Brevet FR2650771A1 — publié le 19910215

La présente invention concerne un procédé permettant d'usiner une partie en coin dans une pièce à l'aide d'un appareil d'usinage par décharge électrique à commande numérique et un dispo- sitif de préparation d'un programme de commande pour cet appareil. Dans une machine à décharge électrique par.fil à commande numérique (NC), du fait de la force de réaction exercée par la décharge électrique à la partie centrale de l'électrode en forme de fil, comme représenté sur la figure 1, par exemple, il existe une tendance à ce qu'apparaisse un retard par rapport à la direction d'avance, qui provoque un arasement de l'angle à la partie en coin de l'objet traité ou une rupture du fil. Ces dernières années, de nombreuses machines à décharge électrique par fil se sont vues doter d'une fonction de commande d'usinage de coin permettant de réduire l'arasement de cette partie d'angle à une valeur extrêmement petite, ou d'empêcher la rupture du fil à la partie d'angle pendant la marche à grande vitesse. La fonction de commande d'usinage de coin est destinée à supprimer le plus possible l'arasement de l'angle ou la rupture du fil que produit le retard de l'électrode en forme de fil, par détection de la présence des coins sur le trajet traité et par commande de l'énergie ou de la vitesse du traitement pendant un certain intervalle avant la partie en coin, ou après le passage par cette partie. Toutefois, pour effectuer la commande relative au coin, il est nécessaire que le dispositif de commande numérique de l'appareil usinage à décharge électrique par fil mette en oeuvre les actions suivantes: (a) le calcul de l'angle du coin entre le bloc courant d'exécution d'instructions et le bloc suivant d'exécution d'ins- tructions; (b) la détermination du fait que le coin pour lequel l'angle a été calculé en (a) est ou non un coin qui nécessite une commande d'usinage de coin; (c) dans le cas o il est déterminé en (b) que la commande d'usinage de coin est nécessaire, le calcul d'intervalles pour la commande d'usinage de coin avant et après la partie en coin; (d) un contrôle visant à déterminer si l'intervalle de commande d'usinage de coin a ou non été atteint dans le bloc courant d'exécution d'instructions; et (e) un contrôle visant à déterminer si l'intervalle de commande d'usinage de coin est terminé, lors du bloc suivant d'exécution d'instructions. Avec cette commande d'usinage de coin, le dispositif de commande numérique doit effectuer ce type d'action en plus de la commande numérique de l'électrode en fil, qui est sa tache princi- pale; ainsi, une charge importante est imposée au dispositif de commande numérique. De plus, dans le cas o est traité un produit tel qu'une roue développante, qui possède une forme complexe et demande des blocs successifs de petite taille dans un programme de commande numérique, la longueur du bloc est inférieure à la longueur de l'intervalle de commande de l'usinage de coin, et il est nécessaire d'effectuer des calculs jusqu'à la fin de plusieurs blocs pour détecter par avance la présence du coin. Ceci impose une charge encore plus lourde au dispositif de commande numérique. En outre, du fait des progrès réalisés dans les sources de puissance utilisées pour le traitement, de l'amélioration du système de déplacement du fil et de la diversification des procédés de traitement; et autres, il existe de nombreux cas dans lesquels on souhaite effectuer une modification temporaire des critères servant à la détermination de la nécessité de la commande d'usi- nage de coin, et de la longueur de l'intervalle de commande d'usi- nage de coin, et autres. Toutefois, avec le procédé de commande ci- dessus présenté, puisque les critères et les paramètres d'inter- valles sont introduits dans le dispositif de commande numérique, il existe un problème d'adaptabilité limitée. Un but de l'invention est de fournir, eu égard aux incon- vénients du procédé classique, un procédé dans lequel il n'est pas appliqué de charge importante au dispositif de commande numérique pendant la mise en oeuvre de la commande d'usinage de coin, lequel permet efficacement d'améliorer la précision du traitement et d'empêcher la rupture du fil pendant un traitement à vitesse élevée. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé dans lequel on peut facilement modifier des paramètres de la com- mande d'usinage de coin en relation avec les améliorations de la source de puissance utilisée dans l'appareil d'usinage à décharge électrique, de celles du système d'avance du fil, de la diversifi- cation des procédés de traitement, etc. Ces buts sont réalisés selon l'invention grâce à un procédé permettant d'usiner une partie en coin dans une pièce à l'aide d'un appareil d'usinage par décharge électrique à commande numérique, comprenant les opérations suivantes: préparer un programme de commande numérique à l'aide d'un dispositif de programmation automatique, l'opération de préparation du programme de commande numérique comprenant en outre les opéra- tions suivantes: calculer l'angle de la partie en coin à usiner dans la pièce; et, lorsqu'il est nécessaire de produire une com- mande d'usinage de coin, ajouter aux -données de commande numérique une indication relative à la commande d'usinage de coin, avant, après, ou bien avant et après, la partie en coin. Les buts ci-dessus énoncés sont également réalisés avec l'invention à l'aide d'un dispositif permettant de préparer un pro- gramme de commande destiné à un appareil d'usinage par décharge électrique à commande numérique, comprenant: un moyen servant à introduire un programme de pièce comportant des données permettant de définir la forme du produit à produire, cette forme contenant une partie en coin; un moyen servant à introduire un paramètre de commande d'usinage de coin comportant un angle de coin normalisé et un intervalle de commande d'usinage de coin à fournir avant, après, ou bien avant ou après, la partie en coin; un moyen servant à préparant un programme de commande numérique, le moyen de prépara- tion calculant l'angle de la partie en coin à usiner afin de le comparer avec l'angle de coin normalisé, et, lorsqu'il est néces- saire d'ajuster l'état d'usinage au voisinage de la partie en coin, incorporant les intervalles d'usinage de coin dans les données afin de définir la forme du produit à produire. Le dispositif selon l'invention comprend de préférence en outre un moyen permettant de transformer les données qui définis- sent la forme du produit à usiner en des données CL (positionnement d'élément de coupe) qui lui correspondent. Avec ce procédé et ce dispositif, le programme de com- mande numérique comportant le code d'instruction de commande d'usi- nage de coin est préparé dans un dispositif de programmation auto- matique différent de l'ordinateur utilisé pour la commande numé- rique. Ainsi, il n'est pas nécessaire que le dispositif de commande numérique effectue le calcul de l'angle du coin ou manipule des calculs complexes d'intervalle de commande d'usinage de coin, ou autre. Par conséquent, la charge supportée par le dispositif de commande numérique classique subit une forte réduction. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexes, parmi lesquels: La figure 1 est un schéma explicatif montrant le retard pris par la partie centrale d'une électrode en forme de fil; La figure 2 est un schéma de principe montrant un mode de réalisation d'un dispositif de programmation automatique selon l'invention; La figure 3 est un organigramme montrant un mode de réalisation du procédé d'usinage selon l'invention; et La figure 4 est un schéma explicatif montrant un mode de réalisation d'un programme de commande numérique préparé dans le dispositif de programmation automatique de la figure 2. On se reporte maintenant à la figure 2. Comme on peut le voir, ce mode de réalisation de l'invention comprend un dispositif de programmation automatique 10 spécifique permettant de préparer un programme de commande numérique spécifique pour l'appareil d'usinage par décharge électrique à commande numérique. On va décrire brièvement l'aspect général de ce disposi- tif de programmation automatique. Le dispositif de programmation automatique comprend de façon générale un ordinateur et un programme de programmation automatique qui y est emmagasiné afin de lui faire effectuer des opérations. Dans le dispositif général de programmation automatique, lorsqu'un programme de pièce comportant des données qui décrivent la forme d'un produit à produire et d'un outil (c'est-à-dire l'électrode en fill, la tolérance qui doit être maintenue dans l'usinage, et autre, y est introduite, un programme de commande numérique destiné à l'appareil d'usinage par décharge électrique à fil à commande numérique est automatiquement préparé et délivré. Lorsque le programme de commande numérique est fourni à un appareil d'usinage par décharge électrique à fil à commande numérique, le programme commande l'appareil de façon que l'électrode en fil de l'appareil se déplace par rapport à la pièce suivant un trajet correspondant à la forme du produit à produire. Ainsi, le dispositif de programmation automatique 10 de ce mode de réalisation comprend une unité 11 d'entrée de données dans laquelle le programme de pièce est introduit. L'unité d'entrée de données 11 comprend un clavier, une "souris", ou autres, qui sont utilisés dans un système classique de conception assistée par ordinateur (CAO) ou de fabrication assistée par ordinateur (FAO). Ainsi, dans ce dispositif de programmation automatique, le réalisa- teur du programme peut introduire et modifier les données de la forme d'un produit à produire, tout en observant l'aspect de la forme du produit apparaissant sur un dispositif d'affichage. L'unité d'entrée de données 11 est raccordée à une unité 12 de transformation en données de positionnement d'élément de coupe (CL) permettant de transformer les données de la forme du produit, venant de l'unité d'entrée 11, en des données relatives au lieu de la trajectoire suivie par l'électrode en fil, lesquelles données de lieu comprennent des coordonnées relatives à des segments de droite et des arcs de cercle qui définissent le périmètre de la forme du produit. Il faut noter que, dans. les données CL, les coordonnées des points terminaux des segments de droite ou des arcs de cercle sont explicitement déterminées, en opposition aux données venant de l'unité d'entrée 11, o ces coor-- données ne sont pas explicitement spécifiées. Il faut également noter que, dans le cas général, les données CL n'apparaissent pas sur le dispositif d'affichage du dispositif de programmation auto- matique et, par conséquent, n'encombrent pas le réalisateur du programme faisant fonctionner le dispositif de programmation auto- matique, même si les données CL sont modifiées, après qu'elles ont été définies dans l'unité 12 de transformation CL, comme décrit ci-après. L'unité 12 de transformation en données CL est raccordée à une unité 13 de préparation de programme de commande numérique servant à préparer le programme de commande numérique qui comprend l'instruction de code G, l'instruction de code M, etc. A l'unité 13 de préparation du programme de commande numérique, sont raccordés un commutateur 14 de marche/arrêt de commande d'usinage de coin, une unité 16 d'entrée de paramètres de commande d'usinage de coin, une mémoire 17 de paramètres de commande d'usinage de coin, et un processeur 15 de données de com- mande d'usinage de coin. Le commutateur de marche/arrêt de commande d'usinage de coin sert à introduire une instruction indiquant si La commande d'usinage de coin doit ou non être effectuée; lorsque le commutateur de marche/arrêt 14 est en position marche, les instruc- tions de commande d'usinage de coin sont ajoutées au programme de commande numérique, ce qui sera expliqué en détail ci-après, et, lorsque le commutateur de marche/arrêt 14 est en position arrêt, ces instructions ne sont pas ajoutées au programme de -commande numérique, et un programme de commande numérique classique est délivré. L'unité 16 d'entrée de paramètres de commande d'usinage de coin sert à introduire des paramètres de commande d'usinage de coin, par exemple un angle de coin normalisé faisant fonction de critère permettant de déterminer la nécessité de la commande d'usinage de coin et un intervalle servant à la commande d'usinage de coin; lorsque l'angle d'un coin à usiner est plus petit que L'angle normalisé (par exemple 900 ou 120 ), la commande d'usinage de coin est effectuée, et, lorsque l'angle du coin à usiner est plus grand que l'angle normalisé, la commande d'usinage de coin n'est pas effectuée. L'intervalle servant à la commande d'usinage de coin définit l'intervalle pendant lequel la commande d'usinage de coin doit être effectuée, la commande d'usinage de coin étant effectuée avant, après, ou bien avant et après, la partie en coin. L'unité 16 d'entrée de paramètres de commande d'usinage de coin est raccordée à la mémoire 17 de paramètres de commande d'usinage de coin servant à mémoriser les paramètres d'entrée venant de l'unité d'entrée 16. La mémoire 17 de paramètres de commande d'usinage de coin est raccordée à l'unité de traitement (processeur) 15 des données de commande d'usinage de coin servant à traiter les données CL, qui sont reçues de la part de l'unité 12 de transformation en données CL via l'unité 13 de préparation de programme de commande numérique, compte étant tenu des paramètres de commande d'usinage de coin fournis par La mémoire 17 de paramètres de commande d'usinage de coin. Plus spécialement, dans l'unité 15 de traitement des données de commande d'usinage de coin, La présence d'une partie en coin dans la forme du-produit est tout d'abord détectée dans les données CL. En deuxième lieu, l'angle de la partie en coin est calculé sur la base des données CL, par exemple les données relatives aux segments de droite qui forment l'angle du coin. En troisième lieu, l'angle calculé est comparé avec l'angle normalisé fourni par la mémoire 17. Alors, si l'angle calculé est plus petit que l'angle normalisé, l'iridication de l'intervalle de commande d'usinage de coin est ajoutée aux données CL, si bien que, par exemple, chacun des segments de droite formant l'angle du coin est divisé en deux parties, une partie étant placée au voisinage du coin et l'autre partie étant placée de manière écartée par rapport au coin; le segment placé au voisinage du coin est défini comme un intervalle de commande d'usinage de coin o la commande d'usinage de coin doit être effectuée. L'unité 13 de préparation de programme de commande numérique prépare un programme de commande numérique sur la base des données CL traitées venant de l'unité 15 de traitement des données de commande d'usinage de coin. Plus spécialement, si des données CL traitées sont reçues en provenance de l'unité 15 de traitement des données de commande d'usinage de coin, des instruc- tions appropriées, par exemple une instruction de code M, sont ajoutées au programme de commande numérique avant et,ou bien, après l'intervalle de commande d'usinage de coin. A l'unité 13 de préparation de programme de commande numérique, est également raccordée une unité 8 de délivrance de programme de commande numérique servant à délivrer un programme de commande numérique qui a été préparé dans l'unité 13 de préparation de programme de commande numérique. Sur la figure 3, est présenté un organigramme montrant un mode de réalisation du procédé de l'invention; en particulier il indique les opérations de préparation d'un programme de commande numérique par le dispositif de programmation automatique. Tout d'abord, l'étape S1 est L'insertion d'un programme de pièce qui est tiré de la configuration d'un produit ou du lieu de déplacement d'une électrode en forme de fil pendant l'usinage d'une pièce. A l'étape S2, la trajectoire de l'électrode en fil est calculée, et, aux étapes S3 et S4, la trajectoire est transformée en données CL. A l'étape S5, une vérification est faite pour déterminer si la commande de traitement (usinage) de coin est ou non effec- tuée. Si le commutateur de marche/arrêt de commande de coin est en position marche, alors, les données CL sont traitées à l'étape S6, compte étant tenu du paramètre de commande d'usinage de coin. Plus spécialement, à l'étape S6, un angle de coin est calculé et, si l'angle de coin est plus petit que la valeur norma- lisee qui est mémorisée dans la mémoire 17, les indications relatives à l'intervalle de commande d'usinage de coin correspon- dant à cet angle sont insérées dans les données CL. A l'étape 8, le programme de commande numérique est préparé sur base des données CL traitées à l'étape S6. Un exemple d'un programme de commande numérique obtenu par le procédé selon l'invention est le suivant. G01 X 9,7 Y 0 M46 G01 X 0,3 Y 0 G01 X 0 Y 0,3 M47 G01 X 0 Y 9,7 ce qui est en opposition avec un programme de commande numérique classique correspondant à ce qui précède et présenté ci-dessous: 10......... G01 X 10 Y 0 G01 X 0 Y 10 Le code G01 représente une instruction relative à L'interpolation Liné. aire entre les points, et les codes M46 et M47 représentent des instructions de démarrage et d'arrêt de la com- mande d'usinage de coin. La signification du programme de commande numérique est en outre illustrée sur la figure 2. Plus spéciale- ment, dans le nouveau programme de commande numérique, pour une partie en coin formant un angle droit, un intervalle de commande de coin de 0,3 mm est inséré avant et après le coin, et les instruc- tions DEBUT et FIN de commande de coin, soit M46 et M47, corres- pondant à cet intervalle sont introduites. L'énergie de traitement est abaissée et la vitesse d'avance est réduite par l'instruction M46, tandis que ces mêmes valeurs sont ramenées à se qu'elles étaient initialement par l'instruction M47. Lorsque le commutateur marche/arrét est en position arrêt à l'étape S5, un programme de commande numérique classique est obtenu ne comportant pas l'insertion de l'intervalle de commande de coin. Le programme de commande numérique obtenu à l'étape S8 est délivré sur une bande de commande numérique à l'étape S9. La bande de commande numérique préparée à l'étape S9 est envoyée dans le dispositif de commande numérique de l'appareil d'usinage à décharge électrique. Pour la bande de commande numé- rique préparée dans le cas o le commutateur marche/arrêt est en position marche, Lorsque l'élect.rode en forme de fil atteint le point o la commande d'usinage de coin doit commencer, le disposi- tif de commande numérique délivre un signal visant à abaisser l'énergie de traitement et à réduire la vitesse d'avance (les valeurs de l'énergie de traitement réduite et de la basse vitesse d'avance sont généralement emmagasinées dans le dispositif de commande numérique). Après le passage de la partie en coin, lorsque l'électrode atteint le point o la commande d'usinage de coin doit s'arrêter, le dispositif de commande numérique déLivre un signal visant à ramener l'énergie de traitement et la vitesse d'avance à leurs valeurs initiales. Dans ce mode de réalisation de l'invention, dans le cas o il est nécessaire de modifier l'état de la commande d'usinage de coin de façon à réaliser la correspondance avec des améliorations apportées à la fourniture de la puissance de traitement ou au système de déplacement du fil, et la correspondance avec les cas d'un traitement à grande vitesse et d'un multitraitement, on peut facilement modifier les paramètres préalablement emmagasinés dans la mémoire 17 de paramètres de commande d'usinage de coin. Un code M spécial a été défini pour la commande de coin dans ce mode de réalisation de l'invention, mais il serait égale- ment acceptable de définir un code G complémentaire spécial de com- mande de coin afin d'économiser sur le nombre des blocs. De même, dans ce mode de réalisation de l'invention, un bloc de commande d'usinage de coin est obtenu au moyen d'un dispo- sitif de préparation de programme automatique. Toutefois, il serait également acceptable d'utiliser un procédé dans lequel un programme de commande numérique est écrit dans le dispositif de commande numérique, et les données contenant le résultat du calcul d'usinage de coin sont préparées dans le dispositif de commande numérique avant le démarrage de l'opération de commande numérique. Comme on l'a compris sur la base des explications précé- dentes, ce procédé rend inutile la mise en oeuvre d'un processus complexe servant à déterminer un angle de coin et à calculer un intervalle de commande d'usinage de coin, ou autre, dans un dispo- sitif de commande numérique qui réalise la commande numérique relative au dispositif de traitement. Par conséquent, la configura- tion du dispositif de commande numérique en est simplifiée, et il est possible de transformer le traitement de distribution -de signaux d'impulsions à une vitesse élevée. En outre, il est possible, en modifiant les paramètres emmagasinés, de toujours choisir un procédé de commande d'usinage de coin qui correspond aux améliorations de l'alimentation en puissance du traitement et du système de déplacement du fil, et qui correspond aux conditions propres à un traitement à grande vitesse et à un multitraitement. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé et du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limita- tif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant d'usiner une partie en coin dans une pièce à l'aide d'un appareil d'usinage par décharge électrique à commande numérique, caractérisé en ce qu'il comprend les opéra- tions suivantes: préparer un programme de commande numérique à l'aide d'un dispositif de programmation automatique, l'opération de préparation comprenant en outre les opérations suivantes: calculer l'angle de la partie en coin devant être usinée dans la pièce; et, lorsqu'il est nécessaire de produire une commande d'usinage en coin, ajouter aux données de commande numérique une indication relative à l'intervalle de commande d'usinage en coin, avant, après, ou bien avant et après, la partie en coin. 2. Dispositif de préparation d'un programme de commande pour appareil d'usinage par décharge électrique à commande numérique, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen (10) servant à introduire un programme de pièce comportant des données servant à définir une forme de produit à produire, la forme du produit comprenant une partie en coin; un moyen (16) servant à introduire un paramètre de commande d'usinage en coin comportant un angle de coin normalisé et un intervalle de commande d'usinage en coin avant, après, ou bien avant et après, la partie en coin; un moyen (13) servant à préparer le programme de commande numérique, le moyen de préparation calculant l'angle de la partie en coin afin de le comparer avec l'angle de coin normalisé, et, lorsqu'il est nécessaire de commander l'état d'usinage au voisinage de la partie en coin, à incorporer l'intervalle d'usinage de coin dans les données servant à définir la forme du produit. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (12) servant à transformer les données définissant la forme du produit à usiner en des données CL (de positionnement d'élément de coupe) qui leur correspondent, o l'intervalle d'usinage de coin est spécifié dans les données CL.