[發明專利]調制式放電加工控制裝置與方法

有效

• 申請號: 201210414358.X
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103658880A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 麥朝創;陳進輝;鄭志平;陳德訓;陳鳴吉
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;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

本發明為一放電加工裝置與方法，尤其是指一種調制式放電加工控制裝置與方法。

背景技術

放電加工(Electrical?Discharge?Machining，EDM)用來加工傳統切削方法難以加工的超硬材料和復雜形狀的工件，過去通常用于加工導電的材料，可以在諸如工具鋼和硬質合金等難加工材料上加工復雜的型腔或者輪廓，其原理是在導電的工具電極和工件之間施加上周期性快速變化的電壓脈沖，而產生的局部高溫使工件表面金屬熔化、氣化，從而蝕除金屬。

放電加工一般可分為等頻率加工法與等能量加工法，等頻率加工法為脈沖電壓的脈寬持續時間與休止時間是固定的，不會因放電狀況而改變；而等能量加工法為由放電回路提供的開路電壓進行點火，并隨時檢測間隙電壓狀態，待產生火花，間隙電壓下降后開始進行放電加工，此時計時開始，等待計時到預定加工時間后，放電回路關閉以停止放電一段休止時間，之后再由放電回路提供的開路電壓進行點火，如此反復進行此流程，此模式的每一發放電能量固定，加工效率佳。在進行點火時會提供極間一開路電壓，如90V，當極間絕緣破壞產生火花時，此時間隙電壓會急速下降到一較低的電壓，表示點火成功，此較低的電壓稱之為“電弧電壓”(Arc?Voltage)。傳統實現上會設置一參考電壓Vref，當點火程序進行時之間隙電壓一小于此參考電壓時，代表成功點火，便開始進行放電加工時間的計時。傳統放電加工以加工金屬導體模具為主，金屬導體的電弧電壓約為20~30V，故參考電壓一般都以電路方式固定設定在50V~60V左右，或者進一步利用可變電阻Rs來達到可以些微調整參考電壓電平Vref的方式，但是一般還是設定在約50V~60V。

近年來，各界也致力發展具有阻抗的特殊材料或復合材料的放電加工，如聚晶金剛石(polycrystalline?diamond，PCD)、碳化硅、半導體等。傳統放電加工在多晶硅與碳化硅材料上無法順利加工，其問題就是在于無法進行點火放電檢測，導致后續無法進行放電切削加工。每一種特殊材料，如：碳化硅或硅晶圓…等，其材料特性都不一樣，點火成功時的電弧電壓也不同，如金屬導體為20~30V，PCD為20~60V，多晶硅材料為120~160V，碳化硅材料點火成功初期為90~110V，穩定期為20~50V，而且點火所使用的開路電壓必須高于電弧電壓，才能順利進行放電切割，所以在切割不同材料時，必須先了解該材料的電弧電壓，再來調整點火開路電壓與參考電壓。

因為每種材料的放電加工特性皆不同，甚至即使是同一種材料如PCD、多晶硅及碳化硅等也會因晶粒大小及分布均勻性等因素造成材料阻抗的變化，采用單一點火電壓與單一參考電壓方式將無法滿足所有加工的需求，可能造成點火放電檢測的錯誤，而無法順利加工，或者可以由操作人員以手動方式調整可變電阻，以調到適當的參考電壓電平，然而此方法不僅不便，也隱含造成工作安全的威脅性的存在。

發明內容

本公開提出一種調制式放電加工控制裝置與方法來解決被加工物因材質特性不同造成的點火判斷錯誤與點火困難的問題，可以根據不同的材料性質，而自動調整參考電壓與開路電壓大小；此外，本公開還可應用于未知導電度或材料特性的特殊材質加工，同時也可兼顧加工效率與表面粗細度的需求。本公開的裝置與方法搭配控制元件可達成控制自動化，自動針對加工實際狀況進行調整反應，完成加工最佳化控制。

在一實施例中，本公開提供一種調制式放電加工控制裝置，包括一放電加工模塊、一調制式開路電壓模塊、調制式參考電壓判斷模塊、一數據庫以及一控制單元。該放電加工模塊，其接收一開路電壓。該調制式開路電壓模塊，其與該放電加工模塊耦接，以根據一第一控制信號提供該開路電壓，該調制式開路電壓模塊還根據一第二控制信號改變該開路電壓的大小。該調制式參考電壓判斷模塊，其與該放電加工模塊耦接以檢測該放電加工模塊的一間隙電壓并與一參考電壓進行比較以輸出一結果信號，該調制式參考電壓判斷模塊根據一第三控制信號調整該參考電壓的大小。該數據庫，其存儲有對應多種加工材料所需的參考電壓以及開路電壓。該控制單元，其與該調制式開路電壓模塊、該調制式參考電壓判斷模塊以及該數據庫耦接，該控制單元根據該結果信號控制輸出該第一控制信號的時間，該控制單元根據加工材料的性質，由該數據庫選擇對應的參考電壓以及開路電壓，進而產生該第二控制信號以及該第三控制信號，該控制單元還產生該第一控制信號以控制該調制式開路電壓模塊提供該開路電壓。