放电加工集成控制系统技术方案

一种放电加工(EDM)系统和方法包括(a)由心轴支承的电极，(b)心轴支承件，(c)工件固定器，(d)间隙电压测量装置，以及(d)单个集成控制器。单个集成控制器响应于测得的间隙电压来控制所有心轴、心轴支承件和工件固定器，从而提供改善的速度、精度和零件质量。

Integrated control system of discharge machining

A discharge machining (EDM) system and method include: (a) an electrode supported by a mandrel, a (b) mandrel support, (c) workpiece fixer, (d) gap voltage measuring device, and (d) single integrated controller. A single integrated controller controls all the mandrel, mandrel support and workpiece fixator in response to the measured gap voltage, so as to provide improved speed, accuracy and part quality.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放电加工集成控制系统专利技术背景本专利技术涉及放电加工(EDM)系统和方法，且更具体而言涉及用于此系统和方法的控制系统。也称为电火花加工、电火花腐蚀、烧制、刻模、线烧制或线腐蚀的放电加工(EDM)是一种制造工艺，由此使用放电来获得期望的形状。材料通过两个电极之间的一系列快速循环的电流放电来从工件除去。电极中的一个是工具，或简单地为电极，且电极中的另一个是工件。EDM系统和方法以及用于此系统和方法的控制系统是本领域的技术人员公知的。图1中示出了现有技术的EDM系统的示例。现有技术的系统10包括电极12、心轴支承件14和工件固定器16。电极12沿线性轴线Z'移动。心轴支承件14使保持电极的心轴沿三条线性轴线X,Y和Z移动。工件固定器16围绕两条旋转轴线A和B移动。系统10还包括EDM控制器18和机器轴线位置控制器20。工艺配方储存在存储器22中。电极12沿Z'轴的运动由EDM控制器18控制。心轴支承件14沿着X,Y,Z轴以及工件支承件16围绕A,B轴的运动由机器轴线控制器20控制。目标Z'位置基于可消耗的电极12与工件之间的测得的间隙电压确定。图2中示出了用于所述系统的程序流程图。已经证实所述EDM系统对于加工直通孔是非常有效的。然而，在该途径应用于三维形状的钻取和/或铣削时存在问题。机器轴线控制器20通过旋转轴线A和B呈现工件，且通过使心轴支承件沿轴线X,Y和Z移动来控制工具位置。EDM控制器18基于间隙电压和计算的参数来将电极12定位在Z'轴上，且基于用于给定孔的单个配方来应用功率供应设置。然而，所述EDM系统具有至少三个缺陷。第一，在开始烧制之后，不可在不停止编程的工具路径的情况下改变工艺配方。第二，在烧制对于Z'轴作为闭环过程运行时，烧制对于X,Y,Z,A和B轴作为开环过程运行。因此，沿着或围绕这些轴线的运动不受烧制期间发生的任何事影响。第三，仅EDM控制器18响应于间隙电压和其它烧制参数。所有这些缺陷都不利地影响尺寸精度、孔表面质量和循环时间。专利技术概要本专利技术通过提供包括单个集成控制系统的EDM系统解决了前述问题，其控制所有工件固定器、心轴支承件和心轴/电极。EDM系统包括心轴(适于支承)、电极、心轴支承件(其可与心轴整体结合)、工件支承件、电压间隙测量装置，以及可操作地连接至其它元件的单个集成控制器。控制器包括用于储存工件程序的存储器。控制器根据工件程序且响应于间隙电压和其它参数(例如，开/关时间、电流、电压和电容)操作，以控制心轴和工件支承件的位置。本EDM系统提供了一种集成的多轴运动控制器和能够产生定制形状的孔的EDM功率供应控制器。单个集成控制器控制运动系统和EDM系统，允许无缝连接和系统参数的调整。系统包括单条垂直轴线Z，而没有单独的轴线Z'。集成控制器提供对(1)包括轴线X,Y,Z,Y和B的运动控制系统，(2)由工件配方限定的零件程序路径，(3)沿路径的速度，和(4)烧制期间沿路径的正向/反向方向的协调控制。单个集成控制器极大减轻限制现有控制系统的效率的固有障碍。电极路径和工件固定器位置利用沿响应于间隙电压和EDM功率供应配方设置控制的路径的速度和正向/反向方向的调制来控制。沿编程路径的速度和方向的该调制改善尺寸精度、表面质量和循环时间。通过参照当前实施例的描述和附图，将更完整地理解和认识到本专利技术的这些和其它优点与特征。附图的简要描述图1为现有技术的放电加工(EDM)系统的示意图；图2为示出现有技术的EDM系统的程序流的流程图；图3为根据本专利技术的当前实施例的EDM系统的示意图；图4为EDM系统的侧视图；图5为示出EDM系统的单个集成控制器的操作连接的示意图；且见EDIT图6为示出EDM系统的程序流的流程图。当前实施方式的描述根据本专利技术的当前实施例的放电加工(EDM)系统在图3-图5中示出且大体上表示为110。该系统包括电极112、心轴支承件114、工件支承件116、间隙电压测量装置124，以及单个集成控制器130。电极112由心轴113支承，心轴113由心轴支承件114(见图4)支承，且可与心轴支承件114整体结合。心轴支承件114能够使心轴112沿轴线X,Y和Z相对于工件支承件116移动。工件位置可朝向和远离电极112沿轴线A和B移动。电极是可消耗的。心轴113和电极112可为本领域的技术人员已知的任何心轴和电极。心轴支承件114支承心轴且因此电极112。心轴支承件114能够沿三条正交线性轴线X,Y和Z移动心轴113，且因此电极112。心轴支承件114可为本领域的技术人员已知的任何心轴支承件。工件支承件116支承工件(未示出)以用于加工。工件支承件116能够围绕两条正交旋转轴线A和B移动。工件支承件116可为本领域的技术人员已知的任何工件支承件。间隙电压测量装置124测量电极112与工件WP之间的电压。装置124可为本领域的技术人员已知的任何适合的电压测量装置。单个集成控制系统130和其与其它配件的操作连接属于本专利技术的新颖性。如图5中所示，控制130通过放大器132可操作地连接至马达134，其控制心轴113、X轴、Y轴、Z轴、A轴、B轴和至电极112的功率中的每一者。控制130还可操作地连接至间隙电压测量装置124，以便控制系统130接收间隙电压作为输入。控制系统130包括接口计算机136和操作者屏幕138。如图3-图5中所见，集成控制器130可操作地连接至心轴113、心轴支承件114、工件支承件116和间隙电压测量装置124。集成控制器130接收测得的间隙电压作为输入，且控制器将控制信号输出至心轴113、心轴支承件114和工件支承件116。集成控制器130控制心轴支承件114沿由X,Y和Z线性轴线限定的三维(3D)路径的运动。集成控制器130控制工件固定器116围绕A和B旋转轴线的运动。图6示出了单个集成控制系统130的控制下的EDM系统110的操作。在执行程序流之前，工件WP被装载到工件支承件116上。操作者然后启动开始命令210，且初始步骤是使心轴113朝工件WP移动212，直到电极112接触214工件WP。当产生接触时，控制系统130启动216烧制模式，此后执行218零件程序。控制系统不断监测220正确的间隙电压。如果间隙电压不正确，则控制系统130调整222零件程序路径的速度和/或方向。只要间隙电压保持正确，则控制系统130确定或监测224零件是否完成。如果零件未完成，则程序流回到框218。如果零件完成，则程序流终止226，且例如通过操作者屏幕138来提醒操作者。测得的变量(主要是电极间隙电压)用于在EDM烧制功能期间控制和/或调制心轴支承件114和工件支承件116。此外，控制系统130甚至可使心轴支承件114和/或工件支承件116沿多轴路径的运动程序按需要反向以保持适合或期望的电压。系统使用开放架构的多轴运动控制器来控制多个轴线(X,Y,Z,A和B)和心轴113。控制系统130还控制EDM功率供应。因此，所有功能由单个集成控制系统控制。用于操作控制系统130的软件或其它程序控制可由本领域的普通技术人员鉴于本说明书和附图来制备。间隙电压(即，电极与工件之间的电压)用于控制零件程序的馈送速率超驰方面。馈送速率超驰在烧制循环期间沿正向方向和反向方向两者工作。在已启动时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放电加工(EDM)系统，包括：包括可沿Z'线性轴线移动的电极的心轴；支承所述心轴且可沿X,Y和Z线性轴线移动的心轴支承件，所述Z和Z'方向是大致平行的；适于支承工件且可围绕A和B旋转轴线移动的工件支承件；用于测量所述电极与由所述工件支承件支承的所述工件之间的电压的电压间隙测量器件；以及集成控制器，其可操作地连接至所述心轴、所述心轴支承件、所述工件支承件和所述电压间隙测量器件，所述集成控制器包括用于储存限定所述电极相对于所述工件的多轴程序路径的工件程序的程序存储器器件，所述集成控制器根据储存在所述程序存储器器件中的所述工件程序操作，所述集成控制器响应于所述电压间隙存储器器件来控制所有所述心轴、所述心轴支承件和所述工件支承件，以控制沿所述程序路径的速度和沿所述程序路径的正向/反向方向来保持期望的间隙电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.19 US 14/6628211.一种放电加工(EDM)系统，包括：包括可沿Z'线性轴线移动的电极的心轴；支承所述心轴且可沿X,Y和Z线性轴线移动的心轴支承件，所述Z和Z'方向是大致平行的；适于支承工件且可围绕A和B旋转轴线移动的工件支承件；用于测量所述电极与由所述工件支承件支承的所述工件之间的电压的电压间隙测量器件；以及集成控制器，其可操作地连接至所述心轴、所述心轴支承件、所述工件支承件和所述电压间隙测量器件，所述集成控制器包括用于储存限定所述电极相对于所述工件的多轴程序路径的工件程序的程序存储器器件，所述集成控制器根据储存在所述程序存储器器件中的所述工件程序操作，所述集成控制器响应于所述电压间隙存储器器件来控制所有所述心轴、所述心轴支承件和所述工件支承件，以控制沿所述程序路径的速度和沿所述程序路径的正向/反向方向来保持期望的间隙电压。2.一种放电加工(EDM)系统，包括：集成控制，其包括适于储存限定电极相对于工件的多轴程序路径的工件程序的工件程序存储器；适于支承所述工件的工件支承件，所述工件支承件可操作地连接至所述集成控制且由所述集成控制控制；可移动地支承所述电极的心轴，所述心轴可操作地连接至所述集成控制且由所述集成控制控制；支承所述心轴的心轴支承件，所述心轴支承件可操作地连接至所述集成控制且由所述集成控制控制；以及适于测量所述电极与所述工件之间的间隙电压的间隙电压测量系统，所述集成控制可操作地连接至所述电压测量系统，所述集成控制响应于测得的间隙电压，所述集成控制控制沿所述程序路径的速度和沿所述多轴程序路径的正向/反向方向，以通过控制所述工件支承件、所述电极和所述心轴支承件的运动来保持期望的间隙电压。3.根据权利要求2所述的EDM系统，其特征在于，所述工件支承件可围绕A和B旋转轴线移动。4.根据权利要求3所述的EDM系统，其特征在于，所述心轴支承件可沿Z'线性轴线移动。5.根据权利要求4所述的EDM系统，其特征在于，所述电极可沿X,Y和Z线性轴线移动，所述Z和Z'线性轴线是大致平行的。6.根据权利要求2所述的EDM系统，其特征在于，所述电极可沿Z'线性轴线移动。7.根据权利要求6所述的EDM系统，其特征在于，所述心轴支承件可沿X,...

【专利技术属性】
技术研发人员：KM格罗滕赫伊斯，DD帕尔默，CM范登博施，
申请(专利权)人：強生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US