專利名稱：對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對具有線形刀具加工設(shè)備的加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償 的裝置及方法，尤其是一種適用于對線切割放電加工機(jī)中金屬線電極的加工位置撓曲進(jìn)行 量測與補(bǔ)償?shù)难b置及方法。
背景技術(shù)：
線切割放電加工機(jī)中的線形刀具如金屬線電極是位于上下兩組導(dǎo)線器中跑動的， 并在充滿電介質(zhì)性加工液的環(huán)境中進(jìn)行放電切割，理論上，在直線加工運動進(jìn)行時，線電極 在兩組導(dǎo)線器中應(yīng)保持垂直運動的形態(tài)，但線電極是直徑0.2 0. 4mm具有彈性的金屬線， 在加工過程中極易發(fā)生線撓曲的現(xiàn)象，量測在導(dǎo)線器與線變形位置的最大偏差量就是線撓曲量。公告號為330872的中國臺灣專利公開了一種線切割放電加工機(jī)之加工參數(shù)自動 調(diào)整方法與裝置，揭示了僅針對線切割放電加工機(jī)的加工參數(shù)自動調(diào)整，并未包括有線形 刀具線撓曲量測功能。公告號為379152的中國臺灣專利公開了一種線切割機(jī)線撓曲量測方法，從所揭 示的技術(shù)內(nèi)容中可知，針對轉(zhuǎn)角或圓弧處的加工路徑，以線切割控制器中內(nèi)建的線撓曲誤 差量測功能，在加工完成后，以機(jī)器上的尋邊偵測電壓對加工過的路徑作偵測，若于轉(zhuǎn)角及 圓弧位置處有線撓曲現(xiàn)象致使工件與線極接觸發(fā)生短路，則改變補(bǔ)償值，繼續(xù)作路徑偵測， 直到量測到剛好沒有短路的補(bǔ)償值為止，即可得該轉(zhuǎn)角或圓弧處的線撓曲量，建立機(jī)器本 身的加工參數(shù)數(shù)據(jù)，在日后加工時自動補(bǔ)償。該方法是先做尋邊路徑找到放電的間隙值，再 對加工過的路徑以原來程序軌跡扣除放電間隙值，作為新的路徑作空跑運動，記錄在各轉(zhuǎn) 角與短路曲線路徑發(fā)生短路的位置，再改變不同補(bǔ)償值，對不同轉(zhuǎn)角與短路曲線路徑做空 跑，記錄在各轉(zhuǎn)角處是否發(fā)生短路，如此多次修改補(bǔ)償值進(jìn)行空跑量測后，才能以短路為剛 好解除或短路情況剛好發(fā)生時的位置，找到各組轉(zhuǎn)角角度的補(bǔ)償值，由此補(bǔ)償值可算出該 轉(zhuǎn)角位置的線撓曲量。由上述量測方法可知，需花費大量時間做預(yù)先加工路徑及多次空跑 實驗，會浪費許多被加工工件材料，尤其是針對不同角度的轉(zhuǎn)角及圓弧路徑必須重復(fù)進(jìn)行 多次實驗量測。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型提供了 一種對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與 補(bǔ)償?shù)难b置，該裝置是以視覺感測單元量測線形刀具的撓曲變形量，進(jìn)而調(diào)整補(bǔ)償加工參 數(shù)，以達(dá)到提高加工精度正確性的目的。本實用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，主要包括一視覺感測單元，該視覺單元用于記錄被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時 間所產(chǎn)生的放電火花影像；一數(shù)字處理單元，該用于處理運算在所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時間差與線形刀具移動速度的關(guān)系，進(jìn)而可產(chǎn)生不同預(yù)定高度位置的線撓曲量；一補(bǔ)償調(diào)整單元，該補(bǔ)償調(diào)整單元以所述線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并 根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)；一加工控制單元，該加工控制單元以所述修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工 的工具機(jī)的實際加工運動；所述視覺感測單元將其捕捉到的所述影像傳遞給所述數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處 理單元將其處理運算得到的所述線撓曲量傳遞給所述補(bǔ)償調(diào)整單元，所述補(bǔ)償調(diào)整單元將 其產(chǎn)生的所述修正后的加工參數(shù)傳遞給所述加工控制單元，以達(dá)到提高加工精度正確性的 目的。本實用新型所采用的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述視覺感測單元為一數(shù)碼錄像裝置。所述線形刀具為線電極。所述以放電形態(tài)加工的工具機(jī)為線切割放電加工機(jī)。所述加工控制單元為線切割放電加工機(jī)控制器。本實用新型的有益效果是本實用新型是使用一視覺感測單元量測被加工工件在 不同預(yù)定高度位置和不同時間所產(chǎn)生的放電火花影像；通過一數(shù)字處理單元處理運算不同 預(yù)定高度位置的第一次顯現(xiàn)放電火花的時間差與線形刀具移動速度的關(guān)系，進(jìn)而得出不同 預(yù)定高度位置的線撓曲量；再由一補(bǔ)償調(diào)整單元以線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并 根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)； 最終由一加工控制單元以修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工的工具機(jī)的實際加工運 動。本實用新型可以調(diào)整修正因線形刀具撓曲所造成的加工軌跡誤差，以達(dá)到提高加工精 度的正確性的目的。
圖1為本實用新型的對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置示意圖；圖2為本實用新型所述數(shù)碼錄像裝置、線電極及被加工工件間的位置關(guān)系圖；圖3為本實用新型所述線電極移動撓曲示意圖。
具體實施方式
實施例如圖1所示，本實用新型的對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)?裝置，主要包括一視覺感測單元A，該視覺單元用于記錄被加工工件在不同預(yù)定高度位置 和不同時間所產(chǎn)生的放電火花影像；一數(shù)字處理單元B，該用于處理運算在所述不同預(yù)定 高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時間差與線形刀具移動速度的關(guān)系，進(jìn)而可產(chǎn)生不同預(yù)定 高度位置的線撓曲量；一補(bǔ)償調(diào)整單元C，該補(bǔ)償調(diào)整單元以所述線撓曲量作為調(diào)整加工 參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正 后的加工參數(shù)；一加工控制單元D，該加工控制單元以所述修正后的加工參數(shù)控制以放電 形態(tài)加工的工具機(jī)的實際加工運動；所述視覺感測單元將其捕捉到的所述影像傳遞給所述 數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處理單元將其處理運算得到的所述線撓曲量傳遞給所述補(bǔ)償調(diào) 整單元，所述補(bǔ)償調(diào)整單元將其產(chǎn)生的所述修正后的加工參數(shù)傳遞給所述加工控制單元，
4如此即可調(diào)整修正因線電極撓曲所造成的加工軌跡誤差，進(jìn)而提高線切割放電加工機(jī)加工 精度的正確性。如圖2所示，該視覺感測單元A的一個數(shù)碼錄像裝置1被安置于一固定位置，用于 記錄線電極3接近被加工工件時的放電火花影像，產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；兩組導(dǎo)線器為上導(dǎo)線器 21、及下導(dǎo)線器22 ；及一連續(xù)跑動的細(xì)線形的線電極3在上導(dǎo)線器21、及下導(dǎo)線器22夾持 中跑動，并以垂直于被加工工件4水平面的方式水平行進(jìn)移動，當(dāng)線電極3行進(jìn)至接近被加 工工件4進(jìn)入間隙放電的區(qū)域時，即開始產(chǎn)生放電火花的現(xiàn)象，線撓曲現(xiàn)象也伴隨發(fā)生。如圖3所示，當(dāng)線電極3行進(jìn)至位置a時，數(shù)碼錄像裝置1尚未補(bǔ)捉到任何放電火 花的數(shù)字影像；當(dāng)線電極3行進(jìn)至位置b時，分別在被加工工件4底部相對高與頂部相對低 的兩端位置，被數(shù)碼錄像裝置1補(bǔ)捉到開始放電火花的數(shù)字影像；當(dāng)線電極3行進(jìn)至位置c 時，分別在被加工工件4底部相對更高的一端與頂部相對更低的一端，分別出現(xiàn)有幾mm長 度的放電火花影像被數(shù)碼錄像裝置1補(bǔ)捉到。因為放電現(xiàn)象將發(fā)生在線電極3的前端與側(cè) 邊，放電的時間將可在第一次放電火花發(fā)生時被計數(shù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)一種穩(wěn)定切割放電的狀態(tài)時， 量測被加工工件4側(cè)邊的端點到被加工工件4側(cè)邊的中間點，可得放電火花位置由被加工 工件4側(cè)邊的兩端點逐漸移動延伸至中間點。數(shù)字處理單元B的程序流程為第一處理程序可處理數(shù)碼錄像裝置1在單位時間 內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)個影像數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，第二處理程序檢出被加工工件的不同預(yù)定高度位置第一次 顯現(xiàn)放電火花的時間差與第三處理程序設(shè)定的線形刀具移動速度的關(guān)系，即可在第四處理 程序中運算處理產(chǎn)生對應(yīng)于不同預(yù)定高度位置的線撓曲量，在第五處理程序中儲存不同預(yù) 定高度位置的線撓曲量以提供給補(bǔ)償調(diào)整單元C。線撓曲量可以被定義為AS = AtXf其中，Δ S代表線撓曲量；f代表切割速度mm/min(即線形刀具移動速度)；Δ t代 表不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時間差；在下述實施例狀況時被加工工件厚度=50mm，材料SKDl 1，φ 0. 25mm銅線電極；線切割放電加工機(jī)的加工參數(shù)啟始電壓=90V；放電=14(0. 7us)；斷電=9(9us)；電弧開始=9(0. 45us)；電弧結(jié)束=8 (8us)；線張力=1200g；線行速度=10m/min ；間隙電壓=44V；進(jìn)給率=2. 4mm/min ；因為加工被加工工件厚度為50mm，銅線電極的切割速度固定為2. 4mm/min，數(shù)碼 錄像裝置一秒鐘產(chǎn)生30張數(shù)字影像，所以每張影像代表的銅線電極位移量是等于(2. 4mm/min)X (min/60sec)X (lsec/30F) = 1. 333um/F就等于每一張圖像代表著1. 33um的線撓曲量，所以由此方式計算被加工工件不 同的預(yù)定高度位置，分別需經(jīng)過幾張圖像方才出現(xiàn)第一次放電火花，即可得到被加工工件 不同的預(yù)定高度位置的線撓曲量，產(chǎn)生如表1的數(shù)據(jù)表權(quán)利要求一種對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在于主要包括一個用于記錄被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時間所產(chǎn)生的放電火花影像的視覺感測單元；一個用于處理運算在所述不同預(yù)定高度位置第一次顯現(xiàn)放電火花的時間差與線形刀具移動速度的關(guān)系，進(jìn)而可產(chǎn)生不同預(yù)定高度位置的線撓曲量的數(shù)字處理單元；一個以所述線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，進(jìn)而產(chǎn)生修正后的加工參數(shù)的補(bǔ)償調(diào)整單元；一個以所述修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工的工具機(jī)的實際加工運動的加工控制單元；所述視覺感測單元將其捕捉到的所述影像傳遞給所述數(shù)字處理單元，所述數(shù)字處理單元將其處理運算得到的所述線撓曲量傳遞給所述補(bǔ)償調(diào)整單元，所述補(bǔ)償調(diào)整單元將其產(chǎn)生的所述修正后的加工參數(shù)傳遞給所述加工控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在 于所述視覺感測單元為一數(shù)碼錄像裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在 于所述線形刀具為線電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在 于所述以放電形態(tài)加工的工具機(jī)為線切割放電加工機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，其特征在 于所述加工控制單元為線切割放電加工機(jī)控制器。
專利摘要本實用新型公開了一種對線形刀具加工位置撓曲進(jìn)行量測與補(bǔ)償?shù)难b置，主要包括視覺感測單元、數(shù)字處理單元、補(bǔ)償調(diào)整單元和加工控制單元，視覺感測單元將其捕捉到的被加工工件在不同預(yù)定高度位置和不同時間所產(chǎn)生的放電火花影像傳遞給數(shù)字處理單元，數(shù)字處理單元將其處理運算得到的線撓曲量傳遞給補(bǔ)償調(diào)整單元，補(bǔ)償調(diào)整單元以線撓曲量作為調(diào)整加工參數(shù)的依據(jù)，并根據(jù)不同加工路徑選擇不同補(bǔ)償調(diào)整方式來修正加工參數(shù)，并將修正后的加工參數(shù)傳遞給加工控制單元，由加工控制單元以修正后的加工參數(shù)控制以放電形態(tài)加工的工具機(jī)的實際加工運動，本實用新型可以調(diào)整修正因線形刀具撓曲所造成的加工軌跡誤差，以達(dá)到提高加工精度的正確性的目的。
文檔編號B23H7/02GK201744761SQ20102017024
公開日2011年2月16日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者梁瑞芳 申請人:昆山徠通機(jī)電科技有限公司