操作机床的方法、机床系统及其部件技术方案

本发明专利技术提供了一种操作机床、例如放电机（４）的方法，以及一种机床系统，其包括用于加工工件的机器（４），其中：对工件加工的控制、监视和执行的至少之一由多个可配置的模块（ＤＲＩＶＥ；ＧＥＮ；ＣＯＮＴＲＯＬ）进行，所述模块（ＤＲＩＶＥ；ＧＥＮ；ＣＯＮＴＲＯＬ）设置在所述机器（４）上，并且所述模块（ＤＲＩＶＥ；ＧＥＮ；ＣＯＮＴＲＯＬ）由此通过数据网络（６）链接至节点（５），以便于发送数据给所述节点（５）和从所述节点（５）接收数据的至少之一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及机床领域，并且更确切地说，本专利技术涉及操作机床的方法，机床系统，如放电加工(EDM)系统和其它类似的机床，以及其组件，如例如发生器模块和驱动器单元。
技术介绍
放电机和其它类型的机床的将来的概念需要在更好和更快地满足当前要求的方面，以及在简化任意相关功能的实施方面更加灵活。机床系统的生产、测试和维护需要在国际程度上兼容。为了该目的，必要的是降低的材料和生产成本，并且需要尽可能多的系统部件适合于在例如线切割以及刻模EDM机系统中使用，而不论要求的差别。另外，需要相同的模块适合于在高端和低成本产品中使用。除此以外，标准化的诊断例程对于简化日益复杂的功能的验证是理想的。对于例如EDM机的更高的生产率和灵活性的不断增长的要求也促使对脉冲发生器的功率要求更高，同时，在另一方面，脉冲发生中的损耗需要被最小化。与增强的环境兼容性一致，当不运转时，EDM机或其它机床的损耗也需要进一步降低。图2示出了现有技术的刻模EDM机的大体的配置。实际上，线切割EDM机仅仅在细节上与刻模EDM机相区别，但是大多数制造者使用完全不同的概念来实施和操作这两种类型的EDM机。这特别适用于所涉及的脉冲发生器，在该脉冲发生器中需要非常短但是高的放电脉冲用于线切割，而对于刻模使用了对应的较低振幅的较长放电脉冲。迄今仍没有对于一致的总体构思的满意解决方案。图2的EDM机系统的配置通常包括以下子系统或部分主功率输入1，电子设备柜2，线缆系统3和机器4，即就此而言的刻模机，其执行工件加工。电源柜2容纳了AC电压模块(AC)，DC电压模块(DC)，数值控制(CNC)，一个或多个驱动模块(DRIVE)，发生器模块(GEN)以及通用的机器控制模块(CONTROL)。因为电源柜2的全部内容相当大并且重，并且全部的功率损失是一位数kW的数量级，所以电源柜2通常位于距机器4某个距离处。此外，线缆布线3通常为2m至5m长。第一线缆将驱动模块(DRIVE)连接至机器4的轴驱动电机并且提供电机电流、用于可提供的任何制动的电流，以及位置变换器的各种敏感数字信号。这些线缆是一个重要的成本因素并且如果不谨慎设计和安装则可以容易地导致昂贵的停工时间。第二线缆将发生器模块(GEN)连接至待加工的工件以及机器4的电极工具(electrode tool)。该第二线缆有这样的缺点，即由于脉冲电流的高有效值，特别在线切割中，功率损耗可能高达100W/m。除了这种不期望的能量浪费之外，这还可导致机器结构由于热而变形并且这样导致工件的不精确。目前，对这个问题的唯一解决方案是复杂的水冷装置。所使用的线缆的另一个缺点也涉及高刚性，所述线缆典型地需要并联包含八个同轴线缆，每个大约5mm2的铜横截面。因为这些线缆连接到机器的移动结构部分，所以它们的刚性导致这些结构部分在微米范围内的弯曲并且这样当然导致在工件加工中的对应误差。更进一步，这些线缆的长度决定了它们的能力。在每个线缆中存储的能量也在工作间隙释放，这样工件的可实现的粗糙度受到限制。第三线缆用于将通用机器控制模块(CONTROL)连接至在机器4上的大量功能单元，如电阀、泵、辅助驱动、终端开关、温度传感器、安全保护装置等等。该第三线缆同样地导致相当大的成本，因为需要很多不同的导体，而且因为每种机器变型最终需要专门的线缆。当机器4和电源柜2被分别载运给客户时，可体现另一种缺点，即在安装时需要的线缆系统3的许多连接构成附加的故障风险。在“Proceedings ofthe 13thISEM”，卷1，Bilbao 2001，第3至19页，MASUZAWA中，通过脉冲电容器的脉冲发生所必要的所有过程和方程式都关于它们在微EDM中的应用而解释。这些评述普遍地适用并且因此也适用于本专利技术。US 4,710,603(OBARA)公开了一种用于基于脉冲电容器放电原理而工作的EDM机的发生器，其基本电路在本申请的图3中示出。电容器C1从DC电压源E通过开关元件Q1和电感L3充电。另一个开关元件Q2将脉冲电容器C1通过另一个电感L2放电至火花隙PW中。该电路在线性工作中既不需要充电电阻器，也不需要开关元件。US 4,766,281(BHLER)公开了一种具有被动充电电压调节器的EDM机发生器，如在本申请的图4中所示。该充电电压调节器包括反驰式转换器变压器(flyback converter transformer)和两个二极管。这种发生器的效率是高的，因为如从US 4,710,603所知的发生器在开关元件Q1上发生的换向损耗被消除。然而，这两种发生器都仍有缺点。首先，由于单极充电，脉冲频率被限制为大约70kHz的中等值。进一步增加频率将使充电电流增加到损害效率的值。其次，发生器仍然太大以至不能允许它们位于例如电极的直接的附近。为了对此更详细的解释，参照图5，其中为这些发生器绘出了在火花隙处的作为时间t的函数的电容器电压Uc和脉冲电流Igap的曲线。显然，对于正弦脉冲电流Igap，负的充电电压U_chrg余弦地翻转至正的残余充电电压U_end。该残余充电电压U_end精确地对应于未在火花隙中转换并且反射回到脉冲电容器的能量。忽略线路损耗，如从上述“Proceedings ofthe 13thISEM”，卷1，Bilbao 2001，第3至19页所知，残余充电电压为U_end＝-U_chrg+2*U_gap其中U_gap对应于在形成于加工电极和工件之间的火花隙的电压。因此残余电压U_end既不是脉冲电流的函数，也不是脉冲电容器的电容的函数，亦不是放电电路的电感的函数。在放电之后，充电电压调节器立即开始再次将脉冲电容器再充电至期望的负充电电压U_chrg。在该设置中，在然后以相反极性、再次以电能形式存储至脉冲电容器中之前，残余电压U_end的全部电能都在电感内(例如在图3中的线圈L3内或在图4中的反驰式转换器变压器内)首先被转换为磁能。EP 698 440 B1(KANEKO)公开了一种EDM功率供给系统，其中脉冲变压器13(在KANEKO的图1中)与开关接触14A至14D一同被容纳在火花隙1、3附近的单独的盒12中。在该设置中，脉冲变压器13可以通过开关接触14A至14D切换为有源或无源的。该设备被提供给线切割机以便于通过脉冲变压器13产生双极脉冲，并且因而降低在“第二切割”中的线振动。然而，该已公开的发生器仍然太大并且有高的损耗，这就是仍然需要具有已讨论过的缺点的功率线缆11、17用于从发生器模块传送脉冲至机器的原因。US 6,080,953(BANZAI)提出了一种模块化的发生器，它直接围绕线切割机的线电极而设置，并且通过加工流体(水)冷却，目的是降低工作空间中的电感。另外，对具有被证实的成功纪录的线切割发生器的配置进行改型，而对于刻模，该建议不适用于任何情况。另一个缺点是在一位数kW范围内的附加功率损耗，其通过在机器的工作容器中的冲洗介质(flushingmedium)而耗散，导致在工作空间中总体上的不期望的温度升高，并且因而导致关于热稳定性的问题，其结果可能导致在加工精确性的损失。如也提出的那样直接将发生器模块浸入加工液体中是不利的，因为它加速了弄脏，因而降低冷却能力。同样提出用来改善热耗散的将发生器模块封装在金属粉末和树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作用于加工工件的机床、例如放电机（４）的方法，其中：　　　　对工件加工的控制、监视和执行的至少之一由多个可配置的模块（ＤＲＩＶＥ；ＧＥＮ；ＣＯＮＴＲＯＬ）进行，　　　　所述模块（ＤＲＩＶＥ；ＧＥＮ；ＣＯＮＴＲＯＬ）设置在所述机器（４）上，并且　　　　所述模块（ＤＲＩＶＥ；ＧＥＮ；ＣＯＮＴＲＯＬ）通过数据网络（６）链接至节点（５），以便于发送数据给所述节点（５）和从所述节点（５）接收数据的至少之一。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：恩斯特布勒，弗兰克贝松，里诺迪阿马里奥，尼古拉詹多梅尼科，雷托克纳克，罗萨里奥隆巴多，马尔科博卡多罗，
申请(专利权)人：阿奇公司，夏米尔技术股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]