CH615376A5

CH615376A5 -

Info

Publication number: CH615376A5
Application number: CH1617577A
Authority: CH
Inventors: Roland Martin
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1980-01-31
Also published as: IT7869963A0; FR2413174A1; GB2011653B; FR2413174B1; JPS5638334B2; IT1109575B; JPS5497895A; DE2856817A1; DE2856817C2; US4263494A; GB2011653A

Description

L'invention concerne un dispositif pour machine à usiner par étincelage érosif une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, avec lequel on effectue un déplacement relatif de ces électrodes dans au moins une direction déterminée au moyen d'un servomoteur.

L'invention a pour but d'apporter un perfectionnement important au dispositif, décrit dans le brevet USA N° 4049942, qui a pour but d'empêcher les électrodes de se rapprocher l'une de l'autre au-delà d'une position relative déterminée tout en maintenant l'étincelage jusqu'à la disparition des décharges et en permettant à ces électrodes de s'éloigner l'une de l'autre en fonction des conditions d'étincelage. La distance séparant les électrodes, pour laquelle l'étincelage ne se produit plus, étant connue avec précision, la cote exacte de la surface usinée de la pièce peut donc être calculée d'après la position relative des électrodes lorsque cesse l'étincelage.

Le dispositif faisant l'objet de l'invention permet de réaliser, en plus du contrôle de la cote finale d'usinage, le contrôle de la vitesse avec laquelle les électrodes se déplacent l'une par rapport à l'autre au cours de l'usinage. Ce dispositif comporte des moyens pour contrôler l'action du servomoteur par un premier signal fonction des conditions d'étincelage et par un second signal fonction de l'écart entre la position relative des électrodes et une position relative de référence, ce second signal ayant une action opposée à celle de ce premier signal lorsque cette position relative de référence est atteinte, de manière à limiter le déplacement relatif de ces électrodes jusqu'à cette position déterminée. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer cette position relative de référence, dans le sens de l'usinage, en fonction dudit écart, de manière à maintenir cet écart dans des limites déterminées, et des moyens pour limiter la vitesse de ce déplacement à une valeur déterminée.

Ce dispositif présente l'avantage de réaliser, au moyen d'un circuit très simple, deux autres fonctions qui, jusqu'à présent, étaient obtenues chacune par un dispositif particulier et compliqué. Ces fonctions sont, d'une part, la mémorisation de la position relative des électrodes lors d'un retrait de l'électrode et le ralentissement du mouvement d'approche de cette électrode dès que cette position est atteinte et, d'autre part, la limitation automatique de la vitesse d'avance de l'usinage pour ne pas dépasser une densité critique du courant d'étincelage au cours de l'usinage. Lorsque cette position de référence est immobilisée, le dispositif arrête l'avance de l'usinage selon la méthode décrite dans le brevet cité ci-dessus. Ce dispositif est particulièrement intéressant lorsqu'il est appliqué à plusieurs servomoteurs qui commandent simultanément le déplacement relatif des électrodes dans plusieurs directions. C'est le cas, par exemple, lorsque ce déplacement relatif se fait en translation, d'une part, dans une direction déterminée au moyen d'un premier servomoteur et, d'autre part, dans des directions perpendiculaires à cette direction au moyen d'au moins un second servomoteur. Ce dispositif permet de synchroniser les déplacements des électrodes dans chacune de ces directions tout en utilisant les qualités dynamiques maximales de ces servomoteurs pour éloigner les électrodes l'une par rapport à l'autre en cas de détection d'un défaut d'usinage.

De plus, l'affichage de cette position de référence donne une indication très stable de l'évolution de l'usinage.

Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, des formés d'exécution de ce dispositif.

La fig. 1 montre un schéma électrique simplifié d'une forme d'exécution de ce dispositif.

La fig. 2 représente le schéma d'une installation comportant deux servomoteurs commandés chacun par un dispositif semblable à celui de la fig. 1.

Une électrode 1, représentée à la fig. 1, et une pièce à usiner 2 sont séparées par une distance d'étincelage 3 à travers laquelle des décharges érosives successives sont produites par une source de courant continu 4 et un générateur d'impulsion 5 selon une technique bien connue en électro-érosion. L'électrode 1 est fixée à un support 6 qui est fixé sur un piston 7 dont le mouvement est contrôlé par un servomoteur 8. Ce dernier est commandé en vitesse par le signal de sortie d'un amplificateur opérationnel 9 dont une des entrées reçoit un signal analogique représentatif des

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conditions d'usinage élaboré par le circuit 10, par exemple la tension moyenne d'usinage mesurée entre l'électrode 1 et la pièce 2, et dont l'autre entrée est connectée à une tension de référence fournie par un potentiomètre 11. Un premier signal A élaboré par cet amplificateur 9 est appliqué à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel 12 dont l'autre entrée reçoit un second signal B provenant d'un circuit convertisseur digital-analogique 13. La sortie de cet amplificateur 12 constitue la grandeur de commande du servomoteur 8.

Le convertisseur 13 reçoit une information digitale d'un comparateur numérique 14 dont l'une des entrées est reliée à un détecteur de position comportant une partie mobile 15 fixée sur le support 6 et un circuit de comptage 16. L'autre entrée de ce comparateur 14 est reliée à un compteur d'impulsions 17 qui reçoit des impulsions transmises par une porte ET 18. Cette porte 18 comporte trois entrées reliées respectivement à un comparateur numérique 19, à un circuit multiplicateur de fréquence 20 et à une bascule 21. Le comparateur 19 est relié par ses entrées, d'une part, au compteur 17 et, d'autre part, à un circuit de codage 22 avec lequel on fixe la cote finale d'une phase d'usinage. Le multiplicateur de fréquence 20, dont une entrée reçoit des impulsions à fréquence fixe fournies par un oscillateur 23, a sa seconde entrée connectée à un circuit de codage 24 avec lequel on ajuste le rapport entre la fréquence des impulsions à l'entrée et celle des impulsions à la sortie du circuit 20. Le nombre élaboré par le compteur 17 est affiché au moyen d'un circuit de décodage 25.

Le dispositif fonctionne de la manière suivante:

Avant de commencer l'usinage, on agit sur au moins l'un des compteurs 16, 17 pour qu'ils indiquent chacun le même nombre, par exemple en les mettant les deux à zéro de manière à ne pas faire apparaître de signal à la sortie du comparateur 14. De plus, on fixe la vitesse maximale d'avance au moyen du circuit 24 et la cote finale au moyen du circuit 22. Au début de l'usinage, le signal B étant nul, la bascule 21 bloque la porte 18, et le comp-. teur 17 reste à zéro alors que le compteur 16 détecte l'avance de l'électrode 1. Le discriminateur 14 indique un écart entre ces compteurs 16 et 17 et le signal B agit sur la bascule 21 pour ouvrir la porte 18 qui laisse passer les impulsions transmises par le circuit 20. La grandeur de référence fournie par le compteur 17 augmente avec une vitesse déterminée. Si l'avance de l'usinage se fait avec la même vitesse, aucun changement ne se produit dans ce circuit. En revanche, si l'usinage avance plus vite que la référence du compteur 17, le signal B augmente et s'oppose à l'action du signal A, de manière à maintenir la vitesse d'avance de l'électrode à une valeur égale à celle de cette référence. Si, au contraire, la vitesse d'avance est inférieure à celle de cette référence, le signal de sortie du comparateur 14 disparaît, ainsi que le signal B, et la bascule 21 ferme la porte 18 de manière à arrêter la variation de cette référence et permettre au compteur 16 de rattraper cette référence jusqu'à ce que l'écart entre les deux compteurs 16 et 17 change de signe et fasse apparaître un signal aux bornes du comparateur 14. Ainsi, la référence variable du compteur 14 constitue une butée en vitesse et permet en plus de mémoriser la position de l'électrode 1 à l'instant où le signal A donne l'ordre de retirer cette électrode de la pièce. Lors du rapprochement de l'électrode, sa vitesse sera diminuée dès que cette position mémorisée est atteinte.

La bascule 21 pourrait être légèrement temporisée à l'enclenchement, de manière à renforcer l'effet de freinage de l'électrode lorsqu'elle atteint cette position mémorisée. En revanche, aucune temporisation ne doit intervenir lors du déclenchement de cette bascule.

On pourrait aussi faire varier la grandeur de sortie du compteur 17 progressivement ou selon une fonction déterminée du signal d'écart B. Il suffirait, pour atteindre ce but, de remplacer la bascule 21 par un générateur de fonctions dont la grandeur de sortie agirait sur le circuit de codage 24. Dans ce cas, la porte 18 n'aurait plus que deux entrées.

Le dispositif de la fig. 1 peut être utilisé, comme le montre l'exemple de la fig. 2, pour contrôler non seulement le déplacement axial de l'électrode, mais aussi l'amplitude d'une translation radiale de cette électrode. Une partie du circuit de contrôle du déplacement axial de l'électrode est la même que celle du dispositif de la fig. 1 et les éléments de ce circuit portent le même repérage.

Le mouvement de translation radial est communiqué à la pièce à usiner 2 par une table à mouvements croisés comportant un premier plateau 26 dont le déplacement linéaire, dans le plan de la fig. 2, par rapport à un second plateau 27, est effectué au moyen d'un servomoteur 28. Ce plateau 27 est déplacé par rapport à un plateau fixe 29 dans une direction perpendiculaire à ce plan au moyen d'un servomoteur 30. Le mouvement de translation de la pièce 2 est commandé par un circuit d'interpolation 31 qui transmet aux servomoteurs 28 et 30 des signaux sinusoïdaux décalés de 90° si la translation est circulaire. Ce circuit pourrait, par exemple, être semblable à celui décrit dans le brevet suisse N° 581005 si les deux servomoteurs sont du type pas à pas.

L'excentricité de la translation radiale est mesurée par ce circuit 31 et comparée par un circuit discriminateur d'écart 32 à une valeur de référence élaborée par un compteur d'impulsions 33. L'écart numérique entre cette excentricité et cette valeur de référence est appliqué à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel 34 et à une bascule 35 sous la forme d'un signal analogique B' par l'intermédiaire d'un convertisseur digital-analogique 36. L'autre entrée de l'amplificateur 34 reçoit une partie A' du signal de sortie de l'amplificateur 9, l'autre partie A étant appliquée à l'une des entrées de l'amplificateur 12. La répartition entre ces signaux A et A' est ajustée au moyen d'un potentiomètre 37. La grandeur de sortie de cet amplificateur 34 commande l'excentricité du mouvement de translation radiale de la pièce 2. Les trois entrées d'une porte ET 38 sont reliées respectivement à la bascule 21, à la bascule 35 et à l'oscillateur à fréquence fixe 23, la sortie de cette porte étant connectée, d'une part, au circuit multiplicateur de fréquence 20 qui fixe la vitesse limite de l'avance frontale de l'usinage et, d'autre part, à un autre multiplicateur de fréquence 39 qui fixe la vitesse limite de l'avance •latérale de l'usinage, cette vitesse étant ajustée par un circuit de codage 40 analogue au circuit 24.

Les impulsions transmises par les circuits 20 et 39 sont appliquées respectivement à l'une des entrées d'une porte ET 41 et à l'une des entrées d'une autre porte ET 42, l'autre entrée de la porte 41 étant reliée au comparateur 19 et celle de la porte 42 à un comparateur 43. Ce dernier émet un signal qui ouvre la porte 42 lorsque l'excentricité de référence élaborée par le compteur 33 est inférieure à une valeur limite fixée par un circuit programmeur 44 et qui ferme cette porte lorsque cette valeur limite est atteinte. De la même manière, le comparateur 19 ouvre la porte 41 lorsque la position de référence élaborée par le compteur 17 n'a pas atteint la valeur limite fixée par le programmeur 44 et la ferme dans le cas contraire. Les signaux émis par les comparateurs 19 et 43 sont aussi appliqués à une porte NON-ET 45 dont le signal de sortie est appliqué au programmeur 44 pour effectuer un changement des valeurs des butées selon un programme prédéterminé.

La vitesse angulaire du mouvement de translation latéral commandé par le circuit 31 est modulée par le comparateur 14, de manière à diminuer cette vitesse lorsque la position axiale mesurée de l'électrode est inférieure à la valeur de référence et à augmenter cette vitesse dans le cas contraire. Cette modulation permet de diminuer les inégalités dans l'enlèvement de matière sur toutes les surfaces usinées de la pièce au cours de chaque cycle de translation.

Au début de l'usinage, les sorties des compteurs 17 et 33 sont modifiées de manière à indiquer respectivement la position axiale initiale de l'électrode et l'excentricité initiale de la translation latérale.

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La porte 38 est alors fermée et les références de position et d'excentricité restent à leurs valeurs initiales. Dès qu'une progression axiale et une progression radiale de l'usinage ont été détectées respectivement par les comparateurs 14 et 32, les bascules 21 et 35 émettent chacune un signal qui ouvre la porte 38, ce qui 5 permet aux impulsions émises par l'oscillateur 23 d'atteindre les compteurs 17 et 33, de manière à faire varier la référence de la position axiale de l'électrode et l'excentricité de référence de la translation radiale de cette électrode avec des vitesses prédéterminées. Si, par exemple, l'usinage progresse moins vite que sa réfé- io rence de position dans la direction radiale que dans la direction axiale, aucun signal n'apparaît à la sortie du comparateur 32 et la bascule 35 ferme la porte 38 de manière à arrêter la progression de ces références dans ces deux directions. Il s'ensuit un ralentissement momentané de l'avance axiale jusqu'à ce que la référence de 15 position radiale soit atteinte. A cet instant, la porte 38 est à nouveau ouverte et l'usinage progresse normalement dans ces deux directions. On obtient ainsi un contrôle permanent des positions relatives moyennes des électrodes dans ces deux directions, ce qui permet d'usiner simultanément les surfaces frontales 20 et latérales de la pièce. Lorsqu'un défaut d'usinage est détecté par le circuit 10, les signaux A et A' élaborés par l'amplificateur 9 permettent d'agir très rapidement pour éloigner l'électrode de la pièce simultanément dans les directions axiales et radiales. Le potentiomètre 37 permet d'ajuster le rapport entre les vitesses des 25 servomoteurs, de manière à réaliser un retrait de l'électrode dans une direction déterminée.

Les déplacements de l'électrode dans la direction axiale et dans les directions radiales sont limités par les signaux appliqués respectivement au comparateur 19 et au comparateur 43. Ces signaux sont élaborés par le circuit 44 selon un programme prédéterminé, le changement des valeurs de ces signaux étant effectué dès qu'un signal apparaît à la sortie de la porte 45, c'est-à-dire lorsque les valeurs de référence de position des compteurs 17 et 33 ont atteint leurs valeurs limites correspondantes.

Dans le cas d'une phase de finition au moyen d'une électrode de forme quelconque, ces valeurs limites auront des valeurs égales, de manière à réaliser une dilatation artificielle de l'électrode dans les trois dimensions. Si l'on désire donner à la pièce une forme différente de celle de l'électrode, par exemple pour donner aux surfaces latérales de la pièce une inclinaison déterminée, la valeur limite appliquée au comparateur 43 devra diminuer chaque fois que la valeur limite appliquée au comparateur 19 augmente. Le compteur 33 devra alors décompter les impulsions qu'il reçoit jusqu'à ce que sa grandeur de sortie soit égale à cette nouvelle valeur limite et la position de la pièce 2 sera corrigée par le comparateur 32. On pourrait aussi obtenir avec ce dispositif d'autres formes de la surface de la pièce en faisant varier ces valeurs limites, l'une par rapport à l'autre, selon une fonction programmée par le circuit 44.

Le dispositif décrit ci-dessus peut être utilisé pour contrôler un nombre quelconque de servomoteurs, chacun de ces servomoteurs effectuant un déplacement relatif des électrodes dans une direction déterminée.

1 feuille dessins

Claims

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1. Dispositif pour machine à usiner par étincelage érosif une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, avec lequel on effectue un déplacement relatif de ces électrodes dans une direction déterminée au moyen d'un servomoteur dont l'action est contrôlée par un premier signal fonction des conditions d'étince-lage et par un second signal fonction de l'écart entre la position relative de ces électrodes et une position relative de référence, ce second signal ayant une action opposée à celle de ce premier signal lorsque cette position relative de référence est atteinte, de manière à limiter le déplacement relatif de ces électrodes.jusqu'à cette position déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer cette position relative de référence, dans le sens de l'usinage, en fonction dudit écart, de manière à maintenir cet écart dans des limites déterminées, et des moyens pour limiter la vitesse de ce déplacement à une valeur déterminée.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour déplacer la position relative sont rendus actifs dès que ledit écart atteint une valeur déterminée, et inactifs tant que cette valeur déterminée n'est pas atteinte.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 2, avec lequel on effectue une translation relative de ces électrodes dans une direction différente de ladite direction au moyen d'au moins un second servomoteur, comportant des moyens pour contrôler l'action de ce second servomoteur par un troisième signal fonction des conditions d'étincelage et par un quatrième signal fonction de l'écart entre la position relative des électrodes et une position relative de référence, ce quatrième signal ayant une action opposée à celle de ce troisième signal dès que cette position relative de référence est atteinte, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer simultanément, dans un rapport déterminé, la position relative de référence dudit premier servomoteur et celle dudit second servomoteur, dès que ces dits écarts ont atteint chacun ladite valeur déterminée, et des moyens pour arrêter cette variation dès qu'au moins l'un de ces dits écarts diffère de cette valeur.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour arrêter le déplacement de la position relative de référence dudit premier servomoteur lorsqu'elle atteint une première valeur limite prédéterminée et des moyens pour arrêter le déplacement de la position relative de référence dudit second servomoteur lorsqu'elle atteint une seconde valeur limite prédéterminée.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour modifier au moins l'une de ces dites valeurs limites dès que la position relative de référence dudit premier moteur et celle dudit second servomoteur ont atteint chacune leur valeur limite respective.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour modifier l'une de ces dites valeurs limites en fonction de l'autre de ces dites valeurs limites.

7. Dispositif selon la revendication 3, avec lequel on produit un mouvement de translation cyclique dans un plan perpendiculaire à ladite direction, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour modifier la vitesse angulaire avec laquelle on effectue ce mouvement de translation, en fonction de l'écart entre la position relative des électrodes contrôlé par ledit premier servomoteur et ladite position relative de référence.