La présente invention est relative à des perfectionnements d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice dans une pièce à usiner, par décharge d'énergie lorsqu'une puissance électrique d'usinage est fournie entre l'électrode pour former un petit orifice et la pièce à usiner de manière à former un petit orifice dans le pièce à usiner par électroérosion. Arrière plan technologique
Une machine d'électroérosion pour former un petit orifice est utilisée dans le but de former un orifice avec précision parce que la circularité et l'uniformité d'un orifice formé par électroérosion sont supérieures à celles d'un petit orifice formé avec un rayonnement laser. Dans le cas de la formation d'un grand nombre de petits orifices (par exemple de l'ordre de 10 000 petits orifices d'un diamètre de 0,1 mm) dans une pièce à usiner, une automatisation hautement fiable est requise.
En ce qui concerne l'électrode utilisée en électro-érosion pour former un petit orifice, un fil fin constitué de cuivre ou de tungstène est employé.
Du fait que l'électrode pour former le petit orifice se consume fortement lors du procédé d'usinage par électroérosion, il est nécessaire, dans le but de prévenir la productivité de détérioration, d'utiliser une longue électrode pour former un petit orifice (par exemple, le diamètre de celle-ci est approximativement de 0,1 mm et sa longueur est approximativement de 200 mm). Du fait que, comme décrit plus avant, l'électrode pour former un petit orifice est très mince et longue, une déviation tend à se produire et il est difficile de manipuler l'électrode. Par cela, lorsqu'un petit orifice est formé avec cette électrode, des problèmes surviennent si bien que la précision et fiabilité d'usinage sont détériorées.
Dans le but de stabiliser l'opération d'usinage par la suppression de la boue et aussi dans le but d'augmenter la circularité, par exemple, l'électrode est utilisée pendant sa rotation à une vitesse d'environ 1000 tours par minute. Cependant, une déviation de l'électrode tend à survenir dans le procédé d'usinage par électroérosion. Lorsqu'une machine d'électroérosion est employée dans des conditions dans lesquelles la déviation est produite, le problème est que la précision prédéterminée de l'usinage ne peut être obtenue parce qu'il est impossible de délivrer de l'électrode, de manière appropriée, en accord avec l'abrasion de l'électrode.
La fig. 6 est une représentation schématique montrant une machine d'électroérosion conventionnelle pour la formation d'un petit orifice, qui est décrite dans la demande de brevet japonais non examinée publiée sous le No 60-108 234 destinée à résoudre les problèmes ci-dessus. Dans le dessin,
la référence numérique 1 est une électrode pour former un petit orifice,
la référence numérique 2 est une pièce à usiner, la référence numérique 3 est une table, la référence numérique 4 est un arbre principal, la référence numérique 5 est un mandrin,
la référence numérique 6 est un porte électrode pour porter une électrode pour former un petit orifice,
la référence numérique 6a est un support de bras,
la référence numérique 7 est un guide à petit orifice ayant un petit orifice par lequel l'électrode pour former un petit orifice est guidée, et
la référence numérique 8 est un dispositif de gui-dage intermédiaire.
Entre l'électrode 1 pour former un petit orifice et la pièce à usiner 2, un liquide de travail, non représenté, est fourni.
La puissance électrique pour l'usinage par électroérosion est, par une source de puissance électrique non représentée, fournie entre l'électrode 1 et la pièce à usiner 2.
Ainsi, un petit orifice est formé dans la pièce à usiner 2 par décharge d'énergie électrique.
Une portion intermédiaire de l'électrode 1 est guidée dans un dispositif de guidage intermédiaire 8, et un dispositif de guidage intermédiaire 8 est actionné par le bras support 6a, de sorte que le dispositif de guidage intermédiaire 8 peut être déplacé en synchronisme avec le déplacement en hauteur de l'arbre principal 4 (comme montré par la flèche E sur le dessin). De cette manière, la déviation de l'électrode 1, engendrée dans le procédé d'usinage par électroérosion, peut être supprimée. Cependant cette construction a comme problème qu'il est difficile de remplacer, de manière automatique, l'électrode 1, à cause de la structure selon laquelle le dispositif de guidage intermédiaire 8 est actionné par le bras support 6.
De plus, il est impossible avec le dispositif de guidage intermédiaire 8 cité ci-dessus de satisfaire à la demande d'accroissement de la précision.
La fig. 7 est une représentation schématique montrant la construction et l'utilisation d'une machine d'usinage par électroérosion conventionnelle, pour former un petit orifice, décrite dans la demande de brevet japonais non examinée, publiée sous le N<o> 8-229 747. Dans le dessin,
la référence numérique 1 est une électrode pour former un petit orifice,
la référence numérique 2 est une pièce à usiner, la référence numérique 3 est une table, la référence numérique 4 est un arbre principal, la référence numérique 5 est un mandrin,
la référence numérique 6 est un porte électrode pour porter une électrode pour former un petit orifice,
la référence numérique 7 est un guide à petit orifice ayant un petit orifice par lequel l'électrode pour former un petit orifice est guidée, et
la référence numérique 9 est un guide d'introduction.
Entre l'électrode 1 pour former un petit orifice et la pièce à usiner 2, un liquide de travail, non représenté, est fourni.
Un premier but de cette machine d'usinage par électroérosion pour former un petit orifice est le remplacement automatique de l'électrode. Le résumé de ces opérations sera décrit aux points (1) à (4) suivants. (1) L'arbre principal est relevé, et l'électrode 1 est automatiquement remplacée avec le porte électrode 6.
Après cela, le guide d'induction 9 est élevé vers une portion supérieure de l'électrode 1 de façon à pincer librement l'électrode 1 tel que montré en fig. 7(a); (2) Pendant que l'électrode 1 est pincée librement, le guide d'induction 9 est descendu vers une portion inférieure de l'électrode 1, tel que montré en fig. 7(b); (3) L'arbre principal 4 est descendu et l'électrode 1 est insérée dans un petit orifice du guide 7 à petit orifice comme représenté en fig. 7(c); (4) Le guide d'induction 9 est rétracté en dehors de la zone d'usinage de la pièce à usiner 2 tel que montré en fig. 7(d).
Dans la machine d'usinage par électroérosion pour former un petit orifice, ayant la structure ci-dessus, il est possible de remplacer de manière automatique l'électrode. Cependant, il est impossible de supprimer l'existence d'une déviation de l'électrode 1 engendré dans le procédé d'électroérosion. De plus, il est impossible d'appliquer la machine d'électroérosion, de la structure ci-dessus, à un usage pour lequel une haute précision est requise. Description de l'invention
Dans le but de faire des progrès en science technique et renforcer la compétitivité industrielle ces dernières années, il y a une demande crois-sante de rehaussement de la précision, de la productivité et de la fiabilité d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice. C'est un but de la présente invention de fournir une machine d'électroérosion de haute précision, qui est appropriée à l'automatisation, par laquelle les problèmes mentionnés ci-dessus sont résolus, qui est capable d'une précision, d'une productivité, d'une fiabilité qui sont accrues.
Selon une première alternative d'un premier mode de réalisation, une machine d'électroérosion pour former un petit orifice selon la présente invention comprend:
un porte électrode pour porter une électrode;
une première unité de déplacement pour déplacer le porte électrode et l'électrode, dans la direction longitudinale de l'électrode;
un guide à petit orifice pour guider l'électrode, disposé à proximité de la pièce à usiner; et
une source de puissance électrique utilisée pour l'usinage par électroérosion, pour fournir de la puissance électrique d'usinage par électroérosion entre l'électrode et la pièce à usiner, dans laquelle un petit orifice est formé, et
la machine d'électroérosion pour former un petit orifice comprend de plus:
un dispositif de guidage intermédiaire constitué d'au moins deux guides pour tenir l'électrode entre le porte électrode et le guide à petit orifice, au moins un des guides du dispositif de guidage intermédiaire ayant une pince capable d'être ouverte et fermée;
une deuxième unité de déplacement pour déplacer le dispositif de guidage intermédiaire dans la direction longitudinale de l'électrode;
une troisième unité de déplacement pour ouvrir et fermer les pinces de guidage du dispositif de guidage intermédiaire;
une quatrième unité de déplacement pour modifier de manière variable la distance entre les guides du dispositif de guidage intermédiaire dans la direction longitudinale de l'électrode.
Selon une deuxième alternative d'un premier mode de réalisation, une machine d'électroérosion pour former un petit orifice selon la présente invention comprend:
un porte électrode pour porter une électrode pour former un petit orifice;
une première unité de déplacement pour déplacer le porte électrode et l'électrode, dans la direction longitudinale de l'électrode;
un guide à petit orifice pour guider l'électrode, disposé à proximité de la pièce à usiner; et
une source de puissance électrique utilisée pour l'usinage par électroérosion, pour fournir de la puissance électrique d'usinage par électroérosion entre l'électrode et la pièce à usiner, dans laquelle un petit orifice est formé, et
la machine d'électroérosion pour former un petit orifice comprend de plus:
un dispositif de guidage intermédiaire constitué d'au moins deux guides pour supporter l'électrode entre le porte électrode et le guide à petit orifice, au moins l'un des guides ayant une pince capable d'être ouverte ou fermée;
une deuxième unité de déplacement pour déplacer le dispositif de guidage intermédiaire dans la direction longitudinale de l'électrode;
une troisième unité de déplacement pour ouvrir et fermer la pince du second guide du dispositif de guidage intermédiaire;
une quatrième unité pour modifier de manière variable la distance entre le premier et le second guide du dispositif de guidage intermédiaire dans la direction longitudinale de l'électrode.
Selon une troisième alternative du premier mode de réalisation, une machine d'électroérosion pour former un petit orifice selon la présente invention comprend:
un porte électrode pour porter une électrode pour former un petit orifice;
une première unité de déplacement pour déplacer le porte électrode et l'électrode pour former un petit orifice, dans la direction longitudinale de l'électrode;
un guide à petit orifice pour guider l'électrode, disposé à proximité étroite de la pièce à usiner; et
une source de puissance électrique utilisée pour l'usinage par électroérosion, pour fournir de la puissance électrique d'usinage par électroérosion entre l'électrode et la pièce à usiner, dans laquelle un petit orifice est formé, et
la machine d'électroérosion pour former un petit orifice comprend de plus:
un dispositif de guidage intermédiaire ayant un premier guide pour supporter l'électrode, en une position proche du guide à petit orifice et ayant aussi une pluralité de guides excepté le premier guide en des positions située entre le porte électrode et le guide à petit orifice,
la pluralité de guides excepté le premier guide ayant une pince capable d'être ouverte ou fermée;
une deuxième unité de déplacement pour déplacer le dispositif de guidage intermédiaire dans la direction longitudinale de l'électrode pour former un petit orifice;
une troisième unité de déplacement pour ouvrir et fermer les pinces de la pluralité de guides à l'exception du premier guide du dispositif de guidage intermédiaire;
une quatrième unité de déplacement pour modifier de manière variable la distance entre le premier et chacun des guides de la pluralité de guides à l'exception du premier guide, dans la direction longitudinale de l'électrode pour former un petit orifice.
Selon un deuxième mode de réalisation, une machine d'électroérosion selon la présente invention, pour former un petit orifice, comprend de plus une cinquième unité de déplacement pour déplacer le guide à petit orifice dans la direction longitudinale de l'électrode pour former un petit orifice.
Selon une forme d'exécution de la deuxième ou troisième alternative du premier mode de réalisation, une machine d'électroérosion selon la présente invention, pour former un petit orifice, comprend une pince capable d'être ouverte ou fermée dans le premier guide du dispositif de guidage intermédiaire. Brève description des dessins La fig. 1 est une représentation schématique montrant la constitution d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice, selon le premier mode de réalisation de l'invention. La fig. 2 est une représentation schématique pour expliquer le fonctionnement d'un dispositif de gui-dage intermédiaire d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice, selon le premier mode de réalisation de l'invention.
La fig. 3 est une représentation schématique pour expliquer le fonctionnement d'un dispositif de gui-dage intermédiaire d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice, selon le premier mode de réalisation de l'invention dans le cas où la plupart de l'électrode pour former un petit orifice est consumée. La fig. 4 est une représentation schématique montrant le remplacement automatique d'une électrode pour former un petit orifice, dans une machine pour former un petit orifice selon le premier mode de réalisation de la présente invention. La fig. 5 est une représentation schématique pour expliquer le fonctionnement d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.
La fig. 6 est une représentation schématique montrant la constitution d'une machine d'électroérosion conventionnelle pour former un petit orifice. La fig. 7 est une représentation schématique montrant la constitution et le fonctionnement d'une machine d'électroérosion conventionnelle pour former un petit orifice. Meilleurs modes de réalisation de l'invention Premier mode de réalisation
La fig. 1 est une représentation schématique montrant la constitution d'une machine d'électroérosion pour former un petit orifice, selon le premier mode de réalisation 1 de l'invention. Dans le dessin,
la référence numérique 1 est une électrode pour former un petit orifice,
la référence numérique 2 est une pièce à usiner, la référence numérique 3 est une table, la référence numérique 4 est un arbre principal, la référence numérique 5 est un mandrin,
la référence numérique 6 est un porte électrode pour porter une électrode pour former un petit orifice,
la référence numérique 10 est un guide à petit ori-fice ayant un petit orifice par lequel l'électrode 1 est guidée, et
la référence numérique 11 est un dispositif de guidage intermédiaire, la référence numérique 11a est un guide supérieur, la référence numérique 11b est un guide inférieur.
Entre l'électrode 1 pour former un petit orifice et la pièce à usiner 2, un liquide de travail non représenté sur le dessin est fourni. De la puissance électrique pour l'usinage par électroérosion est fournie par une source de puissance électrique, non représentée, entre l'électrode et la pièce à usiner 2. Par cela un petit orifice est formé dans la pièce à usiner, par électroérosion.
L'arbre principal est déplacé par une première unité de déplacement non représentée, dans la direction longitudinale de l'électrode 1, c'est-à-dire que l'arbre principal 4 est déplacé dans la direction montrée par la flèche Z sur le dessin. Par exemple, lorsque l'électrode est consumée, l'arbre principal 4 est descendu. Le guide à petit orifice 10 est déplacé par une cinquième unité de déplacement non représentée sur le dessin dans la direction longitudinale de l'électrode 1, en correspondance avec l'épaisseur de la pièce à usiner 2, c'est-à-dire le guide à petit ori-fice est déplacé dans la direction montrée par la flèche A sur le dessin.
De plus, le dispositif de guidage intermédiaire 11 est déplacé par la deuxième unité de déplacement, non représentée sur le dessin, dans la direction longitudinale de l'électrode 1 de sorte que l'électrode 1 peut être guidée dans le procédé d'usinage et aussi dans le procédé de remplacement automatique de l'électrode, c'est-à-dire, le dispositif de guidage intermédiaire 11 est déplacé dans la direction de la flèche B dans le dessin.
L'arbre principal 4, le guide à petit orifice 10, le dispositif de guidage intermédiaire 11 peuvent être respectivement déplacés dans des directions Z, A et B, par - des unités de déplacement dans lesquels la sortie de servomoteurs est convertie en un mouvement -linéaire par une vis à billes, ou - une unité de déplacement composée par un moteur linéaire.
Dans chaque unité de déplacement la linéarité du mouvement peut être assurée par un mécanisme de guidage linéaire, tel un guide linéaire.
Dans la construction ci-dessus, la deuxième unité de déplacement pour déplacer le dispositif de gui-dage intermédiaire 11 peut être constituée sur la cinquième unité de déplacement pour déplacer le guide à petit orifice 10. D'une manière alternative, la deuxième unité de déplacement pour déplacer le dispositif de guidage intermédiaire 11 peut être constituée indépendamment de la cinquième unité de déplacement pour déplacer le guide à petit orifice 10.
Dans le cas où la deuxième unité de déplacement pour déplacer le dispositif de guidage intermédiaire 11 est constituée sur la cinquième unité de déplacement pour déplacer le guide à petit orifice 10, spécialement lorsque le dispositif de guidage intermédiaire est relevé en une position proche du porte électrode 6, pour supporter une portion supérieure de l'électrode 1, dans le cas du remplacement automatique de l'électrode 1, il est possible d'utiliser une course du guide à petit orifice 10 dans la direction A. Par conséquent, il est possible de réduire une course du dispositif de guidage intermédiaire dans la direction B.
La fig. 2 est une représentation schématique pour expliquer l'utilisation du dispositif de guidage intermédiaire 11. La distance L entre le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b peut être modifiée par une quatrième unité de déplacement non représentée sur le dessin. Par exemple, tel que montré en fig. 2(b), il est possible de réduire la distance L entre le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b dans la direction de la flèche C. Tel que montré en fig. 2(c) et 2(d), les pinces 11c, 11d du guide supérieur 11a et du guide inférieur 11b sont constituées afin qu'elle puissent être ouvertes ou fermées dans la direction de la flèche D, par une troisième unité de déplacement non représentée sur les dessins.
Dans le but de modifier de manière ajustable la distance L entre le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b du dispositif de guidage intermédiaire 11, dans la direction C ou dans la direction opposée à la direction C, le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b sont déplacés, - par une unité de déplacement dans laquelle la sortie d'un servomoteur est convertie en un mouvement linéaire par une vis à billes, - par une unité de déplacement constituée d'un moteur linéaire, ou - par une unité de déplacement constituée d'un cylindre à air.
Les pinces 11c, 11d du dispositif de guidage intermédiaire 11, étant déplacées dans la direction D par une troisième unité de déplacement constituée d'un cylindre à air, peuvent être ouvertes ou fermées. Un mouvement linéaire dans chaque unité de déplacement peut être assuré par un mécanisme de gui-dage tel qu'un guide linéaire.
Tel que montré en fig. 1, le dispositif de guidage intermédiaire 11 supporte l'électrode 1 en deux points avec le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b, qui sont séparés l'un de l'autre par une distance L dans la direction verticale, dans le procédé pour usiner un petit orifice. Par conséquent, la déviation de l'électrode 1, qui est difficile à maîtriser du fait que la déviation tend à être générée par l'électrode 1, peut être avantageusement supprimée.
Souvent, lorsque l'électrode 1 est consumée et que l'arbre principal 4, le mandrin 5 et le porte électrode 6 sont descendus, par exemple, tel que montré en fig. 3, un intervalle entre le guide supérieur et le guide inférieur 11b du dispositif de guidage intermédiaire 11 est réduit, et le guide supérieur 11a, et le guide inférieur 11b sont placés près du guide à petit orifice 10. A cause de ce qui précède, le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b n'interfèrent pas avec le porte électrode 6. Par conséquent, l'élec-trode 1 peut être utilisée effectivement.
La fig. 4 est une représentation schématique pour expliquer le remplacement automatique de l'électrode 1. L'opération sera brièvement décrite sous les points (1) à (3).
(1) Le porte électrode 6 et l'électrode 1 sont séparés du mandrin 5 par un bras utilisé pour le remplacement automatique qui n'est pas représenté sur le dessin. Après cela, le dispositif de guidage intermédiaire 11 est descendu. Dans le cas où le porte électrode 6 est fixé, le dispositif de guidage intermédiaire 11 est descendu en une position proche du porte électrode 6. Pendant que les pinces du dispositif de guidage intermédiaire 11 sont ouvertes, par exemple, pendant que les pinces 11c, 11d représentées en fig. 2 sont ouvertes, l'électrode 1 est fixée au mandrin 5 avec le porte électrode 6, par un bras utilisé pour le remplacement automatique qui n'est pas représenté sur le dessin. Après cela, la pince du dispositif de guidage intermédiaire 11 est fermée et l'électrode 1 est pincée librement dans la pince, comme montré en fig. 4a.
(2) Pendant que l'électrode 1 est librement pincée par la pince, le dispositif de guidage intermédiaire 11 est descendu dans une portion inférieure de l'électrode, tel que représenté en fig. 4(b).
(3) L'arbre principal 4 est descendu et l'électrode 1 est inserrée dans un petit orifice du guide à petit orifice 10 tel que montré en fig. 4(b). Tel que décrit sous le point (1), le dispositif de guidage intermédiaire 11 est descendu et la pince du dispositif de guidage intermédiaire est ouverte. En cet état, l'électrode 1 est fixée. Une portion supérieure de cette électrode 1, qui est située aussi haut que possible, est placée dans la pince du dispositif de guidage intermédiaire 11, et puis, la pince du dispositif de guidage intermédiaire 11 est fermée. Par conséquent, l'électrode 1, qui est difficile à manipuler parce que sa déviation tend à être engendrée, peut être avantageusement supportée en une portion supérieure qui est située aussi haut que possible.
De plus, tel que décrit aux points (2) et (3), l'électrode 1 peut être avantageusement guidée et inserrée dans un petit orifice du guide 10 à petit orifice. Par conséquent, la fiabilité de l'automatisation peut être rehaussée.
Comme décrit plus avant, selon la machine d'électroérosion pour former un petit orifice, suivant un premier mode de réalisation de la présente invention, il est possible de supprimer avantageusement la déviation de l'électrode 1 dans un procédé d'usinage par électroérosion et le remplacement automatique de l'électrode 1 peut être conduit de manière sure. Donc, la précision, la productivité et la fiabilité sont accrues. Deuxième mode de réalisation
La fig. 5 est une représentation schématique expliquant le fonctionnement d'une machine d'usinage par électroérosion pour former un petit orifice selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La construction de la machine d'électroérosion pour former un petit orifice selon ce mode est la même que celle du premier mode de réalisation.
Souvent, lorsque l'électrode 1 est supportée en deux points par le dispositif de guidage intermédiaire 11 comme dans le premier mode de réalisation, par exemple, lorsque le guide inférieur 11b du dispositif de guidage intermédiaire est éloigné du guide à petit orifice 10 d'une distance, tel que représenté en fig. 5(a), il existe une possibilité pour qu'une partie terminale arrière de l'électrode 1 soit inclinée après être passée dans le guide à petit orifice 10 et la précision de la machine est détruite.
Dans ce cas, tel que représenté en fig. 4(b), lorsque le guide inférieur 11b est disposé près du guide à petit orifice 10, une inclinaison de la partie terminale arrière de l'électrode 1, qui est formée après que l'électrode ait été passée à travers le guide à petit orifice, peut être supprimée.
Souvent, dans ce cas, lorsque le guide supérieur 11a du dispositif de guidage intermédiaire 11 supporte une portion intermédiaire de l'électrode 1, il devient possible de supprimer la déviation de l'électrode 1.
Lorsque le guide inférieur 11b du dispositif de guidage intermédiaire 11 est disposé près du guide à petit orifice 10 et que le guide supérieur 11a du dispositif de guidage intermédiaire 11 est disposé de façon à pouvoir supporter une portion intermédiaire de l'électrode 1 tel que décrit précédemment, une augmentation de précision peut être obtenu.
Dans les explications ci-dessus, on montre un cas dans lequel le dispositif de guidage intermédiaire 11 est constitué de deux guides, un est le guide supérieur 11a et l'autre est le guide inférieur 11b, et une distance entre le guide supérieur 11a et le guide inférieur 11b est variable. Cependant, le dispositif de guidage intermédiaire 111 peut être constitué de guides, dont le nombre peut être supérieur à trois, et dans lequel la distance entre les guides peut être modifiée. Lorsque le nombre de points pour supporter l'électrode est augmenté, il devient possible de supprimer pratiquement la déviation de l'électrode 1 dont la manipulation est difficile, du fait que la déviation tend à être engendrée. Application industrielle
Tel que décrit plus avant, la machine d'électroérosion pour former un petit orifice selon l'invention est appropriée à une utilisation pour l'usinage d'un petit orifice de haute précision.