderes Problem, dass die Bearbeitungskonfigurationspräzision und die Bearbeitungsproduktivität nicht konsistent beim Bearbeiten des Eckbereichs des Werkstücks verbessert werden konnten.
Die EP 0 723 833 beschreibt ein Drahtentladungsbearbeitungsverfahren zur Verbesserung einer Bearbeitungsgenauigkeit in einem Eckbereich, wobei eine Bearbeitungsgeschwindigkeit graduell vor dem Eckbereich verringert wird, während die Geschwindigkeit im Eckbereich konstant gehalten wird. Ferner wird die Spannung zwischen einem Draht und einem Arbeitsstück angepasst.
Die JP 01127226 A beschreibt ein Steuerverfahren für eine Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung, in dem Bearbeitungszustände in einem Bereich vor und nach einem Eckbereich allmählich geändert werden.
Die JP 2000084743 A beschreibt eine Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten einer Ecke, wobei die Vorschubgeschwindigkeit an der Ecke im Vergleich mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit verringert wird, und wobei die Vorschubgeschwindigkeit allmählich zur vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit zurückgebracht.
Die US 5,573,681 A beschreibt eine Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung, bei der ein Ort auf dem Werkstück bestimmt wird, der Ort sich vor einer Änderung der Bearbeitungsrichtung befindet, und wenn sich die Drahtelektrode an dem vorbestimmten Ort befindet, eine Charakteristik des periodischen Spannungsimpulses geändert wird.
Die JP 58040229 A beschreibt eine Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung mit spezieller Kurvenbearbeitung, bei der an einem Punkt, wo eine lineare Bearbeitung in eine Eckbearbeitung übergeht, die Bearbeitungsspannung steigt und die Spannung des Drahts erhöht wird, um eine Schwingungsamplitude der Drahtelektrode zu unterdrücken.
Die US 5,504,294 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung, wobei bei der Bearbeitung eines Eckbereichs ein Druck oder ein Betrag des Bearbeitungsfluids, das in einen Bearbeitungsspalt zwischen dem Arbeitsstück und einer Drahtelektrode zugeführt wird, lediglich in einem spezifizierten Bereich verringert wird.
Die JP 63022221 A beschreibt ein Verfahren zur elektrischen Drahtbearbeitung, bei dem durch Verringern der Vorschubgeschwindigkeit oder Stoppen der Bearbeitung während einer Richtungsumkehr und durch Wiederaufnehmen der Bearbeitung eine Störung der Drahtelektrode korrigiert wird.
Die DE 690 11 537 T2 beschreibt eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zum elektroerosiven Schneiden mittels einer Drahtelektrode, mit einer Überwachung, die auf automatischen Änderungen an bestimmte Arbeitszustände von zumindest einem Arbeitsparameter beruht.
Die CH 654 233 A5 beschreibt eine Eckbereichsbearbeitung einer Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung.
Die DE 26 35 766 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funkenerosionsbearbeitung, wobei die Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius gesteigert bzw. verringert wird, wenn die innere bzw. äußere Schnittfläche maßgenau sein soll.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegenden Erfindung wurde getätigt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, bei denen die Bearbeitungskonfigurationspräzision und die Bearbeitungsproduktivität für den Eckbereich konsistent beim Bearbeiten des Eckbereichs verbessert werden können.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Nebengeordneten Ansprüche 1 und 9 gelöst.
Das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung umfasst vorzugsweise das nahezu Konstantmachen einer temporalen Änderungsrate der Entladungsenergie beim Bearbeiten des Werkstücks bei mindestens entweder dem ersten Schritt oder dem fünften Schritt.
Ferner umfasst das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise auch das Variieren der Impulsleerlaufzeit oder der mittleren Arbeitsspannung als eine quadratische Funktion des Abstands beim Bearbeiten des Werkstücks bei mindestens entweder dem ersten Schritt oder dem fünften Schritt.
Vorzugsweise umfasst das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ferner das Entscheidungskriterium im dritten Schritt, ob die Entladungsfregenz geringer ist als oder gleich ist wie ein vorbestimmter Referenzwert oder nicht, oder ob die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert.
Vorzugsweise umfasst das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ferner das Entscheidungskriterium im dritten Schritt, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht, oder ob die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zu einer Referenzzeit, oder ob die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zur Referenzzeit.
Vorzugsweise hat das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung weiter unterschiedliche Referenzwerte entsprechend der inneren Eckseite und der äußeren Eckseite des Eckbereichs, wobei das Entscheidungskriterium im dritten Schritt einen Referenzwert auf der Eckseite einsetzt, die die Produktseite wird.
Vorzugsweise definiert das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung den zweiten Abstand als den Abstand oder ähnlichen Abstand von einem Übergangspunkt des Eckbereichs zu einem Punkt, in dem die gesamte Drahtelektrode vollständig in eine Bearbeitungsnut eintritt, nachdem sie eine Richtungsänderung bewirkt hat.
Vorzugsweise umfasst das Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung ferner mindestens das Erhöhen des festgelegten Werts der Drahtspannung über den festgelegten Wert bevor der Eckbereich bearbeitet wird (z. B. im ersten Schritt) oder das Verringern des festgelegten Werts des Drucks oder der Strömung eines Bearbeitungsfluidstrahls unter den festgelegten Wert, bevor der Eckbereich im zweiten bis vierten Schritt bearbeitet wird.
Vorzugsweise umfasst die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung weiter eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung, um die Entladungsenergie auf der Basis der Impulsleerlaufzeit oder der mittleren Arbeitsspannung zuzuführen.
Vorzugsweise umfasst die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner eine Steuereinrichtung zum Steuern der Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung, um die Entladungsenergie graduell zu verringern oder zu erhöhen, indem eine temporale Änderungsrate der Entladungsenergie nahezu konstant gemacht wird.
Vorzugsweise umfasst die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung weiter die Steuereinrichtung zum Steuern der Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung, um graduell die Entladungsenergie durch Variieren der Impulsleerlaufzeit oder der mittleren Arbeitsspannung als eine quadratische Funktion des Abstands zu verringern oder zu erhöhen.
Vorzugsweise weist die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner das vorbestimmte Entscheidungskriterium des Beurteilens auf, ob die Entladungfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert oder nicht, oder ob die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert.
Vorzugsweise hat die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner das vorbestimmten Entscheidungskriterium, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert oder nicht, oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zu einer Referenzzeit, oder ob die mittlere Arbeitsspannung größer ist oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert oder nicht, oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zur Referenzzeit.
Vorzugsweise hat die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner unterschiedliche Referenzwerte entsprechend der inneren Eckseite und der äußeren Eckseite des Eckbereichs, wobei das vorbestimmte Entscheidungskriterium einen Referenzwert auf der Eckseite einsetzt, die die Produktseite wird.
Vorzugsweise definiert die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner den zweiten Abstand als den Abstand oder ähnlichen Abstand von einem Übergangspunkt des Eckbereichs zu einem Punkt, in dem die gesamte Drahtelektrode vollständig in eine Bearbeitungsnut eintritt, nachdem sie eine Richtungsänderung bewirkt hat.
Vorzugsweise umfasst die Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung ferner Steuereinrichtungen zum mindestens Erhöhen des festgelegten Werts der Drahtspannung über den festgelegten Wert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs oder zum Verringern des festgelegten Werts des Drucks oder der Strömung eines Bearbeitungsfluidstrahls unter den festgelegten Wert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs in einem Lauf vom Punkt des Eckbereichseingangs, an dem die Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück angehalten wird, bis zum Durchlauf durch den zweiten Abstand weg von dem Eckbereich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine erklärende Darstellung, die den Aufbau einer Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine erklärende Darstellung, die ein Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
3 ist ein erklärendes Diagramm, das darstellt, wie die Entladungsenergie in einem Ecksteuerungs-Preblock-Abstand verändert wird.
4 ist eine erklärende Ansicht, die die Momente zeigt, in denen ein Kurzschluss aufgrund einer abrupten Änderung in der Entladungreaktionskraft auftritt.
5 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Bedingungsfestsetzverfahren zum Freigeben der angehaltenen Relativbewegung an einem Eckbereicheingang entsprechend der ersten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
6 ist eine erklärende Ansicht, die ein Beispiel des Bearbeitens eines Eckbereichs zeigt.
7 ist eine erklärende Ansicht, die ein Beispiel des Bearbeitens eines Eckbereichs zeigt.
8 ist eine erklärende Ansicht, die ein Beispiel des Bearbeitens des Eckbereichs zeigt.
9 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Drahtentladungs-Bearbeitungsverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
10 ist eine erklärende Darstellung, die den Aufbau der herkömmliche Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung zeigt.
11 ist eine erklärende Ansicht, die ein Beispiel zum Bearbeiten des Eckbereichs durch die herkömmliche Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung zeigt.
Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
Erste Ausführungsform
1 ist eine erklärende Darstellung, die eine Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. In 1 umfasst diese Drahtentladungs-Bearbeitungsvorrichtung eine Drahtelektrode 1, ein Werkstück 2, eine Drahtspule 3, ein Bearbeitungsfluid 4, Bearbeitungsfluiddüsen 5a und 5b als Bearbeitungsfluid-Zufuhreinrichtungen zum Zuführen des Bearbeitungsfluids 4 in einen Zwischenpolraum zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2, eine Antriebswalze 6, eine Quetschwalze 7, einen X-Tisch 8 zum Bewegen des Werkstücks 2 in einer horizontalen Richtung (X-Richtung), einen Y-Tisch 9 zum Bewegen des Werkstücks 2 in einer horizontalen Richtung (Y-Richtung), einen X-Achsen-Regelverstärker 10 zum Steuern einer Antriebsmotors, nicht gezeigt, zum Antreiben des X-Tischs 8, einen Y-Achsen-Regelverstärker 11 zum Steuern des Antriebsmotors, nicht gezeigt, zum Antreiben des Y-Tischs 9, eine Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung 12, eine Arbeitsspannungserfassungseinrichtung 13 und eine Steuereinrichtung 16.
Die Arbeitsweise wird unten beschrieben. Die Drahtelektrode 1, die gewöhnlich einen Durchmesser von etwa 0,05 mm bis 0,3 mm aufweist, wird zwischen der Antriebswalze 6 und der Quetschwalze 7 geführt und gezogen, so dass sie gegen das Werkstück 2 gegenüberliegend gebracht wird. Während eine elektrische Bearbeitungsenergie, d. h. Entladungsenergie, in den Zwischenpolraum durch die Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung 12 zugeführt wird und das Bearbeitungsfluid 4 in den Zwischenhohlraum zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2 durch die Bearbeitungsfluiddüsen 5a und 5b zugeführt wird, wird das Werkstück 2, das auf dem X-Tisch 8 und dem Y-Tisch 9 als Positioniereinrichtungen platziert ist, zu einer vorbestimmten Konturgestalt durch relatives Bewegen der Drahtelektrode 1 und des Werkstücks 2 bearbeitet. Die Steuereinrichtung 16 steuert insgesamt die Positionierung der Drahtelektrode 1 relativ zu dem Werkstück 2 durch die Positioniereinrichtung und die elektrischen Bearbeitungszustände.
Ein Augenblick des Bearbeitens des Eckbereichs des Werkstücks 2 mit der Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung wird unten beschrieben.
In einem Fall, in dem der Relativbewegungsweg der Drahtelektrode 1 zum Werkstück 2 einen Kreisbogen am Eckbereich beispielsweise hat, werden die Bearbeitungsbedingungen, einschließlich des Durchmessers und der Art der verwendeten Drahtelektrode und des Materials und der Dicke des Werkstücks, der Impulsleerlaufzeit und der Drahtspannung (für die lineare Bearbeitung) und die Ecksteuerparameter, die zum Bearbeiten des Eckbereichs benötigt werden, festgehalten und in einer Speichereinrichtung innerhalb der Steuereinrichtung 16 gespeichert. Die Ecksteuerparameter umfassen den Ecksteuer-Preblockabstand (Lpre), die Impulsleerlaufzeit (AUSpre) am Eckbereichseingang, die mittlere Arbeitsspannung (VGpre) am Eckbereichseingang, die Impulsleerlaufzeit (AUSecke) während des Bearbeitens des Eckbereichs, die mittlere Arbeitsspannung (VGecke) während des Bearbeitens des Eckbereichs, und den Ecksteuerungs-Postblockabstand (Lpost).
2 ist eine erklärende Darstellung, die ein Drahtentladungsbearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt. 2(a) ist ein erklärendes Diagramm, das einen Bearbeitungsvorgang für den Kreisbogeneckbereich zeigt, 2(b) ist ein erklärendes Diagramm, das die Bearbeitungssteuerung zum Steuern der Impulsleerlaufzeit zeigt, wenn der Kreisbogeneckbereich bearbeitet wird, und 2(c) ist ein erklärendes Diagramm, das die Bearbeitungssteuerung der Steuerung der mittleren Arbeitsspannung zeigt, wenn der Kreisbogeneckbereich bearbeitet wird. In der gleichen Figur bezeichnen jeweils die Referenzzeichen AUS, VG, E und v die Impulsleerlaufzeit, die mittlere Arbeitsspannung, die Entladungsenergie und die relative Bewegungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode zum Werkstück. Ferner bezeichnen Referenzziffern Lpre, AUSpre, VGpre, AUSecke, VGecke und Lpost die Ecksteuerparameter, Referenzzeichen AUSini bezeichnet die Impulsleerlaufzeit unter den elektrischen Bearbeitungsbedingungen in einer Position (Punkt A) am Ecksteuerungs-Pre-Blockabstand Lpre vor dem Eckbereichseingang, Referenzzeichen VGini bezeichnet die mittlere Arbeitsspannung unter den elektrischen Bearbeitungsbedingungen am Punkt A, Referenzzeichen R bezeichnet den Radius des Eckbereichs, der durch den Bearbeitungsweg gezogen wird, Referenzzeichen B bezeichnet den Druck oder die Strömung des Bearbeitungsfluidstrahls und Referenzzeichen T bezeichnet die Drahtspannung.
In 2(a) bezeichnen die Wege A bis E die Bearbeitungswege der Drahtelektrode 1. Bei dem Drahtentladungsbearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung wird die Impulsleerlaufzeit AUS oder die mittlere Arbeitsspannung VG von der Zeit, wenn die Drahtelektrode 1 den Punkt A erreicht, der sich am Ecksteuerungs-Pre-Blockabstand (Lpre) entfernt von dem Eingang B des Kreisbogeneckbereichs befindet, zu der Zeit, wenn er den Eingang B des Kreisbogeneckbereichs erreicht, gemäß dem folgenden Ausdruck (1) oder (2) verändert, der eine quadratische Funktion des Abstands ist. AUS = AUSini + {AUSpre – AUSini)/Lpre2}·{(Lpre – S1)2} (1) VG = VGini + {VGpre – VGini)/Lpre2}·{Lpre – Sq)2} (2)
Dabei ist S1 ein Abstand zum Eckbereicheingang B.
3 ist eine erklärende Darstellung, die zeigt, wie sich die Entladungsenergie E in Lpre (von Punkt A nach Punkt B) gemäß 2 ändert. In 2 bezeichnet Referenzzeichen Eini die Entladungsenergie unter den elektrischen Bearbeitungsbedingungen in der Position (Punkt A) des Ecksteuerungs-Pre-Block-Abstands Lpre vor dem Eckbereichseingang, Referenzzeichen Epre bezeichnet die Entladungsenergie am Eckbereichseingang (Punkt B), Referenzzeichen L (durchgezogene Linie) bezeichnet eine Linie, entlang derer die Entladungsenergie mit einer konstanten temporalen Änderungsrate verändert wird, Referenzziffer L1 (gestrichelte Linie) bezeichnet eine Kurve, die die temporale Änderung der Entladungsenergie beim Steuern der Impulsleerlaufzeit gemäß einer linearen Funktion des Abstands zeigt, wie es beispielsweise in JP-A-8-39356 beschrieben ist, und Referenzziffer L2 (Strichpunktlinie) bezeichnet eine Kurve, die die temporale Änderung der Entladungsenergie zeigt, wenn die Impulsleerlaufzeit gemäß der oben beschriebenen Funktion 1 oder 2 gemäß dieser Erfindung gesteuert wird. Da die Entladungsenergie und die Bearbeitungsrate im proportionalen Verhältnis sind, ist die Dauer von Punkt A nach Punkt B t1 für die Kurve l₁ oder t₂ für die Kurve l₂.
Die temporale Änderung l₂ (Strichpunktlinie) der Entladungsenergie beim Steuern der Impulsleerlaufzeit gemäß der oben beschriebenen Funktion 1 oder 2 bei dem Drahtentladungsbearbeitungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung tritt bei einer nahezu konstanten temporalen Änderungsrate auf und weist eine kürzere Dauer von Punkt A nach Punkt B im Vergleich zur temporalen Änderung l₁ (gestrichelte Linie) der Entladungsenergie beim Steuern der Impulsleerlaufzeit gemäß einer linearen Funktion des Abstands auf. Daher kann die Verbiegung der Drahtelektrode effektiv in einer kürzeren Zeit passend verringert werden, indem die Impulsleerlaufzeit oder die mittlere Arbeitsspannung vor dem Eckbereichseingang verändert wird.
Beim Vergleichen eines Moments, in dem die temporale Änderungsrate der Entladungsenergie nahezu konstant ist, wie es durch l₂ angegeben ist, mit einem Moment, in dem die Impulsleerlaufzeit gemäß der linearen Funktion des Abstands gesteuert wird, wie es durch l₁ angegeben ist, wie es in 3 dargestellt ist, hat die Kurve l₁, wenn die Impulsleerlaufzeit in Abhängigkeit von dem linearen Ausdruck des Abstands gesteuert wird, eine größere Änderungsrate der Entladungsenergie zur Zeit t₀ nach dem Durchgang durch den Punkt A, wie es in 3 dargestellt ist. Wenn die Impulsleerlaufzeit gemäß dem linearen Ausdruck des Abstands gesteuert wird, wird entsprechend die Entladungsreaktionskraft rasch von F₁ nach F₂ verringert, so dass die Verbiegung der Drahtelektrode 1 abrupt verringert wird, was mehr einen Kurzschluss hervorruft, wie es in 4(a) und 4(b) gezeigt ist.
Wie oben beschrieben, kann in dem Fall mit der Kurve l₂, in dem die temporale Änderungsrate der Entladungsenergie nahezu konstant ist, die Dauer von Punkt A nach Punkt B kürzer sein, und die Bearbeitungsstabilität günstiger sein als in dem Fall mit der Kurve l₁, in dem die Impulsleerlaufzeit gemäß der linearen Funktion des Abstands gesteuert wird. Somit kann die Bearbeitungskonfigurationspräzision in Lpre verbessert werden (von Punkt A nach Punkt B).
Wenn der Punkt B (Kreisbogenbereichseingang) in 2(a) erreicht ist, wird die Impulsleerlaufzeit AUS oder die mittlere Arbeitsspannung VG auf der Impulsleerlaufzeit AUSpre am Eckbereichseingang oder der mittleren Arbeitsspannung VGpre am Eckbereichseingang gehalten, und die relative Bewegungsrate der Drahtelektrode 1 zum Werkstück 2 wird auf Null festgelegt, wie es in 2(b) oder 2(c) dargestellt ist. Während die relative Bewegungsgeschwindigkeit zu Null gemacht wird, wird die Drahtspannung T über die Drahtspannung unter den festgelegten Bearbeitungsbedingungen erhöht, bevor der Eckbereich bearbeitet wird, und der Druck oder die Strömung P des Bearbeitungsfluidstrahls wird unter den Druck oder die Strömung des Bearbeitungsfluidstrahls unter den festgelegten Bearbeitungsbedingungen vor dem Bearbeiten des Eckbereichs verringert.
Die Entladungsenergie wird graduell verringert, während das Werkstück im Block Lpre bearbeitet wird (vom Punkt A nach Punkt B), so dass die Verbiegung der Drahtelektrode 1 vollständig entfernt wird, bevor der Eingang B erreicht wird. Wenn dieser Block zu kurz ist, kann die Verbiegung der Drahtelektrode 1 nicht vollständig entfernt werden und bleibt zu der Zeit zurück, wenn der Eckbereichseingang (Punkt B in 2) erreicht ist, obwohl die Entladungsenergie vollständig verringert ist. Dadurch wird es nötig, die Zeit zu verlängern, in der die relative Bewegungsgeschwindigkeit auf Null gehalten wird. Im Gegensatz dazu, wenn die Entladungsenergie rasch abnimmt, wird die Verbiegung der Drahtelektrode 1 abrupt entfernt, so dass die Drahtelektrode 1 in Kontakt mit dem Werkstück 2 kommt, wodurch ein Kurzschluss hervorgerufen wird. Ferner, wenn die Relativbewegungsgeschwindigkeit für eine längere Zeit auf Null gehalten wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das Werkstück 1 im Übermaß bearbeitet wird, insbesondere in dem Gebiet unter der Oberfläche des Werkstücks 2, aufgrund von Vibrationen der Drahtelektrode 1, auch wenn ein Zwischenpolspalt zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2, das bearbeitet wird, stets im stationären Zustand platziert ist. Folglich tritt ein Aushöhlen unvorteilhafter Weise in dem inneren Eckbereich auf. Entsprechend muss die Verbiegung der Drahtelektrode vor dem Eckbereichseingang entfernt sein, weshalb Lpre auf einen ausreichend größeren Wert des Abstands gesetzt wird als die Menge der Verbiegung der Drahtelektrode 1 während des linearen Bearbeitens.
Wenn auch die Entladungsenergie am Eckbereichseingang durch den festgelegten Wert von AUSpre oder VGpre bestimmt wird, bleiben, wenn die Entladungsenergie nicht vollständig klein am Eckbereichseingang ist, einige Rippenstreifen auf der bearbeiteten Ebene des Werkstücks 2, da die Drahtelektrode 1 abrupt angehalten wird, indem die relative Bewegungsgeschwindigkeit zu Null gemacht wird. Ferner ist die Zeit, während der die relative Bewegungsgeschwindigkeit Null ist, länger als wenn Lpre zu kurz ist. Um entsprechend ein solches Problem zu vermeiden, werden die Werte von AUSpre und VGpre so festgesetzt, dass die Entladungsenergie vollständig klein vor dem Erreichen des Eckbereichseingangs wird.
Selbst wenn die Werte von Lpre und AUSpre oder VGpre wie oben festgesetzt sind, wird jedoch die Relativbewegungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode 1 zum Werkstück 2 äußerst klein zur Zeit des Erreichens des Eckbereichseingangs. In solch einem Fall ist, überflüssig zu sagen, die Drahtelektrode 1 mehr oder weniger in einer nahezu entgegengesetzten Richtung zur Relativbewegung verbogen, und die Verbiegung der Drahtelektrode ist keinesfalls gleich Null. Entsprechend wird die Relativbewegungsgeschwindigkeit der Drahtelektrode 1 zum Werkstück 2 am Eckbereichseingang auf Null festgelegt (anhaltende Relativbewegung), und dieser Zustand wird während einer bestimmten Zeitdauer aufrecht erhalten, wodurch die Verbiegung der Drahtelektrode 1 vollständig entfernt werden kann.
Wenn die Relativbewegung angehalten ist, ist die relative Bewegungsgeschwindigkeit Null, die Drahtspannung T wird über die Drahtspannung unter den festgelegten Bearbeitungsbedingungen erhöht, bevor der Eckbereich bearbeitet wird, und der Druck oder die Strömung P des Bearbeitungsfluidstrahls wird unter den Druck oder die Strömung des Bearbeitungsfluidstrahls unter den festgelegten Bearbeitungsbedingungen verringert, bevor der Eckbereich bearbeitet wird. Auf diese Weise kann, wenn die Relativbewegung angehalten wird, die Vibration der Drahtelektrode 1 unterdrückt werden und die größere Drahtspannung erzeugt eine höhere Kraft, die dazu neigt, die Verbiegung der Drahtelektrode 1 zu entfernen, so dass die Verbiegung der Drahtelektrode 1 rascher entfernt werden kann. Somit ist es möglich, ein übermäßiges Bearbeiten des Werkstücks 2 zu unterdrücken, das wahrscheinlich in dem Gebiet unter der Oberfläche des Werkstücks 2 auftritt, wodurch die Bearbeitungskonfigurationsgenauigkeit und die Bearbeitungsproduktivität konsistent verbessert werden können.
Wenn die Anhaltezeit der Relativbewegung zu kurz ist, kann die Verbiegung der Drahtelektrode nicht vollständig entfernt werden, so dass die Scherschrägung in dem Eckbereich verbleibt. Andererseits, wenn die Anhaltezeit der Relativbewegung zu lang ist, kann das Werkstück im Übermaß insbesondere in dem Gebiet unter der Oberfläche des Werkstücks aufgrund von Vibrationen der Drahtelektrode bearbeitet werden. Um die Präzision zu erhöhen, ist es wichtig, dass die Anhaltezeit der Relativbewegung korrekt in einer Einheit von Sekunden festgelegt wird, beispielsweise. In dem Fall, in dem die Anhaltezeit der Relativbewegung nur unter Verwendung der abgelaufenen Zeit festgelegt wird, wie es in der JP-A-2000-84743 beschreiben ist, ist es schwierig, die optimale Anhaltezeit unter all den Bearbeitungsbedingungen zu erhalten, was möglicherweise das oben beschriebene Problem aufwirft. Beispielsweise wenn die optimale Anhaltezeit der Relativbewegung in Abhängigkeit von den festgelegten Werten unter verschiedenen Bearbeitungsbedingungen erhalten wird, muss eine empirische Formel oder eine Tabelle für die Anhaltezeit der Relativbewegung erzeugt werden, unter der Annahme von allen Bearbeitungsbedingungen, die in der Praxis machbar sind, wobei jedoch die empirische Formel oder die Tabelle sehr schwierig zu erzeugen sind, was ein tatsächliches Problem ist. Ferner muss im Fall, in dem der Benutzer die Anhaltezeit für die Relativbewegung eingibt, in der Praxis eine Versuchsbearbeitung mehrere Male durchgeführt werden.
5 ist eine erklärende Darstellung, die ein Bedingungsfestsetzverfahren zum Freigeben der angehaltenen Relativbewegung am Eckbereichseingang (Punkt B in 2) gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. In 5 bezeichnet Referenzziffer f die Entladungsfrequenz, VG bezeichnet die mittlere Arbeitsspannung, THf₁ bezeichnet den Referenzwert für die Entladungsfrequenz, THvG₁ bezeichnet den Referenzwert für die mittlere Arbeitsspannung, THf₂ bezeichnet den Referenzwert für die Entladungsfrequenz in dem Fall, in dem die Verbiegung der Drahtelektrode in einem bestimmten Maß erlaubt ist, THvG₂ bezeichnet den Referenzwert für die mittlere Arbeitsspannung in dem Fall, in dem die Verbiegung der Drahtelektrode in einem bestimmten Ausmaß erlaubt ist, ts₁ bezeichnet die Anhaltezeit der Relativbewegung entsprechend THf₁ oder THVG₁, und ts₂ bezeichnet die Anhaltezeit der Relativbewegung entsprechend THf₂ oder THvG₂.
Beim Bearbeiten nähert sich, wenn die Verbiegung der Drahtelektrode durch Anhalten der Relativbewegung verschwindet, der Zwischenpolraum einem offenen Zustand. Dadurch nähert sich die Entladungsfrequenz Null, und die mittlere Arbeitsspannung VG nähert sich der mittleren Arbeitsspannung (offene Spannung) in dem offenen Zustand, wie es in 5 gezeigt ist. Diese offene Spannung hängt von einer Nicht-Lastspannung und der Impulsleerlaufzeit ab und wird durch einen elektrostatischen Kondensator und eine Induktivität bestimmt. Der elektrostatische Kondensator und die Induktivität sind nahezu konstant bei jeder Maschine, um Unterschiede der Bearbeitungscharakteristika aufgrund mechanischer Unterschiede zwischen den Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtungen zu eliminieren. Entsprechend ist es bei dieser Erfindung nötig, die offene Spannung in Abhängigkeit von einer Anzahl von festgelegten Parametern für die Nichtlastspannung und eine Anzahl von festgelegten Parametern für die Impulsleerlaufzeit in einer Maschine zu messen. Da keine Notwendigkeit zum Bearbeiten des Werkstücks in Praxis bei diesen Messverfahren besteht, kann der Referenzwert der mittleren Arbeitsspannung zur Verwendung als die Freigebebedingung für die angehaltene Relativbewegung einfach bestimmt werden.
Als Entscheidungskriterium für die Freigabebedingung für die angehaltene Relativbewegung am Eckbereichseingang kann eingesetzt werden, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht, oder die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert.
Der Referenzwert der Entladungsfrequenz kann als Absolutwert in Kilohertz festgelegt werden oder als Relativwert in Prozent in bezug auf die lineare Bearbeitung. Der Referenzwert der mittleren Arbeitsspannung oder Entladungsfrequenz wird in Abhängigkeit von der Eckkonfiguration festgelegt, einschließlich des Radius des R des Eckbereichs und des Eckbereichswinkels. Beispielsweise in einem Fall, in dem R größer ist und die Drahtelektrode eine bestimmte Verbiegung aufweisen kann, wird der Referenzwert verändert, um die Relativbewegungsanhaltezeit kürzer zu machen (niedrigerer Referenzwert für die mittlere Arbeitsspannung (THvG₂) und höherer Referenzwert für die Entladungsfrequenz (THf₂)). Auf diese Weise kann die Bearbeitungszeit verkürzt werden, während die Bearbeitungskonfigurationspräzision im Eckbereich verbessert werden kann.
In einem Fall, in dem die Verbiegung der Drahtelektrode weniger ausreichend vor dem Anhalten der Relativbewegung entfernt ist und die Relativbewegungsanhaltezeit länger ist, kann ein Aushöhlen leichter in dem Gebiet unter der Oberfläche des Werkstücks 2 auftreten, wenn die Anhaltezeit zu lang am inneren Eckbereich ist, wie es in 6 dargestellt ist. Dadurch kann das Aushöhlen in dem Produktbereich bleiben, wenn der innere Eckbereich auf der Produktseite ist. Da der innere Eckbereich und der äußere Eckbereich mit unterschiedlichen Referenzwerten versehen sind (Referenzwert der Entladungsfrequenz oder Referenzwert der mittleren Arbeitsspannung), und entweder die innere Eckbereichsseite oder die äußere Eckbereichsseite die Produktseite wird, kann in diesem Fall die Relativbewegung durch Bezug auf einen Referenzwert auf der Produktseite freigegeben werden.
In dem Fall, in dem der innere Eckbereich und der äußere Eckbereich unterschiedliche Referenzwerte haben, kann der Referenzwert für den inneren Eckbereich so festgelegt werden, dass die Anhaltezeit der Relativbewegung kürzer sein kann, um zu verhindern, dass ein Aushöhlen auftritt, da das Aushöhlen wahrscheinlich in dem Gebiet unter der Oberfläche des Werkstücks in dem inneren Eckbereich auftritt, und der Referenzwert für den äußeren Eckbereich kann so festgelegt werden, dass die Anhaltezeit für die Relativbewegung länger ist, um zu ermöglichen, dass die Verbiegung der Drahtelektrode sicher in dem äußeren Eckbereich entfernt wird.
Anstatt der Verwendung des Entscheidungskriteriums, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht, oder die mittlere Arbeitsspannung größer ist oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert, können zwei Entscheidungskriterien eingesetzt werden, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu dem Referenzwert oder nicht, oder die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist dem Referenzwert, und ob die Anhaltezeit für die Relativbewegung größer ist als oder gleich ist zu einer Referenzzeit oder nicht. Im Fall, dass auf die Entladungsfrequenz und die Anhaltezeit der Relativbewegung Bezug genommen wird, wird die angehaltene Relativbewegung zu einer früheren Zeit freigegeben, wenn die Entladungsfrequenz geringer ist als der Referenzwert, oder wenn die Relativbewegungsanhaltezeit größer ist als oder gleich ist zur Referenzzeit. Auch in dem Fall, in dem auf die mittlere Arbeitsspannung und die Anhaltezeit für die Relativbewegung Bezug genommen wird, wird die angehaltene Relativbewegung zu einer früheren Zeit freigegeben, wenn die mittlere Arbeitsspannung größer ist als der Referenzwert, oder wenn die Relativbewegungsanhaltezeit größer ist als oder gleich ist zur Referenzzeit. Im Fall des Bezugnehmens auf zwei Bedingungen zum Freigeben der angehaltenen Relativbewegung, einschließlich der mittleren Arbeitsspannung und der Anhaltezeit der Relativbewegung, wird die Referenzzeit so festgelegt, dass sie etwas länger ist, und die angehaltene Relativbewegung kann freigegeben werden, wenn die Anhaltezeit für die Relativbewegung größer ist als oder gleich ist zur Referenzzeit. Dadurch ist es möglich, die Situation zu vermeiden, in der die angehaltene Relativbewegung am Eckbereich aufgrund eines Fehlers nicht freigegeben werden kann, wie eines Kurzschlusses, während des Bearbeitens, um die mittlere Arbeitsspannung weniger ausreichend zu erhöhen, während die Relativbewegung angehalten ist.
Während des Bearbeitens eines Kreisbogenbereichs (vom Punkt B nach Punkt C) in 2(a) und eines Bereichs, der sich den Abstand L (von Punkt C nach Punkt D) erstreckt, der durch die folgende Funktion (3) dargestellt wird, d. h. den Bereich von Punkt B nach Punkt D, ist die Impulsleerlaufzeit AUS oder die mittlere Arbeitsspannung VG so festgelegt, dass die Impulsleerlaufzeit AUSecke AUSini ≤ AUSecke ≤ USpre erfüllt, oder dass die mittlere Arbeitsspannung VGecke VGini ≤ VGecke ≤ VGpre erfüllt, wodurch das Werkstück bearbeitet wird, während die Entladungsenergie kleiner gehalten wird. L = (d/2 + g – R)/tan(θ/2) + d/2 (3)
Dabei ist d ein Durchmesser der Drahtelektrode, g ist ein Entladungsspalt, R ist ein Radius des Eckbereichs, der entlang des Bearbeitungswegs gezogen wird, und θ ist ein Eckbereichswinkel. Wenn L kleiner ist als oder gleich zu Null, wird L auf Null gesetzt.
Insbesondere wird berücksichtigt, dass, wenn der Radius R des Eckbereichs größer ist, oder der Eckbereichswinkel θ größer ist, die Scherschrägung weniger wahrscheinlich auftritt im Eckbereich, und die Verbiegung der Drahtelektrode in einem bestimmten Maß erlaubt wird, wodurch der Prozentsatz der Änderung der Steuerungsmenge von AUSecke oder VGecke (z. B. Verhältnis von AUSecke oder VGecke zu AUSini oder VGini) verringert wird.
Das Verhältnis zwischen dem Radius R des Eckbereichs und dem Eckbereichswinkel θ und der Prozentsatz des Veränderns der Steuerungsmenge können durch Experimente ermittelt werden.
Wie oben beschrieben, können der Radius R des Eckbereichs und der Eckbereichswinkel θ und der Prozentsatz des Veränderns der Steuerungsmenge entsprechend der Bearbeitungskonfigurationspräzision des Werkstücks im voraus ermittelt werden und in der Speichereinrichtung innerhalb der Steuereinrichtung 16 gespeichert werden, die in 1 gezeigt ist, beispielsweise, und in Abhängigkeit von dem Bearbeitungszustand wiedergewonnen werden.
Da der Prozentsatz der Änderung der Steuerungsmenge minimal ist, für das, was benötigt wird, um die Entladungsenergie mehr als nötig zu verringern, kann Bearbeitungszeit vermieden werden.
In dem Eckbereich verbiegt sich die Drahtelektrode 1 mit Wahrscheinlichkeit in der Richtung vor der Richtungsänderung (Verbiegerichtung G), wie es in 7(a) gezeigt ist, da das Bearbeitungsfluid dazu neigt, in einer Richtung 4a vor der Richtungsänderung zu strömen. Die Entladungsenergie wird jedoch auf dem gleichen Wert wie dem festgelegten Wert am Eckbereich gehalten, bis die gesamte Drahtelektrode 1 vollständig in die Bearbeitungsnut nach der Richtungsänderung eintritt (von Punkt C nach dem Durchgang nach dem Eckbereich nach Punkt D, wobei der Abstand L zurückbleibt, der durch die Ausdruck (3) definiert wird), oder bis zur Position (Punkt D), an der sie vollständig in die Bearbeitungsnut nach der Richtungsänderung eintritt, wie es in 7(b) gezeigt ist.
Bei dem Drahtentladungsbearbeitungsverfahren und der Vorrichtung, die in JP-A-2000-84743 beschrieben sind, wird der Endpunkt des Bearbeitungswegs innerhalb des vorbestimmten Abstands L als die Position definiert (z. B. Punkt D' in 7(b)), in der die erste Hälfte der Drahtelektrode 1, kreisförmig im Querschnitt, vollständig in die Bearbeitungsnut nach der Richtungsänderung eintritt (entsprechend unterscheidet sich der Wert von L von dem gemäß Ausdruck (3)). Wenn sich auch die Drahtelektrode 1 wahrscheinlich in einer Richtung vor der Richtungsänderung aufgrund der Strömung 4a des Bearbeitungsfluids verbiegt, wie es in 7(a) gezeigt ist, werden die Bearbeitungsrate und die Entladungsenergie an Punkt D' neu gesetzt, was möglicherweise einen konvexen Bereich am Ausgang des Eckbereichs erzeugt, wie es in 8 gezeigt ist.
Bei dieser Erfindung ist der vorbestimmte Abstand L der Wert, der in Abhängigkeit von Ausdruck (3) definiert wird, d. h. der Abstand von Punkt C nach dem Durchgang durch den Eckbereich in 7(b) zu Punkt D, in der die gesamte Drahtelektrode 1 vollständig in die Bearbeitungsnut nach der Richtungsänderung eintritt, oder ein ähnlicher Abstand dazu. Die Entladungsenergie wird nahezu auf dem festgelegten Wert im Eckbereich gehalten, bis die Drahtelektrode sich nicht aufgrund einer Strömung des Bearbeitungsfluids verbiegt (Strömung 4a in 7(a)), wodurch die Bearbeitungskonfigurationspräzision des Eckbereichs verbessert werden kann, ohne dass für einen konvexen Bereich am Eckenausgang Anlass gegeben wird.
Als nächstes, wenn die Drahtelektrode 1 in Punkt D in 2(a) angelangt, wird die Impulsleerlaufzeit oder die mittlere Arbeitsspannung in Abhängigkeit von dem Ausdruck (4) oder (5) verändert, der eine quadratische Funktion des Abstands beispielsweise ist, bis Punkt E erreicht wird, und dann auf den Wert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs neu gesetzt. AUS = AUSecke – {(AUSecke – AUSini)/Lpost2} × (S22) (4) VG = VGecke – {(VGecke – VGini)/Lpost2} × (S22) (5)
Dabei ist Lpost ein vorbestimmter Abstand (von Punkt D nach Punkt E), der festgelegt ist, dass kein Kurzschluss oder ein Lösen nach dem Bearbeiten des Abstands L bewirkt wird, und S2 ist ein Abstand von Punkt D.
Da die Impulsleerlaufzeit oder die mittlere Arbeitsspannung auf den Wert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs zurückgesetzt wird, so dass die temporale Änderungsrate der Entladungsenergie nahezu konstant ist, besteht die gleiche Wirkung in dem Eckensteuerungs-Post-Blockabstand Lpost (von Punkt D nach Punkt E), wie in dem Eckensteuerungs-Pre-Blockabstand Lpre (von Punkt A nach Punkt B).
Zweite Ausführungsform
9 ist eine erklärende Darstellung, die ein Drahtentladungsbearbeitungsverfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 9(a) ist ein erklärendes Diagramm, das einen Bearbeitungsvorgang für den Randeckbereich zeigt, 9(b) ist ein erklärendes Diagramm für die Bearbeitungssteuerung zur Steuerung der Impulsleerlaufzeit AUS, um den Randeckbereich zu bearbeiten, und 9(c) ist eine erklärende Darstellung für die Bearbeitungssteuerung zum Steuern der mittleren Arbeitsspannung VG, um den Randeckbereich zu bearbeiten. Die gleichen oder ähnliche Teile sind durch die gleichen Referenzzeichen in 2 und 9 bezeichnet. Die Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ist von ihrem Aufbau und Betrieb gleich, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben ist und in 1 dargestellt ist.
Die Ecksteuerung in 9 entspricht dem Fall ohne den Bereich von Punkt B nach Punkt C, wie er für die erste Ausführungsform beschrieben und in 2 dargestellt ist, wobei in diesem Fall der Radius R des Eckbereichs, der entlang des Bearbeitungswegs gezogen wird, auf Null beim Berechnen von L in dem Ausdruck (3) der ersten Ausführungsform gesetzt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, wird das Drahtentladungsbearbeitungsverfahren und die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung günstig für die Drahtentladungsbearbeitung eingesetzt.

Claims

Drahtentladungsbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks (2) durch Zuführen einer Entladungsenergie in einen Arbeitsspalt zwischen einer Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2), während das Werkstück relativ zu der Drahtelektrode (1) bewegt wird, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Bearbeitens des Werkstücks durch graduelles Verringern der Entladungsenergie von einem Punkt (A), der sich einen ersten vorbestimmten Abstand (Lpre) vor einem Eckbereichseingang (B) auf einem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) befindet; einen zweiten Schritt des Anhaltens der Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2) am Eckbereichseingang (B); einen dritten Schritt des Freigebens der angehaltenen Relativbewegung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Entscheidungskriterium; einen vierten Schritt des Bearbeitens des Werkstücks in dem Eckbereich und einem Bereich, der sich einen zweiten Abstand (L) weg von dem Eckbereich auf dem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) erstreckt, mit einer geringeren Entladungsenergie, die um ein vorbestimmtes Verringerungsverhältnis in Bezug auf die Entladungsenergie an dem Punkt verringert ist, der sich den ersten vorbestimmten Abstand (Lpre) vor dem Eckbereichseingang (B) befindet, entsprechend mindestens einer Bedingung aus einer ersten Bedingung, die durch die Eckkonfiguration bestimmt wird, wie den Radius und den Winkel des Eckbereichs, und einer zweiten Bedingung, die durch die Anforderungsspezifikation bestimmt wird, wie eine gewünschte Bearbeitungskonfigurationspräzision; und einen fünften Schritt des Bearbeitens des Werkstücks (2) durch graduelles Erhöhen der Entladungsenergie nach dem Durchgang durch den zweiten Abstand (L) bis zum Durchlauf durch einen dritten Abstand (Lpost) auf dem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1).
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend des nahezu Konstantmachens einer Änderungsrate der Entladungsenergie beim Bearbeiten des Werkstücks (2) bei mindestens entweder dem ersten Schritt oder dem fünften Schritt.
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend das Variieren der Impulsleerlaufzeit oder der mittleren Arbeitsspannung als eine quadratische Funktion des Abstands beim Bearbeiten des Werkstücks (2) bei mindestens entweder dem ersten Schritt oder dem fünften Schritt.
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Entscheidungskriterium im dritten Schritt ist, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht, oder die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert.
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Entscheidungskriterium im dritten Schritt ist, ob die Entladungsfrequenz geringer ist oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zu einer Referenzzeit, oder ob die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem vorbestimmten Referenzwert oder nicht oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zur Referenzzeit.
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei unterschiedliche Referenzwerte entsprechend der inneren Eckseite und der äußeren Eckseite des Eckbereichs vorgesehen werden, wobei das Entscheidungskriterium im dritten Schritt einen Referenzwert auf der Eckseite einsetzt, welche die Produktseite wird.
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Abstand als der Abstand definiert wird, von einem Übergangspunkt des Eckbereichs zu einem Punkt, in dem die gesamte Drahtelektrode (1) vollständig in eine Bearbeitungsnut eintritt, nachdem eine Richtungsänderung durchgeführt ist.
Drahtentladungsbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend mindestens das Erhöhen des Setzwerts der Drahtspannung über den Setzwert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs (z. B. im ersten Schritt) oder das Verringern des Setzwerts des Drucks oder der Strömung eines Bearbeitungsfluidstrahls unter den Setzwert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs im zweiten bis vierten Schritt.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks (2) durch Zuführen einer Entladungsenergie in einen Arbeitsspalt zwischen einer Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2) durch eine Bearbeitungsenergie-Zufuhreinrichtung (12), und Zuführen eines Bearbeitungsfluids in den Arbeitsspalt durch eine Bearbeitungsfluidzufuhreinrichtung (5a, 5b), wobei die Drahtelektrode (1) und das Werkstück (2) relativ durch eine Positioniereinrichtung bewegt werden, wobei die Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung eine Steuereinrichtung (14) umfasst: zum Steuern der Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung (12) zum graduellen Verringernd der Entladungsenergie von einem Punkt (A), der sich einen ersten vorbestimmten Abstand vor einem Eckbereichseingang (B) auf einem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) befindet; zum Anhalten der Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2) am Eckbereichseingang (B); zum Steuern der Positioniereinrichtung, um die angehaltene Relativbewegung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Entscheidungskriterium freizugeben und die Relativbewegung wieder aufzunehmen; zum Steuern der Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung zum Verringern der Entladungsenergie zum Bearbeiten des Werkstücks (2) in dem Eckbereich und einem Bereich, der sich einen zweiten Abstand (L) weg von dem Eckbereich auf dem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) erstreckt, auf die Entladungsenergie, die um ein vorbestimmtes Verringerungsverhältnis zur Entladungsenergie an dem Punkt (A) verringert ist, der sich um den ersten vorbestimmten Abstand (Lpre) vor dem Eckbereichseingang (B) befindet, in Abhängigkeit von mindestens einer Bedingung aus einer ersten Bedingung, die durch die Eckkonfiguration bestimmt wird, wie den Radius und Winkel des Eckbereichs, und einer zweiten Bedingung, die durch die Anforderungsspezifikation bestimmt wird, wie eine gewünschte Bearbeitungskonfigurationspräzision; und zum Steuern der Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung zum graduellen Erhöhen der Entladungsenergie nach dem Durchgang durch den zweiten Abstand auf dem Bearbeitungsweg der Drahtelektrode (1) bis zum Durchgang durch einen dritten Abstand (Lpost).
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung (14) die Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung (12) steuert, um die Entladungsenergie auf der Basis des Impulsleerlaufzeit oder der mittleren Arbeitsspannung zuzuführen.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuereinrichtung (14) die Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung (12) steuert, um graduell die Entladungsenergie zu verringern oder zu erhöhen, indem eine Änderungsrate der Entladungsenergie nahezu konstant gemacht wird.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (14) die Bearbeitungsenergiezufuhreinrichtung (12) steuert, um graduell die Entladungsenergie zu verringern oder zu erhöhen, indem die Impulsleerlaufzeit oder mittlere Arbeitsspannung als quadratische Funktion des Abstands variiert wird.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das vorbestimmte Entscheidungskriterium ist, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert oder nicht, oder die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das vorbestimmte Entscheidungskriterium ist, ob die Entladungsfrequenz geringer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert oder nicht oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zu einer Referenzzeit, oder ob die mittlere Arbeitsspannung größer ist als oder gleich ist zu einem bestimmten Referenzwert oder nicht oder die Anhaltezeit der Relativbewegung länger ist als oder gleich ist zur Referenzzeit.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei unterschiedliche Referenzwerte entsprechend der inneren Eckseite und der äußeren Eckseite des Eckbereichs vorgesehen werden, wobei das vorbestimmte Entscheidungskriterium einen Referenzwert auf der Eckseite einsetzt, welche die Produktseite wird.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite Abstand (L) als der Abstand von einem Übergangspunkt des Eckbereichs zu einem Punkt definiert ist, an dem die gesamte Drahtelektrode (1) vollständig in eine Arbeitsnut eintritt, nachdem sie eine Richtungsänderung durchgeführt hat.
Drahtentladungsbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Steuereinrichtung (14) eine Steuerung für zumindest das Erhöhen des Setzwerts der Drahtspannung über den Setzwert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs oder zum Verringern des Setzwerts des Drucks oder des Durchflusses eines Bearbeitungsfluidstrahls unter den Setzwert vor dem Bearbeiten des Eckbereichs vorsieht in einem Lauf vom Punkt des Eckbereichseingangs (B), an dem die Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (2) angehalten wird, bis zum Durchgang durch den zweiten Abstand (L) weg von dem Eckbereich.