TWI608884B - Processing component welding method in wire electric discharge machining - Google Patents

Description

線放電加工中之加工構件熔接方法

本發明係關於一種線放電加工中之加工構件熔接方法，在線放電加工方法中，利用工作件之放電加工，把從工作件分離之加工構件，藉熔接於工作件，暫時加以保留。

通常線放電加工機大多利用模型構件鑿挖加工，以線放電加工機就工作件放電加工之際，通常在稱為核心的加工構件側，進行設有起動孔的模板加工，茲就該模板加工說明，模板加工要歷經粗加工、初步修飾加工、修飾加工，最終修飾加工步驟，完成工作件之線放電加工。在各加工步驟中，在相當於粗加工的快速加工(以下稱第一加工)結束之前階段，為使加工構件和工作件之間，不致於使加工構件脫落起見，留下不進行放電加工之未加工部份。由此狀態再進行未加工部份之放電加工時，工作構件即從工作件脫離，加工構件會藉本身重量或受到外部衝擊而掉落。在此等加工構件掉落狀態作動線放電加工機時，有引起線放電加工機本身、工作件，或加工構件任一損壞之可能性，必須避免發生此種狀態。因此，模板加工一般不將加工構件從工作件完全切斷，暫時保留工作件之放電加工，隨後由操作員進行處理，從工作件除去加工構件，結束第一加工之粗加工。

在習知線放電加工方法中，已知即使以一次加工程式，進行第一次加工，亦可進行第二次切斷加工。該線放電加工方法，在設定輸入各公模切斷加工途徑之程式，以及切餘量、復原量時，只留下第一次加工之設定切餘量，即告停止放電加工，記憶該位置。第二次切斷加工，係從第一次加工之加工停止位置，沿加工溝只回到設定復原量之復原位置，自動結線，由該位置進行放電加工，把各公模切斷(例如參見日本專利第3366509號公報)。

另外，本申請人開發之浸漬式線放電加工機，係利用浮力液 支持對工作件進行裁切加工產生之裁切片，以防止裁切片與線電極短路，並安全支持具有重量之裁切片，在工作件下面，配置比重比加工液比重小之浮力體，藉加工液對浮力體產生之浮力，使線電極裁切工作件時產生之裁切片，受到支持不在加工液內沉降(例如參見日本專利第4480822號公報)。

可是，對工作件按預定加工形狀放電加工時，為使加工構件不致從工作件掉落，必須把工作件之加工形狀切剩，然後再把加工構件從工作件切斷，且需要加工構件回收裝置，從工作件分離核心等加工構件手續，會延長加工時間，以致線放電加工機之作動效率降低，為其問題所在。於此，本申請人為解決此問題，注意到不使在定性上長間隙之放電現象，發生絕緣體(氣體)中所配置金屬電極之絕緣破壞，乃自電暈放電起，經火花放電，接著電弧放電現象，結束絕緣破壞，乃開發出適當控制此現象之「電壓電流特性」，藉火花放電進行放電加工，在線電極與工作件間以電弧放電進行電弧熔接(電漿熔接)，將加工構件按預定位置熔接於工作件，使加工構件暫時保持於工作件之發明，先前已提出專利申請。即本申請人開發出之技術思想，是使用線電極對從工作件切下物之加工構件進行放電加工，於線放電加工時，使加工構件暫時熔接保留在工作件，已先行提出專利申請(例如參見特開2012-166332號公報)。

然而，上述工作件切餘加工方法，即加工構件熔接方法，係在加工形狀一部份之工作件和加工構件，按熔接週期加以熔接之加工方法，惟加工構件(核心)有僅熔接於工作件上部一部份之現象，例如將工作件在厚度方向數件重疊施以放電加工，在預定位置熔接加工時，從位於下方的工作件實施放電加工之加工構件即無法熔接，會掉落，或工作件厚、加工構件重量大時，熔接部強度不足以支持加工構件重量，加工構件會掉落，都是問題。在上述工作件切餘加工方法中，為避免上述加工構件掉落問題，尚無法解決的課題是就工作件，將加工構件於工作件厚度方向之任何位置，例如在厚度方向下部或中間部，或工作件厚度方向之多處位置，甚至在位於數件重疊的下方之加工構件領域，把加工構件熔接於工作件。

本發明之目的，在於解決上述課題，提供一種線放電加工中 之加工構件熔接方法，係基於本申請人先前發明的加工構件熔接方法，其特徵為，考慮從工作件放電加工分離的核心等加工構件，在工作件上面及其附近熔接於工作件，注意到加工構件熔接於工作件之現象，係發生在線電極於工作件進入側之工作件上面和附近，對工作件預做粗加工，形成加工面時，在沿該加工面的加工構件厚度方向預定領域，於跨越預定長度或厚度方向複數位置，把加工構件熔接於工作件，形成熔接部，使加工構件於該熔接部暫時保持於工作件，即使數件重疊之工作件在放電加工中，亦可將位於下方的加工構件確實熔接於工作件，防止加工構件從工作件掉落。

本發明係關於一種線放電加工中之加工構件熔接方法，包括在線電極與該線電極對立的工作件之間，施以極間電壓發生放電能量，藉此對該工作件放電加工，於該加工構件從工作件分離的放電加工之際，在該加工構件預定位置，就該線電極和該工作件間所施電氣加工條件，從加工階段改為熔接階段，使該線電極之一部份熔解，把該加工構件在熔接部熔接於該工作件，保持該加工構件留在該工作件，其特徵為，在該加工構件預定熔接於該工作件之規定位置，令該電氣加工條件呈該加工階段，沿該工作件之加工形狀，於該工作件之厚度方向，進行粗加工之放電加工，於該工作件形成加工面，接著令該線電極之姿勢，相對於經該粗加工過的該工作件厚度方向之該加工面傾斜，把該電極加工條件從該加工階段變換成該熔接階段，對該工作件沿該加工面進行熔接加工，沿該線電極在該工作件進入側之該加工面，將該加工構件熔接於該工作件之該熔接部，沿該工作件厚度方向之該加工面，於預定領域跨越規定長度形成，利用該熔接部使該加工構件保持於該工作件。

在本發明中，就線電極和工作件使用術語中的「垂直」，意指包含相對於平板狀工作件上下面呈90°(直角)垂直，和接近90°之略微垂直或大約垂直，以及實質上垂直。另外，就線電極和工作件使用術語中的「傾斜」，意指相對於平板狀工作件上下面呈實質上傾斜。

又，此線放電加工中之加工構件熔接方法，對該工作件粗加工過之該加工面，係令該線電極相對於該工作件上下面傾斜，或以傾斜狀態對該工作件粗加工過之傾斜加工面，而沿該傾斜加工面之該熔接加工，係將該線電極從該傾斜加工面，改變成相對於該工作件上下面呈實質上垂 直狀態沿該傾斜加工面，從該傾斜加工面下部朝上部前進，該熔接部係沿該線電極進入側之該傾斜加工面，於預定領域跨越規定長度所形成。

又，將該加工構件和該工作件加以熔接之該熔接部，係從該傾斜加工面下部側朝上部側，於該工作件厚度方向預定之規定位置，形成規定長度。

又，於該工作件放電加工過之該傾斜加工面，沿該工作件所形成之加工形狀，令上頭塊比下頭塊先行，使該線電極呈傾斜狀態，進行放電加工所形成。又，在該工作件放電加工過之該傾斜加工面，於該工作件形成彼此交叉，該工作件中央部未加工部份即形成凸形狀，該熔接部即形成於凸形狀之該未加工部份。

又，此線電極加工中之加工構件熔接方法，於該工作件粗加工過之該加工面，係令該線電極相對於該工作件上下面呈實質上垂直狀態，呈對該工作件粗加工過之垂直加工面，又，沿該垂直加工面之該熔接加工，係令該線電極相對於該工作件上下面呈傾斜狀態，沿該垂直加工面，從該垂直加工面下部朝上部前進，該熔接部沿該線電極進入側之該垂直加工面，於預定領域，跨越規定長度所形成。

又，把該線電極姿勢設定於該傾斜狀態，可令拉出該線電極的上頭塊，沿該工作件所形成加工軌跡，相對於下頭塊後退，即可使該線電極傾斜。

此線放電加工中之加工構件熔接方法，係在沿該垂直加工面進行該熔接加工時，令該線電極相對於該工作件的該上下面之傾斜角度，隨該熔接加工進展而遞增，利用下頭塊相對於拉出該線電極的上頭塊前進，即可改變該線電極之該傾斜角度變化，並且沿該垂直加工面形成該熔接部。

又，此線放電加工中之加工構件熔接方法中，於該加工面形成之該熔接部，係沿該工作件粗加工過的該加工面縱長方向有一處或多處。又，該工作件在厚度方向多件重疊進行放電加工時，該熔接部會至少將位在最下方得該工作件和該加工構件熔接，該加工構件即藉該熔接部保持於該工作件。

本發明線放電加工中之加工構件熔接方法，由於如上述構 成，在準備工作件放電加工的加工形狀之放電部位，線電極在工作件進入側呈實質上傾斜加工面或實質上垂直加工面，暫時呈上面加工面，成為線電極進入側，於工作件厚度方向之預定領域，可在一個以上之位置形成規定長度之熔接部，無論重加工構件進行放電加工時，或工作件數件重疊進行放電加工時，因應形成熔接部，於工作件厚度方向之預定領域，在規定長度或多處位置，把加工構件熔接於工作件，於線放電加工時，即可使加工構件暫時保持於工作件。

即，在工作件之加工形狀放電部位，預先就暫時做為上面之傾斜面或垂直面，以粗加工形成，令線電極相對於暫時上面傾斜，進行熔接步驟，則把該加工構件熔接於該工作件之熔接部，即沿該線電極進入側之該工作件暫時上面形成。例如令上頭塊向下頭塊前移動時，可使線電極傾斜，以其傾斜狀態之線電即對工作件放電加工，進行粗加工時，對工作件之粗加工，即於傾斜方向形成傾斜加工面，其次，令上頭塊後退至下頭塊位置，線電極即相對於工作件上下面變化實質上垂直狀態，易言之，線電極相對於傾斜加工面呈傾斜狀態，進行熔接階段時，在預定位於按規定長度，或視情況在多數位置，沿傾斜加工面形成熔接部，加工構件藉該熔接部熔接而暫時保持於工作件。

另外，令上頭塊位於下頭塊之垂直方向，使線電極呈實質上垂直狀態，藉垂直狀態之線電極就工作件放電加工，進行粗加工時，對工作件之粗加工，即於厚度方向具有的垂直方向，形成垂直加工面，其次，令上頭塊相對於下頭塊後退，使線電極傾斜，線電極即相對於垂直加工面改變成傾斜狀態，把線電極拉出，從做為工作件的線電極進入側之垂直加工面下部，進行熔接步驟，則熔接部從垂直加工面下部，沿垂直加工面垂直延伸，按厚度方向，以規定長度，在規定位置，或複數位置形成，加工構件即藉該熔接部熔接暫時保持於工作件。

又，對工作件之粗加工和熔接加工，經數次依序改變，即可在工作件厚度方向，於複數位置形成熔接部，保持加工部，即可將加工構件在複數位置適當保持於工作件。

再者，此線放電加工中之加工構件熔接方法，於工作件和加工構件之熔接步驟結束時，若工作件按加工形狀之放電加工尚未完成，當 然要按照工作件之加工形狀繼續，電氣加工條件即從熔接階段變換成加工階段，可對工作件進行放電加工。

1‧‧‧本體頭部

2‧‧‧上頭塊

3‧‧‧下臂

4‧‧‧下頭塊

5‧‧‧線電極

6‧‧‧工作件

7‧‧‧原始線軸

8‧‧‧轉向輥

9‧‧‧制動輥

10‧‧‧供線輥

11‧‧‧公用輥

12‧‧‧拉力輥

13‧‧‧供給管

14‧‧‧切斷器

15‧‧‧機械本體

16‧‧‧編碼器

17‧‧‧感測器

18‧‧‧供電元件

19‧‧‧加工軌跡孔

20‧‧‧熔接部

21‧‧‧加工形狀

22‧‧‧加工開縫

23‧‧‧工作檯

24‧‧‧線電極輸送單位

25‧‧‧夾具

26‧‧‧加工構件

27‧‧‧加工軌跡

28‧‧‧垂直上面

29‧‧‧垂直加工面

30‧‧‧傾斜加工面

31‧‧‧傾斜上面

32‧‧‧導輥

33‧‧‧工作件上面

34‧‧‧工作件下面

35‧‧‧捲取輥

36‧‧‧廢線漏斗

37‧‧‧導線管

HV‧‧‧高電壓負載

LV‧‧‧低電壓負載

S1‧‧‧第一開關

S2‧‧‧第二開關

S3‧‧‧第三開關

S4‧‧‧第四開關

S5‧‧‧第五開關

R‧‧‧電阻器

D1‧‧‧第一個二極體

D2‧‧‧第二個二極體

D3‧‧‧第三個二極體

P‧‧‧前進方向

P1,P2,P3‧‧‧位置

W‧‧‧水流

α,β‧‧‧傾斜角度

PS‧‧‧經放電加工過的放電加工後之加工軌跡面積

RS‧‧‧尚未經放電加工的未加工領域

第1圖為達成本發明線放電加工中加工構件熔接方法所用線放電加工機之說明圖；第2圖為表示達線放電加工本發明線放電加工中加工構件熔接方法的基本線路之電路圖；第3圖為第2圖電路中利用開關S1和開關S2開、關控制之波形圖，上方為電壓波形，下方為電流波形，(A)表示利用第2圖基本線路在通常加工之加工階段電壓電流波形，(B)表示利用第2圖基本線路將工作件和加工構件熔接之熔接階段電壓電流波形；第4圖為達成本發明線放電加工中加工構件熔接方法所示基本技術思想之具體化電路圖；第5圖為第4圖電路中和開關S1、開關S2和開關S3開、關控制之波形圖，上方為電壓波形，下方為電流波形，(A)表示利用第4圖電路在通常加工之加工階段電壓電流波形，(B)表示利用第4圖電路將工作件和加工構件熔接之熔接階段電壓電流波形；第6圖為達成本發明線放電加工中加工構件熔接方法所示具體電路一實施例之電路圖；第7圖表示線放電加工中加工構件熔接方法中工作件和加工構件之關係，(A)表示工作件從起動孔起，按四角形加工形狀加工之加工構件，在二處熔接之狀態，(B)係以虛線誇大表示(A)中工作件放電加工的加工軌跡之放大透視圖；第8圖為本發明線放電加工中之加工構件熔接方法中，破壞工作件和加工構件熔接部的耐靜負載結果之曲線圖；第9圖為概略說明本發明線放電加工中加工構件熔接方法之平面圖；第10圖為線放電加工中之加工構件熔接方法中，線電極相對於工作件上、下面呈實質上垂直狀態，對工作件進行粗加工狀態之說明圖；第11圖為第9圖中符號C所示部份之放大平面圖； 第12圖為利用線電極對工作件以傾斜狀態進行粗加工的傾斜加工面之斷面圖；第13圖表示對工作件進行實質上垂直粗加工過之垂直加工面，將線電極實質上垂直進行熔接階段，在工作件上部形成熔接部狀態之斷面圖；第14圖表示令線電極相對於工作件上、下面呈實質上垂直狀態，沿工作件之傾斜加工面進行熔接階段，在工作件下部形成熔接部狀態之斷面圖；第15圖表示令線電極呈實質上垂直狀態，沿工作件傾斜加工面預定領域進行熔接，於工作件下部多處形成熔接部狀態之斷面圖；第16圖表示令線電極呈傾斜狀態，形成與工作件交叉之傾斜加工面，接著把線電極改為實質上垂直狀態，於此未加工之凸出領域進行熔接階段，在工作件中央部形成熔接部狀態之斷面圖；第17圖表示令線電極呈實質上垂直狀態，於工作件形成垂直加工面，接著令線電極呈傾斜狀態，從工作件下部起，進行熔接階段，形成對工作件上、下面呈實質上垂直熔接部狀態之斷面圖；第18圖表示令線電極呈傾斜狀態，沿工作件實質上垂直加工面預定領域進行熔接階段，在工作件下部和中央部多處形成熔接部狀態之斷面圖。

本案線放電加工中之加工構件熔接方法，例如最好適用於線放電加工機，可利用放電能量對工作件放電加工，保持工作件之加工構件不會從工作件掉落。

茲參見第1圖說明為達成本發明線放電加工中之加工構件熔接方法所用之線放電加工機。

此線放電加工機一般包括原始線軸7，安裝於機械本體15，並且捲取線電極5；複數轉向輥8，把原始線軸7送出的線輸送系統之線電極5轉換方向；制動輥9，對線電極5制動，使線電極5順利拉出；拉力輥12，對送出之線電極5賦予拉力；以及導輥32，把線電極5導向供給管13。線電極5通過線供應系統中之轉向輥8、導輥32，經本體頭部1所設一對退火輥之供線輥10，貫穿線電極輸送單位24所支持供給管13內，通過一對公用輥11後，線電極5於此被一對供線輥10和一對公用輥11夾持，其間通過供電元件18(見第2和4圖)，來自加工電源之電流，即通電於供線 輥10、線電極5和公用輥11，線電極5在供線輥10和公用輥11之間退火，避免彎曲等，其次，線電極5未經退火之前端部，以切斷器14切斷除去，線電極5成為筆直狀態。然後，經退火之線電極5，隨供線輥10送出，在線電極輸送單位24之供給管架所支持之供給管13即下降，因供給管13引導，達到上頭塊2貫穿。再者，放電加工中之工作件6，以夾具25固定於設在加工槽等之工作檯23(見第9圖)。

又，在退火輥10和公用輥11之間，設有切斷器14，線電極5前端良好時、線電極5斷線時，和退火處理時等等，可用以切斷線電極5前端部，並設有廢線夾(圖上未示)，以便把切斷器14所切斷線電極5廢棄。切斷器14之構成是，以作動切斷器單位來切斷電線5。線電極5結線時，通過供給管13之線電極5，藉供線輥10之低速轉動，先供給上頭塊2，通過上頭塊2，貫穿工作件6之起動孔或加工軌跡孔19，然後由上頭塊2下方對面之下頭塊4接收，線電極5通過下頭塊4後，供線輥10變成高速轉動，從下頭塊4拉出之線電極5，從下臂3所設轉向輥，依序通過設在導線管37出口之水分離部，設在水分離部下游之捲取輥35，以捲取輥35拉出，再利用設在捲取輥35後面之吸取裝置吸取，最後回收於廢線漏斗36。又，在制動輥9設有檢測轉數之編碼器16。感測器17安裝在本體頭部1下方之支持體(圖上未示)，以便檢測線電極5撓曲、彎曲、貫穿狀態等。

此線放電加工機適用工作件6材質，有例如鐵系材料或超硬材料。而線電極5材質有例如鎢系、銅合金系(黃銅系)、琴鋼絲系等金屬材料，另外可以此等為芯材，表面加被覆之金屬材料，例如可以芯材為銅合金系而外面為銅合金被覆層，芯材為銅合金系而以鋅等被覆層材料製作。在此實施例中，工作件6特別如第7圖所示之平板狀形式，插穿複數起動孔、加工軌跡孔19等，然後利用供電元件18供應電流給線電極5，於線電極5和工作件6間施以電壓，對工作件6進行放電加工，此時，產生板、核心等加工構件26。又，線電極5前端從上頭塊2，通過工作件6，到下頭塊4之依序貫穿過程中，線電極5前端若碰到上頭塊2、工作件6、下頭塊4等任何障礙物，線電極5會撓曲、折曲、彎曲，感測器17即可檢知此狀態。線電極5撓曲檢測，係對供線輥10和供給管上部，即和感測器17之間，施以電壓，使線電極5撓曲碰到感測器17而測知。供線輥10係經 供電元件供電，供線輥10即閉合，呈夾持線電極5狀態，對線電極5施以電壓，因此可由感測器17測出線電極5接觸狀態。

使用此線放電加工機的線放電加工中之加工構件熔接方法，雖是從工作件切開規定加工形狀21之加工構件26，惟利用線電極5之一部份熔化，使加工構件26藉加工軌跡上之熔接部20，而暫時保持熔接於工作件6。於此，熔化的線電極5之一部份，係線電極5預定長度之線周圍部，藉線電極熔化物把加工構件26熔接於工作件6時，線電極5不會斷線，維持線電極5供應狀態。此加工構件熔接方法，因線電極5中含銅合金系，可良好進行工作件6和加工構件26之熔接。此加工構件熔接方法，係以本體頭部1所設供線輥10，夾持從設在機械本體15的原始線軸7送出之線電極5，驅動供線輥10，使線電極5通過供給管13，供給到上頭塊2，安裝在上頭塊2下方之工作件6，以及在工作件6下方配置於上頭塊2對立之下頭塊4，其次，線電極5經配置在下頭塊4下方之導引構件，以捲取輥35拉出丟棄，即告完成。又，此加工構件熔接方法，把在工作件6預定加工形狀21至少一處，於線電極5和工作件6之間所施電氣加工條件，從加工階段變成熔接階段，此線電極5一部份熔化，藉預定之規定位置的熔接部20，將工作件6和加工構件26熔接，以熔接部20將加工構件保持於工作件6，以防止加工構件26從工作件6脫落。如第7圖所示，工作件6和加工構件26之熔接部20，有二處存在於對立位置，使加工構件26可保持平衡於工作件6。又，此加工構件熔接方法在以線電極5一部份熔化，把加工構件26和工作件6熔接之步驟中，於線電極5斷線時，藉線電極斷線點把線電極5供給至加工開縫22，其次，繼續進行工作件6和加工構件26之熔接，或利用線電極5進行工作件6之放電加工。另外，加工構件26可視情形，當做製品，或做為不要之廢料。

在此加工構件熔接方法中，為將電氣加工條件從加工階段變成熔接階段，流經線電極5之電流(A)，如第3和5圖所示，與對工作件6進行線放電加工之電流比較，從高壓負載HV流至線電極5之電流尖峰，例如降低約1/4左右，線電極5和工作件6的極間所施電壓(V)，例如降低約1/4左右，而且流過線電極5之電流脈波，例如加長約2倍左右，從加工放電移向電弧放電，利用線電極5之電弧熔接，把加工構件26在熔接部20 熔接於工作件6。另外，熔接階段之加工條件是把工作件6切斷之際，同時把工作件6與加工構件26對立位置之一部份做為熔接部20，加以熔接。於此，對立位置之一部份，係指工作件6與加工構件26面對面位置之一部份。另外，工作件6與加工構件26之熔接部20，存在於邊緣部(僅見於第7圖上部)，稍許外力即可破壞，故工作件6在放電加工結束後，可用外力破壞熔接部20，容易從工作件6切斷加工構件26。另外，工作件6與加工構件26之熔接部20，用微弱外力即可破壞，故工作件6和加工構件26的熔接部20之破壞耐靜負載，如第8圖所示。

其次，參見第2和3圖，說明本發明線放電加工中加工構件熔接方法之基本原理。尤其是本申請入提出專利申請案之特開2012-166332號公報所揭示加工階段和熔接階段相同，茲加以簡單說明。

第2圖所示電路是，具有電阻以確定線電極5和工作件6極間狀況之低電壓負載LV，與第一開關S1串聯所成第一線路，和放電加工用高電壓負載HV與第二開關S2串聯所成第二線路，呈並聯。第一線路主要在於確認線電極5與工作件6間之極間狀況，可檢測對工作件6實施放電加工中，工作件6和線電極5是否呈適當位置關係，電阻器R具有調節通過第一線路的電流之功能。因此，開關S1適時在工作件6放電加工前進行開、關控制。另外，第二線路係放電加工用，對工作件6進行放電加工時，必須在短時間通過大電流，故不設電阻器等。

其次，茲就此線放電加工中之加工構件熔接方法的加工階段和熔接階段加以說明。

第3A圖所示為通常加工之加工階段，開啟第一開關S1發生脈波時，在線電極5和工作件6之極間，例如2μsec左右發生低電壓負載LV在80V左右，確認線電極5和工作件6之極間狀況是否在適當位置，若極間狀況適當，極間開始放電。接著，關閉第一開關S1，開啟第二開關S2，發生脈波時，線電極5在0.8μsec左右通過400A左右之電流，在線電極5和工作件6之極間，從高電壓負載HV施加240V左右，工作件6即形成以線電極5放電加工。

再者，如第3B圖所示，在工作件6和加工構件26熔接階段，開啟第一開關S1，發生脈波，線電極5和工作件6之極間，例如在2μsec 左右發生低電壓負載LV在80V左右，確認線電極5和工作件6之極間狀況是否在適當位置，若極間狀況適當，即開始放電。其次，關閉第一開關S1，開啟第二開關S2，發生脈波時，於線電極5例如在3μsec左右通過110A左右之電流，於線電極5和工作件6之極間，從高電壓負載HV施加70V左右，為加工時之約1/4，變成電弧放電，線電極5即熔化，加工構件26藉線電極熔化物熔接於工作件6。

其次，參見第4和5圖說明此線放電加工中之加工構件熔接方法的技術思想基本構成。為達成此加工構件熔接方法之基本上電路，包括第一線路，由具有電阻以確定線電極5和工作件6的極間狀況之低電壓負載LV，與第一開關串聯而成；第二線路，由放電加工用高電壓負載，與第二開關S2串聯而成；和第三線路，由第一個二極體D1與第三開關S3串聯而成；三個線路彼此並聯。在此電路中，從加工階段改變成熔接階段之電氣加工條件，係利用第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3之開、關控制實施。

第5圖以具體數值記載第一開關S1、第二開關S2、第三開關S3、電壓波形(V)和電流波形(A)，惟此等數值係為容易理解所舉例，另外，電壓波形(V)和電流波形(A)，當然也是波形之例。即，在第一開關S1開啟時間，是以線電極5和工作件6之極間狀態(例如加工電源、線電極5材質、線徑等條件，以及工作件6材質、厚度等條件之變化參數)決定，有加工條件等無法決定之不定情形，雖有數μsec和數十μsec左右，下述以加工階段和熔接階段說明之例，係記載2μsec。另外，第二開關S2開啟時間，係以加工條件(參數輸入)決定開啟時間，惟下述以加工階段和熔接階段說明，以記載0.8μsec為例。再者，第5(B)圖中電流波形之通電流時間和電壓波形之施加時間，有藉加工條件等無法決定之不定情形，下述以加工階段和熔接階段說明，係以記載3μsec為例。

關於此加工構件熔接方法之基本構成，對工作件6利用線電極5之加工階段，係對線電極5和工作件6之極間，藉開啟第一開關S1，賦予低電壓負載LV，再關閉第一開關S1，開啟第二開關S2，賦予高電壓負載HV，如此控制為之。另外，工作件6和加工構件26之熔接階段，係對線電極5和工作件6之極間，繼續開啟第三開關S3，並開啟第一開關S1， 賦予低電壓負載LV，其次，關閉第一開關S1，開啟第二開關S2，賦予高電壓負載HV，最後，關閉第二開關S2，如此控制為之。此時，變換電氣加工條件，把線電極5對工作件6進行加工階段之電壓電流波形，變成工作件6和加工構件26熔接階段之電壓電流波形，第二開關S2雖在一定時間後關閉，但因第三開關S3開啟，於工作件6和線電極5之極間，通過第一個二極體D1和第三開關S3，呈循環電流，產生脈寬長的電流，放電狀態變成電弧放電，線電極5之一部份在工作件6和加工構件26之間熔接，結果，工作件6和加工構件26即告熔接。

此加工構件熔接方法中加工階段和熔接階段之細節，已載於本申請人提出之日本專利申請案特開2012-166332號公報，與此同樣之加工階段和熔接階段，茲簡單加以說明。

此線放電加工中之加工構件熔接方法的加工階段一例，可參照第4和5(A)圖說明如下。

第1步驟：開啟第一開關S1，施以低電壓負載LV，經某一時間，例如2μsec左右，於線電極5和工作件6之極間開始放電。

第2步驟：開啟第二開關S2，觸發電壓下降，施加高電壓負載HV，電流上升，由線電極5進行工作件6放電加工。

第3步驟：線電極5和工作件6的極間放電時間，以工作件6之加工條件決定，例如有0.8μsec左右的放電。

第4步驟：關閉第一開關S1、第二開關S2和第三開關S3，令跨越線電極5和工作件6極間之電壓，變成無負載，呈停止時間，由線電極5對工作件6的加工形狀21加工時，以125k~2000kHz頻率重複上述階段，即告達成。

另外，此加工構件熔接方法中熔接階段之一例，參照第4和5圖說明如下。

第1步驟：開啟第一開關S1，低電壓負載LV經規定時間，例如2μsec左右，於線電極5和工作件6之極間，開始放電。

第2步驟：開啟第二開關S2，觸發電壓下降，施加高電壓負載HV，電流上升，由線電極5進行工作件6之放電加工。

第3步驟：從加工階段之通常階段變換成熔接階段時，開啟 第二開關S2，經一定時間後關閉，惟因第三開關S3開啟，工作件6和線電極5間流通循環電流，產生脈寬長之電流，此時，線電極5熔化，工作件6和加工構件26熔接，結果，加工構件26即熔接於工作件6。

第4步驟：循環電流通過之處，第三開關S3關閉，做為停止時間。

此加工構件熔接方法中加工階段另一例，參照第6圖說明如下。

第1步驟：開啟第一開關S1，低電壓負載LV經規定時間，例如2μsec左右，於線電極5和工作件6之極間，開始放電。

第2步驟：關閉第一開關S1，開啟第四開關S4和第五開關S5，觸發電壓下降，施加高電壓負載HV，電流上升，由線電極5進行工作件6放電加工。

第3步驟：繼續第四開關S4和第五開關S5之開啟狀態，線電極5和工作件6之極間的放電時間，以工作件6之加工條件決定，例如放電0.8μsec左右。

第4步驟：繼續第五開關S5之開啟狀態，關閉第四開關S4後，開啟第五開關S5只μsec，解除高電壓負載HV之賦予狀態，電流波形近似平台形。

第5步驟：關閉第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5，使跨越線電極5和工作件6極間之電壓無負載，呈停止時間。以線電極5對工作件6的加工形狀21加工時，以125k~2000kHz頻率重複上述階段，即告達成。

又，此加工構件熔接方法中熔接階段之另一例，參照第6圖說明如下。

第1步驟：開啟第一開關S1，低電壓負載LV經一段時間，例如2μsec左右，於線電極5和工作件6之極間，開始放電。

第2步驟：開啟第四開關S4和第五開關S5，觸發電壓下降，施加高電壓負載HV，電流上升，由線電極5進行工作件6之放電加工。

第3步驟：繼續第四開關S4和第五開關S5之開啟狀態，放電時間以加工條件決定，例如只放置0.8μsec左右。

第4步驟：第四開關S4經一定時間後關閉，但因第五開關S5開啟中，線電極5和工作件6之極間通過循環電流，解除高電壓負載HV之賦予，產生脈寬長之電流，此時，工作件6和加工構件26間發生電弧熔接，二者熔合。

第5步驟：通過循環電流之處，第五開關S5關閉，呈停止時間。

其次，參見第6圖說明啟關此線放電加工中加工構件熔接方法之具體電路圖。其中關於第6圖之電路圖，省略第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5開、關控制產生之電壓波形和電流波形圖。

達成此線放電加工中加工構件熔接方法之具體電路，包括第一線路，具有電阻以確定線電極5和工作件6的極間狀況之低電壓負載，與第一開關S1串聯而成；第二線路，由放電加工用高電壓負載與第四開關S4和第五開關S5串聯而成；第三線路，由第二個二極體D2與第五開關S5串聯而成；和第四線路，由第三個二極體D3與第四開關S4串聯而成；四個線路彼此並聯。在此電路中，若第四開關S4和第五開關S5開啟，即可對線電極5與工作件6之極間賦予高電壓負載HV。

又，電氣加工條件從加工階段改變為熔接階段，係利用第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5之開、關控制實施。第五開關S5開啟時，在第四開關S4關閉後，對線電極5和工作件6之極間，通第一循環電流，經第二個二極體D2和第五開關S5。另外，第四開關S4開啟時，在第五開關S5關閉後，對線電極5和工作件6之極間，通第二循環電流，經第三個二極體D3和第四開關S4。即，此電路利用第一開關S1、第四開關S4和第五開關S5之開、關控制，交替流通第一循環電流和第二循環電流。本發明線放電加工中工作件切餘加工方法，若使用第二個二極體D2和第三個二極體D3組成之具體電路實施，因發生二循環電流，放電加工的電流波形接***台形狀，利用發生交替循環電流，可因變換而緩和發熱問題。此線放電加工中工作件切餘加工方法，因係利用循環電流將工作件6和加工構件26熔接，與工作件6之放電加工相較，電流波形可徐緩下降，而第四開關S4和第五開關S5之開、關時機，當然亦可反過來進行。

茲就此線放電加工中之加工構件熔接方法，對工作件6製作 模型，進行衝壓加工和進行模板，加以說明。有關此工作件切餘加工方法中之加工階段和熔接階段之細節，已揭載於本申請人提出的日本專利申請案特開2012-166332號公報，必要時可以參考，於此不再說明。然而，線放電加工機中之衝壓加工，從工作件6切出規定形狀之加工構件26時，加工構件26成為製品的原材料，起動孔19係鑿孔在加工構件26外的工作件6部份，或在該處重新鑿孔。相對地，模板加工係在工作件6按規定形狀之加工構件26切除，切除之加工構件26稱為核心，成為廢棄物，切除後之工作件6成為製品之原材料，起動孔19係鑿孔在有核心之加工構件26，或在該處重新鑿孔。

其次，本發明線放電加工中之加工構件熔接方法實施例，可特別參見第9-18圖說明模板加工做為具體實施例。本發明下述對線電極5和工作件6之術語「垂直」，意指相對於平板狀工作件6上、下面33,34呈90°(直角)之垂直，並包含接近90°之略垂直、大約垂直和實質上垂直。又，對線電極5和工作件6之術語「傾斜」，意指相對於平板狀工作件6上、下面33,34，呈實質上傾斜。

如第9圖所示，工作件6置於上頭塊2和下頭塊4之間所設工作檯23上，工作件6以夾具25固定於工作檯23。工作件6係板材二件重疊，沿虛線所示加工形狀21放電加工。工作件6從起動孔19沿實線所示加工軌跡27放電加工，線電極5位在加工軌跡27前端。此時線電極5到達加工構件26欲熔接於工作件6之位置，形成工作件6之傾斜加工面30。

另外，如第10圖所示，對工作件6經放電加工之實質上垂直加工面29，係上頭塊2和下頭塊4相對於工作件6厚度方向，亦即相對於上面33和下面34之實質上垂直方向延伸，線電極5即呈現在工作件6厚度方向之實質上垂直延伸狀態，相對於前進方向P前進，對工作件6放電加工。工作件6之PS領域，表示經放電加工過的放電加工後之加工軌跡27面積，RS領域則表示尚未經放電加工的未加工領域。線電極5相對於工作件6之上、下面33,34實質上垂直延伸，進行放電加工。又，箭頭表示水流W從上頭塊2和下頭塊4對加工中之工作件6噴水狀態。

再者，第11圖為第9圖所示二點虛線符號C領域之放大圖。如第10圖所示，沿工作件6上下面垂直延伸的工作件6預定加工形狀21， 跨規定距離，對工作件6放電加工，於此表示位在工作件6和加工構件26所要熔接領域前之狀態。其次，線電極5對工作件6傾斜加工，形成傾斜加工面30。尤其是如第12圖所示，由於工作件6形成傾斜加工面30，上頭塊2相對於下頭塊4沿加工形狀21前進方向突出，使線電極5傾斜，對工作件6放電加工。此時，例如下頭塊4相對於上頭塊2呈靜止狀態，接收線電極5。線放電加工機的電氣加工條件呈加工階段，對工作件6按規定傾斜方向延伸，利用線電極5對工作件6進行粗加工之放電加工，上頭塊2相對於下頭塊4前進到預定距離時，在工作件6形成傾斜加工面30。

第13圖表示熔接步驟之基本實施例。線電極5相對於工作件6之上、下面33,34呈實質上垂直狀態，線放電加工機之電氣加工條件從加工階段變換成熔接階段，將加工構件26熔接於工作件6，熔接部20呈所形成狀態。即對工作件進行熔接步驟時，熔接部20從工作件6上面33形成少許深度，下方呈加工切斷狀態。因此，如第13圖所示線放電加工中之加工構件熔接方法，無法在工作件6厚度方向之中間部、下部等多處形成熔接部。

第14圖表示本發明線放電加工中之加工構件熔接方法實施例。利用線電極5在工作件6，於預定之規定角度α，實施粗加工，形成傾斜加工面30。線電極5從第12圖所示傾斜姿勢，改變成相對於工作件6上、下面33,34實質上垂直姿勢，電氣加工條件從加工階段變換成熔接階段，對工作件6進行熔接步驟。在此情況，在工作件6形成之所謂傾斜加工面30，成為線電極5進入側的工作件暫時傾斜上面31，令線電極5從傾斜上面31的下端進行熔接步驟，加工構件26即沿傾斜加工面30由下向上，熔接於工作件6，形成熔接部20。

第15圖為本發明線放電加工中之加工構件熔接方法說明圖。利用線電極5在工作件6，於預定之規定角度α，實施粗加工，形成傾斜加工面30。從工作件6的傾斜加工面30最初位置P1到中間位置P2為止之領域，係將加工構件26熔接於工作件6之領域，在位置P1把電氣加工條件從加工階段變換成熔接階段，對工作件6進行熔接步驟。其次，從P2位置到P3位置為對工作件6放電加工之領域，在位置P2把電氣加工條件從熔接階段變換為加工階段，對工作件6進行放電加工，工作件6即按照 加工形狀21放電加工。其次，在位置P3把電氣加工條件從加工階段變換成熔接階段，呈對工作件6進行熔接步驟之狀態。因此，線電極5從位置P3再沿工作件6之傾斜加工面30，成為熔接階段，把加工構件26熔接於工作件6。

如第16圖所示，在工作件6放電加工過的傾斜加工面30，於上頭塊2相對於下頭塊4前進狀態和後退狀態，對工作件6在二處放電加工，對工作件6的上、下面33,34呈傾斜角度α,β彼此交叉，形成傾斜加工面30。線電極5從第16圖虛線所示傾斜姿勢，改變成對工作件6上、下面33,34如實線所示實質上垂直姿勢，電氣加工條件從加工階段變換成熔接階段，從工作件6中央部凸出位置，沿交叉的暫時傾斜上面31，對工作件6進行熔接步驟。工作件6中央部未加工部份呈凸出形狀，加工構件26沿交叉之暫時傾斜上面31，熔接於工作件6，熔接部20即形成於凸出形狀部份。即，令上頭塊2和下頭塊4相對於工作件6之上、下面33,34，使線電極5呈垂直延伸，把電氣加工條件從加工階段改變成熔接階段，對工作件6進行熔接步驟，形成熔接部20。

如第17圖所示，把線電極5設定成上頭塊2相對於下頭塊4，在工作件6上、下面33,34呈實質上垂直狀態位置，對工作件6在上、下面33,34按垂直方向，進行粗加工之放電加工，在工作件6形成垂直加工面29。垂直加工面29在進行工作件6加工時，成為工作件6之暫時垂直上面28。此時，作動下頭塊4相對於上頭塊2前進，使線電極5傾斜，或者令上頭塊2相對於下頭塊4後退，把線電極5設定呈傾斜狀態，把電氣加工條件從加工階段變換成熔接階段，對工作件6從下面34進行熔接步驟。此時，就工作件6而言，線電極5進入側之垂直上面28，成為垂直加工面29，從垂直加工面29的下部側，沿垂直加工面29，按工作件6之厚度方向，由下向上形成熔接部20。具體而言，可在線放電加工機改變線電極5之傾斜角度，進行熔接階段，或是在線電極5傾斜角度一定情況下，進行熔接階段，惟線放電加工機之構成為，利用工作檯23運動之X-Y軸和上頭塊2運動之U-V軸，適當控制線電極5對工作件6之所需相對運動。

再者，如第18圖所示，與第17圖同樣，線電極5設定成上頭塊2相對於下頭塊4，在工作件6上、下面33,34呈垂直狀態之位置，對 工作件6在上、下面33,34垂直方向進行粗加工之放電加工，於工作件6形成垂直加工面29，對工作件6進行加工時，形成暫時垂直上面28。此時設定為，下頭塊4相對於上頭塊2前進時，使線電極5傾斜，或上頭塊2相對於下頭塊4後退時，使線電極5呈傾斜狀態，電極加工條件從加工階段變換成熔接階段，對工作件6從下面34側進行熔接步驟。此時就工作件6而言，線電極5進入側之垂直上面28成為垂直加工面29，從垂直加工面29下部側，沿垂直加工面29，在工作件6的厚度方向，由下向上形成熔接部20，途中把電氣加工條件從熔接階段變換成加工階段，對工作件6放電加工，若再變換成熔接階段進行加工，則可沿垂直加工面29，在多處形成熔接部20。亦即若對工作件6依次進行熔接階段(即熔接步驟)和加工階段(即加工步驟)，則可在工作件6之厚度方向，由下面起形成多處(第18圖所示為二處)之熔接部20。

1‧‧‧本體頭部

2‧‧‧上頭塊

3‧‧‧下臂

4‧‧‧下頭塊

5‧‧‧線電極

6‧‧‧工作件

7‧‧‧原始線軸

8‧‧‧轉向輥

9‧‧‧制動輥

10‧‧‧供線輥

11‧‧‧公用輥

12‧‧‧拉力輥

13‧‧‧供給管

14‧‧‧切斷器

15‧‧‧機械本體

16‧‧‧編碼器

17‧‧‧感測器

19‧‧‧加工軌跡孔

21‧‧‧加工形狀

24‧‧‧線電極輸送單位

26‧‧‧加工構件

32‧‧‧導輥

35‧‧‧捲取輥

36‧‧‧廢線漏斗

37‧‧‧導線管

Claims (10)

1. 一種線放電加工中之加工構件熔接方法，包括在線電極與該線電極對立的工作件之間，施以極間電壓發生放電能量，藉此對該工作件放電加工，於該加工構件從工作件分離的放電加工之際，在該加工構件預定位置，就該線電極和該工作件間所施電氣加工條件，從加工階段改為熔接階段，使該線電極之一部份熔解，把該加工構件在熔接部熔接於該工作件，保持該加工構件留在該工作件；其特徵為，在該加工構件預定熔接於該工作件之規定位置，令該電氣加工條件呈該加工階段，沿該工作件之加工形狀，於該工作件之厚度方向，進行粗加工之放電加工，於該工作件形成加工面，接著令該線電極之姿勢，相對於經該粗加工過的該工作件厚度方向之該加工面傾斜，把該電極加工條件從該加工階段變換成該熔接階段，對該工作件沿該加工面進行熔接加工，沿該線電極在該工作件進入側之該加工面，將該加工構件熔接於該工作件之該熔接部，沿該工作件厚度方向之該加工面，於預定領域跨越規定長度形成，利用該熔接部使該加工構件保持於該工作件者。
2. 如申請專利範圍第1項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中對該工作件粗加工過之該加工面，係令該線電極相對於該工作件上、下面傾斜或呈傾斜狀態，對該工作件粗加工過之傾斜加工面；其中沿該傾斜加工面之該熔接加工，係令線電極從該傾斜加工面，改變成相對於該工作件上、下面呈實質上垂直狀態，沿該傾斜加工面從下部往上部之該傾斜加工面進行，該熔接部係沿該線電極進入側的該傾斜加工面，於預定領域按規定長度形成者。
3. 如申請專利範圍第2項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中將該加工構件和該工作件熔接之該熔接部，係從該傾斜加工面下部側朝向上部側，於該工作件厚度方向預定之規定位置，按規定長度形成者。
4. 如申請專利範圍第2項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中對該工作件放電加工過之該傾斜加工面，係沿該工作件所形成加工形狀，令上頭塊比下頭塊先行，使該線電極呈傾斜狀態，進行放電加工所形成者。
5. 如申請專利範圍第2項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中對該工作件放電加工過之該傾斜加工面，係彼此交叉形成於該工作件，該工作 件中央部之未加工部份形成凸出形狀，該熔接部即形成於凸出形狀之該未加工部份者。
6. 如申請專利範圍第1項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中在該工作件粗加工過之該加工面，係令該線電極相對於該工作件之上、下面，呈實質上垂直狀態，對該工作件粗加工過之實質上垂直加工面；沿該垂直加工面之該熔接部，係令該線電極相對於該工作件之上、下面呈傾斜狀態，沿該垂直加工面，從該垂直加工面的下部往上部進行，該熔接部係沿該線電極進入側之該垂直加工面，於預定領域，按規定長度形成者。
7. 如申請專利範圍第6項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中將該線電極姿勢設定成該傾斜狀態，係將拉出該線電極之上頭塊，沿形成於該工作件之加工軌跡，相對於下頭塊後退，即可使該線電極傾斜者。
8. 如申請專利範圍第6項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中沿該垂直加工面進行該熔接加工時，由於該線電極相對於該工作件的該上、下面的傾斜角，隨該熔接加工進展而增大，乃令下頭塊相對於拉出該線電極之上頭塊前進，改變該線電極之該傾斜角，並沿該垂直加工面形成該熔接部者。
9. 如申請專利範圍第1項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中於該加工面形成之該熔接部，係沿該工作件經粗加工過之該加工面縱長方向一處或多處者。
10. 如申請專利範圍第1項線放電加工中之加工構件熔接方法，其中該工作件係在厚度方向多件重疊進行放電加工，該熔接部至少把位於最下面的該工作件和該加工構件熔接，利用該熔接部，使該加工構件保持於該工作件者。