Machine pour l'usinage d'une pièce en matière conductrice au moyen d'étincelles électriques On connaît déjà des machines pour l'usinage d'une pièce en matière conductrice au moyen d'étincelles électriques, comprenant un circuit à re laxation comprenant au moins un élément électro statique d'accumulation d'énergie relié à une élec- trode-outil et à la pièce à usiner. Certaines de ces machines comprennent un dispositif de contrôle de l'efficacité de l'usinage. L'élément électrostatique d'accumulation d'énergie est le plus souvent consti tué par un condensateur.
Dans des machines connues, on utilise à cet effet un voltmètre branché en parallèle sur le con densateur. Ce voltmètre, en général du type à cadre mobile, indique la tension moyenne aux bornes du condensateur et permet d'observer si cette tension est stable. En effet, lorsque l'usinage est régulier, la tension aux bornes du condensateur est représentée en fonction du temps par une courbe en forme de dents de scie. Par suite de son inertie, le voltmètre indique la tension moyenne. Lorsque, par suite d'un réglage défectueux par exemple, il se produit une tendance à la formation d'arcs entre l'électrode et la pièce à usiner, la courbe représentative de la ten sion subit des modifications importantes qui provo quent des oscillations de l'aiguille du voltmètre. L'ouvrier peut ainsi contrôler si le fonctionnement de la machine est régulier ou non.
Cependant, dans certains cas, il peut arriver que l'espace compris entre l'électrode-outil et la pièce à usiner se comble par des débris plus ou moins con ducteurs qui agissent de la même façon qu'une ré sistance shuntant le condensateur. Il en résulte que le condensateur ne peut pas être chargé à une ten sion suffisante pour produire des étincelles entre l'électrode et la pièce, et il circule dans le circuit de décharge un courant continu et régulier qui ne pro duit pas d'usinage. Cependant le voltmètre indique une valeur constante, de sorte que l'ouvrier n'est pas informé du défaut de fonctionnement de la machine.
La présente invention a pour objet une machine dans laquelle cet inconvénient est supprimé grâce au fait que le dispositif de contrôle comprend une lampe électrique alimentée par une tension dépen dant des composantes alternatives contenues dans la tension entre l'électrode et la pièce à usiner.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes de la machine selon l'invention. La fig. 1 représente le schéma électrique de cette forme d'exécution.
La fig. 2 représente une variante d'une partie de ce schéma.
Les fig. 3 et 4 représentent d'autres variantes de ce schéma.
La fig. 5 montre en coupe un voltmètre suscep tible d'être utilisé dans la machine décrite.
La machine, dont le circuit électrique est repré senté à la fig. 1, comprend une source de tension continue non représentée dont le pôle négatif est relié à une borne A et le pôle positif à une borne B. Ce circuit comprend un élément électrostatique d'accumulation d'énergie, constitué par un condensa teur C dont une borne est reliée à la borne A à travers une bobine de self-induction L et une résis- tance variable R. Les deux bornes du condensateur C sont reliées respectivement à une électrode-outil 1 et à une pièce à usiner 2. Cette dernière est dis posée dans un bac 3 rempli d'un liquide diélectrique 4, par exemple du pétrole.
Un voltmètre V est branché en parallèle avec l'électrode-outil 1 et la pièce à usiner 2, de même que les bornes a et b d'entrée d'un quadripôle 5. Les bornes de sortie<I>c et d</I> de ce quadripôle sont connectées à une lampe électrique 6 à incandescence. Ce quadripôle est constitué de façon que sa tension de sortie soit nulle lorsque sa tension d'entrée est continue, tandis que sa tension de sortie est diffé rente de zéro lorsque la tension d'entrée présente des composantes alternatives. Il constitue donc un filtre passe-haut.
Le fonctionnement d'une machine du genre décrit ci-dessus est connu et, de façon générale, le condensateur C est chargé par la source reliée aux bornes<I>A</I> et<I>B</I> jusqu'à ce que sa tension atteigne la tension disruptive définie par la distance séparant l'électrode 1 de la pièce 2 et par la composition du liquide diélectrique 4. A ce moment, une étincelle jaillit entre l'électrode et la pièce et arrache une petite quantité de matière à cette dernière. Le con densateur C est déchargé et le cycle recommence. Chaque étincelle arrache donc un peu de matière à la pièce à usiner de sorte que cette dernière se creuse selon une forme correspondant à celle de l'électrode-outil.
La distance entre l'électrode 1 et la pièce 2 doit rester sensiblement constante, ce qui est, en général, obtenu grâce à un servoméca nisme permettant de faire avancer l'électrode 1 en direction de la pièce 2 au fur et à mesure de l'usi nage de cette dernière. Ce servomécanisme n'a pas été représenté au dessin.
En général, on commence l'usinage par un ré gime d'ébauchage qui donne des surfaces relative ment rugueuses. Pour ce régime, on utilise dans la règle un condensateur de forte capacité, par exem ple de 10 à<B>100</B> MF. Pour la finition de la pièce usinée, on utilise des condensateurs C de valeur plus faible, de sorte que l'énergie de chaque étin celle est plus petite, ce qui permet d'obtenir des surfaces beaucoup plus douces.
En général, la machine comprend plusieurs con densateurs C de valeurs différentes, pouvant être commutés à volonté pour obtenir toute une série de régimes d'usinage entre l'usinage grossier ou ébauchage et l'usinage très fin de finition. Pour chacun de ces régimes, on peut régler la puissance de la machine en agissant sur la résistance R. Une diminution de cette résistance entraîne une aug mentation du courant de charge du condensateur, de sorte que la fréquence des étincelles augmente aussi, bien que l'énergie de chaque étincelle reste sensiblement la même. Cependant, pour chaque ré gime, on ne peut pas augmenter indéfiniment la fréquence des étincelles, car on se heurte à une limite au-delà de laquelle les décharges par étincel- les dégénèrent en un arc qui peut provoquer des soudures entre l'électrode et la pièce à usiner.
Cette fréquence limite des décharges dépend, pour cha que régime, de la forme et de la surface active de l'électrode, ainsi que du liquide diélectrique, et sur tout de la quantité d'impuretés que contient ce der nier. A titre d'exemple, la fréquence limite, lors de l'ébauchage, peut atteindre quelques centaines à quelques milliers de périodes par seconde. Dans le régime de finition, la fréquence limite peut s'élever jusqu'à 200 000 décharges par seconde.
L'allure de la tension aux bornes du condensa teur C est celle d'une dent de scie, car la tension augmente progressivement pendant la charge du condensateur et diminue brusquement lors de sa décharge. La tension aux bornes d'entrée du quadri pôle comprend donc des composantes alternatives lorsque le fonctionnement de la machine est régu lier, de sorte que la tension de sortie du quadri pôle est différente de zéro et la lampe 6 s'allume. Si les particules de matière arrachées à la pièce 2 s'accumulent et forment une résistance entre l'élec trode 1 et la pièce 2 dont la valeur est assez basse pour empêcher les décharges électrique, la tension aux bornes du condensateur C devient continue, de sorte que la lampe 6 s'éteint, bien que le voltmètre V indique toujours une valeur stable.
L'ouvrier est ainsi informé d'un défaut dans le fonctionnement de la machine.
Dans la machine représentée à la fig. 1, on a indiqué que la source de tension était continue, mais il existe également des machines dans lesquelles on applique aux bornes<I>A</I> et<I>B</I> une tension alternative de fréquence industrielle, c'est-à-dire de 50 ou 60 Hz. Dans une telle machine, on peut prévoir le quadripôle de façon que la tension qu'il délivre, lorsqu'une tension alternative de la fréquence du réseau est appliquée à son entrée, soit insuffisante pour allumer la lampe 6. En général, il n'y a pas de difficulté à obtenir ce résultat, car les décharges par étincelles comprennent un grand nombre de composantes alternatives de fréquences élevées.
La fig. 2 montre une réalisation particulièrement simple et efficace, dans laquelle la lampe 6 est connectée en série avec un condensateur 7, le tout étant branché en parallèle sur le condensateur C. Dans cette figure, on n'a pas représenté la bobine L et la résistance R dans un but de simplification. Il est évident que pour obtenir une luminosité maxi mum de la lampe 6 qui soit constante lorsqu'on atteint la. fréquence admissible dans n'importe quel régime d'usinage, on peut prévoir plusieurs conden sateurs 7 de valeurs différentes qui soient commu- tables en même temps que les condensateurs C.
Lorsqu'on augmente la puissance d'usinage, par exemple en abaissant la valeur de la résistance R, les dents de scie représentant l'allure de la tension entre l'électrode 1 et la pièce 2 deviennent de plus en plus rapprochées, en même temps que la fré quence augmente, de sorte que cette tension con- tient davantage de composantes de fréquence éle vée, ce qui provoque une augmentation de la lumi nosité de la lampe 6. L'ouvrier peut ainsi contrô ler de façon très simple le degré d'efficacité du ré gime d'usinage adopté.
Lorsqu'il dépasse la puis sance maximum compatible avec les décharges par étincelles, il se produit au début des arcs dont la durée est beaucoup plus longue que celle des dé charges par étincelles, de sorte que la tension entre l'électrode et la pièce 2 contient moins de compo santes alternatives de fréquence élevée, ce qui en traîne une diminution de l'éclat de la lampe 6.
L'expérience a démontré, dans une machine dans laquelle la tension de pointe aux bornes du condensateur C s'élevait à 250 volts environ, que l'on obtenait des résultats très satisfaisants en uti lisant une lampe consommant 10W sous 130V et un condensateur de 0,25 MF. En particulier, on a remarqué que l'intensité lumineuse obtenue lors qu'on atteignait la fréquence maximum admissible restait sensiblement la même dans tous les régimes d'usinage.
Il est évident que si le régime de décharge dé génère en un régime de courant continu dû à des dépôts entre l'électrode et la pièce à usiner, la con ductance du condensateur 7 devient nulle et la lampe 6 s'éteint.
La fig. 3 représente une variante d'une partie du circuit de la fig. 2 dans laquelle un condensateur supplémentaire 8 est branché en parallèle sur la lampe 6. Ce condensateur 8 a une valeur beaucoup plus faible que le condensateur 7 et est destiné à dériver une partie du courant lorsque la fréquence des décharges atteint des valeurs très élevées, de façon à maintenir l'éclat de la lampe 6 dans les limites prévues.
La fig. 4 représente une variante dans laquelle on a supprimé le condensateur 7 en série avec la lampe 6, ce condensateur étant remplacé par une bobine d'induction 9 branchée en parallèle avec la lampe 6. Une résistance 10 est reliée en série avec l'ensemble de la lampe 6 et de la bobine. d'induc tion 9. Si la tension aux bornes du condensateur C devient continue par suite d'un défaut de fonction nement, la bobine 9 constitue un court-circuit, de sorte qu'aucune tension n'est appliquée aux bornes de la lampe 6. Le courant de court-circuit est li mité par la résistance 10. Cependant, cette dernière forme d'exécution semble moins avantageuse que la précédente, car une partie de la puissance déri vée dans le dispositif de contrôle est dissipée dans la résistance 10 en pure perte.
Dans cette forme d'exécution, on pourrait aussi prévoir plusieurs prises sur la bobine 9 pour faire varier la valeur de celle-ci en fonction du régime adopté pour l'usinage, c'est-à-dire en fonction de la valeur choisie pour le condensateur C.
La fig. 5 représente schématiquement un détail de construction d'une machine présentant un circuit selon la fig. 1, c'est-à-dire comprenant, d'une part, un voltmètre et, d'autre part, un dispositif de con trôle comprenant une lampe électrique. Dans une telle machine, il peut être avantageux d'utiliser un voltmètre dont le cadran 11 est en matière trans lucide, par .exemple en verre laiteux. Sur ce cadran est fixée une partie 12 électromécanique du volt mètre qui commande l'aiguille 13 disposée devant le cadran. Derrière ce cadran se trouve la lampe électrique 6 montée sur un socle 14 fixé à un boî tier 15 du .voltmètre.
De cette façon, le dispositif de contrôle par voltmètre est groupé avec le dispo sitif de contrôle optique par luminosité, ce qui sim plifie la surveillance de la machine.
Il est bien entendu que l'on peut imaginer de nombreuses variantes des formes d'exécution décri tes et qu'en particulier le quadripôle 5 ne doit pas nécessairement être branché en parallèle avec l'élec trode 1 et la pièce à usiner 2. En effet, il suffit que les bornes d'entrée du quadripôle soient alimentées par une tension dépendant de la tension entre l'élec- trode-outil 1 et la pièce à usiner 2.
Par exemple, la borne a du quadripôle pourrait être reliée au cir cuit, comme représenté à la fig. 1, tandis que la borne b pourrait être reliée à n'importe quel point de potentiel constant, par exemple à la borne A de la source de tension, ou encore au curseur d'un potentiomètre branché entre les bornes<I>A</I> et<I>B.</I> Les bornes d'entrée du quadripôle 5 pourraient aussi être reliées aux deux bornes de la bobine de self- induction L.
Dans ce cas, le schéma peut être sim plifié et l'on peut se contenter de brancher la lampe 6 directement aux bornes de cette bobine de self- induction puisque, en admettant que la résistance ohmique de cette bobine soit négligeable, une ten sion ne pourrait être appliquée à la lampe 6 que lorsque le courant traversant cette bobine subit des variations ou pulsations ininterrompues.
La lampe 6 ne doit pas nécessairement être du type à incandescence et l'on pourrait très bien utili ser à sa place une lampe du type à décharge gazeuse.
La machine ne doit pas nécessairement être pourvue d'un voltmètre, car le dispositif de contrôle par luminosité de la lampe 6 est suffisant à lui seul pour permettre un réglage correct de la machine.
Dans la machine représentée, on a admis que l'élément électrostatique d'accumulation d'énergie était constitué par un condensateur C, comme c'est le cas le plus fréquent dans les machines connues. Cependant, cet élément pourrait être constitué de façon différente, notamment par un ensemble de condensateurs combiné avec des bobines de self- induction, comme cela est réalisé sur quelques ma chines connues.