CN117506039A - 一种电火花线切割加工方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明属于线切割技术领域，公开了一种电火花线切割加工方法、装置、计算机设备及存储介质。该方法包括：以标准放电参数向电极丝和工件施电，以对工件进行电火花线切割加工；识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处电极丝与工件之间的放电间隙，并同时识别电极丝的放电状态参数；当电极丝的当前放电状态参数被识别为低于电极丝以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，调小电极丝的放电能量和/或调短电极丝的放电时间和/或调高电极丝的放电频率，直至当前加工部位的放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。本发明以能够适应不同工件情况，改善电火花线切割加工工件尺寸的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及线切割技术领域，尤其涉及一种电火花线切割加工方法及装置。
背景技术
电火花线切割加工是一种特种加工方法，如图1所示，其加工的原理是基于工件1和电极丝2之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除工件上的多余的金属，以达到对工件1的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。在加工过程中产生的加工碎屑，一般有喷嘴(未图示)中喷出加工液带离加工部位排出，同时加工液也起到在放电的同时冷却工件1和电极丝2的作用。
理想情况下，电火花线切割加工中的喷嘴应随同电极丝2而保持于靠近工件1的被加工部位，但在很多情况下，喷嘴与工件1之间必然因工件1的外形等因素而分开，例如在加工塑胶模具时，模具的型腔面往往因与大多呈特殊形态的成型塑件仿形而具有不规则形态，请参考图2所示，当喷嘴(未图示)相距工件1的被加工部位较远时，喷嘴射流不足，导致工件1上残留加工碎屑，影响加工过程，同时还会因射流波动导致电极丝2振动，使电极丝2偏移，电极丝2与工件1之间的距离超出加工间隙时，会造成电腐蚀的蚀除量不足，进而使工件表面产生加工残留11。因此，即使采用相同的加工条件(如放电参数)，工件最终被加工获得的尺寸也会因喷嘴距离的不同而发生变化。
因此，有必要提出一种方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电火花线切割加工方法、装置、计算机设备及存储介质，以能够适应不同工件情况，改善电火花线切割加工工件尺寸的稳定性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电火花线切割加工方法，包括：
以标准放电参数向电极丝和工件施电，以对工件进行电火花线切割加工；
识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处所述电极丝与所述工件之间的放电间隙，并同时识别所述电极丝的放电状态参数，所述放电状态参数包括所述电极丝的总脉冲次数和/或放电脉冲次数和/或放电火花数；
当所述电极丝的当前放电状态参数被识别为低于所述电极丝以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，调小所述电极丝的放电能量和/或调短所述电极丝的放电时间和/或调高所述电极丝的放电频率，直至当前加工部位的所述放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。
作为优选，还包括：在电极丝完成当前加工部位的加工并移至下一加工部位时，重新以所述标准放电参数向所述电极丝和所述工件施电。
作为优选，所述以标准放电参数向电极丝和工件施电包括：
在所述电极丝的长度以内，获取所述工件的所有被加工部位的最大加工长度，以所述最大加工长度设定所述标准放电参数。
作为优选，还包括：在当前加工部位的所述放电间隙被识别为趋近于完成当前加工部位的加工尺寸时，调小所述电极丝的放电能量和/或调短所述电极丝的放电时间和/或调高所述电极丝的放电频率。
为达此目的，本发明还采用以下技术方案：
一种电火花线切割加工装置，所述***包括：
施电单元，用于以标准放电参数向电极丝和工件施电，以对工件进行电火花线切割加工；
识别单元，用于识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处所述电极丝与所述工件之间的放电间隙，并同时识别所述电极丝的放电状态参数，所述放电状态参数包括所述电极丝的总脉冲次数和/或放电脉冲次数和/或放电火花数；
控制单元，用于在所述识别单元识别到所述电极丝的当前放电状态参数被识别为低于所述电极丝以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，控制所述施电单元调小所述电极丝的放电能量和/或调短所述电极丝的放电时间和/或调高所述电极丝的放电频率，直至当前加工部位的所述放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。
为达此目的，本发明还采用以下技术方案：
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行上述的电火花线切割加工方法。
为达此目的，本发明还采用以下技术方案：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序执行上述的电火花线切割加工方法。
本发明的有益效果：
本发明提供的电火花线切割加工方法、装置、计算机设备及存储介质，可以根据电极丝放电的总脉冲次数、放电脉冲次数、放电火花数和放电间隙的变化，自适应调整放电能量的大小、放电时间、放电频率，保证工件材料去除一致性，提高加工精度。
附图说明
图1是电极丝与工件处于正常放电间隙时的加工示意图；
图2是电极丝与工件超出正常放电间隙时的加工示意图；
图3是本发明提出的电火花线切割加工方法的流程图；
图4是以本发明提出的电火花线切割加工方法加工工件时的加工示意图。
图中：
1、工件；11、加工残留；2、电极丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如前文所示，在电火花线切割加工时，在喷嘴的喷流情况等加工条件影响下，会致使加工稳定性下降，由此，本实施例提供了一种电火花线切割加工方法，采用该电火花线切割该方法的电火花线切割加工装置可适用于电火花线切割加工金属工件，尤其是对尺寸精度、表面质量要求高的异形工件，该方法有助于保证加工需求，并提高加工稳定性。
请参阅图3和图4，以便具体说明上述的方法和装置。其中，图3是上述方法的流程图，图4示例性地展示了一种被加工的异形工件1的加工过程，沿着加工方向和进程，图4中所标示的P1、P2和P3实在三个不同加工时间节点时，电极丝2对工件1进行线切割加工的三个不同加工部位。
一般地，在电火花线切割加工装置的加工过程中，工件1与电极丝2(即工具电极)被分别连接到施电单元(脉冲电源)的两个不同极性的电极上，如现有技术般，当工件1和电极丝2间保持适当的间隙时，就会把工件1与电极丝2之间的工作液介质击穿，形成放电通道。放电通道中产生瞬时高温，使工件1表面材料熔化甚至气化，同时也使工作液介质气化，在放电间隙处迅速热膨胀并产生***，工件1表面一小部分材料被蚀除抛出，形成微小的电蚀坑。
在工件1的整个加工的放电过程中，现有的加工方法一般会采用一标准放电参数完成工件1所有加工部位的加工，也即一般以一恒定的放电能量、放电时间和放电频率完成对工件1所有加工部位的加工。请参照图4中的P1、P2和P3这三个加工部位，由于这三个部位与电极丝2对正的部位的长度是不同的，也即这三个部位的被加工面积大下不一，在采用标准放电参数对着三个部位进行加工时，即会出现因前文的加工条件影响加工稳定问题，致使加工人员必须通过主动、多次地修正放电参数来改善，且结果受加工人员的个人经验约束。
本实施例针对于此，提出了更进一步的基于上述加工方法的改善方式，以使加工过程不受喷嘴距离等加工条件的影响，且采用了上述加工方法后，可不再需要加工人员对加工条件进行调整，不同经验情况的加工人员都可以获得稳定的工件1尺寸精度。
具体地，请参阅图3，该加工方法包括如下步骤：
S1、以标准放电参数向电极丝2和工件1施电，以对工件1进行电火花线切割加工；
S2、识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处电极丝2与工件1之间的放电间隙，并同时识别电极丝2的放电状态参数，放电状态参数包括电极丝2的总脉冲次数和/或放电脉冲次数和/或放电火花数；
S3、当电极丝2的当前放电状态参数被识别为低于电极丝2以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，调小电极丝2的放电能量和/或调短电极丝2的放电时间和/或调高电极丝2的放电频率，直至当前加工部位的放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。
请具体对照参阅图4中的不同加工部位，例如，在P1加工部位处，被加工部位的面积大于P2加工部位，在这种差异下，电极丝2于P2加工部位处的放电参数将与P1加工部位处有所不同，具体体现在因电极丝2与工件1对正长度的变小，使得电极丝2的总脉冲次数(一般包括放电脉冲、检测脉冲、短路脉冲等)、放电脉冲次数和放电火花数的数量变少。由此，在加工中，通过识别单元电极丝2的放电状态参数，当这些参数变动时，即可对应地通过参数变动幅度来对应得知工件1当前加工部位与电极丝2的对应长度，继而，对应调小电极丝2的放电能量和/或调短电极丝2的放电时间和/或调高电极丝2的放电频率，即可保证不同加工部位处去除材料后的一致性。
上述的识别单元总的可以包括脉冲电源、工作液检测***等，参考现有技术地，脉冲电源负责产生脉冲电压，当工件1和电极间保持适当的间隙时，脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。这个过程中的放电脉冲次数和放电火花数可以通过电源的电流和电压波形来监测。工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。工作液的状态和流动情况会影响放电间隙的大小，因此，通过监测工作液的状态和流动情况，可以间接地获取放电间隙的信息。自动控制***负责控制工具电极向工件1进给，保证脉冲放电正常进行。这个***可以通过反馈控制的方式，根据放电脉冲次数、放电间隙和放电火花数的信息，自动调整工具电极和工件1的相对位置，以优化加工效果。此外，现有技术中还有一些专门的设备和电路可以用来检测放电间隙的电压。例如，可以利用电阻、电容组成的滤波电路获取间隙电压平均值，由电位器提取电压信号进行输出。
此外，关于放电间隙的识别，在电火花加工中，还可依赖间隙电压与电流平均值检测法(使用放电间隙电压或电流平均值检测法对放电间隙状态进行检测)、放电脉冲有效火花数检测法(把施加于工具电极与工件1之间一定数量的放电脉冲所产生的有效放电脉冲、无效放电脉冲和有害放电脉冲的数量分别统计、分析后，对放电间隙状态进行判别)、间隙平均脉宽电压检测法(去除脉间阶段零电压对平均电压的影响，而只对间隙脉宽阶段的电压进行平均)和间隙脉宽电压数字平均法(利用高速的A/D转换芯片对间隙脉宽阶段的电压进行采样与A/D转换，用与脉冲电源同步的脉冲控制使得在脉间阶段不进行采样和A/D转换，再将多次采样的值进行数字平均，得到的电压与伺服电压进行比较，指导伺服运动)等。因此，如上的识别单元和具体的识别电路、方法均可采用现有技术，在此不做赘述和限定。
综上，该加工方法旨在根据总脉冲次数、放电脉冲次数、放电火花数和放电间隙的变化，自适应调整放电能量的大小、放电时间、放电频率，保证工件材料去除一致性，提高加工精度。
而在电极丝2完成任一中间阶段的当前加工部位的加工并移至下一加工部位时，优选重新以标准放电参数向电极丝2和工件1施电，并执行上述的识别和调整步骤。
可选的，由于每次加工动作中，电极丝2能够加工的最大面积与电极丝2的长度关联，因此，步骤S1可以包括：在电极丝2的长度以内，通过被加工的工件1的尺寸情况，获取工件1的所有被加工部位中的最大加工长度，并以最大加工长度设定标准放电参数，可更便于执行上述的识别和调整步骤。
每个加工部位的加工厚度(蚀除量)则通常通过识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处电极丝2与工件1之间的放电间隙来确定，而由于加工的持续性和信号识别不可避免的延迟性，当识别到放电间隙达到指定参数时，会导致过度蚀除。由此，上述方法还进一步包括，在当前加工部位的放电间隙被识别为趋近于完成当前加工部位的加工尺寸时，调小电极丝2的放电能量和/或调短电极丝2的放电时间和/或调高电极丝2的放电频率，从而减缓每次加工动作末尾阶段的加工速率，进一步保证工件材料去除一致性，提高加工精度。
为能够执行上述方法，本实施例还提供了一种电火花线切割加工装置，该加工装置包括施电单元、识别单元和控制单元。施电单元用于以标准放电参数向电极丝2和工件1施电，以对工件1进行电火花线切割加工。识别单元用于识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处电极丝2与工件1之间的放电间隙，并同时识别电极丝2的放电状态参数，放电状态参数包括电极丝2的总脉冲次数和/或放电脉冲次数和/或放电火花数。控制单元用于在识别单元识别到电极丝2的当前放电状态参数被识别为低于电极丝2以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，控制施电单元调小电极丝2的放电能量和/或调短电极丝2的放电时间和/或调高电极丝2的放电频率，直至当前加工部位的放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。
上述的电火花线切割加工装置的所采用的技术手段和技术效果与前述的加工方法雷同，在此不做赘述。
本实施例还提供了一种计算机设备，其包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，当处理器运行存储器存储的计算机程序时，处理器执行上述的加工方法。
另，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于储存计算机程序，计算机程序执行上述的加工方法。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电火花线切割加工方法，其特征在于，包括：
以标准放电参数向电极丝和工件施电，以对工件进行电火花线切割加工；
识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处所述电极丝与所述工件之间的放电间隙，并同时识别所述电极丝的放电状态参数，所述放电状态参数包括所述电极丝的总脉冲次数和/或放电脉冲次数和/或放电火花数；
当所述电极丝的当前放电状态参数被识别为低于所述电极丝以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，调小所述电极丝的放电能量和/或调短所述电极丝的放电时间和/或调高所述电极丝的放电频率，直至当前加工部位的所述放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。
2.根据权利要求1所述的电火花线切割加工方法，其特征在于，还包括：在电极丝完成当前加工部位的加工并移至下一加工部位时，重新以所述标准放电参数向所述电极丝和所述工件施电。
3.根据权利要求1所述的电火花线切割加工方法，其特征在于，所述以标准放电参数向电极丝和工件施电包括：
在所述电极丝的长度以内，获取所述工件的所有被加工部位的最大加工长度，以所述最大加工长度设定所述标准放电参数。
4.根据权利要求1所述的电火花线切割加工方法，其特征在于，还包括：在当前加工部位的所述放电间隙被识别为趋近于完成当前加工部位的加工尺寸时，调小所述电极丝的放电能量和/或调短所述电极丝的放电时间和/或调高所述电极丝的放电频率。
5.一种电火花线切割加工装置，其特征在于，所述***包括：
施电单元，用于以标准放电参数向电极丝和工件施电，以对工件进行电火花线切割加工；
识别单元，用于识别电火花线切割加工过程中当前加工部位处所述电极丝与所述工件之间的放电间隙，并同时识别所述电极丝的放电状态参数，所述放电状态参数包括所述电极丝的总脉冲次数和/或放电脉冲次数和/或放电火花数；
控制单元，用于在所述识别单元识别到所述电极丝的当前放电状态参数被识别为低于所述电极丝以标准放电参数放电时的标准放电状态参数时，控制所述施电单元调小所述电极丝的放电能量和/或调短所述电极丝的放电时间和/或调高所述电极丝的放电频率，直至当前加工部位的所述放电间隙被识别为完成当前加工部位的加工尺寸。
6.一种计算机设备，其特征在于：
包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求1-4任一项中所述的电火花线切割加工方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：
所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序执行根据权利要求1-4任一项中所述的电火花线切割加工方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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