[发明专利]具有形变补偿装置的电火花线切割加工机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有形变补偿装置的电火花线切割加工机，尤其是关于一种利用在伸臂上设置应变片(Strain Gauge)来进行切割路径补偿的电火花线切割加工机。 

背景技术

产品的精密化以及功能的自动化，已成为未来工具类机械的发展趋势；针对超精密加工技术市场，其所应用的产品市场逐年成长，未来对于个人移动3C产品、光电通信、生物医学零部件的超精密模具或零部件加工势必有强烈需求，因此超精密加工市场前途大为看好；然而，当产品的加工精度需求进入到超精密等级时，相关产品的设计将被精密加工的制造能力所牵制，若要制造高精度的产品，则必须整合多种工艺方式，花费大幅成本方得以实现。 

电火花线切割加工(WEDM，Wire Electrical Discharge Machining)为非传统加工方式之一，其加工原理为通过导电的线电极进行切削，在导电工件与线电极在极为靠近的状况下施加电压而造成火花放电现象，利用该现象发生时的高热熔化加工物以达到切削加工的目的；因此，电火花线切割加工提供实现超高硬度材料进行精密加工的绝佳选择。 

随着产业的发展，电火花线切割加工机的市场也逐渐扩大，使得整体生产量随之上升，而在机床生产的过程中最常发生的问题即为机床批量生产稳定性问题。该问题源自各机床从铸件制作、零部件制造至整机装配的过程极为复杂，整个生产过程会经过多道程序，也需要大量人力投入其中，因此很容易在生产过程中出现瑕疵，进而导致最终机床精确度与期望不同。电火花线切割加工机在第一刀加工时需要进行高压冲水以利排渣的顺畅，但是冲水的压力高达20kg/cm²且直接施于上下机头，此时下伸臂因为较为细小且距离支点较远，因此很容易出现下垂的现象，导致下机头端点的位置出现偏移的现象。电火花线切割加工采用线电极进行放电切削，控制器在计算线电极的加工路径时，先以 上下机头的端点连线作为线电极目前在空间中的姿态，再依照使用的线电极半径进行路径补偿修正。若在加工中上下机头的位置因形变而发生偏移，则线电极行走的路径将与预期不同而造成加工精度不准确的问题。目前现有对于此问题的处理方式为加大下伸臂粗度以提升刚性并降低形变的程度，该方法仅能减少形变问题的发生，并无法随着冲水压力、环境温度、伸臂长度进行即时现场形变测量，进而补偿修正因形变所造成的路径偏移。 

常用的电火花线切割加工机，其伸臂结构有以下缺点： 

(1)高压冲水时会使机头承受极大的压力，所产生的力矩将使伸臂产生形变：一般在进行高速加工时为确保排渣良好，需要对工件进行高压冲水以利排渣，而冲水的部位是由上下机头(如图1的机头10与机头12)中的喷流机构担任。高压冲水时会使上下机头承受一极大的反作用力，该压力可达20kg/cm²，再加上支点与力臂所产生的力矩将使伸臂产生形变。尤其是下伸臂(如图1的伸臂14)因机头与支点的距离较远，且伸臂的截面积较小，因此所产生的形变更为严重。 

(2)不同的冲水水压、伸臂材质与长度皆会影响形变量：上下伸臂的形变主要是因为伸臂受到力矩(机头施力x力臂长度)的影响而发生形变，因此不同的冲水压力与力臂长度其产生的力矩也不同，因此所造成的形变量亦不同。此外，伸臂材质为影响材料刚性的主要因素之一，材质刚性越强其受到相同外力时的形变量相对较小。 

(3)无法得知目前伸臂的形变量，亦无法针对该问题进行线场补偿修正：目前电火花线切割加工机并无任何侦测方式可以针对伸臂的形变加以监控，因此无法确认形变量的大小或进行补偿修正。 

因此，本发明的发明人研究出一种具有形变补偿装置的电火花线切割加工机，其可改善公知技术中因为冲水压力造成切割路径偏移的缺点。 

发明内容

本发明主要目的为提供一种具有形变补偿装置的电火花线切割加工机，利用应变片来进行伸臂的形变测量并据以反馈控制，进而达成切割路径补偿的目的。 

为实现上述目的，本发明提供一种具有形变补偿装置的电火花线切割加工机，包含： 

一可移动的伸臂； 

一测量单元，安装于该伸臂上以测量该伸臂的形变量；以及 

一微型处理器，与该测量单元电连接并控制该伸臂的移动； 

其中，该微型处理器储存有一伸臂形变量与位置误差值的对照表，该微型处理器从该对照表求得该伸臂的位置误差值并根据该位置误差值对该伸臂进行反馈位移控制。 

为实现上述目的，本发明更提供一种电火花线切割加工机伸臂形变补偿方法，包含步骤：