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REVENDICATIONS
l Procédé pour découper par décharges érosives un angle vif dans une pièce-électrode au moyen d'un fil-électrode tendu et défilant entre deux guides, selon lequel on déplace les électrodes l'une par rapport à l'autre selon une trajectoire déterminée, on varie la vitesse de ces déplacements en relation avec la forme de la trajectoire et on corrige au moins un paramètre d'usinage de manière à maintenir la largeur de la fente usinée dans la piéce à une valeur déterminée, caractérisé en ce qu'il consiste à diminuer la vitesse d'usinage avant l'usinage du sommet de l'angle vif et à usiner à une vitesse d'usinage réduite pendant un intervalle de temps déterminé après l'usinage de ce sommet.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à diminuer la fréquence des décharges produites entre le fil et la pièce pendant la diminution de la vitesse d'usinage.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à diminuer la fréquence des décharges selon une fonction prédé tenninée du temps.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à diminuer la fréquence des décharges avant le sommet de
Sangle vif pendant un intervalle de temps au plus égal audit intervalle de temps.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à remplacer la trajectoire de l'angle vif par une trajectoire ayant la forme d'un arc de cercle de rayon déterminé et à diminuer la fréquence des décharges au cours de l'usinage de cet arc de cercle.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer un dépassement déterminé du sommet de l'angle vif par les guides du fil suivi par un rebroussement de même amplitude.
7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, comportant une installation de commande numérique des déplacements relatifs de la pièce et des guides du fil, un circuit de réglage de la distance d'étincelage entre les électrodes en fonction des conditions d'étincelage et un circuit coopérant avec l'installation de commande numérique pour corriger un paramètre d'usinage de manière à maintenir la fente d'usinage à la même largeur au cours des variations de la vitesse d'usinage, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande placé sous la dépendance de l'installation de commande numérique pour varier un paramètre de la vitesse d'usinage avant et aprèsl'usinage du sommet d'un angle vif.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de temporisation associé au circuit de commande pour faire varier ledit paramètre selon une fonction prédéterminée du temps.
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour découper par décharges érosives un angle vif dans une pièce-électrode au moyen d'un fil-électrode tendu et défilant entre deux guides, selon lequel on déplace les électrodes l'une par rapport à l'autre selon une trajectoire déterminée, on varie la vitesse de ces déplacements en relation avec la forme de la trajectoire et on corrige au moins un paramètre d'usinage de manière à maintenir la largeur de la fente usinée dans la pièce à une valeur déterminée.
Normalement la découpe d'un angle vif ne peut être faite avec exactitude du fait de la déviation du fil entre ses guides sous l'effet des forces répulsives créées par les décharges qui déplacent le fil par rapport à l'axe de ses guides. Dans ces conditions, lors de l'usinage d'un angle vif, l'axe des guides passe au sommet de l'angle avant l'axe du fil et il en résulte une erreur d'usinage très importante. De nombreuses méthodes ont déjà été proposées pour éliminer ce défaut. Une méthode décrite dans le brevet US N" 4081652 consiste à arrêter l'avance des guides lorsqu'ils se trouvent au sommet de l'angle tout en maintenant l'étincelage de manière à obtenir progressivement le redressement du fil à cet endroit.
Une autre méthode, décrite dans les publications japonaises
Nos 51-43296 et 57-149123, consiste à faire dépasser par les guides le sommet de l'angle jusqu'à ce que le fil atteigne le sommet de l'angle et ensuite à changer la direction des guides. Ces deux méthodes ne permettent de corriger qu'une partie du défaut d'usinage, principalement celui qui se produit avant le passage du sommet de l'angle. Un défaut important après le passage de l'angle subsiste.
Une autre méthode, décrite dans les publications japonaises N05 5741129 et 57-71727, consiste à compenser l'augmentation de vitesse d'usinage après le passage de l'angle due à la diminution de la surface soumise à l'étincelage en maintenant constantes la densité du courant d'usinage et la vitesse d'avance des guides. Cette méthode ne corrige que partiellement le défaut après l'angle, car il subsiste un défaut qui provient de l'orientation du front de l'usinage juste après le passage du sommet, cette orientation ayant pour effet de créer des forces répulsives obliques qui écartent le fil de sa direction programmée pendant une courte distance.
L'invention a pour but d'éliminer le défaut après l'angle en utilisant un procédé qui consiste à diminuer la vitesse d'usinage avant l'usinage du sommet de l'angle vif et à usiner à une vitesse d'usinage réduite pendant un intervalle de temps déterminé après l'usinage de ce sommet.
La diminution de la vitesse d'usinage se fera de manière préférentielle par une diminution contrôlée de la fréquence des décharges, par exemple dans un rapport de 1/3 pendant quelques secondes.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution du dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, ainsi que des coupes à travers des fentes d'usinage.
La fig. 1 représente le schéma d'un dispositif fonctionnant selon le procédé précité.
La fig 2 est une coupe à travers une fente d'usinage ilIustrant l'erreur d'usinage obtenue par les procédés connus.
Les fig. 3 à 5 sont des coupes à travers des fentes d'usinage illustrant des particularités d'usinage selon le procédé précité.
Dans une machine à découper par électroérosion, telle qu'illustrée à la fig. 1, une électrode-fil 1 est déroulée d'une bobine débitrice 2, passe ensuite par une fente d'usinage 3 dans l'électrode-pièce 4, située entre une roue amont 5 et une roue aval 6 et entre un guide amont 7 et un guide aval 8, pour être enroulée finalement sur une bobine réceptrice 9. Deux contacts frottants 10 et 11 destinés à l'amenée du courant d'usinage sont disposés de part et d'autre de la zone d'usinage 3. Ces deux contacts frottants 10 et 11, les bobines débitrice 2 et réceptrice 9, les roues 5 et 6 et les guides 7 et 8 sont portés par un cadre 12. La pièce 4 est déplaçable par rapport à ce cadre grâce à une table à mouvements croisés 23 comportant deux moteurs 41 et 42 commandant des déplacements dans deux directions orthogonales X-Y.
La trajectoire de découpe est mémorisée sur un support d'information 13 qui transmet ses données à une unité de calcul 14 constituée par une installation de commande numérique des déplacements relatifs entre la pièce-électrode 4 et le fil-électrode 1. Cette unité de calcul 14 évalue la trajectoire de découpe et transmet des signaux de commande C à un interpolateur 15 destiné à répartir les déplacements suivant les deux directions X et Y effectués par les deux moteurs 41 et 42.
Le support d'information 13 mémorise également les endroits de la trajectoire présentant un angle vif où aura lieu une diminution de la vitesse d'usinage. Ces données sont reprises par l'unité de calul 14 qui fournit deux signaux, I'un, A, pour diminuer la fréquence des décharges et l'autre, B, pour corriger un paramètre influant sur le réglage de la distance d'étincelage.
Un générateur d'impulsions 19 est connecté entre les deux éiec- trodes 1 et 4 de manière à émettre des impulsions de tension successives destinées à amorcer des décharges dans la zone d'usinage 3. Le générateur d'impulsions 19 est commandé par un circuit de temporisation 18 constitué, par exemple, par un circuit générateur de rampe.
Ce dernier reçoit, par l'intermédiaire d'un convertisseur digital
analogique 16, les signaux A de l'unité 14 et commande une diminution progressive de la fréquence des décharges suivant une fonction linéaire ou exponentielle.
Un organe de mesure 22 de la tension moyenne d'usinage Vm est connecté entre le fil I et la pièce 4 et relié à un circuit de réglage 20 de la distance d'étincelage entre les électrodes 1, 4, en fonction des conditions d'étincelage.
Ce circuit de réglage élabore une grandeur D proportionnelle à la vitesse du déplacement relatif entre la pièce 4 et le fil 1. Cette grandeur D est transmise à un générateur de fréquences piloté 21 qui est relié à l'interpolateur 15 et qui fournit à ce dernier des impulsions d'avance de la pièce 4 par rapport au fil 1.
Le circuit de réglage 20 est également relié par l'intermédiaire d'un convertisseur digital-analogique 17 à l'unité de calcul 14 et reçoit de cette dernière les signaux de correction B. Ces signaux permettent d'influer sur le rapport existant entre la vitesse d'avance représentée par la grandeur D et la tension moyenne d'usinage. Une telle correction est nécessaire pour obtenir la même largeur de la fente d'usinage pour des valeurs de la tension moyenne d'usinage qui varient avec la fréquence des décharges.
Le dispositif fonctionne de la façon suivante:
Lorsque l'électrode-fil 1 s'approche d'un angle vif de la trajectoire de découpe et se trouve par exemple à une distance de 50 ttm du sommet de cet angle, L'unité de calcul 14 émet des signaux de commande A et B. Le signal A commande une diminution de la fréquence des décharges, par exemple dans un rapport de 1/3. Une diminution trop brusque de la fréquence des décharges conduirait cependant à un rapprochement rapide du fil 1 et de la pièce 4 et provoquerait l'apparition de courts-circuits. Il est donc nécessaire de temporiser cette diminution sur un intervalle de temps de quelques secondes. Le circuit de temporisation 18 commande à cet effet une diminution progressive de la fréquence des décharges émises par le générateur d'impulsions 19.
Parallèlement, l'autre signal B émis par l'unité de calcul 14 influe sur le circuit de réglage 20 en provoquant une modification dans l'élaboration de la grandeur D pendant la diminution de la vitesse d'avance du fil I par rapport à la pièce 4.
Comme illustré à la fig. 2, la découpe d'un angle vif 32 ne peut normalement pas être faite avec exactitude du fait de la déviation du fil 1 entre ses deux guides 7 et 8 sous l'effet des forces répulsives FR créées par les décharges qui déplacent le fil 1 par rapport à l'axe de ses guides 7, 8. La trajectoire pointillée 33 représente schématiquement le déplacement effectué par les deux guides 7 et 8, tandis que les croix 34 illustrent la trajectoire suivie par l'axe du fil 1 au centre de la pièce 4. Lorsque la découpe est rectiligne, les trajectoires du fil
I et des guides 7, 8 sont confondues, puisque la force répulsive FR est parallèle au déplacement. Après le passage d'un sommet 32 d'un angle vif par l'axe des deux guides 7, 8, le front d'usinage change subitement de direction. L'axe des guides 7, 8 passe ce sommet 32 avant l'axe du fil 1.
Des forces répulsives obliques écartent le fil I de sa direction programmée et il en résulte une erreur d'usinage représentée par les deux aires hachurées 35, 36 situées entre les surfaces d'usinage théoriques en traits interrompus 37, 38 et réels 39, 40.
Pour corriger cette erreur, le procédé consiste à diminuer la vitesse d'usinage avant l'usinage du sommet de l'angle vif et à usiner à une vitesse d'usinage réduite pendant un intervalle de temps deter- miné après l'usinage du sommet.
La fig. 3 illustre une première manière d'utiliser ce procédé.
Lorsque le fil I approche le sommet 24 d'un angle, la vitesse d'usinage est progressivement diminuée sur un parcours 25 d'une longueur de 50 ,um par exemple. Ce ralentissement de la vitesse d'usinage correspond à une diminution programmée de la fréquence des décharges entre le fil I et la pièce 4. Lors de ce ralentissement, le fil I se redresse graduellement entre ces guides 7, 8 pour permettre un alignement précis de l'axe du fil au niveau des guides 7, 8 et de la fente d'usinage 3. La diminution de la fréquence des décharges aura lieu selon une fonction prédéterminée du temps, par exemple selon une fonction linéaire ou exponentielle.
Après l'usinage du sommet 24,
L'usinage est poursuivi à vitesse réduite sur le parcours 26 pendant un intervalle de temps déterminé, qui est de préférence plus grand que l'intervalle de temps correspondant au parcours 25 avant le sommet.
Une seconde manière d'utiliser le procédé est illustrée à la fig. 4.
Elle consiste à remplacer la trajectoire de l'angle vif par une trajectoire 27 ayant la forme d'un arc de cercle de rayon déterminé (par exemple 25 à 50 pLm) et de diminuer la fréquence des décharges au cours de l'usinage de cet arc de cercle. Après le changement de direction, on effectue, toujours à vitesse d'usinage réduite, une trajectoire rectiligne 28.
La fig. 5 montre une troisième manière de diminuer la vitesse d'usinage avant i'usinage du sommet de l'angle vif en effectuant avec les guides 7, 8 un dépassement 29 limité du sommet de l'angle 30, suivi d'un rebroussement de même amplitude. Pendant ce rebroussement, le fil 1 se redresse progressivement entre les deux guides 7, 8: il en résulte donc un ralentissement de la vitesse d'usinage. Après l'angle 30, les deux guides 7, 8 se déplacent sur un trajet limité plus rapidement que le fil. I au niveau de la fente d'usinage 3 puisque le fil s'incurve. En effet, si le déplacement des guides 7, 8 suivant la nouvelle direction peut s'effectuer directement avec une vitesse de déplia: ! cement normale, le fil 1 accélère progressivement en s'incurvant pour atteindre, après le trajet 31, la vitesse d'usinage normale.
Il est bien entendu que de nombreuses variantes du procédé et du dispositif décrits peuvent être envisagées.
Au lieu de mesurer la tension moyenne d'usinage Vm, on pourrait aussi mesurer la durée moyenne du délai d'amorçage des décharges et commander la vitesse d'avance de la pièce de manière à maintenir cette durée moyenne à une valeur déterminée, ce qui devrait permettre d'atténuer, voire même de supprimer l'action correctrice du signal B.
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CLAIMS
l Method for cutting out a sharp angle in an electrode part by erosive discharges by means of a wire electrode stretched and traveling between two guides, according to which the electrodes are displaced relative to each other according to a determined trajectory, the speed of these displacements is varied in relation to the shape of the path and at least one machining parameter is corrected so as to maintain the width of the slot machined in the part at a determined value, characterized in that it consists reducing the machining speed before machining the apex of the sharp angle and machining at a reduced machining speed for a determined time interval after the machining of this apex.
2. Method according to claim 1, characterized in that it consists in reducing the frequency of the discharges produced between the wire and the part during the reduction in the machining speed.
3. Method according to claim 2, characterized in that it consists in reducing the frequency of discharges according to a predetermined function of time.
4. Method according to claim 2, characterized in that it consists in reducing the frequency of discharges before the summit of
Live strap during a time interval at most equal to said time interval.
5. Method according to claim 2, characterized in that it consists in replacing the trajectory of the sharp angle by a trajectory having the shape of an arc of a circle of determined radius and in decreasing the frequency of discharges during l machining of this circular arc.
6. Method according to claim 2, characterized in that it consists in carrying out a determined exceeding of the apex of the sharp angle by the guides of the wire followed by a cusp of the same amplitude.
7. Device for implementing the method according to claim 2, comprising an installation for digital control of the relative displacements of the part and of the guides of the wire, a circuit for adjusting the sparking distance between the electrodes according to the conditions and a circuit cooperating with the digital control installation to correct a machining parameter so as to maintain the machining slot at the same width during variations in the machining speed, characterized in that it comprises a control circuit placed under the dependence of the digital control installation to vary a parameter of the machining speed before and after the machining of the apex by a sharp angle.
8. Device according to claim 7, characterized in that it comprises a timing circuit associated with the control circuit for varying said parameter according to a predetermined function of time.
The invention relates to a method and a device for cutting by erosive discharges a sharp angle in an electrode part by means of a wire electrode stretched and running between two guides, according to which the electrodes are moved one relative to the 'other according to a determined trajectory, the speed of these displacements is varied in relation to the shape of the trajectory and at least one machining parameter is corrected so as to maintain the width of the slot machined in the part at a determined value.
Normally cutting a sharp angle can not be done with accuracy because of the deflection of the wire between its guides under the effect of the repulsive forces created by the discharges which move the wire relative to the axis of its guides. Under these conditions, when machining a sharp angle, the axis of the guides passes at the top of the angle before the axis of the wire and this results in a very significant machining error. Many methods have already been proposed to eliminate this defect. One method described in US Patent No. 4081652 consists in stopping the advance of the guides when they are at the top of the angle while maintaining the spark so as to progressively obtain the straightening of the wire at this location.
Another method, described in Japanese publications
Nos 51-43296 and 57-149123, consists of making the guides extend beyond the top of the angle until the wire reaches the top of the angle and then changing the direction of the guides. These two methods only correct part of the machining defect, mainly that which occurs before the apex of the angle has passed. A major defect after passing the angle remains.
Another method, described in Japanese publications N05 5741129 and 57-71727, consists in compensating for the increase in speed of machining after the passage of the angle due to the reduction in the surface subjected to sparking by keeping constant the density of the machining current and the speed of advance of the guides. This method only partially corrects the defect after the angle, because there remains a defect which comes from the orientation of the machining front just after the passage of the vertex, this orientation having the effect of creating oblique repulsive forces which spread the thread of its programmed direction for a short distance.
The object of the invention is to eliminate the defect after the angle by using a method which consists in reducing the machining speed before machining the apex of the sharp angle and in machining at a reduced machining speed during a time interval determined after the machining of this vertex.
The reduction in the machining speed will preferably be done by a controlled decrease in the frequency of discharges, for example in a ratio of 1/3 for a few seconds.
The accompanying drawing shows schematically and by way of example an embodiment of the device allowing the implementation of the process which is the subject of the invention, as well as sections through machining slots.
Fig. 1 shows the diagram of a device operating according to the above method.
Fig 2 is a section through a machining slot illustrating the machining error obtained by known methods.
Figs. 3 to 5 are sections through machining slots illustrating particular features of machining according to the aforementioned method.
In an EDM cutting machine, as illustrated in fig. 1, a wire electrode 1 is unwound from a supply coil 2, then passes through a machining slot 3 in the workpiece electrode 4, located between an upstream wheel 5 and a downstream wheel 6 and between an upstream guide 7 and a downstream guide 8, to be wound finally on a take-up reel 9. Two friction contacts 10 and 11 intended for supplying the machining current are arranged on either side of the machining zone 3. These two rubbing contacts 10 and 11, the supply 2 and take-up coils 9, the wheels 5 and 6 and the guides 7 and 8 are carried by a frame 12. The part 4 can be moved relative to this frame thanks to a table with crossed movements 23 comprising two motors 41 and 42 controlling movements in two orthogonal directions XY.
The cutting trajectory is stored on an information medium 13 which transmits its data to a calculation unit 14 constituted by an installation for digital control of the relative displacements between the electrode part 4 and the wire electrode 1. This calculation unit 14 evaluates the cutting path and transmits control signals C to an interpolator 15 intended to distribute the displacements in the two directions X and Y carried out by the two motors 41 and 42.
The information medium 13 also stores the locations of the trajectory having a sharp angle where a reduction in the machining speed will take place. These data are taken up by the calculation unit 14 which supplies two signals, one, A, to reduce the frequency of the discharges and the other, B, to correct a parameter influencing the setting of the sparking distance.
A pulse generator 19 is connected between the two electrodes 1 and 4 so as to emit successive voltage pulses intended to initiate discharges in the machining area 3. The pulse generator 19 is controlled by a circuit timer 18 constituted, for example, by a ramp generator circuit.
The latter receives, via a digital converter
analog 16, the signals A of the unit 14 and controls a progressive decrease in the frequency of the discharges according to a linear or exponential function.
A member 22 for measuring the average machining voltage Vm is connected between the wire I and the part 4 and connected to a circuit 20 for adjusting the spark distance between the electrodes 1, 4, as a function of the conditions of sparkling.
This adjustment circuit develops a quantity D proportional to the speed of the relative movement between the part 4 and the wire 1. This quantity D is transmitted to a controlled frequency generator 21 which is connected to the interpolator 15 and which supplies the latter pulses of advance of the part 4 relative to the wire 1.
The adjustment circuit 20 is also connected via a digital-analog converter 17 to the calculation unit 14 and receives from the latter the correction signals B. These signals make it possible to influence the ratio existing between the feed rate represented by the quantity D and the average machining tension. Such a correction is necessary to obtain the same width of the machining slot for values of the average machining voltage which vary with the frequency of the discharges.
The device works as follows:
When the wire electrode 1 approaches a sharp angle of the cutting path and is for example at a distance of 50 ttm from the top of this angle, the calculation unit 14 emits control signals A and B. Signal A commands a decrease in the frequency of discharges, for example in a ratio of 1/3. A too abrupt reduction in the frequency of discharges would however lead to a rapid approach of the wire 1 and the part 4 and would cause the appearance of short circuits. It is therefore necessary to delay this reduction over a time interval of a few seconds. To this end, the delay circuit 18 controls a progressive reduction in the frequency of the discharges emitted by the pulse generator 19.
At the same time, the other signal B emitted by the calculation unit 14 influences the adjustment circuit 20 by causing a modification in the elaboration of the quantity D during the decrease in the speed of advance of the wire I relative to the room 4.
As illustrated in fig. 2, the cutting of a sharp angle 32 cannot normally be made with exactitude because of the deflection of the wire 1 between its two guides 7 and 8 under the effect of the repulsive forces FR created by the discharges which move the wire 1 relative to the axis of its guides 7, 8. The dotted path 33 schematically represents the movement made by the two guides 7 and 8, while the crosses 34 illustrate the path followed by the axis of the wire 1 in the center of the piece 4. When the cut is straight, the trajectories of the wire
I and guides 7, 8 are combined, since the repulsive force FR is parallel to the movement. After the passage of a vertex 32 at a sharp angle through the axis of the two guides 7, 8, the machining front suddenly changes direction. The axis of the guides 7, 8 passes this vertex 32 before the axis of the wire 1.
Oblique repulsive forces deviate the wire I from its programmed direction and this results in a machining error represented by the two hatched areas 35, 36 located between the theoretical machining surfaces in broken lines 37, 38 and real 39, 40.
To correct this error, the method consists in decreasing the machining speed before machining the apex of the sharp angle and in machining at a reduced machining speed during a determined time interval after machining the apex .
Fig. 3 illustrates a first way of using this method.
When the wire I approaches the apex 24 by an angle, the machining speed is gradually decreased over a path 25 with a length of 50 μm for example. This slowing down of the machining speed corresponds to a programmed decrease in the frequency of discharges between the wire I and the part 4. During this slowing down, the wire I gradually straightens up between these guides 7, 8 to allow precise alignment of the axis of the wire at the level of guides 7, 8 and of the machining slot 3. The reduction in the frequency of discharges will take place according to a predetermined function of time, for example according to a linear or exponential function.
After machining the apex 24,
The machining is continued at reduced speed on the course 26 for a determined time interval, which is preferably greater than the time interval corresponding to the course 25 before the summit.
A second way of using the method is illustrated in FIG. 4.
It consists in replacing the trajectory of the sharp angle by a trajectory 27 having the shape of an arc of a circle of determined radius (for example 25 to 50 pLm) and of decreasing the frequency of discharges during the machining of this arc. After the change of direction, a rectilinear trajectory 28 is carried out, always at reduced machining speed.
Fig. 5 shows a third way of reducing the machining speed before machining the apex of the sharp angle by carrying out with the guides 7, 8 a limited protrusion 29 from the apex of the angle 30, followed by a cusp in the same way amplitude. During this turning back, the wire 1 gradually straightens between the two guides 7, 8: this therefore results in a slowing down of the machining speed. After the angle 30, the two guides 7, 8 move over a limited path faster than the wire. I at the machining slot 3 since the wire is curved. In fact, if the movement of the guides 7, 8 in the new direction can be carried out directly with an unfolding speed:! normal cement, the wire 1 gradually accelerates by bending to reach, after the path 31, the normal machining speed.
It is understood that many variants of the process and of the device described can be envisaged.
Instead of measuring the average machining voltage Vm, one could also measure the average duration of the discharge initiation delay and control the rate of advance of the workpiece so as to maintain this average duration at a determined value, which should reduce or even eliminate the corrective action of signal B.