Brevet FR2614223A1 — publié le 19881028

i La présente invention concerne une machine d'usinage par étincelage à coupe par fil. Au cours de ces dernières années, étant donné le traitement des métaux avec une haute précision qui est nécessaire, on a recherché un dispositif d'usinage par étincelage à coupe par fil capable d'assurer un tel usinage par étincelage avec une grande précision de traitement. Ainsi, les sociétés impliquées dans la fabrication ont mis au point, pour satisfaire cette demande portant sur une machine de précision élevée, une source d'énergie, dans laquelle l'énergie fournie est réglée avec précision pour ce type de traitement, et un logiciel de multitraitement destiné à l'exécution des opérations d'usinage grossier, intermédiaire et de finition, progressivement. Cependant, l'inconvénient principal des dispositifs d'usinage par étincelage à coupe par fil est que des modi- fications minuscules apparaissent lors du traitement, à la suite des fluctuations de la source d'énergie, de la pré- sence des copeaux retirés pendant le traitement des pièces, des vibrations de l'électrode sous forme d'un fil métal- lique, des configurations des pièces traitées et analogue, si bien que la précision d'usinage pendant le traitement n'est pas stable. Il existe ainsi des exemples classiques dans les- quels, lorsqu'une précision élevée de traitement doit être obtenue, la pièce est retirée de la table de traitement, après avoir été traitée, une inspection est réalisée afin que la précision de traitement soit évaluée, et la pièce est remonée sur la table de traitement afin que des modifi- cations ou une finition puissent être réalisées. Cependant, dans le cas des procédés classiques tels que ceux qui sont résumés précédemment, le remontage de la pièce lorsqu'elle a été retirée de la table de traitement est difficile. Cette opération de remontage nécessite aussi beaucoup de temps et peut introduire des erreurs de remon- tage, si bien que des difficultés supplémentaires s'oppo- sent à la production de produits satisfaisants. L'invention concerne une machine d'usinage par étin- celage à coupe par fil dont l'utilisation, compte tenu des inconvénients des dispositifs connus, permet une inspection de la précision du traitement de manière facile et rapide sans que la pièce doive être retirée de la table de traite- ment, et permet l'exécution d'un étincelage très précis lors du traitement. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif d'usinage par étincelage à coupe par fil comprenant un dispositif de détection de la précision de traitement qui, à la fin du traitement grossier et d'un traitement de finition, mesure la distance comprise entre l'électrode sous forme d'un fil métallique et la pièce, d'après l'ac- tion de l'électrode qui se déplace en direction sensible- ment parallèle à la configuration du produit et détecte ainsi toute erreur de l'opération d'usinage par étincelage d'après les différences mesurées de distance. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples préférés de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un premier mode de réalisation de dispositif d'usinage par étincelage à coupe par fil selon la présente invention; la figure 2 est un schéma représentant le trajet de traitement; la figure 3 est un schéma représentant la courbe de traitement dans le cadre d'une opération réelle; la figure 4 est un ordinogramme représentant un exemple de procédé de détection de la précision d'usinage; la figure 5 est un schéma illustrant un exemple de détermination d'un trajet de mesure à l'aide du procédé illustré par la figure 4; et la figure 6 est un schéma illustrant un exemple de détermination d'un trajet de mesure correspondant à un autre procédé de détection de la précision de traitement selon la présente invention. La figure 1 est un diagramme synoptique d'un premier mode de réalisation de dispositif d'usinage par étincelage à coupe par fil selon l'invention. La figure 2 est un schéma représentant un trajet de traitement. On considère d'abord la partie mécanique de l'appa- reillage. Une table de traitement (non représentée sur les dessins) sur laquelle est fixée une pièce 1, est déplacée dans un plan, défini par sa surface, à l'aide de deux servomoteurs Mx, My. O10 Lorsque la table de traitement doit être déplacée, une impulsion répartie, correspondant à la direction de déplacement de la table de traitement sur la surface X-Y, est transmise par un distributeur 3 d'impulsion, et deux amplificateurs 5X et 5Y amplifient l'impulsion distribuée. Les servomoteurs Mx, My sont commandés par les ten- sions amplifiées transmises par les amplificateurs 5X, 5Y. Le fonctionnement des servomoteurs Mx, My est détecté par deux génératrices tachymétriques Tx, Ty et deux codeurs Ex, Ey, et les résultats détectés sont renvoyés respectivement au distributeur d'impulsion 3 et aux amplificateurs 5X, 5Y. Un circuit d'asservissement (U, V) est connecté au distri- buteur 3 d'impulsion afin qu'il provoque l'inclinaison d'une électrode 9, sous forme d'un fil métallique, d'un certain angle contre la pièce 1. L'électrode 9 sous forme d'un fil métallique est montée sur deux galets 7U, 7D qui sont disposés en direc- tion verticale l'un au-dessus de l'autre afin que l'élec- trode se déplace en direction verticale dans un espace formé dans la pièce. Un circuit de circulation d'un courant continu comprenant un transistor Tr utilisé encommutation, i une résistance R et une source d'énergie E est montée i 1 entre le galet 7D et la pièce 1. Un circuit 11 de réglage de tension de traitement destiné à commuter par tout ou rien une tension de traitement, est connecté à la base du transistor Tr, la tension de traitement étant appliquée sous forme pulsée entre la pièce 1 et l'électrode 9 sous forme d'un fil métallique. Dans la configuration précitée, la pièce 1 peut être usinée à une forme spécifiée par l'opération d'étincelage exécutée par déplacement de la pièce 1 dans un plan hori- zontal par rapport à l'électrode 9 en forme de fil qui est positionnée sur le plan horizontal. La relation entre la pièce 1 et l'électrode 9 en forme de fil est telle que, dans la suite, on suppose que la pièce est fixe et l'élec- trode 9 sous forme d'un fil métallique se déplace parallè- lement à la surface plane XY qui est définie comme étant la table de traitement si bien que l'opération d'étincelage ou de décharge électrique est réalisée afin qu'elle donne la forme spécifiée à la pièce 1. On considère maintenant l'ensemble de commande. Une section 13 d'enregistrement d'un programme de pièce con- tient un programme qui spécifie la configuration élémen- taire d'un produit 15 qui doit être formé par usinage par étincelage dans la pièce 1 comme représenté sur la figure 2. Une section 19 de réglage de paramètres transmet des signaux de réglage des paramètres tels que la vitesse F de traitement, le paramètre S d'échelle, le paramètre R de rotation du dessin, la valeur de décalage de l'électrode 9 à fil par rapport à la configuration du produit, etc. Une section 21 de réglage de condition de traitement détermine les conditions de traitement telles que la vi- tesse de traitement, le trajet de traitement le long duquel l'électrode sous forme d'un fil transmet la décharge élec- trique, et analogue, par application des paramètres trans- mis par la section 19 de réglage de paramètres à la confi- guration du produit spécifiée par le programme de pièce enregistré dans la section d'enregistrement de programme de pièce. Une section 23 d'interpolation-calcul de trajet de traitement divise un trajet 17 de traitement, qui est fixé par la section 21 de réglage de condition de traitement, en unités sous forme de segments tels que des segments de droite, des arcs de cercle, et analogue, et exécute succes- sivement des calculs et interpolations à partir d'une posi- tion ST de départ et jusqu'à une position terminale SP (figure 2). Une section 25 d'interpolation-calcul de trajet inverse exécute successivement des calculs et des interpo- lations de la position terminale SP à la position initiale ST, les calculs comprenant des étapes de calcul (dont l'ordre est inverse de celui des étapes réalisées dans la section 23 d'interpolation-calcul de trajet de traitement) telles que l'électrode 9 sous forme d'un fil se déplace o10 suivant un trajet inverse comme représenté sur la figure 2. Pendant le fonctionnement, le signal pulsé est transmis par le distributeur 3 d'impulsion de manière que la table de traitement se déplace le long du trajet prédé- terminé de traitement, en maintenant le décalage prescrit pour la configuration du produit, spécifiée par le pro- gramme de pièce. Etant donné le déplacement prescrit de la table de traitement comme représenté sur la figure 2, l'électrode 9 est déplacée le long du trajet 17 de traite- ment et le traitement est réalisé le long d'une courbe de traitement L. La figure 3 est un schéma représentant le résultat d'un traitement réel et en particulier la courbe réelle L du traitement, alors que la courbe L de traitement repré- sentée sur la figure 2 correspond à un cas hypothétique ou idéal. Comme représenté sur le schéma de la figure 3, dans le procédé réel, des erreurs sont produites le long de la courbe de traitement L par rapport à la courbe idéale L représentée sur la figure 2. L'erreur de traitement est influencée par les conditions réelles de traitement telles que les fluctuations de la source d'énergie, des copeaux produits pendant le traitement, des vibrations de l'élec- trode, etc. Ainsi, dans ce mode de réalisation, un disposi- tif de détection de la précision de traitement est fixé à l'ensemble de commande et des erreurs sont détectées. Le dispositif de détection de précision de traite- ment comprend un circuit 27 d'application d'une tension de mesure qui est monté en parallèle avec le circuit d'alimen- tation de traitement, et un circuit 29 de détection de tension auquel est connectée une section 31 de commande de mesure, une section 33 de réglage de point de mesure, et une section 35 de reonnaissance d'erreurs de traitement. En outre, dans le mode de réalisation considéré, une section 37 de réglage d'une valeur de compensation est montée entre la section 35 de reconnaissance d'erreurs de traitement et la section 21 de réglage de condition de traitement afin que l'erreur reconnue de traitement soit renvoyée et amé- liore la précision de finition du produit. La section 27 d'application d'une tension de mesure comporte un circuit série ayant un transistor de commuta- tion Tr, une résistance R et une source d'énergie conti- nue E qui crée une très petite tension en courant continu, par exemple de 1,5 V, et qui est capable de commuter le transistor Tr entre ses états conducteur et non conduc- teur, à l'aide du circuit de commutation 39. Le circuit 29 de détection de tension a la configu- ration d'un circuit classique de détection de tension. Il détecte la tension dans l'espace compris entre la pièce 1 et l'électrode 9 formée d'un fil métallique. La section 31 de commande de mesure donne des ins- tructions d'exécution d'une opération prescrite de mesure au distributeur 3 d'impulsion après la fin du traitement grossier ou de finition, avec une séquence prescrite qui est décrite dans la suite. En outre, elle reçoit une ten- sion mesurée V provenant du circuit 29 de détection de tension qui Joue le rôle d'un circuit d'interface et trans- met le résultat détecté à la section 35 de reconnaissance d'erreurs de traitement. La section 33 de réglage du point de mesure déter- mine un point de mesure comme point d'échantillonnage pour la détection des erreurs de traitement le long du trajet de mesure. Dans ce cas, le trajet de mesure est réglé de manière qu'il soit identique au trajet de traitement ou parallèle à ce dernier. Ceci rend possible un calcul facile du réglage de ce trajet. La section 35 de reconnaissance d'erreurs de traite- ment reconnait les différences à des points de mesure placés entre la courbe idéale de traitement L et la courbe réelle de traitement L, d'après des signaux provenant de la section 31 de commande de mesure. Une section 37 de réglage d'une valeur de compensa- tion fixe la valeur de compensation pour l'opération sui- vante de finition, c'est-à-dire l'opération de correction qui précède l'opération de finition ou l'opération de nou- velle finition après l'opération de finition en fonction des signaux provenant de la section 35 de reconnaissance d'erreurs de traitement. La figure 4 est un ordinogramme illustrant le procé- dé de détection de précision de traitement, et la figure 5 et un schéma d'un exemple de réglage d'un trajet de mesure par mise en oeuvre de ce procédé. Dans cet exemple, le trajet de mesure est déterminé comme étant un trajet 41 inverse du trajet de traitement 17, un point intermédiaire de chaque segment étant choisi comme point de mesure et l'action prescrite de mesure étant réalisée à chaque point de mesure. En fonction de la mesure, la course de l'électrode 9 en forme de fil est interrompue et l'électrode est tendue entre les galets 7U et 7D afin que l'erreur de traitement soit mesurée convenablement. La transmission d'un liquide de traitement est interrompue afin que l'électrode 9 ne vibre pas. Ensuite, à un pas 401, comme représenté sur la figure 5, le trajet inverse 41 est déterminé d'après le trajet de traitement 17. Au pas 403, un circuit de commutation est excité et une tension de mesure V est appliquée entre l'électrode 9 o et la pièce 1. Au pas 405, la position terminale SP représentée sur la figure est utilisée comme point initial, et la course inverse est lancée. Au pas 407, une décision est prise sur le fait qu'il s'agit ou non du point terminal de la course inverse (plus précisément, dans cet exemple, la position intiale de trai- tement ST), et, si la réponse est positive, l'opération de mesure est interrompue. S'il ne s'agit pas du point termi- nal, le programme passe au pas 409. Au pas 409, une décision porte sur le fait que le point actuel est un point de mesure 43 et, s'il s'agit d'un point de mesure 43, le programme passe au pas 411. Au pas 411, un arrêt temporaire est introduit et le programme passe au 413. Au pas 413, l'électrode 9 se déplace à faible vi- tesse vers la pièce 1 (produit) suivant une droite perpen- diculaire à la direction d'avance, suivant un programme conservé dans la section 31 de commande de mesure. Au pas 415, une décision détermine si une tension V détectée par le circuit 31 de détection de tension devient nulle, c'est-à-dire si l'électrode 9 et la pièce 1 sont en contact. Au pas 417, le point mesure est transmis à la sec- tion 35 de reconnaissance d'erreurs de traitement afin qu'il soit enregistré. Au pas 419, l'électrode revient sur le trajet 41 de mesure et le programme revient au pas 405 puis passe au point suivant de mesure. Après la fin de ces différentes étapes, la section de reconnaissance d'erreurs de traitement reconnait les écarts entre la courbe réelle de traitement L et la courbe idéale de traitement L0, représentée sur la figure 2, aux points 43 de mesure. Une section 37 de réglage de valeur de compensation détermine la valeur de compensation pour l'opération sui- vante de finition, l'opération de correction qui précède l'opération de finition, ou une opération de nouvelle fini- tion postérieure à l'opération de finition, en fonction des signaux provenant de la section 35 de reconnaissance d'er- reurs de traitement. Les données à compenser peuvent être l'énergie de la décharge dans l'opération ultérieure, la vitesse de traitement, la valeur du décalage de l'électrode 9 par rapport à la pièce (produit), et analogue. Ces va- leurs de compensation sont introduites dans les données pour le segment de droite dans lequel l'écart existe, si bien que les données de compensation ne sont pas obligatoi- rement sous forme segmentée mais peuvent être données uni- quement pour le segment de droite dans lequel l'erreur s'est produite. En outre, si on constate qu'une cavité très importante a été créée dans le produit 15 à cause d'une tension anormale après traitement grossier, l'opération peut être interrompue avant que la finition soit réalisée, et l'estimation d'une pièce "non satisfaisante" peut être réalisée à ce moment et évite un traitement superflu. Dans l'exemple précédent, un seul point 43 de mesure est déterminé au point médian de chaque segment de mesure. Cependant, le point de mesure 43 peut être placé au coin ou entre un coin et le point médian. En outre, l'espacement peut être mesuré entre l'électrode 9 et le bord traité de la pièce 1 qui est opposé au produit 15. La figure 6 est un schéma d'un exemple de trajet de mesure dans le cas d'un autre procédé de détection de la précision de traitement. Dans cet exemple, le trajet 45 de mesure est placé près du côté du produit 15 et la détection est réalisée afin qu'elle détermine si l'électrode en forme de fil est au contact du produit 15 dans le trajet de mesure. Dans ce mode de réalisation, plusieurs trajets de mesure 45 (par exemple 3) peuvent être disposés parallèlement les uns aux autres avec de petits espacements. L'état de contact de l'électrode 9 et du produit 15 peut alors être observé successivement du trajet externe vers le trajet interne ou de façon récursive du trajet interne au trajet interne à nouveau, avec une plus grande précision pour la détection de l'erreur d'usinage. Dans le mode de réalisation précédent, la distance comprise entre l'électrode 9 et le produit 15 est détectée par déplacement de l'électrode 9 vers le produit 15 et perception du contact entre l'électrode 9 et le produit ; cependant, dans le cas o il est possible de disposer un liquide de traitement entre l'électrode 9 et la pièce 1, la distance comprise entre l'électrode 9 et le produit 15 peut être détectée par la variation de résistance entre l'électrode 9 et la pièce 1. Comme indiqué précédemment, grâce à la mise en oeuvre de l'invention, un dispositif de détection de la précision de traitement est incorporé à un dispositif d'usinage par étincelage à coupe par fil, provoquant un déplacement de l'électrode parallèlement au produit et rendant possible la détection de la précision du traite- ment, de l'étape de traitement grossier à l'étape de trai- tement de finition. Ceci rend possible l'inspection du produit d'une manière facile et rapide sans retrait de la pièce de la table de traitement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. i1 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'usinage par étincelage à coupe par fil, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif (11, 39) destiné à appliquer une ten- sion électrique entre une électrode (9) en forme de fil et une pièce (1), un disopsitif (Mx, My) destiné à déplacer une élec- trode suivant un trajet de mesure après la fin d'une opéra- tion d'usinage grossier ou de finition, le trajet de mesure étant réglé de manière qu'il suive pratiquement le bord traité d'un produit formé à partir de la pièce, un dispositif de détermination d'une région ou d'un point de mesure sur le trajet de mesure, un dispositif (29) de détection de la tension entre l'électrode et le produit et de transmission d'un signal lorsqu'une variation de la tension est détectée, un dispositif de détection de la distance comprise entre le trajet de mesure et le bord traité du produit dans la région de mesure ou aux points de mesure, par déplace- ment de l'électrode en forme de fil d'un emplacement se trouvant sur le trajet de mesure au bord traité du produit, avec détection du signal provenant du dispositif de détec- tion de tension, et un dispositif (35) de détection d'erreurs d'usinage pendant l'usinage grossier ou de finition, en fonction de la distance comprise entre le trajet de mesure et la pièce traitée, détectée par le dispositif de détection de dis- tance. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension électrique de mesure est une petite tension en courant continu, transmise en série par une résistance. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trajet de mesure est parallèle au trajet de traitement. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le résultat détecté par le dispositif (35) de détection d'erreurs est utilisé comme données pour le ré- glage de l'énergie appliquée à l'entrefer d'étincelage pendant l'opération suivante d'usinage de finition ou de modification.