[发明专利]放电加工机用电源系统及放电加工方法

说明书

本发明涉及将交流脉冲供给在工具电极与工件之间形成的加工间隙，从而对工件进行加工的放电加工机(EDM)的电源系统。尤其是涉及将来自直流电源的直流脉冲变换为交流脉冲并将该交流脉冲供给加工间隙，产生放电，从而对工件进行加工的放电加工机中的最佳电源系统。

此外，还涉及当用这种电源系统对工件进行加工时，能防止在工件表面上产生不希望有的电极材料覆盖层的放电加工方法。

放电加工机分成由支承工件的构件和使工具电极与工件作相对移动的机械构件构成的机械装置及不得不配置在离该机械装置有足够距离、用于生成功率脉冲的电源装置。电源装置一般都既具有生成功率脉冲的电路，又具有控制该功率脉冲的能量大小和接通时间及关断时间、极性的控制装置，以及控制工具电极与工件的相对移动的控制装置。在该电源装置与装有工件及工具电极的机械装置之间要用适当的导体连接。在机械装置中用于构成放电电路所用的构件，例如，包括导线及连接该导线和电极在内的导电构件等，都作为电源装置看待。

在这类放电加工机中，已知有一种将交流电压供给加工间隙、并供给工件的电源系统。

在利用交流功率脉冲加工工件的放电加工装置中，特别是在采用水系加工液进行加工的过程，能使加工间隙的平均电压大约为0V，可以防止加工面产生腐蚀的电解现象。

在供给交流电压的电源系统中，有一类将高频直流脉冲变换为交流脉冲、并将高频交流脉冲供给加工间隙的电源系统。具体地说，例如，至少备有直流电源和开关元件，并根据来自脉冲发生装置的规定信号脉冲使开关元件接通或关断，按规定的接通时间和关断时间产生连续的高频直流脉冲。然后，用变压器将高频直流脉冲变换为交流脉冲，并将高频交流脉冲供给加工间隙。

在这种型式的装置中，每1周期供给数μS(微秒)的交流功率脉冲，尽管每1单个脉冲的能量比较小，却能使每单位时间的能量足够大。这样一来，就能使加工速度加快但不会损害所要求的加工表面粗糙度。此外，在以金属丝作为工具电极对工件进行切断加工的放电加工机中，纵然每1次的能量小，但是却可以加大对放电的金属丝电极的压力，借以减小金属丝电极的振动振幅。从而能加工出形状精度更好且加工表面粗糙度更低的工件。

可是，供给交流脉冲加工工件的放电加工装置尽管具有上述优点，但根据电极和工件的材料，还存在着电极材料经常粘附在工件上并覆盖工件表面的问题。特别是当工件材质为含钴的碳化钨(WC-Co)或铜(Cu)、电极材质为铜(Cu)或黄铜(Cu-Zn)时，这种覆盖层尤为显著。为了将工件制成成品，还必须对表面进行研磨加工，除去这层覆盖层。而当覆盖在工件表面上的电极材料层较厚时，有时会达不到预期的加工表面粗糙度。

迄今为止，在将直流脉冲变换为交流脉冲并将该交流脉冲供给加工间隙的这类电源系统中，供给加工间隙的交流电压脉冲的波形都被看作是大致的正弦波。然而，对该波形精心研究后的结果发现，该交流电压的波形是工件相对于电极的电位偏向负侧的波形。以下，为便于说明起见，设工件为正、电极为负时的电压为正，反之，电压为负。

另外，即使供给电压脉冲为所谓的正弦波，也经常有产生不希望的覆盖层的倾向。因此，在这种型式的放电加工装置中，即使将开关元件通断的定时调整在与电源电路的常数一致的频率、并对交流脉冲的电压波形进行整形、使交流脉冲的波形成为正弦波，仍难于解决产生这种不希望的覆盖层的问题。不过，在该型式的装置中，即使进行如上所述的调制，也难以使其达到要求。

因此，已经判明，当供给波形偏向正侧的交流电压脉冲时，在重复加工多个工件的过程中，这种不希望的覆盖层几乎不会发生。

另一方面，当工件的材质例如是钢(Fe)时，这种覆盖层的产生并不显著。然而，如果试着供给波形偏向正侧的交流电压脉冲对该工件进行加工时，反而会增大加工表面的粗糙度。

鉴于以上情况，本发明的目的是提供一种放电加工机的电源系统及放电加工方法，用于向加工间隙供给交流脉冲，它特别适用于型式为将直流脉冲变换为交流脉冲、并将该交流脉冲供给加工间隙的装置，并能防止可能粘附在工件表面上的不希望有的电极材料覆盖层。

另外，本发明还提供一种放电加工机的电源系统，可以根据包括工件材质不同在内的加工条件，使供给加工间隙的高频交流脉冲的波形有选择地偏向正侧或负侧，对工件进行加工。

本发明的其他目的将在以下的说明中分别加以阐述，如是本专业的人员，通过对发明的实施，将能一一理解。