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REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer la fléche d'un fil-électrode tendu entre deux guides sur une machine à découper par électroérosion une pièce-électrode au moyen de ce fil, selon lequel on fait varier la flèche au moyen de paramètres d'usinage, caractérisé en ce qu'on fait varier au moins un paramètre d'usinage au cours d'un laps de temps déterminé de manière à donner à cette flèche une valeur nulle au moins au début ou à la fin de ce laps de temps, en ce qu'on mesure pendant ce laps de temps la vitesse momentanée des guides et la vitesse momentanée de l'usinage, et en ce qu'on détermine la flèche à un moment donné du laps de temps par intégration de la différence entre la vitesse d'avance des guides et la vitesse de l'usinage entre ce moment et un moment ou la flèche a une valeur nulle.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on calcule et qu'on mémorise le quotient du courant utile d'usinage par la vitesse d'avance des guides pendant une période d'usinage stable où cette vitesse est constante, et qu'on détermine la valeur instantanée de la vitesse d'usinage en divisant la valeur instantanée du courant utile par la valeur de ce quotient.
3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendit cation 1, comportant une installation de commande numérique des déplacements relatifs de la pièce et des guides du fil, un circuit de mesure de la vitesse d'avance de l'usinage et un circuit de mesure de la vitesse de ces déplacements relatifs, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour varier au moins un paramètre d'usinage caractéristique de la flèche du fil au cours d'un laps de temps déterminé de manière à donner à cette flèche une valeur nulle au moins au début ou à la fin de ce laps de temps, et des moyens pour intégrer l'écart entre les deux vitesses au cours de ce laps de temps.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de calcul et de mémorisation du quotient d'une grandeur caractéristique de la vitesse d'usinage par la vitesse d'avance des guides pendant une période d'usinage sans variation de la flèche du fil, et des moyens pour diviser la valeur instantanée du courant utile d'usinage par la valeur de ce quotient au cours du calcul de l'intégrale dudit écart.
L'invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer la flèche d'un fil-électrode tendu dévidé entre deux guides pendant une découpe par décharges érosives d'une pièce-électrode au moyen de ce fil. Dans ce type d'usinage le fil-électrode, dont le diamètre est de l'ordre de 0,25 mm, est soumis pendant l'étincelage, d'une part, à des forces répulsives créées par les dégagements de gaz lors de chaque décharge et, d'autre part, à des forces attractives d'origine électromagnétique et électrostatique créées respectivement par le courant et la tension des impulsions d'usinage. Pendant la découpe, les forces répulsives sont prédominantes et le fil a tendance à perdre son alignement avec ses guides jusqu'à prendre une forme courbe pour laquelle un équilibre se produit sous l'effet d'une force attractive supplémentaire due à la traction mécanique exercée sur le fil.
On sait que cette déformation du fil entre ses guides est à l'origine de défauts d'usinage importants parce que, à chaque changement de la direction de la trajectoire de découpe, la partie courbée du fil traîne derrière la droite joignant les guides et suit une trajectoire décalée, raccourcie par rapport à celle de guides. Il est donc très important de pouvoir mesurer l'amplitude de la courbure du fil, ou encore sa flèche, de manière à pouvoir appliquer des méthodes connues de correction du décalage, par exemple par un.ralentisse- ment de la vitesse d'usinage ou par une correction de la trajectoire des guides.
Une méthode connue pour mesurer la déformation du fil est décrite dans la publication Jp-56-20134 et consiste à mesurer directement par des moyens optiques ou électriques la déformation du fil par rapport à une forme rectiligne idéale. La mesure est effectuée entre la surface de la pièce et l'un des guides du fil. Toutefois, cette méthode est compliquée et utilise un dispositif encombrant situé dans une partie de la machine où la place est limitée, surtout lorsque les guides sont très rapprochés de la pièce, ce qui est nécessaire pour limiter l'amplitude de la déformation du fil entre ses guides.
Le procédé, objet de l'invention, a pour but d'éliminer ces inconvénients en n'utilisant pour mesurer cette déviation que des grandeurs électriques caractéristiques de l'étincelage. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé comme il est dit à la revendication 1, et un dispositif pour sa mise en oeuvre est caractérisé comme il est dit à la revendication 3.
L'invention sera maintenant illustrée par des formes d'exécution préférées et à l'aide du dessin, dans lequel
la figure 1 représente schématiquement la forme prise par le fil en début d'usinage et au cours de celui-ci,
la figure 2 se rapporte à la figure 1 et montre les vitesses d'avance du fil et de ses guides en fonction du temps ainsi qu'une intégrale de la différence entre ces vitesses,
la figure 3 représente schématiquement la forme prise par le fil en cours d'usinage et à la fin de celui-ci,
la figure 4 est analogue à la figure 2, mais se rapporte au cas de la figure 3,
la figure 5 montre une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Les figure 1 et 2 illustrent une première forme d'exécution du procédé selon Invention dans le cas d'une phase transitoire d'usinage où le fil passe d'une forme rectiligne alignée avec les guides lors de l'amorçage de l'étincelage (à l'instant t0 de la figure 1) à une forme courbe à l'instant t1 où commence une phase d'usinage pendant laquelle le fil se déplace à la même vitesse que les guides.
Entre les instants t0 et tl, la vitesse des guides VG diminue et la vitesse de l'usinage Vu du fil augmente, comme le montre la figure 2.
En calculant l'intégrale de l'écart entre ces deux vitesses entre ces deux instants (surface hachurée), on obtient la valeur de la déviation f(t) du fil qui croît selon la courbe de la figure 2. Il est à remarquer que le choix de l'instant auquel se termine l'intégration n'est pas critique, pourvu qu'il soit postérieur à l'instant t1 où la vitesse des guides est égale à la vitesse d'usinage, puisque la valeur de l'intégrale ne change plus après tel . La vitesse des guides par rapport à la pièce est une grandeur pouvant être déterminée dans l'installation de commande numérique, et la vitesse du fil ou celle du front de l'usinage peut être mesurée de manière connue en soi puisqu'elle est proportionnelle au courant utile, le facteur de proportionnalité étant essentiellement dépendant du rendement d'usinage et de la hauteur de la pièce.
Ce facteur K peut être déterminé pendant le fonctionnement en régime stable où la vitesse des guides VG est égale à la vitesse d'usinage Vu. Le facteur K sera alors égal au quotient de la vitesse VG des guides par le courant utile I mesuré en régime stable.
Les figure 3 et 4 montrent une variante du procédé dans le cas d'une phase transitoire d'usinage où le fil passe d'une position déformée à une position alignée avec ses guides. Ce cas est obtenu en arrêtant le mouvement relatif des guides et de la pièce (à l'instant to des figure 3 et 4) tout en maintenant sous tension de circuit d'alimentation des décharges. Dans ce cas, L'usinage se poursuit, mais avec une diminution progressive de la matière usinée et des forces répulsives, accompagnée d'un redressement de la forme du fil et d'une diminution de la force attractive mécanique, de sorte que l'usinage progresse presque normalement jusqu'au redressement complet du fil entre ses guides (à l'instant t1 des figure 3 et 4).
A partir de cet instant l'usinage continue et la distance d'étincelage augmente, le courant diminue et la tension entre le fil et la pièce augmente jusqu'à l'arrêt complet de l'usinage au moment (désigné par t2 dans les figure 3 et 4) où la distance d'étincelage atteint sa valeur asymptotique gon. Dans ce cas, la distance d'étincelage correspond à la valeur de l'intégrale de l'écart entre la vitesse d'usinage et la vitesse des guides, cette dernière est nulle entre l'instant t0 où l'on bloque l'avance des guides et l'instant t1 où le fil est redressé. Cet instant t
correspond à l'instant où la vitesse d'usinage Vu diminue brusquement et où la tension moyenne d'usinage V augmente brusquement (voir figure 4). Cet instant t1 peut donc être détecté facilement par la variation soit de la pente de la tension moyenne V, soit de celle du courant d'usinage.
Pour maintenir des conditions d'usinage normales pendant le redressement du fil, on pourrait contrôler la fréquence des décharges de manière à maintenir constante la distance d'étincelage.
La figure 5 montre le schéma d'une machine à fil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Une commande numérique 1 et son support d'information 2 contrôlent les déplacements horizontaux d'une table 3 sur laquelle est fixée la pièce à découper 4. Un fil-électrode 9 est déplacé longitudinalement et tendu entre deux guides 10. Un circuit générateur d'impulsion comprenant une source de courant continu 5 et un interrupteur 6 commandé par un oscillateur 7 fait passer le courant d'usinage dans le fil par deux contacts 8 disposés de chaque côté de la pièce.
La vitesse d'avance de la pièce en direction de la flèche D est contrôlée par un circuit comprenant une unité 1 1 de mesure d'une grandeur caractéristique de la distance d'étincelage (par exemple la tension moyenne ou le délai moyen d'amorçage des décharges), un convertisseur analogique-digital 13 pour contrôler la fréquence de sortie d'un circuit multiplicateur digital 14 alimenté par un oscillateur 12 à fréquence fixe. Cette fréquence de sortie du circuit multiplicateur digital 14 est une mesure de la vitesse d'avance de la pièce.
La vitesse d'usinage ou celle du fil par rapport à la pièce est mesurée sous la forme d'une fréquence utile au moyen d'un circuit connu 15 décrit dans le brevet US-4.090.961. Cette fréquence, qui est multipliée au moyen d'un second circuit multiplicateur digital
16 par un nombre mémorisé dans une mémoire 17, est appliquée à une des entrées d'un compteur-décompteur 18 dont l'autre entrée est reliée à la sortie du circuit multiplicateur digital 14. L'écart entre ces deux fréquences, c'est-à-dire l'écart entre la vitesse d'avance des guides et celle de l'usinage, est intégré par le compteur-décompteur
18 dont le résultat numérique est une mesure de la déviation du fil
qui est mémorisée dans une mémoire 20.
Avant de commencer le calcul de la flèche fdu fil, il est nécessaire de mettre préalablement le compteur-décompteur 18 à zéro et de calculer la valeur du facteur de proportionnalité entre la fréquence utile des décharges et la vitesse d'avance de la pièce ou de l'usinage. Cela est obtenu pendant une phase d'usinage en régime stationnaire en activant par fermeture d'un interrupteur 21, un circuit constitué par le compteur-décompteur 18, la mémoire 17 et le circuit multiplicateur digital 16. Ce circuit permet de calculer le quotient de ces vitesses qui est ensuite stocké dans la mémoire 17. Par la suite, ce quotient mémorisé sera appliqué au circuit multiplicateur digital 16 pendant le calcul de la flèche f, avec l'interrupteur 21 ouvert.
Dans le cas du régime transitoire selon les figures 1 et 2, le calcul ne doit commencer qu'à l'instant où se produisent les premières décharges. Un signal élaboré par un circuit monostable 22 à partir d'une mesure du courant d'usinage laisse passer, au moyen d'une porte ET 23, la fréquence de commande des déplacements de la table dès le début de l'usinage. Le calcul s'arrête dès que les deux vitesses sont égales, et le résultat est stocké dans la mémoire 20.
Dans le cas du régime transitoire selon les figures 3 et 4, le calcul doit commencer à l'instant où l'on arrête le déplacement de la pièce.
Un signal émanant de la commande numérique 1 bloque au moyen d'une seconde porte ET 24 le signal de sortie du circuit multiplicateur digital 14 et la sommation commence à cet instant. Cependant, comme le montre la figure 4, ce calcul doit être interrompu dès que le fil est redressé, c'est-à-dire dès que la tension moyenne d'usinage augmente brusquement (ou dès que le courant moyen diminue brusquement). Cette interruption est commandée par un signal élaboré par un circuit de dérivation 25 auquel on applique la tension d'usinage mesurée entre le fil et la pièce.
Lorsque la flèche f du fil a été calculée et mémorisée par les circuits de la figure 5, on peut utiliser cette valeur mémorisée comme valeur de référence d'un circuit de réglage agissant sur un ou plusieurs des paramètres d'usinage mentionnés ci-dessus de manière à provoquer une déviation du fil égale et de signe contraire à cette valeur de référence, afin d'aligner le fil avec ses guides. Cette pratique a l'avantage de permettre un redressement du fil à certains endroits déterminés de la trajectoire de découpe où la déviation du fil provoque des erreurs d'usinage importantes (par exemple près des angles vifs) tout en laissant subsister cette déviation dans les parties rectilignes de la trajectoire où l'on maintiendra une vitesse de découpe maximale.
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CLAIMS
1. Method for determining the deflection of a wire electrode stretched between two guides on a machine for cutting by electroerosion a piece of electrode by means of this wire, according to which the deflection is varied by means of machining parameters, characterized in that at least one machining parameter is varied during a determined period of time so as to give this arrow a zero value at least at the beginning or at the end of this period of time, in that '' the momentary speed of the guides and the momentary speed of the machining are measured during this time, and in that the deflection at a given moment of the time is determined by integrating the difference between the speed of advance guides and the speed of the machining between this moment and a moment when the deflection has a zero value.
2. Method according to claim 1, characterized in that the quotient of the useful machining current is calculated and stored by the advance speed of the guides during a stable machining period where this speed is constant, and that the instantaneous value of the machining speed is determined by dividing the instantaneous value of the useful current by the value of this quotient.
3. Device for implementing the method according to claim 1, comprising an installation for numerically controlling the relative displacements of the part and the guides of the wire, a circuit for measuring the advance speed of the machining and a circuit for measuring the speed of these relative displacements, characterized in that it comprises means for varying at least one machining parameter characteristic of the deflection of the wire during a determined period of time so as to give this arrow a zero value at least at the beginning or at the end of this period of time, and means for integrating the difference between the two speeds during this period of time.
4. Device according to claim 3, characterized in that it comprises a circuit for calculating and memorizing the quotient of a quantity characteristic of the machining speed by the speed of advance of the guides during a machining period without variation of the deflection of the wire, and means for dividing the instantaneous value of the useful working current by the value of this quotient during the calculation of the integral of said deviation.
The invention relates to a method and a device for determining the deflection of a tensioned electrode wire unwound between two guides during cutting by erosive discharges of an electrode part by means of this wire. In this type of machining, the wire electrode, whose diameter is of the order of 0.25 mm, is subjected during sparking, on the one hand, to repulsive forces created by the evolution of gases during each discharge and, on the other hand, to attractive forces of electromagnetic and electrostatic origin created respectively by the current and the voltage of the machining pulses. During cutting, the repulsive forces are predominant and the wire tends to lose its alignment with its guides until taking a curved shape for which a balance occurs under the effect of an additional attractive force due to the mechanical traction exerted. on the wire.
We know that this deformation of the wire between its guides is the cause of significant machining faults because, each time the direction of the cutting path is changed, the curved part of the wire drags behind the right joining the guides and follows an offset trajectory, shortened compared to that of guides. It is therefore very important to be able to measure the amplitude of the curvature of the wire, or even its deflection, so as to be able to apply known methods of correcting the offset, for example by slowing down the machining speed or by correcting the trajectory of the guides.
A known method for measuring the deformation of the wire is described in the publication Jp-56-20134 and consists in measuring directly by optical or electrical means the deformation of the wire compared to an ideal rectilinear shape. The measurement is made between the workpiece surface and one of the wire guides. However, this method is complicated and uses a bulky device located in a part of the machine where space is limited, especially when the guides are very close to the part, which is necessary to limit the amplitude of the deformation of the wire between his guides.
The object of the invention is to eliminate these drawbacks by using only electrical quantities characteristic of sparking to measure this deviation. To this end, the method according to the invention is characterized as it is said in claim 1, and a device for its implementation is characterized as it is said in claim 3.
The invention will now be illustrated by preferred embodiments and with the aid of the drawing, in which
FIG. 1 schematically represents the shape taken by the wire at the start of machining and during it,
FIG. 2 relates to FIG. 1 and shows the speeds of advance of the wire and its guides as a function of time as well as an integral of the difference between these speeds,
FIG. 3 schematically represents the shape taken by the wire during machining and at the end of it,
FIG. 4 is similar to FIG. 2, but relates to the case of FIG. 3,
FIG. 5 shows an embodiment of the device for implementing the method according to the invention.
FIGS. 1 and 2 illustrate a first embodiment of the method according to the invention in the case of a transient machining phase where the wire passes in a rectilinear shape aligned with the guides during the initiation of the sparking ( at time t0 in FIG. 1) to a curved shape at time t1 where a machining phase begins during which the wire moves at the same speed as the guides.
Between instants t0 and tl, the speed of the guides VG decreases and the speed of machining Vu of the wire increases, as shown in FIG. 2.
By calculating the integral of the difference between these two speeds between these two instants (hatched area), one obtains the value of the deflection f (t) of the wire which increases according to the curve of figure 2. It should be noted that the choice of the instant at which integration ends is not critical, provided that it is posterior to instant t1 where the speed of the guides is equal to the machining speed, since the value of the integral no longer changes after such. The speed of the guides relative to the workpiece is a variable that can be determined in the digital control installation, and the speed of the wire or that of the front of the machining can be measured in a manner known per se since it is proportional to the useful current, the proportionality factor being essentially dependent on the machining efficiency and the height of the workpiece.
This K factor can be determined during steady state operation where the speed of the VG guides is equal to the machining speed Vu. The factor K will then be equal to the quotient of the speed VG of the guides by the useful current I measured in steady state.
Figures 3 and 4 show a variant of the process in the case of a transient machining phase where the wire passes from a deformed position to a position aligned with its guides. This case is obtained by stopping the relative movement of the guides and of the part (at the instant to of FIGS. 3 and 4) while maintaining the supply circuit voltage of the discharges. In this case, the machining continues, but with a gradual decrease in the machined material and the repulsive forces, accompanied by a straightening of the shape of the wire and a decrease in the attractive mechanical force, so that the machining progresses almost normally until the complete straightening of the wire between its guides (at time t1 of FIGS. 3 and 4).
From this moment the machining continues and the spark distance increases, the current decreases and the tension between the wire and the workpiece increases until the machining stops completely at the time (designated by t2 in the figures 3 and 4) where the spark distance reaches its asymptotic value gon. In this case, the spark distance corresponds to the value of the integral of the difference between the machining speed and the speed of the guides, the latter being zero between the instant t0 when the advance is blocked. guides and time t1 when the wire is straightened. This instant t
corresponds to the instant when the machining speed Vu suddenly decreases and when the average machining voltage V increases suddenly (see Figure 4). This instant t1 can therefore be easily detected by varying either the slope of the average voltage V or that of the machining current.
To maintain normal machining conditions during straightening of the wire, the frequency of discharges could be controlled so as to keep the spark distance constant.
FIG. 5 shows the diagram of a wire machine for implementing the method according to the invention.
A digital control 1 and its information medium 2 control the horizontal movements of a table 3 on which the workpiece is fixed 4. A wire electrode 9 is moved longitudinally and stretched between two guides 10. A generator circuit pulse comprising a direct current source 5 and a switch 6 controlled by an oscillator 7 passes the machining current through the wire by two contacts 8 arranged on each side of the part.
The speed of advance of the part in the direction of arrow D is controlled by a circuit comprising a unit 1 1 for measuring a quantity characteristic of the spark distance (for example the average voltage or the average ignition time discharges), an analog-digital converter 13 for controlling the output frequency of a digital multiplier circuit 14 supplied by an oscillator 12 at fixed frequency. This output frequency of the digital multiplier circuit 14 is a measure of the speed of advance of the part.
The machining speed or that of the wire relative to the workpiece is measured in the form of a useful frequency by means of a known circuit 15 described in patent US-4,090,961. This frequency, which is multiplied by means of a second digital multiplier circuit
16 by a number stored in a memory 17, is applied to one of the inputs of a down-counter 18 whose other input is connected to the output of the digital multiplier circuit 14. The difference between these two frequencies is that is to say the difference between the advance speed of the guides and that of the machining, is integrated by the up-down counter
18 whose numerical result is a measure of the deflection of the wire
which is stored in a memory 20.
Before starting the calculation of the deflection f of the wire, it is necessary to first set the up-down counter 18 to zero and to calculate the value of the proportionality factor between the useful frequency of the discharges and the speed of advance of the part or machining. This is obtained during a stationary machining phase by activating, by closing a switch 21, a circuit constituted by the up-down counter 18, the memory 17 and the digital multiplier circuit 16. This circuit makes it possible to calculate the quotient of these speeds which is then stored in the memory 17. Subsequently, this memorized quotient will be applied to the digital multiplier circuit 16 during the calculation of the arrow f, with the switch 21 open.
In the case of the transient regime according to FIGS. 1 and 2, the calculation must not start until the moment when the first discharges occur. A signal produced by a monostable circuit 22 from a measurement of the machining current lets pass, by means of an AND gate 23, the frequency of control of the movements of the table from the start of the machining. The calculation stops as soon as the two speeds are equal, and the result is stored in memory 20.
In the case of the transient regime according to Figures 3 and 4, the calculation must begin at the moment when the movement of the part is stopped.
A signal from the digital control 1 blocks by means of a second AND gate 24 the output signal from the digital multiplier circuit 14 and the summing begins at this instant. However, as shown in FIG. 4, this calculation must be interrupted as soon as the wire is straightened, that is to say as soon as the average machining voltage increases suddenly (or as soon as the average current suddenly decreases). This interruption is controlled by a signal produced by a bypass circuit 25 to which the machining voltage measured between the wire and the workpiece is applied.
When the deflection f of the wire has been calculated and stored by the circuits of FIG. 5, this stored value can be used as the reference value of an adjustment circuit acting on one or more of the machining parameters mentioned above of so as to cause a deflection of the wire equal and of sign opposite to this reference value, in order to align the wire with its guides. This practice has the advantage of allowing straightening of the wire at certain determined locations on the cutting path where the deflection of the wire causes significant machining errors (for example near sharp angles) while allowing this deviation to remain in the parts. straight paths where maximum cutting speed will be maintained.