CH681706A5 - - Google Patents
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Description
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CH 681 706 A5
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Description
Cette invention concerne un dispositif d'usinage tel qu'une machine à électro-érosion à fil coupant ayant une buse d'injection de liquide d'usinage. La fig. 5 montre les positions relatives entre une table à coulisses croisées X-Y et une tête d'usinage sur une machine à électro-érosion à fil coupant. Sur cette figure, la référence 1 désigne une pièce à usiner placée sur la table 2 à coulisses croisées X-Y qui est déplaçable dans un plan horizontal; la tête d'usinage 3 a une buse d'injection 4 de liquide d'usinage et un guide-électrode 6 qui est fixé à un arbre 7 déplaçable dans la direction de l'axe Z, dans le bâti (non représenté) de la machine d'usinage par électro-érosion. La table 2 à coulisses croisées X-Y et l'arbre 7 sont actionnés respectivement par les moteurs 15,16 et 17, les quantités de mouvement de chacun étant contrôlées par l'unité de contrôle 9. En bougeant la table 2 à coulisses croisées X-Y, la pièce à usiner 1 et le fil électrode 5 sont déplacés selon deux dimensions relativement l'un à l'autre. La pièce à usiner 1 et la buse 4 sont mises en place en déplaçant la tête d'usinage 3. Dans le cas où la pièce à usiner 1 n'a pas une épaisseur uniforme, la tête d'usinage 3 est automatiquement déplacée dans la direction de l'axe Z, selon l'épaisseur.
Afin d'augmenter la vitesse d'usinage d'une machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant, il est nécessaire de retirer efficacement et suffisamment les boues de la rainure d'usinage. Pour ceci, il est essentiel de minimiser la quantité de liquide d'usinage fuyant par l'espace entre la pièce à usiner 1 et l'embouchure de la buse d'injection 4 de liquide d'usinage, ceci diminuant la pression du liquide d'usinage dans la rainure d'usinage. En général, la distance entre l'embouchure de la buse d'injection 4 de liquide d'usinage et la pièce à usiner est d'environ 100 um, valeur qu'il est assez difficile de confirmer visuellement. La tête d'usinage 3 doit être positionnée selon la direction de l'axe Z, et selon l'épaisseur de la pièce à usiner 1 puisque la distance doit être maintenue entre elles jusqu'à ce qu'elle soit positionnée avec précision. Pour ceci, les deux méthodes de positionnement suivantes de la tête d'usinage peuvent être considérées. Selon la première méthode, la tête d'usinage est positionnée avec une jauge d'épaisseur ou outil semblable interposé entre la pièce à usiner 1 et la face de la buse 4. Dans la seconde méthode, après que la face de la buse 4 a été amenée en contact avec la pièce à usiner 1, la tête d'usinage 3 est retirée d'une distance prédéterminée. Ainsi, puisque la tête d'usinage peut se déplacer, avec le moteur, afin de se positionner, il est nécessaire de prévoir des moyens de détection de collision pour stopper la tête d'usinage, de manière à prévenir le bris de la buse d'injection 4 de liquide d'usinage lors d'une collision accidentelle avec la pièce a usiner 1.
Les figs. 6A et 6B sont des vues en coupe montrant une tête d'usinage conventionnelle. La buse d'injection 4 de liquide d'usinage est fixée à la partie inférieure de la tête d'usinage par un ressort 10 avec un arrêt 11. La tête d'usinage a un commutateur de fin de course 12 qui détecte le déplacement de la buse d'injection'4 de liquide d'usinage. Le signal du commutateur de fin de course 12 est appliqué à l'unité de contrôle 9.
Dans la fig. 6A, la buse 4 n'est pas en contact avec la pièce à usiner 1. Sous cette condition, la de manière à ce que le commutateur de fin de course 12 ne soit pas actionné. Lorsque la tête d'usinage 3 se déplace vers la pièce à usiner 1, la buse 4 est amenée en contact avec la pièce à usiner et est stoppée par elle. Lorsque sous ces conditions, la tête d'usinage 3 est ensuite déplacée vers la pièce en usinage 1, le commutateur de fin de course 12, disposé sur la tête d'usinage 3, est actionné par la face supérieure de la buse d'injection 4 de liquide d'usinage de façon à envoyer un signal. Le signal est appliqué à l'unité de contrôle 9 afin de stopper le mouvement de la tête d'usinage 3.
Comme décrit ci-dessus, pour les machines d'usinage par électro-érosion à fil coupant conventionnelles, lorsque la tête d'usinage se déplace vers le bas, selon la direction de l'axe Z, sa collision avec la pièce à usiner est détectée comme suit; après que la buse d'injection de liquide d'usinage de la tête d'usinage a été amenée en contact avec la pièce en usinage, le commutateur de fin de course est actionné mécaniquement afin de fournir un signal stoppant le mouvement de la tête d'usinage. Cependant la méthode est désavantageuse en ce que le commutateur de fin de course ne peut être actionné correctement à cause de la boue accumulée durant l'usinage, amenant à ce que la tête d'usinage ne soit pas stoppée, le résultat étant que la buse d'injection de liquide d'usinage, l'arbre, et la tête d'usinage sont brisés. De plus, dans la machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant conventionnelle, décrite ci-dessus, on ne peut pas détecter la collision entre la buse et la pièce à usiner lorsque celle-ci se déplace horizontalement.
Ainsi, un but de l'invention consiste à éliminer les difficultés décrites ci-dessus accompagnant un dispositif d'usinage conventionnel tel qu'une machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant.
Plus spécifiquement, un but de l'invention est de fournir un dispositif d'usinage dans lequel la collision d'un membre d'usinage tel qu'une tête d'usinage avec la pièce à usiner puisse être détectée à coup sûr.
Le but suivant de l'invention est obtenu par la fourniture d'un dispositif d'usinage comprenant une buse d'injection de liquide pour l'accélération d'un processus d'usinage, la buse étant faite d'un matériau électriquement isolant, et un outil d'usinage pour usiner une pièce, l'outil d'usinage étant disposé à l'embouchure de la buse d'injection de liquide, lequel, selon l'invention, comprend ensuite, un membre élastique électriquement conducteur qui est disposé sur au moins une partie de la buse, le membre élastique ayant sa résistance changée lorsqu'il est déformé, des moyens pour détecter le changement de résistance du membre élastique, et des moyens pour déterminer si le changement de résistance est causé par la pression du liquide injecté par la buse ou par la collision de la buse, afin de stopper une opération d'usinage lorsque le changement de résistance est causé par la collision avec la buse.
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Dans le dispositif d'usinage selon l'invention, lorsque la buse d'injection de liquide d'usinage entre en collision avec la pièce en usinage, la buse et la pièce en usinage compriment le membre élastique électriquement conducteur afin de changer sa résistance, et ce changement de résistance ainsi causé est détecte. Le changement de résistance cause par la collision a une caractéristique différente de celui causé par la pression du liquide injecté par la buse. En discriminant les deux types de changement de résistance, la collision de la buse avec la pièce en usinage peut être détectée.
La nature, le principe et l'utilité de l'invention deviennent plus évidents par la description détaillée correspondant au dessin annexé, dans lequel les mêmes parties sont désignées par les mêmes repères numériques.
Dans le dessin annexé,
la fig. 1A est une vue en coupe, et partiellement un diagramme-bloc, montrant une tête d'usinage selon une première forme d'exécution d'un dispositif d'usinage selon l'invention,
la fig. 1B est aussi une vue en coupe montrant la tête d'usinage avec sa buse d'injection de liquide d'usinage s'appuyant contre la pièce en usinage par un membre élastique électriquement conducteur,
la fig. 2 est un schéma du circuit en pont de la fig. 1 A,
le fig. 3 est une représentation graphique montrant le changement de résistance du membre élastique électriquement conducteur du dispositif selon l'invention,
les figs. 4A et 4B sont des vues en coupes, partiellement un diagramme bloc, selon une deuxième forme d'exécution du dispositif d'usinage selon l'invention,
la fig. 5 est une vue en perspective montrant les positions relatives entre la table à coulisses croisées X-Y et une tête d'usinage dans une machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant, et les figs. 6A et 6B sont des vues en coupe montrant une tête d'usinage conventionnelle d'une machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant.
Un exemple d'un dispositif d'usinage selon l'invention est décrit en se référant à la fig. 1.
Dans le dispositif d'usinage de la fig. 1 une buse d'injection 4 de liquide d'usinage faite en matériau isolant est fixée à la partie inférieure d'une tête d'usinage, et un membre élastique 13, électriquement conducteur est fixé à la face inférieure de la buse 4 qui est en face d'une pièce en usinage 1. Un circuit en pont 14 est connecté au membre élastique 13 afin de mesurer le changement de résistance de ce dernier lorsqu'il est déformé. Le circuit en pont, comme montré en fig. 2, est du type conventionnel. Le circuit en pont 14 comprend des résistances dont les valeurs sont connues, Ri, R2, R3, et R5 et une résistance R4 dont la valeur est inconnue. La résistance R4 correspond au membre élastique 13, électriquement conducteur décrit ci-dessus.
Dans la fig. 1A, la buse d'injection 4 de liquide d'usinage n'est pas en contact avec la pièce en usinage 1. Sous cette condition, les valeurs des résistances Ri, R2, èt R3 sont ajustées afin que R2 - R3 = Ri • R4 afin qu'un courant I5 ne puisse circuler dans la résistance R5. Lorsque, sous cette condition, la tête d'usinage 3 est déplacée vers le bas le long de l'axe Z, par le moteur, le membre élastique 13 électriquement conducteur, fixé sur la face inférieure de la buse 4 est amené en contact avec la pièce en usinage 1. Lors de cette opération, puisque la buse d'injection de liquide d'usinage est en matériau isolant, la pièce en usinage n'est pas soumise à une électroérosion. Lorsque la tête d'usinage 3 est ensuite déplacée vers le bas, le membre élastique électriquement conducteur 13 est comprimé, c'est-à-dire pressé entre la pièce en usinage et la buse d'injection 4 de liquide d'usinage, qui est, par exemple, faite en matériau dur, comme une céramique. Lorsque le membre élastique 13 est comprimé au-dessous de sa limite élastique, il va relever la tête d'usinage 3 et lorsqu'il sera relâché, il retrouvera sa forme 3 et lorsqu'il sera relâché, il retrouvera sa forme initiale. Si la valeur de la résistance R4 augmente d'une valeur 8R4 par la contrainte, un courant I5 proportionnel à 8R4/R4 va circuler dans le circuit en pont 14. Le courant I5 est détecté par un circuit logique 8, et est envoyé, comme signal stop, à l'unité de contrôle 9, afin de stopper l'arbre 7. Il en résulte que le mouvement vers le bas de la tête d'usinage peut être arrêté au moment où la buse d'injection 4 de liquide d'usinage entre en contact avec la pièce en usinage 1. Le membre élastique électriquement conducteur sert en outre à protéger la buse 4 d'un en-dommagement.
La machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant, après démarrage, fonctionne comme suit: lorsque, avant une opération d'usinage, l'opération de positionnement a été faite de la manière décrite ci-dessus, le liquide d'usinage est injecté de la buse 4, et un signal d'usinage est appliqué à l'électrode à fil 5. Ainsi l'opération d'usinage est commencée. La fig. 3 qui représente graphiquement la valeur de la résistance R4 en ordonnée, en fonction du courant I5 en abscisse, montre le changement de résistance du membre élastique électriquement conducteur 13 après le démarrage de l'opération d'usinage. La référence A désigne le changement de résistance dû à la pression du liquide d'usinage injecté initialement; c'est un changement brusque de résistance. Vu qu'il est élastique, le membre élastique oscille durant un faible moment; après ce phénomène transitoire, la résistance est maintenue constante comme indiqué en B, jusqu'à ce que la vitesse du jet de liquide d'usinage soit changée. Et si, au cas où la tête d'usinage est déplacée, la résistance change après un certain temps comme indiqué en C, on peut alors déterminer que la buse d'injection 4 de liquide d'usinage est entrée en contact avec un objet, ce qui déforme le membre élastique électriquement conducteur 13. Le circuit logique 8 détermine, à partir de la caractéristique de résistance décrite ci-dessus, si le changement de résistance est causé par un fonctionnement normal ou par la collision avec la buse. Lorsqu'il détermine que le changement de résistance est causé par la collision, le circuit logique fournit un signal au cicuit de contrôle 9 afin de l'informer de ceci.
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Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, le dans lequel ladite buse est entièrement recouverte membre élastique 13 est fixé à la face inférieure de dudit membre élastique élétriquement conducteur,
la buse d'injection 4 de liquide d'usinage qui est en face de la pièce en usinage; toutefois, la buse 4 peut être entièrement recouverte d'un membre élas- 5 tique électriquement conducteur 13, comme montré sur la fig. 4. Cette modification permet de détecter ia collisison de la buse lorsque la tête d'usinage se déplace dans un plan horizontal ou dans un pian bi-dimensionnel X-Y. 10
Malgré que l'invention ait été décrite en se référant à une machine d'usinage par électro-érosion à fil coupant, le concept technique de l'invention peut également s'appliquer à chaque dispositif d'usinage avec un outil d'usinage et une buse d'injection de li- 15 quide, avec le même effet.
Comme décrit ci-dessus dans le dispositif d'usinage selon l'invention, la collision de la buse d'injection de liquide d'usinage avec la pièce en usinage,
est détecté en employant en combinaison, le membre 20 élastique électriquement conducteur, les moyens pour détecter le changement de résistance du membre élastique et les moyens pour détecter si le changement de résistance du membre élastique est normal ou anormal. Ainsi, dans le dispositif d'usinage 25 selon l'invention, la collision de la buse d'injection de liquide d'usinage avec la pièce en usinage peut être détectée à coup sûr, la tête d'usinage étant ainsi protégée.
Bien que la présente description se rapporte à 30 une forme préférée de l'invention, il sera évident pour tout homme du métier que différents changements et modifications peuvent y être apportés sans pour autant se départir de l'invention et les revendications annexées visent par conséquent à 35 couvrir tous ces changements et modifications tombant dans l'envergure de l'invention et correspondant à son esprit véritable.
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Claims (3)
1. Dispositif d'usinage comprenant une buse d'injection (4) de liquide pour l'accélération d'un processus d'usinage, ladite buse étant faite d'un matériau 45 électriquement isolant, et un outil d'usinage (5) pour usiner une pièce (1), ledit outil d'usinage étant disposé à l'embouchure de la dite buse d'injection de liquide, qui comprend ensuite: un membre élastique électriquement conducteur (13) qui est disposé sur au 50 moins une partie de ladite buse, ledit membre élastique ayant sa résistance changée lorsqu'il est déformé, des moyens (14) pour détecter le changement de résistance dudit membre élastique, et des moyens
(8) pour déterminer si ledit changement de résistan- 55 ce est causé par la pression dudit liquide injecté par ladite buse ou par la collision de ladite buse, afin de stopper une opération d'usinage lorsque ledit changement de résistance est causé par la collision de iadite buse. 60
2. Dispositif d'usinage selon la revendication 1,
dans lequel ledit membre élastique est fixé à la face inférieure de ladite buse d'injection de liquide d'usinage qui fait face à la pièce en usinage.
3. Dispositif d'usinage selon la revendication 1, 65
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