FR2462962A1 - PROCESS FOR MACHINING ELECTROCONDUCTIVE MATERIALS BY ELECTROEROSION - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne la construction mécanique, et notamment l'usinage de matériaux électro-conducteurs par électroérosion. The present invention relates to the mechanical construction, and in particular the machining of electro-conductive materials by electroerosion.
L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale au contournage Qu profilage de pièces, par exemple à la fabrication de pièces d'outils à découper. The invention can be applied with maximum efficiency to contouring of parts forming, for example to the manufacture of pieces of cutting tools.
L'invention peut être appliquée à l'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion au moyen d'une électrode non profilée, tant pour la fabrication de pièces à contour compliqué, par exemple des pièces d'outils à découper, que pour la coupe, à une seule coordonnée, des matériaux. The invention can be applied to the machining of electroconductive materials by electroerosion by means of a non-profiled electrode, both for the manufacture of complicated contour parts, for example pieces of tools to be cut, as for cutting, to a single coordinate, materials.
Dans l'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion au moyen d'un fil-électrode non profilé, l'augmenta-- tion de la productivité du travail est limitée par la charge de rupture du fil-électrode. Afin d'éviter la rupture du filélectrode, il s'avère nécessaire d'opérer à des régimes d'usinage abaissés, d'où un bas rendement. In the machining of electroconductive electroerosion materials by means of a non-profiled wire electrode, the increase in the productivity of the work is limited by the breaking load of the wire electrode. To avoid breakage of the wire electrode, it is necessary to operate at reduced machining rates, resulting in a low yield.
On connaît un procédé d'usinage par électroérosion, suivant lequel le fil-électrode et la pièce-électrode sont animés d'un mouvement relatif et des décharges électriques sont provoquées entre eux, la tension appliquée à l'intervalle d'électro érosion étant régulée proportionnellement à L'écart par rapport au diamètre nominal du fil-électrode, qui est mesuré en permanence. An electro-erosion machining method is known in which the wire electrode and the electrode member are moved relatively and electrical discharges are caused between them, the voltage applied to the electro-erosion gap being regulated. proportionally to the deviation from the nominal diameter of the wire electrode, which is measured continuously.
Toutefois, ce procédé ne permet pas de supprimer complètement les ruptures du fil-électrode, par suite des difficultés pratiques de la mesure de son diamètre sur la portion se trouvant dans l'interélectrode ou espace interélectrodes. Comme la rupture du fil-électrode, par suite du dépassement du régime, se produit dans l'interélectrode en un temps ne dépassant pas 0,01 à 0,1 s, la portion de fil-électrode de diamètre modifié n'a pas le temps de sortir de l'interélectrode et ne peut être mesurée (les vitesses de défilement du fil se situent pratiquement entre 1 et 20 mm/s). However, this method does not completely eliminate breaks in the wire electrode, because of the practical difficulties of measuring its diameter on the portion in the interelectrode or interelectrode space. Since the breakage of the wire electrode, as a result of the exceeding of the speed, occurs in the interelectrode in a time not exceeding 0.01 to 0.1 s, the portion of wire-electrode of modified diameter does not have the time out of the interelectrode and can not be measured (the running speeds of the wire are practically between 1 and 20 mm / s).
En outre, l'usure du- fil-électrode est irrégulière sur la circonférence ; de ce fait, la précision de la mesure du diamètre du fil usé est faible, car elle dépend de la position spatiale de la portion à mesurer. In addition, the wear of the electrode wire is uneven on the circumference; as a result, the accuracy of the measurement of the diameter of the used wire is small because it depends on the spatial position of the portion to be measured.
La mesure automatique du diamètre du fil-électrode implique l'emploi de dispositifs spéciaux compliqués. Automatic measurement of wire electrode diameter involves the use of complicated special devices.
Le procédé le plus proche de celui faisant l'objet de l'invention est un procédé d'usinage par électroérosion suivant lequel le fil-électrode et la pièce-électrode sont animés d'un mouvement relatif et des décharges électriques sont provoquées en eux, l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation étant régulée en fonction de la température de chauffage des électro-des (voir, par exemple, le certificat d'auteur d'invention d'URSS nO 330708, Moscou, cl. B 23 p 1/14). The method closest to that of the subject of the invention is a spark erosion machining method in which the wire electrode and the electrode part are driven relative movement and electric discharges are caused in them, the energy of the pulses delivered by the power supply being regulated as a function of the heating temperature of the electrodes (see, for example, USSR Certificate of Invention No. 330708, Moscow, B 23 p. 1/14).
Toutefois, la complexité pratique de la mesure de la température sur la portion du fil-électrode se trouvant dans l'interélectrode et l'inertie importante du signal de température, qui ne permettent pas de prendre en considération les variations locales de la température du fil-électrode, rendent impossible l'usinage de pièces par ce procédé sans rupture du- fil-électrode. However, the practical complexity of measuring the temperature on the portion of the electrode wire in the interelectrode and the significant inertia of the temperature signal, which does not allow for local variations in the temperature of the wire to be taken into consideration. -electrode, make it impossible to machine parts by this method without breaking the electrode wire.
L'invention a pour but un procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion qui empêcherait la rupture du fil-électrode et augmenterait le rendement de l'usinage, grâce à la détermination de la charge optimale en énergie sur le fil-électrode. The object of the invention is a method for machining electroconductive electroerosion materials which would prevent the rupture of the wire electrode and increase the efficiency of the machining, by determining the optimal energy load on the wire electrode.
La solution consiste en ce que - dans le procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion, par exécution d'une saignée dans la pièce-électrode au moyen d'un fil-électrode non profilé, suivant lequel des décharges électriques sont provoquées entre le fil-électrode et la pièce-électrode, qui sont animés d'un mouvement relatif, l'énergie débitée par l'alimentation étant régulée en fonction de paramètres technologiques du procédé d'après l'invention la régulation de l'énergie débitée par l'alimentation en fonction de paramètres technologiques du procédé s'effectue proportionnellement à la valeur de l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, par comparaison de la valeur de cette énergie à une valeur de référence prescrite, l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation étant augmentée si la valeur mesurée est plus petite que la valeur prescrite, ou diminuée si la valeur mesurée est plus grande que la valeur prescrite. The solution consists in that - in the electroconductive electroconductive material machining method, by making a groove in the electrode part by means of a non-profiled wire-electrode, according to which electrical discharges are caused between the electrode-wire and the electrode-part, which are driven by a relative movement, the energy delivered by the power supply being regulated according to technological parameters of the method according to the invention the regulation of the energy delivered by the The supply according to the technological parameters of the process is proportional to the value of the energy released in the portion of the electrode wire in the interelectrode space, by comparing the value of this energy with a prescribed reference value. , the energy of the pulses delivered by the supply being increased if the measured value is smaller than the prescribed value, or decreased if the measured value is greater than the prescribed value.
Il est avantageux, pour déterminer la valeur de l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, de mesurer la chute de tension dans cette portion et/ou l'intensité du courant circulant dans cette portion. It is advantageous, to determine the value of the energy released in the portion of the electrode wire in the interelectrode space, to measure the voltage drop in this portion and / or the intensity of the current flowing in this portion.
En outre, il est avantageux, pour déterminer l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'interélectrode, de mesurer l'amplitude et/ou la fréquence des vibrations du fil-électrode dans l'espace interélectrodes, le long de la saignée-en cours d'exécution. In addition, it is advantageous, in order to determine the energy released in the portion of the electrode wire in the interelectrode, to measure the amplitude and / or the frequency of the vibrations of the electrode wire in the interelectrode space. along the bleeding-running.
L'application du procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion, conforme à l'invention, au moyen d'un fil-électrode non profilé, permet d'abaisser notablement le nombre de ruptures du fil-électrode, ce qui accrott le rendement de l'usinage de la pièce-électrode de 20 à 701o, selon son épaisseur. De surcroSt, on obtient une augmentation du rendement, grâce à l'usinage avec une haute charge moyenne en énergie sur la portion active du fil-électrode (régime d'usinage poussé), cette charge étant instantanément abaissée en cas de risque de rupture du fil-électrode. The application of the method of machining electroconductive materials by electroerosion, according to the invention, by means of a non-profiled wire-electrode, makes it possible to significantly lower the number of breaks in the wire-electrode, which increases the yield. the machining of the electrode part from 20 to 701o, according to its thickness. In addition, an increase in efficiency is obtained by machining with a high average energy load on the active portion of the electrode wire (high machining regime), this load being instantly lowered in case of risk of failure of the electrode. wire electrode.
En outre, le procédé faisant l'objet de l'invention permet d'automatiser l'usinage, ce qui rend possible la conduite de plusieurs machines par un seul opérateur et abaisse les exigences concernant la qualification de 'opérateur, grâce à la mise automatique au régime optimal d'usinage. In addition, the method forming the subject of the invention makes it possible to automate the machining, which makes it possible to drive several machines by a single operator and lowers the requirements concerning operator qualification, thanks to the automatic setting. at the optimum machining regime.
Les avantages de l'invention sont mis en évidence par l'exemple de réalisation donné plus bas et par le dessin annexé, dont la figure unique représente un schéma expliquant le procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion faisant l'objet de l'invention. The advantages of the invention are demonstrated by the embodiment given below and by the appended drawing, the single figure of which represents a diagram explaining the method of machining electroconductive electroerosion materials which is the object of the invention. invention.
Pour réaliser le procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion, consistant à exécuter une saignée dans la pièce-électrode 1,on rapproche celle-ci d'un filélectrode 2, animé d'un mouvement de défilement, on branche l'alimentation 3 et on règle l'énergie des impulsions pour qu'elle débite (en régime d'usinage) à une valeur qui dépend de l'épaisseur et du matériau de la pièce-électrode 1, du diamètre et du matériau du fil-électrode 2, de la composition du liquide diélectrique au sein duquel s'effectue l'usinage et d'autres paramètres technologiques. Quand les décharges électriques se produisent entre le filélectrode 2 et la pièce-électrode 1, le fil électrode 2 est parcouru par un courant électrique qui provoque une chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans la zone d'usinage.Les décharges électriques entre le fil-électrode 2 et la pièce-électrode 1 provoquent des vibrations de la portion 4 du fil-électrode 2 le long de la saignée en cours d'exécution. To carry out the method of machining electroconductive materials by electroerosion, consisting of performing a kerf in the electrode part 1, it is brought closer to a wire electrode 2, driven by a scrolling movement, the power supply is connected 3 and the energy of the pulses is regulated so that it delivers (in machining mode) a value which depends on the thickness and the material of the electrode part 1, the diameter and the material of the electrode wire 2, the composition of the dielectric liquid in which the machining and other technological parameters are performed. When the electric discharges occur between the wire electrode 2 and the electrode part 1, the electrode wire 2 is traversed by an electric current which causes a voltage drop in the portion 4 of the wire electrode 2 being in the machining zone The electric discharges between the electrode wire 2 and the electrode part 1 cause vibrations of the portion 4 of the electrode wire 2 along the running groove.
La chute de tension et l'intensité du courant dans ladite portion 4 du fil-électrode 2, ainsi que l'amplitude et la fréquence de ses vibrations, sont liée-s à la valeur de l'énergie des impulsions électriques, qui se dégage dans la portion 4 du fil-électrode 2.The voltage drop and the intensity of the current in said portion 4 of the electrode wire 2, as well as the amplitude and the frequency of its vibrations, are related to the value of the energy of the electrical pulses, which emerges in the portion 4 of the electrode wire 2.
Les indices caractéristiques du procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion sont l'exploita- tion de l'énergie dégagée dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans l'interélectrode et l'exploitation des paramètres la déterminant en tant que critères pour la régulation de l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation 3. The characteristic indices of the process of machining electroconductive electro-erosion materials are the exploitation of the energy released in the portion 4 of the electrode wire 2 in the interelectrode and the exploitation of the parameters determining it as Criteria for regulating the energy of the pulses charged by the power supply 3.
La valeur de cette énergie est mesurée en branchant un compteur d'énergie, ou bien indirectement, soit par mesure de la chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2, soit par mesure de l'intensité du courant circulant dans cette portion. The value of this energy is measured by connecting an energy meter, or indirectly, either by measuring the voltage drop in the portion 4 of the electrode wire 2, or by measuring the intensity of the current flowing in this portion. .
Pour déterminer l'énergie se dégageant dans la portion 4 du fil-électrode 2, on peut aussi mesurér l'amplitude des vibrations du fil-électrode 2 le long de la saignée en cours d'éxécution, ou bien la fréquence de ces vibrations. To determine the energy emerging in the portion 4 of the electrode wire 2, it is also possible to measure the amplitude of the vibrations of the electrode wire 2 along the kerf during the execution, or the frequency of these vibrations.
Le résultat le plus exact, dans le cas de mesure indirecte de l'énergie, peut être obtenu en mesurant le produit de la chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2 par l'intensité du courant circulant dans cette portion. The most accurate result, in the case of indirect measurement of energy, can be obtained by measuring the product of the voltage drop in the portion 4 of the wire electrode 2 by the intensity of the current flowing in this portion.
La valeur mesurée de l'énergie se dégageant dans la portion 4 du fil-électrode 2, ou des paramètres liés à cette énergie, est comparée à la valeur de référence, puis l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation 3 (pour le régime d'usinage) est augmentée si ladite valeur mesurée est plus petite que la valeur de référence, ou diminuée si elle est plus grande que la valeur de référence. The measured value of the energy emerging in the portion 4 of the electrode wire 2, or parameters related to this energy, is compared with the reference value, then the energy of the pulses delivered by the power supply 3 (for the machining speed) is increased if said measured value is smaller than the reference value, or decreased if it is larger than the reference value.
-L'exploitation de l'énergie dégagée dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans l'interélectrode, ou de paramètres à faible inertie liés fonctionnellement à cette énergie, en tant que critère pour la régulation des impulsions fournies à l'inter électrode, permet de maintenir un niveau moyen de la charge sur le fil-électrode 2 assurant un rendement élevé de l'usinage par électroérosion pendant toute sa durée et d'abaisser en temps opportun l'énergie moyenne des impulsions en cas de surcharge du fil-électrode 2. The exploitation of the energy released in the portion 4 of the electrode wire 2 located in the interelectrode, or low inertia parameters functionally related to this energy, as a criterion for regulating the pulses supplied to the inter electrode, allows to maintain a mean level of the load on the electrode wire 2 ensuring a high efficiency of the EDM machining during all its duration and to lower in a timely manner the average energy of the pulses in case of overload of the wire electrode 2.
La charge locale sur la portion 4 du fil-électrode 2 - à paramètres électriques constants des impulsions débitées par l'alimentation 3 - dépend des conditions de remplissage de l'interéîectrode par les produits d'érosion, car une partie importante des décharges s'effectue à travers les particules d'érosion remplissant d'une manière irrégulière l'interélectrode. Les variations permanentes de la concentration locale des produits d'érosion dans l'interélectrode et les variations locales de la charge en énergie sur le fil-électrode 2 qui lui sont liées, requièrent l'exploitation d'un signal (critère) à faible inertie pour la régulation de l'énergie des impulsions débitées. Dans ce cas, tout en maintenant un haut niveau moyen de la charge sur le fil-électrode 2, on peut prévenir ses ruptures. The local load on the portion 4 of the wire-electrode 2 - with constant electrical parameters of the pulses delivered by the feed 3 - depends on the conditions of filling the interéîectrode by the erosion products, because a significant part of the discharges s' effected through the erosion particles filling the interelectrode in an irregular manner. The permanent variations of the local concentration of erosion products in the interelectrode and the local variations of the energy load on the wire-electrode 2 which are related to it, require the exploitation of a signal (criterion) with low inertia for regulating the energy of the pulses charged. In this case, while maintaining a high average level of the load on the electrode wire 2, it can prevent breaks.
L'usinage par le procédé faisant l'objet de l'invention peut être exécuté par des machines dotées d'une alimentation à semiconductrurs. Machining by the method of the invention can be performed by machines with a semiconductor power supply.
Exemple
on a coupé des éprouvettes à l'aide d'une machine dotée d'une alimentation à semiconducteurs. Le liquide diélectrique employé était l'eau du circuit de distribution d'eau potable.Example
specimens were cut using a machine with a semiconductor power supply. The dielectric liquid used was water from the drinking water distribution circuit.
L'énergie des impulsions débitées était régulée par variation de leur fréquence de récurrence. Le signal exploité pour la régulation de la fréquence de récurrence des impulsions était la chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans l'interélectrode.The energy of the pulses delivered was regulated by variation of their frequency of recurrence. The signal used for regulating the frequency of recurrence of the pulses was the voltage drop in the portion 4 of the electrode wire 2 in the interelectrode.
Pour la comparaison, on a exécuté l'usinage avec le dispositif de régulation de l'énergie des impulsions et sans ce dispositif. Lors de l'usinage avec le dispositif de régulation on utilisait les régimes du générateur auxquels se produisaient des ruptures du fil-électrode 2 durant l'usinage sans régulation des impulsions. For comparison, machining was performed with the pulse energy control device and without this device. During the machining with the regulating device, the generator speeds were used, at which breaks in the electrode wire 2 occurred during the machining without pulse regulation.
Les résultats des essais sont données dans le tableau ci-dessous.
<tb> <SEP> Matériau <SEP> Epaisseur <SEP> Matériau <SEP> et <SEP> Rendement <SEP> Rendement
<tb> <SEP> de <SEP> la <SEP> de <SEP> la <SEP> diamètre <SEP> du <SEP> sans <SEP> régu- <SEP> avec <SEP> régula
<tb> <SEP> pièce <SEP> pièce, <SEP> fil <SEP> en <SEP> mm <SEP> lation, <SEP> tion,
<tb> <SEP> mm <SEP> mm2/mn <SEP> mm2/mn
<tb> Acier <SEP> 10 <SEP> laiton, <SEP> 0,25 <SEP> 15 <SEP> 22
<tb> <SEP> Acier <SEP> 40 <SEP> laiton, <SEP> 0,2-5 <SEP> 25 <SEP> 30
<tb> <SEP> Acier <SEP> 60 <SEP> laiton, <SEP> 0,25 <SEP> 33 <SEP> 1 <SEP> 38
<tb> <SEP> Alliage <SEP> 40 <SEP> laiton, <SEP> 0,25 <SEP> 3,5 <SEP> 6,0
<tb> % <SEP> dur <SEP>
<tb> <tb><SEP> Material <SEP> Thickness <SEP> Material <SEP> and <SEP> Yield <SEP> Yield
<tb><SEP> of <SEP><SEP> of <SEP><SEP> diameter <SEP> of <SEP> without <SEP> regular <SEP> with <SEP> regulated
<tb><SEP> part <SEP> part, <SEP> thread <SEP> in <SEP> mm <SEP> lation, <SEP> tion,
<tb><SEP> mm <SEP> mm2 / min <SEP> mm2 / min
<tb> Steel <SEP> 10 <SEP> brass, <SEP> 0.25 <SEP> 15 <SEP> 22
<tb><SEP> Steel <SEP> 40 <SEP> Brass, <SEP> 0.2-5 <SEP> 25 <SEP> 30
<tb><SEP> Steel <SEP> 60 <SEP> Brass, <SEP> 0.25 <SEP> 33 <SEP> 1 <SEP> 38
<tb><SEP> Alloy <SEP> 40 <SEP> Brass, <SEP> 0.25 <SEP> 3.5 <SEP> 6.0
<tb>% <SEP> hard <SEP>
<Tb>
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs dé de -ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. As it goes without saying and as it follows from the foregoing, the invention is not limited to that of its modes of application, nor to those of the embodiments of its various parts, having been more particularly considered; it embraces, on the contrary, all variants.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/SU1978/000002 WO1980001048A1 (en) | 1978-11-22 | 1978-11-22 | Method of working conductive materials by electro-erosion |
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|---|---|
| FR2462962B1 (en) | 1983-04-08 |
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