CH630829A5

CH630829A5 - Procede pour usiner par etincelage erosif.

Info

Publication number: CH630829A5
Application number: CH430279A
Authority: CH
Inventors: Jean-Pierre Kruth
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1979-05-08
Filing date: 1979-05-08
Publication date: 1982-07-15
Also published as: US4370536A; DE3016891A1; FR2455946A1; GB2049991A; JPS582778B2; FR2455946B1; JPS55150928A; GB2049991B

Description

L'invention concerne un procédé pour usiner par étincelage érosif une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, selon lequel on applique entre ces électrodes des impulsions de tension successives destinées à produire l'étincelage, on élabore une grandeur caractéristique de l'indice de performance de l'usinage, et on varie par pas un paramètre d'usinage, de manière à donner à cette grandeur une 5 valeur maximale.

L'intervalle de temps séparant deux impulsions de tension successives est un paramètre important sur lequel il est connu d'agir pour donner au rendement d'usinage une valeur maximale. L'indice de performance de l'étincelage ou le rendement d'usinage peut être io évalué de différentes manières, par exemple en mesurant la durée totale de toutes les bonnes décharges pendant un temps déterminé. Lorsqu'on diminue la durée de l'intervalle de temps entre deux impulsions de tension, on observe une diminution du nombre des bonnes décharges due à une dégradation de l'étincelage et par 15 conséquent le rendement d'usinage diminue. Lorsque, au contraire, on augmente la durée de cet intervalle de temps, on diminue le nombre de bonnes décharges par unité de temps, de sorte que le rendement d'usinage a tendance à diminuer. Il existe entre ces valeurs extrêmes une zone dans laquelle le rendement d'usinage prend une 20 valeur maximale.

La rapidité d'action de ce procédé connu d'optimisation peut être améliorée en faisant varier la durée de cet intervalle de temps par pas successifs et en multipliant l'écart d'un pas au suivant par la valeur de la pente avec laquelle varie le rendement d'usinage en fonction de 25 cette durée.

Une approximation de cette pente est obtenue en effectuant le quotient de la variation dudit rendement par la variation correspondante de l'intervalle de temps. Ainsi, les écarts de cet intervalle de temps seront faibles au voisinage du point culminant du rendement 30 et seront plus grands lorsqu'on s'en éloigne. Cependant, on observe que, après une incursion dans la zone des durées courtes de cet intervalle de temps dans laquelle la pente mentionnée ci-dessus a une valeur positive, une augmentation de la durée de cet intervalle de temps ne permet pas d'obtenir tout de suite une amélioration sensible 35 du rendement d'usinage. En d'autres termes, on constate qu'une dégradation de l'usinage fait apparaître une rémanence qui empêche le rétablissement rapide des bonnes conditions d'usinage.

Le procédé faisant l'objet de l'invention, qui a pour but d'éviter l'apparition fréquente de ce phénomène, est caractérisé en ce qu'on 40 détecte le signe du quotient de la variation de ladite grandeur par la variation correspondante dudit paramètre d'usinage, et en ce qu'on donne à l'écart entre les valeurs de ce paramètre d'usinage d'un pas au suivant au moins une première valeur lorsque ce quotient est positif et au moins une seconde valeur, supérieure à la première, 45 lorsque ce quotient est négatif.

On donnera à l'écart de la valeur du paramètre d'usinage d'un pas au suivant une valeur beaucoup plus petite dans la zone où le rendement d'usinage varie avec une pente positive, de manière à limiter l'amplitude des variations de ce paramètre d'usinage. De plus, so une zone de mise en garde adjacente à cette zone sera introduite, dans laquelle ce coefficient aura aussi une valeur faible. Cette zone de mise en garde aura une étendue variable qui dépendra des incursions qui se sont produites auparavant dans la zone dangereuse à pente positive. Ainsi, cette nouvelle méthode a l'avantage de limiter et 55 même d'éviter des incursions dans cette zone dangereuse, ce qui permet d'atteindre rapidement le rendement d'usinage le plus élevé.

Le dessin annexé montre, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation fonctionnant selon l'invention.

60 La fig. 1 illustre l'allure de l'indice de performance en fonction d'un paramètre d'usinage.

La fig. 2 illustre l'allure de l'indice de performance selon la fig. 1 avec adjonction d'une zone de mise en garde.

La fig. 3 est le schéma fonctionnel d'une machine mettant en 65 œuvre la présente invention.

L'allure générale d'un indice de performance I en fonction d'un paramètre d'usinage tel qu'un temps d'intervalle tB séparant deux impulsions de tension successives est représentée à la fig. h D'autres

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paramètres, tels que la tension de référence du servomécanisme contrôlant le gap, donnent lieu à une figure similaire. A titre d'exemple, l'indice de performance a été particularisé ici comme étant une mesure de la durée totale des bonnes décharges pendant un temps déterminé, comme décrit dans le brevet USA N° 4090961. A droite du sommet correspondant au temps tB 0PT l'indice I baisse de manière évidente, car le nombre de décharges par unité de temps diminue. Cette baisse est en général reproductible; c'est pourquoi une courbe est dessinée avec une pente S négative. A gauche du sommet, l'indice I baisse à nouveau à cause de l'apparition de décharges anormales qui peuvent dégénérer en un arc localisé. C'est pourquoi cette zone, caractérisée par une pente S positive, est appelée zone des arcs, ou zone dangereuse.

Pour une valeur de tB donnée dans cette zone, l'indice I baisse au cours du temps. En d'autres termes, la dépendance n'est plus univoque; c'est pourquoi la zone a été hachurée, ce qui symbolise le fait que I peut prendre n'importe quelle valeur entre zéro et une valeur théorique maximale.

La fig. 1, prise dans l'état actuel de la technique où la valeur de l'écart ne varie pas avec le signe de la pente de l'indice I, permet de comprendre pourquoi les systèmes d'optimisation réalisés avant la présente invention souffrent soit d'instabilités, soit de temps d'optimisation excessivement longs. Un pas choisi petit convient bien au voisinage du sommet et à la partie gauche, mais mal à la partie droite qui tolère sans danger des pas de grande amplitude. Respectivement, un pas choisi grand convient à la partie droite et permet une convergence rapide, mais est source de grandes difficultés dans la partie gauche où une incursion accidentelle est toujours possible. Il a déjà été mentionné que la dégradation de l'usinage qui se produit dans cette zone dangereuse ne peut pas être immédiatement corrigée. La fig. 1 rend très clair ce phénomène d'irréversibilité de la réponse de I en fonction de tB qui est responsable d'instabilités dans les systèmes connus:

Au point P: la machine constate une pente négative et déplace le point d'opération à gauche.

Au point Q: pendant un temps très court, l'indice I semble s'améliorer, puis l'usinage se dégrade, suite à l'apparition de décharges anormales.

Au point R: la machine constate son erreur et corrige en argumentant le temps d'intervalle tB.

Au point S: la machine ne retrouve pas le rendement initial correspondant au temps tB 0pt à cause de la rémanence du régime de décharges anormales. Toutefois, les choses s'améliorent, mais très lentement. Suite à la pente positive ainsi détectée, la machine corrige encore en augmentant tB par pas successifs.

Au point P: tout le cycle PQRSTP recommence, car la machine ne retient pas en mémoire l'existence d'une zone dangereuse.

Ce fonctionnement instable est néfaste, car il a pour conséquence une baisse globale de l'indice de performance I. A noter que plus les incursions dans la zone dangereuse sont profondes et prolongées, suite à l'adoption de pas trop grands, plus le cycle mentionné est de grande amplitude.

La fig. 1 montre le caractère essentiel de l'invention, qui est d'adopter des pas, ou valeurs d'écart A, et A2, différents à gauche et à droite du sommet. Naturellement, la discrimination se fait en observant le signe de la dérivée. Cette dernière est approximée par le quotient de la variation de l'indice I par la variation de tB qui en a été la cause.

Le maximum étant arrondi, il y a lieu de multiplier les valeurs A: et A2 par la pente, de façon à assurer une convergence rapide loin du sommet et lente à proximité immédiate. La valeur A: doit être choisie plus faible, de façon à corriger l'effet de la forte pente qui pourrait donner lieu à une correction excessive. On remarque encore, à la fig. 1, une très faible pente pour les tB de grande durée. Ainsi, il est avantageux de multiplier les écarts par la valeur du temps d'intervalle tB afin d'assurer une convergence rapide aussi pour ce domaine de la courbe.

La fig. 2 montre comment les effets néfastes des incursions dans la zone dangereuse peuvent être fortement atténués ou même éliminés. On peut détecter et mémoriser l'existence d'une zone dangereuse. Le critère utilisé est, par exemple, la détection, consécutive à un pas négatif, soit d'un certain taux de décharges anormales, soit d'une pente positive très raide. Le point important est que, par la suite, on donne une troisième valeur A3 à l'écart, ou au coefficient de proportionnalité avec la pente, dans une zone de mise en garde située dans la région des pentes négatives, mais adjacentes à la zone dangereuse où la pente est positive. A la fig. 2, cette zone de mise en garde est délimitée par tB Opr et tB,w

Cette troisième valeur A3 est choisie plus petite que la valeur normalement attribuée à la pente négative, de façon à ralentir encore plus l'approche du sommet par la droite et d'éviter les retombées successives dans la zone dangereuse. Bien entendu, le procédé peut encore être affiné en subdivisant la zone de mise en garde en plusieurs zones avec un jeu de valeurs d'écarts, ou de coefficients de proportionnalité à la pente, destiné à ralentir progressivement l'approche du sommet et prévenir toute nouvelle incursion de grande amplitude dans la zone dangereuse.

La fig. 3 donne un schéma fonctionnel d'un exemple de réalisation d'une machine mettant en œuvre la présente invention. Une électrode-outil 6 usine par étincelage érosif une électrode-pièce 7. Un conducteur 61 transmet la tension d'usinage à un élément 1 de surveillance de l'usinage. Cet élément a pour tâche d'élaborer un indice de performance I, un taux de courts-circuits Ncc, un taux ND représentatif du délai moyen d'amorçage des décharges et au moins un taux de décharges anormales NDA. Ces différentes grandeurs représentatives de la bonne marche de l'usinage sont élaborées au moyen de circuits connus (par exemple brevet USA N° 4090961) et transmises, par exemple, sous forme de signaux binaires codés en parallèle sur les faisceaux de lignes désignés par les liaisons 11,12,13 et 14 pour I, Ncc, ND et NDA respectivement. Un dispositif d'optimisation 2 reçoit ces informations et élabore au moins un paramètre de réglage, par exemple la durée d'intervalle tB entre deux impulsions de tension consécutives.

A titre d'exemple, le dispositif d'optimisation 2 élabore aussi la tension de référence U du servomécanisme. De préférence, et toujours à titre d'exemple, le dispositif 2 est formé par un miniordinateur ou un micro-ordinateur. Cet ordinateur déclenche une mesure des conditions d'usinage par un signal de synchronisation envoyé par le conducteur 10 à l'unité de surveillance 1, qui reçoit ce signal et répond en mettant sous tension les lignes 11,12,13 et 14 conformément aux résultats de la mesure.

La durée d'intervalle tB, élaborée par l'ordinateur 2, est transmise par la ligne 21 au générateur 3 qui produit les impulsions de tension successives nécessaires à l'usinage érosif. Ces impulsions sont transmises à l'électrode-outil 6 par le conducteur 31. D'autres paramètres de réglage, qui ne sont pas modifiés pour l'optimisation en cours d'usinage, entrent par les commandes 8. La tension de référence U, qui a été élaborée sous forme digitale par l'ordinateur 2, est transmise à un convertisseur digital-analogique 4 par un faisceau de lignes 22, puis le signal analogique est envoyé par la ligne 41 au servomécanisme 5. Ce dernier reçoit la tension d'usinage par la ligne 62, élabore une grandeur représentative de la distance d'étincelage et la compare avec la tension de référence pour maintenir ladite distance à sa valeur optimale en agissant sur le mouvement de l'électrode-outil 6.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Procédé pour usiner par étincelage érosif une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, selon lequel on applique entre les électrodes des impulsions de tension successives destinées à produire l'étincelage, on élabore une grandeur caractéristique de l'indice de performance de l'usinage, et on varie par pas un paramètre d'usinage de manière à donner à cette grandeur une valeur maximale, caractérisé en ce qu'on détecte le signe du quotient de la variation de ladite grandeur par la variation correspondante dudit paramètre d'usinage, et en ce qu'on donne à la valeur absolue de l'écart entre les valeurs de ce paramètre d'usinage d'un pas au suivant au moins une première valeur lorsque ce quotient est positif et au moins une seconde valeur, supérieure à la première, lorsque ce quotient est négatif.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs absolues dudit écart sont multipliées par la valeur dudit quotient.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les valeurs absolues dudit écart sont aussi multipliées par la valeur instantanée dudit paramètre d'usinage.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur absolue dudit écart est modifiée dans la zone où ledit quotient est négatif en réponse aux incursions qui se sont produites auparavant dans la zone dangereuse où ce quotient est positif.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ces modifications de la valeur absolue dudit écart sont effectuées de manière à donner à cet écart une troisième valeur dans une zone intermédiaire de mise en garde adjacente à ladite zone dangereuse.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit paramètre d'usinage est la durée de l'intervalle de temps séparant deux impulsions de tension consécutives.

7. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un générateur d'impulsions pour appliquer entre les électrodes des impulsions de tension successives séparées par un intervalle de temps déterminé, des moyens pour élaborer une grandeur caractéristique de l'indice de performance de l'usinage et des moyens pour varier par pas un paramètre d'usinage, de manière à donner à cette grandeur une valeur maximale, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour élaborer au moins un premier signal indiquant le signe du quotient de la variation de ladite grandeur par la variation correspondante dudit paramètre d'usinage, et des moyens pour varier la valeur absolue de l'écart entre les valeurs de ce paramètre d'usinage d'un pas au suivant en fonction dudit signal, de manière à donner à cet écart une première valeur lorsque ce quotient est positif et au moins une seconde valeur, supérieure à la première, lorsque ce quotient est négatif.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour élaborer un second signal représentatif de la valeur dudit quotient et des moyens pour multiplier la valeur absolue dudit écart par la valeur de ce second signal.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour élaborer un troisième signal représentatif de la valeur instantanée dudit paramètre d'usinage, et des moyens pour aussi multiplier la valeur absolue dudit écart par la valeur de ce troisième signal.

10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour donner à la valeur absolue dudit écart au moins une troisième valeur dans une zone de mise en garde adjacente à la zone dangereuse pour laquelle ledit quotient est positif, des moyens de mémorisation des incursions qui se sont produites auparavant dans cette zone dangereuse, et des moyens pour modifier cette troisième valeur et/ou l'étendue de cette zone de mise en garde en réponse à ces incursions.