CH638125A5

CH638125A5 - Procede et dispositif pour l'usinage par etincelage.

Info

Publication number: CH638125A5
Application number: CH580280A
Authority: CH
Inventors: Bernard Bommeli
Original assignee: Charmilles Sa Ateliers
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1983-09-15
Also published as: GB2132543B; DE3128078C2; US4404448A; JPS5754032A; JPS6320658B2; DE3128078A1; IT8168060A0; IT1144453B; FR2487715B3; GB2132543A; FR2487715A1

Description

L'invention concerne un procédé d'usinage par étincelage d'une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, selon lequel on introduit dans la zone d'usinage un fluide composé de particules conductrices de l'électricité en suspension dans un liquide et on applique entre ces électrodes des impulsions successives de tension destinées à amorcer des décharges. Ce procédé a pour but de contrôler avec grande précision la distance d'étincelage comprise entre l'électrode-pièce et l'électrode-outil d'une machine à usiner par étincelage érosif.

La précision de l'usinage d'une cavité au moyen d'une électrode dépend essentiellement de la précision de l'arrêt de l'avance et de la valeur prise par la distance d'étincelage à l'instant où s'arrête l'usinage. Des solutions ont déjà été trouvées pour contrôler électroniquement avec grande précision la position relative des électrodes et pour diminuer l'usure de l'électrode au cours des phases de finition. Cependant, la distance d'étincelage peut varier dans de grandes proportions selon les couples de matériaux utilisés, le régime d'usinage et le taux de pollution du fluide d'usinage. Ces variations ont une incidence directe sur la précision de l'usinage.

Le but de l'invention est de résoudre ce problème.

La solution proposée est un procédé selon lequel on introduit dans la zone d'usinage un fluide composé de particules conductrices de l'électricité en suspension dans un liquide et on applique entre ces électrodes des impulsions successives de tension destinées à amorcer des décharges; le procédé de l'invention est défini dans la revendication 1.

Cette méthode de contrôle de la distance d'étincelage s'applique particulièrement bien aux phases de finition au cours desquelles on effectue une dilatation artificielle de l'électrode au moyen d'un mouvement de translation cyclique. En effet, dans ce cas les distances d'étincelage frontales et latérales sont sensiblement les mêmes et il est alors possible d'effectuer un contrôle précis de l'avance de l'usinage dans toutes les directions où se produit l'étincelage.

Les dessins annexés montrent schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution d'un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

La fig. 1 illustre une relation expérimentale entre la distance d'étincelage et le délai moyen d'amorçage des décharges.

La fig. 2 représente le schéma de principe d'une installation d'usinage par étincelage érosif munie d'un dispositif de contrôle de la distance d'étincelage.

On sait que l'usinage par étincelage érosif se produit dans de bonnes conditions si le fluide d'usinage introduit dans la zone d'usinage présente un certain taux de pollution, c'est-à-dire lorsque la concentration des particules en suspension atteint au moins une valeur déterminée.

Le présent procédé s'applique particulièrement bien au cas où les particules solides en suspension dans le fluide d'usinage sont constituées par une matière différente de celle des électrodes. Lorsque la concentration de ces particules en suspension dans le fluide d'usinage est maintenue constante et si la surface soumise à l'étincelage ainsi que la tension d'amorçage des décharges ne varient pas, il existe alors relation univoque entre la valeur de la distance d'étincelage et une valeur statistique du délai moyen d'amorçage des décharges.

Cette relation est une fonction linéaire entre l'inverse de la distance d'étincelage et le logarithme de la valeur moyenne du délai d'amorçage des décharges, comme le montre la fig. 1.

Cette relation linéaire peut être utilisée pour calculer la valeur de la distance d'étincelage à partir de la mesure du délai moyen d'amorçage des décharges. Il suffit de connaître deux points de cette droite pour pouvoir établir cette fonction. Si tD représente le délai moyen d'amorçage des décharges et g la distance d'étincelage, cette fonction à la forme suivante : q log. tD = b C2

g où C, est fonction de la tension d'amorçage des décharges et C2 est en plus fonction de la surface soumise à l'étincelage et de la concentration des particules en suspension dans le fluide d'usinage. Il est donc nécessaire pour utiliser cette fonction de maintenir constants ces trois paramètres d'usinage.

Lorsque l'on effectue deux mesures successives de tD et g pour deux valeurs différentes de g, on connaît deux équations avec lesquelles on calcule les valeurs des deux constantes Q et C2.

Une manière de faire varier la distance d'étincelage en fin d'usinage consiste à bloquer l'avance de l'électrode tout en maintenant l'usinage. A l'instant où on effectue ce bloquage, on mesure la valeur gì de la distance d'étincelage et la valeur tDJ du délai moyen d'amorçage des décharges, ce qui correspond au point A de la droite de la fig. 1. Ensuite, au cours de l'augmentation de la distance d'étincelage, on mesure les valeurs g2 et tD2 qui correspondent au point B. Si la cote d'usinage est atteinte par une valeur gF de la distance d'étincelage, l'usinage sera arrêté lorsque le délai moyen d'amorçage aura atteint la valeur tDF correspondant au point C.

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Ces opérations sont réalisées au moyen de l'installation représentée schématiquement à la fig. 2. Une électrode-pièce 1 est usinée au moyen d'une électrode-outil 2. Un générateur d'impulsions 3 est connecté entre ces électrodes de manière à émettre des impulsions successives de tension destinées à amorcer des décharges dans s l'espace d'usinage 4 compris entre ces électrodes. Un fluide d'usinage composé de particules solides et conductrices de l'électricité en suspension dans un liquide est amené dans la zone d'usinage par une conduite 5 et une buse d'injection 6. Un élément de mesure de courant 7 connecté entre l'une des bornes du générateur 3 et la pièce io 1 est relié, d'une part, à l'entrée d'un circuit de commande 8 et,

d'autre part, à l'une des entrées d'un circuit de mesure 9 du délai moyen d'amorçage des décharges dont l'autre entrée est connectée à l'autre borne du générateur 3. Ce circuit 9 est réalisé, par exemple comme celui décrit dans le brevet US N° 3825714, de façon à élabo- îs rer un signal représentatif de la valeur moyenne de l'intervalle de temps entre l'instant où une tension est appliquée entre les électrodes et l'instant où commence une décharge.

L'électrode-outil 2 est déplacée au moyen d'un servomoteur 10 qui est commandé par un circuit de réglage 11 dont les trois entrées 20 sont reliées respectivement par une ligne S! au circuit de commande 8, à l'électrode-outil 2 et à la sortie d'un comparateur 12. Les deux entrées de ce comparateur 12 sont connectées respectivement à un système de lecture 13 de la position axiale de l'électrode 2 et à un élément 14 fournissant une grandeur de référence de la position 25 axiale de l'électrode. Les éléments 11 à 14 sont conçus pour déplacer l'électrode 2 de manière à maintenir des conditions d'usinage prédéterminées et pour empêcher l'électrode de dépasser la position axiale de référence déterminée par l'élément 14. Le fonctionnement de ces circuits est décrit dans le brevet US N° 4049942. 30

L'installation comporte un compteur 15 dont l'entrée est connectée, d'une part, à la sortie du système de lecture 13 et, d'autre part, au circuit de commande 8 par une ligne S2. Ce circuit de commande 8 est aussi connecté à des registres de transfert 16 et 17 par des lignes 35 S3 et S4 et au générateur 3 par une ligne S5. Les registres de transfert 16 et 17 ont leurs secondes entrées connectées respectivement à la sortie du circuit de mesure 9 et à la sortie du compteur 15. Les informations mémorisées dans ces registres de transfert 16 et 17 ainsi que la valeur instantanée du délai moyen d'amorçage des décharges 40 fournie par le circuit de mesure 9 sont transmises à une unité de calcul 18 dont la grandeur de référence est fournie par un élément 20. La sortie de ce comparateur 19 est connectée au générateur 3.

Cette installation fonctionne de la manière suivante:

La cote finale de l'usinage est fixée par la position de référence de l'électrode ajustée au moyen de l'élément 14 et par la valeur finale de la distance d'étincelage choisie au moyen de l'élément 20.

Lorsque cette position de référence est atteinte, le circuit de commande 8 entre en action pour enclencher les séquences de mesure de la distance d'étincelage et du délai moyen d'amorçage des décharges.

Un signal est transmis au registre de transfert 16 par la ligne S3 pour mémoriser la valeur instantanée du délai moyen d'amorçage des décharges mesuré par le système de mesure 9. Au même instant, le compteur 15 est mis à zéro au moyen d'un signal transmis par la ligne S2.

Ensuite, le circuit de commande 8 agit par la ligne S5 sur le générateur 3 pour rendre les décharges non érosives, par exemple en augmentant l'impédance du circuit d'alimentation des électrodes, et par la ligne S, pour rapprocher les électrodes jusqu'au contact de l'électrode 2 avec la pièce 1. L'instant où ce contact se produit est signalé par l'élément de mesure de courant 7 et une impulsion est transmise au registre de la distance d'étincelage, de laquelle on est parti avant de faire la mise en contact, sous la forme du nombre élaboré par le compteur 15.

On déplace ensuite l'électrode pour obtenir une distance d'étincelage correcte. Le circuit de commande 8 rétablit l'étincelage et, du fait que l'avance de l'électrode est bloquée par l'action du comparateur 12, la distance d'étincelage augmente. Après une courte période d'usinage, le circuit 8 commande une nouvelle séquence de mesure du délai moyen d'amorçage et de la distance d'étincelage dont les valeurs instantanées sont respectivement mémorisées dans les registres de transfert 16 et 17. Ces quatre valeurs mémorisées sont alors utilisées par l'unité de calcul 18 pour calculer la valeur instantanée de la distance d'étincelage à partir de la fonction empirique prédéterminée, mentionnée plus haut.

Lorsque cette valeur instantanée atteint la valeur affichée par le circuit 20, un signal est transmis par le comparateur 19 au générateur 3 pour arrêter l'usinage. La cote finale d'usinage est ainsi obtenue avec une très grande précision. Les mesures de la distance d'étincelage et du délai moyen d'amorçage des décharges pourraient être faites à un autre moment de l'usinage, par exemple au cours de la pénétration de l'électrode dans la pièce.

R

1 feuille dessins

Claims

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1. Procédé d'usinage par étincelage d'une électrode-pièce au moyen d'une électrode-outil, selon lequel on introduit dans la zone d'usinage un fluide composé de particules conductrices de l'électricité en suspension dans un liquide et on applique entre ces électrodes des impulsions successives de tension destinées à amorcer des décharges, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la distance d'étincelage et une valeur moyenne correspondante du délai d'amorçage des décharges pour au moins deux valeurs différentes de cette distance d'étincelage, la concentration des particules en suspension dans le fluide d'usinage et la surface des électrodes soumise à l'étincelage étant maintenues constantes au cours de ces mesures, à déterminer au moyen des résultats de ces mesures les paramètres de la relation linéaire qui lie l'inverse de la distance d'étincelage (i) et le logarithme de la valeur moyenne du délai d'amorçage (tD) et à utiliser cette fonction pour déterminer la valeur instantanée de la distance d'étincelage à partir d'une mesure instantanée de la valeur moyenne du délai d'amorçage.

2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on empêche les électrodes de se rapprocher l'une de l'autre au-delà d'une position relative prédéterminée tout en maintenant l'étincelage, caractérisé en ce que lesdites mesures de la distance d'étincelage et de la valeur moyenne du délai d'amorçage des décharges sont effectuées à partir de l'instant où ladite position relative est atteinte et en ce que l'usinage est arrêté dès que la valeur calculée de la distance d'étincelage atteint une valeur de référence.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un générateur d'impulsions de tension connecté entre les électrodes, un servomoteur pour déplacer les électrodes l'une par rapport à l'autre en réponse aux conditions d'usinage et des moyens pour maintenir la concentration des particules en suspension dans le fluide d'usinage à une valeur constante, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens associés au générateur d'impulsions pour mesurer la valeur moyenne du délai d'amorçage des décharges, des moyens associés au servomoteur pour mesurer la valeur correspondante de la distance d'étincelage, des moyens pour effectuer au moins deux mesures de la distance d'étincelage, une unité de calcul coopérant avec lesdits moyens de mesure pour calculer la valeur instantanée du délai moyen d'amorçage selon une fonction linéaire prédéterminée entre l'inverse de la distance d'étincelage et le logarithme du délai moyen d'amorçage des décharges.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur pour élaborer un signal dès que ladite valeur calculée de la distance d'étincelage atteint une valeur de référence et des moyens associés au générateur d'impulsions pour arrêter l'usinage en réponse à ce signal.