CH620620A5

CH620620A5 -

Info

Publication number: CH620620A5
Application number: CH582778A
Authority: CH
Inventors: Alain Wavre
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1978-05-29
Filing date: 1978-05-29
Publication date: 1980-12-15
Also published as: GB2026368B; JPS54156297A; FR2427167A1; DE2921356C2; JPS5630129B2; US4298782A; FR2427167B1; GB2026368A; DE2921356A1

Description

20 L'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un circuit de détection des courts-circuits, mais s'applique aussi à d'autres méthodes connues de détection des conditions d'usinage, par exemple à celles qui consistent à mesurer la vitesse d'usinage ou le courant utile d'érosion.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Procédé pour découper par étincelage érosif une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil en forme de fil ou de ruban, selon lequel on déplace le fil ou ruban par rapport à la pièce au moyen de deux dispositifs de guidage entre lesquels le fil ou ruban est tendu avec une force de traction déterminée, et on applique entre les électrodes des impulsions successives de tension destinées à amorcer des décharges, caractérisé en ce qu'il consiste à varier temporairement la force de traction exercée sur le fil ou ruban, à mesurer l'influence de cette variation sur une grandeur caractéristique du rendement d'usinage, et à régler, en réponse à cette mesure, au moins un paramètre d'usinage exerçant une force transversale sur le fil ou ruban, de manière à réduire à une valeur minimale l'influence de cette variation sur ladite grandeur et assurer l'alignement du fil ou ruban avec ses dispositifs de guidage.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force de traction exercée sur le fil ou ruban est diminuée pendant un intervalle de temps déterminé.

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REVENDICATIONS

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rieures aux forces de rapprochement Fe, le fil 1, au cours de l'usinage, se déforme progressivement jusqu'à ce qu'une force mécanique Fm due à la composante transversale de la traction exercée sur le fil s'ajoute aux forces Fe pour équilibrer les forces Fi. Le fil prend alors, par rapport à la pièce, la position représentée à la fig. 1, et la zone d'usinage 5 n'est plus dans l'alignement des guides 3 et 4, ce qui provoque un décalage entre la trajectoire programmée et la trajectoire réelle de découpe.

En revanche, lorsque les forces Fi sont égales aux forces Fe, la force mécanique Fm n'existe plus et le fil 1 est aligné avec ses guides 3 et 4, comme le montre la fig. 2, et aucune erreur d'usinage n'est produite. Un autre cas possible est celui représenté à la fig. 3 où les forces Fe sont supérieures aux forces Fi. Dans ce cas, la force Fm s'ajoute aux forces Fi pour équilibrer les forces Fe, et la zone d'usinage 5 prend une position avancée par rapport à celle des guides 3 et 4. Cette situation provoque aussi une erreur d'usinage.

En produisant artificiellement une variation temporaire de la traction exercée sur le fil 1, par exemple une diminution de cette traction, cette variation a pour conséquence une augmentation temporaire de la distance d'étincelage 5, si le fil 1 se trouve dans la position représentée à la fig. 1. Cette augmentation de la distance d'étincelage se traduit par une diminution du taux de décharges en court-circuit et une augmentation du délai d'amorçage. En revanche, si le fil 1 se trouve, avant la diminution temporaire de cette traction, dans la position représentée à la fig. 3, cette diminution provoque une diminution de la distance d'étincelage 5, une augmentation du taux de décharges en court-circuit et une diminution du délai d'amorçage.

On constate que le sens de la variation d'une grandeur caractéristique du débit d'érosion telle que le taux de court-circuit ou le délai moyen d'amorçage, lors d'une variation de la traction exercée sur le fil, donne une indication sur le sens de la déviation de ce fil par rapport à ses guides. On peut alors faire varier les forces Fe et/ou les forces Fi en réponse à la variation du débit d'érosion, de manière à redresser le fil jusqu'à ce qu'il se trouve dans la position représentée à la fig. 2 pour laquelle une variation de la traction exercée sur ce fil n'a plus d'effet sur le débit d'érosion.

Les forces Fe peuvent être ajustées en agissant sur le niveau et/ou la durée de la tension appliquée entre le fil 1 et la pièce 2, et les forces Fi peuvent être ajustées en agissant sur l'énergie des décharges et/ou la fréquence de répétition de ces décharges. Il est préférable d'agir seulement sur les forces Fe, de manière à maintenir une vitesse d'usinage maximale. Il est évident qüe la diminution de la traction exercée sur le fil 1 peut être remplacée par une augmentation de cette traction; dans ce cas, les variations de la grandeur caractéristique du débit d'érosion changent de sens pour les positions du fil indiquées aux fig. 1 et 3.

La fig. 4 montre une installation dans laquelle la déviation du fil 1 est mesurée et réglée selon le procédé objet de l'invention. Avant de passer dans la zone d'usinage 5, le fil 1 est freiné par friction entre une pièce fixe 6 et une pièce mobile 7 poussée par un ressort 8. Après avoir passé dans la zone d'usinage 5, le fil 1 passe sur des poulies 9 et 10 avant d'être entraîné par des poulies 11 et 12 accouplées à un moteur 13.

La traction exercée sur le fil 1 par le moteur 13 est mesurée au moyen d'une pièce 14 solidaire de l'axe de la poulie 10 et déplacée contre l'action d'un ressort 15. Le déplacement de cette pièce 14 est contrôlé par un capteur 16 qui émet un signal appliqué à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel 17 dont l'autre entrée reçoit un signal de référence variable élaboré par un amplificateur 18. Ce dernier présente deux entrées, dont l'une est reliée à un potentiomètre 19 et l'autre à une sortie Q d'une bascule monostable 20 par l'intermédiaire d'une résistance 21.

La bascule monostable 20 est commandée par un signal de sortie Q d'une bascule monostable 22 dont l'entrée reçoit des impulsions d'horloge fournies par un oscillateur 23 par l'intermédiaire d'un circuit diviseur de fréquence 24. Les sorties Q des bascules 22 et 20 sont reliées respectivement à l'une des entrées de portes ET 25 et 26, les autres entrées de ces portes étant connectées chacune à une sortie E d'un circuit 27. Ce dernier comporte des moyens pour appliquer entre les électrodes des impulsions d'usinage, pour ajuster au moins l'un des paramètres électriques de ces impulsions et pour mesurer le rendement érosif. Un exemple de réalisation de ce circuit 27 sera décrit plus loin en référence à la fig. 5.

Les impulsions transmises par les portes 25 et 26 sont appliquées respectivement à des compteurs 28 et 29 dont les sorties sont comparées entre elles par un circuit 30 indiquant le signe de l'écart entre les nombres calculés par ces compteurs. Ces informations sont transmises à des entrées C et D du circuit 27 dont les autres entrées H et G sont reliées respectivement à l'oscillateur 23 et à une sortie Q de la bascule monostable 20. Les impulsions d'usinage sont produites entre une sortie B reliée à la pièce 2 et une sortie A connectée au fil 1 par l'intermédiaire de deux frot-teurs 31 et 32.

Le contrôle permanent de l'alignement du fil est réalisé périodiquement lorsqu'une impulsion est appliquée à l'entrée de la bascule 22. A partir de cet instant, la sortie Q de cette bascule 22 laisse passer dans le compteur 28 les impulsions produites à la sortie E du circuit 27 qui indiquent chacune la présence d'une décharge en court-circuit. Après un intervalle de temps déterminé, cette bascule 22 change d'état et ferme la porte 25. Le compteur 28 indique alors le nombre de décharges en court-circuit produites pendant cet intervalle de temps. L'impulsion produite à la sortie Q de cette bascule 22 provoque le changement d'état de la bascule 20 dont la sortie Q agit, d'une part, sur l'amplificateur 18 pour diminuer la valeur de référence de la force de traction exercée sur le fil pendant un intervalle de temps déterminé et, d'autre part, laisse passer dans le compteur 29 les impulsions produites à la sortie E du circuit 27 pendant le même intervalle de temps. Le compteur 29 indique alors le nombre des décharges en court-circuit produites pendant cet intervalle de temps au cours duquel la force de traction exercée sur le fil est modifiée. Le circuit 30 indique le signe de l'écart entre ces nombres et transmet cette information au moyen de signaux logiques sur les entrées C et D du circuit 27. La correction du paramètre d'usinage, par exemple le niveau de la tension appliquée entre le fil et la pièce, est telle que celui-ci est modifié d'un échelon, dans le sens déterminé par le circuit 30 dès qu'apparaît un signal à la sortie Q de la bascule 20, c'est-à-dire à la fin de l'intervalle de temps pendant lequel la traction exercée sur le fil est modifiée.

A la fin de cette opération, une impulsion est émise sur la sortie F du circuit 27, de manière à remettre à zéro les compteurs 28 et 29. Le même cycle d'opérations recommence lors d'une nouvelle impulsion émise par le circuit 24.

La mesure de la déviation du fil et la correction de cette déviation peuvent être effectuées au début de l'usinage ou à des intervalles de temps réguliers, par exemple toutes les cinq minutes, ou avant l'usinage d'une partie de la trajectoire à forte courbure.

La fig. 5 représente une forme de réalisation du circuit 27. Une bascule monostable 33 est connectée à l'entrée G, et la sortie Q de cette bascule 33 est reliée, d'une part, à l'une des entrées des portes ET 34 et 35 par l'intermédiaire d'un interrupteur 36 et, d'autre part, à l'une des entrées des portes ET 37 et 38 par l'intermédiaire d'un interrupteur 39. La sortie Q de la bascule 33 est connectée aux entrées R des compteurs 28 et 29 au moyen de la borne F, tandis que les bornes C etD sont reliées respectivement à l'autre entrée des portes 34 et 38 et des portes 35 et 37. Les portes 34 et 35 commandent le sens de rotation d'un moteur 40 entraînant un potentiomètre 41. Les portes 37 et 38 commandent également le sens de rotation d'un moteur 42 accouplé à un potentiomètre 43.

Les impulsions d'usinage sont produites par une source à courant continu 44 connectée en série entre les bornes A et B avec

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3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure le nombre des décharges en court-circuit pendant un intervalle de temps déterminé et/ou la vitesse d'usinage.

4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on varie progressivement le niveau de tension appliqué entre les électrodes et/ou le courant moyen d'usinage en réponse à ces mesures.

5. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comportant des moyens pour élaborer un premier signal caractéristique du débit d'érosion, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour élaborer un second signal pour ajuster la force de traction exercée sur le fil ou ruban, des moyens pour varier ce second signal pendant un intervalle de temps répété à une fréquence prédéterminée, des moyens pour mesurer la valeur dudit premier signal avant et au cours de cet intervalle de temps, des moyens pour comparer les résultats de ces mesures et des moyens pour varier le niveau de la tension appliquée entre les électrodes et/ou le courant moyen d'usinage en réponse à l'écart entre ces mesures jusqu'à ce que cet écart prenne une valeur minimale.

6. Dispositif selon la revendication 5, comportant des moyens de détection pour indiquer l'absence, respectivement la présence, d'une décharge en court-circuit, caractérisé en ce qu'il comporte un premier compteur d'impulsions pour déterminer le nombre des décharges en court-circuit détectées pendant un intervalle de temps qui précède ledit intervalle de temps pendant lequel la force de traction est modifiée, un second compteur d'impulsions pour déterminer le nombre de ces décharges détectées pendant ce dernier intervalle de temps et un discriminateur numérique pour, indiquer le signe de l'écart entre ces nombres.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour augmenter, respectivement diminuer, progressivement le niveau de la tension appliquée entre les électrodes, lorsque le nombre des décharges en court-circuit détectées avant ledit intervalle de temps pendant lequel la force de traction est modifiée, est supérieur, respectivement inférieur, au nombre de celles détectées pendant cet intervalle de temps.

Dans une machine à découper par étincelage érosif une élec-trode-pièce au moyen d'une électrode-outil en forme de fil ou de ruban, ce fil ou ruban est déplacé par rapport à la pièce au moyen de deux dispositifs de guidage entre lesquels il est tendu avec une force de traction déterminée, et on applique entre ces électrodes des impulsions de tension successives destinées à amorcer des décharges.

Au cours de l'étincelage, le fil est soumis à des forces transversales dont les unes ont un effet répulsif par rapport à la pièce, tel que les forces créées par les explosions produites à chaque décharge dans le fluide d'usinage, et dont les autres ont un effet attractif tel que les forces électrostatiques et électromagnétiques dues à la présence respectivement de la tension et du courant d'usinage. Lorsque les résultantes de ces forces répulsives et attractives sont différentes, le fil est dévié transversalement par rapport à l'axe de ses guides jusqu'à ce que l'équilibre des forces soit atteint sous l'effet d'une force supplémentaire provenant de la composante transversale de la force de traction exercée sur le fil. Cette déviation du fil a pour conséquence des erreurs d'usinage dans les parties de la trajectoire de découpe à forte courbure.

Les méthodes connues pour diminuer ces erreurs d'usinage consistent soit à agir sur les forces répulsives (brevet suisse N° 590107), soit sur les forces attractives (DT-OLS N° 2502288). Cependant, la première de ces méthodes a l'inconvénient de ralentir l'usinage, et la seconde de ces méthodes ne permet pas de régler l'amplitude des corrections à effectuer de manière à maintenir l'alignement du fil avec ses guides.

Une autre méthode connue, décrite dans le brevet suisse N° 605017, consiste à corriger la trajectoire programmée de découpe en tenant compte d'une déviation permanente du fil. La présence constante de cette déviation laisse subsister une erreur d'usinage dans les angles de la trajectoire de découpe du fait de la forme bombée prise par le fil dans la zone d'usinage.

Le procédé faisant l'objet de l'invention ne présente aucun des défauts des méthodes précitées et permet de redresser le fil ou ruban au cours de l'usinage en maintenant une vitesse maximale de découpe. Il est caractérisé en ce qu'il consiste à varier temporairement la force de traction exercée sur le fil ou ruban, à mesurer l'influence de cette variation sur une grandeur caractéristique du rendement d'usinage, et à régler, en réponse à cette mesure, au moins un paramètre d'usinage exerçant une force transversale sur le fil ou ruban, de manière à réduire à une valeur minimale l'influence de cette variation sur ladite grandeur et assurer l'alignement du fil ou ruban avec ses dispositifs de guidage.

L'avantage de ce procédé est de détecter au cours de l'usinage la présence d'une déviation du fil ou ruban et le signe de cette déviation, de manière à effectuer une correction asservie des forces agissant sur le fil ou ruban jusqu'à l'obtention de l'alignement complet du fil avec ses dispositifs de guidage, cet alignement étant obtenu lorsqu'une variation de la traction exercée sur le fil ou ruban n'a pratiquement plus d'effet sur les conditions d'étince-lage. On effectue ainsi un usinage à la fois précis et rapide.

Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé objet de l'invention.

Les fig. 1 à 3 montrent respectivement trois cas de déviation du fil par rapport à ses guides et la répartition des résultantes des forces transversales exercées sur ce fil.

La fig. 4 représente le schéma d'un dispositif de contrôle et de réglage de la déviation du fil.

La fig. 5 montre le schéma d'une partie du dispositif de la fig. 4.

En référence à la fig. 1, un fil-électrode 1 est déplacé par rapport à une pièce-électrode 2 au moyen de deux dispositifs de guidage 3 et 4 entre lesquels le fil 1 est tendu avec une force de traction déterminée. Au cours de l'étincelage dans une zone d'usinage 5 comprise entre le fil 1 et la pièce 2, ce fil est sollicité transversalement par un ensemble de forces dont les principales sont celles dues aux explosions produites par les décharges dans le fluide d'usinage, qui agissent dans le sens de l'éloignement du fil 1 par rapport à la pièce 2, et celles dues à l'effet électrostatique de la tension appliquée entre les électrodes, qui agissent dans le sens du rapprochement du fil 1 et de la pièce 2. Les résultantes de ces forces sont représentées à la fig. 1, respectivement par les vecteurs Fi et Fe. Lorsque les forces d'éloignement Fi sont supé5

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un générateur d'impulsions 45, une résistance 46 et une diode 47. Les bornes A et B sont reliées respectivement au fil 1 et à la pièce à usiner 2. Le circuit 45 reçoit des impulsions de fréquence fixe par la borne H et élabore des impulsions dont la fréquence est ajustée au moyen de la tension variable fournie par le potentiomètre 41. Le curseur du potentiomètre 43 est connecté à la borne A par l'intermédiaire d'une résistance 48 à forte valeur ohmique, de façon à ne pas entretenir de décharges.

La détection des courts-circuits se fait de manière classique au moyen d'un trigger de Schmitt 49 dont une entrée est reliée à la borne A et l'autre à un potentiomètre 50, de manière à émettre à sa sortie un signal logique lorsque le niveau de la tension d'usinage est inférieur à celui du potentiomètre 50. Un autre circuit trigger de Schmitt 51 détecte la chute de tension dans la résistance 46 lors d'une impulsion de courant et émet un signal logique qui est appliqué à l'une des entrées d'une porte ET 52 dont l'autre entrée est reliée à la sortie du trigger 49. Ainsi, une impulsion est émise par la porte 52, reliée à la borne E, à chaque fois que la tension d'usinage, pendant une décharge, est inférieure à un niveau déterminé.

A la fin d'une variation de la traction exercée sur le fil, le signal de la sortie Q de la bascule 20 (fig. 4) change l'état de la bascule 33. Dans le cas où l'interrupteur 39 est fermé, le signal de la sortie Q de la bascule 33 passe par la porte 37 ou 38 selon le signe de l'écart détecté par le circuit 30 et l'information transmise sur l'entrée D ou C. Le moteur 42 agit sur le rhéostat 43 de manière à modifier progressivement la haute tension appliquée entre les électrodes pendant la durée de l'état instable de la bas-5 cule 33, ce qui permet de modifier les forces électrostatiques agissant sur le fil jusqu'à l'obtention de l'équilibre des forces représenté à la fig. 2. Si cette modification ne suffit pas pour atteindre cet équilibre, on ferme l'interrupteur 36, et le moteur 40 est commandé simultanément de manière à faire varier la fré-10 quence des décharges au moyen du potentiomètre 41 commandé par le moteur 40.

On pourrait aussi régler l'effet des forces électrostatiques agissant sur le fil en variant l'instant où la haute tension est appliquée aux électrodes après la fin d'une décharge. Dans ce cas, la tension du rhéostat 43 serait utilisée pour varier la durée de l'état instable d'une bascule monostable dont le signal de sortie bloquerait l'application de la haute tension aux électrodes après la fin de chaque décharge.