Brevet FR2460177A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne l'usinage par électroérosion des métaux, et a notamment pour objet un procédé de commande automatique du processus d'usinage par électroérosion de métaux et d'alliages. Le procédé de commande automatique du processus d'usinage par électro-érosion de métaux et alliages est, de préférence, utilisé pour améliorer le rendement du processus et la précision d'usinage des pièces, ainsi que dans le but d'exclure l'endommagement de pièces à profil compliqué en matériaux conducteurs difficiles à usiner. Une application plus large des moyens connus de commande automatique est empechée par les difficultés que soulèvent l'isolement et le traitement des signaux caractérisant le déroulement du processus d'usinage par électro-érosion, ainsi que par le caractère informatif insuffisant de ces signaux. On connaît un procédé de commande automatique du processus d'usinage par électro-érosion des métaux et des alliages (voir, par exemple, M.V. Korenblum, M.L. Levit ; A.L. Livchitz; " Commande auto-adaptative des machines à usiner par électro-érosion"; ed. Machinostroenie, Moscou, 1977) au moyen de signaux caractérisant le déroulement du processus. En qualité de signaux on isole: le retard du percement électrique de l'espace interélectrode par rapport au moment de l'envoi d'une impulsion de tension, la valeur de la tension d'arc à l'étape consécutive au percement électrique et la dérivée dans le temps de cette tension, la résistance de l'espace interélectrode durant les pauses entre les impulsions de décharge, le nombre d'impulsions de marche à vide et de court-circuit. Ces signaux sont convertis en amplitude, normalisés et introduits dans un dispositif de calcul qui commande les systèmes d'asservissement de la machine pour l'usinage par électroérosion.Cependant, les valeurs de ces signaux dépendant du choix du régime d'usinage, des paires d'électrodes, de la polarité des électrodes et du milieu ambiant dans lequel se situent l'électrode-pièce et l'électrode-outil, de la configuration et de la profondeur de la cavité usinée. C'est pourquoi, au cours de l'usinage d'une pièce, les valeurs optimales de ces signaux varient, ce qui exige une correction automatique appropriée du programme du dispositif de calcul. Ceci complique considérablement l'analyse des signaux et réduit par conséquent, l'efficacité du système de commande automatique en provoquant l'usure rapide de l'électrode-outil et la diminution du rendement. On connaît un procédé de commande automatique du processus d'usinage par électro-érosion de métaux et d'alliages, qui consiste à mesurer périodiquement la résistance électrique de l'espace interélectrode formée par l'électrode-outil et l'électrode-pièce en métal ou en alliage à usiner, au cours des pauses de durée et de fréquence invariables entre les groupes d'impulsions de décharge de travail, et on modifie d'après les résultats des mesures le débit du liquide de travail amené à la zone d'usinage. Dans le procédé indiqué de commande automatique, on détermine, après la mesure de la résistance électrique de l'espace interélectrode, la dérivée de cette valeur. D'après la valeur et le signe du signal proportionnel à la dérivée de la résistance de l'espace interélectrode, on commande le débit du liquide amené à la zone d'usinage et le régime de fonctionnement du générateur d'impulsions de décharge. Le procédé indiqué ne permet pas d'établir un débit optimal du liquide pompé. D'autre part, selon ce procédé on ne prévoit pas la commande automatique du moteur assurant l'avance de travail de l'électrodeoutil, ce qui réduit considérablement l'efficacité du processus à cause de l'usure de l'électrode-outil.Ce procédé ne permet pas d'appliquer une commande automatique efficace assurant l'avance de travail de l'électrode-outil en maintenant à tous les régimes d'usinage de la pièce une valeur invariable du signal directement proportionnel à la valeur absolue de la résistance de l'espace interélectrode pendant les pauses de durée et fréquence constantes entre les groupes d'impulsions de décharge, car alors la dérivée de la valeur de la résistance de l'espace inter électrode durant l'intervalle de temps déterminé par la constante de temps de la commande automatique s'avère proche de zéro, ce qui ne permet pas de réaliser la commande en utilisant ce signal. La présente invention vise donc un procédé de commande automatique du processus d'usinage par électro-érosion de métaux et d'alliages, dans lequel le contrôle du débit de fluide de travail, de la commande d'avance de travail de l'outil-électrode et du générateur d'impulsions de décharge, du point de vue de la valeur relative de l'amplitude de la composante alternative du signal proportionel à la résistance électrique de l'espace inter-électrode, permettrait d'améliorer le rendement du processus et de réduire l'usure de ltélectro-outil. Ce problème est résolu à l'aide d'un procédé de commande automatique du processus d'usinage par électroérosion de métaux et d'alliages, qui consiste à mesurer périodiquement la résistance électrique de l'espace interélectrode formé entre l1électrode-outil et ltélectrode- pièce en métal ou alliage à usiner, au cours des pauses de durée, et de fréquence invariables entre les groupes d'impulsions de décharge, et, d'après les résultats des mesures, à modifier le débit du liquide de travail amené à la zone d'usinage, ledit procédé étant, selon l'invention, caractérisé en ce qu'on isole l'amplitude de la composante alternative du signal proportionnel à la résistance électrique de l'espace interélectrode, on la compare avec la valeur absolue de l'amplitude de ce signal, correspondant à la résistance de l'espace interélectrode en l'absence d'impulsions de décharge de travail, et on modifie le débit de liquide de travail amené à la zone d'usinage en raison inverse de la valeur de l'amplitude de la composante alternative du signal. Il est avantageux, lors de la diminution de la valeur relative de la composante variable du signal jusqu'au niveau constant assigné précédant la concentration des impulsions de décharge sur un secteur local de la zone d'usinage, de modifier le régime de travail de la commande d'avance de travail de l'électrode-outil en-réalisant une série de reculs de l'électrode-outil suivie de son engagement-dans la zone d'usinage. Il est avantageux, dans le but de maintenir la valeur relative de la composante alternative du signal au niveau précédant la concentration des impulsions de décharge sur un secteur local de la zone d'usinage, de réduire de plus de 1,5 fois la valeur du courant de travail envoyé à partir du générateur d'impulsions de décharges et de maintenir cette valeur du courant de travail jusqu'à l'accroissement de la valeur relative de la composante alternative du signal proportionnel à la résistance électrique de l'espace interélectrode. Une particul,arité- essentiellement nouvelle du procédé proposé de commande automatique du processus d'usinage par électro-érosion de métaux et d'alliages est l'utilisation de la valeur relative de l'amplitude de la composante alternative du signal proportionnel à la résistance électrique de l'espace interélectrode au cours des pauses de durée et de fréquence constantes entre les groupes d'impulsions de décharge de travail pour maintenir le débit optimal du liquide pompé. D'autre part, on obtient la possibilité d'établir le rendement maximal.dans les conditions données d'usinage de la-pièce avec une usure minimale de ltélectrode-outil. La réalisation consécutive du recul et de l'avance accélérés de l'électrode outil permet d'exclure l'endommagement de l'électrode- outil. La diminution du courant de travail envoyé à partir du générateur d'impulsions de décharge permet également d'exclure l'endommagement de l'électrode-outil dû à la formation de scorie dans la zone d'usinage de la pièce. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Exemple On effectue l'usinage d'une piece à profil compliqué. La surface d'usinage de ltélectrode-outil, à mesure de son engagement en profondeur, varie de 500 à 10 000 mm2, on réalise alors l'avance jusqu'à une profondeur de 120 mm aux régimes d'ébauchage, de semi-finissage et de finissage avec une rugosité de surface de l'ordre de 1-1,2 /ç. On mesure périodiquement la résistance électrique de l'espace interélectrode formé entre l'électrode-outil et l'électrode-pièce en métal à usiner, au cours des pauses de durée et de fréquence invariables entre les groupes d'impulsions de décharge de travail. Puis on isole l'amplitude de la composante alternative du signal proportionnel à la résistance électrique de l'intervalle interélectrode.On compare, par division, la valeur obtenue avec la valeur absolue de l'amplitude de ce signal, correspondant à la résistance de l'espace interélectrode en l'absence d'impulsions de décharge de travail, et on modifie le débit du liquide de travail amené à la zone d'usinage en raison inverse de la valeur relative de l'amplitude de la composante alternative du signal, résultant de la comparaison Lorsque la profondeur d'usinage de la pièce est faible, la stabilité du processus est élevée, la valeur relative de la composante alternative est élevée et le débit de liquide de travail est faible : moins de 0,5 cm3/s. Lorsque la profondeur d'usinage de la pièce augmente, la stabilité du processus diminue, le niveau de la composante alternative diminue, mais, jusqu'à une certaine profondeur d'usinage, cette diminution est compensée par l'accroissement du débit de liquide pompé. Lorsque la profondeur d'usinage atteint 30-40 mm l'accroissement du débit de liquide de travail n'agit plus sur la valeur de l'amplitude de la composante alternative du signal. Lorsque la valeur relative de la composante alternative du signal diminue jusqu'au niveau constant assigné précédant la concentration des impulsions de décharge sur un secteur local de la zone d'usinage, le régime de fonctionnement de la commande d'avance de travail de l'électrode-outil est modifié automatiquement et réalise une série de reculs de ltélectrode-outil, suivie de son engagement dans la zone d'usinage de la pièce. Si la valeur relative de la composante alternative du signal reste au niveau précédant la concentration des impulsions de décharge sur un secteur local de la zone d'usinage, on diminue de plus de 1,5 fois la valeur du courant de travail envoyé à partir du générateur d'impulsions de décharge en augmentant la pause entre les paquets d'impulsions de décharge. On maintient cette valeur du courant de travail jusqu'à ce que la valeur relative de la composante alternative du signal augmente proportionnellement à la résistance électrique de l'espace interélectrode. Gr ce à ceci on réalise l'usinage de la pièce jusqu'à une profondeur atteignant 100-200 mm sans endommager l'électrode-outil ni la pièce. La différence entre le rendement du processus à la surface et en profondeur ne dépasse pas 25-30%, tandis que dans les procédés connus cette différence atteint une valeur triple. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle automatique du processus d'usinage par électro-érosion de métaux et d'alliages, du type consistant à mesurer périodiquement la résistance électrique de l'espace interélectrode formé entre l'électrode-outil et l'électrdode-pièce en métal ou alliage à usiner, au cours des pauses de durée et de fréquence invariables entre les groupes d'impulsions de décharge de travail, et, d'après les résultats de ces mesures, à modifier le débit de liquide de travail amené à la zone d'usinage, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on isole l'amplitude de la composante alternative du signal proportionnel à la résistance de l'espace interélectrode, on la compare avec la valeur absolue de l'amplitude de ce signal, correspondant à la résistance de l'espace interélectrode en l'absence d'impulsions de décharge de travail, et on modifie le débit du liquide de travail amené dans la zone d'usinage d'une façon à inversement proportionnelle à la valeur relative résultant de la comparaison de l'amplitude de la composante alternative du signal. 2. Procédé de contrôle automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de la diminution de la valeur relative de la composante alternative du signal jusqu'au niveau constant assigné précédant de concenliation des impulsions de décharge sur un secteur local de la zone d'usinage, le régime de fonctionnement de la commande de l'avance de travail de l'électrode-outil est modifié en réalisant une série de reculs de l'étrode-outil suivie de l'engagement de celle-ci dans la zone d'usinage. 3. Procédé de contrôle automatique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, lors du maintien de la valeur relative de la composante alternative du signal au niveau, précédant la concentration des impulsions de décharge sur un secteur local de la zone d'usinage, on réduit de plus de 1,5 fois la valeur du courant de travail envoyé à partir -du générateur d'impulsions de décharge on maintient cette valeur du courant de travail jusqu'à l'accroissement de la valeur relative de la composante alternative du signal proportionnel à la résistance électrique de l'espace interélectrode. 4. Produits, pièces ou articles, caractérisésen ce qu'ils sont obtenus par application du procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1, 2 et 3.