專利名稱：：電火花線切割加工方法及裝置的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用于控制電火花線切割加工工藝的方法以及一種電火花線切割加工裝置。
背景技術：
：電火花線切割加工(WEDM)是一種極其通用而且精確的加工工藝。通過線電極(電極絲)在工件中切割所需的輪廓。電極絲與工件根據加工程序的指令彼此相對移動。工件材料通過電極絲與工件之間施加的電火花脈沖的作用而被去除。高端WE匿獲得1ym以下的形狀精度以及0.05iim以下的表面粗糙度Ra。這些結果是通過釋放極低能量的放電脈沖而獲得的。整個加工精度由全部誤差分量的總和所確定。所期望的是，過去被容許的誤差應當自此之后被予以考慮。在WE匿中，如果不考慮阻力誤差、電極絲振動、電極絲損耗量等，那么工具與工件的接合基本上是線性的。對于某些工件材料、工作條件等，電極絲會在加工表面上留下一些垂直延伸的切割痕跡。切割痕跡以突脊和溝槽的形式出現。有多種原因導致切割痕跡的出現。有時，突脊是由于工件材料的異質性，特別是傳導性比基底材料小得多的夾雜物，例如渣粒、氧化物等。如圖1中所示，局部材料缺陷導致顯著的離析出來的突脊。有時，切割痕跡是由于諸如在上部電源處或者電極絲導向器處堆積的較柔軟的電極絲涂覆材料的磨損碎片的突然分離所導致。由于存在這些局部缺陷，電極絲會發生少量的側向偏移，但是大到足以在走絲方向上留下切割痕跡。有時，切割痕跡是肉眼可見的，并且因此是非常不期望出現的。例如在電力中斷的情況下，停止以及重新啟動WEDM工藝是切割痕跡的另一種成因。困難的工作條件或者不正確的設置是切割痕跡的其它成因。這里，在大多數情況下，突脊以及溝槽在整個加工表面上或者工件的整個側面上出現，如圖2中所示。這些切割痕跡遠遠小于由材料的缺陷所導致的大多數離析出來的突脊。放電脈沖的能量在每個連續切割中降低，從而使得有些時候難于通過傳統方法去除切割痕跡。BtHLER在DE4222186C2中提出，當沿著筆直或者僅略微彎曲的段進行精加工時，在切割方向上使該電極絲略微傾斜(也可參見BtJHLER的同族申請us5'438'178，例如圖4;說明書第5欄67行-第6欄22行；權利要求4)。上下電極絲導向器中的一個在另一個電極絲導向器之前預先使用，這導致上下加工路徑之間的輕微延遲。由于TO匿通常在主切割以及一個或多個修整切割中執行，因此在連續切割中以變角度沿著加工路徑引導線電極。這樣，至少部分去除了切割痕跡-實現了表面平滑化。同時，BtHLER提供了有關上下電極絲導向器之間的移位量的信息，從而獲得良好的平滑。然而，BtHLER并未公開該方法如何在實際中應用以及在何種情況下在實際中應用，并且尤其沒有公開該方法在拐角以及大曲率的弧形段中如何應用。本發明的目的是提供一種用于控制WE匿工藝的改良方法以及一種改良的電火花線切割裝置。
發明內容根據第一方面，本發明提供一種用于控制電火花線切割加工的方法，該方法包括以下步驟確定出將要在工件中切割的預先確定輪廓的至少一個預先確定的輪廓偏差；確定出至少一個幾何元素的曲率，該幾何元素限定出將要在工件中切割的輪廓的至少一段；根據預先確定的輪廓偏差并根據至少一個預先確定的幾何元素的曲率計算出上導向器和下電極絲導向器的偏移量；并通過使得上導向器相對于下電極絲導向器移動來設定偏移量，從而使得在工件中切割出幾何元素期間，由上電極絲導向器以及下電極絲導向器引導的線電極在工件的當前切割方向上傾斜。根據第二方面，本發明提供一種電火花線切割裝置，該裝置包括控制器，其用于控制在工件中切割包括至少一個幾何元素的輪廓；線電極以及用于引導線電極的上電極絲導向器和下電極絲導向器，該上電極絲導向器和下電極絲導向器能夠由控制器控制，其中，該控制器適于執行根據第一方面所述的方法。本發明的其它方面在從屬權利要求、隨后的描述以及附圖中予以闡述。參照附圖經由示例說明本發明的實施方式，其中圖1顯示了切割之后工件表面上的突脊；圖2顯示了切割之后工件表面上的多個突脊和溝槽；圖3a示出了用于使工件表面平滑化的方法的實施方式；圖3b進一步示出了圖3a的表面的平滑化；圖4a示出了切割之后工件表面上的突脊；圖4b-4d示出了圖4a中顯示的表面平滑處理方法的效果；圖5示出了電極絲導向器的傾斜度以及所導致的上下電極絲導向器的偏移量；圖6示出了當使線電極傾斜以及切割彎曲的輪廓時發生的輪廓偏差；圖7a示出了根據實施方式的使線電極相對于預編程的加工路徑傾斜的第一種方案，其中，線電極與工件的頂面及底面的上交叉點及下交叉點分別落在加工路徑上；圖7b示出了根據實施方式的使線電極相對于預編程的加工路徑傾斜的第二種方案，其中，行經工件的線電極的中點落在加工路徑上；圖7c示出了根據實施方式的使線電極相對于預編程的加工路徑傾斜的第三種方案，其中，線電極的傾斜度處于圖7a和7b的兩個極值之間；圖8示出了將要切割輪廓的幾何元素的末段內的線電極的傾斜度的變型；圖9示出了離開加工路徑之后線電極的傾斜度的變型；圖10示出了具有六個幾何元素的輪廓；圖lla示出了圖10的輪廓以及幾何元素之間的過渡段處的圓弧運動；圖llb-lld示出了幾何元素之間的過渡段處的各種環形運動；圖12a-12d更詳細地說明了偏移量的計算；圖13a示出了修正線電極在兩個幾何元素之間的各個過渡段處的傾斜；圖13b示出了根據實施方式的方法，其中，對于每個幾何元素，將偏移量都被設定為最大偏移量；圖13c示出了根據實施方式的方法，其中，將偏移量設定為幾何元素的最小偏移圖14示出了通過在某一距離上以不同的速度移動上下電極絲導向器從而使線電極傾斜的工藝；圖15顯示了加工間隙距離，圖16示出了過度切割，以及圖17示出了根據本發明的實施方式的電火花線切割加工裝置。具體實施例方式圖17示出了電火花線切割加工裝置的實施方式。然而，在對圖17進行進一步的詳細描述之前，需要討論一些通用術語。如已經在引言部分中提到的那樣，現有技術中的BtJHLER文獻沒有公開例如將要在工件中切割的輪廓的彎曲幾何元素中，如何執行線電極的傾斜及所導致的表面平滑處理。已經認識到，如果沒有充分考慮幾何條件的話，該方法的實施會弊大于利。在加工路徑、即，將要工件中切割的輪廓的任意段中隨意使用平滑處理方法會導致不定的形狀誤差，這是由工件中應當切割的輪廓與工件中實際切割的輪廓之間的偏差所引發的。例如，在具有細節的輪廓段以及銳角轉角段中，使電極絲在切割方向上傾斜導致不能容許的形狀誤差，尤其是垂直真直度誤差。通過在彎曲段內保持電極絲在切割方向上偏斜(傾斜)，垂直形狀分別在外部曲線中變得凹入并在內部曲線中變得凸出。從純幾何角度來說，在彎曲路徑段中與切割方向垂直的橫截面顯示出雙曲線而不是直線。輪廓誤差或者輪廓偏差取決于彎曲段的半徑，并取決于由電極絲的傾斜角度給出的上下加工路徑之間的延遲或者偏移。換句話說，已經認識到，在上下加工路徑的偏移量與輪廓誤差之間存在折衷。當控制電火花線切割裝置或者工件的電火花線切割加工工藝時，用于表面平滑處理的線電極的傾斜度與所引起的輪廓誤差之間的折衷可用于設定導致容許輪廓或形狀誤差的用于線電極的"最優"、即最大容許傾斜度。在某些實施方式中，確定將要在工件中切割的預先確定輪廓的至少一個輪廓偏差。如已經提到的那樣，輪廓偏差(或者輪廓/形狀誤差)是工件中應當切割的輪廓與工件中實際切割的輪廓之間的偏差。該輪廓偏差是由線電極的傾斜度所產生的并且是相對于非傾斜、即垂直線電極的情況下的切割輪廓的偏差。該(容許)偏差可以例如由使用者預先確定。其它誤差會引起附加的輪廓偏差，例如源于對線電極的諸如點火電壓、放電電流等的其它參數進行控制的誤差。工件中應當切割的輪廓包括至少一個幾何元素。幾何元素是具有諸如直線、弧線、轉角等的特定形狀的一段輪廓。接下來，確定至少一個幾何元素的曲率，該至少一個幾何元素限定出將要在工件中切割的輪廓中的至少一段。由此，在這個階段，已知用于確定"最優"傾斜度的信息幾何元素的曲率和容許輪廓誤差。隨后，根據預先確定的輪廓偏差并根據至少一個預先確定的幾何元素的曲率，計算上導向器以及下電極絲導向器的偏移量。通過使上下電極絲導向器偏移，使電極絲傾斜，即電極絲運動到它的垂直方向之外，并且電極絲相對于它的垂直位置形成偏斜角度或者傾斜角度。例如，上下電極絲導向器被分別定位在工件的上方和下方，并且引導線電極沿其路線經過工件。在工件中切割幾何元素期間，通過使上導向器相對于下電極絲導向器移動來設定偏移量，從而使得由上下電極絲導向器所引導的線電極在工件的當前切割方向上傾斜。例如通過移動上電極絲導向器、下電極絲導向器或者上下電極絲導向器，可以實現上下電極絲導向器之間的相對運動。通過使電極絲(電極)在切割方向上傾斜，可以實現工件的切割表面的平滑化。通過傾斜的線電極提高諸如從工件的表面突出的脊部或者其它結構的切割痕跡的平滑化，原因是由于存在電極絲的傾斜，延長了線電極與切割痕跡之間的接觸時間。由此，線電極與切割痕跡接合更長時間并且由此提高了切割痕跡的平滑化。例如，通過使上電極絲導向器(WGu)與下電極絲導向器(WGJ彼此相對移動而使電極絲以角度Y傾斜，從而導致在工件水平面處出現偏移量(s)。這例如通過保持下電極絲導向器WG^靜止同時移動承載工件的X/Y十字工作臺，并且通過借助于U/V十字工作臺來移動上電極絲導向器來實現。通常，X/Y平面基本上平行于地表并且X/Y十字工作臺適于在該X/Y平面內使得安裝在其上的工件移動。U/V十字工作臺適于例如使上電極絲導向器相對于下電極絲導向器移動，從而使得電極絲能夠在例如平行于切割方向或者同樣相對于切割方向成一定角度的不同方向上傾斜。上點(Pu)以及下點(PJ例如分別是電極絲軸線與工件的頂面及底面的交叉點。偏移量s可以被看作是這個上點Pu與下點之間的距離在X/Y平面內投影的線段。由此，在這種情況下，該偏移量還取決于工件的高度(厚度)。總之，能夠在不同的位置處測量該偏移量例如它可以被看作是上下電極絲導向器之間的偏移量或者它可以被看作是上下交叉點之間的距離在X/Y平面內投影的線段。然而，兩個偏移量都通過使上和/或下電極絲導向器彼此相對移動予以設定，并且由于兩個偏移量彼此成比例，因此它們能夠輕易地互相轉換。換句話說，兩個偏移量是"可互換的"，并且在下文中在它們之間并沒有進行區分。當起動表面平滑處理時，電火花加工裝置的控制單元根據多種規則使電極絲在切割方向上傾斜，如稍后所述。使最初垂直的電極絲在電極絲切割方向上傾斜到最大容許傾斜角度并且保持在所述角度，只要連續幾何元素的曲率沒有迫使減小傾斜度或者將電極絲重新設定到垂直位置。通過使上下電極絲導向器(WGu，WGj在切割的同時以不同的速度移動，能夠改變電極絲的傾斜度。例如，在某些實施方式中，使電極絲導向器移動，從而使得工件頂面處的路徑速度高于底面處的路徑速度。在某些實施方式中，表面平滑處理方法通常用于精加工步驟中，并且可以例如包括一種或多種具有變偏斜角度和/或切割方向的修整切割。然而，已經可以以主切割的方式利用表面平滑處理方法。實驗已經顯示出，電極絲約為0.5°的較小傾斜度導致了電極絲切割方向上的粗糙度(Ra丄)的顯著降低。利用略高的傾斜度就能使粗糙度進一步降低，但是不利于形狀精度，因此有益的傾斜角度為大約o.5。-r。對于WE匿特有的是，電極絲切割方向上的粗糙度(Ra丄)小于穿絲方向上的粗糙度(Ra=)。在某些實施方式中，穿絲方向上的粗糙度(Ra=)保持基本上不受本表面平滑處理方法的影響。在某些實施方式中，由于穿絲方向上的粗糙度(Ra=)接近電極絲切割方向上的粗糙度(Ra丄)，因此提高了Ra=/Ra丄的比率。這樣，WE匿特有的表面狀況就會更加不明顯。為了避免輪廓偏差超過比值，將計算出來的偏移量與預先確定的最大偏移量相比較。在計算出來的偏移量大于最大允許偏移量的情況下，該偏移量被設定為最大偏移量。在某些實施方式中，根據預先確定的輪廓偏差以及當前幾何元素的曲率計算當前幾何元素的最大偏移量。如上所述，該偏移量通過使上下電極絲導向器彼此相對移動而獲得。在切割當前幾何元素之前或者在切割當前幾何元素期間，可以執行該移動。通過計算最大偏移量，能夠在切割當前幾何元素之前設定該最大偏移量，并且例如，將其保持恒定直到完成當前幾何形狀的切割。例如在起點段或者起始段、中間段以及末端段中可將幾何元素進一步分段。由此，可計算用于當前幾何元素的末端段的偏移量。接下來，計算下一個幾何元素的最大偏移量。通過設定偏移量，使得該偏移量不會超過用于下一個幾何元素的最大偏移，由此當前幾何元素與下一個幾何元素之間存在平滑過渡段是可能的。如上所述，輪廓包括可以是不同的幾何元素。由此，存在著從一個(當前)幾何元素到另一個(下一個)幾何元素的過渡段。通過確定用于當前幾何元素的末端段的(當前)偏移量以及用于下一個幾何元素的最大偏移量，可將該偏移量設定為例如相同的值。存在多個實施方式，以改變從一個幾何元素到下一個幾何元素的過渡段中的偏移例如，在某些實施方式中，在用于當前幾何元素的最大偏移量超過用于下一個幾何元素的最大偏移量的情況下，在該幾何元素的末端段中，將偏移量連續減小到用于下一個幾何元素的最大偏移。在其它實施方式中，偏移量在各個幾何元素的末端處、也就是在一個(當前)到另一個(下一個)幾何元素的過渡段處被降低到零。還可以設定用于兩個相鄰幾何元素的偏移量。在這種情況下，不需要改變從一個到另一個幾何元素的過渡段的偏移量。例如，可將該偏移量設定成用于至少兩個相鄰幾何元素的至少兩個相鄰幾何元素的最小的最大偏移量。當然，還可以考慮多于兩個幾何元素。在某些實施方式中，將用于當前幾何元素的起點的偏移量連續增加到用于當前幾何元素的最大偏移量。如上所述，在曲率半徑(R)極小或者作為曲率半徑的倒數的曲率(K)極大的情況下，輪廓偏差可能變得過大。這種情況同樣在轉角元素中出現，該轉角元素例如基本上形成垂直角度。由此，在某些實施方式中，在下一個幾何元素的曲率半徑等于或者小于預先確定的最小曲率半徑或者在當前幾何元素到下一個幾何元素的過渡段包括轉角元素的情況下，將該偏移量連續減小到零。在從一個幾何元素到另一個幾何元素的過渡段處設置偏移量的另一個可能性是在該過渡段處插入另一個切割或者非切割運動，其中將偏移量設定為用于接下來的幾何元素的新值。例如，將至少一個環形運動插入到當前幾何元素到下一個幾何元素的過渡段中，并且在該環形運動期間設定用于下一個幾何元素的偏移量。該環形運動并非必須包括弧形或圓形元素，而是它可以是三角形或者橢圓形等。環形運動提供了將偏移量設定為新值的可能性，并且能夠選擇提供這種可能性的用于該環形運動的全部形狀。如上所述，在某些實施方式中，在工件中切割輪廓的線電極在工件的頂面上形成上輪廓點(Pu)并在工件的底面上形成下輪廓點(PJ。在這種實施方式中，通過使上輪廓點(Pu)和/或下輪廓點(PJ減速和停止中的至少一種可調整偏差(s)的每種變型。為了進一步提高表面的平滑化，可翻轉線電極的傾斜方向，以用于工件的連續修整切割。在某些實施方式中，以在切割方向上并未傾斜線電極的方式執行工件的至少一個主切割，而在接連的修整切割中使線電極傾斜。在某些實施方式中，電火花線切割加工裝置通常包括控制器以及線電極，該控制器用于控制在工件中切割出包括至少一個幾何元素的輪廓。上電極絲導向器以及下電極絲導向器適于引導以及定位該線電極，例如以使線電極在切割方向上傾斜。控制器控制上下電極絲導向器并且控制器還適于執行如上所述的方法中的任一種。返回到圖17，電火花線切割加工(WEDM)裝置包括用于引導線電極4的下臂6和上臂7。線電極4經過被工件夾具10所保持的工件1，并且切割出切割機件2。X-Y十字工作臺9使工件1在X和Y方向上運動并且由此在毛坯1中切割出特定形式。U-V十字工作臺9適于經由上電極絲導向器11使得線電極相對于下電極絲導向器12運動。通過在U/V方向上移動上電極絲導向器11，使得線電極4例如在切割方向上傾斜。為了控制線電極4與機件2的適當偏置距，上光電探測器14以及下光電探測器15探測機件2上方及下方的操作附近的火花亮度。通常，通過一個或多個連續切割、例如通過(粗略的)主切割以及多個(精確)修整切割切出機件2。在某些情況下，如上所述，即便在執行修整切割之后，機件2的表面也將會顯示出切割痕跡。通過利用U-V十字工作臺9使線電極4在切割方向上傾斜，機件2的表面被平滑處理，原因是線電極4以一定角度消除切割痕跡，并且由此與各個切割痕跡保持更長時間的接觸。下面詳細說明表面平滑效應以及用于執行平滑處理的方法。通過使電極絲在連續切割中在切割方向上略微傾斜，在連續切割中并不"立刻"接合首次切割中產生的切割痕跡。可將電極絲與切割痕跡的接合表現為兩段的交叉，即電極絲僅立刻接合切割痕跡的一小部分。由此，由于存在拉平效應使表面平滑化。在某些實施方式中，表面平滑處理尤其對突脊發揮作用，原因是這些脊部顯著暴露在火花放電的作用下。圖3a和3b顯示了在修整切割操作期間具有切割痕跡的工件。出于簡化的目的，只顯示出3個切割痕跡。電極絲由上下電極絲導向器WGu和W^引導。電極絲從上到下接合該切割痕跡。在圖3a中，電極絲與切割痕跡相遇，而在圖3b中，已經越過了切割痕跡的大約一半。圖4a顯示了主切割之后的工件表面，而工件的整個表面上都具有垂直延伸的切割痕跡。工件通過逐步降低的脈沖能量以及減小的工作間隙距離來連續受到多個修整切割，從而獲得了所需的表面質量(圖4a-4d)。如上所述以及圖6中所示，在某些施方式中，該表面平滑處理方法意指在彎曲路徑段中產生了稱之為形狀誤差Es的相對于預先確定輪廓的偏差，其由上下電極絲導向器之間的延遲所導致。當使電極絲在切割方向上傾斜時，由于在彎曲路徑段中不能使上點Pu、下點^以及中間點全部與額定加工路徑相對應，因此產生了形狀誤差Es。該形狀誤差Es與幾何元素的曲率成比例，并且與偏移量s成比例，該偏移量s是例如上點Pu與下點的偏移量。從加工程序中推導出用于各個幾何元素的半徑，而形狀誤差的最大容許值E，，由使用者限定并且存儲在WE匿裝置的控制單元的存儲器中。形狀誤差的最大容許值Esmax用于計算彎曲段中的偏移量s。對于典型的WE匿應用，最大容許形狀誤差E，x可以大約為liim，但是當涉及到高形狀精度時，最大容許形狀誤差E，x應當適當低于lym。控制單元提供了最大容許形狀誤差Esmax的缺省值并且可被設計成僅接受特定范圍內，例如低于3m的Esmax的輸入值。當僅僅要提高表面狀況時，這種較大的值才可以是能夠接受的。作為替代，控制單元可以根據加工尺寸、輪廓的最小特征尺寸(即半徑，圓角尺寸等)和/或其它質量目標值而自動產生形狀誤差的最大容許值Esmax。在某些實施方式中，Esmax僅僅表示本平滑處理方法在彎曲段中所允許的形狀誤差的最大容許值。可以理解的是，所述值還可根據缺省的或者使用者限定的包括形狀誤差的所有成因的總體容許輪廓誤差Ekmax得出，或者通過表示所需精度的其它參數得出。控制單元還可提供用于最大傾斜角度YSmax的缺省值或者提示使用者輸入所述值。由于傾斜角度Y和偏移量s相互關聯，因此最大偏移量s^可以根據最大傾斜角度YSmax的值或者根據工件的高度Hw計算出來。s=tan(Y)*Hws隨=tan(Ys隨)*Hw在直線、即沒有弧線的加工路徑中，一旦使電極絲在切割方向上傾斜(Y=常數，曲率K=0，以及K=1/R并且R=)，那么該平滑處理方法就不會引起形狀誤差、即凹入或凸起的表面。在直線加工段內最終必須減小偏移量s，以避免在當前幾何元素到接連的幾何元素的過渡段處存在不連續性。例如，由于存在銳角轉角，將電極絲重新設定成在垂直位置中達到轉角，由此在當前幾何元素內起動的對于電極絲的修正。在彎曲的加工路徑(曲率K#0)中，該平滑處理方法導致特定的形狀誤差Es。由此，偏移量s必須根據容許形狀誤差E^M以及根據當前幾何元素的半徑進行設定。此外，如在直線加工情況下所說明的那樣，偏移量s最終根據連續幾何元素的曲率而被減小，從而避免在從當前到接下來的幾何元素的過渡段處存在不連續性。在一般情況下，瞬時偏移量s作為最大傾斜角度值YSmax或者最大偏移量s,、最大容許形狀誤差Esmax以及當前和連續的幾何元素的曲率K而被計算出。在某些實施方式中，控制單元提供了最小平滑半徑R^n的缺省值，從而在銳角轉角和小半徑的情況下將該表面平滑處理方法排除在外。控制單元提供了最大容許形狀誤差ESMX的缺省值，并且可設計成只接受特定范圍內、例如低于5mm的Rsmin的輸入值。特有的最小平滑半徑ILin可以是lmm。該值可以根據加工尺寸、WE匿的性能、所使用的電極絲直徑或者其它參數進行限定。—旦已知偏移量s，就可以通過比例原則并且考慮到工件的高度Hp上電極絲導向10器WGu與工件頂部之間的距離以及下電極絲導向器WG^與工件底部之間的距離計算出上電極絲導向器WGu與下電極絲導向器WG^的運動。接下來，將半徑R當作是包括偏置值的幾何元素的半徑。幾何元素的半徑由加工程序限定。偏置值、也就是電極絲的軸線與工件所需的幾何形狀之間的距離(+或者-)在用于每個加工步驟(主切割和修整切割)的偏置表中所限定。關于如何使電極絲相對于編程的加工路徑發生傾斜，存在于多個實施方式中實現的多種方案。根據平滑處理方法的第一種方案，點Pu和處在加工路徑上(圖6、7a)。在這種情況下，偏移量s表示彎曲路徑段中的弦。最大形狀誤差對應于Pu與之間的中點Pm處的彎矢。在這種情況下，將設定為處于最大允許形狀誤差內的允許偏移量s計算如下(s/2)2=R2-(R-Es)2->s=2*V(2*R*ES_ES2)根據第二種方案，上點Pu與下點P^之間的中點Pm處在加工路徑上(圖7b)。在這種情況下，偏移量s是加工路徑的切線并且最大形狀誤差在偏移量s的末端、即Pu和處出現。在這種情況下，將設定為處于最大允許形狀誤差內的允許偏移量s計算如下(s/2)2=(R+Es)2-R2->s=2*V(2*R*Es+Es2)根據第三種方案，末端Pu和以及是中點Pm均不處于編程的加工路徑上，而是改為電極絲相對于編程的加工路徑的傾斜度使得末端處與中點處的形狀誤差相等(圖7c)。照這樣，以最佳方式與編程的加工路徑相對應。此時，將設定為處于最大允許形狀誤差內的允許偏移量s計算如下(s/2)2=(R+Es)2-(R-Es)2->s=2*V(4*R*Es)=4*V(R*Es)根據第一和第二種方案計算出來的偏移量s幾乎是相同的，原因是E/<<2*R*Es。根據第三種方案計算出來的偏移量s比根據第一和第二種方案約大V2倍。換句話說，由于誤差被平均分配到額定加工路徑的兩側上，因此同一偏移量s導致較小的形狀誤差。上述或者其它關于如何使電極絲相對于編程的加工路徑傾斜的方案中的一種可以由使用者進行選擇或者由控制單元根據實際加工而自動地設定。在耦合的沖模部件的情況下，生產出沖頭和模具以避免過盈。例如，為了安全起見，根據第一種方案制成所有的外部曲線并且根據第二種方案制成內部曲線。如圖5所示，將偏移量s分成兩個相等的部分，其中Pu早于Pml/2s并且在Pm之后延遲1/2s，或者反之。由于上電極絲導向器WGu與工件頂部之間的距離以及下電極絲導向器WG^與工件底部之間的距離基本上是相等的，因此中點Pm處在工件高度Hw的一半處。在接下來的描述中，主要參考使用上述第二個選擇方案的實施方式，也就是偏移量s的中點Pm與編程的加工路徑相對應(圖5和圖7b)。如上所述，在某些實施方式中，考慮到具有大曲率的弧形段和轉角，已經對電極絲進行修正。然而，表面平滑處理方法可與特定的轉角策略相結合，其中，在陽角中，通過插入例如JP59-115125中所提出的圓弧運動或者通過在加工路徑附近插入環形運動或者通過使電極絲移動遠離加工路徑，對加工路徑進行選擇性地修正。與如圖8中所示的在加工路徑上進行修正有所不同，電極絲離開了一個或多個環中的原始加工路徑，如圖9和llb-lld所示，使得一個或多個連續的幾何元素可加工成具有在特定段內允許的最大傾斜角度Y。11這樣，可以產生具有最小形狀誤差的銳角轉角并且同時保持電極絲傾斜度從而獲得良好的表面平滑化。在加工路徑的插入段中，形狀精度是不相關的，因此電極絲可以予以隨意傾斜及修正。該方法還可被系統地用于幾何元素中具有不同曲率的各個過渡點處。例如，可以在直線段與彎曲段之間增加圓弧運動，如圖lla所示。所需要的傾斜角度Y被設定在該圓弧段內。這樣，能夠在各個幾何元素的整個長度上施加恒定的最大偏移量sEmax。由于不能總是應用上述"技巧"，因此在某些實施方式中，電極絲的傾斜度被控制在在幾何元素內。在某些實施方式中，特別由于上下電極絲導向器以不同的速度移動從而改變電極絲的傾斜度，這或許是該表面平滑處理方法需要考慮的方面。由此，在這種實施方式中，需要指示如何改變電極絲的傾斜度的至少一個參數。一種可能性是限定出Y=0與YSmax之間的距離L，反之亦然，如圖8所示。傾斜或者修正"速度"可以通過引入傾斜角度變化系數Ky予以限定，該傾斜角度變化系數Ky代表最大偏移量s^,與距離L之間的比率。這樣，距離L與將要設定的最大偏移量sKmax成比例。KY=Skx/L->L=sKMX/KYKY的值存儲在控制單元的存儲器中。KY的典型值為0.2，從而使得例如在最大偏移量sKmax=100iim的情況下，在L=500iim時完成電極絲傾斜或者修正。接下來的實施方式示出了如何利用特定的加工幾何形狀計算偏移量s。圖10的實施方式指的是由6個幾何元素組成的模具的加工。WE匿操作包括主切割以及兩個修整切割，而修整切割利用本表面平滑處理方法予以執行。工件高度A為18mm并且最大傾斜角度YSmax為1°。最大容許形狀誤差Esmax為1Pm并且最小平滑半徑RSmin為400i！m。傾斜角度變化系數KY為0.2。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>該實施方式中，為了獲得所需的形狀精度，至少必須滿足下面的主要原則-偏移量s小于或者等于各個幾何元素的最大偏移量sEmax(圖12b);-當前幾何元素GEn的端部的偏移量s小于或者等于接連的幾何元素GE(n+1)的最大偏移量s^x(圖12c，情況Fl，點劃線)。為了符合這條原則，必須足夠早地減小該偏移量s，始終考慮傾斜/修正"速度"。為了完全利用平滑處理方法，在相鄰的幾何元素的過渡處可以采用接下來的附加原則-在當前幾何元素GEn的起點處如果前一個幾何元素GE(n—d的端部處的偏移量s小于當前幾何元素GEn的起點處的偏移量s，那么力求達到當前幾何元素GE(n)的最大偏移量SEmax(圖12C，情況I1);-在當前幾何元素GEn的起點處如果前一個幾何元素GE(n—d的端部處的偏移量s大于或者等于當前幾何元素GEn的起點處的偏移量s，那么并不影響當前幾何元素GE(n)的偏移量s(圖12c，情況I2，虛線)；-在當前幾何元素GEn的末端。如果接連幾何元素GE(n+1)的起點的偏移s大于當前幾何元素GEn的末端的偏移s，那么當前幾何元素GE(n)的偏移s不受影響(圖12c，情況F2)。參考圖12a-12d，更加詳細地示出該實施方式中偏移量s的計算。首先，最大傾斜角度YSmax已經被設定為1°，由此限制了偏移量s，從而使得最大偏移量s^M為314iim(圖12a)。插入語除了上面所討論的邊界條件(原則)之外，應用于全部直線段以及半徑^過渡半徑R^"即最大偏移量sKmax所在處的半徑的全部弧形段的最大偏移量sKmax導致了最大允許形狀誤差Esmax。過渡半徑RSmax推導如下s=2*V(2*R*Es+Es2)其中Es=Esmax并且s=s一->Rs_=由此，根據本示例，過渡半徑Rs^為12.324mm。對于全部半徑R>RSmax，偏移量s=sKmax導致了形狀誤差Es《1m，而對于所有半徑R<RSmax，限制偏移量s以產生形狀誤差Es=Esmax=1iim。其次，偏移量s由各個幾何元素的曲率所限定(圖12b)。用于各個幾何元素GE的最大偏移量sEmax計算如下s=2*V(2*R*Es+Es2)其中R=包括偏置值的GE的半徑SEniax=2*V(2*RE*Es+Es2)第三，必須觀察最小平滑半徑R^n。在圖10的實施方式中，表面平滑處理方法應用于半徑^0.4mm的全部弧形段，由此，除了幾何元素5以外，該方法應用于半徑低于RSmin的所有幾何元素。由此，電極絲在加工路徑的這個段中并不傾斜。幾何元素12345615563280第四，將各個幾何元素的端部處的偏移量s減小到下一個幾何元素的起點所所允許的偏移量s(圖12c，點劃線)，以及第五，將各個幾何元素的起點處的偏移量s增加到有前面的限定所設定的邊界(圖12c，虛線)。圖12d顯示了將要根據加工路徑上的位置設定的偏移量s的全部邊界。存在其它實施方式以控制一系列幾何元素中的電極絲的傾斜度或者偏移量s。例如，電極絲總是在從一個幾何元素到另一個的過渡處進行修正，如圖13a所示。作為替代，能夠根據最小的最大偏移量s吣,來選擇偏移量s，從而使得電極絲在幾個幾何元素內保持在同一傾斜度，如圖13c所示。該技術方案尤其適用于具有極少銳角轉角以及極少半徑低于RSmin的弧形段的幾何元素。這種技術方案的缺點在于電極絲傾斜角度不是最優的，但是與現有技術相比，加工結果得到了改進并且會導致更加均質的表面。作為比較，上面說明的平滑處理方法在對應的圖13b中顯示出來。13如先前所說明的那樣，通過在彎曲段內保持電極絲在切割方向上傾斜，工件的垂直形狀分別在外部曲線中變得凹入并在內部曲線中變得凸出。眾所周知，WE匿處理期間電極絲的位置受到引力及斥力的影響，從而發生電極絲的偏轉(參見例如CH591919，EP0963272)。弓l力和斥力受到例如點火電壓、放電電流、脈沖停頓、點火延遲時間、工作間隙距離等的加工參數的影響。由此，在某些實施方式中，通過改變彎曲段中的一個或多個上述加工參數，能夠補償由該表面平滑處理方法所導致的誤差中的至少一部分。特別地，能夠根據預期的形狀誤差來改變幾何元素內的加工參數。如圖14所示，上下電極絲導向器以不同速度移動特定距離從而使電極絲在切割方向上傾斜。由此，在工件上下表面處的加工速度是不同的。這意味著在電極絲移動較慢的位置上去除較多的工件材料，并且反之亦然。換句話說，關于高度的工作間隙距離與加工速度成比例，如圖15所示。除了材料的略微過度去除之外，電極絲在電極絲切割方向上傾斜角度的改變會在過渡點處導致出現脊部，該脊部遍布工件高度的一部分。在圖16中，陰影區域示出了材料的過度去除、即過度切割。在某些實施方式中，為了限制所述誤差，將最大傾斜角度限制為對較小的值并且將傾斜距離L設定成足夠長(各自地，傾斜角度變化系數Ky應當較小)。隨著進一步測量，某些實施方式包括補償算法，其中，改變電極絲路徑以分別避免在改變電極絲傾斜角度的區域中的過度切割及切割不足。在這些區域內，例如通過與工件高度的一半處的加工距離Lm相對比，分別考慮上表面處的加工距離Lu以及下表面處的加工距離k，來消除過度切割和切割不足。實際上，這意味著使電極絲橫向、即垂直于切割方向傾斜，從而補償由電極絲在切割方向上的傾斜度的改變所引起的誤差。通過EP1769871獲知一種類似方法以提高錐度加工的精度。在某些實施方式中，控制單元提供了表面平滑處理方法所使用的設定參數的缺省值以計算偏移量s，并最終計算上下電極絲導向器的路徑。缺省值包括例如最大容許形狀誤差E，x、最大傾斜角度Y^x或者最大偏移量SK^、最小平滑半徑R^n、傾斜角度變化系數Ky等。缺省值可以由使用者予以改變用于特定的應用。在某些實施方式中，考慮到當前加工的特定參數，例如幾何形狀的類型(例如，從結構的到平面的)、所需精度、工件的厚度等，缺省值有控制單元通過采用特定算法來自動予以確定。在某些實施方式中，本發明還用于改進工件的整個加工表面的質量。然而，在某些實施方式中，表面平滑處理方法不需要在整個加工路徑上起動，而是可應用于其有限的段，例如以便消除入口切割區域中的脊部、提高功能表面的質量等。表面平滑處理方法實施方式已經參照所謂的圓柱形切割、即切割操作垂直于X/Y平面進行描述。熟練技術人員可以設想，本發明還可用于錐度切割操作或者其它適當的電火花線切割加工操作。參考標記列表電極絲切割方向上的傾斜角度Y最大傾斜角度YSmax偏移量sCN最大偏移量smax幾何元素的最大偏移量sEmax具有最大傾斜角度的最大偏移量sKmax傾斜距離L由偏移量s所導致的形狀誤差Es最大形狀誤差Esmax最大輪廓誤差Ekmax傾斜角度變化系數KY工件高度Hw彎曲的幾何元素的半徑R最小平滑半徑RSmin過渡半徑RSmax彎曲的幾何元素的曲率K上電極絲導向器WGu下電極絲導向器WG^工件上表面上的點Pu工件下表面上的點Pu與P^之間的中點Pm工件1切割機件2線電極4下臂6上臂7X-Y十字工作臺8U-V十字工作臺9工件夾具10上電極絲導向器11下電極絲導向器12上光電探測器14下光電探測器151權利要求一種用于控制電火花線切割加工的方法，包括以下步驟-確定出將要在工件中切割的預先確定輪廓的至少一個預先確定的輪廓偏差(Esmax)；-確定至少一個幾何元素的曲率，所述幾何元素限定出將要在工件中切割的輪廓的至少一段；-根據預先確定的輪廓偏差(Esmax)并根據至少一個預先確定的幾何元素的曲率計算出上電極絲導向器(WGU)和下電極絲導向器(WGL)的偏移量(s)；-通過使所述上電極絲導向器(WGU)相對于所述下電極絲導向器(WGL)移動來設定所述偏移量(s)，從而使得在工件中切割出所述幾何元素時，使得由所述上電極絲導向器(WGU)與所述下電極絲導向器(WGL)引導的線電極在所述工件的當前切割方向上傾斜。2.如權利要求l所述的方法，還包括將計算出來的所述偏移量(s)與預先確定的最大偏移量(smax)相比較，并且在計算出來的所述偏移量(s)大于所述最大偏移量(smax)的情況下，將所述偏移量(s)設定為最大偏移量(smax)的步驟。3.如權利要求1或2所述的方法，還包括根據預先確定的所述輪廓偏差(Esmax)以及當前幾何元素的曲率計算當前幾何元素的最大偏移量(sEmax)的步驟。4.如權利要求3所述的方法，其中，將所述偏移量(s)計算出來用于當前幾何元素的末端段，并且所述偏移量(s)不超過用于下一個幾何元素的最大偏移量(sEmax)。5.如權利要求4所述的方法，其中，在用于當前幾何元素的最大偏移量(sEmax)超過用于下一個幾何元素的最大偏移量(sEmax)的情況下，在所述幾何元素的末端段內，將偏移量(s)連續減小到用于下一個幾何元素的所述最大偏移(sEmax)。6.如權利要求3所述的方法，其中，在每個幾何元素的端部處，將所述偏移量(s)減小到零。7.如權利要求3所述的方法，其中，對于至少兩個相鄰的幾何元素，將所述偏移量(s)設定為所述至少兩個相鄰幾何元素的最小的最大偏移量(sEmax)。8.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，將用于當前幾何元素的起點處的偏移量(s)連續增加到用于當前幾何元素的最大偏移量(sEmax)。9.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在下一個幾何元素的曲率半徑等于或者小于預先確定的最小曲率半徑(RSmin)的情況下，或者在當前幾何元素到下一個幾何元素的過渡段包括轉角元素的情況下，將所述偏移量(s)連續減小到零。10.如前述權利要求中的任一項所述的方法，還包括在當前幾何元素到下一個幾何元素的過渡段中插入至少一個環形運動，并在環形運動期間調整用于下一個幾何元素的偏移量(s)的步驟。11.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，在所述工件中切割所述輪廓的線電極在所述工件的上表面上形成上輪廓點(Pu)并在所述工件的下表面上形成下輪廓點(PJ，并且其中，所述偏移量(s)的每次變化都通過使所述上輪廓點(Pu)和/或所述下輪廓點(PJ減速以及停止中的至少一種進行調整。12.如前述權利要求中的任一項所述的方法，其中，將所述線電極的傾斜方向翻轉以用于所述工件的連續切割。13.—種電火花線切割加工裝置，包括-控制器，其用于控制在工件(1)中切割包括至少一個幾何元素的輪廓；-線電極(4)以及-用于引導所述線電極(4)的上電極絲導向器(11)以及下電極絲導向器(12)，所述上電極絲導向器(11)和所述下電極絲導向器(12)能夠由所述控制器控制，其中，所述控制器適于執行如權利要求1-12中的任一項所述的方法。全文摘要一種用于控制電火花線切割加工的方法，包括以下步驟確定出將要在工件中切割的預先確定輪廓的至少一個預先確定的輪廓偏差(Esmax)；確定出至少一個幾何元素的曲率，該幾何元素限定出將要在工件中切割的輪廓的至少一段；根據預先確定的輪廓偏差(Esmax)并根據至少一個預先確定的幾何元素的曲率計算出上電極絲導向器(WGU)和下電極絲導向器(WGL)的偏移量(s)；通過使上電極絲導向器(WGU)相對于下電極絲導向器(WGL)移動來設定偏移量(s)，從而使得當在工件中切割出該幾何元素的時候，使得由上電極絲導向器(WGU)與下電極絲導向器(WGL)引導的線電極在該工件的當前切割方向上傾斜。文檔編號B23H7/06GK101791727SQ201010108200公開日2010年8月4日申請日期2010年1月29日優先權日2009年1月29日發明者利維奧·馬佐利尼,斯特凡諾·坎多爾菲,斯特凡諾·安杰萊拉申請人:阿奇公司;夏米爾技術股份公司