CH657553A5

CH657553A5 - Method and device for determining the deflection of an electrical-discharge cutting wire

Info

Publication number: CH657553A5
Application number: CH347684A
Authority: CH
Inventors: Alain Wavre
Original assignee: Charmilles Technologies
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1986-09-15

Description


  
 

**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.

 



  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.

Claims

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 **ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.