FR2464120A1 - Procede et appareil pour realiser un petit trou profond par usinage par decharges electriques - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL D'USINAGE PAR DECHARGES ELECTRIQUES D'UN PETIT TROU PROFOND AYANT UN DIAMETRE D'ENVIRON 1MM ET DONT LE RAPPORT PROFONDEURDIAMETRE EST AU MOINS EGAL A 5. ON JUXTAPOSE UNE FINE ELECTRODE TUBULAIRE 1 ET LA PIECE 11 A PERCER EN FORMANT UN INTERVALLE D'USINAGE; ON FOURNIT UN FLUIDE HYDRAULIQUE D'USINAGE A TRAVERS L'ELECTRODE TUBULAIRE A L'INTERVALLE D'USINAGE SOUS UNE PRESSION AU MOINS EGALE A 20KGCM; ON APPLIQUE UNE SERIE D'IMPULSIONS D'USINAGE ENTRE L'ELECTRODE TUBULAIRE ET LA PIECE POUR PROVOQUER DES DECHARGES ELECTRIQUES ESPACEES DANS LE TEMPS EN TRAVERS DE L'INTERVALLE D'USINAGE, ENLEVANT AINSI DE LA MATIERE DE LA PIECE; ET ON FAIT AVANCER L'ELECTRODE TUBULAIRE, SUIVANT SA DIRECTION LONGITUDINALE, DANS LA PIECE.

Description

L'invention concerne un procédé d'usinage par dé-

charges électriqueset un appareil dans lequel une électrode-

outil est juxtaposée à une pièce en formant un intervalle

d'usinage rempli de fluide, une série d'impulsions de dé-

charges électriques franchissant l'intervalle d'usinage entre l'électrodeoutil et la pièce pour enlever de la matière à la pièce. Plus particulièrement, l'invention fournit un procédé d'usinage par décharges électriques et un appareil du type décrit ci-dessus pour réaliser une cavité petite et profonde,

un trou ou une ouverture traversante dans une pièce.

La réalisation d'un trou petit et profond ou d'une ouverture traversante d'un diamètre, par exemple de lmm ou

moins, avec un rapport él-evé entre la profondeur et le diamè-

tre, est très souvent recherchée dans l'industrie. Par exemple, il est souhaitable de produire un tel trou ou ouverture pour préparer des matrices de dessin, des buses d'injection de carburant pour moteur diesel et des buses de filature, mais aussi pour faire un trou de base dans une pièce devant être usinée par une opération d'usinage par décharges électriques

à fil circulant ou à fil de coupe.

Il est couramment connu que l'usinage de ces trous,

ouvertures ou cavités peut 9tre réalisé par usinage par dé-

charges électriques avec des avantages limités du fait de diverses mesures compliquées et d'accessoires d'usinage qui sont requis. Un temps d'usinage relativement long est jusqu'à maintenant nécessaire pour un enlèvement de matière relativement

réduit, et les impératifs deviennent souvent un facteur prohibi-

tif pour justifier l'application de la technique d'usinage par décharges électriques pour usiner des ensembles de petits

trous profonds, en particulier quand l'usinage doit 9tre réa-

lisé dans une production en grande série.

Un but de l'invention est de fournir un procédé amé-

lioré et un appareil d'usinage par décharges électriques per-

mettant de réaliser un trou ou cavité petit et profond, ou une ouverture traversante, dans une pièce, sans difficulté et à

grande vitesse.

Ce but, et d'autres qui apparaîtront plus clairement dans ce qui suit, sont atteints grâce à l'invention qui fournit

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selon un premier aspect, un procédé d'usinage par décharges électriques d'une petite cavité profonde, trou ou ouverture traversante, dénommée ciaprès trou, dans ou au travers d'une pièce, le trou ayant un diamètre de lmm ou moins, et un rapport profondeur/diamètre au moins égal à 5, de préférence

au moins égal à 10, ce procédé comprenant les mesures consis-

tant à: - juxtaposer une électrode tubulaire mince et allongée et la pièce en formant un intervalle d'usinage;

- fournir un fluide hydraulique d'usinage, de préfé-

rence présentant une résistivité spécifique supérieure à10 ohm-cm, par l'électrode tubulaire dans l'intervalle d'usinage et sous une pression d'au moins 20 kg/cm, de préférence 25 kg/cm2 et de façon préférentielle 40 kg/cm2; - appliquer une série d'impulsions d'usinage entre

l'électrode tubulaire et la pièce pour provoquer des déchar-

ges électriques espacées dans le temps en travers de l'inter-

valle d'usinage, provoquant ainsi l'enlèvement de matière sur la pièce; et - faire avancer l'électrode tubulaire dans sa direction

longitudinale vers la pièce, relativement.

L'invention fournit, selon un second de ses aspects, un appareil pour usiner par décharges électriques un petit trou profond dans ou au travers d'une pièce, le trou ayant un diamètre de lrnm ou moins et un rapport profondeur/diamètre

d'au moins 5, de préférence au moins 10, cet appareil compre-

nant une électrode tubulaire mince et allongée propre à être juxtaposée à une pièce en formant un intervalle d'usinage;

des moyens d'amenée et de pompage pour fournir un fluide hy-

draulique d'usinage, de préférence ayant une résistivité spé-

cifique supérieure à 104 ohm-cm par l'électrode tubulaire dans l'intervalle d'usinage sous une pression d'au moins kg/cm, de préférence 25 kg/cm2 et de préférence encore

de 40 kg/cm; des moyens de fournituree courant pour appli-

quer une série d'impulsions d'usinage entre l'électrode tubu-

laire et la pièce pour fournir des décharges électriques es-

pacées dans le temps au travers de l'intervalle d'usinage, enlevant ainsi de la matière de la pièce; et des moyens de commande pour déplacer relativement l'électrode tubulaire et la pièce et provoquer l'avance de l'électrode tubulaire dans sa direction longitudinale vers et dans la pièce pour

former le trou dans celle-ci ou au travers i celle-ci.

De préférence, une autre mesure ou un autre moyen

est prévu pour communiquer à l'électrode tubulaire une vi-

brati.on ultrasonique dont la fréquence est de préférence pour certaines applications inférieure à 30 kHz, pour d'autres applications super à 50 kHz et pour encore d'autres

applications comprises entre 1 et 10 MHz.

L'énergie vibratoire de la vibration ultrasonique communiquée à l'électrodé tubulaire peut être maintenue nulle ou être d'une valeur réduite aussi longtemps que l'usinage se poursuit dans des conditions d'intervalle satisfaisantes, et peut être accrue quand l'état de l'intervalle est altéré jusqu'à des conditions non satisfaisantes. La vibration peut Atre communiquée à l'électrode tubulaire selon sa direction axiale mais elle est de préférence communiquée transversalement

à l'axe de l'électrode tubulaire.

Le fluide hydraulique d'usinage peut être une eau distillée ayant une résistivité spécifique supérieure à 104 ohm-cm, et des moyens sont de préférence prévus pour maintenir la température de ce fluide à une valeur prédéterminée ou dans

une plage prédéterminée.

La pression de fourniture élevée du fluide hydrau-

lique d'usinage est de préférence accrue en continu ou suivant une multiplicité de niveaux pendant que la profondeur d'usinage

du trou augmente.

Il a aussi été constaté qu'il était avantageux de 3u maintenir la quantité de fluide hydraulique d'usinage fourni à l'intervalle d'usinage, sensiblement à une valeur double ou supérieure à la quantité de gaz produite dans l'intervalle

d 'usi nage.

Pendant la progression de l'usinage ou du perçage du trou dans la pièce pair l'électrode tubulaire, une formation en saillie faisant corps avec la pièce à tendance à se former dans le trou percé. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le diamètre intérieur de l'électrode tubulaire est

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dimrensionné, et les paramètres électriques d'usinage de la source de courant sont de préférence établis de manière à

maintenir le rapport l'/1 inférieur à 1/5, 1 étant la, pro-

fondeur du trou en cours d'usinage et 1' étant la hauteur de la saillie qui se forme dans le trou. Les moyens de fourniture et de pompage, selon une autre caractéristique dudit second aspect de l'invention, comprennent une pompe de fourniture d'eau dont la pression de fourniture est au moins de 20 kg/cm, de préférence 25 kg/cm2 encore plus préféremment de 40 kg/cm; des moyens

de conduit résistant è la prission pour fournir l'eau pro-

venant de la pompe à travers l'électrode tubulaire dans l'intervalle d'usinage défini entre cette électrode et la pièce, et un accumulateur haute pression couplé au moyen

de conduit résistant à la pression entre la pompe et l'élec-

trode tubul-ire.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la

description détaillée qui va suivre, de formes de réalisation

et au vu du dessin annexé dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique partiellement en coupe, représentant un appareil selon l'invention;

- la figure 2A4 est une vue de face en coupe repré-

sentant schématiquement une électrode tubulaire, un support

pour celle-ci et une partie d'une corne à vibration ultra-

sonique pour l'appareil selon la figure 1; - la figure 2B est une vue en coupe représentant schématiquer'ent une structure de guidage pour le positionnement de l'électrode de l'appareil représenté à la figure 1; - la figure 2C est une vue en plan et en coupe selon la ligne 2C-2C de 1P figure 2B;

- la figure 3 est un schéma-bloc illustrant schémati-

quement un ensemble de fourniture de fluide hydraulique d'usi-

nage propre à être utilisé en liaison avec un appareil selon la figure 1 ou tout autre de ceux qui-sont représentés d'autre part ici, qui fait application de la présente invention;

- la figure 4 est un graphique illustrant les carac-

téristiques d'usinage typiqu esobtenues grâce au procédé d'usi-

n.ge par décharges électriques selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe représentant schématiquement un ensemble préféré pour communiquer une

vibration ultrasonique à l'électrode tubulaire selon l'inven-

tion; - les figures 6A et 6B sont des vues en plan représentant schématiquement certaines formes dans lesquelles la corne ultrasonique est en engagement avec l'électrode outil;

- la figure 7 représente schématiquement un appa-

reil comprenant un ensemble à vibration ultrasonique pour

commander l'amplitude de la vibration communiquée à l'électro-

de tubulaire tout en réagissant aux conditions à l'intervalle d'usinage, selon une autre caractéristique de l'invention; - la figure 8 est un diagramme de forme d'ondes montrant une série modifiée de signaux vibratoires propres àa 9tre communiqués à l'électrode tubulaire selon l'invention;

- la figure 9 est un graphique montrant une compa-

raison des caractéristiques d'usinage obtenues grâce à l'ins-

tallation de la figure 7 avec les caractères d'usinage obtenus antérieurement; - la figure 10 est une vue schématique représentant un appareil comprenant une source de signaux pour exciter la source de courant d'usinage par décharges électrique et le vibrateur ultrasonique, selon une autre caractéristique de l'invention; - la figure 11 est un diagramme de forme d'ondes représentant une série d'impulsions de signal se succèdant dans le temps produit par la source de signaux de la figure 10; - la figure 12 est une vue schématique représentant un appareil comprenant des moyens pour modifier l'amplitude de la vibration ultrasonique en fonction de l'usinage, selon une autre caractéristique de l'invention; - la figure 13 est une vue schématique représentant un appareil comprenant des moyens pour modifier l'amplitude de la vibration ultrasonique en fonction de l'avancement d'une opération d'usinage par décharges électriques, selon une autre caractéristique de l'invention; la figure 14 est une vue schématique représentant

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l'appareil comprenant des moyens pour modifier l'ai;plitude de la vibration ultrasonique en liaison avec les changements des conditions d'usinage au cours d'opératioxEd'usinage par

décharges électriques comprenant un dégrossissage et une fini-

tion, selon une autre caractéristique spécifique de l'inven- tion; - la figure 15 est une vue schématique représentant un appareil équipé d'un ensemble vibreur comprenant un vibreur haute fréquence et un vibreur basse fréquence pour fournir une vibration composite àa l'électrode d'usinage, selon une autre caractéristique de l'invention; - la figure 16 est une vue schématique représentant une variante de l'ensemble représenté à la figure 15; - la figure 17 est une vue schématique représentant un appareil qui peut être utilisé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention;

- les figures 18, 19 et 20 sont des vues schéma-

tiques représentant diverses installations utilisant une source de courant d'usinage par décharges électriques et un circuit L/C en séries en travers de l'intervalle d'usinage, opératoire en résonance avec la sortie de la source de courant pour produire une vibration ultrasonique et communiquer la

vibration à l'électrode d'usinage, selon une autre caractéris-

tique de l'invention; et - la figure 1 est une vue schématique représentant un appareil dans lequel l'électrode d'usinage allongée est continue et est amenée dans la zone d'usinage en continu ou

successivement selon une autre caractéristique de l'invention.

On se réfère d'abord à, la figure 1. Un appareil selon l'invention utilise une électrode-outil 1 ayant la forme

d'un tube élancé ou d'un mince fil tubulaire. L'électrode tu-

bulaire 1 peut être en cuivre en laiton ou en tout autre ma-

tériau adapté, et peut avoir un diamètre extérieur de 0,5mm et un diamètre intérieur de 0,275mm, ainsi qu'une longueur de

400mm.

L'électrode 1 est portée par un support d 'électode

2 équipé d'un mandrin 2a tel que représenté à la figure 2A.

Le support d'électrode 2 s'étend à partir d'une corne 3 d'un

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ensemble 4 a ultrasons qui peut comprend un transducteur 4a pièzoélectrique ou à électrostriction, alimenté par une source de courant alternatif haute fréquence ou une source d'impulsions 4b ayant une fréquencedesortiede, par exemple 20 à 30 kHz. Telle que représentéea la figure 2A, la corne 3 présente une cavité interne 3a qui s'étend dans sa direction longitudinale et qu'atteint l'extrémité de l'électrode 1 o cette dernière est

fermement maintenue par une garniture annulaire 3b.

La corne 3 présente aussi un raccord 5 de fourniture de liquide qui communique avec une source (non représentée) de fluide hydraulique d'usinage au moyen d'un conduit à fluide (non représenté) flexible et résistant à la pression, et qui est ouvert sur la cavité 3a pour conduire le fluide hydraulique

d'usinage sous une pression élevée dans l'électrode tubulaire 1.

L'ensemble 3, 4 à vibreur et corne portant l'élec-

trode l est lui-même porté par une tête 6 à vérin monté sur une colonne de machine (non représenté) qui à son tour est

montée verticalement sur une embase de machine non représentée.

La tête 6 comprend une unité 7 de serivo-comïieande propre à déplacer l'ensemble 3,4 verticalement ou selon l'axe dos Z, et

ainsi l'électrode dans sa direction longitudinale.

Une base 8 sur le châssis de la machine porte une table de travail 10 qui à son tour porte une pièce 11 qui y est fixée au moyen d'une bride 12. La table 10 est réalisée

sous la forme d'un ensemble à avancements combinés orthogona-

lement comprenant une paire de serve moteurs 9x -et 9y qui

permettent de la déplacer sur la base 8 dans un plan X-Y per-

pendiculaire à l'axe des Z de manière à ajuster la position de la pièce Il par rapport à l'axe de l'électrode 1. Pour fournir un positionnement axial précis, l'électrode 1 est guidée à coulissement sur une partie de sa long.ueur, du coté de l'usinage, par une unité de gabarit ou support 13 qui est fixé sur la base 8 au moyen d'un bras 13a en forme de L. Une source de courant électrique 15 qui fournit une succession d'impulsions d'usinage a une borne connectée électriquement à l'électrode outil 1 au moyen de l'unité de guidage 13, et l'autre borne est connectée électriquement à

la pièce 11 au moyen de la bride 12. Pour une opération d'usi-

nage d'un petit trou profond, il est souhaitable de disposer d'impulsions d'usinage dont la durée n'est en générale pas

supérieure à 30 micro-secondes et de préférence 5 micro-secon-

des, et la source de courant 15 peut comprendre une capacité de 0,1 à 1 micro-farad reliée aux bornes de l'intervalle d'usinage G. Les servo-r, :oteurs 9x et 9y peuvent chacun 9tre des moteurs pas à pas ou des moteurs à courant continu équipés d'un codeur et/ou d'un générateur de vitesse, et peuvent être sous la dépendance d'une unité 14 de commande numérique pour positionner automatiquement l'électrode 1 en une ou

plusieurs positions d'usinage prédéterminées sur la pièce 11.

On se réfère aux figures 2B et 2C. Le gabarit 13 de positionnement de l'électrode comprend un cylindre extérieur

13b et un cylindre intérieur 13e représentés disposés sensi-

blement coaxialement l'un à l'autre. Le cylindre extérieur 13b est fixé sur le bras 13a et présente au moins trois boulons 13d vissés au travers de la paroi dudit cylindre, en des positions équidistantes. Les extrémités des boulons 13d coopèrent avec la paroi extérieure du cylindre intérieur 13c dans lequel trois colonnes 13e sont disposées pour former un espacement nropre à recevoir à coulissement l'électrode 1. Les positions de contact des boulons 13d avec le cylindre intérieur

13e sont ajustées pour s'adapter à l'électrode 1 dans l'espa-

cement et pour établir sa position axiale d'usinage approprié

dans l'ensemble de gabarit 13.

La figure 3 représente une source de fluide et une installation de circulation qui peuvent.tre utilisés en liaison avec l'ensemble d'électrode 1 et l'intervalle d'usinage G pour l'appareil selon la figure 1 et toute;utre r4alisae-tion décrite ci-après. L'installation comprend une réserve 16 divisée en un réservoir 16a pour l'eau propre et un réservoir 16b pour l'eau usée. L'eau usée dans le réservoir 16b provient

d'un réservoir de travail ou carter W (qui n'est pas représen-

té à la figure 1) propre à supporter la pièce 10 juxtaposée à l'électrode outil 1. Les produits d'usinage, copeaux ou

boues, présents dans le fluide d'usinage usé peuvent se dé-

poser dans le réservoir 16b et l'eau purifiée est soutirée

par une pompe 17 puis est fournie par un dispositif d'ultra-

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filtration ou filtre fin 18 au réservoir 16a.

Un détecteur de conductivité 19 surveille la conduc-

tivité ou résistivité de l'eau filtrée stockée dans le réser-

voir a. Suand une conductivité augmentée est détectée ou quand la résistivité spécifique tombe en dessous d'une valeur de seuil prédéterminée, par exemple 4 x 104 ohm-cm, le détecteur 19 agit sur une pompe 20 pour soutirer l'eau à partir du réservoirl6a et l'amène en contact avec une unité d'échange d'ion dans une cartouche 21 pour rendre l'eau plus distillée ou moins conductive et permettre ensuite à l'eau d'être retournée au réservoirl6a. Le détecteur 19 fonctionne en continu si bien que l'eau dans le réservoirl6a peut être maintenu sensiblement àa une résistivité ou conductivité prédéterminée dans une plage prédéterminée de résistivité

par exemple de l'ordre de 10 ohm-cm.

Une unité 22 de commande de la température de l'eau comprenant un détecteur de température 23 et un élément non représenté de chauffage et de refroidissement, est aussi

associé au reservoirl6a pour maintenir l'eau dans le réser-

voirl6a à une température sensiblement optimale.

La fourniture du fluide hydraulique d'usinage sous une pression de sortie élevée contre la résistance du conduit provoque en général une augmentation de sa température. Une augmentation de la température est aussi provoquée par l'aeyion des décharges d'étincelles dans l'intervalle d'usinage. Une augmentation de la température du fluide hydraulique d'usinage provoque une augmentation de sa conductivité et en m9me temps une chute de sa viscositéo Une chute de la température de l'eau provoque au contraire une augmentation de sa viscosité qui à son tour a pour effet d'augmenter la résistance de l'eau qui circule au travers de l'intervalle d'usinage. Toutes ces tendances sont prises en compte, en liaison avec les

matériaux de l'électrode et de la pièce, et les buts de l'usi-

nage ainsi que les conditions d'usinage sont choisis pour établir un reglage de température optimal et un règlage

souhaité de température; la commande souhaitée de la tempé-

rature est ainsi assurée.

Une pompe d'alimentation 24 haute pression du type à plongeur ou de tout autre type peut être mise en oeuvre pour soutirer l'eau purifiée du réservoir 16a directement, ou comme représenté, en passant par un filtre fin 25 au moyen d'une pompe auxiliaire 26 qui dirige l'eau vers le conduit à fluide qui communique avec la prise 5. Le conduit à fluide comprend une soupape de retenue 27 et, en option, une chambre 28 de stockage de fluide haute pression eten outreun accumulateur 29 haute Impression relié directement au conduit et de préférence à la chambre 28. Par un clapet de décharge 30 une partie de l'eau alimentée est.retournée au réservoir 16a, ce clapet étant ajustable pour établir et

règler une pression d'amenée souhaitée pour le fluide hydrau-

lique d'usinage à l'électrode-outil 1 et à l'intervalle d'usi-

nage G. La pression est mesurée par un dispositif 31. L'ali-

mentation en fluide et le système de conduit est ainsi conçu pour assurer la fourniture du fluide hydraulique d'usinage

haute pression souhaité de façon stable, à l'intervalle d'usi-

nage par l'électrode outil 1. Il apparalt ainsi clairement que le procédé selon l'invention peut être effectivement mis en oeuvre avec l'alimentation en fluide et le système de conduit représentésà la figure 3 en liaison avec l'installation

selon la figure 1.

EXEMPLE I

Une électrode tubulaire en cuivre d'un diamètre extérieur de 0,3mm, d'un diamètre intérieur de 0,12mm et d'une

longueur de 150 mm est utilisée en liaison avec une installa-

tion telle que représentée en général sur les figures 1 à 3, pour percer un trou au travers d'une pièce en acier inoxydable

(SUS-304 des normes industrielles japonaises) ayant une épais-

seur de 2mm. La source de courant utilisée est un générateur

d'usinage par décharges électriques du type à transistor com-

prenant une capacité de 0.1 microfarad connectée aux bornes

de l'intervalle d'usinage et ajustée pour fournir des impul-

sions d'usinage ayant une durée d'impulsion t on de 6 micro-

secondes, un intervalle entre impulsion (toff) de 2 micro-

secondes, une tension de non charge (Vo) de 100 volts, une intensité de crète (Ip) de 10 ampères et une intensité moyenne (Im) de 2 ampères. Le fluide d'usinage est de l'eau distillée 1 0 ayant une résistivité spécifique de 3,5 x 10 ohm-cm et une température de 240C, cette eau étant fournie à diverses pressions. Les résultats d'usinage sont représentés par la courbe A sur le graphique de la figure 4 dans lequel la vitesse d'enlèvement (mm/min) est portée en ordonné suivant une échelle logarithimique courante, et la pression du fluide hydraulique est porté en abscisse selon vine autre échelle logarithimique courante. En correspondance à la courbe A, le graphede la figure 4 porte aussi une courbe C

indiquant la quantité en circulation (cm3/min) et une cour-

be D indiquant la vitesse de circulation (m/sec) du fluide hydraulique d'usinage porté selon des second et troisième

ordonnés à échelle logarithimique, eux aussi.

On peut voir sur les graphiques que dans des conditions d'usinage données, la vitesse d'enlèvement est une fonction de la pression du fluide hydraulique. La courbe A indique que la vitesse d'enlèvement augmente brusquement dans le domaine o la pression est supérieure à 10 kg/cm, atteint

une valeur maximale (= 28mm/min) quand la pression est d'en-

viron de 60 kg/cm, et ensuite diminue quand la pressionest supérieure à 70 à, 80 kg/cm, se maintenant au-delà à un niveau constant. Tandis que n'a pas été encore déterminée la

raison pour laquelle se produit la diminution, on peut sup-

poser qu'elle est due à la densité d'énergie des décharges d'usinage qui serait insuffisante pour s'adapter à la

quantité en circulation, ou à la vitesse, accrue du fluide.

Quand la densité d'énergie est augmentée en changeant un ou plusieurs des paramètres d'impulsions d'usinage: ton, toff et Ip et/ou en changeant ou en éliminant la capacité pour augmenter le courant moyen (IM), il est constaté que le domaine de saturation de la vitesse d'enlèvement se déplace du côté

des hautes pressions et son niveau maximum possible est augmenté.

EXEMiPLE II On procède comme pour l'exemple I à l'exception du fait que le fluide hydraulique d'usinage a une température de 600C et les impulsions d'usinage ont une durée d'impulsion ton de 6 microsecondes, un intervalle entre impulsion toff de 2 microsecondes une intensité de crète (Ip') de 16 Pmpères, alors qu'une capacité de 0,1 microfarad est connectée aux bornes de l'intervalle d'usinage de manière à ajuster le courant moyen à 4 ampères. Il est constaté queavec une

pression de 100 kg cm pour le fluide, la vitesse d'enlève-

ment atteint 40mm/min. Dans les deux exemples Iet II, les trous conformés au travers des pièces ont un diamètre de 0,35mm avec une tolérance de 0, 025mm, et une rugosité de surface de 5 microns

Rmax. L'usure relative de l'électrode ou l'usure de l'élec-

trode divisée par l'enlèvement de matière de la pièce est probortionnelle à l'intensité du courant moyen d'usinage et

à une valeur comprise entre 100 et 120%.

Il a été constaté que des gaz en une quantité

comprise entre 330 et 350 cm sont Produits au cours du proces-

sus d'usinage pour 1 gramme d'enlèvement de matière sur la pièce, cette quantité ayant été constatée comme dépendant

seulement du fluide d'usinage et comme indépendante des ma-

tériaux de l'électrode et de la pièce et des conditions élec-

triques d'usinage. Il a été constaté qu'il est avantageux de fournir une quantité de fluide hydraulique d'usinage double

ou plus, en quantité ou en volume, de la quantité de gaz pro-

duite, c'est-à-dire 660 à 700 cm pour 1 gramme d'enlèvement

de matière.

Dans le cas de l'usinage d'un trou ayant un rapport profondeur/diamètre plus grand, ou;avec une électrode ayant

uniapport longueur/diamètre (L/D) plus grand, il a été cons-

taté qu'il est avantageux de limiter la formation d'une saillie faisant partie de la pièce dans le trou en cours d'usinage,

car cela à tendance à provoquer un court-circuit entre l'élec-

trode outil et la pièce d'une part et, d'autre part, d'empêcher

le passage du fluide hydraulique d'usinage en travers de l'in-

tervalle. C'est pourquoi l'électrode outil doit de préférence être dimensionnée, en ce qui concerne son diamètre intérieur,

et les conditions d'usinage doivent être telles que, par exem-

ple, la conductivité du fluide hydraulique d'usinage et les paramètres des impulsions de courant d'usinage soient règlés

de manière appropriée pour limiter autant que possible la for-

mation de la saillie.

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EXEMPLE III

L'exemple I est repris à l'exception du fait qu' une vibration ultrasonique à une fréquence de 28 kHz et une puissance de sortie 20 watts est communiquée à l'électrode outil. Les résultats d'usinage sont montrés par la courbe B

sur le graphique de la figure 4.

On voit queen communiquant une vibration ultrasonique axialement a l'électrode outil, la vitesse d'enlèvement est multipliée par 2 ou plus par rapport à celle obtenue sans

vibration.

La figure 5 montre une installation 41 modifiée pour

communiquer une vibration ultrasonique à l'électrode outil.

L'installation comprend un tuyau 42 pour la réception coaxiale del'électrode tubulaire 1, la plaque d'extrémité d'un bras 43 lui étant soudée. Une corne 44 à ultrasons présente un bout 45 maintenu en engagement tangentiel et en léger contact avec l'électrode-outil allongée. Des exemples de forme pour la partie de la corne en engagement avec l'électrode outil

sont représentés aux figures 6 et 6B. Dans la forme de réa-

lisation selon la figure 6A, le bout 45 présente sur sa sur-

face avant une fente 45a en forme de V et allongée propre à

recevoir a coulissement l'électrode 1. Dans la forme de réa-

lisation selon la figure 6B, le bout 45' présente un anneau 'a à fente en forme de V grâce auquel l'électrode outil 1 est amenée en engagement transversalement par rapport à

l'axe de la corne 44.

Dans la frme de réalisation selon la figure 5, l'élé-

ment 42 support d'outil est avantageusement muni d'une pro-

tection contre les dommages provoqués par la vibration ultra-

sonique. En outre, l'électrode outil peut être pivotée au cours d'une opération d'usinage sans nécessiter la rotation de

l'ensemble vibreur.

EXEMPLE IV

Des pièces en différents matéri-ux sont usinées en utilisant des électrodes en cuivre,et les mêmes conditions d'impulsions électriques que dans l'exemple I sont utilisées, en aTniiquant une pression de fluide de 50 kg/cm à un fluide hydraulique d'usinage tel que celui utilisé dans l'exemple 1,

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et en communiquant transversalement à l'électrode une vibra-

tion ultrasonique avec une fréquence de 28 kHz et une puis-

sance de sortie de 20 watts. Les résultats d'usinage sont

résumés dans le tableau qui suit.

TABLEAU I

::::vitesse: usure rela-: : Mlatériau:épaisseur:diamètre:d!enlè-: tive de: : de la: de la:de 1'-:vement: l'électrode:Remarques: : pièce: pièce:lectrode:de ma-:: : :g: : :tière:: : :: (mm): (mm):(mm/min): %:: * *. . t

*; *. .. :

:SCMI: 2: 0.3 * 16:: :

Bs 9 0.3: 20: 40

* * * * * *.

: SK-5: 6: 0.3: 15::

À:WC: 6 0.3: 10

: SKD-1-1: 30: 0.3: 17: 120::

SKD-11 30: 0.5: 8 120 sans :::::: ca pacitfié : SKD-61: 14: 0.3: 12: 120 capacité:

SUS: 14: 0.3: 20: 80

**; À. À.

: SKD-61: 9: 0.5: 19: 120: sans: SUS 2 0.19: 15 40 capacité:

: - *_ À; À:

Il a été constaté que la vibration ultrasonique a une fréquence comprise entre 2 et 30 kHz fournit des résultats similaires. En outre, quand l'électrode est composée d'alliage cuivrezinc, de tungstène ou de molybdène, et en fonction des

dimensions des diamètres intérieur et extérieur et de la lon-

geur de l'électrode outil, des longueurs de l'électrode au dessus et en dessous du support, de la vitesse de circulation du fluide hydraulique d'usinage et de la densité de courant d'usinage moyenne, il a été constatée qu'une fréquence comprise entre 50 kHz et 100 kHz ou une fréquence comprise entre 1 et MHz, par exemple 1,6 MHZ avec 5 watts sont satisfaisantes et peuvent même fournir un meilleur résultat qu'une fréquence

de 25 kHz avec 10 watts.

La vibration ultrasonique peut être produite au moyen d'un élément électrostrictif ou magnétostrictifo En outre,

une combinaison d'un champ électrique et d'un champ magnéti-

que peut être utilisée. Pour l'usinage par décharges électri-

ques, un courant électrique passe dans l'électrode par inter-

mittence et selon une haute fréquence, par exemple 100 kHz, et le champ électrique alternatif provoqué par le passage intermittent de ce courant peut 9tre utilisé en liaison avec un champ magnétique unidirectionnel ou alternatif qui peut,

de manière externe, être appliqué orthogonalement à l'élec-

trode outil pour produire une vibration ultrasonique de l'électrodeoutilo On fournit ainsi un procédé amélioré d'usinage par décharges électriques et un appareil qui permet d'usiner efficacement un trou d'un diamètre aussi petit que lmm ou moins présentant un rapport profondeur/diamètre aussi grand

que 5 à 10.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention représentée à la figure 7, un tube élancé ou une électrode en fil mince tubulaire 101 juxtaposée à une pièce 111 est supportée par un mandrin 102 conformé à l'extrémité d'une corne 103 excitée par un élément 104 vibrant ultrasoniquement, et un fluide hydraulique d'usinage haute pression provenant

d'une source 115 est introduit par une prise 105 dans l'élec-

trode 101 et fournit à l'intervalle d'usinage Galors que des impulsions d'usinage sont appliquées à partir d'une source 115 de courant d'usinage par décharges électriques entre

l'électrode outil 101 et la pièce, tel que décrit plus haut.

L'éLément vibrant 104 est excité par une source de courant

haute fréquence pour produire un signal de vibration ultra-

sonique qui est amplifié par la corne 103 et qui est transmis par cette dernière à l'électrode-outil 1 pour provoquer sa vibration à une fréquence comprise entre 1 et 1000 kHz. La vibration haute fréquence de l'électrode 101 sert à provoquer

l'enlèvement des produits d'usinage de la région de l'inter-

valle d'usinage G tout en assurant l'extinction rapide d'un arc de décharge ou d'un court-circuit quand il se forme entre l'électrode-outil 101 et la pièce 111, permettant ainsi aux décharges d'usinage d'être produites répétitivement dans l'intervalle G avec une stabilité accrue. L'amplitude de la

16 2464120

vibration est comprise entre 3 et 20 micronso Dans l'installation représentée à la figure 7, le circuit de source de courant comprend un détecteur de tension à l'intervalle, représenté par une résistance 101 connectée aux bornes de l'intervalle d'usinage G. pour surveiller les conditions à l'intervalle d'usinage G. Ainsi, un signal se développant à la résistance 151 et représentant la tension d'usinage moyenne dans l'intervalle d'usinage,est fourni à un circuit de seuil 152,par exemple une bascule de Schmitt ou une combinaison de circuitsa bascule de Schmitt, qui fournit un seul ou plusieurs niveaux de seuil prédéterminés, et qui présente une sortie fournit à' un circuit de commande 153 pour commander la sortie de puissance d'une source de puissance 150 haute fréquence. Quand le circuit de seuil 152

indique une tension moyenne d'intervalle augmentée, le cir-

cuit de commande 153 agit sur la source de puissance 150 de manière à' réduire sa puissance de sortie qui est fournie à' l'élément 104, réduisant ainsi l'amplitude d'une vibration communiquée à, l'électrode 10- 1. Quand le circuit de seuil 152 indique une tension moyenne d'intervalle réduite, le circuit

de commande 153 agit sur la source de puissance 150 de ma-

nière à augmenter sa puissance de sortie qui est fournie à l'élément de 104 augmentant ainsi l'amplitude de la vibration communiquée à l'électrode 101. Un mode de vibration optimal de l'électrode 101 en réponse à la tension d'intervalle représentant des changements de la condition à l'intervalle, est ainsi atteint. Quand la tension d'intervalle chute en

dessous d'une valeur présélectionnéece qui reflète une accu-

mulation excessive de produitsd'usinage dans l'intervalle G, ce qui a tendance à provoquer une décharge d'arc, l'amplitude de la vibration est augmentée jusqu'à une plus grande 'aleur, par exemple 10 microns,pour faciliter l'enlèvement des produits d'usinage accumulés. Cet effet est particulièrementimportant lorsqu'il s'agit de percer un petit trou et il permet de percer un petit trou jusqu'à une profondeur augmentée, et dans un temps réduit0

17 2464120

EXEMJPLL V

Une pièce en WC-45%Co est percée avec une électrode tubulaire en cuivre présentant un diamètre de 0,S5mm et en utilisant un fluide hydraulique d'usinage présentant une résistivité spécifique de 105 ohm-cm à la température ambiante. Une vibration haute fréquence ayant une fréquence de 28 kHz

est appliquée à l'électrode,et les impulsions d'usinage pré-

sentent une durée d'impulsion de 1 micro-seconde, un inter-

valle entre impulsion de 3 micro-secondes et un courant de

crète de 20 ampères ainsi qu'un courant moyen de 4,5 ampères.

Le mode de vibration est commandé en liaison avec les condi-

tions à l'intervalle d'usinage de telle manière que quand

la tension à l'intervalle est supérieure à 20 volts, la vi-

bration a son amplitude réduite jusqu'à 10 à 20 microns, et quand la tension à l'intervalle descend en dessous de 20 volts,

la vibration a une amplitude accrue jusqu'à 30 à 50 microns.

La relation entre la profondeur d'usinage et le temps d'usinage

est représentée par la courbe A sur le graphique A de la fi-

gure 9. La courbe B dans le même graphique montre la relation

correspondante constatée dans le cas o l'amplitude de la vi-

bration est maintenue à une valeur constante dans le domaine

compris entre 10 et 20 microns. Il est constaté que la com-

mande de l'amplitude en fonction de la tension à l'intervalle permet à l'usinage de progresser sans chute sensible de la vitesse d'enlèvement avec un acroissement de la profondeur d'usinage et en acroissant la limite pratique de la profondeur d'usinage. La figure 8 représente la forme d'onde d'un signal

de sortie modifié de la source de puissance 150 haute fré-

qiience pour exciter l'élément 104 transducteur électrique-mé-

canique. Le signal comprend une série de trains d'impulsions espacées dans le temps dans lesquels les impulsions sont produites à haute fréquence, par exemple 28 kizet sont interrompues périodiquement à une basse fréquence,par exemple

100 Hz jusqu'à 10 kHz, pour fournir des trains intermittents.

La corne 103 transmet le signal de vibration modifiée pour faire vibrer l'électrode outil 101 par intermittence. Il a été constaté que cette forme de vibration est avantageuse pour éviter un échauffement excessif du support ou de la partie

102 d'interface, et donc les dommages qui peuvent en résulter.

Dans l'installation selon la figure 10, une seule sour-

ce de courant 154 est utilisée aussi bien pour fournir des impulsions d'usinage entre l'électrode outil 101 et la pièce 1 1 que pour exciter le transducteur électromécanique 104

pour faire vibrer l'électrode 101. Dans cette forme de réa-

lisation aussi, la corne 103 en tant qu'amplificateur de

vibration est représentée supportant longitudinalement Pélée-

trode outil 101, avec accouplement au support 102.

La source de courant 154 comprend ici une source de

courant continu 155 et un transistor de commutation de puis-

sance 156 dont les principales électrodes sont connectées en série avec la source de courant continu 155 aux bornes de

charge 154a et 154b qui est d'une part connectée à l'électro-

de outil 101 et à' l? pièce 111 et d'autre part connectée au transducteur 104 au moyen d'un coupleur RC 157 qui constitue un réseau de filtre. Les électrodes de commande du commutateur

256 sont alimentées par une porte ET 158 présentant une pre-

mière entrée alimentée par un oscillateur haute fréquence 159 et une seconde entrée alimentée par un oscillateur basse fréquence 160. L'oscillateur 159 fournit des impulsions de signal de sortie à une fréquence comprise entre 100 kHz et 1U MlHz et un temps de marche ton et un temps de coupure toff alors que l'oscillateur 16u fournit des impulsions de signal de sortie à une fréquence comprise entre 10 kHz et 100 MIHz

et ayant un temps de marche Ton et un temps de coupure Toff.

Le couplage logique-produit des sorties des deux oscilla-

teurs 159 et 160 par la porte 158 fournit des impulsions de signal selon une succession de trains espacés dans le temps représentés à la figure 11 à l'entrée au transistor 156 et ainsi aux bornes de sortie 154a et 154b de la source de

courant 154.

Une succession de trains (Ton, Toff), d'impulsions

(ton, toff), sont d'une part appliqués aux bornes de l'élec-

trode outil 101 et de la pièce 11-i pour produire les trains

correspondants d'impulsions d'usinage en travers de l'inter-

valle G baigné du fluide hydraulique d'usinage sous une

1 9 2464120

pression élevée, tel que décrit plus haut, pour enlever de la matière à partir de la pièce 111. D'autre part, les m9mes trains d'impuls;ionis de signal sont appliqués au moyen du

filtre 157 pour exciter le transducteur 104 et amener P'élec-

brode outil en vibration intermittente avec une durée de vibration Ton et une durée d'interruption ou un intervalle

de vibration successive Toff.

EXEMPLE VI

Une pièce WC-4 Co est usinée avec une installation représentée en général à la figure 10 et en utilisant une électrode tubulaire en cuivre présentant un diamètre de 0,5mmet une eau distillée en tant que fluide d'usinage ayant une résistivité spécifique de 105 ohm-cm. L'oscillateur haute fréquence 159 a une fréquence de sortie de 200 kHz alors que l'oscillateur basse fréquence 160 a une fréquence de sortie de 28 kHz. Quand les impulsions d'usinage ont une intensité moyenne d'usinage de 4,5 ampères, un trou de 6mm

de profondeur est usiné dans la pièce en 5 minutes.

L'installation selon la figure 12 comprend une unité de réglage 161 pour changer sélectivement la puissance de sortie de la source de puissance 150 haute fréquence pour exciter le transducteur 104, changeant ainsi sélectivement l'amplitude de la vibration communiquée à l'électrode outil 101, par exemple en trois étapes: 1) 3 à 10 microns, 2) 10 à 20 microns et 3) 20 à 50 microns. Il a été constaté que les changements sélectifs de l'amplitude de la vibration sont souhaitables pour des buts particuliers d'usinagepar exemple

quand des tolérances d'usinage différentes sont désirées.

EXEMPLE VII

Une pièce à basse de fer est usinée- en utilisant une électrode en cuivre et un fluide hydraulique d'usinage ay2nt une résistivité spécifique de 105 ohm-cm. Les impulsions d'usinage ont un temps actif ton= 10 microwsecondes et un

temps de coupure toff de 10 micro-secondes.

Un trou de lOmm de profondeur est usiné en faisant vibrer l'électrodeoutil à une fréquence de 28 kHz et avec diverses amplitudes. Le trou a une tolérance de 32 microns quand aucune vibration n'est communiquée, une tolérance de

2464120

microns quand la vibration a une amplitude de 5 microns, une tolérance de 82 microns quand l'amplitude de la-vibration est de 20 microns, et une tolérance de 170 microns quand

l'amplitude est de 50 microns.

Il est constaté qu'avec aucun changement des règla- ges d'usinage électrique une tolérance souhaitée est obtenue

simplement en ajustant l'amplitude de la vibration communi-

quée à l'électrode-outil. L'unité de règlage 153 peut présen-

ter une multiplicité de positions de règlage qui peuvent être sélectivement choisies en accord avec une tolérance particulière souhaitée. Le ràglage peut aussi être commuté d'une position à une autre au cours d'une opération d'usinage donné quand le trou doit présenter des tolérances en gradins

dans la direction de sa profondeur.

Un exemple de réalisation de l'invention représenté à la figure 13 est conçu pour changer l'amplitude de la vibration communiquée à l'électrodeoutil 101 en fonction

de la profondeur du trou devant être usiné dans une pièce.

Dans cette forme de réalisation la corne 103 est représentée portée par une tête 162 pour déplacer l'électrode-outil 101 verticalement dans sa direction longitudinale, dans la

pièce 111. Une plaque 163 de détecteur est disposée en paral-

lèle au déplacement de la tête 162 et présente une multipli-

cité de transducteurs photoélectriques 164a, 164b, 164c et 164d propres à recevoir de la lumière provenant d'une lampe fixée à la tête 162. Quand la tête 162 se déplace vers le bas, les tran.sducteurs photoélectriques 164a, 164b, 164c et 164d sont excités successivement en réponse à la lumière

provenant de la lampe 165 et fournissent des signaux élec-

triques. Chaque signal électrique est fourni à un réseau

166 d'amplification/couplage. Un signal de commande repré-

sentatif de la position de la tête 162 est ainsi fourni à la sortie du réseau 166 et est appliqué à une unité 167 de réglage de vibration connectée entre la source 150 de courant haute fréquence et le transducteur électromécanique 104, qui commute le réglage de l'unité 167 à partir de la position de base amplitude de vibration jusqu'à la position de haute amplitude de vibrationQ

21 2464120

EXEMPLE VIII

Une pièce en WC-Co est usinée en utilisant une élec-

trode en cuivre de 0,5mm de diamètre et un fluide hydraulique d'usinage ayant une résistivité spécifique de 10 ohm-cm. Des impulsions d'usinage ayant une durée d'impulsion de 1 micro- seconde et un intervalle entre impulsion de 3 micro-secondes sont appliqués en même temps qu'une vibration ultrasonique à l'électrode outil plongeant dans la pièce. Quand la vibration a une amplitude de 10 microns jusqu'à une profondeur de 3 à 5mm,et que l'amplitude est commutée à 50 microns quand la profondeur de 5mm est franchie, le trou peut atteindre une

profondeur de 6mm en 5 minutes.

La source de courant d'usinage 115 dans la forme de réalisation représentée à la figure 14 peut prendre des conditions variables d'impulsions électriques pour établir une multiplicité de degrés d'usinage allant de l'usinage de finition à l'usinage de dégrossissage, et elle est opératoire

en liaison avec une unité 161 de règlage d'amplitude de vibra-

tion si bien que la vibration communiquée à l'électrode-outil

a une plus grande amplitude quand une condition de dégrossis-

sage est réglée et à une amplitude plus basse quand une condi-

tion de finition est règlée.

Dans l'installation représentée à la figure 15, l'ensemble à vibreur comprend deux unités de vibreur. Le vibreur haute fréquence 104 excité par la source 150 de courant haute fréquence est logé dans un carter 168 qui est

fixé au sommet de la corne 103. Un second carter 169 est sup-

porté élastiquement sur le premier carter 168 et porte un

vibreur 170 basse fréquence, par exemple un vibreur électro-

magnétique, excité par une source de 171 de courant basse

fréquence. Le vibreur 170 basse fréquence produit une vibra-

tion avec une fréquence comprise entre 50 et 500 Hz alors que le vibreur 104 haute fréquence produit

une vibration à une fréquence comprise entre 1 et 500 kHz.

v3 Les vibrations sont amplifiées et- superposées l'une à l'autre au moyen de la corne 103 et elles sont anpliquées à l'électrode

outil 101. La vibration basse fréquence peut avoir une ampli-

tude fixe jusqu"à 100 microns et la vibration haute fréquence

-22 2464120

peut être modifiée selon une multiplicité de degrés au

cours d'une opération d'usinage donné, ou peut être sélec-

tivement réglée en accord avec un but particulier d'usinage,

comme décrit plus haut.

L'installation selon la figure 16 est dans son ensemble la même que celle représentée à la figure 15 à l'exception du fait qu'une unité 172 de commande d'avance pour l'électrode outil 101 supporte le carter 169,et le

transducteur électromécanique 104,pour faire vibrer l'élec-

trode outil 101,est excité par la source de courant 115 d'usinage au moyen d'un inducteur 172 (L) avec lequel est couplé un oscillateur 173 haute fréquence. Le transducteur 104 a une capacité C et, avec l'inducteur 172, forment un circuit résonnant LC en séries avec l'oscillateur haute

fréquence constitué par la source de courant 115 d'usinage.

L'oscillateur auxiliaire a une fréquence de sortie réglable entre 10 et 200 kHz. Quand des impulsions d'usinage passent

entre l'électrode outil 101 et la pièce à partir de la sour-

ce de courant 115, le circuit LC constitué par le transducteur

104 et l'inducteur 172 est amené en résonnance avec les dé-

charges d'usinage à la fréquence de l'oscillateur 173, et le

courant résonnant passe par le transducteur 104 pour pro-

duire une vibration intensifiée qui est transmise par la corne 103 à l'électrode outil 1010 Selon une autre forme du procédé selon l'invention, l'électrode-outil est maintenue ei vibration ultrasonique en léger contact avec la pièce. Dans la disposition représentée à la figure 17, le transducteur électromécanique 102 reçu dans le carter 168 produit une vibration ultrasonique avec une fréquence comprise entre 5 et 100 kHz qui est transmise par la corne 103 à l'électrode outil 101, comme dans les

installations précédentes. Dans ce système, l'unité de comn-

mande 175 de l'électrode comprend un moteur 176 et un piston 177 commandé pnr le moteur 176 et fixé élastiquement par un ressort 178 sur une pla ue 179 fixe dans le carter -i68 pour

appliquer l'électrode 101 contre la pièce 1110 Quand le trans-

ducteur 104 est excité par la source de courant 150, une vi-

bration à contact est ainsi assurée du bout de l'électrode

23 2464120

outil 101 contre la pièce 111. Un fluide hydraulique d'usinage est fourni sous une pression élevée par la pompe 115 à partir de la source 116 et en passant par la prise 105 et le trou interne de l'électrode outil jusqu'à l'intervalle d'usinage alors -ue des impulsions d'usinage passent a partir de la source de courant 115 entre l'électrode outil 101 et la pièce 111. Du fait d'une vibration à contact de l'électrode-outil 101 contre la pièce, les impulsions d'usinage peuvent avoir une tension de chnrge réduite, par exemple 5 volts et au olus 15 à 20 volts, et en conséquence une tension de non chorge ou de circuit ouvert réduite comprise entre 30 et 60 volts, étant donné qu'une tension plus grande ou de coupure brusque du diélectrique n'est pas requise comme dans le procédé d'usinage par décharges électriques conventionnel

(100 à 500 volts). Il a été constaté que la tension sensible-

ment réduite du circuit ouvert fournit des résultats d'usinage par décharges électriques hautement souhaitables, une rugosité de surface réduite et une précision d'usinage accrue. En outre, aucune commande fine de la dimension de l'intervalle n'est requise, et le risque d'empêchement de la décharge d'usinage par des copeaux d'usinage est sensiblement réduit dans une

-telle installation.

EXEMPLE IX

Une pièce en WC-Co est usinée en utilisant une élec-

trode en cuivre de O,5mm de diamètre avec une installation telle que représentée à la figure 16 et en utilisant un fluide hydrauliqueld'usinaged'une résistivité spécifique de 104 à 105

ohm-cm. La vibration ultrasonique de l'électrode a une fré-

quence de 28 kHz et une puissance de sortie de 20 watts alors que les impulsions d'usinage ont une tension de circuit ouvert

de 35 volts et une intensité moyenne d'usinage de 4 ampères.

Il a été constaté que la vitesse de pénétration dans la pièce est approximativement de 8 mm/min et que l'usure relative de

l'électrode est approximativement de 3yc.-

Les figures 18, 19 et 20 représentent diverses dispo-

sitions de circuit comprenant un circuit résonnant pour exciter le transducteur 104 électromécanique. Dans la disposition selon

la figure 18, une inductance 172 (L) est connectée à une capa-

24 2464120

cité (C) du transducteur 104 pour former un circuit LC en

séries avec la source de courant 115 et l'intervalle d'usinage.

La disposition selon la figure 19 est identique '. celle re-

présentée à la figure 16. Dans la disposition selon la figure 20, la source de courant 115 comprend une capacité 180 qui est chargée directement par une source de courant continu ou par une source d'impulsion (non représentée) et est déchargée au travers de l'intervalle d'usinage entre l'électrode-outil

101 et la pièce 111. Dans le circuit de décharge de la capa-

cité, la capacité C du transducteur 104 et l'inductance 172 constituent un circuit LC. Un oscillateur auxiliaire haute fréquence 173 est accouplé à l'inductance 172 et présente une fréquence-de sortie règlée entre 10 et 200 kHz. Alors que des impulsions d'usinage sont produites, résultant de la décharge périodique de la capacité 180, entre l'électrode

outil et la pièce, le circuit LC 104, 172 est amené en réso-

nance avec les décharges d'usinage à la fréquence de la source 173 et le courant résonnant passe par le transducteur 104 pour produire une vibration intensifiée qui est transmise par la corne 103 à, l'électrode outil 101. Dans chacune des dispositions représentées aux figures 18, 19 et 20, une partie du courant d'usinage est effectivement utilisée pour produire la vibration souhaitée de l'électrode outil 1010 Dans une autre forme de réalisation de l'invention représentée à la figure 21, l'électrode outil peut être un fil continu 181 fourni à partir d'une source (non représentée) et commandée entre une bobine de commande 182 entraînée en rotation par un moteur 183 et une bobine à pince 184. Le fil électrode 181 passe par un trou conformé longitudinalement au travers d'un transducteur 185 électromécanique et une corne 186, entre une paire de surfaces de guidage 187 et enfin dans une pièce 188 présente dans un réservoir de travail 189. Le transducteur 185 est excité par une source de courant 190 haute fréquence pour produire une oscillation mécanique qui est transmise par la corne 186 pour communiquer une vibration ultrasonique à l'électrode 181 dans sa direction axiale. Les impulsions d'usinage sont appliquées par une source de courant 191 d'usinage par décharges électriques entre l'électrode

2464120

outil et la pièce 1S8 au travers de l'intervalle d'usinage baigné de fluide hydraulique d'usinage 192 rassemblé dans le réservoir de travail 189. La corne 186 présente un anneau glissant à son extrémité 186a au travers duquel l'électrode 187 passe à coulissement tout en étant excitée par la vibra- tion ultrasonique à partir du corps de corne 186. Un ensemble de servo-comman'de (non représenté) est prévu pour détecter la progression du perçage dans la pièce 188 et l'usure du fil électrode 181. Cette servo-commande agit sur le moteur 185 pour réaliser l'avance suivie du fil électrode 181 par les bobines 182 et 184. Le support187 de guide d'électrode sert à éliminer dans une grande mesure la composante transversale

de la vibration par rapport à l'axe du fil électrode 181.

26 2464120

RÄNVE-KDICATIONS 1. Procédé d'usinage par décharges électriques d'un petit trou profond ayant un diamètre inférieur ou égal à lmm et dont le rapport entre la profondeur et le diamètre est au moins égal à 5, dans ou à travers une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à - juxtaposer une fine électrode tubulaire allongée et la pièce en forment un intervalle d'usinage;

- fournir un fluide hydraulique d'usinage à tra-

vers l'électrode tubulaire à l'intervalle d'usinage sous une pression au moins égale à 2U kg/cm; - appliquer une série d'impulsions d'usinage entre l'électrode tubulaire et la pièce pour provoquer des décharges électriques espacées dans le temps en travers de l'intervalle d'usinage, enlevant ainsi de la matière de la pièce; et - faire avancer l'électrode tubulaire, suivant sa

direction longitudinale, dans la pièce. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que ladite pression est au moins égale à 25 kg/cm.

3. Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que ladite pression est au moins égale à 40 kg/cm 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit fluide hydraulique d'usinage à une résistivité

spécifique d'au moins 10 ohm-cm.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rapport entre la profondeur et le diamètre du

trou est au moins égal à 10.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à maintenir * la résistivité dudit fluide hydraulique d'usinage sensiblement constante. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à maintenir la température dudit fluide hydraulique d'usinage sensiblement

constante.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant a accroître ladite pression du fluide hydraulique d'usinage en fonction de la profondeurdu trou en cours d'usinage dans la pièce0

27 2464120

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à maintenir

la quantité de fluide hydraulique d'usinage fourni à l'inter-

valle d'usinage à une valeur seisiblement deux fois plus im-

portante.- ou plus, que la quantité de gaz produite dans l'in-

tervalle d'usinage.

10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une saillie faisant corps avec la pièce est conformée dans le trou usiné, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant a commander le rapport 1'/1 de manière à

ce qu'il ne soit pas plus grand que 1/5, 1 étant la profon-

deur du trou et 1' étant la hauteur de ladite saillie.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à commu-

niquer une vibration ultrasonique à ladite électrode tubu-

laire. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que ladite vibration ultrasonique a une fréquence infé-

rieure à 50 kHz.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé

en ce que ladite fréquence n'est pas supérieure à 30 kHz.

14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que ladite vibration ultrasonique a une fréquence com-

prise entre 50 et 100 kHz.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la vibration ultrasonique a une fréquence comprise

entre 100 kHz et 10 MHz.

16. Procédé selon la. revendication 11, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à super-

poser une vibration basse fréquence à ladite vibration ultra-

sonique communiquée à l'électrode tubulaire.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite vibration basse fréquence a une fréquence

comprise entre 50 et 500 Hz alors que ladite vibration ultra-

sonique a une fréquence comprise entre 1 et 500 kHzo

18. Procédé selon la revendication 11 ou la revendi-

cation 16, caractérisé eni ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à changer l'amplitude de la vibration ultrasonique

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en fonction de la profondeur du trou usiné.

19. Procédé selon la revendication 11, caractérisé eln ce qJu'il comprend en outre la mesure consistant à changer l'amplitude de la vibration ultrasonique en liaison avec un changement d'une variable électrique d'intervalle. 20. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à inter-

rompre périodiquement la vibration ultrasonique communiquée

à l'électrode-outil.

21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la fréquence de l'interruption de la vibration

ultrasonique est supérieure à 10 klIz et en ce que la vibra-

tion ultrasonique a une fréquence supérieure à 100 kHz.

22. Procédé selon la revendication 20 ou la revendi-

cation 21, caractérisé en ce que les impulsions d'usinage sont une succession de trains d'impulsions espacés dans le temps ou interrompus périodiquement, lesdites impulsions ayant une fréquence sensiblement égale à la fréquence de la vibration ultrasonique, et la fréquence d'interruption des impulsions d'usinage étant sensiblement égale àA la fréquence

d'interruption de la vibration ultrasonique.

23. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que l'électrode est appliquée contre la pièce en re-

lation de contact léger, alors que la vibration ultrasonique

est communiquée a l'électrode.

24. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que la vibration ulrasonique est comr:uniquée longi-

tudinalement à l'électrode allongée.

* 25. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que la vibration ultrasonique est communiquée trans-

versalement à l'électrode allongée.

26. Appareil pour l'usinage par décharges élec-

triques d'un petit trou profond d'uni diamètre inférieur ou égal à lmm et dont le rapport profondeur/dia.metre est au moins égal à 5, dans ou à travers une pièce, caractérisé en ce qu'il comprend:

- une électrode tubulaire mince et allongée pou-

vant être juxtaposée à. la pièce pour former entre elle un

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intervalle d'usinage;

- une alimentation en fluide et des moyens de pom-

page pour fournir un fluide hydraulique d'usinage par l'élec-

trode tubulaire à l'intervalle d'usinage sous une pression d'au moins 20 kg/cm;

- des moyens de fourniture de courant pour appli-

quer une série d'impulsions d'usinage entre l'électrode et la pièce pour produire une succession de décharges électriques au travers de l'intervalle d'usinage, provoquant ainsi un enlèvement de matière sur la pièce; et - des moyens de commande pour déplacer relativement

l'électrode tubulaire et la pièce, pour faire avancer l'élec-

trode allongée longitudinalement dans la pièce.

27. Appareil selon la revendication 26, caractérisé en

ce que la source de fluide et les moyens de pompage compren-

nent une cartouche d'échange d'ion pour maintenir la résisti-

vité du fluide hydraulique d'usinage à une valeur supérieure

à 10 ohm-cm.

28. Appareil selon la revendication 27, caractérisé en

ce que la source de fluide et les moyens de pompage compren-

nent des moyens pour commander la température du fluide hydraulique d'usinage et la maintenir sensiblement à une valeur prédéterminée. 29. Appareil. selon la revendication 28, caractérisé en

ce que la source de fluide et les moyens de pompage compren-

nent une pompe pour pomper le fluide hydraulique d'usinage au travers de l'électrode tubulaire au moyen de conduit à fluide, et un accumulateur accouplé au conduit à fluide entre

la pompe et l'électrode tubulaire.

30. Appareil selon la revendication 26, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour communiquer une

vibration ultrasonique à l'électrode tubulaire.

31. Appareil selon la revendication 30, caractérisé en ce que lesdits moyens de vibreur sont propres à communiquer une vibration ultrasonique longitudinalement à l'électrode allongée. 32. Appareil selon la revendication 30, caractérisé en

en ce que lesdits moyens de vibration sont propres à communi-

quer ladite vibration ultrasonique transversalement à l'élec-

trode allongéeo 33. Appareil selon la revendication 30, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre des moyens pour changer sélecti-

vement l'amplitude de la vibration ultrasoniqueo