Procédé d'usinage par électro-érosion
L'invention a pour objet un procédé d'usinage par électro-érosion, selon lequel on applique une succession d'impulsions de tension dans l'espace d'usinage compris entre une électrode-pièce à usiner et. une électrode-outil amorçant des décharges érosives à travers un fluide d'usinage remplissant cet espace, les décharges étant alimentées par des impulsions de courant contrôlées, et dans lequel on commande automatiquement l'un au moins des paramètres d'usinage suivants: les grandeurs caractéristiques desdites impulsions de tension et/ou de courant, l'état physique ou chimique du fluide d'usinage remplissant ledit espace, l'espacement des électrodes, au moyen de signaux électriques obtenus à partir de mesures de la tension entre les électrodes et/ou du courant parcourant ces dernières et/ou d'une combinaison de ces signaux.
En général, la surveillance des conditions d'usinage est faite par mesure de la tension entre l'électrode et la pièce, et lorsque cette tension tombe à une valeur très basse par suite d'un court-circuit, l'électrode est retirée par un servo-mécanisme pour interrompre le courtcircuit. Toutefois, on a constaté que cette manoeuvre ne suffit pas pour obtenir un bon usinage et pour éviter tout défaut de la pièce à usiner et/ou de l'électrode par suite d'arcs électriques produisant une fusion partielle.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Le procédé selon Invention est caractérisé en ce qu'on détecte les variations brusques de la tension survenant pendant des intervalles de temps compris entre des instants correspondant au début des impulsions de courant et des instants correspondant à leur fin, à l'exclusion de ces instants, et on agit sur l'un au moins des paramètres d'usinage au moyen d'un signal électrique obtenu en réponse à la présence ou à l'absence de ces variations brusques de tension pendant les intervalles de temps.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une machine dans laquelle le procédé selon l'invention est mis en oeuvre.
La fig. 1 est une vue générale très schématique de cette forme d'exécution.
La fig. 1A représente le circuit de la fig. 1 plus en détail.
La fig. 2 illustre le principe de fonctionnement d'un circuit électrique de la machine selon la fig. 1.
La fig. 2A est un schéma-bloc du type général d'une unité de surveillance.
La fig. 3 représente en détail une partie du circuit selon la fig. 2.
La fig. 3A représente un détail du circuit selon la fig. 3.
Les fig. 4 à 9 montrent le schéma des unités de surveillance désignées par IV à IX à la fig. 2.
La fi. 10 illustre un circuit de commande du servomécanisme.
La fig. 11 représente un schéma pour le réglage de la durée de l'intervalle entre deux impulsions successives.
La fig. 12 est un schéma-bloc de circuits permettant d'agir sur le débit du liquide d'usinage.
Les fig. 13 et 14 représentent en détail deux parties du circuit illustré à la fig. 1A.
La fig. 15 montre un schéma permettant une commande automatique de la durée de chaque décharge.
La machine représentée comprend une table 1 formant bac, portant une pièce à usiner 2. Une électrode 3 est susceptible d'être déplacée en direction de la pièce 2 par un servo-mécanisme 4.
Le courant d'usinage est fourni par un générateur d'impulsions 5 qui est essentiellement constitué par une ou plusieurs sources de tension continue 6 et des con joncteurs-disjoncteurs électroniques 7, et qui est reliée à la pièce 2 et à l'électrode 3 par les conducteurs 8 et 9 respectivement.
La machine comprend encore un réservoir 10 contenant le fluide d'usinage qui est généralement diélectrique. Ce fluide est aspiré par une pompe P et est envoyé par une conduite 1 1 commandée par une valve 12 jusqu'à l'électrode 3. Cette dernière présente en général un ou plusieurs passages conduisant le fluide d'usinage jusqu'à son extrémité, de façon que le fluide soit injecté directement dans la zone d'usinage.
La machine comprend encore un dispositif de surveillance 13 agissant sur le générateur d'impulsions 5 par des commandes représentées symboliquement par la liaison 14. Ce dispositif 13 présente également une sortie 15 pour commander le servo-mécanisme 4 assurant les déplacements de l'électrode et une sortie 16 commandant la valve 12 qui règle l'arrivée du fluide d'usinage. Ce dispositif de surveillance 13 comprend également deux entrées 17 et 17a reliées à la pièce à usiner et à l'électrode, et des entrées 18 et 18a reliées à un shunt
S de mesure du courant, de façon à introduire dans le dispositif la tension régnant dans l'espace d'usinage et le courant d'usinage.
La fig. 1A illustre un circuit analogue à celui de la fig. 1, mais complété notamment en ce qui concerne le générateur S et une série de connexions 14a à 14f permettant au dispositif de surveillance 13 d'agir sur le générateur S. Ce dernier est du genre de celui faisant l'objet du brevet suisse No 407362.
Ce générateur comprend un premier multivibrateur
Sa monostable pilotant un second multivibrateur monostable Sb dont la sortie agit sur un pulsateur 36 qui est constitué par un interrupteur électronique commandant le courant de base d'un transistor T1 commandant le passage du courant délivré par une source continue 6a à l'espace d'usinage compris entre l'électrode 3 et la pièce 2. La durée de la période d'instabilité du multivibrateur 5a détermine, à travers le multivibrateur Sb, la durée pendant laquelle le transistor T1 est conducteur. La durée des périodes de non-conduction de ce transistor est déterminée par le multivibrateur monostable Sb. Comme on le voit, la sortie du multivibrateur Sb est reliée par une ligne 19a à un commutateur 19 placé à l'entrée du multivibrateur Sa.
De cette façon, lorsque le multivibrateur Sb bascule à la fin de la période de non-conduction du transistor Tr, une impulsion est appliquée par la ligne 19a et le commutateur 19 à l'entrée du multivibrateur Sa pour l'amener dans sa position instable qui détermine la durée de l'impulsion d'usinage suivante.
Le commutateur 19 permet aussi à volonté de relier l'entrée du multivibrateur Sa à un dispositif Sc de détection de l'établissement d'un courant entre la pièce 2 et l'électrode 3, en détectant que la tension entre 17 et 17a est inférieure à la tension de la source 6a et en diffère d'une valeur dépassant une valeur déterminée, cette différence étant due au passage du courant à travers la résistance R1.
Dans certaines conditions d'usinage, on sait qu'il se produit un temps d'attente entre l'application de la tension d'usinage entre l'électrode et la pièce, et l'établissement du courant de décharge entre ces pièces. Ce temps d'attente est aléatoire et peut varier fortement d'une impulsion à la suivante.
Lorsque le dispositif de détection Sc est en fonction, le multivibrateur Sa n'est amené dans sa position instable qu'à l'instant où le courant d'usinage s'établit par une décharge entre l'électrode et la pièce à usiner. De cette façon, la durée de passage du courant d'usinage dans chaque impulsion est déterminée par le multivibrateur Sa, de sorte que toutes les impulsions ont sensiblement la même énergie et la même durée indépendamment du temps d'attente qui a pu s'écouler.
Le générateur S comprend encore un transistor T2 faisant partie des disjoncteurs électroniques 7 pour commander le passage du courant d'usinage. Un transistor T3, faisant partie d'un disjoncteur électronique 7a, permet de faciliter l'établissement du courant d'usinage de chaque décharge par l'application d'une impulsion de haute tension à la zone d'usinage. A cet effet, le transistor T5 relie l'électrode 3 à une source de tension 6b par l'intermédiaire d'une résistance R3.
L'application de la haute tension pour faciliter l'établissement des décharges est commandée à partir du dispositif de surveillance 13 par une ligne 14a qui aboutit à une porte ET2 qui est une porte du type ET et qui rend conducteur le transistor T5 lorsqu'elle reçoit simultanément un signal par la ligne 14a et un signal par le pulsateur 36.
Les deux transistors T, et T2 sont reliés chacun à l'électrode 3 par une résistance Ri et R2 respectivement, en série avec une diode D11 et D,2 respectivement. Ces diodes protègent -les transistors T5 et T2 contre les surtensions inverses de la source 6b lors des périodes de conduction du transistor T3.
Le transistor T2 est monté en parallèle avec le transistor T1 et est commandé par un circuit-porte du type ET , désigné par ET,, pour augmenter le courant d'usinage chaque fois que les conditions d'usinage sont bonnes. A cet effet, un signal est délivré par le dispositif de surveillance 13 par la ligne 14b, ce circuit ouvrant la porte ET1 pour laisser passer les impulsions délivrées par le pulsateur 36. De cette façon, les deux transistors T1 et T2 fonctionnent en synchronisme chaque fois que les conditions d'usinage le permettent.
Bien entendu, on pourrait avoir une batterie de plusieurs transistors en lieu et place du transistor T2 pour obtenir une augmentation plus grande du courant lorsque les conditions d'usinage le permettent
Le dispositif 13 présente encore deux entrées reliées aux lignes 19a et 19b pour être piloté respectivement par le début de la fermeture du transistor T1 ou par l'établi s- sement de la décharge dans la zone d'usinage.
Le dispositif 13 présente encore des sorties 14c à 14f. La sortie 14c permet d'agir sur la durée des impulsions du multivibrateur Sa, comme cela sera expliqué plus en détail en référence à la fig. 17.
La sortie 14d permet d'agir sur l'intervalle entre les impulsions successives, comme cela sera expliqué plus en détail à la fig. 11.
La sortie 14e permet d'interrompre momentanément les décharges par action sur le pulsateur 36, comme cela sera décrit en référence à la fig. 3.
La sortie 14f permet d'assurer le déclenchement définitif de la machine par action sur un relais 35 dans le cas où des conditions normales d'usinage ne peuvent pas être maintenues.
Le dispositif de surveillance 13 comprend encore quatre lampes 31 à 34 pour signaler divers défauts pouvant se produire au cours de l'usinage.
Le dispositif de surveillance 13 est illustré plus en détail à la fig. 2. I1 comprend des unités de surveillance
IV à IX pour contrôler différents critères des conditions d'usinage. Les signaux d'entrée de ces unités de surveillance sont amenés par les lignes 17 et 17a pour donner la tension entre l'électrode et la pièce à usiner, par les lignes 18 et 1 8a pour le contrôle du passage de courant d'usinage, et par les lignes 19a, respectivement 19b, pour la synchronisation avec le début de l'application d'une tension d'usinage, respectivement avec le début de l'établissement de chaque décharge d'usinage.
L'unité IV contrôle la présence de variations brusques dans la tension régnant entre l'électrode et la pièce à usiner pendant les décharges.
L'unité V surveille l'existence de variations de la tension régnant entre l'électrode et la pièce à usiner entre une décharge et une autre. L'existence de telles variations est un critère de bon fonctionnement, car cela signifie que les étincelles d'usinage se produisent successivement en différents points de la surface à usiner.
Lorsque, au contraire, plusieurs décharges successives se produisent en un même point géométrique de la surface à usiner, le niveau de tension ne subit pas de variation de tension sensible au cours des diverses décharges, et l'unité V fournit alors un signal de sortie indiquant que les conditions d'usinage sont mauvaises. En effet, lorsque les décharges successives sont localisées en un point précis de la pièce à usiner et de l'électrode, il en résulte un échauffement local qui peut endommager les surfaces à usiner bien avant l'apparition d'un courtcircuit.
L'unité VI est une unité de contrôle de la pollution du liquide d'usinage. Cette unité surveille en fait la vitesse de diminution de la tension régnant entre l'électrode-outil et l'électrode-pièce lors de l'établissement des impulsions de courant. Lorsque la pollution du fluide d'usinage est trop élevée, le liquide diélectrique devient suffisamment conducteur pour empêcher l'éclatement d'étincelles d'usinage. On constate alors simplement le passage d'impulsions de courant entre l'électrode et la pièce dont la durée correspond exactement aux impulsions de tension appliquées à l'électrode, et la vitesse d'établissement du courant est plus faible que lorsque le fluide d'usinage n'est pas pollué.
L'unité VII sert à détecter le court-circuit et peut être réalisée très simplement. Il suffit, en effet, qu'elle réagisse lorsque la tension entre l'électrode et la pièce tombe au-dessous d'une valeur déterminée pendant le passage du courant de décharge.
L'unité VIII a pour but de surveiller la tension entre les électrodes pendant le temps qui s'écoule entre l'application de chaque impulsion de tension entre l'électrode et la pièce à usiner, et l'apparition du courant de l'étincelle jaillissant entre ces pièces.
L'unité IX surveille le bon fonctionnement du dispositif conjoncteur-disjoncteur 7.
Les unités IV à IX sont reliées à un circuit 20 par des lignes 21 à 29 qui introduisent dans ce circuit les informations relatives à la présence ou à l'absence des différentes conditions surveillées par lesdites unités. Une partie logique de ce circuit 20 dirige ces informations, suivant le cas, sur l'une ou l'autre des quatre lampes d'alarme 31 à 34. L'allumage de chacune de ces lampes correspond à l'indication du défaut suivant:
La lampe 31 indique un taux de variations brusques trop faible ou l'absence de variations du niveau.
La lampe 32 s'allume dès que la pollution du liquide est trop élevée.
La lampe 33 indique la présence de courts-circuits.
La lampe 34 signale un défaut de fonctionnement du conjoncteur-disjoncteur 7.
La partie logique du circuit 20 présente encore les deux sorties 14e et 14f aboutissant aux dispositifs de coupure 36 et 35 respectivement. Le dispositif 35 commande le déclenchement définitif de la machine, tandis que le dispositif 36 produit un déclenchement temporaire du conjoncteur-disjoncteur 7 pour interrompre les décharges entre l'électrode et la pièce à usiner. Lorsqu'une telle interruption se produit, l'annulation de la tension entre les bornes d'entrée 17 et 17a provoque le retrait de l'électrode 3 en même temps qu'une circulation accélérée du liquide d'usinage. A la fin de l'arrêt temporaire des impulsions, une tension d'usinage élevée apparaît de nouveau aux bornes d'entrée 17 et 17a, et le dispositif 4 commande l'avance de l'électrode 3 jus qu'à ce que l'usinage reprenne dans des conditions normales.
La fig. 2A illustre le schéma général d'une unité de surveillance complète, mais chacune des unités de surveillance IV à IX sera décrite en détail en référence aux fig. 4 à 9 respectivement.
Une unité typique de surveillance comprend un circuit d'adaptation 200 qui, par l'intermédiaire d'un commutateur 201, peut être branché soit à la pièce et à l'électrode par les lignes 17 et 17a, soit au shunt S de mesure par les lignes 18 et 18a. Ce circuit d'adaptation met le signal d'entrée sous une forme telle qu'il puisse être traité électroniquement par les autres circuits qu'il alimente.
Le signal fourni par le circuit d'adaptation 200 peut être examiné par un ou plusieurs circuits d'inspection à un instant ou pendant une période de temps bien déterminée par rapport à l'application de la tension d'usinage ou par rapport à l'établissement du courant d'usinage. A cet effet, l'unité de surveillance comprend plusieurs circuits multiplicateurs 202, 202', 202" alimentés chacun par le signal de sortie du circuit d'adaptation 200. Chaque multiplicateur laisse passer le signal reçu pendant une période de temps déterminée au moyen d'un minuteur 203 constitué, par exemple, par un multivibrateur monostable dont la période d'instabilité est déclenchée par un circuit de retard 204 relié à volonté par un inverseur 205 à l'une des lignes 19a ou 19b. Le signal sortant du multiplicateur 202 est alors mis sous une forme utile par un circuit de traitement 206, 206', 206".
On obtient de la sorte sur les sorties 207, 207', 207" des signaux représentatifs de celles des conditions d'usinage que l'on désire connaître.
La fig. 3 illustre la partie logique du circuit 20 dont il a été question en référence à la fig. 2. Ce circuit comprend de nombreux circuits-portes qui sont tous du type NON ET . Comme on le sait, les circuits-portes de ce type ne donnent aucun signal de sortie, seulement dans le cas où un signal est appliqué à chacune des entrées de ce circuit. Dès qu'un ou plusieurs des signaux d'entrée font défaut, les portes NON ET fournissent un signal de sortie.
Les signaux des lignes 21 et 22 sont tout d'abord inversés par des portes 40 et 41 pour être appliqués à une porte 42 dont le signal de sortie est inversé par une porte 43 avant d'être appliqué à l'entrée d'une porte 44 présentant quatre entrées qui sont reliées aux lignes 23, 25 et 28.
La sortie de la porte 44 aboutit, d'une part, à un circuit à retard 45 et, d'autre part, à une porte 46 com mandant un transistor 47 pour l'allumage de la lampe 31.
La sortie du circuit à retard, qui donne un retard de 3 ms aux impulsions reçues, est connecté à un circuit de comptage 48, lui-même connecté à un circuit de maintien formé de façon classique par deux portes NON
ET 49, 50 branchées en série et dont la sortie de la deuxième porte est reliée à une entrée de la première porte. Ce circuit de maintien attaque une porte 51 suivie d'une porte inverseuse 52 commandant un transistor 53 dont le collecteur est relié, par la ligne 14f, au relais du dispositif de coupure 35 déjà mentionné à la fig. 1A, puis à une borne d'alimentation a. L'excitation de l'enroulement de ce relais provoque l'ouverture de son contact 35a commandant le déclenchement définitif de la machine.
Les lignes 23, 25 et 28, qui sont connectées à trois entrées de la porte 44, sont également reliées à trois entrées d'une porte 56 à quatre entrées. La quatrième entrée de cette porte est formée par le signal de sortie de la porte 44. Lorsque toutes les conditions d'usinage sont bonnes, chacune des entrées de la porte 56 reçoit un signal, de sorte que la sortie de cette porte est sans signal. L'absence de signal sur cette sortie bloque un générateur d'impulsions 57 dont la sortie est reliée au compteur 48. Les impulsions fournies par le générateur 57 ont pour effet de remettre le compteur 48 à zéro.
Les lignes 24, 25 et 28 sont reliées aux entrées d'une porte 58 dont la sortie est reliée, de façon analogue à la porte 44, à un circuit d'affichage de défaut de la pollution qui est formé par une porte et un transistor pour produire l'allumage de la lampe 32. La porte 58 est également reliée à un circuit de retard 59 dont le retard est réglé à environ 30 ms.
De même, la ligne 26 est connectée à une porte 60 dont la seconde entrée est reliée à la ligne 28. Le signal de sortie de cette porte 60 est appliqué, comme pour la porte 58, d'une part à un circuit de signalisation comprenant la lampe 33, et d'autre part à un circuit de retard 61.
Les sorties des circuits de retard 45, 59 et 61 sont appliquées à trois entrées d'une porte 62 à quatre entrées.
La quatrième entrée est alimentée par la sortie d'une porte 63 dont une entrée est elle-même connectée à la sortie de la porte 62 pour constituer un ensemble de maintien. La sortie de la porte 62 est reliée à un transistor 64 commandant, par la ligne 14e, un relais 65 dont le contact 66 est normalement fermé lorsque l'usinage s'effectue dans de bonnes conditions. Ce relais 65 fait partie du pulsateur 36 qui constitue en fait un dispositif de coupure. Le contact 66 permet d'interrompre le courant de base appliqué au transistor T1.
La sortie de la porte 63 est appliquée à un générateur d'impulsions 67 dont les impulsions de sortie attaquent une porte 68 dont la sortie est connectée à l'entrée de la porte 63.
Les lignes 27, 28 et 29 sont connectées aux entrées d'une porte 69 qui commande un circuit de maintien formé par deux portes 70 et 71 coopérant avec un dispositif d'affichage analogue aux précédents et commandant, le cas échéant, l'allumage de la lampe 34. La sortie de la porte 70 est reliée à l'une des entrées de la porte 71, la seconde entrée de cette dernière recevant un signal dès que l'usinage est enclenché.
La sortie de la porte 71 est connectée à une entrée de la porte 51 pour permettre le déclenchement définitif de la machine lorsque la ligne 29 émet un signal dénon çant le mauvais fonctionnement du conjoncteur-disjoncteur 7.
Le fonctionnement du circuit logique selon la fig. 3 est illustré par le tableau qui suit, dans lequel l'absence de signal est indiquée par 0 et la présence d'un signal par 1 . Les cases du tableau qui sont tracées signifient que l'information de la case considérée peut avoir une valeur ou l'autre, mais que cette valeur n'est pas prise en considération en raison d'un signal particulier donné par l'une des unités de surveillance:
:
EMI4.1
<tb> <SEP> Bon <SEP> usinage
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<tb> <SEP> VI, <SEP> 24 <SEP> y/ <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
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<tb> <SEP> VII, <SEP> 26 <SEP> y/ <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
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EMI5.1
<tb> <SEP> Bon <SEP> usinage
<tb> Unité <SEP> ligne <SEP> Attente <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ,
<SEP> ¯ <SEP> Court-circuitCourt-circuit <SEP> Pollution <SEP> Arc
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<tb> <SEP> VII, <SEP> 27 <SEP> y/ <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb> <SEP> Porte <SEP> 44 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> <SEP> Porte <SEP> 58 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> <SEP> Porte <SEP> 60 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> <SEP> Porte <SEP> 56 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> i <SEP> i <SEP> i
<tb>
La fig. 3A représente un schéma pouvant être utilisé pour réaliser les circuits de retard 45, 59, 61 et les générateurs 57 et 67.
Un tel circuit comprend un transistor d'entrée T'1 sur la base duquel le signal d'entrée est appliqué par 1'intermédiaire d'une résistance R'. Le collecteur et l'émetteur de ce transistor pontent en série avec une résistance R'2 un condensateur C1 de façon à limiter la charge de ce dernier due à une résistance R'3.
Le potentiel du condensateur est appliqué au agate d'un transistor à unijonction T'2 dont le circuit de sortie comprend une résistance R4.
Dès que le signal d'entrée du transistor T'1 est supprimé, ce transistor devient non conducteur et permet la charge du condensateur Cl. Dès que le potentiel de ce dernier atteint la tension critique de déclenchement du transistor T'2, ce dernier devient conducteur et permet la décharge du condensateur C1 dans la résistance R4 produisant de cette façon une impulsion de tension de sortie. Le signal de sortie est inversé par une porte 54.
La fig. 4 illustre l'unité IV de surveillance de la présence de variations brusques de la tension d'usinage, c'est-à-dire de la tension prélevée entre l'électrode 3 et la pièce à usiner 2 survenant pendant des intervalles de temps compris entre des instants correspondant au début des impulsions de courant et des instants correspondant à leur fin, à l'exclusion de ces instants. Cette unité comprend deux bornes d'entrée qui sont reliées aux entrées 17 et 17a, illustrées à la fig. 1. Le circuit comprend encore la borne d'entrée 19b destinée à recevoir un signal en synchronisme avec le début de l'établissement du courant d'usinage au cours de chaque impulsion de tension appliquée entre l'électrode et la pièce à usiner.
La tension d'usinage des entrées 17 et 17a est amenée par une résistance R5, un condensateur C2 et une diode Dt à un condensateur C3 qui se charge donc à un potentiel qui est fonction uniquement du taux de composantes alternatives dans la tension d'usinage. En effet, la composante continue ne peut pas traverser le condensateur C2. Pour éviter que la tension du condensateur C3 tienne compte des composantes de haute fréquence qui sont liées à l'application de la tension d'usinage entre l'électrode et la pièce à usiner, ainsi qu'à la chute brusque de cette tension au moment de l'établissement de la décharge, un transistor T'3 est branché de façon à courtcircuiter les composantes de haute fréquence traversant le condensateur C3 tant que la décharge n'est pas établie.
A cet effet, la base de ce transistor est reliée à la borne 19b par l'intermédiaire d'une porte 73 constituant un inverseur de signal. De cette façon, les composantes de haute fréquence ne parviennent à la diode Dt et au condensateur C3 que pendant la durée de chaque décharge. Le condensateur C5 est shunté par une résistance de décharges R6 donnant, avec ce condensateur, une constante de temps grande par rapport à la durée des décharges. Le potentiel du condensateur C8 est appliqué à l'entrée d'un comparateur 74 dont la seconde entrée reçoit un potentiel de référence obtenu par un diviseur de tension, formé par deux résistances R7 et R8.
Tant que la tension du condensateur C8 est inférieure à la tension de référence, le comparateur 74 donne un signal continu à sa sortie. Ce signal est interrompu dès que la tension du condensateur Ca est plus élevée que la tension de référence. Le signal de sortie du comparateur 74 est inversé par une porte 75 dont la sortie est connectée à une entrée d'une porte 76 et à une entrée D d'une mémoire à retard 77 ou delay flip-flop . L'autre entrée CP de ce flip-flop 77 reçoit les impulsions sortant de la porte 73. A la sortie Q du flip-flop 77, on obtient un signal correspondant au signal qui était appliqué à la borne d'entrée D lors du passage du dernier front positif des impulsions appliquées à la borne CP.
Ce signal de sortie du flip-flop 77 est appliqué à une entrée d'une porte 78 dont l'autre entrée reçoit le signal de sortie de la porte 73. La sortie de la porte 78 est connectée à une entrée de la porte 79 dont l'autre entrée est connectée à la sortie de la porte 76. Cette dernière présente encore une seconde entrée connectée à la borne l9b.
Tant que les décharges d'usinage présentent un taux de variations brusques suffisant, la sortie Q du flip-flop 77 donne un signal continu, de sorte que, à la sortie de la porte 78, c'est-à-dire à une entrée de la porte 79, on obtient une impulsion pendant chaque décharge comprenant de la haute fréquence, ces impulsions étant espacées en synchronisme avec l'espacement entre les décharges.
L'autre entrée de la porte 79 ne reçoit de signal que lorsque les deux entrées de la porte 76 reçoivent en même temps un signal, c'est-à-dire pendant la durée de la décharge donnée par la tension à la borne l9b et pendant le signal de la porte 75 qui signale avec un léger retard la présence de variations brusques dans cette même décharge. La porte 79 fournit un signal pendant toute la durée d'une décharge et l'intervalle entre la fin de cette'décharge et l'impulsion de courant suivante. Le signal de sortie de la porte 79 est transmis par la ligne 21 au circuit logique 20, comme représenté à la fig. 2.
Selon la fig. 5, l'unité de surveillance V comprend un diviseur de tension formé par des résistances R9 et Rto, alimenté par la tension électrode-pièce qui apparaît aux entrées 17 et 17a. La tension aux bornes de la résistance Rto est appliquée à un condensateur C4 par l'intermédiaire d'un transistor T4 à effet de champ.
Comme on désire obtenir aux bornes du condensateur C4 une tension illustrant la tension entre l'électrode et la pièce pour chacune des décharges successives, afin de pouvoir mesurer les variations de cette tension au cours des différentes décharges, il est nécessaire que le transistor T4 soit conducteur uniquement pendant la décharge et devienne non conducteur avant la fin de chaque décharge pour éviter que le potentiel du condensateur C4 ne soit affecté par la disparition de la tension entre l'électrode et la pièce. En effet,-les variations de tension que cette unité de surveillance doit détecter sont très faibles par rapport à la tension qui est appliquée entre l'électrode et la pièce par le conjoncteur-disjoncteur 7.
La commande du transistor T4 est réalisée à partir d'un signal appliqué à une borne d'entrée 19b qui est la même que dans l'unité IV et qui reçoit des impulsions dont la durée correspond exactement à la durée de chaque décharge. Ce signal est appliqué à un élément RC formant un circuit différenciateur 80. Après différenciation, ce signal est inversé par un circuit-porte 81, puis est appliqué à un transistor T5 qui commande la polarisation de la base du transistor T4. De cette façon, on obtient la conduction de ce dernier pendant chaque décharge, chaque période de conduction débutant légèrement après le début de la décharge et finissant avant la fin de la décharge.
La tension du condensateur C4 est appliquée à la base d'un transistor T6 à effet de champ. Comme on le sait, les transistors de ce type ont une impédance d'en- trée pratiquement infinie, de sorte que le condensateur
C4 conserve sans se décharger le potentiel qui lui est appliqué par le transistor T4.
Le transistor T6 contrôle le passage du courant dans une résistance R11 et il apparaît donc aux bornes de cette résistance une tension représentative de la tension régnant entre la pièce à usiner et l'électrode pendant les décharges. La tension aux bornes de la résistance peut être prélevée par une borne Va pour être appliquée à un autre circuit qui sera décrit plus loin. Si la tension électrode-pièce atteint des valeurs légèrement différentes pour chaque décharge d'usinage, la tension aux bornes de la résistance R11 varie au même rythme, de sorte que les composantes alternatives de cette tension sont transmises par un condensateur C5 à un circuit redresseur comprenant une diode D2 et un condensateur C6.
Ce dernier est donc chargé à une tension qui est fonction des écarts entre les valeurs successives de la tension électrode-pièce. Ce condensateur est branché à une entrée d'un comparateur 82 qui donne un signal de sortie tant que la tension du condensateur C6 n'atteint pas la tension de référence appliquée à l'autre borne d'entrée du comparateur 82 et produite par le courant passant dans une résistance Rl2. Pour les besoins du circuit 20, le signal de sortie du comparateur 82 est inversé, par une porte 83, de sorte que l'on obtient sur la ligne de sortie 22 un signal (ou état logique 1) lorsque la tension électrode-pièce change légèrement de valeur à chaque décharge, ce qui signifie que les décharges se produisent successivement en des points différents de la surface à usiner.
L'unité de surveillance VI a pour but de détecter la pollution du fluide d'usinage et d'émettre un signal d'alarme lorsque la pollution atteint un point tel que les décharges électriques par étincelles ne se produisent plus entre l'électrode et la pièce à usiner, mais sont remplacées par des impulsions de courant dues à l'état conducteur du fluide d'usinage.
La fig. 6 illustre un détecteur de pollution qui est sensible à la vitesse de diminution de la tension qui est observée entre l'électrode et la pièce à usiner au moment de l'établissement des impulsions de courant après l'application de l'impulsion de tension d'usinage. L'unité IV est reliée aux bornes 17 et 17a. Lors des variations brusques de la tension entre ces bornes, les composantes alternatives passent par le condensateur C7 et traversent la diode D8 lorsque leur front est négatif et viennent charger un condensateur Co lorsque leur front est posi tif, c'est-à-dire lorsque la tension entre l'électrode et la pièce diminue.
Comme dans les montages précédents, la tension du condensateur C8 est comparée à une tension de référence au moyen d'un comparateur 84. La sortie de ce comparateur 84 est appliquée à une mémoire à retard 85 qui reçoit des impulsions d'horloge du dispositif de détection Sc. Ainsi, le flip-flop 85 mémorise le signal de sortie du comparateur 84 à chaque début de décharge.
La constante RC du condensateur C8 se déchargeant dans une résistance R18 est suffisamment faible pour que le condensateur soit pratiquement entièrement déchargé entre la fin d'une impulsion et le début de la suivante.
Le flip-flop 85 présente deux sorties aboutissant aux lignes 23 et 24. Lorsque l'unité constate la présence de pollution, la ligne 23 ne reçoit pas de signal, tandis que la ligne 24 en reçoit un. En l'absence de pollution, c'est la ligne 23 qui est sous tension et la ligne 24 qui est sans signal.
L'unité de surveillance VII est destinée à détecter le niveau de la tension pendant les impulsions de courant et à mémoriser l'information y relative. Le schéma de cette unité est représenté à la fig. 7 et comprend un diviseur de tension formé par deux résistances R14 et R15 reliées aux bornes d'entrée 17 et 17a. Un deuxième diviseur de tension donne une tension de référence appliquée à l'entrée d'un comparateur 86. Ce comparateur 86 donne un signal lorsque la tension de référence est supérieure à la tension d'usinage, tandis que le rapport inverse entre ces tensions est indiqué par l'absence de signal à la sortie du comparateur. Cette sortie est reliée, d'une part, à la ligne 27 et, d'autre part, à un flip-flop 87.
Ce flip-flop reçoit les impulsions de la borne l9b, afin de mémoriser le signal de sortie du comparateur 86 à l'instant correspondant au début de chaque décharge. Le flip-flop présente deux sorties reliées aux lignes 25 et 26.
La sortie 25 reçoit un signal quand la tension est plus grande, et aucun signal quand la tension est plus petite que la tension de référence. La ligne 26, au contraire, indique par un signal le fait que la tension est plus faible que la tension de référence.
L'unité de surveillance VIII est illustrée à la fig. 8 et comprend, comme dans le cas de la fig. 7, deux diviseurs de tension fournissant, d'une part, une tension proportionnelle à la tension d'usinage, relevée entre les bornes 17 et 17a, et une tension de référence. Ces deux tensions sont appliquées à l'entrée d'un comparateur 88 qui donne un signal de sortie chaque fois que la tension entre l'électrode et la pièce présente une valeur plus élevée que la tension de référence.
Pendant la décharge entre l'électrode et la pièce, la tension d'usinage présente une valeur de l'ordre de 20 V, tandis que la tension appliquée à l'électrode par le conjoncteur-disjoncteur est beaucoup plus élevée, par exemple de l'ordre de 80V. Par un choix correct des diviseurs de tension, il est facile d'obtenir un signal chaque fois que la tension électrode-pièce est inférieure à 30 V, par exemple.
Le signal de sortie du comparateur 88 est inversé deux fois successivement par des portes 89 et 90, ceci dans le but d'obtenir une impédance de sortie appropriée au circuit 20.
L'unité de surveillance IX est représentée à la fig. 9.
Son signal d'entrée est de nouveau constitué par la tension électrode-pièce prélevée entre les bornes 17 et 17a.
Cette tension passe tout d'abord dans un circuit différenciateur formé par un condensateur C9 et une résistance Rt6. La constante de temps de C9 et R16 est donc plus petite que la durée d'une impulsion, de sorte que ce circuit différenciateur fournit des pointes de tension positives, respectivement négatives, pour chaque front de tension positif ou négatif de la tension d'usinage.
Les fronts positifs sont amenés par une résistance R17 à la base d'un transistor T7 qui pilote lui-même un second transistor T8 destiné à shunter un condensateur C10 chargé à travers une résistance RX8. Une résistance de faible valeur R19 limite le courant de décharge dans le transistor T8, ainsi que dans un transistor T9 qui est branché en parallèle sur le transistor T8, mais qui est commandé par la tension de sortie du différenciateur, de façon à devenir conducteur pour chaque impulsion négative du différenciateur.
Il résulte de cette disposition que le condensateur q0 est chargé à travers la résistance Rt8, mais est déchargé périodiquement par l'un ou l'autre des transistors T8 et Tg.
Le potentiel du condensateur C19 est appliqué à un transistor unijonction T,,.
Lorsqu'un défaut apparaît dans le conjoncteur-disjoncteur et que celui-ci ne délivre plus d'impulsions successives, aucune tension n'apparaît à la sortie du différenciateur, et les transistors T8 et T9 restent non conducteurs. La charge du condensateur Ci0 se poursuit et dès que son potentiel atteint la tension critique du transistor unijonction T18, ce dernier devient conducteur et le condensateur se décharge dans une résistance R20 fournissant ainsi une impulsion sur la ligne de sortie 29.
Cette impulsion est appliquée au circuit 20 et provoque, par l'intermédiaire de ce dernier, le déclenchement définitif de la machine, afin d'éviter toute détérioration de l'électrode, de la pièce à usiner, ou encore d'autres parties constituantes de la machine.
La fig. 10 illustre un circuit de commande automatique du servo-mécanisme 4 commandant les déplacements de l'électrode 3. Comme on le sait, ce servo-mécanisme a pour rôle principal de maintenir entre l'électrode et la pièce une distance précise pour laquelle les conditions d'usinage sont optimales.
Ce circuit présente une borne d'entrée 17a reliée à la pièce 2, et une borne d'entrée Va qui est reliée à la borne désignée de la même façon dans l'unité de surveillance V (fig. 5). Comme il l'a déjà été dit précédemment, il apparaît à cette borne Va une tension représentative de la tension régnant entre la pièce à usiner et l'électrode pendant les décharges seulement. Cette tension est continue, mais variable, et elle est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance R21 à l'entrée d'un amplificateur 91 dont la sortie constitue la sortie 15 de la fig. 1 pour l'application du signal de commande du servo-mécanisme 4. Cette sortie est d'ailleurs reliée à la borne d'entrée 92 de cet amplificateur 91 par une résistance variable R22 qui permet de déterminer le gain de l'amplificateur 91.
L'amplificateur 91 reçoit encore sur sa borne 92 et par l'intermédiaire de résistances R23 et R24 deux signaux qui sont fonction respectivement du temps d'attente et de la présence de courts-circuits.
Le signal qui est fonction du temps d'attente est obtenu par un amplificateur 93 dont la borne d'entrée 94 est reliée par une résistance R25 à la borne 28 qui constitue la borne de sortie de l'unité de surveillance VIII (fig. 8). Cette borne 28 reçoit un signal chaque fois que la tension électrode-pièce est supérieure, par exemple, à 30 volts, c'est-à-dire pendant toute la durée de chaque temps d'attente. La sortie de l'amplificateur 93 est reliée à son entrée 94 par une résistance R26 en parallèle avec un condensateur C. Ce circuit de contre-réaction fixe, d'une part, le gain de l'amplificateur et assure, d'autre part, l'intégration du signal d'entrée.
On obtient ainsi à la sortie de l'amplificateur 93 une tension proportionnelle au taux de temps d'attente, c'est-à-dire à la durée moyenne des temps d'attente par rapport aux temps d'usinage. Une augmentation du signal de sortie de l'amplificateur 93 entraîne donc une augmentation du signal appliqué à l'amplificateur 91, et en définitive un signal commandant un rapprochement entre l'électrode et la pièce.
Le circuit de la fig. 10 comprend encore un amplificateur 95 dont l'entrée 96 est reliée à la borne 25 de sortie de l'unité de surveillance VII illustrée à la fig. 7.
Cette borne 25 est le siège d'un signal en l'absence de court-circuit, et au contraire ne reçoit aucun signal dès qu'il y a un court-circuit entre l'électrode et la pièce.
Ce signal d'entrée est amplifié et intégré par l'amplificateur 95 qui présente, comme l'amplificateur 93, un circuit de contre-réaction formé par une résistance R27 et un condensateur q2.
Le rapport des résistances R21, R23, R24 et le gain choisi pour les amplificateurs 93 et 95 permet de choisir l'effet que l'on désire obtenir sur le servo-mécanisme en réponse au signal de sortie des différentes unités de surveillance.
La fig. 1 1 illustre une unité de commande automatique du temps d'intervalle. Cette unité a pour fonction de modifier le temps d'intervalle entre deux impulsions proportionnellement au taux de mauvaises impulsions d'une part (action 1) et après chaque impulsion d'autre part (action 2). Un taux élevé de mauvaises impulsions a pour effet d'augmenter le temps d'intervalle entre les impulsions.
Cette unité comprend un diviseur de tension formé par deux résistances R28 et R29 reliées d'un côté à un potentiel fixe de -12 volts, et de l'autre côté à la borne d'entrée du courant reliée à la sortie de la porte 43 de la fig. 3. Le signal d'entrée est logique. Un niveau de 0 volt représente les bonnes impulsions, tandis qu'un niveau de + 5 volts indique les mauvaises impulsions.
Le signal d'entrée agit sur deux circuits distincts. Le premier (action 1) comprend un circuit inverseur formé d'un transistor T11 et d'une résistance R30. Le collecteur de T11 est relié, par l'intermédiaire d'une résistance R81, à une borne d'entrée 97 d'un amplificateur 98, l'autre borne d'entrée étant à un potentiel fixe obtenu par un diviseur de tension formé des résistances R31 et R32. La borne de sortie de l'amplificateur 98 est reliée, d'une part, à la borne d'entrée 97 par un circuit de contreréaction formé d'une résistance R84 fixant le gain de l'amplificateur et d'une capacité C13 intégrant le signal d'entrée et, d'autre part,
à la base d'un transistor T12 par l'intermédiaire d'un diviseur de tension formé des résistances R85 et R3G. Le potentiel à la sortie de l'amplificateur 98 est d'autant plus positif que le taux de mauvaises impulsions est élevé, ce qui a pour effet de diminuer l'intensité du courant émetteur-collecteur du transistor T12.
Le second circuit (action 2) est un circuit inverseur.
Le signal d'entrée est appliqué à la base d'un transistor T18 par l'intermédiaire d'une résistance R87. Le collecteur de ce transistor est relié à l'émetteur du transistor T12 par l'intermédiaire d'un diviseur de tension formé des résistances R98 et R89. Si l'on a une bonne impulsion, ce circuit n'a pas d'effet sur le transistor T12; par contre, si l'impulsion est mauvaise, cela a pour effet d'abaisser le potentiel de l'émetteur du transistor T12, c'està-dire de diminuer l'intensité du courant émetteur-collecteur de ce transistor.
Le collecteur du transistor T12 est relié, par la ligne 14d, à la capacité C14 d'un circuit mono stable. Ce circuit est commandé par un signal appliqué à la borne 19b dont la durée correspond au temps de décharge des impulsions d'usinage. Ce signal est appliqué à la base du transistor de sortie T14 du monostable par l'intermédiaire d'un circuit intégrateur, formé d'une capacité C15 et d'une résistance R40, et d'une diode D4 qui ne laisse passer que les pointes négatives. La fin des impulsions appliquées à la borne 19c a donc pour effet de bloquer le transistor Tel4, ce qui représente le front du signal de sortie qui se prolongera jusqu'à ce que la capacité C14 se charge à un potentiel suffisant pour débloquer le transistor T14.
La durée du signal de sortie est donc proportionnelle à la vitesse de charge de la capacité C14 qui dépend de l'intensité du courant fourni par le transistor Tl2.
Comme il l'a été démontré plus haut, un taux élevé de mauvaises impulsions, ou une mauvaise impulsion, a pour effet de diminuer le courant de collecteur du transistor T12 et par conséquent de charger la capacité C14 plus lentement, augmentant ainsi la durée du signal de sortie du monostable. Ce signal de sortie est appliqué à l'amplificateur de commande des unités de puissance qui fixe, entre autres, le temps d'intervalle proportionnellement à la durée du signal de sortie.
On obtient ainsi une adaptation automatique du courant moyen d'usinage par variation de l'intervalle entre les impulsions successives en fonction des conditions momentanées d'usinage dans l'espace électrode-pièce.
La fig. 12 représente un schéma-bloc d'un circuit d'action sur l'arrosage. Ce circuit est commandé par des signaux provenant de la sortie 24 de l'unité de surveillance de la pollution VI. En effet, le circuit d'action sur l'arrosage a pour but de régler l'alimentation du fluide d'usinage en fonction du degré de pollution du fluide d'usinage dans la zone d'usinage. Lorsque le fluide d'usinage a atteint un certain degré de pollution, les décharges électriques par étincelles entre l'électrode et la pièce à usiner ne se produisent plus. lI faut donc, si le taux de mauvaises impulsions est élevé, renouveler plus rapidement le fluide d'usinage.
Le circuit de la fig. 12 comprend une unité de réglage du taux de pollution. Cette unité comprend un comparateur 100 et un circuit intégrateur formé d'une résistance R41 et d'une capacité C16. Le signal d'entrée, provenant de la sortie 24 de l'unité de surveillance de pollution VI, est donc appliqué, après intégration, à une entrée du comparateur 100, l'autre entrée de ce comparateur étant à un potentiel de référence fixe. On obtient ainsi à la sortie de ce comparateur un signal logique dépendant du taux de pollution. Ce signal est appliqué à un monostable 101, dont le signal de sortie est d'une durée déterminée par son circuit RC. Le signal est ensuite amplifié et appliqué à l'enroulement 102 d'une électrovalve 103 qui règle l'alimentation en liquide diélectrique 104.
Ainsi, lorsque le taux de pollution du liquide diélectrique est trop élevé, le circuit de réglage du taux produit un signal logique qui commande le monostable 101. Ce dernier produit une impulsion d'une durée déterminée qui est amplifiée pour commander l'ouverture de l'éleo tro-vanne 103 durant un temps égal à la durée de l'impulsion, permettant ainsi un renouvellement forcé du liquide diélectrique 104 dans la zone d'usinage.
La fig. 13 illustre le circuit ET, de la fig. 1A. Ce circuit comprend deux transistors T, et T24 dont les collecteurs sont reliés chacun, d'une part, à la borne positive de l'alimentation par une résistance et, d'autre part, à la base d'un transistor T25 par une diode D3 et D6. La base du transistor T28 est reliée, par la ligne 14b, à la sortie de la porte 44 du schéma selon la fig. 3. La base du transistor T24 est reliée à la sortie du pulsateur 36 de la fig. 1A.
Lorsque les conditions d'usinage sont bonnes, la sortie de la porte 24 donne un signal 1 . De même, la sortie du pulsateur 36 donne un signal 1 lorsque le transistor T1 du conjoncteur-disjoncteur 7 est conducteur, c'est-à-dire pendant l'application d'une impulsion à l'électrode 3. Lorsque les bases des deux transistors T29 et T24 sont soumises à un signal positif, ces transistors sont conducteurs, de sorte que la base du transistor T28 se trouve sensiblement au potentiel de l'émetteur de ce transistor. Ce dernier est donc non conducteur, de sorte que le potentiel positif est appliqué à sa sortie 55 par la résistance R64.
Dès que l'un ou l'autre des transistors T25 et T24 ne reçoit plus un signal positif sur sa base, il devient non conducteur et son collecteur prend le potentiel de l'alimentation positive. Ce potentiel est alors appliqué par l'une des diodes Dû ou D6 à la base du transistor T25 qui devient conducteur et dont le collecteur tombe alors sensiblement au potentiel 0 .
Ainsi, lorsque le transistor T1 est conducteur et qu'en même temps le signal de sortie de la porte 44 correspond à un usinage sans défaut, la sortie 55 reçoit un signal qui rend conducteur le transistor T2, ou éventuellement plusieurs transistors en parallèle, pour fournir un courant instantané d'usinage maximum.
La fig. 14 représente le schéma de la porte ET2 de
la fig. 1A. Cette porte présente une entrée reliée à la ligne 14a, laquelle reçoit d'ailleurs directement le signal de la ligne 28 (fig. 2 et 8). Cette ligne est caractérisée par l'absence de signal lorsque l'unité de surveillance
VIII constate une attente entre l'application de la tension d'usinage et l'établissement de la décharge, tandis qu'elle est au potentiel 0 dans le cas contraire.
Le signal de la ligne 14a sert à charger un condensateur q1 par une résistance R6t,. Dans le cas d'un usinage sans attente, ce condensateur permet l'application d'un potentiel positif à un amplificateur différentiel 130 dont la sortie donne alors un signal 0 . Lorsqu'un taux d'attente suffisant se manifeste, le condensateur q1 se décharge, et lorsque son potentiel tombe en dessous du potentiel de référence donné par un diviseur formé par des résistances R66 et R67, la sortie de l'amplificateur différentiel 130 donne un signal 1 . Ce signal est appliqué à un transistor T, tandis qu'un autre transistor T reçoit sur sa base un signal 1 lorsque le transistor T1 est conducteur.
Cette base est reliée au pulsateur 36.
Les transistors T26 et T, contrôlent, comme dans le cas de la fig. 13, un transistor T28 dont le collecteur commande par son potentiel la base du transistor T8 (fig. 1A) qui commande l'application d'une tension élevée à l'électrode pour faciliter l'établissement des décharges de courant. De cette façon, la sortie de la porte ET2 fournit un signal commandant l'application de la tension élevée uniquement pendant les périodes où le transistor
T1 est conducteur et pendant lesquelles l'unité de surveillance VIII indique un délai d'attente.
La fig. 15 illustre un circuit qui permet de diminuer la durée des décharges en cas d'usinage accompagne d'un taux d'arcs trop élevé. Ce circuit reçoit à son entrée le signal provenant de la sortie de la porte 43 de la fig. 3.
Ce signal agit sur un transistor T29 par l'intermédiaire de deux portes inverseuses 131 et 132. Ce transistor T29 commande un transistor T09 qui devient conducteur, respectivement non conducteur en même temps que lui.
Le transistor T96 permet de brancher une résistance
R68 en parallèle sur une résistance R69 pour augmenter le courant de charge d'un condensateur q2 du monostable 5a.
Si l'usinage n'est pas de bonne qualité par suite d'absence de haute fréquence ou d'absence de variations de la tension d'étincelage entre l'électrode et la pièce, la porte 43 (fig. 3) fournit à sa sortie un signal 1 , ce qui rend conducteur le transistor T29, ainsi que le transistor T30. Le courant de charge passant par la ligne 14c augmente alors et diminue le temps d'instabilité du multivibrateur monostable 5a, et donc la durée de chaque impulsion.
REVENDICATION I
Procédé d'usinage par électro-érosion selon lequel on applique une succession d'impulsions de tension dans l'espace d'usinage compris entre une électrode-pièce à usiner et une électrode-outil amorçant des décharges érosives à travers un fluide d'usinage remplissant cet espace, les décharges étant alimentées par des impulsions de courant contrôlées, et dans lequel on commande automatiquement l'un au moins des paramètres d'usinage suivants:
les grandeurs caractéristiques desdites impulsions de tension et/ou de courant, l'état physique ou chimique du fluide d'usinage remplissant ledit espace, l'espacement des électrodes, au moyen de signaux électriques obtenus à partir de mesures de la tension entre les électrodes et/ou du courant parcourant ces dernières et/ou d'une combinaison de ces signaux, caractérisé en ce qu'on détecte les variations brusques de la tension survenant pendant les intervalles de temps compris entre des instants correspondant au début des impulsions de courant et des instants correspondant à leur fin, à l'exclusion de ces instants, et on agit sur l'un au moins des paramètres d'usinage au moyen d'un signal électrique obtenu en réponse à la présence ou à l'absence de ces variations brusques de tension pendant les intervalles de temps.
SOUS -REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on détecte les variations brusques de tension qui ont lieu dans un sens détermine.
2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on détecte les variations brusques de tension positives et négatives.
3. Procédé selon la revendication I et l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on donne au signal électrique une valeur déterminée lorsqu'on détecte une variation brusque de tension au cours de l'un des intervalles de temps.
4. Procédé selon la revendication I et l'une des sousrevendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on fixe à des instants successifs la valeur qu'on donne au signal électrique pendant l'intervalle de temps compris entre l'un de ces instants et l'instant qui lui fait immédiatement suite, et on donne au signal des valeurs distinctes selon qu'on a détecté, ou pas détecté, une variation brusque de tension pendant le passage des portions d'impulsions de courant comprises entre cet instant et l'instant qui le précède immédiatement, à l'exclusion du début et de la fin des impulsions de courant.
5. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'on donne au signal deux valeurs distinctes déterminées selon qu'on a détecté, ou pas détecté, une variation brusque de tension pendant le passage des portions d'impulsions de courant.
6. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que les instants successifs sont répétés au même rythme que les impulsions de courant.
7. Procédé selon la revendication I et les sous-revendications 4 et 6, caractérisé en ce que les instants successifs coïncident sensiblement avec les instants de la fin de chaque impulsion de courant.
8. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on agit sur l'un au moins des paramètres d'usinage au moyen d'une combinaison du signal, obtenu en réponse aux variations brusques de tension, avec au moins un autre signal qu'on élabore en effectuant des mesures répétées du niveau moyen de la tension entre les électrodes pendant des intervalles de temps compris entre les instants correspondant au début des impulsions de courant et les instants correspondant à leur fin, en mémorisant le résultat des mesures et en comparant entre eux les résultats des mesures d'une impulsion de courant à une autre, I'autre signal étant élaboré à partir des écarts entre ces résultats.
9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on agit sur l'un au moins des paramètres d'usinage au moyen d'une combinaison du signal, obtenu en réponse aux variations brusques de la tension, avec au moins un autre signal qu'on élabore à partir de la comparaison, avec une valeur de référence, du résultat de mesures répétées du niveau moyen de la tension entre les électrodes effectuées pendant des intervalles de temps
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Electro-erosion machining process
The subject of the invention is a method of machining by electro-erosion, according to which a succession of voltage pulses is applied in the machining space between an electrode-part to be machined and. a tool-electrode initiating erosive discharges through a machining fluid filling this space, the discharges being supplied by controlled current pulses, and in which at least one of the following machining parameters is automatically controlled: the quantities characteristics of said voltage and / or current pulses, the physical or chemical state of the machining fluid filling said space, the spacing of the electrodes, by means of electrical signals obtained from measurements of the voltage between the electrodes and / or the current flowing through the latter and / or a combination of these signals.
In general, the monitoring of the machining conditions is done by measuring the voltage between the electrode and the workpiece, and when this voltage drops to a very low value due to a short circuit, the electrode is withdrawn by a servo-mechanism to interrupt the short circuit. However, it has been observed that this maneuver is not sufficient to obtain good machining and to avoid any defect in the workpiece and / or in the electrode as a result of electric arcs producing partial melting.
The present invention aims to remedy these drawbacks. The method according to the invention is characterized in that the sudden variations in the voltage occurring during time intervals between instants corresponding to the start of the current pulses and instants corresponding to their end, excluding these instants, are detected. , and action is taken on at least one of the machining parameters by means of an electrical signal obtained in response to the presence or absence of these sudden voltage variations during the time intervals.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of a machine in which the method according to the invention is implemented.
Fig. 1 is a very schematic general view of this embodiment.
Fig. 1A represents the circuit of FIG. 1 in more detail.
Fig. 2 illustrates the principle of operation of an electrical circuit of the machine according to FIG. 1.
Fig. 2A is a general type block diagram of a monitoring unit.
Fig. 3 shows in detail a part of the circuit according to FIG. 2.
Fig. 3A shows a detail of the circuit according to FIG. 3.
Figs. 4 to 9 show the diagram of the monitoring units designated by IV to IX in fig. 2.
The fi. 10 illustrates a servomechanism control circuit.
Fig. 11 represents a diagram for the adjustment of the duration of the interval between two successive pulses.
Fig. 12 is a circuit block diagram making it possible to act on the flow rate of the machining liquid.
Figs. 13 and 14 show in detail two parts of the circuit illustrated in FIG. 1A.
Fig. 15 shows a diagram allowing automatic control of the duration of each discharge.
The machine shown comprises a table 1 forming a tray, carrying a workpiece 2. An electrode 3 is capable of being moved in the direction of the workpiece 2 by a servo-mechanism 4.
The machining current is supplied by a pulse generator 5 which is essentially constituted by one or more direct voltage sources 6 and electronic circuit breakers 7, and which is connected to the part 2 and to the electrode 3 by conductors 8 and 9 respectively.
The machine further comprises a reservoir 10 containing the machining fluid which is generally dielectric. This fluid is sucked by a pump P and is sent by a pipe 11 controlled by a valve 12 to the electrode 3. The latter generally has one or more passages leading the machining fluid to its end, so that the fluid is injected directly into the machining area.
The machine also comprises a monitoring device 13 acting on the pulse generator 5 by commands symbolically represented by the link 14. This device 13 also has an output 15 for controlling the servo-mechanism 4 ensuring the movements of the electrode and an outlet 16 controlling the valve 12 which regulates the arrival of the machining fluid. This monitoring device 13 also comprises two inputs 17 and 17a connected to the workpiece and to the electrode, and inputs 18 and 18a connected to a shunt
S current measurement, so as to introduce into the device the voltage prevailing in the machining space and the machining current.
Fig. 1A illustrates a circuit similar to that of FIG. 1, but supplemented in particular as regards the generator S and a series of connections 14a to 14f allowing the monitoring device 13 to act on the generator S. The latter is of the type that is the subject of Swiss patent No 407362 .
This generator includes a first multivibrator
Its monostable driving a second monostable multivibrator Sb whose output acts on a pulsator 36 which is constituted by an electronic switch controlling the base current of a transistor T1 controlling the passage of the current delivered by a DC source 6a to the space of machining included between the electrode 3 and the part 2. The duration of the period of instability of the multivibrator 5a determines, through the multivibrator Sb, the duration during which the transistor T1 is conducting. The duration of the non-conduction periods of this transistor is determined by the monostable multivibrator Sb. As can be seen, the output of the multivibrator Sb is connected by a line 19a to a switch 19 placed at the input of the multivibrator Sa.
In this way, when the multivibrator Sb switches at the end of the non-conduction period of the transistor Tr, a pulse is applied through the line 19a and the switch 19 to the input of the multivibrator Sa to bring it to its unstable position which determines the duration of the next machining pulse.
The switch 19 also makes it possible at will to connect the input of the multivibrator Sa to a device Sc for detecting the establishment of a current between the part 2 and the electrode 3, by detecting that the voltage between 17 and 17a is lower. at the voltage of the source 6a and differs therefrom by a value exceeding a determined value, this difference being due to the passage of current through the resistor R1.
Under certain machining conditions, it is known that there is a waiting time between the application of the machining voltage between the electrode and the part, and the establishment of the discharge current between these parts. This waiting time is random and can vary greatly from one pulse to the next.
When the detection device Sc is in operation, the multivibrator Sa is not brought into its unstable position until the moment when the machining current is established by a discharge between the electrode and the workpiece. In this way, the duration of the passage of the machining current in each pulse is determined by the multivibrator Sa, so that all the pulses have substantially the same energy and the same duration regardless of the waiting time that may have elapsed. .
The generator S also comprises a transistor T2 forming part of the electronic circuit breakers 7 for controlling the passage of the machining current. A transistor T3, forming part of an electronic circuit breaker 7a, makes it possible to facilitate the establishment of the machining current of each discharge by the application of a high voltage pulse to the machining zone. For this purpose, the transistor T5 connects the electrode 3 to a voltage source 6b via a resistor R3.
The application of the high voltage to facilitate the establishment of the discharges is controlled from the monitoring device 13 by a line 14a which leads to an AND2 gate which is an AND type gate and which turns on the transistor T5 when it is simultaneously receives a signal through line 14a and a signal through pulsator 36.
The two transistors T, and T2 are each connected to electrode 3 by a resistor Ri and R2 respectively, in series with a diode D11 and D, 2 respectively. These diodes protect the transistors T5 and T2 against reverse overvoltages of the source 6b during the conduction periods of the transistor T3.
The transistor T2 is connected in parallel with the transistor T1 and is controlled by an AND-type gate circuit, designated by AND ,, to increase the machining current whenever the machining conditions are good. To this end, a signal is delivered by the monitoring device 13 via the line 14b, this circuit opening the door ET1 to allow the pulses delivered by the pulsator 36 to pass. In this way, the two transistors T1 and T2 operate in synchronism each time. when machining conditions allow.
Of course, we could have a battery of several transistors instead of transistor T2 to obtain a greater increase in current when the machining conditions allow it.
The device 13 also has two inputs connected to the lines 19a and 19b to be controlled respectively by the start of the closing of the transistor T1 or by the establishment of the discharge in the machining zone.
The device 13 also has outputs 14c to 14f. The output 14c makes it possible to act on the duration of the pulses of the multivibrator Sa, as will be explained in more detail with reference to FIG. 17.
The output 14d makes it possible to act on the interval between the successive pulses, as will be explained in more detail in FIG. 11.
The output 14e makes it possible to temporarily interrupt the discharges by acting on the pulsator 36, as will be described with reference to FIG. 3.
The output 14f makes it possible to ensure the definitive triggering of the machine by acting on a relay 35 in the event that normal machining conditions cannot be maintained.
The monitoring device 13 further comprises four lamps 31 to 34 for signaling various faults which may occur during machining.
The monitoring device 13 is illustrated in more detail in FIG. 2.I1 includes monitoring units
IV to IX to control different criteria of machining conditions. The input signals of these monitoring units are brought through lines 17 and 17a to give the voltage between the electrode and the workpiece, through lines 18 and 1 8a for controlling the passage of machining current, and by lines 19a, respectively 19b, for synchronization with the start of the application of a machining voltage, respectively with the start of the establishment of each machining discharge.
The IV unit checks for the presence of abrupt variations in the voltage between the electrode and the workpiece during discharges.
The V unit monitors the existence of variations in the voltage between the electrode and the workpiece between one discharge and another. The existence of such variations is a criterion for correct operation, because it means that the machining sparks occur successively at different points of the surface to be machined.
When, on the contrary, several successive discharges occur at the same geometric point of the surface to be machined, the voltage level does not undergo any appreciable voltage variation during the various discharges, and the unit V then provides an output signal indicating that the machining conditions are bad. In fact, when the successive discharges are localized at a precise point of the workpiece and of the electrode, a local heating results which can damage the surfaces to be machined well before the appearance of a short-circuit.
Unit VI is a machining liquid pollution control unit. This unit in fact monitors the rate of decrease in the voltage between the tool electrode and the work electrode when establishing the current pulses. When the pollution of the machining fluid is too high, the dielectric fluid becomes sufficiently conductive to prevent the bursting of machining sparks. We then simply observe the passage of current pulses between the electrode and the part, the duration of which corresponds exactly to the voltage pulses applied to the electrode, and the speed of establishment of the current is lower than when the fluid of machining is not polluted.
Unit VII serves to detect the short circuit and can be implemented very simply. It suffices, in fact, for it to react when the voltage between the electrode and the part falls below a determined value during the passage of the discharge current.
Unit VIII aims to monitor the voltage between the electrodes during the time between the application of each voltage pulse between the electrode and the workpiece, and the appearance of the spark current. springing between these parts.
The IX unit monitors the correct operation of the contactor-circuit breaker device 7.
Units IV to IX are connected to a circuit 20 by lines 21 to 29 which introduce into this circuit information relating to the presence or absence of the various conditions monitored by said units. A logic part of this circuit 20 directs this information, as appropriate, to one or other of the four alarm lamps 31 to 34. The switching on of each of these lamps corresponds to the indication of the following fault:
The lamp 31 indicates too low a rate of sudden variations or the absence of variations in level.
The lamp 32 lights up as soon as the pollution of the liquid is too high.
Lamp 33 indicates the presence of short circuits.
Lamp 34 signals an operating fault in contactor-circuit breaker 7.
The logic part of circuit 20 also has the two outputs 14e and 14f leading to the cut-off devices 36 and 35 respectively. The device 35 controls the definitive tripping of the machine, while the device 36 produces a temporary tripping of the contactor-circuit breaker 7 to interrupt the discharges between the electrode and the workpiece. When such an interruption occurs, the cancellation of the voltage between the input terminals 17 and 17a causes the withdrawal of the electrode 3 at the same time as an accelerated circulation of the machining liquid. At the end of the temporary stop of the pulses, a high machining voltage appears again at the input terminals 17 and 17a, and the device 4 controls the advance of the electrode 3 until the machining resumes under normal conditions.
Fig. 2A illustrates the general diagram of a complete monitoring unit, but each of the monitoring units IV to IX will be described in detail with reference to Figs. 4 to 9 respectively.
A typical monitoring unit comprises an adaptation circuit 200 which, via a switch 201, can be connected either to the workpiece and to the electrode via lines 17 and 17a, or to the measurement shunt S via lines 18 and 18a. This adaptation circuit puts the input signal in a form such that it can be processed electronically by the other circuits that it supplies.
The signal supplied by the adaptation circuit 200 can be examined by one or more inspection circuits at a time or during a period of time well determined with respect to the application of the machining voltage or with respect to the establishment of the machining current. For this purpose, the monitoring unit comprises several multiplier circuits 202, 202 ', 202 "each supplied by the output signal of the adaptation circuit 200. Each multiplier allows the received signal to pass for a period of time determined by means of 'a timer 203 constituted, for example, by a monostable multivibrator whose period of instability is triggered by a delay circuit 204 connected at will by an inverter 205 to one of the lines 19a or 19b. The signal exiting the multiplier 202 is then put into a useful form by a processing circuit 206, 206 ', 206 ".
In this way, signals representative of those of the machining conditions that it is desired to know is obtained on the outputs 207, 207 ', 207 ".
Fig. 3 illustrates the logic part of circuit 20 which was discussed with reference to FIG. 2. This circuit includes many gate circuits which are all of the NAND type. As is known, gate circuits of this type do not give any output signal, only in the case where a signal is applied to each of the inputs of this circuit. As soon as one or more of the input signals fails, the NAND gates provide an output signal.
The signals of lines 21 and 22 are first inverted by gates 40 and 41 to be applied to a gate 42 whose output signal is inverted by a gate 43 before being applied to the input of a gate 44 with four entrances which are connected to lines 23, 25 and 28.
The output of gate 44 leads, on the one hand, to a delay circuit 45 and, on the other hand, to a gate 46 controlling a transistor 47 for lighting the lamp 31.
The output of the delay circuit, which gives a 3 ms delay to the received pulses, is connected to a counting circuit 48, itself connected to a holding circuit formed in a conventional manner by two NOT gates.
AND 49, 50 connected in series and whose output of the second gate is connected to an input of the first gate. This holding circuit drives a gate 51 followed by an inverting gate 52 controlling a transistor 53, the collector of which is connected, via line 14f, to the relay of the switching device 35 already mentioned in FIG. 1A, then to a power supply terminal a. The energization of the winding of this relay causes the opening of its contact 35a controlling the final triggering of the machine.
Lines 23, 25 and 28, which are connected to three inputs of gate 44, are also connected to three inputs of a four-input gate 56. The fourth input of this gate is formed by the output signal of the gate 44. When all the machining conditions are good, each of the inputs of the gate 56 receives a signal, so that the output of this gate is without signal. . The absence of a signal on this output blocks a pulse generator 57 whose output is connected to the counter 48. The pulses supplied by the generator 57 have the effect of resetting the counter 48 to zero.
Lines 24, 25 and 28 are connected to the inputs of a gate 58, the output of which is connected, analogously to gate 44, to a pollution fault display circuit which is formed by a gate and a transistor. to produce the ignition of the lamp 32. The gate 58 is also connected to a delay circuit 59, the delay of which is set at about 30 ms.
Likewise, line 26 is connected to a gate 60, the second input of which is connected to line 28. The output signal of this gate 60 is applied, as for gate 58, on the one hand to a signaling circuit comprising the lamp 33, and on the other hand to a delay circuit 61.
The outputs of delay circuits 45, 59 and 61 are applied to three inputs of a four input gate 62.
The fourth input is supplied by the output of a door 63, one input of which is itself connected to the output of the door 62 to constitute a holding assembly. The output of the gate 62 is connected to a transistor 64 controlling, via line 14e, a relay 65 whose contact 66 is normally closed when the machining is carried out under good conditions. This relay 65 is part of the pulsator 36 which in fact constitutes a cut-off device. Contact 66 makes it possible to interrupt the base current applied to transistor T1.
The output of gate 63 is applied to a pulse generator 67 whose output pulses drive a gate 68 whose output is connected to the input of gate 63.
The lines 27, 28 and 29 are connected to the inputs of a gate 69 which controls a holding circuit formed by two gates 70 and 71 cooperating with a display device similar to the previous ones and controlling, if necessary, the switching on of the lamp 34. The output of the door 70 is connected to one of the inputs of the door 71, the second input of the latter receiving a signal as soon as machining is started.
The output of the door 71 is connected to an input of the door 51 to allow the final tripping of the machine when the line 29 emits a signal denouncing the malfunction of the contactor-circuit breaker 7.
The operation of the logic circuit according to fig. 3 is illustrated by the following table, in which the absence of a signal is indicated by 0 and the presence of a signal by 1. The boxes of the table which are plotted mean that the information of the considered box may have one value or the other, but that this value is not taken into account due to a particular signal given by one of the units monitoring:
:
EMI4.1
<tb> <SEP> Good <SEP> machining
<tb> Unit <SEP> line <SEP> Wait <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP> ¯ <SEP> Short-circuitShort-circuit <SEP> Pollution <SEP> Arc
<tb> <SEP> In <SEP> finishing <SEP> In <SEP> roughing
<tb> <SEP> IV, <SEP> 21 <SEP> À / <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> À / y / o
<tb> <SEP> V, <SEP> 22 <SEP> L <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> y / <SEP> y / <SEP> 0
<tb> <SEP> VI, <SEP> 23 <SEP> y / <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> <SEP> VI, <SEP> 24 <SEP> y / <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> <SEP> VII, <SEP> 25 <SEP> y / <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> <SEP> VII, <SEP> 26 <SEP> y / <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
EMI5.1
<tb> <SEP> Good <SEP> machining
<tb> Unit <SEP> line <SEP> Waiting <SEP> ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ <SEP>,
<SEP> ¯ <SEP> Short circuit Short circuit <SEP> Pollution <SEP> Arc
<tb> <SEP> In <SEP> finishing <SEP> In <SEP> roughing
<tb> <SEP> VII, <SEP> 27 <SEP> y / <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> <SEP> VIII, <SEP> 28 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> <SEP> Door <SEP> 44 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0
<tb> <SEP> Door <SEP> 58 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1
<tb> <SEP> Door <SEP> 60 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> <SEP> Door <SEP> 56 <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> i <SEP> i <SEP> i
<tb>
Fig. 3A represents a diagram which can be used to realize the delay circuits 45, 59, 61 and the generators 57 and 67.
Such a circuit comprises an input transistor T'1 on the basis of which the input signal is applied through a resistor R '. The collector and the emitter of this transistor bridge in series with a resistor R'2 a capacitor C1 so as to limit the charge of the latter due to a resistor R'3.
The potential of the capacitor is applied to the agate of a unijunction transistor T'2 whose output circuit comprises a resistor R4.
As soon as the input signal of transistor T'1 is removed, this transistor becomes non-conductive and allows the charging of capacitor C1. As soon as the potential of the latter reaches the critical trigger voltage of transistor T'2, the latter becomes conductor and allows the discharge of capacitor C1 in resistor R4 thereby producing an output voltage pulse. The output signal is inverted by a gate 54.
Fig. 4 illustrates the unit IV for monitoring the presence of abrupt variations in the machining voltage, that is to say of the voltage taken between the electrode 3 and the workpiece 2 occurring during time intervals included between instants corresponding to the start of the current pulses and instants corresponding to their end, excluding these instants. This unit has two input terminals which are connected to inputs 17 and 17a, shown in fig. 1. The circuit further comprises the input terminal 19b intended to receive a signal in synchronism with the start of the establishment of the machining current during each voltage pulse applied between the electrode and the workpiece.
The machining voltage of inputs 17 and 17a is brought by a resistor R5, a capacitor C2 and a diode Dt to a capacitor C3 which therefore charges to a potential which is a function only of the rate of AC components in the machining voltage. . Indeed, the DC component cannot pass through the capacitor C2. To avoid that the voltage of the capacitor C3 takes into account the high frequency components which are related to the application of the machining voltage between the electrode and the workpiece, as well as to the sudden drop in this voltage at the time of the establishment of the discharge, a transistor T'3 is connected so as to short-circuit the high-frequency components passing through the capacitor C3 as long as the discharge is not established.
For this purpose, the base of this transistor is connected to terminal 19b by means of a gate 73 constituting a signal inverter. In this way, the high frequency components only reach the diode Dt and the capacitor C3 during the duration of each discharge. The capacitor C5 is shunted by a discharge resistor R6 giving, with this capacitor, a large time constant compared to the duration of the discharges. The potential of capacitor C8 is applied to the input of a comparator 74, the second input of which receives a reference potential obtained by a voltage divider, formed by two resistors R7 and R8.
As long as the voltage of capacitor C8 is lower than the reference voltage, comparator 74 gives a continuous signal at its output. This signal is interrupted as soon as the voltage of the capacitor Ca is higher than the reference voltage. The output signal of comparator 74 is inverted by a gate 75 whose output is connected to an input of a gate 76 and to an input D of a delay memory 77 or delay flip-flop. The other CP input of this flip-flop 77 receives the pulses leaving the gate 73. At the Q output of the flip-flop 77, a signal is obtained corresponding to the signal which was applied to the input terminal D during the passage. of the last positive edge of the pulses applied to terminal CP.
This output signal of the flip-flop 77 is applied to an input of a door 78 whose other input receives the output signal of the door 73. The output of the door 78 is connected to an input of the door 79 of which the other input is connected to the output of gate 76. The latter still has a second input connected to terminal 19b.
As long as the machining discharges have a sufficient abrupt rate of change, the Q output of flip-flop 77 gives a continuous signal, so that at the output of gate 78, i.e. at an input from gate 79, a pulse is obtained during each discharge comprising high frequency, these pulses being spaced in synchronism with the spacing between the discharges.
The other input of the gate 79 receives a signal only when the two inputs of the gate 76 simultaneously receive a signal, that is to say during the duration of the discharge given by the voltage at the terminal 19b and during the signal from the gate 75 which signals with a slight delay the presence of abrupt variations in this same discharge. Gate 79 provides a signal for the duration of a discharge and the interval between the end of that discharge and the next current pulse. The output signal from gate 79 is transmitted through line 21 to logic circuit 20, as shown in FIG. 2.
According to fig. 5, the monitoring unit V comprises a voltage divider formed by resistors R9 and Rto, supplied by the electrode-part voltage which appears at the inputs 17 and 17a. The voltage across resistor Rto is applied to a capacitor C4 via a field effect transistor T4.
As it is desired to obtain at the terminals of the capacitor C4 a voltage illustrating the voltage between the electrode and the part for each of the successive discharges, in order to be able to measure the variations of this voltage during the different discharges, it is necessary that the transistor T4 be conductive only during the discharge and becomes non-conductive before the end of each discharge to prevent the potential of the capacitor C4 from being affected by the disappearance of the voltage between the electrode and the workpiece. In fact, -the voltage variations that this monitoring unit must detect are very small compared to the voltage which is applied between the electrode and the part by the contactor-circuit breaker 7.
The control of the transistor T4 is carried out from a signal applied to an input terminal 19b which is the same as in the unit IV and which receives pulses whose duration corresponds exactly to the duration of each discharge. This signal is applied to an RC element forming a differentiator circuit 80. After differentiation, this signal is inverted by a gate circuit 81, then is applied to a transistor T5 which controls the bias of the base of the transistor T4. In this way, the conduction of the latter is obtained during each discharge, each conduction period starting slightly after the start of the discharge and ending before the end of the discharge.
The voltage of capacitor C4 is applied to the base of a field effect transistor T6. As is known, transistors of this type have a practically infinite input impedance, so that the capacitor
C4 preserves without discharging the potential which is applied to it by the transistor T4.
Transistor T6 controls the flow of current through resistor R11 and therefore appears across this resistor a voltage representative of the voltage prevailing between the workpiece and the electrode during discharges. The voltage across the resistor can be taken by a terminal Va in order to be applied to another circuit which will be described later. If the electrode-workpiece voltage reaches slightly different values for each machining discharge, the voltage across resistor R11 varies at the same rate, so that the AC components of this voltage are transmitted through a capacitor C5 to a rectifier circuit. comprising a diode D2 and a capacitor C6.
The latter is therefore charged to a voltage which is a function of the differences between the successive values of the electrode-part voltage. This capacitor is connected to an input of a comparator 82 which gives an output signal as long as the voltage of the capacitor C6 does not reach the reference voltage applied to the other input terminal of the comparator 82 and produced by the current. passing through a resistor Rl2. For the purposes of circuit 20, the output signal of comparator 82 is inverted, by a gate 83, so that a signal (or logic state 1) is obtained on the output line 22 when the electrode-part voltage changes. slightly in value at each discharge, which means that the discharges occur successively at different points on the surface to be machined.
The purpose of the VI monitoring unit is to detect the pollution of the machining fluid and to emit an alarm signal when the pollution reaches such a point that electric discharges by sparks no longer occur between the electrode and the workpiece, but are replaced by current pulses due to the conductive state of the machining fluid.
Fig. 6 illustrates a pollution detector which is sensitive to the rate of decrease of the voltage which is observed between the electrode and the workpiece at the time of establishment of the current pulses after the application of the voltage pulse d 'machining. Unit IV is connected to terminals 17 and 17a. During sudden variations in the voltage between these terminals, the AC components pass through capacitor C7 and cross diode D8 when their front is negative and come to charge a capacitor Co when their front is positive, that is to say when the voltage between the electrode and the workpiece decreases.
As in the previous assemblies, the voltage of capacitor C8 is compared with a reference voltage by means of a comparator 84. The output of this comparator 84 is applied to a delay memory 85 which receives clock pulses from the control device. detection Sc. Thus, the flip-flop 85 stores the output signal of the comparator 84 at each start of discharge.
The constant RC of capacitor C8 discharging into resistor R18 is low enough that the capacitor is almost completely discharged between the end of one pulse and the start of the next.
The flip-flop 85 has two outputs leading to lines 23 and 24. When the unit notes the presence of pollution, line 23 does not receive a signal, while line 24 receives one. In the absence of pollution, line 23 is energized and line 24 has no signal.
The monitoring unit VII is intended to detect the level of the voltage during the current pulses and to store the related information. The diagram of this unit is shown in fig. 7 and comprises a voltage divider formed by two resistors R14 and R15 connected to the input terminals 17 and 17a. A second voltage divider gives a reference voltage applied to the input of a comparator 86. This comparator 86 gives a signal when the reference voltage is greater than the machining voltage, while the inverse ratio between these voltages is indicated by the absence of signal at the comparator output. This output is connected, on the one hand, to line 27 and, on the other hand, to a flip-flop 87.
This flip-flop receives the pulses from terminal 19b, in order to store the output signal of comparator 86 at the instant corresponding to the start of each discharge. The flip-flop has two outputs connected to lines 25 and 26.
The output 25 receives a signal when the voltage is larger, and no signal when the voltage is smaller than the reference voltage. Line 26, on the contrary, indicates by a signal that the voltage is lower than the reference voltage.
The monitoring unit VIII is shown in fig. 8 and includes, as in the case of FIG. 7, two voltage dividers supplying, on the one hand, a voltage proportional to the machining voltage, read between terminals 17 and 17a, and a reference voltage. These two voltages are applied to the input of a comparator 88 which gives an output signal whenever the voltage between the electrode and the part has a value higher than the reference voltage.
During the discharge between the electrode and the workpiece, the machining voltage has a value of the order of 20 V, while the voltage applied to the electrode by the contactor-circuit breaker is much higher, for example by l 'order of 80V. By correct choice of voltage dividers, it is easy to get a signal whenever the electrode-to-work voltage is less than 30 V, for example.
The output signal of comparator 88 is inverted twice in succession by gates 89 and 90, in order to obtain an output impedance suitable for circuit 20.
The IX monitoring unit is shown in fig. 9.
Its input signal is again formed by the electrode-part voltage taken between terminals 17 and 17a.
This voltage first passes through a differentiator circuit formed by a capacitor C9 and a resistor Rt6. The time constant of C9 and R16 is therefore smaller than the duration of a pulse, so that this differentiator circuit provides positive voltage spikes, respectively negative, for each positive or negative voltage edge of the machining voltage .
The positive edges are brought by a resistor R17 to the base of a transistor T7 which itself drives a second transistor T8 intended to shunt a capacitor C10 charged through a resistor RX8. A low value resistor R19 limits the discharge current in the transistor T8, as well as in a transistor T9 which is connected in parallel with the transistor T8, but which is controlled by the output voltage of the differentiator, so as to become conductive for every negative impulse of the differentiator.
It follows from this arrangement that the capacitor q0 is charged through the resistor Rt8, but is periodically discharged by one or the other of the transistors T8 and Tg.
The potential of capacitor C19 is applied to a unijunction transistor T ,,.
When a fault appears in the contactor-circuit breaker and the latter no longer delivers successive pulses, no voltage appears at the output of the differentiator, and the transistors T8 and T9 remain non-conductive. The charging of the capacitor Ci0 continues and as soon as its potential reaches the critical voltage of the unijunction transistor T18, the latter becomes conductive and the capacitor is discharged in a resistor R20 thus providing a pulse on the output line 29.
This pulse is applied to circuit 20 and causes, through the latter, the definitive triggering of the machine, in order to avoid any deterioration of the electrode, of the workpiece, or of other constituent parts of the machine. the machine.
Fig. 10 illustrates an automatic control circuit of the servo-mechanism 4 controlling the movements of the electrode 3. As is known, the main role of this servo-mechanism is to maintain between the electrode and the part a precise distance for which the conditions machining are optimal.
This circuit has an input terminal 17a connected to part 2, and an input terminal Va which is connected to the terminal designated in the same way in the monitoring unit V (fig. 5). As has already been said previously, there appears at this terminal Va a voltage representative of the voltage prevailing between the workpiece and the electrode during discharges only. This voltage is continuous, but variable, and it is applied via a resistor R21 to the input of an amplifier 91, the output of which constitutes the output 15 of FIG. 1 for the application of the control signal of the servo-mechanism 4. This output is moreover connected to the input terminal 92 of this amplifier 91 by a variable resistor R22 which makes it possible to determine the gain of the amplifier 91.
Amplifier 91 also receives on its terminal 92 and via resistors R23 and R24 two signals which are a function respectively of the waiting time and of the presence of short circuits.
The signal which is a function of the waiting time is obtained by an amplifier 93 whose input terminal 94 is connected by a resistor R25 to terminal 28 which constitutes the output terminal of the monitoring unit VIII (fig. 8). ). This terminal 28 receives a signal each time the electrode-workpiece voltage is greater, for example, than 30 volts, that is to say during the entire duration of each waiting time. The output of amplifier 93 is connected to its input 94 by a resistor R26 in parallel with a capacitor C. This feedback circuit fixes, on the one hand, the gain of the amplifier and ensures, on the other hand , integration of the input signal.
A voltage proportional to the waiting time ratio, that is to say to the average duration of the waiting times with respect to the machining times, is thus obtained at the output of the amplifier 93. An increase in the output signal of the amplifier 93 therefore causes an increase in the signal applied to the amplifier 91, and ultimately a signal controlling a movement between the electrode and the part.
The circuit of FIG. 10 further comprises an amplifier 95 whose input 96 is connected to the output terminal 25 of the monitoring unit VII illustrated in FIG. 7.
This terminal 25 is the seat of a signal in the absence of a short circuit, and on the contrary receives no signal as soon as there is a short circuit between the electrode and the part.
This input signal is amplified and integrated by amplifier 95 which has, like amplifier 93, a feedback circuit formed by a resistor R27 and a capacitor q2.
The ratio of the resistors R21, R23, R24 and the gain chosen for the amplifiers 93 and 95 makes it possible to choose the effect that one wishes to obtain on the servo-mechanism in response to the output signal of the various monitoring units.
Fig. 1 1 illustrates an automatic control unit of the interval time. This unit has the function of modifying the interval time between two pulses in proportion to the rate of bad pulses on the one hand (action 1) and after each pulse on the other hand (action 2). A high rate of bad pulses has the effect of increasing the interval time between pulses.
This unit includes a voltage divider formed by two resistors R28 and R29 connected on one side to a fixed potential of -12 volts, and on the other side to the current input terminal connected to the output of gate 43 of fig. 3. The input signal is logical. A level of 0 volts represents good pulses, while a level of + 5 volts indicates bad pulses.
The input signal acts on two separate circuits. The first (action 1) comprises an inverter circuit formed by a transistor T11 and a resistor R30. The collector of T11 is connected, via a resistor R81, to an input terminal 97 of an amplifier 98, the other input terminal being at a fixed potential obtained by a voltage divider formed by resistors R31 and R32. The output terminal of amplifier 98 is connected, on the one hand, to input terminal 97 by a feedback circuit formed of a resistor R84 fixing the gain of the amplifier and a capacitor C13 integrating the input signal and, on the other hand,
at the base of a transistor T12 via a voltage divider formed by resistors R85 and R3G. The potential at the output of amplifier 98 is all the more positive the higher the bad pulse rate, which has the effect of reducing the intensity of the emitter-collector current of transistor T12.
The second circuit (action 2) is an inverter circuit.
The input signal is applied to the base of a transistor T18 through a resistor R87. The collector of this transistor is connected to the emitter of transistor T12 via a voltage divider formed by resistors R98 and R89. If there is a good pulse, this circuit has no effect on transistor T12; on the other hand, if the pulse is bad, this has the effect of lowering the potential of the emitter of transistor T12, that is to say of reducing the intensity of the emitter-collector current of this transistor.
The collector of transistor T12 is connected, via line 14d, to capacitor C14 of a stable mono circuit. This circuit is controlled by a signal applied to terminal 19b, the duration of which corresponds to the discharge time of the machining pulses. This signal is applied to the base of the output transistor T14 of the monostable via an integrator circuit, formed of a capacitor C15 and a resistor R40, and a diode D4 which only lets the tips pass. negative. The end of the pulses applied to terminal 19c therefore has the effect of blocking transistor Tel4, which represents the edge of the output signal which will continue until capacitor C14 charges to a potential sufficient to unblock transistor T14 .
The duration of the output signal is therefore proportional to the charging speed of the capacitor C14 which depends on the intensity of the current supplied by the transistor Tl2.
As demonstrated above, a high rate of bad pulses, or one bad pulse, has the effect of decreasing the collector current of the transistor T12 and consequently of charging the capacitor C14 more slowly, thus increasing the duration of the monostable output signal. This output signal is applied to the drive amplifier of the power units which, among other things, sets the interval time in proportion to the duration of the output signal.
An automatic adaptation of the average machining current is thus obtained by varying the interval between the successive pulses as a function of the current machining conditions in the electrode-part space.
Fig. 12 represents a block diagram of an action circuit on the watering. This circuit is controlled by signals coming from the output 24 of the pollution monitoring unit VI. In fact, the purpose of the watering action circuit is to adjust the supply of the machining fluid as a function of the degree of pollution of the machining fluid in the machining zone. When the machining fluid has reached a certain degree of pollution, electric spark discharges between the electrode and the workpiece no longer occur. If the bad pulse rate is high, it is therefore necessary to renew the machining fluid more quickly.
The circuit of FIG. 12 includes a pollution rate adjustment unit. This unit comprises a comparator 100 and an integrator circuit formed of a resistor R41 and a capacitor C16. The input signal, coming from the output 24 of the pollution monitoring unit VI, is therefore applied, after integration, to an input of the comparator 100, the other input of this comparator being at a fixed reference potential. A logic signal depending on the pollution rate is thus obtained at the output of this comparator. This signal is applied to a monostable 101, the output signal of which is of a duration determined by its RC circuit. The signal is then amplified and applied to the winding 102 of a solenoid valve 103 which regulates the supply of dielectric liquid 104.
Thus, when the level of pollution of the dielectric liquid is too high, the rate adjustment circuit produces a logic signal which controls the monostable 101. The latter produces a pulse of a determined duration which is amplified to control the opening of the l. 'Eleo tro-valve 103 for a time equal to the duration of the pulse, thus allowing a forced renewal of the dielectric liquid 104 in the machining area.
Fig. 13 illustrates the AND circuit, of FIG. 1A. This circuit comprises two transistors T, and T24, the collectors of which are each connected, on the one hand, to the positive terminal of the power supply by a resistor and, on the other hand, to the base of a transistor T25 by a diode D3 and D6. The base of transistor T28 is connected, via line 14b, to the output of gate 44 of the diagram according to FIG. 3. The base of transistor T24 is connected to the output of pulsator 36 of FIG. 1A.
When the machining conditions are good, the output of gate 24 gives a signal 1. Likewise, the output of the pulsator 36 gives a signal 1 when the transistor T1 of the contactor-circuit breaker 7 is conducting, that is to say during the application of a pulse to the electrode 3. When the bases of the two transistors T29 and T24 are subjected to a positive signal, these transistors are conductive, so that the base of transistor T28 is located substantially at the potential of the emitter of this transistor. The latter is therefore non-conductive, so that the positive potential is applied to its output 55 by resistor R64.
As soon as one or the other of the transistors T25 and T24 no longer receives a positive signal on its base, it becomes non-conductive and its collector takes the potential of the positive supply. This potential is then applied by one of the diodes Dû or D6 to the base of the transistor T25 which becomes conductive and whose collector then drops substantially to the potential 0.
Thus, when the transistor T1 is conductive and at the same time the output signal of the gate 44 corresponds to a faultless machining, the output 55 receives a signal which turns the transistor T2 on, or possibly several transistors in parallel, for provide maximum instantaneous machining current.
Fig. 14 shows the diagram of the ET2 gate of
fig. 1A. This gate has an input connected to line 14a, which moreover directly receives the signal from line 28 (fig. 2 and 8). This line is characterized by the absence of signal when the monitoring unit
VIII notes a wait between the application of the machining voltage and the establishment of the discharge, while it is at potential 0 in the opposite case.
The signal from line 14a is used to charge a capacitor q1 through a resistor R6t ,. In the case of machining without waiting, this capacitor allows the application of a positive potential to a differential amplifier 130, the output of which then gives a signal 0. When a sufficient waiting rate occurs, the capacitor q1 discharges, and when its potential falls below the reference potential given by a divider formed by resistors R66 and R67, the output of the differential amplifier 130 gives a signal 1. This signal is applied to a transistor T, while another transistor T receives on its base a signal 1 when the transistor T1 is conducting.
This base is connected to the pulsator 36.
The transistors T26 and T control, as in the case of FIG. 13, a transistor T28 whose collector controls by its potential the base of transistor T8 (FIG. 1A) which controls the application of a high voltage to the electrode to facilitate the establishment of current discharges. In this way, the output of the ET2 gate provides a signal controlling the application of the high voltage only during the periods when the transistor
T1 is conductive and during which the monitoring unit VIII indicates a waiting period.
Fig. 15 illustrates a circuit which makes it possible to reduce the duration of the discharges in the event of machining accompanied by an excessively high arcing rate. This circuit receives at its input the signal coming from the output of the gate 43 of FIG. 3.
This signal acts on a transistor T29 via two inverting gates 131 and 132. This transistor T29 controls a transistor T09 which becomes conductive, respectively non-conductive at the same time as it.
The T96 transistor is used to connect a resistor
R68 in parallel on a resistor R69 to increase the charging current of a capacitor q2 of monostable 5a.
If the machining is not of good quality due to the absence of high frequency or the absence of variations in the sparking voltage between the electrode and the workpiece, the door 43 (fig. 3) provides its outputs a signal 1, which turns on the transistor T29, as well as the transistor T30. The charging current passing through line 14c then increases and decreases the instability time of the monostable multivibrator 5a, and therefore the duration of each pulse.
CLAIM I
Electro-erosion machining process according to which a succession of voltage pulses is applied in the machining space between an electrode-workpiece and a tool-electrode initiating erosive discharges through a machining fluid filling this space, the discharges being supplied by controlled current pulses, and in which at least one of the following machining parameters is automatically controlled:
the characteristic magnitudes of said voltage and / or current pulses, the physical or chemical state of the machining fluid filling said space, the spacing of the electrodes, by means of electrical signals obtained from measurements of the voltage between the electrodes and / or of the current flowing through the latter and / or of a combination of these signals, characterized in that the sudden variations in the voltage occurring during the time intervals between instants corresponding to the start of the current pulses and instants corresponding to their end, excluding these instants, and action is taken on at least one of the machining parameters by means of an electrical signal obtained in response to the presence or absence of these variations sudden tension during time intervals.
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim I, characterized in that one detects the sudden voltage variations which take place in a determined direction.
2. Method according to claim I, characterized in that the sudden positive and negative voltage variations are detected.
3. Method according to claim I and one of subclaims 1 and 2, characterized in that the electrical signal is given a determined value when a sudden variation in voltage is detected during one of the time intervals.
4. Method according to claim I and one of subclaims 1 and 2, characterized in that fixed at successive instants the value given to the electrical signal during the time interval between one of these instants and the instant immediately following it, and the signal is given distinct values depending on whether or not a sudden voltage variation has been detected during the passage of the portions of current pulses between this instant and the instant immediately preceding it, excluding the start and end of the current pulses.
5. Method according to claim I and sub-claim 4, characterized in that the signal is given two distinct values determined according to whether or not a sudden voltage variation has been detected, or not detected during the passage of the portions of. current pulses.
6. Method according to claim I and sub-claim 4, characterized in that the successive instants are repeated at the same rate as the current pulses.
7. Method according to claim I and sub-claims 4 and 6, characterized in that the successive instants coincide substantially with the instants of the end of each current pulse.
8. Method according to claim I, characterized in that one acts on at least one of the machining parameters by means of a combination of the signal, obtained in response to sudden voltage variations, with at least one other signal. that it is developed by carrying out repeated measurements of the average level of the voltage between the electrodes during time intervals between the instants corresponding to the start of the current pulses and the instants corresponding to their end, by memorizing the result of the measurements and by comparing the results of the measurements from one current pulse to another with each other, the other signal being produced from the differences between these results.
9. Method according to claim I, characterized in that one acts on at least one of the machining parameters by means of a combination of the signal, obtained in response to sudden variations in voltage, with at least one other signal that is developed from the comparison, with a reference value, of the result of repeated measurements of the average level of the voltage between the electrodes carried out during time intervals
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