CH627392A5

CH627392A5 - Procede pour atteindre une cote d'usinage determinee lors d'un usinage par etincelage erosif.

Info

Publication number: CH627392A5
Application number: CH289779A
Authority: CH
Inventors: Georges Semon; Alain Wavre
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1982-01-15
Also published as: DE3009757A1; FR2452350A1; GB2045670A; JPS55131440A; GB2045670B; US4345131A

Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour atteindre une cote d'usinage déterminée lors d'un usinage par étincelage érosif sur une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, selon lequel on arrête l'usinage lorsque la pénétration de l'outil dans la pièce atteint une valeur de consigne prédéterminée, de manière à tenir compte de l'usure de l'outil.

Il est connu d'ajuster manuellement cette valeur de consigne en tenant compte de l'usure théorique de la surface active de l'outil. Cependant, cette méthode n'est pas précise du fait qu'il est difficile de prévoir dans chaque cas d'usinage quelle sera l'usure réelle de l'outil. Lors de l'usinage en finition avec des régimes d'usinage décroissants, il est nécessaire de faire intervenir cette correction lors de chaque changement de régime.

Le nouveau procédé faisant l'objet de l'invention permet d'éliminer ces inconvénients en réalisant une correction automatique de cette valeur de consigne qui tient compte de l'usure réelle de l'outil,

quel que soit le régime d'usinage utilisé. Il est caractérisé en ce qu'il consiste à amener l'électrode-outil, avant une phase d'usinage, dans une position dans laquelle l'une de ses surfaces actives atteint une cote de référence déterminée et à mesurer cette position, à effectuer ladite phase d'usinage, à effectuer ensuite une nouvelle mesure de position dans les mêmes conditions pour obtenir l'écart de positions dû à l'usure de l'électrode-outil, et à corriger ladite valeur de consigne lors de l'opération d'usinage suivante en fonction de l'écart entre cesdites mesures.

La correction automatique de l'arrêt de profondeur de l'usinage peut être réalisée, selon l'invention, soit par étapes successives au cours de plusieurs opérations d'usinage effectuées avec la même électrode, soit eh effectuant un calcul exact de la correction qui tient compte de l'usure réelle de l'outil produite au cours de la première opération d'usinage.- L'une ou l'autre de ces variantes s'applique particulièrement bien dans les cas où la cote d'usinage doit être respectée avec une très grande précision, par exemple pour l'usinage tridimensionnel en finition de plusieurs empreintes identiques au moyen de la même électrode. Cette nouvelle méthode permet de compenser l'usure cumulée de l'électrode au cours de ces opérations d'usinage.

Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en œuvre du procédé d'usinage faisant l'objet de l'invention.

La fig. 1 représente le schéma de principe d'une installation fonctionnant selon l'invention.

La fig. 2 est un diagramme qui montre les séquences des signaux émis par l'un des circuits de l'installation de la fig. 1.

La fig. 3 est un diagramme illustrant le principe de fonctionnement de l'installation de la fig. 1.

Une machine à usiner par étincelage érosif comporte, comme le montre la fig. 1, une électrode-outil 1 déplacée par rapport à une électrode-pièce 2 au moyen d'un servomoteur 3. L'étincelage entre ces électrodes est produit par un circuit comprenant une source de courant continu 4 connectée en série avec un générateur d'impulsions S et une résistance 6 sur laquelle on détecte une chute de tension, au moyen d'un trigger de Schmitt 7, pour indiquer la présence du courant d'usinage.

La pièce 2 est fixée sur une table à mouvements croisés comportant un premier plateau mobile 8 déplacé transversalement au moyen d'un moteur 9 par rapport à un second plateau mobile 10, ce dernier étant déplacé par rapport à un socle 11 dans une direction perpendiculaire au moyen d'un moteur 12.

Un commutateur 13 permet de connecter ces moteurs soit à un circuit 14 commandant un déplacement en translation de la pièce 2, soit à un circuit 15 permettant d'effectuer un positionnement programmé de cette pièce 2. Le déplacement vertical de l'électrode 1 est mesuré par un détecteur de position comportant un capteur 16 et une partie mobile 17 fixée sur un support 18 de l'électrode 1.

Dans l'exemple de la fig. 1, le circuit 14 reçoit le signal du capteur 16 de manière à faire varier l'excentricité du mouvement de translation dans le même rapport que le déplacement axial de l'électrode 1. Ce circuit 14 pourrait, par exemple, être réalisé selon le schéma décrit dans le brevet US No 4057703.

La tension d'usinage mesurée sur l'électrode 1 est appliquée sur l'une des trois entrées d'un amplificateur 19 dont les deux autres entrées sont reliées respectivement à un potentiomètre 20 et à une sortie S3 d'un circuit de commande programmé 21.

La vitesse avec laquelle le servomoteur 3 déplace l'électrode 1 est commandée par le signal de sortie d'un amplificateur 22 dont l'une des entrées reçoit le signai de sortie de l'amplificateur 19 et dont l'autre entrée est reliée à un comparateur numérique 23 par l'intermédiaire d'un circuit de conversion digital-analogique 24.

Le signal élaboré par le capteur 16 est appliqué, d'une part, à l'une des entrées d'un soustracteur numérique 25 et, d'autre part, à l'une des entrées d'un registre de transfert 26 à deux mémoires.

Les autres entrées du soustracteur 25 et du registre 26 reçoivent respectivement l'information mémorisée dans la première position du

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registre 26 et le signal d'une sortie Si du circuit de commande 21. L'information mémorisée dans la seconde mémoire du registre 26 est comparée à celle mémorisée dans la première mémoire de ce registre au moyen d'un soustracteur 27 dont le résultat est appliqué à l'une des entrées d'un circuit à mémoire 28 dont l'autre entrée reçoit une impulsion de mémorisation fournie par une sortie S2 du circuit 21. L'information retenue dans la mémoire 28 est transmise directement à un additionneur 29 lorsqu'un commutateur 30 est sur la position a, comme le montre la fig. 1. Cet additionneur 29 reçoit, d'autre part, une valeur de référence fixe fournie par un dispositif 31.

Lorsque le commutateur 30 est sur la position b, l'information numérique fournie par la mémoire 28 est appliquée simultanément à l'une des entrées d'un premier circuit de calcul 32 et à l'une des entrées d'un second circuit de calcul 33, les deux autres entrées de ces circuits étant reliées à la sortie du dispositif 31. Les nombres calculés par chacun de ces circuits de calcul sont communiqués à un troisième circuit de calcul 34 dont la sortie est connectée à l'une des entrées de l'additionneur 29 par l'intermédiaire du commutateur 30.

Le circuit de commande programmé 21 est connecté par son entrée Ei au circuit trigger de Schmitt 7 et par son entrée E2 à un détecteur optique de position comportant une source lumineuse 35 et un récepteur 36. Le changement de la position du commutateur 13 est commandé par le signal de la sortie S4 du circuit 21 et le positionnement programmé de la pièce 2 est effectué sous l'action du signal de la sortie S 5 de ce circuit lorsque ce commutateur est placé sur la position b.

L'installation décrite ci-dessus fonctionne de la manière suivante:

Le commutateur 30 est placé sur la position a et la cote désirée de l'usinage est fixée par le dispositif 31. Aucun nombre n'est contenu dans la mémoire 28, de sorte que la valeur de cette cote est appliquée sans correction à l'une des entrées du comparateur numérique 23 et fixe la valeur limite de la pénétration de l'électrode 1 dans la pièce 2. La suite des opérations est contrôlée par le circuit de commande 21 qui fonctionne selon le diagramme de la fig. 2.

Avant de commencer la première phase d'usinage, le signal de la sortie S3 agit sur l'amplificateur 19 de manière à maintenir l'électrode 1 dans sa position supérieure. Lors de la disparition de ce signal, l'électrode 1 se rapproche de la pièce 2 jusqu'à une position pour laquelle une surface active 38 de l'électrode 1 entre en contact avec la pièce 2. Cette position est signalée à l'instant t0 par l'apparition d'un signal à la sortie du trigger de Schmitt 7 et sur l'entrée Ej du circuit de commande 21. A cet instant t0> la sortie Sj transmet une impulsion sur le registre 26 qui inscrit dans la première mémoire de ce registre la position de l'électrode 1 mesurée par le capteur 16.

L'électrode pénètre ensuite dans la pièce sous l'effet de l'étince-lage, à une vitesse contrôlée par l'amplificateur 19, de manière à maintenir la tension d'usinage à la valeur fixée par le potentiomètre 20. Le soustracteur 25 calcule à chaque instant l'écart entre la position de l'électrode mémorisée dans le registre 26 et la position réelle de cette électrode mesurée par le capteur 16.

Lorsque cet écart dépasse la valeur fixée par le dispositif 31, le comparateur numérique 23 émet un signal numérique transformé en signal analogique par le convertisseur 24 qui agit sur l'amplificateur 22, de manière à arrêter la pénétration de l'électrode selon une méthode connue décrite dans le brevet US No 4049942.

Lorsque l'électrode a atteint la position axiale fixée par le dispositif 31, le signal sur l'entrée Ej du circuit 21 disparaît à l'instant t! et le signal de la sortie S3 fait remonter l'électrode. A cet instant tl5 le signal de la sortie S4 fait passer le commutateur 13 de la position a à la position b, et le signal de la sortie S5 donne l'ordre au circuit 15 de déplacer la pièce 2, de manière que la surface active 38 de l'électrode 1 se trouve au-dessus d'une surface 37 non usinée de la pièce 2.

Lorsque le positionnement de la pièce est terminé, le signal sur la sortie S3 disparaît et l'électrode 1 se rapproche de la pièce 2 jusqu'à ce qu'un courant passe entre elle et la surface 37 de cette pièce. A l'instant t'j, une impulsion est émise sur la sortie S, qui a pour effet de faire passer dans la seconde mémoire du registre 26 le contenu de sa première mémoire et d'enregistrer dans sa première mémoire la position de l'électrode 1 mesurée lors dudit passage de courant entre l'électrode et la surface 37 de la pièce 2. L'électrode est alors retirée de la pièce sous l'effet du signal de la sortie S3 et la disparition du signal de la sortie S5 donne l'ordre au circuit 15 de placer la pièce 2 dans l'alignement de l'électrode, comme lors de la première phase d'usinage. Lorsque cet alignement est terminé, les signaux des sorties S3 et S4 disparaissent et l'électrode 1 pénètre dans la pièce 2 pour continuer l'usinage de la cavité pendant une seconde phase d'usinage. A l'instant t'\ où commence cette seconde phase, le signal appliqué à l'entrée Ej du circuit 21 provoque une impulsion sur sa sortie S2 qui a pour effet d'introduire dans la mémoire 28 l'écart entre les positions inscrites dans les deux mémoires du registre 26, cet écart étant calculé au moyen du soustracteur 27.

Lorsque le commutateur 30 est sur la position a, l'installation fonctionne selon une première variante et l'écart de position enregistré dans la mémoire 28 est additionné à la valeur de consigne fournie par le circuit 31. Cet écart correspond à l'usure de la surface frontale de l'électrode lors de la première phase d'usinage. Lorsque la position axiale de l'électrode atteint à l'instant t2 cette nouvelle valeur de consigne, le cycle des opérations recommence, de manière à mesurer l'usure de l'électrode au cours de cette seconde phase d'usinage et à additionner cette nouvelle valeur de l'usure à la valeur corrigée de la consigne pour obtenir une nouvelle coreection de cette consigne.

Le diagramme de la fig. 3 montre les étapes successives de la correction de la valeur de consigne. La première phase d'usinage commence à l'instant to. Lorsque le déplacement axial de l'électrode atteint la valeur de consigne Z1 à l'instant tl5 la surface frontale de l'électrode atteint la cote Pa du fait de l'usure Ui de cette surface. Cette usure est alors mesurée par la méthode décrite ci-dessus et additionnée à Zi pour obtenir la nouvelle valeur Z2. Lorsque cette valeur Z2 est atteinte après la seconde phase d'usinage, la surface active de l'électrode atteint la cote P2 du fait de l'usure supplémentaire pendant cette seconde phase. Après la troisième phase d'usinage, la surface active de l'électrode atteint une cote P3 voisine de la cote désirée Zj. Si UR représente l'usure relative de l'électrode et n le nombre des corrections successives, l'erreur entre la cote de la surface usinée et la cote affichée par rapport à cette cote affichée a pour valeur:

Lorsque l'usure de l'électrode n'est pas trop élevée, il suffit de deux ou trois corrections successives pour que l'erreur d'usinage devienne pratiquement négligeable. En effet, pour UR=0,06 et n= 3, e=0,00018.

La position de référence de la surface active 38 de l'électrode peut aussi être détectée par la disparition ou l'apparition d'un rayon lumineux émis par une source 35 et un capteur 36. Dans ce cas, le signal appliqué à l'entrée E2 du circuit 21 est substitué au signal appliqué à l'entrée E! et le positionnement transversal de la pièce au moyen du commutateur 13 et du circuit 15 n'est plus nécessaire.

Dans le cas de l'usinage en finition de plusieurs cavités identiques préalablement ébauchées dans la même pièce, on peut, en utilisant la même méthode, soit effectuer des phases successives d'usinage sur la même cavité jusqu'à l'obtention d'une correction complète de l'arrêt de profondeur et effectuer ensuite une seule opération d'usinage sur chacune des autres cavités, soit usiner chaque cavité l'une après l'autre en effectuant une seule correction pour chaque cavité jusqu'à l'obtention de la correction complète, et en effectuant ensuite une correction complémentaire sur chacune des autres cavités.

La valeur exacte de la correction de l'arrêt de profondeur peut être calculée après une seule opération d'usinage. Dans ce cas, le commutateur 30 du schéma de la fig. 1 est placé sur la position b. La valeur mesurée U! de l'usure de l'électrode pendant la première phase d'usinage est introduite dans un circuit de calcul en même temps que la valeur de consigne Zj fournie par le dispositif 31, de

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manière à calculer la valeur exacte de la correction donnée par la relation:

Le circuit 32 calcule le produit Z1 ■ Uj pendant que le circuit 33 calcule l'écart Zt — Uj et le circuit 34 réalise le quotient de ces deux opérations. Le résultat est ajouté à la valeur de consigne Zt par l'additionneur 29 et la cote d'usinage exacte est obtenue dès la seconde phase d'usinage. La valeur de référence corrigée de l'arrêt de profondeur reste appliquée à l'entrée du comparateur 23 pendant l'usinage d'autres cavités de mêmes dimensions.

La valeur de consigne de l'arrêt de profondeur, ajustée au moyen du dispositif 31, pourrait être augmentée de l'usure présumée de l'électrode 1. Dans ce cas, cette valeur présumée de l'usure doit aussi

être mémorisée dans le soustracteur 27, de manière à obtenir à sa sortie une valeur qui correspond à l'erreur commise sur l'appréciation de cette usure.

L'usure de l'électrode pourrait aussi être mesurée sur une autre s partie de sa surface, par exemple sur l'une de ses surfaces latérales, et par d'autres moyens que ceux représentés à la flg. 1, par exemple par la position prise par un palpeur en contact avec l'une des surfaces actives de l'électrode.

Cette compensation automatique de l'arrêt de prodondeur s'ap-îo plique particulièrement bien au procédé d'usinage selon lequel la trajectoire de translation est inscrite sur un cône de révolution dont l'angle au sommet est droit. Dans ce cas, l'électrode pénètre dans la pièce simultanément axialement et radialement, de sorte que l'usure de cette électrode peut être mesurée aussi bien sur ses surfaces 15 frontales que sur ses surfaces latérales.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Procédé pour atteindre une cote d'usinage déterminée lors d'un usinage par étincelage érosif sur une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, selon lequel on arrête l'usinage lorsque la distance de pénétration de l'outil dans la pièce atteint une valeur de consigne prédéterminée, caractérisé en ce qu'il consiste à amener l'électrode-outil, avant une phase d'usinage, dans une position dans laquelle l'une de ses surfaces actives atteint une cote de référence déterminée et à mesurer cette position, à effectuer ladite phase d'usinage, à effectuer ensuite une nouvelle mesure de position dans les mêmes conditions pour obtenir l'écart de positions dû à l'usure de l'électrode-outil, et à corriger ladite valeur de consigne lors de l'opération d'usinage suivante en fonction de l'écart entre cesdites mesures.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer successivement un nombre déterminé d'opérations d'usinage et à ajouter ledit écart à ladite valeur de consigne après chacune de ces opérations.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à augmenter ladite valeur de consigne après la première opération d'usinage d'une valeur obtenue en divisant le produit de cette valeur de consigne et de celle dudit écart par la différence entre cesdites valeurs.

4. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comportant des moyens pour mesurer le déplacement relatif des électrodes dans une direction déterminée et des moyens pour limiter ce déplacement pendant l'usinage à une valeur de consigne prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mesurer la position relative des électrodes lorsqu'une surface active de l'électrode-outil atteint une cote de référence déterminée, des moyens pour calculer l'écart entre cette position relative mesurée avant une opération d'usinage et celle mesurée après cette opération, et des moyens pour corriger la valeur de consigne de l'opération d'usinage suivante en fonction de la valeur de cet écart, de manière qu'en fin d'usinage la pénétration dans la pièce de cette surface active de l'électrode soit sensiblement égale à cette valeur de consigne.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calculs pour additionner la valeur de cet écart à celle de ladite consigne et des moyens pour répéter cette opération après chaque opération d'usinage.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul pour multiplier ladite valeur de consigne par celle dudit écart, pour soustraire de cette valeur de consigne celle dudit écart, pour diviser la valeur de ce produit par la valeur de cette soustraction, et des moyens pour ajouter la valeur de cette division à ladite valeur de consigne.