Appareil d'usinage par décharges électriques et procédé de mise en action de cet appareil La présente invention a pour objets un appareil d'usinage par décharges électriques, comprenant des moyens pour provoquer des décharges électriques d'érosion successives à travers un intervalle en pré sence d'un agent de refroidissement, et un procédé de mise en action de cet appareil.
Suivant la pratique moderne dans le domaine de l'usinage par décharges électriques, l'électrode qui détermine la forme du trou ou cavité en cours de découpage, est mise en position par rapport à la pièce à usiner et est avancée en direction de cette dernière pendant l'usinage au moyen d'un méca nisme d'avance asservi automatique qui répond à certaines conditions préalablement établies de tension et/ou de courant d'arc.
En pratique, on rend le moteur qui commande la position de l'électrode d'usinage sensible aux changements de la tension d'entrée moyenne dans l'intervalle d'usinage. Ce mécanisme de commande d'avance fournit des résultats améliorés par rapport aux mécanismes d'avance manuels, mais laisse beau coup à désirer en ce qui concerne la précision de la dimension et du fini, en particulier lorsqu'on utilise des électrodes relativement lourdes.
L'appareil d'usinage selon l'invention est caracté risé en ce qu'il comprend des moyens destinés à produire un déplacement relatif d'une électrode par rapport à une pièce à usiner en réponse à un chan gement de la tension aux bornes dudit intervalle, et des moyens sensibles à la tension d'amorçage des décharges, ces derniers moyens comprenant un dis positif d'emmagasinage d'énergie relié aux bornes dudit intervalle de manière à emmagasiner les impulsions de ladite tension d'amorçage des déchar ges, le tout étant agencé de manière que lesdits moyens de déplacement fonctionnent en réponse aux impulsions de tension emmagasinées.
Le procédé de mise en action de cet appareil est caractérisé en ce qu'on applique des impulsions à travers ledit intervalle, en ce qu'on charge ledit dis positif d'emmagasinage d'énergie pour produire une tension égale à la tension d'amorçage des décharges, en ce qu'on compare la tension ainsi emmagasinée à une tension de référence et en ce qu'on produit un mouvement relatif entre l'électrode et la pièce à usiner qui est une fonction de la différence entre ces deux tensions.
Par tension d'amorçage , on désigne la tension de pointe qui existe pendant une certaine période de temps de l'ordre de une à deux microsecondes où, en d'autres termes, pendant une période suffi sante pour ioniser l'intervalle d'usinage. La titulaire a découvert qu'il peut exister des tensions transi toires de beaucoup plus grande amplitude à travers l'intervalle pendant de courtes périodes de temps qui sont insuffisantes pour provoquer son ionisation. L'appareil d'usinage selon la présente invention utilise les impulsions de la tension d'amorçage exis tant à travers l'intervalle, c'est-à-dire les impulsions de tension provoquant l'amorçage de l'arc dans l'intervalle.
Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans lesquels la fig. 1 est un graphique de la forme d'onde de tension qui existe couramment dans un circuit d'usinage à décharges électriques comprenant des condensateurs ; la fig. 2 est un graphique d'un autre exemple de ladite forme d'onde de tension ; la fig. 3 est un graphique de la forme d'onde de tension d'une décharge en arc dans un circuit d'usinage à décharges électriques à transformateur d'adaptation ou autre circuit dans lequel il n'existe sensiblement pas de capacité aux bornes de l'inter valle de décharge ;
la fig. 4 est un schéma du circuit d'un appareil d'usinage par décharges du type à oscillateur à relaxation, dans lequel le dispositif d'avance méca nique de l'électrode est commandé par une tension dont la forme peut être du type représenté soit sur la fig. 1, soit sur la fig. 2 ; la fig. 5 est un schéma du circuit d'un dispositif de commande de l'avance de l'électrode sensible à la tension d'amorçage d'un appareil d'usinage par décharges électriques présentant une source de cou rant à adaptation d'impédance ; la fig. 6 est une variante du circuit de la fig. 5 ;
la fig. 7 est une vue schématique d'un dispositif d'avance mécanique actionné hydrauliquement et destiné à être commandé par le circuit de la fig. 5 ou celui de la fig. 6, et la fig. 8 est une coupe à plus grande échelle de la soupape de commande hydraulique utilisée dans le dispositif de la fig. 7.
En se référant aux fig. 1 et 2, la fig. 1 représente une courbe d'onde de tension type suivant laquelle cette tension charge un condensateur de A à B, la rupture diélectrique de l'arc se produit en B et la tension d'arc tombe rapidement au point C. La con- duction à travers l'intervalle se produit de C à D, puis, par la décharge normale du condensateur, la tension d'arc tombe à la valeur E qui est inférieure à celle nécessaire pour l'ionisation de l'intervalle, après quoi le condensateur se recharge comme indi qué par la courbe FG et le cycle se répète.
On notera que la courbe CDEF est toujours positive, ceci étant caractéristique d'un état d'équilibre par ticulier de l'inductance et de la capacité du circuit.
La fig. 2 représente un graphique dans lequel les décharges d'arc le long de la ligne OR devien nent tout à fait négatives en R, où la décharge cesse et la charge normale du condensateur se produit comme indiqué par la ligne RS.
Dans les dispositifs de commande d'avance méca niques de l'électrode d'un appareil d'usinage par décharges électriques, le facteur significatif qui commande l'écartement de l'électrode et de l'ouvrage est le potentiel de rupture du diélectrique entre eux deux. Pour un diélectrique présentant un gradient uniforme de rigidité diélectrique, l'écartement pour lequel se produit l'arc est toujours le même pour une tension de rupture particulière. Par exemple, on va considérer un diélectrique uniforme avec une rigidité de 100 volts pour 2,5 mm. Alors, chaque fois qu'un potentiel de 100 volts est appliqué aux bornes d'un intervalle de 2,5 mm, il se produit une rupture du diélectrique et une décharge.
Par conséquent, si l'intervalle est supérieur à 2,5 mm il ne se produit pas de décharge ; et si l'électrode est avancée vers le bas, elle ne peut pas s'approcher de l'ouvrage à une distance inférieure à 2,5 mm sans qu'il se pro duise de décharge. Ainsi, il est évident que la ten sion de pointe ou d'amorçage de toute forme d'onde donnée, comme indiqué en B, G, O et S sur les fig. 1 et 2, est la seule tension ayant une importance réelle dans la commande du servomoteur d'avance mécanique de l'électrode d'un appareil pour l'usi nage par décharges électriques.
Toutefois, la tension moyenne à travers l'inter valle varie et même la tension de crête à crête peut varier de façon considérable à partir de la tension d'amorçage. Elle varie de façon significative pour des ondes ayant la même tension d'amorçage, mais de formes différentes. Jusqu'à présent, les circuits de commande de l'avance mécanique de l'électrode ont utilisé une tension d'arc moyenne, ou pas de tension du tout, c'est-à-dire un court-circuit vrai comme signal d'avance mécanique. Ces circuits fonctionnent assez bien, c'est-à-dire que l'électrode recule lors d'un court-circuit et avance vers le bas en circuit ouvert.
En cas d'utilisation d'une tension d'entrée moyenne pour commander l'avance méca nique, on peut régler les paramètres du circuit de façon qu'il se produise une découpe satisfaisante, pour autant que la forme d'onde ne change pas.
Sur la fig. 3, la titulaire a représenté graphique ment la forme d'onde de tension d'arc qui existe dans un circuit d'usinage à décharge électrique à transformateur d'adaptation ou dans d'autres types de circuits dans lesquels il n'existe pas de capacité aux bornes de l'intervalle d'usinage. Dans ce cas, la forme d'onde en circuit ouvert est indiquée par la courbe TUV, la tension de crête étant la même que sur les fig. 1 et 2. La courbe XYZ représente un état dans lequel l'arc s'allume en Y, sa durée correspondant à YZ. Un plus grand écartement de l'électrode et de l'ouvrage pourrait provoquer l'amorçage de l'arc au point U.
On peut se rendre compte qu'en ce qui concerne la tension moyenne, il y a très peu de différence entre un arc qui s'allume à une tension équivalente au point U de la fig. 3, par exemple, et un arc qui s'allume au point Y, bien que cette petite différence provoquée par la tension d'amorçage supérieure dans le pre mier cas représente toute la différence de la com mande de l'écartement de l'électrode entre un écartement trop grand et un écartement trop petit. L'écartement de l'électrode est le même pour les tensions de rupture indiquées aux points B, G, O, S et U des fig. 1 à 3 et les tensions de commande du dispositif d'avance mécanique sensible à la ten sion d'amorçage ne présentent pas de différences à l'entrée.
Au cours du fonctionnement de l'appareil d'usi nage par décharges électriques, il se produit des variations des tensions de rupture de l'arc pour plusieurs raisons, à savoir 1. Une sensibilité insuffisante du dispositif d'avance asservi, c'est - à - dire qu'une impulsion peut effectuer l'amorçage immédiatement avant que l'électrode avance et une autre impulsion immédia tement après qu'elle a avancé.
2. Une accumulation de dépôts dans l'intervalle de décharge.
3. Des variations dans l'érosion de l'électrode et de l'ouvrage (une petite surface se désagrège ou s'écaille avant une autre).
4. Une variation dans la rigidité diélectrique de l'agent de refroidissement.
5. Une vibration de l'appareil qui provoque une avance irrégulière de l'électrode.
Ces variations provoquent des fluctuations de la tension d'amorçage qui provoquent, à leur tour, un fonctionnement irrégulier du circuit entre des limi tes extrêmes, bien qu'un découpage satisfaisant se produise, à moins que la différence entre la tension d'amorçage et celle à laquelle cesse la décharge devienne très faible, auquel cas l'appareil a ten dance à devenir instable.
Evidemment, il se produit une perte de l'efficacité de découpage lorsque la tension de commande de l'avance mécanique émigre au-delà de la tension de rupture indiquée par les points B, G, O, S, U ou au-dessous du point C, ce dernier représentant pratiquement un état de court- circuit. Alors, également, lorsque la distance d'écla tement est trop grande, il se produit une découpe excessive qui peut être très défavorable lorsque la précision quant aux dimensions et au fini est de grande importance, en particulier pour les appa reils à haute tension.
Il est ainsi évident que la tension d'amorçage est de la plus grande importance pour la command d'un appareil d'usinage par décharges électriques automatique.
On va se référer maintenant à la fig. 4 dans laquelle on a représenté schématiquement le circuit d'un appareil d'usinage par décharges électriques du type à oscillateur à relaxation. Dans ce cas, l'électrode 10 est disposée à distance d'une pièce à usiner 12 et l'oscillateur comprend un condensa teur 14, une source de tension 16 et une résistance 18 reliés aux bornes de l'intervalle de décharge, comme représenté. Une bobine d'induction 13 constitue l'inductance inhérente au circuit.
La caractéristique de décharge et de charge du condensateur d'un tel circuit est celle de la fig. 1. Le condensateur 14 se charge comme indiqué par la courbe AB, l'arc s'allume en B et la tension tombe le long de la courbe BCDE.
La position de l'électrode 10 est commandée par un moteur électrique présentant un induit 20 et un bobinage d'excitation 22 alimenté par une source de tension 24. L'induit 20 est accouplé à l'électrode 10 au moyen d'une boite à engrenage réducteur et d'une crémaillère et d'un pignon ou autre méca nisme approprié, non représenté. Le moteur est réversible suivant le sens de la tension aux bornes de l'induit 20 et l'électrode est réglée en consé quence. Ce dispositif d'avance asservi de l'électrode est bien connu en pratique et ses détails ont été omis dans un but de simplification et de brièveté.
Un second condensateur 26 est connecté aux bornes de l'intervalle compris entre l'électrode 10 et la pièce 12 et est chargé à partir de la source de tension d'arc 16 par l'intermédiaire d'un redres seur 28. Par conséquent, on se rend compte que la tension de crête d'arc B (fig. 1) est emmagasinée dans le condensateur 26 lors de chaque oscillation de la tension et cette tension reste emmagasinée lors de la décharge le long de la courbe BCDE, étant donné que le redresseur 28 bloque cette tension dans l'intervalle à partir du condensateur 26. Il est évi dent que la tension de crête d'arc n'est pas néces sairement égale à la tension réelle de la source 16, dont l'amplitude est réglée en fonction de l'inter valle de décharge.
Une source de tension de référence 32 est con nectée à l'induit 20 en opposition par rapport à la source de tension 16, et une résistance shunt 30 est connectée aux bornes du condensateur 26. La ten sion fournie par la source de tension 32 peut être appelée tension de recul étant donné qu'elle a tendance à contraindre l'induit 20 du moteur à faire reculer l'électrode 10 à l'écart de la pièce à usiner. Lorsque la tension de recul dépasse la tension aux bornes de l'induit prélevée sur le circuit de l'oscil lateur à relaxation, l'électrode est reculée à l'écart de la pièce et l'électrode est avancée dans le cas contraire. Lorsque les tensions sont équilibrées aux bornes de l'induit, l'électrode est maintenue en rela tion de découpage optimum qui est préalablement déterminée par le choix des paramètres du circuit.
Dans le fonctionnement du circuit représenté schématiquement sur la fig. 4, on va supposer que la tension de crête de l'oscillateur est supérieure à la tension de référence 32. Cette tension de crête est alors emmagasinée dans le condensateur 26 et le courant circule du condensateur 26 à travers l'induit 20 dans un sens tel que l'induit fait avancer vers le bas l'électrode 10.A mesure que l'électrode avance, la tension d'amorçage B (fig. 1) diminue naturellement d'amplitude étant donné que l'arc s'allume à une tension inférieure et la tension de crête emmagasinée dans le condensateur 26 diminue et devient finalement égale en amplitude à celle de la source 32, après quoi l'électrode cesse son avance vers le bas.
Au cas où l'électrode avance sur une trop grande distance, la tension de crête emmaga sinée dans le condensateur 26 est inférieure à la tension de la source 32 et la tension appliquée à l'induit est inversée en provoquant le recul de l'élec trode afin d'égaliser les tensions. Le courant prove nant de la source de référence 32 est naturellement bloqué à partir de l'intervalle par le redresseur 28. La résistance shunt 30 dissipe l'énergie emmagasinée dans le condensateur 26 qui n'est pas utilisée au cours du fonctionnement de l'induit 20 et fournit un shunt pour le courant traversant l'induit à partir de la source 32 pendant un recul de l'électrode.
Par conséquent, on se rend compte que l'induit 20 est sensible aux tensions d'amorçage ou de crête du circuit à décharges en arc, et non pas à la tension moyenne comme c'est le cas pour les dispositifs de la technique antérieure.
Le circuit de la fig. 4 est assez défavorable lors qu'on utilise de grandes électrodes lourdes, comme celles utilisées lorsqu'on découpe des cavités de matrices de forgeage, etc., étant donné qu'une puis sance relativement grande doit être prélevée sur le circuit d'alimentation de l'arc par le conden sateur 26, puissance qui est nécessaire pour une réponse correcte de l'induit 20, mais qui est en grande partie perdue au cours de la décharge à travers la résistance 30. Alors, le circuit de com mande de l'avance de l'électrode de la fig. 4 ne peut fonctionner qu'avec une alimentation de l'arc du type à décharge de condensateur, en raison du temps de réponse relativement médiocre de la diode au silicium 28, et est ainsi limité quant à son application.
La fig. 5 représente un circuit de commande de l'avance de l'électrode sensible à une tension d'amorçage de crête utilisant des tubes à vide. L'un des facteurs importants dans chacun des circuits représentés est que les impulsions de la tension d'amorçage existant aux bornes de l'intervalle doi vent être en quelque sorte emmagasinées pendant une période de temps suffisante pour fournir un fonctionnement stable du moteur d'avance.
La durée de chaque impulsion de la tension d'amorçage est courte, étant donné qu'elle est de l'ordre d'une microseconde ou moins pour les appareils de pré cision, et un circuit plus précis, tel que celui de la fig. 5, est nécessaire pour l'enregistrer et transmet tre un signal satisfaisant.
Sur la fig. 5, l'électrode 10 et la pièce 12. sont reliées aux bornes d'une source de courant four nissant des impulsions appropriées. Les impulsions de la tension d'amorçage de l'arc sont emmagasinées dans un condensateur 34 qui se charge à travers un triode 36 qui fonctionne comme une diode, du fait que sa grille de commande est reliée à l'anode et présente un niveau équipotentiel à cette dernière. Ainsi, toute diode ou demi-conducteur pourrait être substitué à la triode 36 représentée à la fig. 5. Une source de tension 38 fournit la tension de référence qui est comparée avec la tension d'amorçage à des fins de réglage.
La source 38 fournit une polarisa tion négative appropriée sur la grille d'une pen- tode 40, afin de rendre ce tube normalement non conducteur. Le tube 40 peut être constitué par une rangée de tubes montés en parallèle ou par un tube ayant une puissance suffisamment grande pour actionner l'induit 42. Une résistance 44 limiteuse de courant est connectée au circuit de grille de la pentode 40.
Une source de tension de recul 46 est connectée en série avec une résistance 48 de signal, toutes deux étant montées en parallèle aux bornes de l'induit 42. Une source 50 de tension d'avance vers le bas est montée en série avec la source 38 et en opposition avec la source 46. La borne 54 est reliée à la plaque du tube 40, à l'induit 42 et à la résis tance 48. Un potentiomètre 52 est connecté en parallèle aux bornes de la source de tension 50 et à la grille écran du tube 40.
Dans ce circuit, on n'utilise la source 38 que comme référence, les sources 46 et 50 fournissant le courant nécessaire pour faire tourner l'induit "42. Ce dernier présente des besoins en puissance consi dérablement supérieurs à ceux utilisés dans le mon tage de la fig. 4 par exemple. Au cas où l'on utilise des induits de moteur ayant de plus grands besoins en puissance, il conviendrait de connecter un ampli ficateur aux bornes 54, 56 pour obtenir plus de puissance pour la rotation de l'induit.
Le fonctionnement du circuit représenté sur la fig. 5 est le suivant La source de tension 38 est réglée pour rendre le tube 40 non-conducteur lorsque les impulsions de la tension de crête emmagasinées dans le con densateur 34 sont inférieures à la tension voulue correspondant à des conditions d'usinage choisies. Une augmentation de la tension aux bornes du condensateur 34 signale une augmentation de l'inter valle d'arc et cette tension supérieure rend la pen- tode 40 conductrice et contraint un courant à passer de la borne 39 à la borne 41, en faisant tourner ainsi l'induit 42 pour faire avancer l'électrode 10 vers le bas.
En l'absence d'un signal, le tube 40 est bloqué et l'induit 42 tourne dans le sens opposé pour faire reculer l'électrode 10, la puissance étant four nie à partir de la source de tension 46 par l'inter médiaire de la résistance 48.
Dans le circuit de la fig. 5, l'induit 42 présente normalement de plus grands besoins en puissance que l'induit de la fig. 4. Pour des induits de moteur de ce type, un amplificateur, de préférence du type à transistor, peut être connecté aux bornes 39 et 56.
Lors d'un état nul sans rotation de l'induit, la tension aux bornes du condensateur 34 est suffi sante pour rendre le tube 40 partiellement conduc teur, après quoi la chute de tension, à travers la résistance 48 équilibre la tension de la source 46. Normalement la tension sur le condensateur 34 est légèrement en excès par rapport à cet état nul, ce qui rend le tube 40 sensiblement plus conducteur, auquel cas la tension à travers la résistance 48 dépasse légèrement celle de la source 46 et il se produit une lente rotation de l'induit 42 afin de faire avancer l'électrode suivant l'enlèvement de la matière.
La fig. 6 représente un circuit de commande d'avance à transistors. Ce circuit constitue une variante de celui de la fig. 5 et seule est représentée la partie modifiée du circuit qui se trouve au-delà des points 58 à 60 de la fig. 5.
Sur la fig. 6, un transistor pnp 62 et un tran sistor npn 64 sont connectés en parallèle aux bornes de l'induit 42, des sources de tension 66, 68 étant montées en série et en relation de polarités opposée entre l'induit et les transistors respectifs.
La génération d'un signal de tension approprié à travers la résistance 70, en réponse à l'état con ducteur du tube 40, contraint le point 72 à devenir négatif de sorte que le transistor 62 est rendu conducteur et la tension de la source 66 est appli quée à l'induit 42, en provoquant ainsi l'avance de l'électrode vers le bas.
Lorsque le signal de tension reçu à partir du condensateur 34 est insuffisant pour rendre le tube 40 conducteur, aucune tension n'est engendrée aux bornes de la résistance 70 et le point de réfé rence 72 devient positif. Ceci bloque le transistor 62 et rend le transistor 64 conducteur. La tension de la source 68 fournit alors un courant de recul à l'induit 42, en provoquant le recul de l'électrode 10.
On se rend compte que lorsque la tension aux bornes de la résistance 70 est égale à celle de la source 74, le point de référence 72 est à un potentiel nul et les deux transistors sont bloqués. Ceci cons titue l'état nul de ce circuit et ce point nul est réglé naturellement pour se produire lorsque les impulsions de la tension de crête emmagasinées dans le conducteur 34 correspondent à la tension d'amorçage voulue, comme indiqué sur la fig. 3. Des tensions d'amorçage supérieures à cette valeur provoquent l'avance de l'électrode de haut en bas en raison d'une augmentation de la tension de signal sur la résistance 70, et des tensions d'amorçage infé rieures à cette valeur provoquent la chute de la tension de signal sur la résistance 70 et le recul de l'électrode.
Ainsi, on se rend compte que le circuit de la fig. 6 présente un fonctionnement symétrique.
Comme susmentionné, les dispositifs d'avance mécanique, décrits ci-dessus, comportent tous un moteur électrique pour régler la position de l'élec trode. Le moteur est connecté habituellement au porte-électrode par l'intermédiaire d'un train d'en grenages réducteur à rapport élevé et il en résulte un dispositif d'avance très satisfaisant. Toutefois, lorsqu'on utilise des électrodes dont le poids est relativement grand, par exemple lorsqu'on usine de grandes matrices de forgeage ou d'emboutissage, le moteur d'avance et l'appareil associés deviennent assez volumineux et il se produit un ralentissement notable de la réponse au signal et un certain jeu mécanique devient inévitable.
La titulaire a constaté que la mise en position de l'électrode par un moyen hydraulique surmonte les inconvénients susmentionnés pour autant qu'on utilise une soupape de commande à faible inertie, à réponse rapide. Les fig. 7 et 8 représentent un tel dispositif hydraulique.
En se référant à ces figures, on se rend compte que les bornes 39 et 41 de la fig. 7 correspondent aux bornes 39 et 41 des fig. 5, 6 ou aux bornes correspondantes de l'induit de la fig. 4. Les circuits détecteurs et amplificateurs décrits ci-dessus peu- vent être par conséquent identiques et ne seront pas décrits de nouveau.
L'électrode 10 (qui peut peser quelques dizaines de grammes ou plusieurs centaines de kilos) est maintenue par une douille 152 portée par une plaque isolante 150. Cette dernière est portée à son tour par une tige 102 qui est fixée à un piston 104 situé dans un cylindre 100. Il est évident que le cylin dre 100 est monté rigidement sur la colonne de l'appareil. La soupape de commande hydraulique asservie qui règle l'écoulement du fluide dans cha que extrémité du cylindre 100 est désignée de façon générale par le numéro de référence 122. Cette sou pape est représentée en détail sur la fig. 8.
Le circuit de fluide comprend un réservoir 128 qui contient un fluide 130. Le fluide est aspiré à travers un filtre 132 par l'intermédiaire d'une con duite d'aspiration d'entrée 134 par une pompe 136. La pompe, qui fonctionne dans une gamme de pres sions comprises entre 35 et 210 kg/cmz, refoule le fluide à travers une soupape de retenue 138 et un filtre 140 dans un accumulateur 142 qui emmagasine la pression hydraulique et élimine une surpression. Une conduite sous pression 146 est reliée à un ori fice d'admission 118 de la soupape 122.
Le circuit hydraulique est complété par la soupape à travers le cylindre hydraulique, et tout écoulement du fluide s'échappe par l'orifice d'évacuation 114 de la sou pape dans une conduite 148.
Comme on le voit sur la fig. 8, la soupape 122 présente une paire de bobines d'excitation 124 et 126. Ces bobines peuvent être montées en série, en paral lèle ou en push-pull , étant donné qu'il suffit de mettre les bobines correctement en phase, de façon à obtenir le fonctionnement voulu avec une inver sion de polarité aux bornes de ces dernières. Dans le cas représenté, les bobines sont montées en paral lèle. La soupape 122 est une soupape à deux étages et comporte un premier étage sensible et un second étage qui est actionné en réponse au fonctionnement du premier étage à réponse rapide.
En d'autres ter mes, il existe dans la soupape proprement dite une amplification hydraulique qui provoque l'amplifica tion dans le second étage des différences de pression relativement faibles engendrées dans le premier étage de façon que des pressions bien supérieures soient appliquées pour actionner le piston 104.
Le premier étage ou étage actionné électrique ment de la soupape est commandé par une arma ture 166. Cette armature est montée à pivot en 168 et sa position est commandée par un aimant per manent 176 et par les bobines 124, 126 qui ajoutent ou soustrayent leur flux suivant leur excitation.
Les parties de plus grand diamètre du tiroir 172 de la soupape sont également proportionnées de façon qu'à l'état de repos représenté, il existe un jeu suffisant pour permettre un écoulement de fuite compris entre 10 et 20 % de l'écoulement nor mal à travers la soupape. C'est-à-dire que le fluide s'écoule à travers l'orifice sous pression 118, autour d'une partie 184 du tiroir, par l'intermédiaire d'un passage 158, de filtres 160, de passages 154 et 156 dans des ajutages 162 et 164. Des passages 180, 182 et des orifices 116 et 120 sont ouverts à cet écoule ment, mais attendu que la soupape est équilibrée, aucune action n'en résulte.
On va supposer que la polarité des bornes 39 et 41 (fig. 7) est telle que l'avance vers le bas de l'électrode 10 est demandée. Dans ce cas, les bobines 124, 126 sont excitées à une polarité telle que l'armature 166 est attirée en direction de l'aju- tage 164 et à l'écart de l'ajutage 162.A mesure que l'armature 166 se déplace en direction de l'ajutage 164, une pression accrue est engendrée dans les passages 154, 180 et la pression diminue dans les passages 156, 182, et le tiroir 172 de la soupape se déplace vers la droite.
Ceci expose, l'orifice<B>116</B> à la pression totale de l'orifice<B>118</B> et l'orifice 120 communique avec l'orifice d'échappe ment 114 par le mouvement de la partie 186 du tiroir qui découvre un passage 187. Ainsi, la pression est accrue dans l'orifice 116 et est diminuée dans l'orifice 120 de sorte que le piston 104 est déplacé vers le bas.
Lorsque le retrait ou recul de l'électrode est demandé, les bobines 124, 126 sont polarisées en sens opposé et un mouvement opposé de l'arma ture 166 engendre une pression sur l'orifice 120 et un échappement à l'orifice 116.
L'avantage de la soupape à deux étages dans le fonctionnement du dispositif d'avance mécanique ressort clairement de ce qui précède lorsqu'on con sidère que la distribution des pressions de fluide à partir du premier étage de la soupape peut être assurée par une différence nette de 0,07 ou 0,14 kg/cm-' sur le tiroir 172. Le cylindre 100 peut fonctionner à 70 kg/cm= ou plus et présenter une surface de piston de 64,5 cm' ou plus pour engen drer une force atteignant 22 700 kg. Il serait extrê mement difficile d'actionner directement le tiroir 172 avec une sensibilité suffisante, alors que le fonc tionnement de l'armature<B>166</B> avec les forces élec triques relativement faibles disponibles est très pratique.
Ainsi, on obtient un mécanisme d'avance à grande puissance, à action rapide et extrême ment sensible.
En outre, comme susmentionné, le dispositif d'avance hydraulique décrit ci-dessus est tout à fait exempt de jeu. Ainsi qu'on le sait, les engrenages droits présentent de façon inhérente un jeu consi dérable et ceci provoque un jeu considérable dans la transmission des dispositifs d'avance entièrement électriques qui doivent utiliser un train d'engre nages réducteur.
Au cours d'une opération d'usinage par déchar ges électriques, l'électrode peut être descendue à une vitesse de 50 cm par minute. A mesure que l'électrode s'approche de l'ouvrage et établit un intervalle de 0,075 mm environ, l'usinage commence et le servomoteur doit s'arrêter et avancer ensuite à une très faible vitesse. S'il existe un jeu trop grand dans le dispositif d'avance, l'électrode avance trop et le circuit détecteur commande instantané ment un recul. Lors du recul le jeu provoque un excès de course dans le sens opposé et il en résulte une instabilité continue qui est nuisible au fonction nement du dispositif.
Dans le dispositif d'avance hydraulique décrit, qui est étanche au fluide et ne comporte pas d'air ou gaz prisonnier et qui est à circulation continue, l'instabilité est entièrement éliminée. Un mouve ment de l'électrode de quelques dizaines de microns ou même de quelques microns, ou une avance maxi mum vers le bas à 50 cm par minute, sont effectués sensiblement sans jeu avec un équipement construit correctement, même avec des grandes électrodes. Une décélération rapide de l'électrode, par exem ple, a tendance à comprimer le fluide hydraulique, mais attendu que le fluide est sensiblement non compressible, il en résulte que l'électrode est arrêtée sur une distance sans instabilité.
Il se produit naturellement une très faible com pression du fluide et une certaine flexion ou défor mation des éléments mécaniques, mais ceci est négligeable et nullement nuisible. La supériorité du dispositif d'avance hydraulique sur le dispo sitif d'avance mécanique dépend de la dimension de l'appareil.
Un autre avantage significatif réside dans la sensibilité accrue ou en d'autres termes dans la réponse plus rapide. Le dispositif hydraulique est chargé toujours à la pression maximum et l'amor çage ou le renversement du fonctionnement est effectué simplement par la manoeuvre d'une sou pape d'asservissement légère. Cette soupape pré sente une inertie mécanique et électrique relative ment faible en comparaison de celle de l'induit d'un grand moteur électrique, par exemple, et ainsi le temps de réponse est bien inférieur.
Naturellement, il est évident que bien qu'on ait représenté et décrit un moyen d'avance destiné à faire avancer et reculer l'électrode par rapport à la pièce à usiner, le moyen d'avance pourrait être faci lement amené à faire avancer et reculer la pièce par rapport à l'électrode.