Brevet FR2395644A1 — publié le 19790119

L'invention concerne un générateur d'impulsions érosives pour machine d'usinage par électro-érosion. En dehors des types à accumulateurs d'énergie capacitifs ou selfiques, ces générateurs sont généralement basés sur des systèmes à éléments électroniques de puissance - le plus souvent des transistors - qui produisent des impulsions unipolaires de courant de l'énergie désirée. Ces systèmes comportent, toutefois, plusieurs inconvénients: Les systèmes, générant directement ou indirectement les impulsions unipolaires de courant, provoquent certains effets parasites tels que, par exemple, les oscillations difficilement contrôlables de la tension et du courant de ces impulsions. Ceci nuit à la stabilité du processus d'érosion et perturbe l'information nécessaire à la commande de l'avance automatique de l'élec- trode-outil au cours de l'usinage. En outre, ces impulsions sont généralement produites sous une tension déterminée dictée par les caractéristiques des éléments électroniques (transistors) et par la nécessité d'ouvrir le canal d'une longueur suffisante permettant l'évacuation des résidus d'usinage, ce qui veut dire que la marge disponible est assez étroite.La variation de cette tension dans des proportions plus larges comporte certaines difficultés d'adaptation de sorte que dans les générateurs d'impulsions existants, on choisit une seule tension pour tous les régimes d'usinage. Or, le réglage de cette tension dans de larges proportions est un facteur très important dans l'usinage par électro-érosion car elle exerce une grande influence sur la vitesse del'usinage, sur l'état des surfaces usinées, sur le taux d'usure des électrodes-outils et enfin sur la stabilité du processus d'usinage lui-même. L'utilisation des accumulateursd'energie capacitifs présente un avantage certain car ces accumulateurs permettent d'éviter les effets parasites décrits ci-dessus en donnant des impulsions de forme plus pure (brevet suisse no 586 091 du 9 juillet 1974). Toutefois, ce système comporte aussi des limitations car, d'une part, il ne permet des variations de la forme des impulsions que dans certaines limites et, d'autre part, le fonctionnement stable du système nécessite un certain rapport entre la durée de l'impulsion et le temps de pause, rapport qui, en général, est de l'ordre de 1/1. La présente invention a pour but de créer des impulsions érosives unipolaires de fréquence, de durée, de forme et d'éner- gie variables, avec la possibilité de donner au rapport "durée de l'impulsion / temps de pause" différentes valeurs et de faire varier la tension des impulsions dans de larges proportions sans introduire des effets parasites quelconques. Dans ce but, l'invention propose un générateur d'impulsions électriques pour machine d'usinage par électro-érosion, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de fonction délivrant un signal électrique à fréquence réglable, un amplificateur de puissance à gain réglable, fonctionnant en classe C, dont l'entrée reçoit le signal issu du générateur de fonction et dont la sortie délivre un signal alternatif de puissance comportant des impulsions alternées entre lesquelles interviennent des pauses, un transformateur de sortie à rapport de transformation réglable dont le primaire reçoit le signal de puissance issu de l'amplificateur et dont le secondaire délivre un signal alternatif de sortie comportant, séparées par des pauses, des impulsions alternées dont la tension est ajustée à une valeur désirée, et un redresseur à double alternance recevant le signal alternatif de sortie et redressant les impulsions alternées de celui-ci pour fournir un signal pulsatoire comportant des impulsions de puissance, toutes de même polarité, séparées par des pauses et destinées à constituer des impulsions de puissance érosives d'usinage par électro-érosion. Une forme de réalisation de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexe; - la fig. 1 montrant le schéma d'un générateur, et - la fig. 2 des formes d'onde en divers endroits du générateur et avec différents réglages de celui-ci. Un générateur de fonctions 1 (fig. 1) fournit un courant alternatif à basse tension et faible intensité (fig. 2a). Sur ce générateur de fonctions, on règle la fréquence et la forme du courant alternatif. Ce courant passe ensuite par un amplificateur 2 fonctionnant en classe C. Sur cet amplificateur, en réglant le seuil de polarisation, on obtient le rapport désiré entre la du rée de l'impulsion td et le temps de pause t . En même temps, le d a facteur d'amplification permet le réglage de la puissance de sortie voulue. Les courbes b et b' de la fig. 2 montrent, respectivement pour deux réglages différents du rapport "durée d'impul sion / temps de pause', l'allure de la tension à la sortie de l'amplificateur 2. Un transformateur adapteur de tension 3 amène les impulsions à la tension désirée (c et c', fig. 2). Ensuite, un redresseur 4 transforme le courant alternatif délivré par le transformateur 3 en impulsions unipolaires (d et d' fig. 2). Lorsque la tension de l'impulsion atteint une valeur déterminée, celle-ci sert d'information à un circuit de préallumage 5 qui envoie, sur la zone d'usinage une impulsion de tension plus élevée que la tension des impulsions érosives, mais d'une faible intensité, ser- vant uniquement au préallumage du canal par lequel s'écoule ensuite le courant de l'impulsion érosive (e et e' fig. 2). Le circuit de préallumage peut être celui faisant l'objet du brevet suisse no 582 556. Les diodes 6 et 7 conduisent le courant des impulsions de préallumage dans la zone d'usinage entre l'electrode- outil 8 et la pièce 9.Une source d'alimentation 10 fournit la tension et le courant nécessaires pour le générateur de fonctions 1, l'amplificateur 2 et le circuit de préallumage 5. Avantageusement, le circuit générateur d'impulsions comprend encore, comme cela est montré en traits pointillés à la fig. 1, un multimètre 14 permettant la mesure des différents paramètres électriques (tension de crête, tension efficace, puissance, fréquence, etc ...) à la sortie du générateur de fonctions 1, à la sortie de l'amplificateur en classe C à gain réglable 2, et à la sortie (c'est-à-dire sur l'enroulement secondaire du transformateur à rapport de transformation réglable 3. Pour cela, des capteurs adéquats, respectivement 11, 12 et 13, sont branchés à la sortie de ces composants 1, 2 et 3, ces capteurs alimentant trois entrées différentes du multimètre 14. Ce dernier comprend, en plus de sa partie d'indication m, une partie de sélection s qui permet de sélectionner, d'une part, l'endroit auquel est prélevée l'information électrique dont un paramètre est affiché, et, d'autre part, celui des paramètres (tension, fréquence, puissance, etc) qui est affiché par la partie m du multimètre. La présence d'un tel multimètre permet de régler aisément le circuit générateur d'impulsions électriques électro-érosives dans les conditions de fonctionnement les plus adéquates. Le générateur d'impulsions électriques pour usinage par électro-érosion selon l'invention présente les avantages suivants: - Le générateur de fonctions et l'amplificateur de classe C, du type courant, permettent d'obtenir des formes différentes pour le courant alternatif, et de varier la fréquence dans de larges proportions. - Le réglage du seuil de polarisation de l'amplificateur de classe C permet de varier le rapport "durée de l'impulsion / temps de pause" (td/t ) dans des proportions amplement suffisantes a pour tous les cas de l'usinage par electro-erosion. - L'amplification du courant alternatif ne présente pas de difficultés. Les amplificateurs de la classe C sont simples et n'introduisent pas d'éléments perturbateurs, ce qui permet d'obtenir facilement la puissance désirée etde l'ajuster sur toute la plage des régimes d'usinage en conservant la forme et la netteté d'impulsions choisies. - La variation de la tension des impulsions érosives se fait à l'aide du transformateur adapteur qui permet de baisser ou d'élever la tension de sortie sans introduire des déformations ou desperturbations dans le courant alternatif. - Le transformateur adapteur de sortie isole en même temps galvaniquement le circuit de génération des impulsions de la zone d'usinage et exclut ainsi le risque de court-circuits. - Le preallumage du canal se fait indépendamment des pa ramètres des impulsions érosives. Toutefois, le moment de l'enclen- chement de l'impulsion de préallumage est commandé par le fait qu' une valeur choisie est atteinte par la tension de l'impulsion érosive qui, provenant du générateur des fonctions, est stable et régulière. Par conséquent, la fréquence des impulsions érosives est également stable et leur énergie ne subit aucune variation au cours de l'usinage. - La transformation du courant alternatif en impulsions uni polaires, comme dernier stade de la création des impulsions érosives, réduit les pertes de puissance du générateur. REVENDICATIONS: 1. Générateur d'impulsions électriques pour machine d'usinage par électro-érosion, caractérisé en ce qu'il comprend un gé nérateur de fonction délivrant un signal électrique (a) à fréquence réglable, un amplificateur de puissance à gain réglable, fonctionnant en classe C, dont l'entrée reçoit le signal issu du générateur de fonction et dont la sortie délivre un signal alternatif de puissance (b,b') comportant des impulsions alternées (td) entre lesquelles interviennent des pauses (ta), un transformateur de sortie à rapport de transformation réglable dont le primaire - reçoit le signal de puissance issu de l'amplificateur et dont le secondaire délivre un signal alternatif de sortie (c,c') comportant, séparées par des pauses, des impulsions alternées dont la tension est ajustée à une valeur désirée, et un redresseur à double alternance recevant le signal alternatif de sortie et redressant les impulsions alternées de celui-ci pour fournir un signal pulsatoire (d,d') comportant des impulsions de puissance, toutes de même polarité, séparées par des pauses et destinées à constituer des impulsions de puissance érosives d'usinage par électro- érosion. 2. Générateur d'impulsions électriques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un circuit de préallumage qui détecte l'atteinte d'un certain seuil de tension par les impulsions de puissance érosives et qui, sur cette detec- tion, fournit une impulsion à tension plus élevée et à faible intensité qui, combinée. 9 l'aide de diodes avec les impulsions de puissance érosives, fournit les impulsions de sortie d'usinage du générateur (e,e'), lesquelles comportent ainsi une impulsion initiale à tension élevée et à courant faible qui préallume le canal de décharge et une partie à tension plus basse et courant fort qui fournit l'effet électro-érosif. 3. Générateur d'impulsions électriques selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend encore un multimètre muni d'un présélecteur et connecté pour per mettre -la mesure des différents paramètres électriques à la sortie du générateur de fonction, de l'amplificateur de classe C à gain réglable et du transformateur à rapport de transformation réglable, ce multimètre permettant ainsi l'ajustage et une surveil lance constante des conditions de fonctionnement du générateur d'impulsions electriques.