CH644541A5 - Dispositif pour selectionner et changer une electrode-fil sur une machine a decouper. - Google Patents

Description

L'invention se rapporte au domaine du découpage par décharges érosives éclatant entre une électrode-pièce et une électrode-fil; elle concerne plus particulièrement un dispositif pouvant changer de fil au cours d'un usinage sans aucune intervention humaine.

Il a été mentionné dans la littérature technique que, en fonction du découpage à effectuer, il y avait lieu de sélectionner le fil le mieux approprié. On sait par exemple que, dans le domaine des presses à découper, plus la tôle est épaisse, plus le rayon de courbure minimale est grand; ainsi, en fonction des différents produits, on réalisera par électro-érosion des matrices de découpage avec des détails plus ou moins fins et, tout naturellement, on adaptera le diamètre du fil à la finesse des détails.

Il arrivera même qu'on change de matière de fil; par exemple, pour découper des détails extrêmement fins, il y a intérêt à abandonner le fil de laiton ou de cuivre pour adopter un fil de molybdène, qui est un métal à haute résistance à la traction et permet ainsi de réaliser un fil de très petit diamètre.

Le brevet japonais N° 69037-81 décrit un dispositif d'enfilage automatique permettant le choix de plusieurs fils. Toutefois, la construction proposée est encombrante et coûteuse, car elle consiste à multiplier les dispositifs d'amenée des fils à la zone de travail. En d'autres termes, pour chaque fil-électrode susceptible d'être utilisé, on a prévu un chargeur, des moyens d'entraînement et de guidage de sorte que le nombre de ces organes augmente en fonction directe du nombre de fils devant pouvoir être utilisés.

Le but de l'invention est de permettre la découpe successive de plusieurs contours fermés soit sur une pièce, soit sur un jeu de pièces, avec changement de fil entièrement automatique. Une machine ainsi équipée peut dès lors travailler entièrement automatiquement, ce qui lui permet par exemple de travailler toute une nuit sans aucune intervention humaine.

De plus, le dispositif selon l'invention permet de combiner, dans un ensemble particulièrement compact, le changement de fil et l'enfilage, ce qui permet de mettre en œuvre par exemple une demi-douzaine de fils différents et ainsi de sélectionner pour chaque opération d'usinage le fil optimal.

Le dispositif faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux conduits de guidage des fils situés à proximité l'un de l'autre, entre le magasin des bobines et la pièce à usiner, et dans chacun desquels se trouve une partie de fil préalablement redressé et sectionné, des moyens pour amener le fil sélectionné dans un axe d'enfilage et un dispositif pour l'entraînement sélectif de chacun de ces fils situé à proximité des entrées amont de ces conduits.

Les dessins annexés montrent à titre d'exemples plusieurs formes d'exécution du dispositif selon l'invention.

La fig. 1 montre schématiquement une machine pour le découpage érosif d'une pièce par un fil et, plus en détail, l'ensemble des organes d'enfilage du dispositif particulier mis en œuvre dans l'invention, mais limité ici, pour raison de clarté, à un seul fil. Par la suite, ces organes ne seront plus représentés, sauf s'ils jouent un rôle capital dans le processus de changement de fil.

La fig. 2 montre une forme d'exécution de l'invention, caractérisée par un distributeur de fils mobile par rapport à la pièce, avec deux bras supportant les guides et les contacts (par la suite, on ne parlera plus que de bras-supports). Cette dernière pièce ne reçoit qu'un seul fil, et c'est le mouvement du distributeur qui amène le fil sélectionné dans l'axe défini par les guides montés sur les bras-supports. Cette forme d'exécution permet la sélection de nombreux fils, par exemple cinq dans le cas de cette fig. 2.

La fig. 3 montre une autre forme d'exécution qui convient pour un petit nombre de fils, deux par exemple. Un cône d'entrée est monté en amont des guides et du contact qui sont eux-mêmes montés sur le bras-support supérieur; ce cône fait office de collecteur et force le fil sélectionné à se diriger dans l'axe défini par les guides.

Comme le dispositif de changement automatique de fils est une duplication, voire une multiplication de certains organes essentiels d'un dispositif d'enfilage, il est dès lors utile d'exposer le dispositif d'enfilage particulier à l'invention, en se limitant tout d'abord au cadre d'un fil unique pour raison de clarté. La fig. 1 montre une machine pour le découpage avec une électrode-fil 1 tendue entre des organes d'entraînement et de guidage montés sur les bras-supports de la pièce 3 en forme de U et sur une planche 4. Un générateur non représenté est connecté, d'une part, au fil grâce à des contacts ou frotteurs 13 et 18 montés en parallèle et, d'autre part, à une électrode-pièce 2; ce générateur fait donc éclater des décharges érosives entre le fil et la pièce et, grâce à un ensemble non représenté comprenant une commande numérique et au moins deux moteurs, le fil se déplace par rapport à la pièce et ainsi découpe cette dernière selon une forme voulue.

La chaîne d'organes d'entraînement et de guidage comprend une bobine 5 qui débite le fil emmagasiné, une poulie 6 sur laquelle est monté un moteur 7 qui, en mode normal d'usinage, exerce un couple de freinage, une paire de guide-fil 12 et 14 contenus dans un bloc 32 situé en amont de la pièce, un guide-fil 17 en aval, un système d'entraînement qui happe le fil à la sortie de la pièce grâce à deux poulies 19 et 20 sur lesquelles sont montées deux courroies 21 et 22 respectivement.

Un moteur non représenté entraîne l'ensemble 19, 20, 21, 22 de manière à tirer le fil à une certaine vitesse et à assurer ainsi son renouvellement dans la zone d'usinage, ce qui est nécessaire, car le fil subit aussi l'action érosive des décharges. Un organe 23 est prévu en bout de chaîne pour évacuer le fil hors de la machine.

Il faut remarquer que le fil est tiré à vitesse constante grâce à l'ensemble 19, 20, 21, 22 et qu'il est freiné par le moteur 7 monté sur la poulie 6. Le réglage du couple de freinage, qui se fait électriquement grâce à une commande extérieure non représentée, permet donc de modifier l'effort de traction sur le fil.

Supposons maintenant qu'une première forme est découpée sur la pièce et que l'on veuille procéder à la découpe d'une deuxième forme soit sur la même pièce, soit sur une autre pièce. Comme les

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formes découpées résultent de trajectoires fermées, il faudra bien entendu couper le fil, déplacer la pièce par rapport au fil de manière à se trouver en face d'un orifice percé au préalable, et enfin procéder à une opération d'enfilage.

Toutefois, avant de couper le fil, il est avantageux, voire nécessaire, de procéder à une opération d'étirage de manière à effacer les déformations permanentes subies par le fil du fait de son enroulement autour de la bobine 5 et de son passage sur les poulies de la machine. Comme on le sait, ce redressement du fil résulte d'une traction suffisante pour provoquer une déformation plastique; de plus, les résultats les meilleurs sont obtenus lorsque le fil est chauffé à plusieurs centaines de degrés, par exemple au rouge. Cette opération convient particulièrement bien pour le fil à âme de cuivre ou de laiton. A noter que plus la température est élevée, plus la traction à exercer doit être réduite pour éviter la rupture. Une source 11 permet de faire passer un courant de chauffage entre la poulie 6 et le contact 13 déjà mentionné à propos de l'usinage et situé dans le bloc 32; l'amenée de courant à la poulie 6 se fait grâce à un frotteur appuyé sur son axe à l'aide d'un ressort. La séquence des opérations lors d'un enfilage est la suivante:

— Une première phase comprend l'arrêt du générateur d'usinage, l'arrêt des moteurs d'avance pour le découpage, le ralentissement éventuel de l'entraînement longitudinal du fil, la diminution du couple de freinage exercé par le moteur 7, et l'enclenchement du chauffage ou recuit du fil pour une durée de quelques secondes ou quelques dizaines de secondes.

— Une deuxième phase comprend l'arrêt du chauffage, l'arrêt de l'entraînement longitudinal, le sectionnement du fil par les couteaux 15 et 16 situés dans le bloc 32, le retrait du contact amovible 13 qui passe ainsi de la position a à la position b (ces éléments 14,15 et 16 sont entraînés par des moteurs non représentés, qui peuvent être par exemple des électro-aimants ou des vérins hydrauliques, ou des vérins pneumatiques).

— Une troisième phase où l'on change la position relative du fil par rapport à la pièce de manière à amener le nouvel avant-trou dans l'axe du dispositif d'enfilage matérialisé par les guides 12, 14 et 17.

— Une quatrième phase comprend l'enclenchement du moteur 17 pour pousser le fil à travers l'avant-trou pratiqué au préalable dans la pièce, A noter le rôle de la poulie auxiliaire 8 qui appuie le fil contre la poulie motorisée 6 grâce à un ressort; cette action est nécessaire pour empêcher le patinage, car le fil se trouve complètement détendu à la suite de son sectionnement. A noter encore le rôle de guidage joué par le tube 10 monté dans l'axe du dispositif d'enfilage; en effet, le fil quitte les poulies 6 et 8 avec une direction mal définie et il est nécessaire de le conduire grâce au tube de guidage 10 dans l'axe défini par les guides 12 et 14 en amont de la pièce; de plus, le tube de guidage 10 s'oppose à un flambage excessif du fil qui peut résulter de frottements sur les guides 12 et 14 et aussi dans l'avant-trou pratiqué dans la pièce. Bien entendu, on désigne ici par flambage le déplacement latéral de grande amplitude qui peut se produire pour le fil sollicité en compression. Il est avantageux d'installer un tube de guidage 10 suffisamment long, de manière que le fil non redressé débité par la poulie 6 y soit complètement emprisonné lors de l'enfilage.

— Une cinquième phase, où le fil est happé par les courroies 21 et 22 qui sont entraînées à une vitesse plus élevée que celle définie par la poulie 6; dès cet instant, la fonction moteur de l'élément peut être mise hors service au profit de la fonction frein avec la valeur optimale prévue pour l'usinage. Enfin, le contact amovible 13, qui était en position de retrait b, revient en position de service a; à noter que, dans cette dernière position, le contact pousse légèrement le fil hors de l'axe défini par les guides 12 et 14, de manière que l'appui se fasse avec une pression suffisante pour assurer le passage du courant et aussi à plaquer le fil contre les guides. Avec cette dernière action prend fin l'opération d'enfilage, car tout est prêt désormais pour la reprise de l'usinage.

Il est bien entendu que l'ensemble des organes électriques, pneumatiques ou hydrauliques est dépendant d'une unité de commande non représentée, qui a la responsabilité de l'enclenchement et du déclenchement de tous ces organes selon la séquence qui vient d'être décrite. Il s'agit du moteur ou frein 6, de la source de courant de chauffage 11, du contact amovible 13, des couteaux 15 et 16 et du moteur qui entraîne l'ensemble 19,20,21 et 22. Cette unité de commande est réalisée selon des techniques bien connues en électronique, et il n'y a pas lieu de donner de plus amples informations, car l'invention est surtout de nature mécanique. Enfin, il faut comprendre que cette unité de commande est elle-même dépendante de la commande numérique qui gère l'ensemble des opérations de découpage, cette dépendance étant réalisée de manière qu'un petit nombre d'instructions, voire une seule instruction du programme d'exécution d'une pièce, déclenche la séquence complexe des opérations lors d'un enfilage.

Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, la pièce 3 est construite pour un fil unique exactement comme dans la fig. 1, et il faut comprendre qu'on y a monté la chaîne unique d'éléments 12 et 18 selon la numérotation déjà utilisée. En revanche, certains organes d'enfilage qui se trouvaient sur la planche 4 de la fig. 1 ont été multipliés par 5, ce chiffre étant pris à titre d'exemple. On a ainsi monté sur la machine 5 bobines non représentées qui débitent 5 fils notés 1 A, 1B, 1C, 1D et 1E. L'ensemble de ces fils est pris en charge par un distributeur formé d'une partie mobile ou chariot 24 qui peut coulisser sur une partie fixe 25 grâce à un moteur 26. La partie fixe 25 est solidaire du bras-support supérieur de la pièce 3 et le chariot ou partie mobile 24 supporte les organes d'enfilage essentiels que l'on a dû multiplier, à savoir 5 conduits cylindriques de guidage 10A à 10E qui sont juxtaposés (c'est-à-dire montés en parallèle et très près les uns des autres) dans un plan, de manière que chaque conduit puisse être amené grâce à la coulisse 27 dans l'axe des guides montés sur les bras-supports de la pièce 3. La pièce 3 de la fig. 3 étant construite exactement comme celle de la fig. 1, on n'a pas représenté à nouveau les guides 12,14 et 17, mais on a simplement symbolisé l'axe du fil grâce aux orifices 28 et 29. La partie mobile ou chariot 24 supporte un seul tambour 6 muni de cinq gorges et entraîné par un seul moteur 7 ; bien entendu, chaque fil, après son passage sur le tambour 6, est immédiatement repris dans un des conduits de guidage. Pour entraîner de manière sélective un fil déterminé, par exemple 1C lors d'un enfilage, on dispose d'un jeu de cinq poulies auxiliaires 8A à 8E dont chacune est munie d'un organe non représenté tel qu'un électro-aimant pour faire l'appui et d'un ressort de rappel pour faire le retrait; la fig. 3 montre que, par exemple, seule la poulie 8C appuie le fil 1C contre le tambour 6 et que toutes les autres poulies sont en position de retrait. Ainsi, par l'action du moteur 7, on pousse uniquement le fili C à travers un avant-trou d'enfilage et tous les autres fils patinent simplement sur le tambour 6. En résumé la sélection d'un fil se fait, d'une part, en déplaçant la partie mobile ou chariot 24 pour amener le fil choisi dans l'axe défini par les guides montés sur les bras-supports et, d'autre part, en actionnant l'organe d'appui correspondant à ce fil, par exemple par excitation d'un électro-aimant ou l'ouverture d'une électrovalve commandant un vérin à huile ou à air comprimé. L'unité de commande du système de changement de fil doit être complétée pour pouvoir agir de manière correspondante sur le moteur 26 et les organes qui commandent séparément l'appui des poulies 8A et 8E. La séquence complète des opérations pour mettre en œuvre un fil donné doit pouvoir être déclenchée pour un nombre minimal d'instructions dans le programme en commande numérique.

Dans la description de la fig. 2, on a indiqué au début que le bras-support supérieur (ou en amont) de la pièce 3 comprenait dans le bloc 32 la chaîne d'éléments suivants: un premier guide en amont 12, un contact amovible 13, un deuxième guide aussi en amont de la pièce 14 et une paire de couteaux 15,16. Le bras-support inférieur (ou en aval) comprend: un guide en aval 17 et un contact en aval 18 (il suffit de se reporter à la fig. 1 pour voir comment ces éléments sont situés dans l'espace). On réalise que, les couteaux étant disposés tout près de la pièce, le fil après sectionnement doit être retiré plus haut que l'orifice 28 du bras supérieur de la pièce en U. Si on ne le

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fait pas, le fil restant en place gêne ou même empêche l'introduction d'un nouveau fil; il faut donc prévoir la rotation en sens inverse du moteur 7 immédiatement après le sectionnement.

Une variante qui éviterait cette opération consisterait, par exemple, à disposer une paire de grands couteaux au bas du distributeur 5 24, appelé aussi chariot. Enfin, le chemin guidé avec précision étant commun à tous les fils, il apparaît, en cas de changement de diamètre, un décalage qui est à compenser par la commande numérique.

Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de réaliser de 10 diverses manières le distributeur mobile qui a pour fonction d'amener le conduit de guidage du fil sélectionné dans l'axe des guides montés sur les bras-supports de la pièce 3. Dans la fig. 2 était monté un distributeur mobile matérialisé par un chariot entraîné en translation; on peut imaginer que les conduits de guidage ne soient plus 15 disposés dans un plan, mais sur une surface cylindrique. De manière imagée, on aurait un organe rappelant le barillet d'un pistolet (le canon serait remplacé par l'axe des guides et les logements des cartouches deviendraient les tubes de guidage contenant les fils redressés en réserve). Le mouvement de translation de la fig. 2 devient alors un 20 mouvement de rotation plus simple à réaliser. En revanche, la disposition des organes sélectifs d'entraînement est un peu plus compliquée; toutefois, si les conduits de guidage n'occupent qu'un arc de cercle, on peut reprendre le même principe, car il suffit que le tambour 6 comporte des gorges de diamètres différents, minimal au mi- 25 lieu et maximal aux extrémités (pour illustrer la forme du tambour 6, on peut dire qu'elle rappelle alors celle d'un hyperboloïde de révolution).

La fig. 3 représente une autre forme d'exécution qui convient pour un très petit nombre de fils, deux par exemple, et elle présente 30 l'avantage de ne pas avoir de distributeur mobile comme dans la fig. 2. On reconnaît dans un bloc 32 la chaîne connue dès la fig. 1 des éléments suivants, avec la même numérotation: un premier guide amont 12, un contact amovible 13, un deuxième guide amont 14 composé des pièces 141 et 142, et la paire de couteaux 15 et 16. Ce 35 bloc 32 est partie intégrante du bras-support supérieur de la pièce 3 exactement comme dans les fig. 1 et 2, de sorte que ce bras-support n'a pas été représenté. Au-dessus de ce bloc 32 est monté un autre bloc 31 présentant un cône d'entrée 30 qui fait office de collecteur pour les différents fils et les force à se diriger dans l'axe défini par les guides 12 et 14. En dessus de ce cône sont montés presque en parallèle les tubes de guidage 10A et 10B, dont les axes convergent avec l'axe principal défini par 12 et 14.

Bien entendu, au sommet de ces tubes de guidage on a monté des organes permettant d'entraîner sélectivement soit le fil 1A, soit le fil 1B; ces organes sont, par exemple, ceux de la fig. 2 et n'ont pas été représentés. L'avantage de cette forme d'exécution est que le distributeur mobile de la fig. 2, qui comprenait de nombreuses pièces et un moteur, a été éliminé au profit d'une pièce 31 unique et fixe.

La fig. 3 montre encore des détails d'exécution qui n'ont pas été représentés auparavant dans les fig. 1 et 2, mais ils concernent effectivement l'ensemble de ces figures. On voit que le guide 12 est un guide fermé sans être du type connu sous le nom de guide-filière; en effet le diamètre intérieur de ce guide est supérieur au diamètre du fil, avec un jeu suffisant pour que le fil passe sans accroc. Le guide 14 est également fermé, et présente aussi une section de passage assurant un jeu suffisant; ce dernier guide est formé d'une tige cylindrique 142 que l'on voit en coupe, et d'une autre tige cylindrique 141 dans laquelle on a usiné une gorge circulaire en forme de V. Le dessin montre la tige 141 coupée au plus profond de la gorge en V dont l'axe est décalé par rapport à la tige, de manière à offrir à la fois un V peu profond pour le fil en position et une sorte d'entonnoir d'entrée de plus grande section pour faciliter le passage sans accroc du fil.

Le guidage précis est assuré grâce au fait que le contact amovible 13, dessiné en trait plein dans la position de retrait b, peut venir en position de service a pour l'amenée de courant. Cette position de service est représentée en pointillé et l'on voit sur la fig. 3 qu'elle a pour effet de donner une flèche au fil, et tout particulièrement de le plaquer au fond de la gorge en V pratiquée dans la pièce 141, et assurant du même coup le guidage précis. On voit encore que le contact va en positon a sous l'effet d'un ressort et qu'il peut être rétracté grâce à un fluide sous pression admis dans la chambre cylindrique 34, qui agit sur le piston 33 solidaire du contact 13. Bien entendu, on peut envisager un autre moyen d'entraînement, par exemple un électro-aimant. A ce niveau de détails, les formes d'exécution peuvent varier à l'infini; un seul principe demeure, c'est la double exigence que le fil poussé doit passer sans accroc les obstacles constitués par les guides et le contact, ce qui implique un jeu et que, malgré tout, le guidage précis soit assuré pour l'usinage de la pièce.

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2 feuilles dessins

Claims (6)

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1. Dispositif pour sélectionner et changer une électrode-fil sur une machine à découper une électrode-pièce par décharge électrique érosive, comportant un magasin de bobines de fils à sélectionner, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux conduits de guidage des fils situés à proximité l'un de l'autre, entre le magasin des bobines et la pièce à usiner, et dans chacun desquels se trouve une partie de fil préalablement redressé et sectionné, des moyens pour amener le fil sélectionné dans un axe d'enfilage et un dispositif pour l'entraînement sélectif de ces fils situés à proximité des entrées amont de ces conduits.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une chariot déplacé en translation présentant les conduits de guidage du fil (fig. 2).

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un barillet sur lequel sont fixés les conduits de guidage du fil.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits de guidage du fil sont disposés de manière à converger vers un cône d'entrée faisant office de collecteur (fig. 3).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un jeu de poulies pinçant respectivement chacun des fils à sélectionner, un arbre supportant ces poulies et qui est entraîné par un moteur, et des accouplements sélectifs disposés entre l'arbre et les poulies.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre, entraîné par un moteur, sur lequel sont fixées des poulies supportant chacune un des fils à sélectionner, et un jeu de poulies d'appui susceptibles d'être actionnées sélectivement de manière à pousser le fil sélectionné contre sa poulie et assurer son entraînement par friction.