CH665374A5

CH665374A5 - Procede et dispositif pour la determination de la fleche d'un fil a decouper par electroerosion.

Info

Publication number: CH665374A5
Application number: CH1366/85A
Authority: CH
Inventors: Roger Delpretti
Original assignee: Charmilles Technologies
Priority date: 1985-03-28
Filing date: 1985-03-28
Publication date: 1988-05-13
Also published as: JPS61230817A; DE3609709A1; JP2550317B2; US4773030A; DE3609709C2

Description

DESCRIPTION

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer la déviation d'un fil-électrode tendu et défilant 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 s'établit 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 qu'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 ayant un tracé plus court que la trajectoire des guides. Il est donc très important de pouvoir déterminer l'amplitude de la courbure du fil, et en particulier sa flèche, de manière à pouvoir appliquer des méthodes connues de correction du décalage, par exemple par un ralentissement de la vitesse d'usinage ou par un 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 ainsi qu'il est désirable 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 et mécaniques pouvant être déterminées sans nécessiter la présence d'organes de mesure à proximité immédiate de la zone d'usinage, ce qui présente des avantages évidents. A cet effet l'invention est caractérisée comme il est dit aux revendications 1 et 6.

L'invention sera maintenant illustrée plus en détail à l'aide de la description d'une forme de réalisation et du dessin dans lequel la figure 1 illustre une variante préférée du procédé selon l'invention, et la figure 2 représente le schéma fonctionnel d'une machine à découper par érosion selon l'invention.

Pour des conditions d'usinage données, si f est la flèche que prend le fil lors de l'usinage en régime stable, et T la traction exercée longitudinalement sur le fil pour tendre celui-ci, ces deux grandeurs satisfont approximativement à la relation suivante f = ^K (1)

où K est une constante qui dépend des conditions d'usinage. La valeur de cette constante peut être déterminée si l'on connaît la différence Af entre les flèches ft et f2 que présente le fil en régime d'usinage stable lorsqu'on le soumet à une traction Tx en un instant tt puis à une autre traction T2 en un autre instant t2. En effet l'équation (1) entraîne alors:

K = ^-i(f2-f1) (2)

Les tractions Tt et T2 exercées sur le fil peuvent être mesurées soit directement, soit indirectement, tandis que la différence (f2-fi) entre les flèches peut être obtenue en intégrant — entre les instants t! et t2 — la différence entre la vitesse d'avance des guides et la vitesse d'usinage, elle-même fonction du courant d'usinage. Ce procédé est décrit en détail dans le brevet suisse CH 657 553. Le facteur K étant ainsi déterminé pour les conditions d'usinage données au moyen de l'équation (2), l'équation (1) permet alors d'obtenir la valeur de la flèche f directement à partir de la traction T exercée sur le fil.

On peut simplifier la détermination du facteur K en effectuant deux variations en sens inverse de la traction exercée sur le fil de la manière illustrée par la figure 1. A cet effet, on fait passer cette traction d'une première valeur T! à un instant tj à une seconde valeur T2 à un instant t2, pour la faire ensuite revenir à la valeur T! à un instant t3 choisi de manière que la trajectoire d'usinage parcourue entre t2 et t3 ait la même longueur que celle parcourue entre tj et t2. Cela pourra de préférence être réalisé en maintenant la vitesse d'usinage constante et en choisissant

*2 — *1 = *3 — *2 @)

Dans ces conditions, si l'on appelle Xu la longueur de la trajectoire d'usinage parcourue entre t! et t2, et xQ le chemin parcouru par les guides pendant ce laps de temps, tandis que x'u et x'G désignent les grandeurs correspondantes pour le laps de temps allant de t2 à t3, la variation de la flèche pendant le premier laps de temps sera donnée par f2-fi=xG-Xu (4)

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et celle durant le second laps de temps par f3-f2=x'0-x'u (5)

Dans ces expressions, fj, f2 et f3 sont les flèches du fil aux instants tj, t2 et t3. Si l'on s'arrange pour que les distances d'usinage, Xu et x'u soient identiques, par exemple en maintenant constante la vitesse d'usinage ce qui — toutes choses égales par ailleurs — assure que la flèche f3 à la fin du second laps de temps sera égale à la flèche f, au début du premier, la soustraction des équations (4) et (5)

donne:

(f2-fi)='/2(xG-x'G) (6)

En reportant cette valeur de la différence entre les flèches fj et f2 en fonction de la différence d'avance (xG—x'G) des guides dans l'équation (2), on obtient la valeur cherchée du facteur K dans l'équation (1). Cela permet de déterminer dans des conditions d'usinage données la flèche du fil uniquement en fonction de sa traction.

Par exemple, pour la traction T2 exercée sur le fil, on constate en se référant aux équations (1) et (2) que la flèche du fil est proportionnelle dans ce cas au quotient de la variation de la flèche du fil par l'écart relatif de traction qui a provoqué cette variation de flèche. Le facteur de proportionnalité entre la flèche et l'inverse de cet écart relatif est donc égal au quotient de l'écart correspondant de flèche qui est déterminé au moyen des relations (4) ou (6) par cette traction T2.

Un autre moyen de varier la flèche du fil sans modifier la vitesse d'usinage consiste à varier la distance séparant les deux guides du fil. Dans ce cas la traction exercée sur le fil reste constante et l'écart de flèche correspondant peut être évalué au moyen de la realtion (4) si on effectue une seule variation de cette distance, ou au moyen de la relation (6) si on revient ensuite à la distance initiale.

La figure 2 montre le schéma fonctionnel d'une machine pour mettre en œuvre le procédé décrit. Le chiffre de référence 1 désigne la pièce à usiner et 2 le fil servant à cet usinage. Ce fil 2 est tendu entre deux guides 3 et 4 sur lesquels il défile de façon continue pour que sa partie servant à l'érosion soit constamment renouvelée. Pour cela, le fil est tiré de manière continue vers le bas par l'action d'un moteur 9 à vitesse constante qui entraîne une paire 10 de rouleaux d'entraînement enserrant le fil. Deux moteurs 11 et 12 commandent les déplacements de la pièce à usiner, parallèlement au plan de découpe. Les impulsions nécessaires à la découpe sont fournies de manière connue par un circuit comportant une source de tension continue 5 en série avec un organe de commutation 6 commandé par un multivibrateur 7. Une résistance de limitation de courant 8 est prévue entre la source 5 et la pièce 1. Un circuit de mesure 13 est connecté avec le fil 1 pour déterminer la tension moyenne d'usinage, tandis qu'un second circuit de mesure 14 est connecté de manière à déterminer le courant utile d'usinage.

Ce second circuit de mesure 14 commande un circuit 15 agencé pour déterminer de manière connue la vitesse de découpe à partir de la valeur du courant d'usinage et des conditions momentanées d'usinage. Le signal de sortie du premier circuit de mesure 13 est amené à une entrée d'un régulateur 16 de la distance interélectrode dont l'autre entrée reçoit une tension de référence délivrée par une source de tension 17. Le régulateur 16 a pour fonction de régler la vitesse

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d'avance du fil en fonction de l'écart entre la tension effective d'usinage et ladite tension de référence. A cet effet la sortie du régulateur 16 est connectée à un circuit de commande numérique 18 qui calcule les déplacements nécessaires de la pièce 1 par rapport aux guides et commande les moteurs 11 et 12 en conséquence. Le circuit de commande 18 génère également un signal représentant la vitesse des guides et délivre celui-ci à une entrée d'un circuit d'intégration 21 dont l'autre entrée reçoit le signal de sortie du circuit 15, signal qui représente la vitesse effective d'usinage. Le circuit d'intégration 21 est agencé pour calculer l'intégrale de la différence entre ces deux vitesses pendant un intervalle de temps At dont le début et la fin sont identifiés par des signaux transmis à ce circuit d'intégration à partir d'un circuit de commande 22. Le circuit d'intégration détermine la variation Af de la flèche du fil pendant l'intervalle de temps At et transmet un signal correspondant à cette variation à une entrée d'un circuit de calcul 23 dont une autre entrée reçoit un signal ST élaboré par le circuit de commande 22 et qui commande soit la force de traction exercée sur le fil, soit la distance séparant les guides. A partir des signaux reçus du début jusqu'à la fin d'un certain laps de temps, le circuit de calcul calcule la flèche f du fil au moyen des équations (1) et (2) et affiche la valeur calculée sur un organe d'affichage 24. Par ailleurs, un signal représentant la valeur ainsi déterminée peut être transmis par la ligne de retour facultative 25 (indiquée en traits interrompus) soit au multivibrateur 7, soit à la source de tension de référence 17. Cela permet de modifier soit la forme ou la fréquence des impulsions, soit encore la tension de référence de manière à maintenir la valeur de la flèche dans une plage donnée.

Le signal ST émis par le circuit de commande 22 et qui commande les variations du paramètre agissant sur la flèche du fil est d'autre part transmis à un commutateur 26 à deux plots a et b permettant deux modes d'opération distincts selon que l'on désire provoquer les variations de la flèche du fil par une modification de la traction du fil ou en variant la distance séparant les guides 3, 4 qui supportent le fil. En effet, la traction exercée sur le fil exerce une force qui pousse le fil vers le front d'usinage, et qui est donc transversale au fil. A traction égale du fil, une variation de la distance entre les guides créera une variation de la flèche du fil, et si le mécanisme assurant le défilement du fil comporte — comme c'est souvent le cas — des organes assurant une traction longitudinale constante du fil, il sera possible d'agir sur la flèche du fil simplement en modifiant la distance qui sépare les guides 3 et 4.

A cet effet, il est prévu un moteur 27 commandé par le signal ST lorsque le commutateur 26 est en sa position b, pour déplacer verticalement le guide supérieur 3 par l'intermédiaire d'un axe fileté 28, en réponse au signal Sx délivré par le circuit de commande 22.

Pour pourvoir modifier la force de rappel transversale du fil en agissant sur sa tension longitudinale, il est prévu un moteur-frein 31 qui agit sur une paire 32 de rouleaux retardateurs entre lesquels passe le fil et applique à ceux-ci un couple de freinage déterminé par le signal ST reçu par le moteur à partir du circuit de commande 22 lorsque le commutateur 26 est en sa position a.

Il est naturellement également possible de provoquer les variations de la flèche du fil par l'usage simultané des deux méthodes décrites ici ou encore par l'usage exclusif de l'une d'entre elles. Dans ce dernier cas on supprimera le commutateur 26 ainsi que les conducteurs et dispositifs en aval de l'un ou l'autre des deux plots a et b.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Procédé pour déterminer la flèche d'un fil-électrode tendu entre deux guides sur une machine à découper par électroérosion une pièce-électrode au moyen de ce fil, caractérisé en ce qu'on détermine, par variation d'un paramètre agissant sur la flèche du fil, un facteur de proportionnalité entre cette flèche et l'inverse de ce paramètre.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine le facteur de proportionnalité en donnant successivement au paramètre deux valeurs différentes et en évaluant la variation (Af) de la flèche due au passage de la première valeur à la seconde.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine la variation (Af) de la flèche par la mesure de la différence entre le chemin parcouru par les guides et l'avance de l'usinage pendant le passage d'une première valeur à une seconde valeur dudit paramètre.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine la variation (Af) de la flèche en donnant successivement audit paramètre une première et une seconde valeur respectivement au début et à la fin d'un premier laps de temps, en donnant ensuite à ce paramètre successivement la seconde valeur et la première valeur respectivement au début et à la fin d'un second laps de temps égal au premier, et en calculant la moitié de la différence entre les distances parcourues par les guides du fil pendant le premier et le second laps de temps, la vitesse de découpe étant maintenue à la même valeur au cours de ces laps de temps.

5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'on provoque une variation de la flèche du fil en effectuant une variation de la traction exercée sur le fil entre ses deux guides.

6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'on provoque une variation de la flèche du fil en effectuant une variation de la distance séparant les guides.

7. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une commande numérique des déplacements relatifs de la pièce et des guides du fil et un circuit réglant la vitesse de ces déplacements de manière à maintenir la distance d'étincelage à une valeur déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande placé sous la dépendance de la commande numérique et agencé pour émettre des signaux aptes à faire varier un paramètre agissant sur la flèche du fil, des moyens pour déterminer la vitesse d'usinage et celle des déplacements relatifs entre la pièce et les guides et pour fournir des signaux correspondant à ces informations, ainsi qu'un circuit de calcul pour déterminer la flèche du fil à partir de ces derniers signaux et de ceux émis par le circuit de commande.