[發明專利]放電電源控制方法與裝置

有效

• 申請號: 201010118404.2
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN102151921A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 李祥國;林洋鑫;麥朝創
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: B23H1/02
• 分類號: B23H1/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種放電電源控制方法與裝置，尤其涉及一種改善小能量放電加工過程中，使用現有等能量交流(AC)放電電源，可避免已知技術中電解放電電源有加工效率不佳與線損耗較大的問題，并可以同時兼顧電解現象消除的需求，其應用上可使得微細線放電加工效率提升及降低線損耗，對線切割放電加工的部分修刀加工也可減少線損耗、對深孔放電加工也可改善其電解問題，再搭配一控制裝置可達成控制自動化，該控制裝置可自動針對加工實際狀況進行調整反應，提升加工效率。

背景技術

線切割放電加工(Wire?Electrical?Discharge?Machining，WEDM)在導體金屬材料加工應用上，可以很容易加工精度高及復雜圖形，且不受工件硬度影響，因此廣泛應用在模具的加工領域。目前主流的線切割放電加工控制方法為采用等能量放電加工方法，程序首先是利用點火(放電)方式來檢測目前電極與加工物的間隙狀態，待點火成功后再進行高能放電切削加工，如此可獲得最佳的切削效率。在最初的等能量控制模式中是采用負向點火及負向放電模式來進行，而[負向]指的是線電極接到電源負極，而被加工物接到電源正極，其電壓/電流波形如圖1所示。在這樣的控制模式下雖然可以達成每次放電切削量的精準控制，但是在長時間施予相同極性的電源時，加工液中會出現電解現象，并與被加工物進行化學反應，而影響被加工物表面材質特性，而降低被加工物的耐用壽命。要解決此一問題，換相點火控制方法被導入系統中，在每次點火過程中累積點火時間，當累積達設定目標后，立即將點火極性反向，在極間創造出交流(AC)點火電壓波形，但放電電流仍維持負向，如圖2所示，通過換向供電可有效地降低電解現象的產生。

請參閱圖3所示，為含有點火電流的交流放電波形圖，雖然使用交流點火方式(包括負向點火成功點火電流、正向點火成功點火電流)可以有效消除電解現象所產生的不良影響，可是交流點火過程中的正向點火卻會降低加工效率，如附圖中所公開的正向點火成功點火電流。

依照放電原理，在誘發放電發生的過程中，由于電場強度持續上升，使加工液絕緣耐壓強度崩潰，電子由陰極射向陽極移動并產生放電電流，此時將產生電離作用，即間隙中的電子被電場加速后，再撞到中性的絕緣液原子時，會將其最外層的電子激發出來，而形成自由電子及陽離子，新生成的電子及陽離子會被電場加速，再產生下一次撞擊，如此循環使電子數目將大為增加，放電電流亦快速增加。由上述過程中可以得知，在點火成功瞬間將有大量電子(質量較輕使運動速度較快)率先抵達線電極或工件(視點火極性)并產生加工效果，如果此時采用負向點火則點火時期的加工效果集中在工件上，但是若使用正向點火則點火時期的加工效果則施加于線電極上，將造成線電極的損耗，結果不但無助于切削加工還降低線電極使用壽命。因此以平均性能表現來說，使用交流放電電源其加工效率與線損耗皆較直流(DC)電源來的差，如果為大能量放電則差異不明顯，但若是小能量放電時則差異會開始顯著。

當前線切割放電加工機正朝向精微化加工應用領域發展，因此微細線電極的應用成為重點開發項目，然而在相同的單發放電能量下(其中線張力取各線徑合理的值)，線徑0.1mm的放電次數與線徑0.2mm的放電次數相比約為1/5，對更細的線的差距愈大而愈易造成斷線，因此必須降低放電能量來降低單發放電的線損耗，使小能量加工則成為必須的手段。對于交流電源而言，點火的能量大約固定而放電的能量可參數調整，當線電極直徑大幅縮小的時候，放電能量亦需要同步降低以避免放電能量過大造成斷線，此時小能量放電將使點火能量的影響比例大幅上升，如果不改善上述問題時，應用于微細線電極的加工效率將大幅衰退。為滿足微細線放電加工對于精確切削控制與電解現象消除的需求，又希望能將加工效率提升并降低線損耗，因此提出本專利方法以克服上述問題。

發明內容

基于解決以上所述已知技術的缺失，本發明為一種放電電源控制方法與裝置，主要目的為提出一個方法來改善小能量放電加工過程中，使用現有等能量交流(AC)放電電源，可避免已知技術中電解放電電源有加工效率不佳與線損耗較大的問題，并可以同時兼顧電解現象消除的需求，其應用上可使得微細線放電加工效率提升及降低線損耗，對線切割放電加工的部分修刀加工也可減少線損耗、對深孔放電加工也可改善其電解問題，再搭配一控制裝置可達成控制自動化，該控制裝置可自動針對加工實際狀況進行調整反應，提升加工效率。

為進一步對本發明有更深入的說明，乃通過以下圖示、圖號說明及發明詳細說明。

附圖說明

圖1為等能量直流點火放電電壓/電流波形圖；

圖2為等能量交流點火放電電壓/電流波形圖；