Circuit pour Fusinage par électroérosion On connaît déjà différents circuits pour l'usinage par électroérosion, agencés de manière à faire passer des décharges électriques unidirectionnelles, par impulsions, entre une électrode-outil et une pièce à usiner, ces circuits étant alimentés par une source de courant continu.
Les circuits les plus simples sont des circuits à relaxation, dans lesquels un accumulateur d'énergie, en général un condensateur, se décharge périodique ment pour fournir une étincelle entre la pièce à usiner et l'électrode, chaque décharge s'amorçant automati quement lorsque le potentiel entre la pièce et l'élec trode dépasse une valeur déterminée. Ces circuits présentent toutefois certains inconvénients, car les mesures à prendre pour éviter une trop forte augmenta tion du courant d'usinage en cas de court-circuit sont relativement compliquées.
Pour remédier à cet inconvénient, il a été proposé d'utiliser des circuits à décharges par impulsions commandées, qui présentent l'avantage d'obtenir une grande constance du courant d'usinage et aucune élévation sensible de celui-ci en cas de court-circuit. Toutefois, la génération d'impulsions de commande nécessite la présence d'une partie électronique relati vement compliquée et coûteuse.
La présente invention se rapporte à un circuit qui allie, d'une part, la simplicité des circuits à relaxa tion et, d'autre part, l'excellent fonctionnement des circuits à impulsions commandées.
L'invention a pour objet un circuit pour l'usinage par électroérosion, agencé de manière à faire passer des décharges électriques unidirectionnelles, par impulsions, entre une électrode-outil et une pièce à usiner, ce circuit étant alimenté par une source de courant continu, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément conducteur dont la conductibilité augmente brusquement dès qu'une tension dépassant une valeur déterminée lui est appliquée et ne reprend brusquement sa valeur première que lorsque le courant qui le traverse descend en dessous d'une valeur déter minée, cet élément étant branché entre deux points du circuit entre lesquels la différence de potentiel est susceptible de dépasser ladite valeur déterminée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du circuit objet de l'invention.
Chacune des fig. 1 à 4 représente, respectivement, le schéma d'une de ces formes d'exécution.
En référence à la fig. 1, le circuit comprend une source d'alimentation à courant continu 1 destinée à charger un condensateur variable 2 par l'intermé diaire d'une résistance variable 3 et d'une bobine 4 de self-induction présentant un noyau magnétique. Le condensateur 2 est relié par l'une de ses bornes à une pièce à usiner 5 et, par l'autre de ses bornes, à une électrode 6 par l'intermédiaire d'une diode 7, d'un élément conducteur 8 et d'une bobine de self- induction 9.
La diode 7 et l'élément 8 sont pontés par deux résistances 10 et 11, de valeur élevée et destinées à assurer un contrôle de la tension suscep tible d'être appliquée aux bornes de la diode 7 et de l'élément 8 lorsque le sens du courant est tel que cette diode et cet élément ne sont pas conducteurs. Une bobine de self-induction 12 est encore branchée en parallèle sur la zone d'usinage comprise entre l'élec trode et la pièce à usiner 5.
L'élément conducteur 8 est constitué par un élé ment dont la conductibilité augmente brusquement dès qu'une tension dépassant une valeur déterminée lui est appliquée et ne reprend brusquement sa valeur première que lorsque le courant qui le traverse descend en dessous d'une valeur déterminée. Le type le plus connu d'un tel élément est certainement le tube à décharge gazeuse qui est fréquemment utilisé dans les dispositifs régulateurs de tension. Les tubes de ce genre sont souvent constitués par deux électrodes enfermées dans une enceinte contenant un gaz rare, le plus souvent du néon.
Plus récemment, les constructeurs ont mis au point un nouvel élément basé sur l'emploi des semi conducteurs à impuretés des types P et N, lesquels présentent un fonctionnement très analogue à celui des tubes à décharge gazeuse, mais offrent en outre l'avantage de fonctionner à des tensions beaucoup plus basses. Ces éléments présentent, en général, quatre couches successives, alternativement de type P et de type N et leurs propriétés en haute fréquence sont généralement excellentes.
Le fonctionnement du schéma selon la fig. 1 est le suivant: La tension de la source 1 est plus élevée que la tension d'allumage de l'élément 8, qui est un élément à quatre couches du genre précité. Le condensateur 2 est chargé par la source 1, l'écoulement du courant de charge étant régularisé et contrôlé par la résistance 3 et par la bobine de self-induction 4. Lorsque la tension du condensateur 2 dépasse la tension d'allumage de l'élément 8, sa borne reliée à la diode 7 étant alors plus négative que l'électrode 6, l'élément 8 devient brusquement conducteur et le condensateur 2 se décharge en produisant une étincelle entre l'électrode 6 et la pièce 5, l'électrode 6 étant négative par rapport à la pièce 5 pendant cette décharge.
Une partie du courant de décharge est dérivée par la bobine 12, mais comme celle-ci présente une self-induction suffisante et que la durée de la décharge du condensateur est très brève, on peut négliger sans autre la quantité de courant traversant cette bobine 12.
Lorsque le condensateur 2 est pratiquement déchargé, le courant de décharge devient presque nul, de sorte que la résistance de l'élément conducteur 8 prend subitement une valeur élevée, ce qui correspon drait à l'extinction d'un tube à décharge gazeuse si l'on avait prévu un tel élément au lieu de celui à quatre couches précité. En raison de la présence de la bobine de self-induction 9, qui peut d'ailleurs être simplement constituée par la self-induction propre du circuit de décharge, la décharge du condensateur 2 se fait sui vant une courbe sinusoïdale comme pendant la pre mière période d'une décharge oscillante. Toutefois, le courant de décharge ne peut pas s'inverser en raison de l'extinction de l'élément 8 qui est branché en série avec la diode 7.
Cette dernière est nécessaire, car les éléments à quatre couches actuellement connus ne peuvent bloquer qu'une tension inverse de 60%. de la tension d'allumage pour le sens normal du courant. Sans la présence de la diode 7, il pourrait se produire un passage d'un courant inverse à travers l'élément 8 après la décharge du condensateur 2, qui pourrait détruire l'élément à quatre couches et qui permettrait une nouvelle étincelle entre l'électrode 6 et la pièce 5 à usiner, tandis que le courant entre ces deux parties aurait un sens inverse de celui désiré. Le condensateur 2 se décharge ensuite à nouveau et le phénomène se reproduit.
Il y a lieu de constater que le circuit représenté à la fig. 1 fonctionne sensiblement de la même façon dans le cas des courts-circuits qui se produisent quel quefois au cours de l'usinage par électroérosion. En effet, si l'électrode 6 est en contact direct avec la pièce 5, cela n'entraîne aucune modification des conditions de charge du condensateur 2, car l'élément 8 est à ce moment à l'état non conducteur. Au moment de la décharge, la charge emmagasinée dans le conden sateur 2 passe de l'électrode 6 à la pièce 5 sans pro duire d'étincelle et sans avoir à vaincre la résistance de l'arc, puisque celui-ci ne se produit pas.
La décharge se fait également suivant une portion d'une sinusoïde, et la seule différence réside dans le fait qu'au moment où le courant de décharge devient nul, l'inversion de tension aux bornes du condensateur 2 est plus mar quée que dans le cas du fonctionnement normal.
Le circuit décrit fonctionne également lorsque l'électrode 6 est éloignée de la pièce 5, c'est-à-dire dans le cas de la marche à vide. En raison de la présence de la bobine 12, la tension aux bornes du condensateur 2 s'applique sur l'élément 8, même lorsque l'électrode 6 est trop éloignée de la pièce 5 pour qu'il puisse y avoir une décharge électrique. Dans ce cas, lorsque l'élément 8 devient conducteur, le condensateur 2 se décharge dans la bobine 12, de sorte que la période de sa décharge est plus longue en raison de la self-induction présentée par cette bobine. Cette dernière particularité est très avanta geuse, car elle évite que des augmentations de tension successives ne se produisent entre l'électrode 6 et la pièce 5 au moment où l'on éloigne ces deux parties l'une de l'autre.
De telles augmentations de tension sont inévitables dans les circuits connus à relaxation et elles peuvent produire des dommages importants, notamment la destruction du condensateur 2.
La fig. 2 représente un autre circuit dans lequel on retrouve la source d'alimentation 1, les bobines de self-induction 9 et 12, l'électrode 6 et la pièce 5, et l'élément conducteur 8 du type à quatre couches. Dans cette forme d'exécution, un condensateur 13 est branché en série entre une borne de la source 1 et l'élément 8, ce condensateur 13 étant ponté par une résistance 14 en série avec une bobine de self-induction 15.
Le fonctionnement de ce schéma présente une grande analogie avec celui du schéma précédent, mais l'étincelle entre l'électrode 6 et la pièce 5 est due, cette fois, au courant de charge du condensateur 13. En effet, lorsque ce condensateur est chargé, le poten tiel à ses bornes est sensiblement égal à celui de la source 1. Le courant s'annulle et l'élément 8 devient non conducteur. La charge du condensateur 13 s'écoule alors dans la bobine 15 et dans la résistance 14 où la puissance électrique est dissipée.
Pendant la décharge du condensateur 13 dans la résistance 14, le potentiel entre les éléments 13 et 8 se rapproche progressivement de celui de la borne indiqué par a de la source 1. La tension aux bornes de l'élément 8 augmente ainsi progressivement pour se rapprocher de celle de la source 1, et dès qu'elle atteint la valeur de la tension d'allumage de cet élé ment, celui-ci redevient conducteur, ce qui permet une nouvelle charge du condensateur 13, charge accompa gnée d'un courant produisant une étincelle entre l'électrode négative et la pièce 5 positive. Comme on le sait, chaque étincelle jaillissant entre l'élec trode et la pièce enlève un petit peu de matière à cette dernière, l'espace compris entre ces deux parties étant baigné dans un liquide qui est souvent constitué par du pétrole.
Le circuit selon la fig. 3 représente une variante de celui selon la fig. 1. Dans le circuit de décharge du condensateur variable 2, on retrouve la diode 7 et l'élément à quatre couches 8, les résistances 10 et 11 d'équilibrage des tensions, la pïèce 5 et l'élec trode 6. Toutefois, ces deux dernières sont branchées aux bornes de l'enroulement secondaire d'un trans formateur 16, dont l'enroulement primaire est relié au condensateur 2. La bobine 9 représente la self- induction de fuite du transformateur 16.
Dans cette forme d'exécution, la source 1 pour l'alimentation du circuit présente une tension infé rieure à la tension d'allumage de l'élément 8, mais toutefois légèrement supérieure à la tension d'arc entre l'électrode 6 et la pièce 5 multipliée par le rap port de transformation du transformateur 16. La charge du condensateur 2 se fait par l'intermédiaire d'une bobine de self-induction 17 et d'une diode 18, le circuit de charge ne comprenant pas de résistance en série, mais seulement une résistance 19 de caracté ristique non linéaire, dont la valeur décroît quand la tension qui lui est appliquée augmente.
L'amortissement dû à cette résistance 19 dans les conditions normales de fonctionnement est faible, de sorte que la charge du condensateur 2 se fait selon la première partie d'une courbe de charge oscillante et qu'en fin de charge, la tension aux bornes de ce conden sateur est presque égale au double de la tension de la source 1. Cette tension est suffisante pour provoquer l'allumage de l'élément conducteur 8 et provoquer la décharge du condensateur 2 dans le transformateur 16, de sorte que la tension induite dans le secondaire de celui-ci fait jaillir une étincelle entre la pièce 5 et l'électrode 6.
Dans ce schéma, la résistance non linéaire 19 n'a pas d'utilité lorsque le fonctionnement est normal, mais elle devient nécessaire pour les cas de fonctionne ment à vide et en court-circuit. En effet, dans ce cas, aucune puissance n'est dissipée entre l'électrode 6 et la pièce 5, de sorte que la tension aux bornes du condensateur 2 augmenterait de façon inconsidérée. Cette résistance 19 est prévue pour produire un amor tissement sensible du circuit de charge du condensateur 2 quand la tension dépasse la valeur normale, et elle permet ainsi de stabiliser le circuit dans les régimes de fonctionnement à vide ou de court-circuit.
Le schéma selon la fig. 4 est analogue à celui selon la fig. 1, en ce sens qu'il comprend un élément à quatre couches 8 branché en série entre la source d'ali mentation 1 et l'espace d'usinage compris entre l'élec trode 6 et la pièce 5. Cet espace d'usinage est ponté par une résistance nonlinéaire 27, dont la résistance décroît quand la tension qui lui est appliquée augmente, tandis que la bobine 9, qui est en série avec l'élément 8, peut être simplement constituée par l'impédance propre du circuit.
La mise en état de conductibilité de l'élément 8 est réalisée dans ce cas d'une façon différente, grâce à une tension fournie par un transformateur 20 dont une borne de l'enroulement secondaire est reliée à une borne de l'élément 8 par l'intermédiaire d'une diode 21 et d'une résistance 22. L'enroulement primaire de ce transformateur 20 est relié, par un élément à quatre couches 23 de plus petite puissance, à un condensa teur 24 qui est chargé à partir de la source 1, par l'in termédiaire d'un potentiomètre 25 branché aux bornes de cette source. La charge du condensateur 2 s'effectue à travers une résistance 26, mais il est bien entendu qu'on pourrait remplacer celle-ci par une bobine de self-induction.
L'élément à quatre couches 23 fonctionne de la même façon que dans le cas de la fig. 1, mais avec une tension sensiblement plus faible que celle de la source 1. Chaque fois que la tension aux bornes du condensa teur 24 atteint la tension critique de déclenchement de l'élément 23, ce condensateur se décharge dans le primaire du transformateur 20, ce qui induit au secon daire de celui-ci une tension d'amplitude largement suffisante pour provoquer la mise de l'élément 8 en état de conductibilité. Le condensateur 2 peut alors se décharger pour faire jaillir une étincelle entre l'électrode 6 et la pièce 5 lorsque l'électrode est en position d'usinage.
Lors de cette décharge, la tension aux bornes du condensateur 2 s'inverse et lorsque le courant de décharge commence à s'inverser, il provoque le retour de l'élément 8 dans son état de non-conduc- tibilité.
La polarité de la diode 21 est choisie de façon à permettre le passage du courant d'allumage délivré par le secondaire du transformateur 20, au moment de la décharge du condensateur 24. Par contre, au moment de l'inversion du courant du condensateur 24, inversion qui produit le blocage de l'élément 23, la tension induite dans le secondaire du transformateur ne peut plus être appliquée aux bornes de l'élément 8, par suite de la présence de la diode 21.