CH688906A5 - Procédé pour générer un ensemble de conditions d'usinage. - Google Patents

Description

  
 



  Cette invention concerne un procédé pour générer au moins un ensemble de conditions d'usinage afin de permettre l'utilisation d'une machine d'usinage, comme par exemple, une machine d'usinage à électro-érosion. 



  De manière générale, les conditions d'usinage permettant d'opérer les machines-outils sont déterminées en se basant sur les spécifications d'usinage requises par les pièces à usiner et sur l'expérience et les connaissances de l'opérateur de la machine. Par exemple, pour une machine d'usinage à électro-érosion, l'opérateur choisit un ensemble de conditions d'usinage en se basant sur la rugosité de surface désirée, les caractéristiques relatives à la forme de la pièce, etc, et introduit les données dans la machine. De manière générale, pour une machine d'usinage à électro-érosion et d'autres types d'usinage, on procède par étapes successives depuis le dégrossissage jusqu'au finissage afin de satisfaire les exigences de rugosité et d'améliorer la vitesse d'usinage. La planification des changements des conditions d'usinage est déterminée en se basant sur les connaissances de l'opérateur. 



  Lorsqu'une machine d'usinage est utilisée, l'expérience ainsi que les connaissances d'une personne compétente sont indispensables pour la détermination d'une condition d'usinage ou d'un ensemble de conditions d'usinage. Cependant, grâce aux récents progrès réalisés dans le domaine de la technologie du traitement des données, il existe un dispositif permettant de générer un ensemble de conditions d'usinage, tel que décrit dans les brevets japonais publiés 62-130 130 et 62-130 131, où on calcule  automatiquement les conditions d'usinage en se basant sur les données d'une électrode d'usinage et de la pièce. 



  La fig. 5 représente un schéma fonctionnel illustrant la méthode conventionnelle pour générer une série de conditions d'usinage. Dans cette figure, la référence numérique 1 désigne la section d'entrée des données utilisée par l'opérateur qui introduit les paramètres d'une surface d'usinage de base, une profondeur d'usinage, une rugosité de surface de finition, un taux d'usure de l'électrode, etc, en se basant sur les spécifications d'usinage de la pièce. La référence numérique 2 désigne la section de génération d'un ensemble de conditions d'usinage qui génère chaque condition de l'ensemble des conditions d'usinage en se basant sur les données caractéristiques d'usinage 4 et les données introduites à la section d'entrées des données 1. Les données caractéristiques d'usinage 4 comprennent les données concernant la pièce. 



  Cette méthode conventionnelle fonctionne de la façon suivante: 



  Lorsque l'opérateur introduit les paramètres d'une surface d'usinage de base, une profondeur d'usinage, une rugosité de surface de finition, un taux d'usure de l'électrode, etc, en se basant sur les spécifications d'usinage de la pièce introduites à la section 1, la section de génération 2 produit chaque condition de l'ensemble des conditions d'usinage en se basant sur les données introduites à la section d'entrée 1 et sur les données caractéristiques d'usinage 4 préalablement préparées. De plus, l'ensemble de conditions d'usinage est fourni sous la forme de données transmises à la machine d'usinage, ou encore, par exemple, imprimées. De plus, une pluralité d'ensembles de conditions d'usinage sont indiquées avec leurs temps d'usinage estimés res pectifs, ces données pouvant être sélectionnées par la suite par l'opérateur. 



  En usinage, de façon générale, lorsque la finition requiert une précision élevée, la vitesse d'usinage doit être diminuée. Par exemple, la fig. 6 représente un graphique indiquant la rugosité de la surface en fonction de la vitesse d'usinage basée sur le taux d'usure d'une électrode dans le cas d'une machine d'usinage à électro-érosion. A la fig. 6, lorsque la rugosité de la surface de finition se situe entre 25  mu mRmax et 12,5  mu mRmax, le temps d'usinage augmente de cinq à sept fois. Ainsi, tel que mentionné, l'obtention d'une surface de finition plus précise entraîne une extension importante de la durée du temps d'usinage. Afin de réduire les coûts de production et les temps d'usinage, il peut être judicieux de viser une rugosité de surface de finition qui ne dépasse pas inutilement les exigences fonctionnelles de la pièce. 



  La méthode conventionnelle de génération d'un ensemble de conditions d'usinage décrite ci-haut est désavantageuse en particulier à cause des points suivants: les spécifications d'usinage devant être indiquées en valeur absolue, si les coûts de production et le temps d'usinage sont altérés suite à l'utilisation de spécifications d'usinage non-appropriées, l'opérateur ne pourra pas détecter cette altération. De plus, la précision d'une pièce est en relation opposée à la vitesse d'usinage et exerce une influence directe sur celle-ci. 



  Lors du design, on détermine rarement une rugosité précise de l'état de surface. On fixe plutôt une gamme de finition selon des classes standardisées où les intervalles peuvent être relativement importants. Plus tard, à l'étape de l'usinage, l'opérateur interprète la spécification concernant la préci sion, en prenant en considération la pièce, les conditions d'opération, le moment prévu pour la livraison, etc, afin d'arriver à un compromis entre la vitesse d'usinage et la précision. Ainsi, lorsque chaque spécification d'usinage est déterminée de la sorte, on doit prendre un temps considérable afin de déterminer le compromis entre la vitesse d'usinage et la précision d'usinage. 



  Un des buts de la présente invention consiste à éliminer les difficultés mentionnées précédemment concernant la méthode conventionnelle pour générer un ensemble de conditions d'usinage. Ainsi, l'invention vise à fournir un procédé permettant de générer au moins un ensemble de conditions d'usinage dans lequel les spécifications d'usinage peuvent être interprétées de façon flexible. Ainsi, même si l'opérateur n'est pas familier avec l'utilisation de la machine d'usinage, l'ensemble de conditions d'usinage est généré de façon à optimiser la précision ainsi que la vitesse d'usinage. 



   Un procédé de génération d'un ensemble de conditions d'usinage selon la présente invention implique que les valeurs introduites dans la section de génération de l'ensemble de conditions d'usinage soient comprises dans une certaine gamme parmi une pluralité de spécifications d'usinage, et que les fonctions et/ou les gammes indiquant les degrés de satisfaction respectifs associées aux spécifications d'usinage soient déterminées. 



  De plus, dans un procédé de génération d'un ensemble de conditions d'usinage selon la présente invention, l'opérateur introduit au moins une des limites de la gamme ou des degrés de satisfaction parmi une pluralité de spécifications d'usinage en se basant sur l'importance de la pièce, les conditions d'opération,  etc, de façon à trouver le compromis parmi les spécifications d'usinage. Ainsi, un ensemble de conditions d'usinage satisfaisant toutes les spécifications d'usinage sera généré. 



  Une forme d'exécution préférentielle de l'invention sera décrite en se référant au dessin annexé dans lequel: 
 
   La fig. 1 est un schéma fonctionnel illustrant un procédé de génération d'un ensemble de conditions d'usinage selon une forme d'exécution de l'invention. 
   Les fig. 2(a), 2(b) et 2(c) sont des graphiques indiquant les fonctions des degrés de satisfaction respectifs. 
   Les fig. 3 et 4 sont des organigrammes fonctionnels illustrant le fonctionnement d'un procédé de génération d'un ensemble de conditions d'usinage selon une forme d'exécution de l'invention. 
   La fig. 5 est un schéma fonctionnel illustrant une méthode conventionnelle de génération d'un ensemble de conditions d'usinage. 
   La fig.

   6 est un graphique illustrant la rugosité de surface en fonction de la vitesse d'usinage basée sur le taux d'usure d'une électrode dans le cas d'une machine d'usinage à électro-érosion. 
 



  La fig. 1 est un schéma fonctionnel illustrant un procédé de génération d'un ensemble de conditions d'usinage. Chaque partie de cette forme d'exécution qui correspond à une partie d'une méthode conventionnelle (telle qu'illustrée à la fig. 5) porte la même référence numérique. La référence numérique 5 de la fig. 1 correspond à la section définissant les fonctions de degrés de satisfaction, désignées ici par des gammes de spécifications d'usinage ou par des fonctions de niveaux de satisfaction. 



  Le fonctionnement de cette forme d'exécution est décrit ci-après à l'aide de l'organigramme opérationnel des fig. 3 et 4. 



  Un opérateur introduit les données de rugosité de surface de finition (fig. 2(a)), un taux d'usure de l'électrode (fig. 2(b)) et un temps d'usinage       (fig. 2(c)) à la section 5 définissant les fonctions de degrés de satisfaction en tant que type de spécification d'usinage incluant une gamme et un degré de satisfaction se situant dans cette gamme, comme illustré à la fig. 2, et éventuellement d'autres données relatives aux spécifications d'usinage, mais distinctes des fonctions de satisfaction - par exemple le matériau de la pièce à usiner - à la section d'entrée 1 (Etape ST1). Après l'introduction de ces données, la section de génération 2 de l'ensemble de conditions d'usinage effectue les calculs de cet ensemble en se basant sur les données caractéristiques d'usinage 4 préalablement mémorisées (Etape ST2).

  Lors de cette étape (fig. 4), les étapes de transition de la rugosité de surface sont déterminées en se basant sur la rugosité de surface requise (Etape ST4). Cela signifie qu'un certain nombre d'étapes d'usinage, pour lesquelles correspondent des rugosités de surface données à atteindre, sont déterminées. Ensuite, toutes les conditions électriques d'usinage permettant d'obtenir la rugosité de surface désirée à chacune des étapes d'usinage sont reprises parmi les données caractéristiques d'usinage 4 mémorisées antérieurement, pour qu'ainsi, toutes les combinaisons de conditions électriques d'usinage de la première à la dernière étape soient énumérées dans l'ensemble de conditions électriques d'usinage (Etape ST5).

  La rugosité de surface de finition, le taux d'usure de l'électrode et le temps d'usinage sont ensuite calculés, en tenant compte de chacune des combinaisons  de conditions électriques d'usinage de l'étape ST5. Enfin, le degré de satisfaction de chaque spécification d'usinage correspondant aux données calculées est déduit des fonctions de degrés de satisfaction des trois types de spécification d'usinage. Les degrés de satisfaction ainsi obtenus sont multipliés ensemble afin de déterminer les degrés de satisfaction des spécifications d'usinage de l'ensemble de conditions électriques d'usinage respectives (Etape ST6).

  En considérant les ensembles de conditions électriques d'usinage desquelles résultent les valeurs élevées des degrés de satisfaction totaux des spécifications d'usinage calculées à l'étape ST6, la section de génération 2 d'ensemble de conditions d'usinage génère les conditions d'usinage telles que le nombre d'étapes d'usinage, le courant maximum, la largeur d'impulsion, le temps de repas, la polarité ainsi que la forme de l'onde de la source d'alimentation à utiliser pour chaque étape d'usinage. De plus, la section de génération 2 génère les ensembles de conditions d'usinage telles que la marge de réduction de l'électrode, le mode de commande, le mode d'accroissement, la profondeur de finition de l'usinage, le type de rouleau et le degré de roulement.

  Finalement, la section de sortie 3 transmet ces données à l'opérateur avec les degrés de satisfaction totaux respectifs des spécifications et le temps d'usinage estimé (Etape ST3). 



  Par exemple, les spécifications d'usinage d'une machine d'usinage à électro-érosion précisent que la rugosité de finition n'est pas plus élevée que     6  mu mRmax et que le taux d'usure de l'électrode n'est pas plus élevé que 0.2%. Lors de l'usinage, si l'opérateur souhaite créer une condition d'usinage réalisant une rugosité de surface de finition de      8  mu m-5  mu mRmax et un taux d'usure de l'électrode de 0,15%-0,25% en  considérant les caractéristiques de la pièce, le degré de satisfaction peut atteindre 50% pour la rugosité de surface à 8  mu m, ou 33 pour le taux d'usure à 0,25% tel qu'illustré aux fig. 2(a) et 2(b). De même, tel que montré à la   fig. 2(c), le taux de satisfaction diminue graduellement lorsque le temps d'usinage passe de 80 min. à  125 min. pour se situer finalement à 10 en considérant l'état d'opération de la machine.

   Les conditions de surface de l'électrode et la profondeur d'usinage sont déterminés; l'ensemble de conditions d'usinage incluant une rugosité de surface de finition de 6,8  mu m, un taux d'usure de 0,2% et un temps d'usinage de 101 min. sont aussi déterminés. 



  Pendant ce temps, l'opérateur peut déterminer quelques paramètres de sortie, comme par exemple la marge de diminution de l'électrode ou le mode de commande, avant la génération de l'ensemble de conditions d'usinage. L'opérateur peut déterminer ces paramètres en utilisant les fonctions de degrés de satisfaction et les spécifications d'usinage. 



  Dans l'exemple ci-haut, chaque spécification d'usinage est déterminée sous la forme d'une gamme afin que la fonction de degrés de satisfaction se retrouve dans cette gamme. Par exemple, la rugosité de surface de finition et le taux d'usure de l'électrode sont fixés à l'intérieur de la gamme de  [8  mu m, 0,15%]-[5  mu m, 0,25%], et le temps d'usinage est fixé à 125 min. Les ensembles de conditions d'usinage peuvent être indiqués à l'opérateur afin de déterminer le temps d'usinage ou la rugosité de surface de finition ou encore le taux d'usure de l'électrode. Pour la génération d'un ensemble de conditions d'usinage comme dans l'exemple le ci-haut, le calcul doit être effectué en assumant que le degré de satisfaction à l'intérieur de la gamme désignée est uniforme à 100%.

  Ainsi, la fonction  d'évaluation peut être utilisée comme si le degré de satisfaction est de 100% à l'intérieur de la gamme et de 0% à l'extérieur de la gamme. 



  Dans l'exemple ci-haut, l'évaluation des spécifications d'usinage par l'opérateur ainsi que la gamme et la fonction de degrés de satisfaction où se retrouve cette gamme, peuvent être déterminées en fonction d'une pluralité de fonctions préférentielles. La spécification d'un paramètre pour déterminer chaque fonction consiste à introduire les degrés de satisfaction correspondant aux spécifications d'usinage où, par exemple, les paramètres sont la position de la valeur maximum de la fonction et une gamme pour cette fonction. Le processus d'introduction est ainsi simplifié. Par contre, le même effet est produit dans le cas où une gamme est introduite, puisqu'une fonction par défaut prédéterminée est alors sélectionnée. 



  La fonction peut être affichée à l'aide d'un appareil conventionnel, par exemple de type CRT, afin d'obtenir une confirmation visuelle. Dans ce cas, la valeur maximum de la fonction ainsi que sa position, et une gamme correspondant à cette fonction peuvent être sélectionnées à l'aide d'une touche, un bouton, un commutateur à tige, un crayon lumineux, une souris, ou autre, afin de les déplacer sur l'appareil d'affichage. Ainsi, en mode communication, l'opérateur peut déterminer la forme de la fonction grâce à une opération simple. De plus, la section de sortie peut être configurée de façon à transmettre directement le programme des conditions d'usinage à un dispositif de contrôle de la machine d'usinage plutôt qu'à l'opérateur. Ainsi, l'opérateur peut sélectionner un ensemble parmi une pluralité d'ensembles de conditions d'usinage, afin de le mémoriser. 



  Le calcul du degré total de satisfaction des  spécifications d'usinage à partir des différents degrés de satisfaction des spécifications d'usinage ne se limite pas à la simple multiplication. Il peut être effectué à l'aide de n'importe quelle méthode de calcul, incluant une addition simple ou une soustraction simple en fonction d'un accroissement du degré de satisfaction des spécifications d'usinage, ou par exemple une addition pondérée, ou encore une addition de carrés. 



  Finalement, en plus de l'exemple précédent, la présente méthode peut être utilisée pour estimer le temps d'usinage ou les frais d'usinage encourus lorsque les spécifications d'usinage sont modifiées, toujours en vue de déterminer ce qui correspond à un design optimum de la pièce ou encore pour des fins de négociations. Il faut aussi ajouter à l'exemple précédent pour lequel la génération de l'ensemble de conditions d'usinage est décrite en se référant à une machine d'usinage à électro-érosion, que la présente invention peut aussi générer des ensembles de conditions d'usinage pour un appareil d'usinage au laser, un appareil d'usinage à contrôle numérique ou tout autre type de machine à rectifier pour lequel la méthode décrite ici a le même effet que dans l'exemple précédent. 



   Comme décrit ci-haut, pour la méthode de la présente invention, les spécifications d'usinage d'entrée sont représentées par au moins une gamme, une valeur et/ou une fonction indiquant le degré de satisfaction. Ainsi, même un opérateur non familier avec ce type de machine peut obtenir une condition d'usinage et/ou un ensemble de conditions d'usinage optimum. La présente invention est efficace avec un type d'usinage pour lequel un changement minimal de la précision d'usinage a une influence importante sur le temps d'usinage. De plus, étant donné que les données peuvent être mémorisées, il est inutile de générer plu sieurs fois des conditions d'usinage ou des ensembles de conditions d'usinage pour lesquelles les spécifications d'usinage diffèrent peu les unes des autres. 

Claims (8)

1. Procédé de génération de conditions d'usinage permettant de satisfaire à des spécifications d'usinage déterminées pour une machine d'usinage par électro-érosion, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: - a) détermination d'au moins l'une des: - gammes desdites spécifications d'usinage requises, - gammes des degrés de satisfaction desdites spécifications d'usinage requises, - fonctions indiquant le degré de satisfaction vis-à-vis des spécifications d'usinage requises; - g) détermination d'un compromis entre lesdites spécifications d'usinage requises.

2.

Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: - b) détermination du nombre d'étapes d'usinage du processus avec les valeurs se situant dans lesdites gammes pour au moins un type de spécification d'usinage; - c) sélection de toutes les conditions d'usinage permettant de réaliser lesdites étapes respectives, à partir de données de conditions d'usinage antérieurement mémorisées; et - d) énumération de toutes les combinaisons de conditions d'usinage sélectionnées comme ensemble de conditions d'usinage, capables de satisfaire à une pluralité de valeurs desdites gammes.

3.

Procédé selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: - e) calcul de tous les degrés de satisfaction totale se rapportant aux ensembles de conditions d'usinage respectives en multipliant ensemble: - les degrés de satisfaction relatifs aux spécifications réalisées par chacun desdits ensembles de conditions d'usinage pour lesquels chaque degré de satisfaction est obtenu à partir desdites fonctions en se basant sur la valeur de chaque spécification réalisée, et - f) détermination par comparaison, de l'ensemble de conditions d'usinage comportant le plus haut degré de satisfaction.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites spécifications comprennent les paramètres: rugosité de surface, taux d'usure de l'électrode, temps d'usinage.

5.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le paramètre utilisé lors de l'étape de détermination du nombre d'étapes d'usinage est la rugosité de surface.

6. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les conditions d'usinage lors de l'étape de sélection sont les conditions électriques d'usinage.

7. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lors de l'étape de détermination des fonctions de degrés de satisfaction, lesdites fonctions sont sélectionnées parmi des données de fonctions mémorisées antérieurement, en introduisant les paramètres indiquant les caractéristiques desdites données de fonctions mémorisées.

8.

Procédé selon lune des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, après l'étape d'énumération il comprend les étapes suivantes: - présupposition des degrés de satisfaction de 100% lorsque chaque valeur de spécification réalisée par chacun desdits ensembles de conditions d'usinage se situe à l'intérieur de la gamme désignée, les degrés de satisfaction indiquant les degrés pour lesquels les valeurs de spécifications réalisées par lesdites combinaisons satisfont auxdites spécifications requises; et - décider des ensembles de conditions d'usinage permettant de satisfaire lesdites spécifications d'usinage requises, pour lesquelles lesdits degrés de satisfaction relatifs à toutes les valeurs de spécifications accomplies par un ensemble de conditions d'usinage sont de 100%.