Circuit électrique pour machine à usiner électriquement On connaît des machines permettant d'usiner électriquement par passage d'un courant entre une pièce à usiner et une électrode rotative avec inter position d'une couche d'un liquide entre la pièce et l'électrode. Le courant employé atteint souvent une intensité de l'ordre d'une centaine d'ampères et la tension entre l'électrode et la pièce est généralement comprise entre 2 et 10 volts. Le liquide qui se trouve entre la surface à usiner de la pièce et l'électrode rotative est constitué par un électrolyte et pendant le passage du courant il se produit un enlèvement de la matière à la pièce à usiner.
Dans les machines connues, des moyens sont parfois prévus pour permettre de modifier le régime d'usinage en faisant varier le courant d'usinage. Ainsi pour l'ébauchage on utilise une plus forte densité de courant entre la pièce et l'électrode que dans les régimes de finition. La tension entre la pièce et l'électrode dépend de plusieurs facteurs dont un est précisément constitué par la densité de courant. Pour une surface d'usinage déterminée de la pièce à usiner et une distance constante entre celle-ci et l'électrode rotative, la tension augmente en même temps que la densité du courant.
Il en résulte que, lors de l'usi nage en finition, la tension entre l'électrode et la pièce est plus basse que pendant l'ébauchage si l'on maintient égale la distance pièce - électrode.
Pour maintenir la distance désirée entre la pièce et l'électrode, on peut avantageusement se référer à la tension entre l'électrode et la pièce, car celle-ci augmente en même temps que la distance. Cepen dant, par suite de la dépendance de la tension pièce- électrode en fonction de la densité de courant, il est clair que si l'on maintient la même tension pour le régime d'ébauchage et pour le régime de finition, on obtiendra une distance pièce - électrode plus grande en finition qu'en régime d'ébauchage.
Or, pour obtenir un usinage de précision, il est néces saire que la distance pièce - électrode pendant la finition soit aussi faible que possible, cette distance étant généralement de l'ordre de quelques centièmes de millimètre. La présente invention a pour objet un circuit électrique pour machine à usiner électriquement par passage d'un courant entre une pièce à usiner et une électrode rotative avec interposition d'une couche d'un liquide entre la pièce et l'électrode,
ce circuit comprenant des moyens pour permettre de modifier le régime d'usinage en faisant varier l'intensité du courant d'usinage.
L'invention a pour but de permettre de maintenir facilement la distance entre la pièce et l'électrode à une valeur au moins aussi petite pendant la finition que la valeur maintenue pendant l'ébauchage, ceci grâce au fait que le circuit comprend un élément sensible à la tension entre la pièce à usiner et l'élec trode, cet élément donnant une indication utilisée pour maintenir constante, dans chaque régime d7usi- nage,
la distance entre l'électrode et la pièce au cours de l'usinage, des moyens permettant de modi fier la sensibilité de cet élément en fonction du régime d'usinage choisi, de façon que l'élément donne la même indication, indépendamment du ré gime d'usinage choisi lorsque la distance pièce électrode concorde avec la distance désirée pour le régime d'usinage sélectionné.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du circuit objet de l'invention. Les fig. 1 à 3 représentent trois schémas élec triques de trois formes d'exécution différentes.
La fig. 4 est un diagramme explicatif représen tant la dépendance entre la tension et le courant dans ces différentes formes d'exécution.
Le circuit représenté à la fig. 1 comprend un transformateur 1 dont l'enroulement primaire 2 est relié à une source de courant alternatif non représen tée, qui est connectée aux bornes 3 et 4. Une résis tance 5 se trouve toujours en série avec l'enroule ment primaire 2, tandis qu'une résistance 6 peut être branchée en parallèle sur la résistance 5 au moyen d'un contacteur double susceptible d'actionner deux contacts indépendants 7 et 8.
Le transformateur 1 comprend un enroulement secondaire 9 qui débite sur deux cellules redresseuses 10 pour fournir un courant d'usinage redressé qui passe d'une pièce à usiner 11 à une électrode rotative 12 qui est consti tuée par un disque entraîné en rotation par un mo teur 13. La liaison entre l'électrode 12 et le secon daire 9 est réalisée au moyen d'un balai 14 frottant sur l'arbre du moteur 13. Ce dernier doit bien en tendu être isolé par rapport à la pièce 11.
La tension entre la pièce à usiner et l'électrode est mesurée au moyen d'un voltmètre 15 qui est branché en série avec deux résistances 16 et 17, la résistance 17 étant reliée au contact 8 qui permet de la court- circuiter.
Le circuit décrit permet d'obtenir deux régimes d'usinage différents, soit un régime d'ébauche lorsque le contact 7 est fermé, ce qui diminue la résistance du circuit primaire du transformateur 1, et un régime de finition obtenu par l'ouverture du contact 7 et la mise hors circuit de la résistance 6 afin d'aug menter la résistance dudit circuit primaire. En régime d'ébauche, la tension entre la pièce 11 et l'élec trode 12 est plus élevée qu'en régime de finition comme on le verra plus loin en référence à la fig. 4.
Pendant l'ébauchage, le voltmètre 15 est relié à la pièce et à l'électrode par l'intermédiaire des deux résistances 16 et 17 en série. Par contre, lors de la finition, les contacts 7 et 8 sont placés dans la posi tion représentée au dessin et la tension entre la pièce et l'électrode diminue. Cependant, comme la résistance 17 est court-circuitée, on peut obtenir, en dimensionnant convenablement les résistances 16 et 17 en fonction des résistances 5 et 6, que l'indi cation du voltmètre 15 soit la même qu'en régime d'ébauche lorsque la distance entre la pièce et l'élec trode n'est pas modifiée.
En principe, le voltmètre 15 n'est pas gradué en volts, mais il est muni d'un cadran qui porte un seul repère en face duquel l'aiguille du voltmètre doit être maintenue tout au long de l'usinage. Comme le voltmètre doit être main tenu dans la même position aussi bien pendant l'ébau- chage que pendant la finition, le maniement de la machine équipée du circuit décrit est très simple et consiste à assurer manuellement une avance de la pièce 11 par rapport à l'électrode de façon à main tenir l'aiguille du voltmètre en face du repère.
Les conditions de réglage de la machine sont expliquées ci-après en référence à la fig. 4, dans laquelle la ligne a représente la variation de la ten sion U entre la pièce et l'électrode en fonction du courant 1 d'usinage pour une distance déterminée entre la pièce et l'électrode. Pour une plus grande distance pièce - électrode, la courbe U = f (1) est donnée par la ligne b, tandis que pour une plus petite distance elle est donnée par la ligne c.
On suppose que le générateur fournit une tension à vide de 12 volts et la ligne d indique la dépendance entre la tension et le courant fourni par le générateur lors que les résistances 5 et 6 de la fig. 1 sont branchées en parallèle. Le point de travail s'établit à l'inter section de la ligne caractéristique du générateur et celle de l'ensemble pièce - électrode.
Lorsqu'on se trouve en régime d'ébauchage et que la distance pièce - électrode correspond à la ligne caractéris tique<I>a,</I> le point de travail se trouve en<I>a</I>, et la tension pièce - électrode mesurée est égale à Ual. Si la distance pièce-électrode varie, le point de travail se déplacera sur la ligne d et atteindra par exemple le point b1 si la distance pièce -électrode augmente ou au contraire le point cl si cette dis tance diminue, par exemple par suite d'une trop grande vitesse d'avance de la pièce à usiner en direc tion de l'électrode.
Les déplacements du point de travail sont donc accompagnés de variations de la tension pièce - électrode, cette tension devenant plus grande que Ual lorsque la distance pièce - électrode augmente et plus petite dans le cas contraire.
Si l'on admet que la ligne a est celle pour laquelle la distance pièce - électrode concorde avec la distance désirée, il suffira que le repère du voltmètre 15 soit placé de telle façon que l'aiguille se trouve en face de lui lorsque la tension pièce - électrode est égale à Ual. Chaque fois que l'aiguille du voltmètre s'écarte de son repère, l'ouvrier doit la ramener en face de celui-ci en modifiant de façon correspon- dante la distance pièce - électrode, ce qui se fait facilement car, en principe,
la pièce est fixée sur une table dont l'avance en direction de l'électrode est commandée au moyen d'une manivelle par exemple. .
Le diagramme de la fig. 4 montre encore une ligne e qui est la caractéristique du générateur lors que le contact 7 est ouvert et que la résistance du circuit primaire est plus grande et déterminée par la résistance 5.
Si l'on admet que la distance pièce électrode est telle que la caractéristique d'usinage soit donnée par la ligne a, le point de travail en finition s'établit en a2 et il pourra se déplacer le long de la ligne e si des variations de la distance pièce - électrode se produisent. Pour ce point de travail a2 on voit que le courant d'usinage est égal à 12 et vaut par exemple la moitié du courant d'usi nage d'ébauchage Il.
La tension entre la pièce et l'électrode pendant la finition est égale à Ua., et correspond approximativement aux trois. quarts de la tension Ual. Le rapport des résistances 16 et 17 doit être tel que la tension Uaz provoque une même déviation du voltmètre branché en série avec la résis tance 16 que la tension Ual lorsqu'il est branché en série avec les résistances 16 et 17.
Le schéma selon la fig. 2 correspond sensiblement à celui de la fig. 1, mais les changements de régime d'usinage ne sont plus obtenus en variant la résis tance du circuit primaire. Dans cette forme d'exé cution, l'enroulement primaire 2 du transformateur 1 présente une prise intermédiaire 18 qui est reliée à un contacteur 19 permettant de modifier le nombre de spires utilisées de cet enroulement et de sélection ner ainsi le régime d'usinage désiré.
Lorsque la tension d'alimentation est appliquée à une partie seulement de l'enroulement primaire 2, c'est-à-dire lorsque le contacteur 19 relie la borne 3 à la prise 18, la tension au secondaire est maximum, ce qui cor respond au régime d'ébauchage, tandis que, lorsque tout l'enroulement primaire est soumis à la tension de la source, la tension au secondaire est plus faible puisque le rapport de transformation du transfor mateur est modifié, ce qui donne le régime de fini tion. Le circuit primaire du transformateur ne comprend pas de résistance, mais le courant maxi mum est limité par une résistance 20 placée dans le circuit secondaire.
Les résistances 16 et 17 qui étaient branchées en série avec le voltmètre 15 dans la fig. 1 sont remplacées dans cette forme d'exécu tion par des résistances 21 et 22 qui peuvent être branchées en parallèle au moyen d'un contacteur 23 accouplé mécaniquement au contact 18 de sélection du régime d'usinage.
Lorsque le contact 19 relie la totalité de l'enroulement primaire 2 à la source de tension, ce qui correspond au régime de finition, avec une tension plus basse entre la pièce et l'élec trode, le contact 23 branche la résistance 22 en parallèle sur la résistance 21 de façon à diminuer la résistance désirée dans le circuit de mesure du voltmètre 15 et à obtenir une même déviation de l'aiguille de ce dernier pendant le régime de finition que pendant le régime d'ébauchage, lorsque la dis tance pièce - électrode est maintenue constante. La caractéristique du circuit selon la fig. 2 est aussi représentée à la fig. 4 et elle est donnée par la ligne d pour le régime d'ébauchage et par une ligne f pour le régime de finition.
On voit que la tension à vide est plus faible en régime de finition qu'en régime d'ébauchage et elle atteint par exemple 8 volts. Le point de travail en régime de finition se trouve aussi en a-, mais, lors de variations de la distance pièce électrode, il se déplace sur la ligne f au lieu de se déplacer sur la ligne e comme dans le cas de la fig. 1.
Les deux formes d'exécution décrites représentent des circuits spécialement conçus pour équiper des machines destinées à l'usinage de séries de pièces présentant toutes sensiblement la même surface à usiner. La forme d'exécution selon la fig. 3 repré- sente un circuit prévu pour équiper des machines susceptibles d'usiner des pièces dont la surface à travailler peut varier dans de fortes proportions. Comme on l'a indiqué plus haut, la tension entre la pièce et l'électrode est déterminée notamment par la densité de courant dans la couche de liquide qui sépare ces deux pièces lorsqu'on admet comme constante la distance les séparant l'une de l'autre.
Il est clair que, si la surface usinée augmente et que l'on veut conserver la même densité de courant pour avoir la même tension pour une même distance, il faut que le courant total d'usinage augmente pro portionnellement à la surface usinée. Pour obtenir ce résultat, le circuit selon la fig. 3 correspond à une combinaison des circuits selon les fig. 1 et 2.
L'en roulement 2 primaire du transformateur 1 présente aussi une prise médiane 18 qui est utilisée pour le régime d'ébauchement, mais le circuit primaire com prend en outre un jeu de résistances 24 à 29 qui sont branchées en série avec l'enroulement primaire et qui sont commutables au moyen d'un commuta teur double 30 et 31. Le contacteur de sélection d'usinage 19 est prévu de façon à relier la prise médiane 18 au commutateur 30 pour le régime d'ébauchage tandis que, pour le régime de finition, il relie le commutateur 31 avec une prise 32 prévue à une extrémité de l'enroulement primaire 2.
Le voltmètre 15 a été remplacé par un relais 33 à cadre mobile agencé de façon à fermer l'un ou l'autre de deux contacts 34 et 35 suivant que la tension entre la pièce et l'électrode est plus haute ou plus basse que la tension correspondant à l'écart désiré entre elles. Chacun de ces contacts 34 et 35 commande un relais 36 respectivement 37 contrôlant chacun l'alimentation d'une lampe 38 et 39. De cette façon, le dispositif de contrôle indique par l'allumage d'une lampe que la distance pièce - élec trode est trop grande et par l'allumage de l'autre lampe que cette distance est trop faible. Lorsque la distance est correcte, les deux lampes 38 et 39 sont éteintes.
Le relais 33 à cadre mobile est alimenté comme le voltmètre de la fig. 1 par deux résistances 16 et 17, la seconde pouvant être court-circuitée par un contact 8 relié mécaniquement au commuta teur 19. Le circuit primaire comprend encore deux interrupteurs 40 et 41 à bouton pressoir et un inter rupteur 42 commandé par un dispoµitif manométri- que comprenant une membrane 43 soumise à la pression d'un liquide arrivant par une conduite 44.
Cet interrupteur 42 est ouvert à l'état de repos grâce à l'action d'un ressort 45 qui agit sur la membrane. A l'état de repos, l'interrupteur 41 est fermé par un ressort non représenté et l'interrupteur 40 est ouvert. Le liquide sous pression qui est amené par la conduite 44 est celui qui est utilisé dans les ma chines de ce genre pour former la couche d'électro lyte entre la pièce à usiner et l'électrode. Ce liquide est mis sous pression par une pompe non représentée entraînée par le moteur 13.
Pour la mise en marche de la machine, l'opérateur appuie sur le bouton 40, ce qui envoie du courant dans le transformateur 1 et ce qui met en même temps en marche le moteur 13 par une connexion non représentée. Dès que ce moteur a atteint une vitesse suffisante, le liquide est envoyé sous pression et en agissant sur la mem brane 43 il ferme le contact 42, -de sorte que l'opé rateur peut relâcher le bouton de l'interrupteur 40 et que la machine reste en fonction tant que la pression est maintenue dans la conduite 44. Pour commander l'arrêt de la machine, il suffit d'appuyer sur le bouton de l'interrupteur 41 pour couper l'ali mentation.
Le contacteur 19 permet de sélectionner un ré= gime d'usinage de finition ou d'ébauchage. Lors du passage d'un régime à l'autre, la résistance qui est branchée en série dans le circuit primaire doit être modifiée si l'on désire que les lignes caractéristiques du générateur soient toujours représentées par les lignes<I>d</I> et f de la fig. 4.
En effet, si la même résis tance était conservée dans le circuit primaire pendant le régime d'usinage fin et pendant le régime d7ébau- chage, en choisissant que la caractéristique du géné rateur soit donnée par la ligne d de la fig. 4 pour l'ébauchage, la ligne caractéristique pour la finition serait donnée par une droite représentée en pointillés et désignée par g à la fig. 4,
par suite de la modi fication de l'influence de la résistance du circuit primaire en tenant compte de la modification du rapport de transformation du transformateur qui intervient lorsqu'on passe d'un régime à l'autre. Cet inconvénient est évité par l'emploi du contacteur double 30, 31 et les résistances 27, 28 et 29 ont une valeur plus élevée que les résistances 24, 25 et 26. Cette dernière peut varier selon une progres sion géométrique pour permettre d'ajuster la résis tance du circuit primaire en fonction de la grandeur de la surface usinée.
En pratique, il suffit que cette résistance soit approximativement adaptée et l'on obtient des résultats satisfaisants en donnant à la résistance 25 une valeur double de celle de la résis tance 24 et à la résistance 26 une valeur double de celle de la résistance 25.
On pourrait bien entendu prévoir des modifica- tions aux formes d'exécution représentées et notam ment on pourrait prévoir plus de deux régimes d'usi nage dans le circuit. Bien entendu, le dispositif d'indication pourrait être réalisé de façon différente et le voltmètre ou le relais à cadre mobile pourrait être remplacé par exemple par un montage compre nant des tubes électroniques.
En variante, le dispositif d'indication pourrait assurer automatiquement l'avance de la pièce par rapport à l'électrode en commandant un servo moteur. Ce dernier pourrait, par exemple, être cons titué par un moteur électrique qui serait enclenché, de façon intermittente, par un relais analogue au relais 36 de la fig. 3 de façon à rapprocher la pièce de l'électrode chaque fois que la tension entre ces dernières dépasse la valeur Ual en ébauchage ou Ua. en finition en référence à la fig. 4.
Dans les formes d'exécution décrites, on a tou jours supposé que la distance électrode - pièce était la même en régime d'ébauchage et de finition, mais on pourrait aussi choisir les résistances modifiant la sensibilité de l'élément sensible de façon à obtenir une distance plus faible en finition qu'en régime d'ébauchage.