CH655032A5

CH655032A5 - Machine a decharge electrique pour electro-erosion.

Info

Publication number: CH655032A5
Application number: CH3599/83A
Authority: CH
Inventors: Tetsuroh Itoh
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1983-06-30
Publication date: 1986-03-27
Also published as: US4602142A; DE3323609A1; DE3323609C2

Description

La présente invention concerne une machine à décharge électrique pour électroérosion; elle concerne plus particulièrement une telle machine à décharge électrique dans laquelle une électrode et une pièce à usiner sont disposées de façon à se faire face l'une à l'autre dans un liquide d'usinage isolant, la décharge électrique étant provoquée dans un espace d'usinage pour traiter la pièce à usiner.

Une machine à décharge électrique pour électroérosion de type classique est montrée par exemple par le schéma structurel de la fig. 1. Sur celle-ci, une électrode 10 est disposée au-dessus d'une pièce à usiner 14 contenue dans un récipient 12, contenant un liquide d'usinage isolant 16. Une alimentation de puissance électrique d'usinage 18 est connectée sur l'électrode 10 et la pièce à usiner 14. L'alimentation de puissance 18 comprend une source de tension continue 18a, un élément de commutation 18b pour laisser le courant circuler d'une façon intermittente, une résistance limitatrice de courant 18c, et un oscillateur 18d pour commander le fonctionnement intermittent de l'élément de commutation 18b de façon qu'il délivre le courant par intermittence à l'espace d'usinage 20 entre l'électrode 10 et la pièce à usiner 14. Le courant I, dans une machine à décharge électrique usuelle, est donné.par l'équation I=(E—Vg)/R, dans laquelle E est la tension de la source d'alimentation en courant continu, R est la valeur de la résistance 18c, et Vg est la tension aux bornes de l'espace d'usinage. Cette dernière se monte à 20 à 30 V durant la décharge, à 0 V lorsqu'il y a un court-circuit, à E V en cas d'application de la tension en l'absence de décharge, et à 0 V lorsque l'élément de commutation 18b est à l'état non passant. Si les tensions d'usinage Vg sont détectées et évaluées approximativement par un circuit redresseur-filtreur 22, l'amplitude de l'espace d'usinage

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peut être commandée en utilisant la tension. En d'autres termes, la décharge ne peut guère qu'intervenir si l'espace d'usinage 20 est large et, de ce fait, la tension moyenne Vs est élevée. Lorsque l'espace d'usinage 20 est étroit, la tension moyenne Vs diminue, du fait qu'un court-circuit ou des décharges électriques interviennent promptement. En conséquence, si la différence entre cette tension moyenne Vs et la tension de référence Vr, tenue par comparaison de ces tensions, est amplifiée par un amplificateur 24 et introduite dans un bobinage d'asservissement hydraulique 26, l'électrode 10 peut être positionnée de manière à rendre l'espace d'usinage 20 au moins approximativement constant, au moyen d'un servomécanisme hydraulique à huile comprenant une pompe à huile 28 et un vérin hydraulique 30.

En vue d'examiner la qualité des conditions d'usinage dans une machine électroérosive classique, la tension moyenne Vs obtenue des tensions d'usinage Vg est normalement observée. Lorsque la tension moyenne Vs est basse, l'impédance d'usinage est également basse et une décharge en arc continu, de même que des courts-circuits interviendront, de sorte que l'on peut s'attendre que des poussières ou déchets dus au processus, de même que des boues, resteront dans l'espace d'usinage 20. Dans l'usinage électroérosif, les décharges sous forme d'arc irrégulier les plus dangereuses, si elles viennent à être engendrées, seront des décharges électriques passant par du carbone et par la pièce à usiner, étant donné que du carbone est produit par la décomposition thermique du liquide d'usinage et établit un état similaire à celui qui est créé par une impédance d'usinage élevée. Pour cette raison, un désavantage réside en ce qu'il est impossible de détecter, par une observation de la tension moyenne Vs, un état détérioré de l'espace d'usinage provoqué par une décharge irrégulière sous forme d'arc.

Le but de la présente invention est, à la lumière du problème qui vient d'être mentionné, de fournir une machine à décharge électroérosive (le plus souvent dénommée EDM) capable de prévenir la détérioration des conditions dans l'espace d'usinage causée par une décharge irrégulière en arc.

En outre, particulièrement dans ses formes de réalisation, la machine selon l'invention atteint des performances de haute fiabilité de fonctionnement et de grande rapidité de processus, la machine étant apte à éloigner efficacement la boue pouvant exister dans l'espace d'usinage.

Conformément à l'invention, le but visé est atteint par les caractères énoncés dans la revendication indépendante. Les revendications dépendantes définissent des formes d'exécution particulièrement avantageuses atteignant les performances susmentionnées.

Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention: dans ce dessin:

la fig. 1 est un schéma illustrant le principe sur lequel sont fondées les machines à décharge électrique pour électroérosion classiques,

la fig. 2 est un schéma illustrant le principe sur lequel est fondée la machine à décharge électrique électroérosive conforme à la présente invention,

la fig. 3 est un diagramme de forme d'onde en fonction du temps, destiné à expliquer le fonctionnement d'un détecteur conforme à la présente invention,

la fig. 4 représente le détecteur et le discriminateur de décharges irrégulières,

la fig. 5 est un schéma-bloc illustrant un circuit de saut dans l'espace d'usinage,

la fig. 6 est un schéma explicatif d'un circuit pour commander l'injection de liquide d'usinage,

la fig. 7 est un schéma d'un circuit pour commander la tension appliquée à l'espace d'usinage,

la fig. 8 est un schéma-bloc illustrant le dispositif de commande de la fig. 7,

la fig. 9 est un schéma illustrant un circuit de commande de l'intervalle de déionisation, et la fig. 10 est un schéma d'un circuit pour commander une valeur de référence d'asservissement dans l'espace d'usinage.

En se référant au dessin, on va décrire maintenant une forme d'exécution préférée de l'invention. La fig. 2 est un schéma illustrant la construction d'une forme d'exécution constituant un exemple de la conception proposée, comprenant de nombreux éléments existant déjà dans la forme d'exécution selon la fig. 1 et pour lesquels sont utilisés les mêmes signes de référence qu'à la fig. 1.

La fig. 3 représente la relation entre les formes d'ondes du courant des décharges I et les formes d'ondes de la pression ultrasonore détectée par un senseur ultrasonore 35 renfermé dans un barreau 31 de support d'électrodes. Comme on le voit à la fig. 3, !e courant de décharge I circule aux intervalles de temps tl-t5, alors que le liquide d'usinage, au voisinage de l'endroit où la décharge a été engagée, se gazéifie rapidement et, en une certaine manière, explose du fait de la température élevée, d'approximativement 60001 C, ce qui engendre de la mousse. En conséquence, le liquide d'usinage, dans cette région, est sujet à un fort changement de pression et est propagé dans le voisinage de l'espace d'usinage sous la forme d'une onde d'impulsion ultrasonore, qui est ensuite transmise, par l'intermédiaire de l'électrode, au senseur ultrasonore 35, et détectée sous la forme d'un signal électrique. Lorsque la décharge est normale, l'onde d'impulsion So est détectée périodiquement d'une façon qui dépend de l'importance du courant; toutefois, si la décharge intervient d'une façon concentrée en un certain point, la concentration d'ions en ce point augmente d'une façon accélérée, de sorte qu'un état presque totalement exempt d'isolation se trouve établi du fait de copeaux ou d'éclats et de l'accroissement de carbone provoqué par la décomposition thermique du liquide d'usinage.

Dans ce cas, puisque la décharge est provoquée à nouveau avant que la mousse ait disparu (normalement un temps de 0,1 à 2 ms est requis), du fait de la décharge au point de décharge, le rapport d'altération de volume est différent de celui qui se présente dans le liquide et relativement plus faible que celui que l'on a dans le cas d'une décharge normale. En conséquence, la force de l'impulsion ultrasonore engendrée est réduite. Un détecteur 40, visible à la fig. 2, fonctionne pour détecter les décharges normales et irrégulières, sur la base du principe précédemment mentionné, et, comme cela est montré à la fig. 3, l'onde de pression ultrasonore So, qui intervient au temps t5 du fait de la décharge de courant I, présente une forme différente. Si une valeur détectée plus faible que celle qui est obtenue lors des décharges normales se répète continuellement un certain nombre de fois, le détecteur distinguera des autres une décharge comme étant une décharge irrégulière.

La fig. 4 est une vue de détail d'un détecteur 40, dans lequel le signal de sortie du senseur ultrasonore 35 est amplifié par un amplificateur 41, qui engendre un signal SD. On voit également un circuit de maintien de valeur de pointe 42, lequel emmagasine la valeur la plus haute du signal SO. En d'autres termes, un condensateur C dans un circuit d'intégration 43 est chargé seulement avec une tension supérieure au signal de sortie le plus élevé du circuit intégrateur 43, par une résistance R, un commutateur analogique 44 et un comparateur 45. Il en résulte que le signal de sortie de la résistance de division de tension 46 représente l'équivalent de la tension divisée du signal de sortie le plus haut en condition normale et, de ce fait, cette condition est distinguée d'une condition anormale. La raison de cela est que la pression de l'explosion varie avec l'énergie de la décharge et la période durant laquelle l'énergie est appliquée. Dans un traitement par érosion électrique, dans lequel la quantité d'énergie diffère selon le type de domaine d'usinage allant d'un usinage grossier à un usinage de finition minutieux, il est difficile de standardiser uniformément la force impulsive normale, de sorte que le circuit de maintien de valeur de pointe 42 doit être utilisé pour comparer la force impulsive du moment avec celle qui est la plus régulière.

Un comparateur 47 est employé pour déterminer si le signal impulsionnel SO est correct ou non, et le résultat comparé est appliqué à un compteur 49 en tant qu'impulsion de remise à zéro. Le courant de décharge I est détecté par un transformateur de courant CT et

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appliqué au compteur 49 en tant que signal de comptage en avant SI (voir fig. 3), par l'intermédiaire d'un circuit amplificateur-redresseur 50. En conséquence, une avance d'un pas est comptée dans ce circuit chaque fois que le courant circule dans l'espace d'usinage et, puisque le compteur sera ensuite remis à zéro si la décharge est normale, le contenu de ce compteur ne va pas augmenter. Si la décharge est anormale et continue à établir les états montrés en t4 et t5 à la fig. 3, le contenu du compteur 49 va augmenter, du fait qu'il n'y aura pas de remise à zéro. Lorsque ce contenu de compteur atteint la quantité établie par un commutateur 51, l'entrée d'un étage de commande 53 d'une diode photoémettrice 52 maintient le niveau 1, et cette diode 52 s'illumine, tandis que le signal de sortie SA provenant du commutateur 51 atteint également le niveau 1 et est transmis à l'extérieur. Une porte ET 54 est utilisée pour amener le compteur à s'arrêter lorsqu'il est complètement chargé.

Comme décrit ci-dessus, il est ainsi possible de confirmer le fait que se présente ou non la concentration des décharges, par la valeur se trouvant dans le compteur 49, et l'on peut savoir combien d'impulsions ont été continuellement déchargées, à un moment donné.

Dans l'exemple précédemment décrit, le circuit a été disposé avec une quantité continue de la concentration des décharges dans l'espace d'usinage, en tant que paramètre. Il n'est pas très difficile d'utiliser le nombre de décharges anormales par unité de temps en tant que paramètre de discrimination. Pour cette raison, des impulsions d'horloge doivent être appliquées à la connexion de comptage CU du compteur 49 de la fig. 4, tandis que le produit de l'impulsion de décharge anormale SM (au lieu d'une décharge normale) et du signal SI de détection de courant doit être appliqué à l'entrée de remise à zéro R.

Les arrangements représentés aux fig. 2 et 4 permettent d'estimer l'amplitude de la concentration des décharges en partant de l'importance des formes d'impulsion de décharge, et de détecter la qualité des conditions dans l'espace d'usinage durant le processus d'étince-lage électrique.

En se référant au dessin, on va décrire maintenant un moyen pour normaliser les conditions dans l'espace d'usinage en fonction du signal délivré par le compteur 49, utilisé pour déterminer la concentration des décharges.

La fig. 5 montre un agencement pour la prévention de la concentration des décharges et de l'occurrence de décharges anormales sous forme d'arc, par enlèvement de la boue, des souillures et autres déchets qui peuvent détériorer les conditions dans l'espace d'usinage, par élargissement forcé de l'espace entre l'électrode et la pièce à usiner lorsque les symptômes prémonitoires d'une décharge anormale d'arc sont estimés comme existant en fonction du signal délivré par le compteur 49, ce processus amenant le liquide à circuler dans l'espace d'usinage au moyen de l'action d'une pompe.

Le signal de sortie du détecteur servant à détecter les anomalies présentes dans l'espace d'usinage, en compagnie d'une valeur binaire provenant d'une sortie 2°-2n du compteur 49, est envoyé à un dispositif de commande pour commander l'espace d'usinage, et ces signaux agissent pour provoquer de façon forcée un élargissement de l'espace d'usinage. Ainsi, l'importance de l'élargissement est automatiquement commandée, en dépendance de la condition dans l'espace d'usinage.

La fig. 5 montre de façon détaillée le dispositif (JMP) de commande d'espace d'usinage. Cette forme d'exécution montre à titre d'exemple un cas dans lequel, en employant le signal susmentionné pour commander la période de temps durant laquelle intervient le signal pour forcer l'espace d'usinage à s'élargir, des arrangements sont réalisés pour commander le rapport d'élargissement de l'espace d'usinage et celui du temps de travail au temps d'élargissement.

On voit à la fig. 5 un circuit de coïncidence multidigital 228 (comparateur digital) utilisé pour reconnaître si les valeurs dans le compteur 49 pour la détection des anomalies et dans un compteur 219 pour l'établissement du temps d'élargissement forcé de l'espace d'usinage sont égales, et pour remettre à zéro un flip-flop, de type R-S 220 lorsque les valeurs coïncident l'une avec l'autre. Le temps

(ou le contenu) établi par le compteur 219 est conforme au produit de la période des impulsions d'horloge données par un générateur de référence d'impulsion d'horloge 221, et de la valeur se trouvant dans le compteur 49 de détection des anomalies, lorsque les valeurs dans les compteurs 49 et 219 coïncident l'une avec l'autre. Le signal de sortie du flip-flop de type R-S 220 actionne un commutateur analogique 222 qui oblige les circuits d'asservissement d'usinage 24, 26 à engendrer un signal SP provoquant la remontée de l'électrode. En d'autres termes, tandis qu'un signal SA engendré lorsque le signal de sortie du compteur 49 atteint une valeur prédéterminée est appliqué, le signal de sortie Q du flip-flop de type R-S 220 est maintenu au niveau 1 et l'électrode est obligée à se déplacer vers le haut. Lorsque le signal de sortie Q a changé à l'état 0, la sortie inverse Q de la sortie Q passe au niveau 1 et la porte 224 d'introduction des impulsions d'horloge sur le compteur 223 pour établir le temps d'usinage est rendue passante. Tandis qu'un commutateur 225 pour la présélection du temps d'usinage est actionné, la sortie Q du flip-flop 220 passe au niveau 0, de sorte que le commutateur analogique 222 pour la génération du signal SP provoquant l'élévation de l'électrode est maintenu à l'état passant et que la commande d'asservissement normale de l'espace d'usinage s'exerce en dépendance de la différence entre le signal d'espace d'usinage Vs et la tension de référence VR. La résistance r est utilisée pour protéger le circuit du risque d'engendrer les signaux Vs et VR lorsque le signal SA provoquant la montée de l'électrode se trouve engendré.

Les opérations susmentionnées ne sont pas toujours exécutées, exception étant faite pour le cas où le signal SA de détection des conditions anormales dans l'espace d'usinage est au niveau 1, c'est-à-dire lorsque les conditions dans l'espace d'usinage sont anormales. Le signal SA est discriminé par une porte ET 226 et une porte OU 227. Puisque le signal de sortie de la porte OU est au niveau 1 lorsque le signal SA est au niveau 0, le flip-flop 220 est maintenu en position de travail. En conséquence, le signal SP d'élévation de l'électrode n'est pas appliqué, et la commande d'asservissement normale de l'espace d'usinage est effectuée.

L'espace d'usinage est automatiquement établi en dépendance de l'importance de la concentration des décharges et de celle des anomalies (ou anormalités) lorsque intervient le signal SA de détection des conditions d'anomalies dans l'espace d'usinage. Plus la différence est grande, plus le temps et donc l'importance de l'élargissement sont grands, de sorte que les conditions dans l'espace d'usinage peuvent être établies de façon appropriée. De plus, lorsque le signal SA susmentionné est au niveau 0, l'électrode n'est pas obligée de remonter et la commande d'asservissement normale de l'espace d'usinage est effectuée.

Dans l'exemple susmentionné, on décrit un cas dans lequel la période de temps pour l'élévation de l'électrode est commandée. Toutefois, la présente invention est destinée plus généralement à la commande de l'espace entre l'électrode et la pièce à usiner de manière à améliorer les conditions dans l'espace d'usinage, en se fondant sur le signal de détection des conditions anormales; en conséquence, il n'est pas difficile techniquement de commander, d'une quelconque manière, le temps de remontée de l'électrode, le temps d'usinage, la vitesse de remontée, les fréquences de remontée et d'usinage, la tension de référence de l'asservissement, et les gains dans le système d'asservissement, etc., en fonction du signal susmentionné, de sorte qu'une telle commande peut être réalisée d'une façon tout à fait appropriée.

La fig. 6 illustre une autre forme d'exécution des moyens pour rétablir les conditions normales dans l'espace d'usinage au moyen du jet d'une quantité optimale de liquide d'usinage dans l'espace d'usinage lorsque le symptôme prémonitoire de la génération d'arcs anormaux est constaté, afin de prévenir la concentration des décharges et l'occurrence d'une décharge anormale, en assurant la quantité appropriée du liquide en circulation. En d'autres termes, si les contenus du compteur 49 sont plus grands, cela signifie que les conditions dans l'espace d'usinage vont se détériorer et que se présentera une concentration de décharges. En conséquence, les conditions susmen5

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tionnées auront pour résultat certains inconvénients, par exemple la détection d'une accumulation de boue dans l'espace d'usinage du fait de la présence de déchets, de particules de carbone engendrées par la décomposition thermique du liquide d'usinage du fait des arcs anormaux, ou encore de la présence dans l'espace d'usinage de petites pièces résultant de brisures ou d'ébréchures de l'électrode.

Ainsi, si la quantité de liquide d'usinage envoyée dans l'espace d'usinage est modifiée en fonction des contenus du compteur, les conditions normales dans l'espace d'usinage seront rétablies. A la fig. 6, la sortie d'une pompe d'alimentation en liquide d'usinage 116 est dosée pour envoyer le liquide dans un conduit 118, au moyen de vannes VI, V2, V3, V4 ... pour commander la quantité de liquide admise à passer dans un conduit 117, de sorte que la quantité de liquide en circulation peut être modifiée en proportion de l'ouverture des vannes VI, V2, V3, V4. Par ailleurs l'ouverture ou la fermeture des vannes VI, V2, V3, V4 est contrôlée par les sorties 2°-29 du compteur 49. Dans cet exemple, les vannes VI, V2, V3, V4 sont respectivement agencées pour délivrer 100 cm3/min, 200 cm3/min, 400 cm-5/min et 800 cm5<min de liquide, de sorte que l'importance du jet de liquide correspond à la concentration des décharges dans l'espace d'usinage. Par exemple, si les contenus du compteur 49 sont supérieurs à 64, la vanne VI est ouverte du fait que la sortie de pondération 26 est maintenue au niveau 1 et ainsi 100 cm3/min de liquide sont délivrés à l'espace d'usinage. Si les contenus sont supérieurs à 128 (ou 192), les vannes VI et V2 sont ouvertes du fait que la sortie de pondération 27 se trouve au niveau 1, et 300 cm3/min de liquide sont délivrés à l'espace d'usinage. Lorsque la différence est extrêmement grande, c'est-à-dire si l'état de comptage est supérieur à 1024, une vanne V5 est ouverte par la porte OU 119, et plusieurs dizaines de milliers de centimètres cubes par minute de liquide sont ainsi délivrées. Au contraire, lorsque les contenus du compteur sont plus faibles, une quantité de liquide adéquatement réduite, utilisée normalement pour l'usinage, est délivrée à l'espace d'usinage par une vanne Vo commandée à la main.

Du fait que la quantité de liquide est commandée par estimation de l'importance de la concentration des décharges, partant des dimensions des ondes d'impulsion de décharge et en correspondance avec l'importance de la concentration, la boue engendrée dans l'espace d'usinage peut être efficacement enlevée et il en résulte une efficacité de décharge hautement améliorée. En d'autres termes, du fait que la décharge se produirait dans le sens électrode-boue-pièce à usiner si de la boue était présente dans l'espace d'usinage, une quantité considérable d'énergie de décharge serait consommée par la boue, et le rendement du processus serait ainsi fort réduit. Du fait qu'un tel phénomène est empêché, les décharges seront facilitées sans augmentation de l'impédance d'usinage au-delà de ce qui est nécessaire, du fait que le flux de liquide peut être réduit lorsque l'espace d'usinage est étroit, en conséquence de quoi un processus bien stabilisé peut se traduire par une augmentation de la vitesse d'usinage.

Bien que la quantité de liquide soit modifiée dans les exemples susmentionnés, il serait également possible de commander la pression de liquide en dépendance des contenus du compteur pour atteindre une réduction effective de la quantité de boue dans l'espace d'usinage. Dans un tel cas, le même effet peut évidemment être obtenu.

En liaison avec les fig. 7 et 8, on va décrire un moyen pour rétablir l'espace d'usinage dans sa condition normale par réduction de la tension appliquée par l'alimentation lorsque le symptôme prémonitoire de la génération d'arcs anormaux est constaté, et empêcher ainsi la décharge d'être provoquée, afin de prévenir la concentration de décharges et la génération d'arcs anormaux.

L'exemple représenté à la fig. 7 correspond au cas dans lequel la tension appliquée à l'espace d'usinage est modifiée en fonction du signal de sortie du compteur 49; et, si la tension à laquelle la décharge est engagée est réduite, la décharge ne pourra intervenir qu'avec difficulté, de sorte qu'une concentration de décharges peut être prévenue dans l'espace sur les mêmes électrodes. De plus, lorsqu'une concentration de décharges ne se présente pas, une décharge à l'intérieur du même espace de décharge sera facilitée par une augmentation de la tension appliquée à l'espace d'usinage.

A la fig. 7, on voit un dispositif de commande 100 pour appliquer à la base d'un transistor 51 une tension analogique correspondant au signal de sortie du circuit de commande 40 par amplification de tension. Ce dispositif de commande comprend, comme la fig. 8 le montre en détail, un convertisseur D A (convertisseur digital/analogique) 102 et un amplificateur inverseur 101. La tension analogique peut être obtenue par connexion du convertisseur D/A 102 aux sorties Ql, Q2, Q3, Q4 et Q5 du compteur 49. La tension Vg appliquée à l'espace d'usinage est donnée par l'expression suivante;

Vg= -Ieri... (1)

Le courant le est quasiment équivalent (à 99%) au courant qui circule dans la charge R2 du transistor 51 monté en émetteur-suiveur, ce courant le étant représenté par;

Ic=VE R2 = VB R2... (2)

Ainsi, la tension Vg est obtenue à partir des équations (1) et (2), de la manière suivante:

Vg= — RLR2-V3... (3)

Dans ce cas, VB représente la tension de base du transistor 51. En admettant que l'on a RI =30 kiî, R2=kfi E=300 V, on peut voir que la tension VB se modifiera à l'intérieur du domaine de 0 à 300 V alors que le signal de sortie de la commande varie dans le domaine de 0 à 10 V.

Lorsque le contenu du compteur 49 augmente après qu'est intervenue une concentration de décharges, le niveau de sortie de l'amplificateur inverseur 101 décroît, ce qui réduit la tension Vg appliquée à l'espace d'usinage et élimine la concentration de décharges.

Bien que la tension appliquée à l'espace d'usinage soit continuellement modifiée en fonction du contenu du circuit 40 pour la détection de concentration de décharges, il n'est pas toujours nécessaire d'établir la tension de façon proportionnelle au contenu du compteur. Le transfert d'une décharge en arc peut être empêché plus efficacement par changement de la tension en un rapport sériel.

Dans les formes d'exécution décrites ci-dessus à titre d'exemple, la concentration de décharges est détectée par le biais de la dimension des ondes d'impulsion des décharges, et, de plus, la tension appliquée aux bornes de l'espace d'usinage est commandée pour tendre à obtenir une dispersion des décharges, de sorte que, par les caractères susmentionnés, une machine à décharge électrique pour électro-érosion entièrement nouvelle peut être réalisée.

On considérera maintenant la fig. 9 qui illustre une autre forme d'exécution sous l'aspect d'un moyen pour rétablir l'espace d'usinage dans sa condition normale en assurant le taux de déionisation pour l'espace d'usinage par extension de la durée de l'état non passant de l'élément de commutation, lorsque le symptôme prémonitoire de la génération d'arcs anormaux est considéré comme se présentant, de façon à prévenir la concentration de décharges et la génération de décharges anormales en arc.

En d'autres termes, en augmentant le temps de coupure de l'élément de commutation 18b en fonction du signal de sortie délivré par le circuit de détection, la période entre les décharges peut être augmentée et l'effet de déionisation ainsi obtenu peut être utilisé pour supprimer un des facteurs qui provoquent la concentration de décharges. Un circuit de même qu'une méthode de suppression de la concentration seront maintenant décrits en liaison avec la fig. 9. Lorsque la sortie d'un flip-flop de type RS 318 est au niveau 1, l'élément de commutation 18b est rendu passant par l'intermédiaire d'un amplificateur 319. ce qui signifie que l'on a alors la période enclenchée (état passant) de l'élément, la période déclenchée (état bloqué) se présentant lorsque l'on a la sortie Q au niveau 0. Lorsque ia sortie Q est au niveau 1, le signal de sortie d'une porte ET 320 est au niveau 0 jusqu'à ce que la sortie ip d'uncompteur 321 d'établissement de période enclenchée période déclenchée passe au niveau 1, mais alors l'élément de commutation reste déclenché du fait que la sortie Q passe à l'état 0 puisque le flip-flop 318 est remis à zéro lorsque le signal tp passe au niveau 1. Puisque la sortie de la porte

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ET 320 remet simultanément à zéro le compteur d'établissement de durée 321, par l'intermédiaire d'une porte OU 322. le comptage repart depuis le début. Comme la sortie Q est à l'état 1 lorsque la sortie Q est à l'état 0, cette sortie Q ne sera pas établie à l'état 1 tant que l'une des portes ET 325 et 326, et par elles la sortie de la porte OU 324, ne passera pas au niveau 1. La porte OU 324 et les portes ET 325 et 326 sont utilisées pour commander les opérations d'établissement de la période déclenchée pour deux systèmes, et pour établir la durée correspondant à xl et lorsque le signal SA est au niveau 0, et la durée correspondant à x2 lorsque ce signal est au niveau 1. Selon cette forme d'exécution donnée à titre d'exemple, l'usinage est effectué avec la durée déclenchée (ou durée de couture) -cl lors d'une décharge normale, et la durée \2 lorsque la décharge est anormale. Lorsque l'on admet on constate une décharge anormale, une concentration de décharges est empêchée par une forte augmentation du temps de repos, afin de fournir un effet de déionisation et de supprimer la génération d'arcs anormaux. De plus, cette machine à décharge électrique entièrement nouvelle présente, selon la conception particulière proposée, les caractères de la détection de la concentration de décharges en son stade précoce par détection de l'onde d'impulsion de décharge.

Bien que la durée déclenchée soit répartie en deux valeurs: il et t2, le même effet peut être obtenu en établissant de façon continue la durée déclenchée en dépendance du contenu du compteur 49 de détection du nombre de décharges concentrées. On considérera finalement la fig. 10 qui illustre une autre forme d'exécution ou aspect de la conception selon la présente invention, sous la forme d'un moyen pour rétablir l'espace d'usinage en sa condition normale par augmentation de la longueur de l'espace ou interstice par changement de la tension de référence pour la commande d'asservissement de l'espace d'usinage, lorsque se présente le symptôme prémonitoire de la génération d'arcs anormaux, cela afin de prévenir la concentration de décharges et la génération de décharges anormales en arc.

En d'autres termes, en modifiant la commande de l'espace d'usinage, ou la valeur de référence Vr du signal d'asservissement d'usinage sur la base du signal de sortie délivré par le circuit de détection, la tension de référence est augmentée lorsque se présente une anomalie, afin de commander l'espace d'usinage d'une manière qui augmente la tension d'usinage moyenne, de sorte que la concentration de décharges peut être prévenue par le fait que l'espace d'usinage agrandi rend difficile le déclenchement d'une décharge. En se référant à la fig. 10, on va décrire maintenant en détail un exemple d'exécution de la conception selon l'invention qui réalise le mode de prévention susmentionné.

Puisque la sortie de l'inverseur 400 est au niveau 0 lorsque le signal de détection SA est au niveau 1, c'est-à-dire lorsque se présente une anomalie, les commutateurs analogiques 401 et 402 sont respectivement à l'état passant et à l'état bloqué. Il en résulte que la tensiond'entrée ei délivrée à un circuit intégrateur 403 (comprenant un amplificateur opérationnel, une résistance RIO, et un condensateur C10) devient égale à — e, ce pour quoi la tension Vr se trouve représentée par

Vr = V + e/R10 -C10 x 5... (1)

Toutefois, V est la valeur initiale lorsque t = 0.

En conséquence, la tension de référence Vr continue d'augmenter aussi longtemps que le signal SA est au niveau 1, et la tension Vs augmente également, dans le sens négatif et d'une façon correspon-s dante, de sorte que l'espace d'usinage est encore davantage agrandi. La tension de référence Vr et la tension détectée Vs sont comparées dans un comparateur 405, et un signal de différence est appliqué à l'amplificateur 24.

Lorsque le signal SA est au niveau 0, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a io pas de concentration de décharges, l'entrée ei du circuit intégrateur 403 prend le niveau 0, et la tension du condensateur d'intégration C10 est déchargée. En conséquence, la tension Vr diminue et l'espace d'usinage est commandé de façon à devenir graduellement plus étroit. La fréquence de décharge et la rapidité d'usinage sont 15 ainsi augmentées.

La résistance RIO et le condensateur C10, qui déterminent la constance de temps d'intégration, ont des valeurs propres à situer cette constante de temps dans l'ordre de plusieurs secondes, dans le cas présent. Il est en effet indésirable de modifier la tension Vr pour 20 une courte période, du fait qu'une commande effectuée d'une telle façon provoquerait des inconvénients, par exemple un phénomène d'affolement et une vibration de l'électrode au moment où la dimension de l'espace d'usinage serait modifiée de façon très raide. De plus, la valeur de la tension Vr est commandée par une diode Zener 25 et limitée à la tension Zener quant à la polarité positive, et à la tension 0 quant à la polarité négative. L'alimentation en puissance VE et la commande de puissance RB sont prévues pour être utilisées en commandant manuellement la valeur, l'espace d'usinage pouvant être automatiquement commandé avec la valeur établie en situation 30 centrale. Un amplificateur opérationnel 404 et des résistances r3 et r4 jouent le rôle d'un circuit inverseur et d'un atténuateur pour la commande de la tension moyenne Vs de l'espace d'usinage, par addition de la valeur de tension à Vr.

Bien que, dans l'exemple susmentionné, le signal détecté SA soit 35 intégré pour établir les modifications de la tension Vr, il est également possible d'exercer une commande encore plus détaillée en convertissant le contenu du compteur 49 par une conversion D/A (digital/analogique) et en utilisant un circuit ayant un retard de temps de premier ordre et une grande constante de temps, le signal de sortie 40 de ce circuit, appliqué par exemple contre un circuit RC, ou LR, etc., augmentant exponentiellement et fonctionnellement.

Comme on vient de le décrire, cette machine à décharge électrique pour électroérosion est capable d'estimer les conditions de décharges anormales pouvant se présenter à partir d'un paramètre 45 consistant en ce que la présence et l'absence de la concentration de décharges sont reconnues en dépendance de la grandeur de l'onde d'impulsion de la décharge engendrée, en changeant la valeur de référence pour la commande d'asservissement de l'intervalle d'usinage pouvant être utilisée pour normaliser la condition de décharge, et le 50 rétablissement de la condition normale de l'espace d'usinage pouvant être obtenue par agrandissement de l'espace d'usinage et réduction de la fréquence de décharge lorsque les conditions anormales se présentent.

R

5 feuilles dessins

Claims

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2

REVENDICATIONS

1. Machine à décharge électrique pour électroérosion comprenant une électrode-outil et une pièce à usiner dans un liquide d'usinage isolant, caractérisée en ce qu'elle comprend:

une alimentation en puissance d'usinage connectée aux bornes de la pièce à usiner et de l'électrode pour délivrer par intermittence un courant d'usinage à un espace d'usinage entre l'électrode et la pièce à usiner;

un détecteur de tension pour détecter la tension entre l'électrode et la pièce à usiner;

un dispositif d'établissement d'une tension de référence pour établir la tension correspondant à un espace d'usinage déterminé;

un amplificateur qui compare la tension détectée par le détecteur de tension et la tension de référence donnée par le dispositif d'établissement de tension de référence pour amplifier la différence entre ces signaux;

un dispositif d'entraînement d'électrode qui relève et rabaisse l'électrode en dépendance du signal provenant de l'amplificateur;

un dispositif pour délivrer le liquide d'usinage à l'espace d'usinage;

un détecteur pour détecter le courant d'usinage;

un moyen pour détecter l'onde d'impulsion engendrée lorsqu'une décharge est provoquée dans l'espace d'usinage;

un moyen pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage en partant de la dimension de l'onde d'impulsion détectée par le moyen pour détecter l'onde d'impulsion et du signal de courant détecté délivré par le détecteur pour détecter le courant d'usinage, ce moyen d'évaluation délivrant à sa sortie un signal fondé sur cette évaluation, et un moyen pour rétablir l'espace d'usinage en sa condition normale en dépendance du signal donné par les moyens pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode est fixée à un support d'électrode entraîné par le dispositif d'entraînement d'électrode.
3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement d'électrode est équipé d'un servomécanisme hydraulique.
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen pour détecter l'onde d'impulsion est équipé d'un senseur ultrasonore.
5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le senseur ultrasonore est noyé dans le support d'électrode.
6. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage comprend un circuit de maintien de valeur de pointe qui emmagasine la valeur la plus haute du signal délivré par le senseur ultrasonore, un comparateur pour comparer la valeur divisée du signal donné par le circuit de maintien de valeur de pointe avec le signal donné par le senseur ultrasonore et pour délivrer à sa sortie un signal de comparaison, un compteur pour conserver le comptage en correspondance avec le signal de courant détecté par le détecteur de courant, ce compteur étant remis à zéro par le signal délivré par le comparateur et un dispositif de délivrance d'un signal de sortie qui applique un signal lorsque la valeur comptée par le compteur a atteint une valeur déterminée.
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit de maintien de valeur de pointe comprend un circuit consistant en un commutateur analogique connecté aux bornes d'entrée et de sortie et en un circuit intégrateur, un comparateur auquel sont appliqués le signal provenant du senseur ultrasonique et le signal de sortie du circuit intégrateur étant agencé pour engendrer un signal pour la commande de commutation du commutateur analogique.
8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'établissement de la valeur comptée au moyen du dispositif de délivrance d'un signal de sortie est effectué par un commutateur.
9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'un

élément photoémetteur est illuminé par le signal donné par le dispositif de délivrance d'un signal de sortie.
10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moyen pour rétablir l'espace d'usinage en sa condition normale comprend un moyen pour le commander.
11. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que le moyen pour commander l'espace d'usinage est utilisé pour agrandir l'espace d'usinage et pour commander celui-ci de façon à fournir automatiquement l'amplitude de l'agrandissement.
12. Machine selon la revendication 11, caractérisée en ce que le moyen pour contrôler l'espace d'usinage reçoit le signal de sortie du compteur des moyens pour évaluer la condition de l'espace d'usinage et le signal de sortie du dispositif de délivrance d'un signal de sortie, ce moyen pour contrôler l'espace d'usinage appliquant un signal pour relever l'électrode à l'amplificateur qui applique le signal au dispositif d'entraînement d'électrode.
13. Machine selon la revendication 12, caractérisée en ce que le moyen pour commander l'espace d'usinage comprend une porte ET recevant un signal engendré lorsque la valeur comptée par le compteur du moyen d'évaluation des conditions de l'espace d'usinage atteint une valeur déterminée, un signal provenant d'un générateur d'impulsion d'horloge de référence, et le signal de sortie Q d'un flip-flop RS, un compteur étant agencé pour établir la durée pour l'agrandissement de l'espace d'usinage, ce compteur effectuant son comptage sur réception du signal de sortie provenant de la porte ET, un circuit de coïncidence multidigilal étant agencé pour délivrer un signal lorsque la valeur comptée par le compteur des moyens pour évaluer les conditions dans l'espace d'usinage est conforme à la valeur établie par le compteur d'établissement de durée, le flip-flop RS étant remis à 0 par le signal de sortie provenant du circuit de coïncidence multidigital et engendrant un signal sur sa sortie Q, un commutateur actionné par le signal de la sortie Q du flip-flop RS appliquant à l'amplificateur un signal pour relever l'électrode.
14. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le moyen pour rétablir l'espace d'usinage à sa condition normale est utilisé en tant que moyen pour commander le dispositif de délivrance de liquide d'usinage.
15. Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce que le moyen pour commander le dispositif de délivrance du liquide d'usinage est connecté à une pompe d'alimentation en liquide d'usinage et à un tuyau de conduite du liquide d'usinage.
16. Machine selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'un moyen de commande est composé d'une pluralité de vannes qui sont ouvertes et fermées en dépendance du signal de sortie du compteur des moyens pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage.
17. Machine selon la revendication 16, caractérisée en ce que les vannes sont ouvertes et fermées en correspondance avec les différentes valeurs comptées.
18. Machine selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'une des vannes délivre une quantité de liquide d'usinage lorsque la valeur comptée dans le compteur excède la valeur déterminée.
19. Machine selon la revendication 18, caractérisée en ce que le liquide d'usinage conduit par le tuyau de conduite du liquide d'usinage est projeté dans l'espace d'usinage par un conduit disposé dans l'électrode.
20. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'alimentation de puissance d'usinage comprend une alimentation en courant continu, un élément de commutation, et une résistance connectée en série à l'espace d'usinage, de même qu'un dispositif de commande de commutation pour commander la commutation de l'élément de commutation.
21. Machine selon la revendication 20, caractérisée en ce que l'élément de commutation est un transistor.
22. Machine selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'un oscillateur est utilisé en tant que dispositif de commande de commutation.
23. Machine selon la revendication 22, caractérisée en ce que le moyen pour rétablir l'espace d'usinage en condition normale est

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utilisé en tant que moyen pour modifier et commander la valeur de l'impulsion de tension appliquée.
24. Machine selon la revendication 23, caractérisée en ce que le moyen pour rétablir l'espace d'usinage en condition normale comprend des moyens pour modifier et commander la valeur appliquée d'une impulsion de tension.
25. Machine selon l'une des revendications 23 ou 24, caractérisée en ce que le moyen pour modifier et commander la valeur de la tension d'impulsion appliquée est utilisé pour augmenter et diminuer la valeur de tension d'impulsion appliquée à l'espace d'usinage en fonction de la valeur comptée par le compteur du moyen pour l'évaluation des conditions de l'espace d'usinage.
26. Machine selon la revendication 25, caractérisée en ce que le moyen pour modifier et commander la valeur de tension d'impulsion appliquée comprend un convertisseur D/A pour convertir la valeur comptée par le compteur du moyen pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage en un signal analogique, un amplificateur pour amplifier inversement le signal de sortie du convertisseur D/A, une branche de circuit série consistant en une alimentation en courant continu et une première résistance connectée à l'espace d'usinage, et un transistor commandé par l'amplificateur, une seconde résistance étant connectée à l'espace d'usinage, en parallèle.
27. Machine selon la revendication 26, caractérisée en ce que la première résistance est utilisée en tant que charge d'un circuit émetteur-suiveur.
28. Machine selon la revendication 26, caractérisée en ce que le convertisseur D/A est agencé pour effectuer une conversion proportionnelle de la valeur comptée par le compteur.
29. Machine selon la revendication 26, caractérisée en ce que le convertisseur D/A est utilisé pour effectuer une conversion exponentielle de la valeur comptée par le compteur.
30. Machine selon la revendication 20, caractérisée en ce que le moyen pour rétablir l'espace d'usinage en sa condition normale commande le dispositif de commande de commutation.
31. Machine selon la revendication 30, caractérisée en ce que le moyen pour commander le dispositif de commande de commutation est agencé pour modifier et commander le temps de repos de la tension impulsionnelle appliquée à l'espace d'usinage.
32. Machine selon la revendication 31, caractérisée en ce que le moyen pour commander le dispositif de commande de commutation est agencé pour modifier et commander le temps de repos de la tension impulsionnelle en fonction de la valeur comptée par le compteur du moyen pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage.
33. Machine selon la revendication 31, caractérisée en ce que le moyen pour commander le dispositif de commande de commutation est agencé pour modifier le temps de repos dans la mesure où il diffère du temps de repos établi pour la condition normale, lorsque la valeur comptée par le compteur du moyen pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage atteint la valeur déterminée.
34. Machine selon la revendication 33, caractérisée en ce que la modification et la commande du temps de repos vont dans le sens d'une extension du temps de repos.
35. Machine selon la revendication 33, caractérisée en ce que le moyen pour commander le dispositif de commande de commutation comprend un oscillateur, un compteur d'établissement de durée enclenchée et de durée déclenchée étant agencé pour établir la durée d'application de la tension impulsionnelle, la première durée de repos de la tension impulsionnelle, dans la condition normale, et la seconde durée de repos de la tension impulsionnelle, dans la condition anormale, et pour compter le signal provenant de l'oscillateur, un moyen pour la commutation de la première durée de repos à la seconde durée de repos de la valeur établie étant agencé pour effectuer cette commutation lorsque la valeur comptée par le compteur du moyen pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage atteint la valeur déterminée, un moyen de remise à zéro du compteur étant impliqué lorsque le compteur d'établissement compte le temps d'application ou le temps de repos de la tension impulsionnelle.
36. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens pour rétablir l'espace d'usinage à sa condition normale sont agencés pour modifier et commander la valeur établie pour le dispositif d'établissement de tension de référence.
37. Machine selon la revendication 36, caractérisée en ce que le moyen pour modifier et commander la valeur établie pour le dispositif d'établissement de tension de référence est agencé pour augmenter et diminuer la valeur établie en fonction de la valeur comptée par le compteur du moyen pour évaluer la condition de l'espace d'usinage.
38. Machine selon la revendication 36, caractérisée en ce que le moyen pour modifier et commander la valeur établie pour le dispositif d'établissement de la tension de référence est agencé pour modifier et contrôler la valeur établie lorsque la valeur comptée par le compteur du moyen d'évaluation des conditions de l'espace d'usinage atteint la valeur déterminée.
39. Machine selon la revendication 38, caractérisée en ce que ledit moyen pour modifier et commander la valeur établie est agencé pour modifier celle-ci en dépendance du temps depuis lequel la valeur comptée par le compteur s'est maintenue à la valeur déterminée.
40. Machine selon la revendication 39, caractérisée en ce que le moyen pour modifier et commander la valeur établie pour le dispositif d'établissement de tension de référence comprend un commutateur agencé pour délivrer la puissance en fonction du signal engendré lorsque la valeur comptée par le compteur des moyens pour évaluer les conditions de l'espace d'usinage atteint la valeur déterminée, un circuit intégrateur étant connecté à l'alimentation par ce commutateur.
41. Machine selon la revendication 40, caractérisée en ce qu'une diode Zener est connectée au circuit intégrateur, en parallèle.
42. Machine selon la revendication 41, caractérisée en ce qu'un dispositif d'établissement actionné manuellement est agencé pour permettre l'établissement manuel de la valeur déterminée du dispositif d'établissement de tension de référence.