[发明专利]电火花线切割机

说明书

技术领域

本发明涉及在线电极和工件之间施加梯形波的电压的类型的电火花线切 割机。

背景技术

在电火花加工中，在加工液中的电极和工件之间(极间machining gap(由 彼此相对设置的加工电极和工件形成))施加电压来产生电弧放电。在通过该 放电的热使工件熔化的同时，加工液被急剧加热，引起蒸汽爆炸，吹散熔化的 工件。通过高频度地重复上述动作来进行加工。另外，通过放电而出现的小的 放电痕聚集来形成加工面，所以各个放电痕的大小决定表面粗糙度。

已知在作为电火花加工的一种的电火花线切割中，在线电极和工件之间 (极间)施加高频交流电压，以较高的频度重复短时间宽度的放电，由此能够 得到精细的加工面。图9B是由电火花线切割机的电源生成的高频交流电压的 例子。从电源作为电源输出电压100以规定的频率重复输出正极性电压和负极 性电压。电源输出电压通过在到极间的路径上存在的电感和寄生电容等，如图 9B所示，成为正弦波电压102，被施加到极间。例如，在特开昭61-260915 号公报中，表示了通过使用1MHZ～5MHz的高频交流电压进行加工，得到 表面粗糙度为1μmR_max以下的加工面。

但是，近年来得知在使用高频交流电压102(参照图9B)进行加工时， 存在以下(1)～(3)所示的问题。

(1)直线度降低

在电火花线切割中，当使用高频交流电压进行加工时，成为在线电极和 工件之间(极间)始终施加电压的状态(参照图9B)，所以在极间静电引力作 用，将线拉向工件的方向发生弯曲，工件的板厚中央部的加工量增大，加工面 变得不直，直线度恶化。

(2)加工面粗糙度降低

如果用交流电压进行加工，则由于电压从正到负或者从负到正进行反相， 由此在放电波形中产生过零点104，所以在电压的每半个周期放电应该被中断 (参照图9B)。但是，当交流的频率升高时，各个放电电弧的消弧变得不充分， 在施加电压后立即产生放电等情况下，容易产生在相同的场所重复产生放电的 现象。因此，在高频度的放电持续的情况下，与通过交流半波的放电得到的表 面粗糙度相比，只能得到明显恶化的表面粗糙度。另外，因为显现对应于放电 的频度表面粗糙度不同的倾向，所以有时在加工面上出现痕纹。

(3)加工状态的判断困难

在电火花线切割中，一般测定极间的平均电压来对电极的进给速度以及 加工条件进行变更控制。但是，当成为数MHz以上的高频交流电压时，用于 获得平均电压的整流电路不响应，存在测定误差变大的问题。另外，当成为高 频时，在加工电源和极间之间发生“共振现象”的情况多，放电间隙长度或工 件板厚、加工液的流动的状态等发生变化，极间的电气常数微小的变化会引起 加工电压大的变动，根据平均电压的变化判断加工状态变得越来越困难。因此， 在精加工领域中，电极的进给速度也恒定地进行加工等，根据加工状态进行反 馈控制是困难的，成为提高加工精度的瓶颈。

作为关于上述(1)和(2)的对策，在国际公开第2002/058874号公报 中提出了间歇进行高频交流电压的施加。但是，为了通过该施加方法发挥足够 的效果，需要以很高的频度暂停施加电压，另外，在电压施加的开始、结束时 存在电压过度变化的区间，残留能够施加正规的加工电压的时间变短，加工效 率的降低严重这样的问题。图10说明这样的高频交流电压的间歇施加的波形。 图10B表示极间电压114的波形，用符号114表示的部分与电源输出电压对应， 由符号120表示的部分与暂停时间112对应。极间电压114的波形的部位116、 118是极间电压过度变动的部分。另外，符号120是与暂停时间112对应，极 间电压成为零的区间。图10B的暂停时间120如同看到的那样，在该时间内 放电完全被中断。

作为关于上述(3)的对策，在美国专利7,038,158号公报中提出了一种 技术，在高频交流上重叠施加直流电压，通过低通滤波器仅提取极间电压的低 频电压成分，按照该低频电压的变化控制电极的进给。在该电极进给控制技术 中，因为平均电压不成为零，所以有可能在工件或加工机本体上发生电蚀。另 外，因为使用低通滤波器，所以在放电状态急剧变化的情况下，响应变差，可 能无法跟踪。

发明内容