Brevet FR2575096A1 — publié le 19860627

La présente invention concerne une machine d'usinage par décharge électrique à partir d'un fil, dans laquelle une pièce est découpée suivant un profil. Plus précisément, elle concerne un procédé de commande d'usinage qui rend possible l'usinage de coins précis dans le profil, sans détour lorsqu'une pièce est découpée suivant un profil. Une machine-outil d'usinage par décharge électricqe par découpe par un fil comporte en général une table de travail qui porte la pièce et une électrode en forme de fil. L'élec- trode en forme de fil étant guidée verticalement au-dessus et au-dessous de la pièce. Dans une machine d'usinage par décharge électrique assurant une coupe par un fil, la table de travail ou le guide de l'électrode en forme de fil ou les deux se déplacent horizontalement suivant un axe X et un axe Y afin que la pièce soit découpée suivant un profil prédéterminé. Le mouvement de la table ou du guide suivant l'axe X ou suivant l'axe Y est commandé par un dispositif convenable tel qu'un ordinateur ou un dispo- sitif à commande numérique. Le profil le long duquel la pièce doit être découpée et diverses conditions d'usinage sont programmées préalablement et conservées dans la mémoire du dispositif de commande. Dans une telle machine-outil ayant les éléments indiqués, on sait que, lorsque l'usinage par décharge électrique est réalisé, la force de réaction, au moment o a lieu une décharge électrique, provoque une flexion des parties d'usinage des électrodes en forme de fil, en sens opposé au sens de progression de l'usinage. Ainsi, dans une telle machine d'usinage, lorsqu'une décharge électrique a lieu, le fléchissement des électrodes dû à la force de réaction est difficilement évitable. Même lors- que le guide du fil suit avec précision le profil, la position réelle des électrodes effectuant l'usinage est en retard dans la direction de progression de l'usinage. En conséquence, lors de l'usinage d'un coin du profil, l'électrode en forme de fil suit le guide avec un trajet interne retardé, comme par exemple entre les roues avant et arrière d'une automobile, un écart par rapport au profil précis étant observé aux coins du profil qui sont ainsi usinés sous forme arrondie au lieu d'être nets, et la précision d'usinage est réduite. En outre, lors de l'usinage d'un tronçon rectiligne du profil, comme les zones usinées par unité de temps à droite et à gauche du centre des électrodes en forme de fil sont égales, les électrodes fléchissent du côté qui se trouve en retard dans la direction d'avance des électrodes. Cependant, à un point de changement angulaire de direction, lors du changement de direction d'usinage, les zones usinées à droite et à gauche, en avant des électrodes, deviennent inégales si bien que les électrodes fléchissent vers la région dans laquelle l'usinage est le plus faible. La flexion des électrodes en forme de fil de ce type contribue aussi à réduire la précision d'usinage des coins du profil. La force de traction appliquée aux électrodes est augmentée autant que possible et la distance entre les guides des électrodes supérieure et inférieure est réduite autant que possible afin que le problème précité soit résolu et que la flexion des électrodes soit réduite. De cette manière, la flexion des électrodes peut effectivement être réduite. Cependant, cette flexion ne peut pas être annulée et ce processus ne donne pas réellement satisfac- tion. L'invention concerne un dispositif de commande qui rend possible l'usinage des coins nets des profils avec une grande précision lors de l'usinage par décharge élec- trique d'une pièce le long d'un profil. Elle concerne aussi un dispositif de commande qui permet l'usinage sans que les électrodes soient en retard par rapport à la partie qui est réellement usinée lorsque l'usinage est réalisé aux coins d'un profil. Plus précisément, selon l'invention, lorsque l'usinage par décharge électrique d'une pièce est exécuté selon un programme préréglé correspondant au profil le long duquel la pièce doit être découpée, le processus d'usinage est commandé en quatre étapes. Dans la première étape, jus- qu'à ce que les guides des électrodes atteignent un point de changement de direction à un coin du profil de découpe, l'usinage est réalisé dans la première condition normale. Dans la seconde étape, les centres des guides des électrodes atteignent le point programmé de changement de direction et, simultanément, le déplacement relatif des guides et de la pièce dans la direction du profil de découpe s'arrête. L'usinage est réalisé suivant la seconde condition d'usi- nage, de manière que l'espace de décharge électrique entre les électrodes et la pièce reste le même que dans la première condition d'usinage. Dans la troisième étape, lorsque des électrodes ont atteint le point de changement de direction du profil d'usinage, l'usinage par décharge électrique est déclenché le long du profil de découpe sui- vant la troisième condition d'usinage, de manière que l'importance de la flexion des électrodes soit inférieure à la flexion lorsque l'usinage est réalisé dans la première condition d'usinage. Dans la quatrième étape, pendant le déplacement relatif des électrodes et de la pièce, lorsque les conditions d'usinage à gauche et à droite en avant des électrodes dans la direction d'avance sont identiques, la condition d'usinage est ramenée à la. première condition d'usinage. L'invention concerne aussi un procédé de commande qui permet un positionnement précis d'un objet mobile tel qu'une table de travail lors de son déplacement. Plus précisément, selon l'invention, le poids de l'objet déplacé et la force appliquée au système d'entrai- nement de l'objet déplacé sont mesurés préalablement, les imprécisions de positionnement correspondant au poids des objets déplacés et aux forces appliquées au système d'entraînement sont mesurées et les corrections sont déterminées préalablement, un nombre important de correc- tions correspondant au poids des objets déplacés et aux charges appliquées au système d'entraînement sont conservées préalablement dans la mémoire du dispositif de commande; la correction correspondant au poids de l'objet actuellement déplacé et à la charge actuelle appliquée au système d'entraînement est choisie dans la mémoire et, d'après cette correction choisie, la position de l'objet en cours de déplacement est corrigée lorsque son déplacement s'ar- rête. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui- suit d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: ' la figure 1 est une élévation, avec des parties ar- rachées, d'une section d'une machine d'usinage par décharge électrique à découpe par fil; les figures 2 et 3 sont des schémas montrant pourquoi, lorsque l'usinage par décharge électrique est réalisé à un coin par une machine d'usinage par décharge électrique assurant une découpe par un fil, un détour est commandé dans le coin, sur le trajet de l'électrode, et la précision d'usinage diminue; la figure 4 est un schéma représentant l'usinage à un coin qui n'est pas un angle droit; et la figure 5 est un diagramme synoptique illustrant la mise en oeuvre du système de commande selon l'invention qui est avantageux lors du positionnement d'un objet à déplacer, par exemple une table de travail. On se réfère à la figure 1; la machine-outil 1 d'usinage par décharge électrique par découpe par un fil a une base 3, une colonne 5 montée sur un côté de la base 3, ainsi qu'un bras supérieur 7 et un bras inférieur 9 qui sont fixés aux parties supérieure et inférieure de cette colonne 5. Une table de travail 11 est montée sur la base 3 et est destinée à se déplacer horizontalement suivant un axe X et suivant un axe Y, sous la commande d'un moteur tel qu'un moteur pas à pas (non représenté sur la figure). Un socle 13 de support de pièce est monté sur cette table 11 et porte la pièce W à usiner. Un couvercle est aussi placé sur la table 11 et entoure le socle 13 de support de pièce. L'électrode 17 formée par un mince fil et qui doit réaliser l'usinage par décharge électrique de la pièce W est maintenue en position verticale audessus et au-dessous de la pièce W par des guides 19 et 21. Plus précisément, les guides sont montés aux bouts du bras supérieur 7 et du bras inférieur 9, à l'intérieur du couvercle 15 et en face l'un de l'autre. - Les guides 19 et 21 des électrodes assurent le guidage de l'électrode 17 formée d'un fil en direction verticale, le fil étant transmis de façon continue par un rouleau débiteur 23 monté sur la colonne 5 de manière qu'il puisse tourner librement, vers un rouleau récepteur 25. Des buses 27 et 29 sont montées sur les guides 19 et 21 et introduisent un fluide d'usinage à l'emplacement de la pièce W auquel l'usinage par décharge électrique est réalisé. Dans une machine-outil d'usinage par décharge électrique 1 ayant la configuration indiquée précédemment, découpant à l'aide d'un fil, lorsque des décharges élec- triques sont provoquées entre la partie verticale de l'électrode 17 guidée par les deux guides 19 et 21 et la pièce W, l'usinage de la pièce W est réalisé. Dans ce mode de réalisation, le déplacement de la table 1l dans les directions X et Y sous la commande d'un dispositif convenable lorsque l'usinage progresse assure la découpe de la pièce W suivant un profil prédéter- miné. L'enlèvement des déchets produits par l'usinage par décharge électrique et le refroidissement de la partie de pièce W en cours d'usinage et de l'électrode 17 sont réalisés par le fluide d'usinage projeté par les buses 27 et 29 qui sont montées sur les guides 19 et 21 de l'élec- trode. Au cours de l'exécution d'un usinage par décharge électrique d'une pièce W, le guide supérieur 19 est monté de manière qu'il puisse se déplacer librement en direction verticale si bien que la pièce W peut être facilement fixée au socle 13 de support ou retirée de ce support, et des pièces W ayant des épaisseurs différentes peuvent être montées. Plus précisément, une tige 31 de soulèvement et d'abaissement, portant la buse 27; est montée sur le guide 19. La tige 31 est supportée et guidée par une plaque 33 de guidage fixée au bout du bras supérieur 7 si bien qu'elle est libre de se déplacer verticalement. En outre, la tige 31 est fixée à un organe 35 en forme d'écrou, permettant son coulissement et vissé sur la tige filetée 37. Cette tige filetée 37 est couplée à un servomoteur convenable 39 fixé au bout du bras supérieur. En conséquence, lorsque le servomoteur 39 est entraîné d'une quantité convenable, la tige filetée 37 tourne et le guide 19 est déplacé verticalement. En consé- quence, le guide 19 peut être soulevé au-dessus de la face supérieure de la pièce W afin qu'il ne perturbe pas le montage de la pièce- sur le socle 13 de support ou son enlèvement. En outre, la position du guide 19 peut être réglée afin qu'elle corresponde à l'épaisseur de la pièce W, et l'espace séparant les buses supérieure et inférieure 27 et 29 peut rester aussi faible que possible. Il apparaît clairement, dans la description qui précède que, dans une machine-outil d'usinage par décharge électrique, lorsque des décharges électriques sont provo- quées entre la partie verticale de l'électrode 17 en forme de fil et la pièce W, l'usinage de la pièce W est réalisé. Lorsqu'une décharge électrique est formée entre l'électrode 17 et la pièce W, un espace G de décharge électrique ou entrefer est formé entre l'électrode 17 et la pièce W. En outre, lorsque l'usinage par décharge électrique de la pièce W est réalisé, les guides 19 et 21 et l'électrode 17 sont déplacés par rapport à la pièce W suivant un programme conservé dans la mémoire d'un dispo- sitif de commande, par exemple une commande num4ric-ue. Comme l'indique la figure 2, lorsque l'usinage par décharge électrique d'une pièce W est réalisé suivant une partie rectiligne du profil le long de laquelle la pièce W doit être découpée, les surfaces S1 et S2 qui doi- vent être usinées par unité de temps à gauche et à droite, dans le sens d'avance d'usinage, par 'l'électrode 17, présentent une symétrie droitegauche par rapport à la direction d'avance de l'usinage.. En conséquence, la force de réaction à la décharge électrique qui est appliquée lorsque ces surfaces S1 et S2 sont usinées provoque une flexion de l'électrode 17 si bien que son avance dans le sens de progression d'usinage est retardée; les flexions vers la gauche et vers la droite de la direction de progres- sion de l'usinage se compensent mutuellement. Lorsque l'électrode en forme de fil fléchit comme indiqué-précédemment et lorsque les guides 19 et 21 sont disposés par rapport à la pièce W de manière qu'ils com- mandent l'usinage autour d'un coin du profil, un retard existe au niveau du coin et le coin est arrondi. Ainsi, comme l'indique la figure 2, lorsque les guides 19 et 21 passent du point A de la partie rectiligne du profil au point B- de changement de direction, au coin, la position d'usinage réel par l'électrode 17 se trouve au point B', en retard dans la direction d'avance. En conséquence, lorsque la position des guides 19 et 21 avance du point B' au point B vers le point C, l'électrode 17 coupe le coin en suivant le trajet indiqué en trait interrompu entre B' et C', et le coin de la pièce W est arrondi. Selon l'invention, lorsque les guides 19 et 21 de l'électrode sont placés au point B de changement de direction, au coin du profil, le déplacement relatif des guides 19 et 21 est interrompu temporairement jusqu'à ce que l'électrode 17 ne soit plus fléchie et atteigne le point de changement de direction B. Lorsque l'électrode 17 n'est plus fléchie, l'usinage reprend, du point B de changement de direction vers le point C'. Pendant le temps qu'il faut pour que l'électrode 17 ne soit plus fléchie au point B de changement de direc- tion comme indiqué précédemment, la condition d'usinage est modifiée d'une première condition a une seconde afin que l'espace ou entrefer de décharge électrique entre la pièce W et l'électrode 17 reste égal à l'espace de décharge électrique lors de l'usinage de la partie recti- ligne du profil. Ainsi, la largeur d'impulsions, l'inter- valle entre les impulsions et le courant de crête de la tension pulsée appliquée à l'espace de décharge sont modifiés de manière convenable afin que la perte de précision d'usinage au coin du profil soit réduite dans la mesure du possible. Au point B de changement de direction sur le pro- fil, la détection du fait que l'électrode 17 n'est plus du tout fléchie ou non est assurée par exemple par détection de l'état de l'espace de décharge électrique. Ainsi, la détection du fait qu'une décharge électrique n'a pas lieu dans l'espace de décharge même lorsqu'une tension pulsée est appliquée permet la détermination du fait que l'électrode 12 s'est totalement redressée. Lorsque l'électrode 17 est totalement redressée comme décrit précé- demment, elle est maintenue verticalement par les guides 19 et 21 et se trouve au point B de changement de direction du profil. Lorsque l'électrode 17 a été disposée au point B de changement de direction sur le profil comme décrit précédemment, l'usinage reprend vers le point C' comme indiqué sur la figure 3. A ce moment, les zones usinées à gauche et à droite S3 et S4 par unité de temps, dans la direction de progression de l'usinage par l'électrode 17, présentent une asymétrie gauche-droite par rapport à la direction d'avance de l'usinage. En conséquence, la force de réaction subie par l'électrode 17 lorsque l'usi- nage par décharge électrique des zones 53 et 54 est réalisé, est asymétrique, et l'électrode 17 fléchit vers le côté de la zone usinée la plus petite. En conséquence, la précision d'usinage au coin du profil diminue. Selon l'invention, au moment o l'usinage reprend dans la direction du point C' à partir du point B de changement de direction, comme décrit précédemment, la condition d'usinage est modifiée vers une troisième condi- tion, la largeur des impulsions de la tension pulsée, l'intervalle entre les impulsions et le courant de crête étant réglés convenablement afin que la vitesse d'avance de l'électrode 17, dans la direction de progression de l'usinage (vitesse d'usinage) reste considérablement inférieure à la vitesse d'avance lorsque l'usinage est réalisé sur la partie rectiligne au point A, afin que la flexion de l'électrode 17 soit supprimée. Ensuite, lorsque les zones usinées S3 et S4, à gauche et à droite, ont repris une symétrie gauche-droite par rapport à la direction d'avance de l'électrode 17, la condition d'usinage est modifiée et redevient la premiere condition qui était utilisée au point A. Au moment o la condition d'usinage est modifiée, de la troisième à la première condition comme indiqué précédemment, l'électrode 17 a parcouru une distance L à partir du point B de chan- gement de direction. Comme l'indique la figure 4, la distance L est donnée par la formule suivante dans laquelle d est le diamètre de l'électrode 17 en forme de fil, G est l'espace de décharge électrique et D est l'angle du coin: L = (d/2 + G) / tg(0/2) En conséquence, le point auquel la condition d'usinage doit être modifiée de la troisième condition à la première peut être réglé préalablement. Comme l'indique l'explication qui précède, lorsque l'usinage par décharge électrique d'une pièce W est réalisé suivant un profil, lorsqu'un coin du profil est usiné, la partie rectiligne est d'abord usiné dans la première condition d'usinage. Ensuite, la condition d'usinage est changée à une seconde condition et l'électrode 17 cesse de se déplacer dans la direction de progression de l'usinage jusqu'à ce que l'électrode 17 atteigne le point de chan-- gement de direction, au coin. Ensuite, la condition d'usi- nage est modifiée jusqu'à la troisième condition et l'usi- nage reprend suivant le profil, si bien que l'usinage est réalisé avec précision sans apparition d'un "retard". Cependant, dans une machine-outil d'usinage par décharge électrique assurant une découpe par un fil, lors- que par exemple une filière progressive est usinée, la machine comporte un dispositif de découpe par un fil d'électrode et un dispositif d'enroulement automatique et doit réaliser l'usinage à plusieurs emplacements sur la pièce, d'une manière automatique et continue. Dans ce cas, des trous sont percés initialement à plusieurs endroits sur la pièce, et les guides du fil d'électrode doivent être positionnés avec précision à ces trous initiaux afin que le fil d'électrode soit disposé dans ces trous initiaux. Lorsque la pièce doit être positionnée avec préci- sion, par exemple dans le cas indiqué précédemment, il est souhaitable que le procédé utilisé pour le position- nement de la table 11 de travail qui porte la pièce soit tel que décrit dans la suite du présent mémoire. On se réfère maintenant à la figure 5; lorsque la table 11 qui constitue l'objet déplacé, doit être déplacée par pilotage d'un moteur 43 de commande par un mécanisme convenable, par exemple un mécanisme à vis à billes 41, le moteur 43 de commande est relié à un dispositif convenable 45 de commande tel qu'un ordinateur ou un dispositif à commande numérique qui peut assurer une commande convenable du moteur 43. Une mémoire 47 de valeurs de correction, un dispositif 49 d'entrée de charge et un dispositif 51 de comparaison sont raccordés au dis- positif 45 de commande. La mémoire 47 des valeurs de correction conserve des valeurs de correction pour des positions d'arrêt correspondant au poids de la pièce se trouvant sur la table 11 de travail et à la force ou charge exercée sur le moteur 43. Les valeurs de correction à la position d'arrêt sont déterminées préalablement par chargement d'un certain nombre de pièces de différents poids sur la table 11 et par mesure de la précision du positionnement dans chaque cas. Lorsque les pièces sont changées succes- sivement et lorsque les précisions de positionnement sont mesurées, la charge appliquée au moteur 43 est aussi mesurée dans tous les cas, comme indiqué par exemple par le courant efficace. En conséquence, la mesure du poids des pièces et de la charge appliquée au moteur de commande permet faci- lement la détermination de la valeur correspondante de correction de la position. Le dispositif- 49 d'entrée de charge est destiné à introduire le poids de la pièce chargée sur la table 11. Ce dispositif 49 peut être un dispositif manuel tel qu'un clavier, ou il s'agit avantageusement d'un dispositif automatique convenable de mesure qui détermine automati- quement le poids de la pièce se trouvant sur la table 11. Le dispositif 49 d'entrée de charge peut aussi être un dispositif qui mesure automatiquement la charge appliquée au moteur 43. Le dispositif 51 de comparaison compare le poids de la pièce transmis par le dispositif 49 d'entrée de charge ou la charge appliquée au moteur 43 à des valeurs introduites préalablement et sélectionne une valeur de correction de position d'arrêt à partir de la mémoire 49, correspondant à la valeur introduite du poids ou de la charge ou à une valeur mémorisée antérieurement et qui lui correspond approximativement. Le dispositif 45 de commande ajoute le signal d'entrée de correction de position d'arrèt provenant du dispositif 51 de comparaison à la position d'arrêt de l'ordre d'arrêt ou le soustrait de cette position d'arrêt afin qu'il commande le moteur 4 et que la table 11 s'arrête dans la position voulue. On peut facilemhent noter, d'après la description qui précède que, lorsqu'une pièce est chargée sur la table 11, le poids de la pièce est transmis au dispositif 49 d'entrée de charge ou dans une variante le poids de la pièce est mesuré et transmis au dispositif 51 de compa- raison. Dans ce dernier, une valeur de correction conservée dans la mémoire 47, correspondant au poids de la piece ou à la charge appliquée au moteur 43 et qui est égale exactement ou approximativement à la valeur introduite, est choisie et transmise au dispositif 45 de commande. Celuici, en fonction de la valeur donnée de correction, commande le moteur 43 afin que la table 11 s'arrête en position précise. En conséquence, lorsqu'un trou initial formé dans la pièce chargée sur la table 11 se trouve dans une position correspondant aux guides du fil d'électrode, le positionnement peut être réalisé avec précision si bien que le fil peut être introduit régulièrement dans le trou initial. Dans le mode de réalisation de la figure 5, on a décrit le cas dans lequel le positionnement est réalisé par déplacement de la table, dans un modèle unidimensionnel. Cependant, le procédé utilisé dans ce mode de réalisation n'est pas limité aux machines-outils d'usinage par décharge électrique assurant une découpe par un fil, mais s'applique à toute commande de positionnement d'éléments mobiles de divers autres dispositifs tels que les tables de travail d'autres types de machines-outils, de têtes d'usinage, de supports d'outils, etc. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés et appa- reils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exem- ples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'usinage par décharge électrique d'une pièce dans une machine-outil d'usinage par décharge électrique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) lorsque l'usinage par décharge électrique d'une pièce (W) est réalisé suivant un programme préréglé repré- sentatif du profil (OL) à découper dans la pièce, l'usinage est réalisé suivant une première condition ordinaire d'usinage (A) jusqu'à ce qu'un guide (27, 29) d'un fil d'électrode atteigne un point (B) de changement angulaire de direction du profil à découper, (b) en même temps que le centre du guide (27, 29) du fil d'électrode (17) atteint le point (B) de changement de direction dans ledit programme, le déplacement relatif entre la pièce (W) et le fil d'électrode (17) dans la direction du profil de découpe (OL) est interrompu, et l'usinage est alors réalisé selon une seconde condition d'usinage (B), (c) lorsque le fil arrive au point de changement de direction (B) sur le profil de découpe (OL), l'usinage par décharge électrique reprend dans la direction du profil de découpe (OL) dans une troisième condition d'usi- nage (C) dans laquelle le fléchissement du fil d'électrode (17) est inférieur au fléchissement de ce même fil dans la première conditiond'usinage (A), et (d) pendant le déplacement relatif du fil d'élec- trode (17) et de la pièce (W), lorsque les conditions d'usinage à gauche et à droite, dans la direction de déplacement du fil d'électrode (17) deviennent les mêmes, la condition d'usinage est ramenée à la première condition d'usinage (A). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance (L) qui est usinée dans la troisième condition d'usinage (C) est donnée par la relation: L = (d/2 + G) / tg(8/2) dans laquelle d désigne le diamètre du fil d'électrode (17), G désigne l'espace de décharge électrique (G) et 8 désigne l'angle du coin. 3. Procédé de réglage de la position d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend la mesure préalable du poids de l'objet déplacé sur une table de travail (11) qui supportecet objet (W) dans une machine d'usinage par décharge électrique par découpe par un fil, et de la charge appliquée au système d'entraînement lorsque l'objet est déplacé, la mesure de la précision du position- nement correspondant aux poids des objets déplacés et aux charges appliquées au système d'entraînement et le calcul préalable de corrections correspondantes, la mémori- sation d'un grand nombre de telles corrections correspondant aux poids d'objets (W) déplacés et aux charges appliquées au système d'entraînement, dans la mémoire d'un dispositif de commande, la sélection dans la mémoire de le correction correspondant au poids de l'objet (W) en cours de dépla- cement et à la charge actuellement appliquée au système d'entrainement, et, d'après cette valeur choisie de correc- tion, la position de l'objet en cours de déplacement est corrigée, lors de l'arrêt. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'objet en cours de déplacement est la table de travail (11) qui supporte la pièce (W) dans une machine- outil ou un corps de déplacement qui supporte l'outil.