[發明專利]開模放電加工用的電源裝置

有效

• 申請號: 201080003228.6
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN102216013A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 山田邦治;柳澤智幸
• 申請（專利權）人: 株式會社沙迪克
• 主分類號: B23H1/02
• 分類號: B23H1/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明涉及一種使形成在工具電極與導電性的工件之間的加工間隙間歇性地產生放電而在工件形成空腔(cavity)、凹部、孔等的開模放電(die?sinking?electric?discharge)加工裝置。本發明特別是涉及一種將連續的受到控制的電流脈沖供給至加工間隙的開模放電加工用的電源裝置。

背景技術

一般來說，開模放電加工裝置中，金屬工件收容在儲槽(tank)中且加工間隙中充滿了介電液體(dielectric?fluid)。電源裝置如果將電壓施加至加工間隙，則介電液體會被離子化。而且，在加工間隙內產生放電從而使導通時間(或者也稱作“持續時間”)開始。在導通時間內，放電電流流入加工間隙，將工件材料的極少的一部分去除。當導通時間結束時，電源裝置停止電流脈沖的施加從而使斷開時間(或者也稱作“休止時間”)開始。在斷開時間內，加工間隙的絕緣得以恢復。在斷開時間結束時，電源裝置會再次將電壓施加至加工間隙。這樣，使加工間隙內重復地發生放電。開模放電加工是一邊將工具電極朝向工件推進一邊通過放電而在工件中精密地形成空腔的工序(process)。

具有更大能量的電流脈沖將更多的材料從工件中去除。電流脈沖的能量主要依賴于電流脈沖的導通時間與峰值電流。更大能量的電流脈沖提高材料去除速度。另一方面，更小能量的電流脈沖用于提高空腔的尺寸精度與面粗糙度。

一般來說，開模放電加工工序分為電流脈沖的能量不同的多個步驟。在最初的步驟、也就是粗加工中，能量大的電流脈沖被供給至加工間隙。隨著工序進入隨后的步驟，電流脈沖的能量呈階段性地減少。這樣，空腔的尺寸精度提高至十數微米(μm)以下。通過最終的步驟、也就是精加工，空腔的面粗糙度提高至十數μmRz以下。

電流脈沖的波形會對工具電極的消耗造成影響。電流脈沖的理想波形根據工具電極的材料、工件的材料、及空腔的尺寸而有所不同。在使用銅(Cu)制的工具電極來加工以鐵(Fe)為主成分的合金制的工件時，具有比峰值電流更長的導通時間的電流脈沖降低消耗率。當使用此種特殊的電流脈沖時，工具電極連接于直流電源的正(plus)極。通常情況下，消耗率為工具電極的消耗(g)對于工作物的去除(g)的比率。以0.1％以下的消耗率進行的放電加工被稱作“無消耗”。眾所周知具有緩和上升的電流脈沖也降低消耗率。

當具有長導通時間的特殊的電流脈沖被重復地供給至加工間隙時，為了恢復加工間隙的絕緣而需要充分長的斷開時間。然而，如果斷開時間延長則材料去除速度會降低。以低消耗率與高材料去除速度中的哪一個為優先，則電流脈沖的理想波形會有所不同。

在使用銅鎢(CuW)制的工具電極來加工超硬合金制的工件時，幾乎均重視高的材料去除速度，且將具有高峰值電流的電流脈沖以高頻率而供給至加工間隙。典型的超硬合金為將碳化鎢(WC)的粉末與鈷(Co)的結合劑一起燒結而成的材料。在粗加工步驟中，具有20A以上的高峰值電流與10μs左右的短導通時間的電流脈沖被供給至加工間隙。為了提高放電的重復頻率，理想的是使電流脈沖的上升及下降急劇。

專利文獻1中公開了一種將電流限制電阻從放電加工電路中加以排除的開模放電加工用的電源裝置。流入加工間隙的電流(“間隙電流”)在達到所設定的峰值電流后，被周期地遮斷。通過該斬波(chopping)將間隙電流維持為大致固定。此種電源裝置可供給具有急劇上升的電流脈沖，并且不會受到由電流限制電阻所引起的能量損耗。電流脈沖的急劇上升可提高電流脈沖的頻率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第5126525號

在專利文獻1的電源裝置中，為了周期地遮斷間隙電流，用來供給電流脈沖的開關元件，例如金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，MOSFET)要以高速來導通斷開(ON/OFF)。因所述高速的導通斷開·開關動作而產生的熱，可能會使開關元件的響應性降低并且使開關元件破損。為此，開關元件的導通斷開·開關頻率被限制。間隙電流根據斬波而具有鋸齒狀波形。如果鋸齒狀波形的振幅大，則有時無法形成預定般的波形。例如，雖然在導通時間內，電流脈沖也會斷開。此時，具有長導通時間的特殊電流脈沖無法實現低消耗率。

為了減小鋸齒狀波形的振幅，直流電源的電壓被限制為45V～60V。如果直流電源的電壓低至此程度，則電流脈沖的峰值電流也會被限制得較低而使得材料去除速度的提高也受到限制。而且，間隙電流達到峰值電流為止的時間長，從而使提高電流脈沖的頻率有限。

發明內容