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REVENDICATIONS
1. Procédé pour l'usinage en deux passes, par étincelage érosif d'une piece-électrode au moyen d'un fil-électrode d'ébauche et d'un fil-électrode de finition, caractérisé en ce qu'on effectue simultanément les deux passes, le fil de finition parcourant la même trajectoire globale que le fil d'ébauche et suivant ce dernier à une distance déterminée, cependant que l'on provoque simultanément un étincelage à haute énergie entre la pièce et le fil d'ébauche et un étincelage de finition à basse énergie entre la pièce et le fil de finition.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on modifie la position relative des deux fils pendant l'usinage.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on incline les fils l'un par rapport à l'autre de façon à les placer dans deux plans différents.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on règle la distance entre la partie travaillante du fil de finition et la surface de la pièce en dépendance des conditions d'usinage en finition.
5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comportant un premier ensemble d'organes agencés pour tendre entre deux guides et entraîner un premier fil, un générateur d'impulsions pour produire entre la pièce et ce fil un étincelage à haute énergie et une installation de commande numérique pour effectuer des déplacements relatifs de la pièce et des guides selon une trajectoire déterminée, caractérisé par un second ensemble d'organes agencés pour tendre entre deux autres guides et entraîner un second fil, un second générateur d'impulsions pour produire entre la pièce et le second fil un étincelage de faible énergie et des moyens pour déplacer l'axe du second fil de manière à lui faire parcourir une trajectoire sensiblement parallèle à celle parcourue par le premier fil.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par des moyens pour déplacer les guides du second fil par rapport à ceux du premier fil dans des plans parallèles au plan de découpe et par un circuit de commande pour contrôler ces déplacements en fonction de la géométrie de la découpe et des conditions d'étincelage du second fil.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par deux plateaux rotatifs sur chacun desquels est monté un des guides du second fil, I'axe de rotation de ces plateaux étant confondu avec l'axe des guides du premier fil et par des moyens pour déplacer radialement les guides du second fil sur ces plateaux.
Une découpe par EDM d'une pièce par un fil est presque toujours suivie d'une opération de finition dont le but est la correction des défauts d'usinage inhérents à une découpe rapide et l'ameliora- tion de l'état de la surface usinée.
Cette opération de finition se fait normalement après la découpe en suivant une trajectoire décalée par rapport à celle de la découpe en utilisant un régime d'étincelage à faible énergie. Cette opération a l'inconvénient d'allonger considérablement la durée totale de l'usinage. Pour raccourcir cette durée, il a été proposé d'exécuter une découpe sur une courte distance, de faire reculer le fil de cette distance dans la fente d'usinage et d'effectuer une finition sur la même distance avec un décalage transversal de la trajectoire du fil (demande de brevet japonais N" 69.034/1981).
Une autre solution connue consiste à faire exécuter au fil une oscillation transversale par exemple semi-circulaire avec changement du régime d'usinage au cours de cette oscillation de manière à effectuer la découpe lorsque l'amplitude transversale est nulle et la finition lorsque cette amplitude est maximale (demande de brevet japonais NO 60.632/1983).
Toutes ces solutions présentent le même défaut, à savoir une perte de temps due au recul du fil.
L'invention a pour but d'éliminer ce défaut en permettant d'effectuer simultanément la découpe et la finition sans faire reculer le fil.
A cet effet, I'invention est définie comme il est dit aux revendications I et 5. Cette solution permet un gain de temps appréciable pour un coût relativement faible, les principaux éléments mécaniques d'une machine à érosion pouvant commander globablement les deux fils à la fois. Il suffit donc d'ajouter à cette machine les éléments mécaniques permettant des variations de trajectoire du fil de finition par rapport au fil d'ébauche ainsi que les circuits électriques adéquats, pour effectuer simultanément - et donc économiquement deux opérations différentes. Un avantage supplémentaire de l'invention est que le fil de finition contribue à canaliser le liquide de refroidissement en l'empêchant de s'échapper prématurément vers l'arrière de la fente, ce qui peut améliorer sensiblement les conditions thermiques de l'usinage.
L'invention sera maintenant illustrée par la description de modes de réalisation et à l'aide du dessin, dans lequel
la fig. 1 montre en coupe une fente d'usinage et les deux fils y travaillant,
la fig. 2 montre schématiquement un mode de réalisation de l'invention dans lequel les guides du fil de finition sont montés sur des plateaux rotatifs centrés sur l'axe du fil d'ébauche,
la fig. 3 montre la projection des parties travaillantes des deux fils pendant qu'ils contournent un angle de la pièce à découper, et
la fig. 4 montre schématiquement un mode de réalisation d'une installation permettant de réaliser les déplacements des fils indiqués à la figure 3.
La figure 1 montre schématiquement une coupe transversale d'un fil d'ébauche 1 et d'un fil de finition 2, ces deux fils étant parallèles l'un à l'autre. Le fil d'ébauche 1 découpe une fente 10 dans la pièce 11 et le fil de finition 2 rectifie une ou le cas échéant les deux parois latérales de cette fente. Pour plus de simplicité, on considérera ici uniquement le cas où une seule paroi doit être rectifiée, à savoir la paroi située en bas dans la figure 1 où l'épaisseur de matière enlevée lors de l'opération de rectification est désignée par h.
Les guides supportant le fil de finition - situés au-dessus et audessous de la surface de la figure 1 et non montrés dans celle-ci seront de préférence tributaires des guides supportant le fil d'ébauche de façon que le fil de finition suive le fil d'ébauche, tout en pouvant s'écarter dans une certaine mesure de la trajectoire de ce dernier. La figure 1 illustre le cas où un décalage latéral du fil de finition est obtenu en provoquant une rotation de ses guides autour de l'axe du fil d'ébauche à une distance R de cet axe. Dans les parties rectilignes de la fente, la distance R et le décalage angulaire a entre la direction de la trajectoire et le plan contenant les fils déterminent la prise en finition, c'est-à-dire l'épaisseur moyenne de la couche de matière enlevée lors de la finition.
Dans les parties courbes de la trajectoire, la relation entre h et a dépend en outre du rayon de courbure de la trajectoire.
La figure 2 montre schématiquement une forme de réalisation dans laquelle les guides 4, 6 du fil de finition 2 sont montés chacun sur un plateau rotatif motorisé 7, 8 centré sur l'axe du guide correspondant 3, 5 du fil d'ébauche. Les plateaux rotatifs sont montés sur des roulements 9 et actionnés chacun par un moteur 13, 14. Chacun des fils possède son propre circuit générateur d'impulsions, un circuit 21 alimentant le fil d'ébauche et un circuit 22 le fil de finition.
Chacun de ces circuits comprend les éléments connus nécessaires à la production d'impulsions d'étincelage, en particulier: une source de tension 15, 16, un switch 17, 18 et un multivibrateur 19, 20. Un circuit 23 de réglage du gap d'ébauche (ou alternativement de la vitesse d'avance de la découpe, c'est-à-dire la vitesse globale des deux fils) ainsi qu'un circuit 24 de contrôle des conditions d'usinage en finition qui évaluent les paramètres électriques des deux usinages (découpe et finition) et agissent, par l'intermédiaire d'un circuit 25 de correction de la vitesse d'avance, sur une unité de commande numérique 26. Par ailleurs, le circuit de contrôle 24 agit aussi sur deux circuits 27, 28 de correction du décalage angulaire a, qui commandent les moteurs 13 respectivement 14.
Le circuit de contrôle 24 peut ainsi commander le décalage angulaire a en fonction d'une valeur de consigne spécifiant l'épaisseur à enlever lors de la finition. En cas
d'une anomalie d'usinage, les circuits de correction actionneront les moteurs 13, 14 pour modifier a de manière à écarter le fil de finition de la paroi qu'il est en train de rectifier, sans dépasser une valeur limite ccO. En cas de retrait du fil, le circuit de correction 25 agira également pour diminuer la vitesse d'avance globale des deux fils.
L'unité de commande 26 commande les moteurs effectuant le déplacement de la pièce à usiner 11 par rapport aux fils; deux de ces moteurs 29, 30 sont esquissés dans la figure 2, mais il peut y en avoir d'autres.
L'installation illustrée par la figure 2 ne permet de réaliser que des découpes verticales, c'est-à-dire où les fils restent parallèles à une même direction sans qu'il soit nécessaire de les incliner par rapport à celle-ci. Or lors de la découpe d'une surface réglée quelconque, par exemple lors de la découpe d'un angle de la pièce à usiner, il peut devenir nécessaire non plus seulement de varier le décalage angulaire, c'est-à-dire la direction du plan commun aux fils, mais encore d'incliner ceux-ci l'un par rapport à l'autre, voire de les gauchir de façon qu'ils ne se trouvent plus dans le même plan.
Cela est illustré par la figure 3 qui montre, au cours de la découpe d'un angle d'une pièce 11, la projection des parties travaillantes du fil d'ébauche (hachuré) et du fil de finition (en blanc) situées entre deux plans parallèles à une surface principale de la pièce à usiner, I'un à la hauteur du guide inférieur (trajectoire I) et l'autre à la hauteur du guide supérieur (trajectoire S). L'angle à découper a la forme d'un quart de cône dont la pointe est dirigée vers le bas. Dans la figure 3, les lettres E et F identifient les positions successives de la partie haute respectivement basse du fil d'ébauche. De même, les lettres P et Q identifient les positions successives de la partie haute, respectivement basse, du fil de finition.
Ces quatre lettres portent des indices correspondant à six instants successifs tl, t2 ..., t6. A l'instant tl, le fil d'ébauche est en E1-Fl et le fil de finition en P,-QI (fig 3A). Bien qu'inclinés par rapport à la surface du dessin, les deux fils sont parallèles entre eux. Pendant l'intervalle de temps tl-t3, le fil d'ébauche passe de El-F, en E2-F2, puis en E3-F3, tandis que le fil de finition avance parallèlement à lui-même, de P,
Q1 en P3-Q3 (fig. 3A). A l'instant t2, les deux fils non seulement ne sont plus parallèles, mais ils sont gauches l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire non situés dans le même plan.
Entre t3 et t4, le fil d'ébauche progresse parallèlement de E3-F3 en E4-F4, tandis que le fil de finition progresse de la même manière de P3-Q3 à P4-Q4 (fig. 3B).
Finalement, pendant le laps de temps t4-tÏ, le fil d'ébauche se déplace de E4-F4 en E6-F6, cependant que le fil de finition contourne à son tour l'angle de la pièce 1 1 par un mouvement qui l'amène de
P4-Q4 en P6-Q6 (fig. 3C), après quoi l'usinage repart en ligne droite.
On constate donc que, pour réaliser de tels usinages, il est nécessaire d'incliner les deux fils l'un par rapport à l'autre, et même de leur donner des positions gauches, c'est-à-dire situées dans deux plans différents.
La figure 4 montre une forme de réalisation permettant de réaliser des déplacements relatifs tels ceux de la figure 3. A cet effet, le dispositif représenté comporte, en plus des organes analogues à ceux de la figure 2 et qui portent les mêmes chiffres de référence, des éléments permettant de gauchir les fils l'un par rapport à l'autre pour réaliser par exemple une découpe conique. Cette forme de réalisation comporte une plateau rotatif 41 mû par un moteur 48 et une glissière radiale 46 mue par un moteur 47 qui permettent d'obtenir une inclinaison désirée de la surface découpée. Les plateaux rotatifs 7 et 8 déterminent comme auparavant l'angle de traction. De plus, les guides du fil de finition sont chacun montés sur une glissière radiale 42, 43 portée par le plateau 7 respectivement 8.
Ces glissières sont actionnées par deux moteurs séparés 44, 45, ce qui permet de varier individuellement la distance entre les guides supérieurs 5, 6 d'une part et celle entre les guides inférieurs 3, 4 d'autre part, et donc d'obtenir, en combinaison avec les rotations individuelles des plateaux 7 et 8, le gauchissement désiré des fils l'un par rapport à l'autre.
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CLAIMS
1. A method for machining in two passes, by erosive sparking of an electrode part by means of a roughing electrode wire and a finishing electrode wire, characterized in that the two passes, the finishing wire traversing the same overall trajectory as the roughing wire and following the latter at a determined distance, while simultaneously sparking a high energy between the workpiece and the rough wire and a low energy finishing spark between the workpiece and the finishing wire.
2. Method according to claim 1, characterized in that the relative position of the two wires is modified during machining.
3. Method according to claim 2, characterized in that the wires are inclined relative to each other so as to place them in two different planes.
4. Method according to claim 2, characterized in that the distance between the working part of the finishing wire and the surface of the part is adjusted depending on the machining conditions in finishing.
5. Device for implementing the method according to claim 1 comprising a first set of members arranged to tension between two guides and drive a first wire, a pulse generator to produce between the workpiece and this wire a high spark energy and a digital control installation for effecting relative movements of the workpiece and the guides along a determined trajectory, characterized by a second set of members arranged to tension between two other guides and to drive a second wire, a second pulse generator to produce between the workpiece and the second wire a low energy spark and means for moving the axis of the second wire so as to make it travel a path substantially parallel to that traversed by the first wire.
6. Device according to claim 5, characterized by means for moving the guides of the second wire relative to those of the first wire in planes parallel to the cutting plane and by a control circuit to control these movements as a function of the geometry of cutting and sparking conditions of the second wire.
7. Device according to claim 6, characterized by two rotary plates on each of which is mounted one of the guides of the second wire, the axis of rotation of these plates being coincident with the axis of the guides of the first wire and by means for moving radially the guides of the second wire on these plates.
EDM cutting of a part with a wire is almost always followed by a finishing operation, the aim of which is to correct the machining defects inherent in rapid cutting and to improve the condition of the surface. machined.
This finishing operation is normally done after cutting, following a trajectory offset from that of cutting using a low energy sparking regime. This operation has the disadvantage of considerably lengthening the total duration of the machining. To shorten this duration, it has been proposed to perform a cut over a short distance, to roll back the wire by this distance in the machining slot and to finish on the same distance with a transverse offset of the path yarn (Japanese patent application No. 69.034 / 1981).
Another known solution consists in causing the wire to carry out a transverse oscillation, for example a semi-circular one, with a change in the machining speed during this oscillation so as to cut out when the transverse amplitude is zero and to finish when this amplitude is maximum (Japanese patent application NO 60.632 / 1983).
All these solutions have the same defect, namely a loss of time due to the recoil of the wire.
The invention aims to eliminate this defect by allowing simultaneous cutting and finishing without rolling back the wire.
To this end, the invention is defined as it is said in claims I and 5. This solution allows an appreciable saving of time for a relatively low cost, the main mechanical elements of an erosion machine being able to globally control the two wires to that time. It is therefore sufficient to add to this machine the mechanical elements allowing variations in the trajectory of the finishing wire relative to the roughing wire as well as the appropriate electrical circuits, to perform simultaneously - and therefore economically two different operations. An additional advantage of the invention is that the finishing wire contributes to channeling the coolant by preventing it from escaping prematurely towards the rear of the slot, which can appreciably improve the thermal conditions of the machining.
The invention will now be illustrated by the description of embodiments and by means of the drawing, in which
fig. 1 shows in section a machining slot and the two wires working therein,
fig. 2 schematically shows an embodiment of the invention in which the guides of the finishing wire are mounted on rotary plates centered on the axis of the roughing wire,
fig. 3 shows the projection of the working parts of the two wires while they bypass an angle of the piece to be cut, and
fig. 4 schematically shows an embodiment of an installation making it possible to carry out the movements of the wires indicated in FIG. 3.
Figure 1 schematically shows a cross section of a roughing wire 1 and a finishing wire 2, these two wires being parallel to each other. The roughing wire 1 cuts a slot 10 in the part 11 and the finishing wire 2 corrects one or if necessary the two side walls of this slot. For simplicity, we will consider here only the case where a single wall must be rectified, namely the wall located at the bottom in FIG. 1 where the thickness of material removed during the rectification operation is designated by h.
The guides supporting the finishing wire - located above and below the surface of Figure 1 and not shown therein will preferably be dependent on the guides supporting the roughing wire so that the finishing wire follows the wire draft, while being able to deviate to a certain extent from the trajectory of the latter. FIG. 1 illustrates the case where a lateral offset of the finishing wire is obtained by causing its guides to rotate around the axis of the roughing wire at a distance R from this axis. In the rectilinear parts of the slot, the distance R and the angular offset a between the direction of the trajectory and the plane containing the wires determine the setting in finishing, that is to say the average thickness of the layer of material removed during finishing.
In the curved parts of the trajectory, the relationship between h and a also depends on the radius of curvature of the trajectory.
FIG. 2 schematically shows an embodiment in which the guides 4, 6 of the finishing wire 2 are each mounted on a motorized rotary plate 7, 8 centered on the axis of the corresponding guide 3, 5 of the roughing wire. The rotary plates are mounted on bearings 9 and each actuated by a motor 13, 14. Each of the wires has its own pulse generator circuit, a circuit 21 supplying the roughing wire and a circuit 22 the finishing wire.
Each of these circuits includes the known elements necessary for the production of sparking pulses, in particular: a voltage source 15, 16, a switch 17, 18 and a multivibrator 19, 20. A circuit 23 for adjusting the gap d roughing (or alternatively of the cutting feed speed, i.e. the overall speed of the two wires) as well as a circuit 24 for controlling the machining conditions in finishing which assess the electrical parameters of the two machining operations (cutting and finishing) and act, by means of a circuit 25 for correcting the advance speed, on a digital control unit 26. Furthermore, the control circuit 24 also acts on two circuits 27 , 28 for correcting the angular offset a, which control the motors 13 and 14 respectively.
The control circuit 24 can thus control the angular offset a as a function of a set value specifying the thickness to be removed during finishing. In case
of a machining anomaly, the correction circuits will actuate the motors 13, 14 to modify a so as to separate the finishing wire from the wall which it is in the process of rectifying, without exceeding a limit value ccO. In the event of withdrawal of the wire, the correction circuit 25 will also act to reduce the overall speed of advance of the two wires.
The control unit 26 controls the motors carrying out the movement of the workpiece 11 relative to the wires; two of these motors 29, 30 are sketched in Figure 2, but there may be others.
The installation illustrated in FIG. 2 allows only vertical cuts to be made, that is to say where the wires remain parallel to the same direction without it being necessary to tilt them relative to the latter. However when cutting any set surface, for example when cutting an angle of the workpiece, it may become necessary not only to vary the angular offset, that is to say the direction of the plane common to the wires, but also of inclining them one with respect to the other, or even of warping them so that they are no longer in the same plane.
This is illustrated by FIG. 3 which shows, during the cutting of a corner of a part 11, the projection of the working parts of the rough wire (hatched) and the finishing wire (in white) located between two planes parallel to a main surface of the workpiece, one at the height of the lower guide (path I) and the other at the height of the upper guide (path S). The angle to be cut has the shape of a quarter of a cone, the point of which is directed downwards. In FIG. 3, the letters E and F identify the successive positions of the upper respectively lower part of the roughing wire. Similarly, the letters P and Q identify the successive positions of the upper, respectively lower, part of the finishing wire.
These four letters carry indices corresponding to six successive instants tl, t2 ..., t6. At time tl, the roughing wire is in E1-F1 and the finishing wire in P, -QI (fig 3A). Although inclined relative to the drawing surface, the two wires are parallel to each other. During the time interval tl-t3, the roughing wire passes from El-F, to E2-F2, then to E3-F3, while the finishing wire advances parallel to itself, from P,
Q1 in P3-Q3 (fig. 3A). At time t2, the two wires are not only no longer parallel, but they are left relative to each other, that is to say not located in the same plane.
Between t3 and t4, the roughing wire progresses parallel from E3-F3 to E4-F4, while the finishing wire progresses in the same way from P3-Q3 to P4-Q4 (fig. 3B).
Finally, during the time t4-tÏ, the roughing wire moves from E4-F4 to E6-F6, while the finishing wire in turn bypasses the angle of the part 1 1 by a movement which l brings
P4-Q4 to P6-Q6 (fig. 3C), after which the machining starts again in a straight line.
It can therefore be seen that, in order to carry out such machining, it is necessary to tilt the two wires relative to one another, and even to give them left positions, that is to say located in two planes different.
FIG. 4 shows an embodiment making it possible to carry out relative displacements such as those of FIG. 3. To this end, the device shown comprises, in addition to members similar to those of FIG. 2 and which bear the same reference numbers, elements making it possible to warp the wires with respect to each other, for example to make a conical cut. This embodiment comprises a rotary plate 41 driven by a motor 48 and a radial slide 46 driven by a motor 47 which make it possible to obtain a desired inclination of the cut surface. The rotary tables 7 and 8 determine the angle of traction as before. In addition, the guides of the finishing wire are each mounted on a radial slide 42, 43 carried by the plate 7 respectively 8.
These slides are actuated by two separate motors 44, 45, which makes it possible to individually vary the distance between the upper guides 5, 6 on the one hand and that between the lower guides 3, 4 on the other hand, and therefore to obtain , in combination with the individual rotations of the plates 7 and 8, the desired warpage of the wires relative to each other.