Brevet FR2421708A1 — publié le 19791102

L'invention, due à OTTO Mark Shmulevich et KHANNA Mikhail Georgievich,concerne les procédés d'usinage des matériaux, et plus particulièrement, un procédé d'usinage par érosion électrique ou électro-érosion des matériaux électroconducteurs et un générateur d'impulsions à relaxation pour sa réalisation. La présente invention peut être utilisée avec efficacité au percement des orifices et logements par érosion électrique ainsi qu'au découpage des pièces de forme compliquée par une électrode en fil. On connaît des procédés d'usinage par érosion électrique des. matériaux conducteurs qui consistent en production des décas ges électriques à l'aide d'une source dralimentation impulsionnelle dans l'espace à milieu diélectrique entre la pièce à usiner et l'électrode, en déplacement de l'électrode et de la pièce l'une par rapport à l'autre et en réglage du régime dé service de la source d'alimentation impulsionnelle en fonction des paramètres technologiques du processus d'érosion. Afin d'obtenir les paramètres technologiques voulus: rendement, précision d'usinage, rugosité de la surface usinée, on règle le processus d'érosion (paramètres électrophysiques de l'es- pace interélectrode d'érosion) en variant la duree, l'amplitude ou la fréquence de répétition des impulsions de la source d'ali- mentation impulsionnelle. Ainsi, par exemple, conformément au procédé connu, le régime de service de la source d'alimentation impulsionnelle est réglé en fonction de la température de chauffage de ltélectrode controlée -sur les signaux fournis par un capteur de température incorporé dans l'électrode. Pourtant, le chauffage de l'électrode ne définit les paramètres technologiques du processus d'érosion qu'indirectement ce qui réduit la précision du réglage. Outre cela, à l'usinage des pièces de faible encombrement, ainsi qu'au découpage des pièces par une électrode en fil, il est impossible d'incorporer le capteur de température dans l'électrode, ce qui limite le domaine d'utilisation du procédé décrit. Il existe un autre procédé d'usinage par érosion électrique des matériaux coiiducteurs dans lequel on mesure l'énergie dégagée sur l'électrode ou un autre paramètre relié d'une façon fonctionnelle à l'énergie dégagée dans l'espace de service et on le compare avec une valeur étalon. L'énergie des impulsions de la source d'alimeptation est augmentée si le paramètre mesuré est inferi r au niveau étalon ou elle est réduite si le paramètre mesuré est supérieur au niveau étalon. Ce procédé permet de réduire l'éventualité de la destruction de l'électrode et d'élever indirectement le rendement du processus par augmentation de la charge énergétique sur l'électrode en la contrôlant en permanence. Pourtant, la variation de la charge énergétique sur ltélec- trode ne définit pas d'une façon univoque la valeur de l'énergie qu'on peut utiliser dans l'espace interélectrode d'érosion aux conditions données. Ainsi, par exemple, le niveau de l'énergie sur l'électrode inférieure à la valeur étalon ne signifie qu'il soit possible dsaugmenter l'énergie de charge sur l'électrode sans signaler la nécessité et l'admissibilité de l'augmentation de l'énergie de charge dans l'espace interélectrode d'érosion. Dans ce cas, l'augmentation de l'énergie appliquée à l'es- pace interélectrode d'érosion peut provoquer soit un courtcircuit, soit un état proche de celui-ci par suite de l'accroissement de la quantité des particules d'érosion dans l'espace interélectrode; autrement dit la vitesse d'érosion dépassera la vitesse d'avance de l'electrode. Au bout d'un certain temps défini par la vitesse de fonctionnement du dispositif de contrôle et par le temps pris par l'enregistrement de l'état dangereux choisi,généralement égal à plusieurs périodes de répétition des impulsions de la source d'alimentation, afin d'éviter des faux fonctionnements par suite des courts-circuits aléatoires instantanés, I 'é- nergie appliquée à l'espace de service sera réduite.Mais quand même la rupture de l'électrode en fil est possible parce qu'au moment d'un court-circuit, la charge énergétique sur l'électrode se trouve augmentée par la charge mécanique due au frottement de l'électrode contre la pièce. Outre cela, en cas de court-circuit ou d'un état proche de celui-oi, la vitesse d'érosion diminue,ce qui entraine la ré- duction du rendement. Il existe une source d'alimentation impulsionnelle se présentant sous la forme d'un générateur d'impulsions de relaxation utilisé pour l'usinage par érosion électrique des matériaux électroconducteurs. Le générateur d'impulsions de relaxation connu comporte le circuit de charge dsun accumulateur avec une source d'alimentation, un bloc de commutateurs de la charge et un circuit pour leur commande, ainsi qu'un circuit de décharge de cet accumulateur constitué par l'espace interélectrode et un détecteur de courant. Dans le générateur de relaxation, un signal fourni par un capteur de courant à travers l'espace -interélectrode d'érosion attaque le circuit de commande des commutateurs à transistors lorsque la décharge commence. Les commutateurs cessent de conduire pour le temps de décharge et deviennent conducteurs lorsque l'accumulateur est déchargé. Ainsi, se trouve- limité la valeur du courant cheminant à travers l'espace interélectrode d'érosion durant la charge de l'accumulateur. Pourtant, en cas de court-circuit dans l'espace interélectrode d'érosion ou d'état proche de celuici,l'espace interélectrode est parcouru, en plus de courant de décharge, par le courant du circuit de charge parce qu'un certain temps passe entre le signal du capteur de courant et le moment de blocage complet des commutateurs.Plus grande est la fréquence de répétition des impulsions de décharge, plus grand est le rapport des courants de charge et de décharge passant par l'espace interélectrode d'érosion. Afin d'éviter la dégradation de l'électrode par un fort courant unitaire passant par l'espace interélectrode d'érosion, on doit soit diminuer la valeur du courant de service, soit la fréquence de répétition des impulsions de décharge ce qui réduit le rendement du processus. L'invention vise à fournir un procédé d'usinage par érosion électrique des matériaux électroconducteurs dans lequel le contrôle de l'état de l'espace d'érosion serait-réalisé d'après un paramètre permettant d'éviter l'état dangereux de l'espace d'érosion, ainsi qu'un montage du générateur d'impulsions de relaxation pour réaliser ce procédé dans lequel les commutateurs de charge se trouvent normalement en état non conducteur et con duiraient-seulement en cas où l'espace d'érosion a des paramètres optima. Le problème posé est résol-u à l'aide d'un procédé d'usinage par électroérosion des matériaux électroconducteurs t qui consiste à produire des décharges électriques, à l'aide d'une source d'alimentation impulsionnelle, dans l'espace à milieu diélectrique entre la pièce à usiner et l'électrode, à déplacer l'électrode et la pièce l'une par rapport à l'autre et à régler le régime de service de la source d'alimentation impulsionnelle en fonction des paramètres technologiques du processus d'érosion, ledit procédé étant, conformément à l'invention, caractérisé en ce qu'on choisit, en tant que paramètre de contrôle,l'amplitude des impulsions du courant de décharge passant par l'espace interélectrode d'érosion et on réalise le réglage du régime de service de la source d'alimentation impulsionnelle par mesure de cette amplitude durant l'usinage, par sa comparaison avec une valeur étalon calculée pour la valeur optimale de l'espace d'érosion,en maintenant la fréquence de répétition des impulsions de la source d'alimentation égale à sa valeur nominale au cas où l'amplitude mesurée dépasse la valeur étalon et en réduisant la fréquence de répétition des impulsions de la source d'alimentation approximativement d'un ordre de grandeur par rapport à la valeur nominale de la fréquence au cas où l'amplitude mesurée devient inférieure à la valeur étalon. Le problème posé se trouve également résolu du fait que dans un générateur d'impulsions de relaxation pour réaliser le procédé d'usinage par électroérosion des matériaux électroconducteurs, comportant un circuit-de charge d'accumulateur constitué par une source d'alimentation, un bloc de commutateurs de charge et un circuit pour leur commande, ainsi qu'un circuit de décharge du même accumulateur constitué par l'espace d'érosion ou de service et un capteur de courant, conformément à l'invention, le circuit de commande des commutateurs de charge est branché par son entrée sur la sortie-du détecteur de courant et comporte,mis en série, un amplificateur à seuil, un élément à retard, un confus mateur d'impulsion de déblocage des commutateurs et un préamplificateur de puissance dont la sortie sert de sortie pour le circuit et est branchée sur l'entrée de commande du bloc de commuta- teurs de charge. L'invention ressortira de la description qui suit d'un mode de réalisation de son exécution schématisée sur le dessin annexé sur lequel est représenté le schéma synoptique d'un générateur d'impulsions de relaxation, selon l'invention. Le procédé proposé d'usinage par électroérosion des pièces électroconductrces consiste en ce qui suit: une source d'alimentation impulsionnelle produit des décharges électriques dans l'espace d'érosion à milieu diélectrique entre la pièce à usiner et 'électrode. On déplace l'électrode et la pièce l'une par rapport à l'autre. Durant l'usinage, on mesure l'amplitude des impulsIons du courant de décharge passant par l'espace d'érosion. On compare cette amplitude avec la valeur étalon calculée pour la valeur optimale de l'espace dd-osion, En ce cas, si l'amplitaSs des impulsions de courant de décharge est supérieure à la valeur étalon1 la fréquence de répétition des impulsions de la source d'alimentation est maintenue égale à la valeur nominale. Si l'amplitude des impulsions de courant de décharge est inférieure à la valeur étalon, la fréquence de répétition des impulsions de la source d'alimentation est réduite approximativement d'un ordre de grandeur par rapport à la valeur nominale de fréquence. Le procédé proposé sera plus facile à comprendre à la description du fonctionnement d'un générateur d'impulsions de relaxation réalisé conformément à la présente invention et destiné à la réalisation du procédé d'usinage par électroérosion de pièces électroconductrices. Le générateur d'impulsions de relaxation comporte, mis en série, une source d'alimentation 1, des résistances de limitation de courant 2, un bloc 3 de commutateurs de charge et un accumulateur 4 qui forment un circuit de charge. Mis en série > l'ac- cumulateur 4, un capteur de courant 5 et l'espace d'érosion 6 forment un circuit de décharge. Le capteur de courant 5, un amplificateur à seuil 7, un élément à retard 8, un conformateur 9 de l'impulsion de déblocage des commutateurs et un préamplificateur de puissance 10, également mis en série, forment le circuit de commande des commutateurs de charge. Une résistance li est mise en parallèle avec le circuit constitué par les résistances 2 et le bloc 3 de commutateurs de charge.En tant que conformateur dtimpulsion 9, on utilise dans ce mode de réalisation un circuit de différentiation. Au préalable, on affiche sur l'amplificateur à seuil 7 le seuil de son fonctionnement, un signal étalon dont la valeur correspond à la valeur optimale de l'espace d'érosion 6. On entend sous le terme d'espace d'érosion optimal un tel espace d'érosion pour lequel on obtient un régime de service favorable : 15 à 20y des impulsions du générateur sont à vide, la distance entre 11 électrode et la pièce-électrode est telle que se trouve assurée une bonne évacuation des produits d'érosion,le processus restant stable, la vitesse d'avance de l'électrode est égale ou faiblement inférieure à la vitesse d'érosion.A chaque régime d'usinage correspond un espace d'érosion optimal différent. Portants le régime d'usinage (fréquence de répétition, durée et amplitude du courant des impulsions de-décharge), avec la vitesse d'avance de l'électrode qui lui correspond, définit d'une façon univoque la valeur optimale de l'espace d'érosion, et, par consé quent, la valeur du signal étalon. Avant le début de l'usinage on règle les paramètres des impulsions, savoir la durée et l'amplitude de celles-ci, qui influent sur le résultat final de l'usinage: la rugosité de la surface et la précision de la fabrication de la pièce. Dans ce cas, ia fréquence de répétition des impulsions définit le rendement du processus et, pour les conditions données de l'usinage de la pièce il y a une valeur exacte de la fréquence à laquelle le rendement du processus est maximal. Cette fréquence de répétition des impulsions est la fréquence nominale pour le régime donné. Le générateur d'impulsions de relaxation proposé fonctionne de la façon suivante. Au début de l'usinage1 les commutateurs de charge du bloc 3 ne conduisent pas. L'accumulateur 4 est chargé par la source d'alimentation 1 à travers la résistance 11. Comme la valeur de la résistance Il est choisie supérieure d'un ordre de grandeur à la valeur de la résistance 2, la durée de la charge est d'un ordre de grandeur supérieur à celle où les commutateurs du bloc 3 conduisent. A l'approche de 1'électrode de la pièce à usiner1 l'espace d'érosion G devient tel que les impulsions de décharge y apparaissent. Si l'amplitude de ces impulsions est supérieure au niveau du signal étalon, alors l'amplificateur à seuil 7 fonctionne en réponse au signal du capteur 5. Son signal attaque l'élément à retard 8.Après une temporisation choisie telle que l'impulsion dans le circuit de décharge prenne fin, le signal attaque le conformateur 9 de l'impulsion de déblocage des commutateurs. L'impulsion de déblocage, amplifiée par le preamplificateur de puissance îQrend conducteurs les commutateurs de charge du bloc 3. L'accumulateur 4 est maintenant chargé par la source d'alimentation 1 à travers la résistance 2 et le bloc 3 de commutateurs de charge. Le temps de charge est d'un ordre de grandeur inférieur à celui de charge à travers la résistance 11. Si l'impulsion de décharge suivante dépasse en amplitude le signal éta lon, le cycle se répète. Si durant ce temps a eu lieu un court-circuit ou si laes- pace d'érosion 6 est devenu inférieur à l'espace optimal1 l'cm amplitude de l'impulsion de décharge diminue parce que l'accumula- teur 4 se crarge jusqusà une moindre tension et les commutateurs de charge du bloc 3 ne se débloquent pas. La fréquence de charge de l'accuslulateur 4 et, par conséquent, la fréquence de décharge, diminuent. La tension sur l'espace d'érosion diminue également et le réyulateur de l'avance commence à écarter les électrodes en rétablissant la valeur optimale de espace d'érosion 6. Comme le court-circuit dans l'espace interélectrode d'érosion 6 est précédé par la diminution de la valeur de cet espace d'érosion 6, le procédé proposé et le générateur-de relaxation préviennent ltétablissement d'un état dangereux, ce qui les difère des procédés et générateurs connus. Ainsi, on évite non seulement la destruction de l'électrodefi mais aussi on maintient le rendement optimal aux conditions dgusinage données. Outre cela, le générateur de relaxation a un avantage supplémentaire : l'augmentation de la fréquence de répétition des impulsions est possible par la réduction de la valeur du courant de court-circuit. -REVENDICATIONS 1.- Procédé d'usinage par électro-érosion des matériaux électroconducteurs, qui consiste à produire des décharges électriques, à l'aide d'une source d'alimentation impulsionnelle, dans l'espace d'érosion a' milieu diélectrique entre la pièce à usiner et l'électrode, à déplacer ltélectrode et la pièce l'une par rapport à l'as tre et à régler le régime de service de la source d'alimentation pulsionnelle en fonction des paramètres technologiques du processus d'érosion, caractérisé en ce qu'on choisit1 en tant que paramètre de contrôle, l'amplitude des impulsions du courant de décharge passant par l'espace d'érosion et qu'on réalise le ré- glage du régime de service de la source d'alimentation impulsionnelle par mesure de cette amplitude durant l'usinage, par sa comparaison avec la valeur étalon calculée pour la valeur optimale de Itespace d'érosion, en maintenant la fréquence de répétition des impulsions de la source d'alimentation égale à sa valeur nominale au cas où ltamplitude mesurée dépasse la valeur étalon et en réduisant la fréquence de répétition des impulsions de la source d'alimentation approximativement d'un ordre de grandeur par rapport à la valeur nominale de la fréquence au cas où l'amplitude mesurée devient inférieure à la valeur étalon. 2.- Générateur d'impulsions de relaxation pour réaliser le procédé conformément à la revendication 1, qui comporte un circuit de charge d'accumulateur constitué par une source d'alimentation, un bloc de commutateurs de charge et un circuit pour leur commande, ainsi qu'un circuit de décharge du même accumulateur constitué par un espace d'érosion ou de service et un capteur de courant, caractérisé en ce que le circuit de commande des commutateurs de charge est branché par son entrée sur la sortie du capteur de courant et comporte, mis en série, un amplificateur à seuil, un élément à retard, un conformateur de l'impulsion de déblocage des commutateurs et un préamplificateur de puissance dont la sortie sert de sortie pour le circuit et est branchée sur l'entrée de commande du bloc de commutateurs de charge.