FR2468431A1 - Appareil d'usinage electrique - Google Patents

Abstract

Appareil d'usinage électrique comprenant un bac 1 contenant un liquide d'usinage 2 dans lequel sont immergées une pièce 3 et une électrode-outil 5 définissant un intervalle d'usinage G. Un ensemble 8 à ultrasons est disposé dans le bac; il supporte un transducteur 10 dont une des deux surfaces opposées est maintenue au contact du liquide d'usinage, de manière à être dirigée vers la zone de l'intervalle d'usinage.

Description

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L'invention concerne l'usinage électrique tel que

l'usinage par décharges électriques, l'usinage électrochi-

mique, l'usinage électrochimique à décharges et l électro-

déposition. Plus précisément, l'invention fournit un appa-

reil d'usinage électrique propre à stabiliser la condition

d'un intervalle d'usinage électrique.

Les termes "usinage électrique" se réfèrent ici prin-

cipalement à l'usinage par décharges électriques, mais on doit comprendre que l'invention est également applicable à toute autre forme d'usinage électrique tel que l'usinage électrochimique, l'usinage électrochimique à décharges et l'électrodéposition. Le terme d'usinage est ainsi compris ici dans un sens large de manière à inclure tant un processus d'enlèvement de matière tel que le creusage, le formage, la découpe, le perçage ou le fraisage, dans lequel de la matière est enlevée d'une pièce, qu'un processus d'addition de matière tel que le placage, la déposition ou le formage dans lequel de la matière est soustraite d'un liquide d'usinage et ajoutée

à une pièce.

Dans les deux types de processus, tels qu'ils sont concernés spécialement ici, une électrode-outil est juxtaposée à une pièce pour définir un petit intervalle d'usinage entre ellesen la présence d'un liquide ou agent d'usinage, un courant électrique passant entre l'électrode et la pièce au travers du petit intervalle d'usinage rempli de liquide pour enlever électriquement ou ajouter de la matière à partir de

ou sur la surface de la pièce. Une source de puissance four-

nissant le courant d'usinage est conçue de préférence de manière à fournir une haute densité de courant dans la zone de l'intervalle d'usinage afin que l'enlèvement ou l'ajout de matière sur la surface de la pièce puisse avoir lieu en proche conformité de la forme de l'électrode-outil. Des

moyens sont en général prévus pour faire avancer l'électrode-

outil et la pièce l'une vers l'autre afin de maintenir l'in-

tervalle d'usinage sensiblement constant pendant que se poursuit l'enlèvement ou l'ajout de matière sur la surface

de la pièce.

Il a été constaté depuis longtemps que l'usinage électrique d'une pièce conductrice de l'électricité, par

exemple l'usinage par décharges électriques, l'usinage élec-

trochimique ou l'électroplacage de parties d'une pièce juxtapo-

sée à une électrode,est souvent caractérisé par une distri-

bution de courant non uniforme dans l'intervalle séparant la surface de. l'électrode de la surface de la pièce devant être usinée. Cette distribution de courant non homogène provient,pour la plus grande part, d'une contamination de

l'agent d'usinage sous la forme d'.accumulationsou de concen-

tratiornd'ions, de copeaux d'usinage et d'autres produits

d'intervalle, sur l'une ou l'autre des surfaces des électro-

des. En outre, il a été aussi constaté que la distribution non uniforme du flux de courant entre les surfaces est,en partie, fonction d'effets magnétiques résultant du passage

du courant entre l'électrode et la pièce.

Dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 252 881 délivré le 24 mai 1966 à Monsieur Kiyoshi Inoue, il a été

souligné qu'il était possible de réaliser un délogement mé-

canique des contaminants ioniques dans un intervalle d'usinage électrochimique en appliquant à l'électrode une oscillation mécanique au rapprochement et à l'éloignement de la pièce à une fréquence relativement basse ou sonique (par exemple comprise entre 10 Hz et 10 KHz). Il a aussi été montré qu'un résultat similaire était obtenu quand, conjointement à la vibration mécanique de l'électrode, est appliquée une injection d'un fluide gazeux dans l'électrolyte ou, en variante, l'application d'une vibration supersonique à l'électrolyte à l'intérieur del'électrode. La vibration supersonique peut avoir une fréquence comprise sensiblement entre 10 KHz et 10 MHz et elle peut être produite par un transducteur électrosonique monté à l'intérieur de

l'électrode tubulaire.

Il a été constaté qu'une vibration ultrasonique peut

être employée aussi bien pour l'usinage par décharges élec-

triques que pour l'électrodéposition dans le but d'enlever les contaminants d'intervalle dans ces processus. Par exemple, dans l'usinage par décharges électriques, il a été constaté que la vibration ultrasonique sert à stabiliser la condition d'usinage et à protéger la pièce et l'électrode

des dommages causés par des courts-circuits. Dans l'électro-

déposition, l'accumulation de bulles électrolytiques a

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tendance à être supprimée à la suite d'une vibration ultrasonique conférée à l'électrolyte, de sorte qu'une fine couche plaquée peut être obtenue sur la surface de la pièce. C'est une pratique conventionnelle pour ces processus que de communiquer une vibration ultra-

sonique au liquide d'usinage au moyen d'un élément trans-

ducteur ultrasonique qui est simplement immergé dans celui-

ci dans un bac de travail ou fixé à la paroi de ce dernier.

L'élément transducteur immergé dans le liquide d'usi-

1Q nage dans le bac de travail présente généralement des sur-

faces vibrantes individuelles sur ses côtés opposés en contact avec le liquide d'usinage. Il a maintenant été observé que les vibrations ultrasoniques émises individuellement à partir des deux surfaces ont tendance à interférer l'une avec l'autre dans le liquide d'usinage si bien que seulement la vibration composite,qui est beaucoup amortie en amplitude et en énergie, est disponible dans la zone de l'intervalle d'usinage. La compensation de la grande perte d'énergie requiert un accroissement de la puissance d'entrée d'o il résulte un chauffage excessif de l'élément transducteur et il en résulte un dommage pour celui- ci ou des effets

désavantageux sur le liquide d'usinage.

En outre, quand la forme d'une pièce présente des courbures irrégulières ou comprend un perçage profond ou un rainurage, représentant ainsi une conformation en deux ou en trois dimensions, il a été constaté qu'on ne peut pas atteindre une uniformité de l'effet de décontamination de l'intervalle au moyen d'un élément transducteur s'il est

disposé de l'une ou l'autre manière utilisée jusqu'à main-

tenant. Il est donc problématique de réaliser la déconta-

mination d'intervalle, avec des systèmes à vibreurs ultra-

soniques connus, de manière satisfaisante, efficace et uni-

formément sur la surface de travail totale traitée par

l'usinage électrique.

Un but de la présente invention est de fournir un

appareil d'usinage électrique amélioré grâce auquel la décon-

tamination de la zone de l'intervalle d'usinage est réalisée

efficacement, uniformément et de manière satisfaisante.

Un autre but de l'invention est de fournir un appareil

d'usinage électrique perfectionné grâce auquel la décontami-

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nation de la zone des surfaces d'usinage présentant une con-

figuration compliquée, est atteinte avec une très grande uniformité.

Ces buts, ainsi que d'autres, sont atteints selon l'in-

vention, par un appareil d'usinage électrique comprenant un bac de travail propre à contenir un liquide d'usinage dans

lequel est immergée une pièce;et une électrode-outil à posi-

tion réglable de manière à être juxtaposée à la pièce dans

le bac de travail pour définir un intervalle d'usinage élec-

trique entre elles,rempli de liquide d'usinage, l'appareil comprenant un ensemble à ultrasons disposé dans le bac de travail et comprenant un élément formant tête et un élément formant support, la tête étant constituée par des

moyens de bottier comprenant un élément transducteur à ultra-

-sons supporté par ces moyens et une ouverture pour per-

mettre seulement à une des deux surfacés latérales opposées de l'élément transducteur d'être maintenue en contact avec le liquide d'usinage et pour communiquer avec la zone de l'intervalle d'usinage via le liquide d'usinage, le boîtier

étant supporté dans le liquide d'usinage par l'élément for-

mant support de manière à diriger ladite ouverture sélec-

tivement vers la zone de l'intervalle d'usinage; et une source de puissance pour exciter l'élément transducteur

à ultrasons de manière à produire des vibrations ultraso-

niques et à communiquer les vibrations au liquide d'usinage

en contact avec ladite surface latérale du boitier, trans-

mettant ainsi la vibration ultrasonique communiquée de

préférence dans la zone de l'intervalle d'usinage.

L'invention sera bien comprise à la lecture détaillée

qui va suivre de la description de formes de réalisation de

l'invention, données à titre d'exemple, et au vu du dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 est une vue en plan partiellement en coupe représentant schématiquement un appareil d'usinage

électrique comprenant un ensemble à ultrasons selon l'in-

vention; - la figure 2 est une vue en plan partiellement en coupe représentant schématiquement un autre ensemble à ultrasons selon l'invention; - la figure 3 est une vue schématique en perspective

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de l'ensemble à ultrasons de la figure 2; - la figure 4 est une vue en plan,partiellement en coupe, représentant schématiquement un appareil d'usinage électrique comprenant un ensemble à ultrasons semblable à ceux des figures 2 et 3 et modifié en ce qui concerne son élément support; - la figure 5 est une vue en plan, partiellement en coupe, représentant schématiquement un appareil d'usinage électrique ayant une forme semblable à celle représentée

aux figures 1 à 4 et une tête à ultrasons modifiée pré-

sentant des passages à fluide; - la figure 6 est une vue en coupe de la tête à ultrasons à buse de la figure 5 selon la ligne VI-VI; - la figure 7 est une vue en plan, partiellement en coupe, représentant schématiquement un appareil similaire à ceux qui sont représentés aux figures 1, 4 et 5 équipés d'un ensemble à ultrasons comprenant des moyens pour détecter la surface du liquide d'usinage; - les figures 8, 9 et 10 sont des schémas de circuits

représentant une source de puissance à ultrasons avec di-

vers circuits de détection propres à être utilisés en liaison avec l'installation représentée à la figure 7; - la figure 11 est une vue en plan, partiellement en coupe, représentant schématiquement une installation selon l'invention utilisant une multiplicité de têtes à ultrasons disposées de manière à entourer la zone de l'intervalle d'usinage et à être dirigées vers elle; et - la figure 12 est une vue en coupe d'une partie de

l'appareil représenté à la figure 11, selon la ligne XII-XII.

On se réfère tout d'abord à la figure 1. L'appareil d'usinage électrique représenté comprend un bac de travail 1 contenant un liquide d'usinage 2 qui peut être un liquide diélectrique tel que de l'eau distillée, du kérosène ou de

l'huile de transformateur pour usinage par décharges électri-

ques, un liquide électrolyte tel qu'une solution de nitrate de potassium pour l'usinage électrochimique et un électrolyte

liquide de toutes compositions souhaitables pour l'électro-

déposition. Dans le bac de travail 1, est montée fixe une pièce 3 sur une table 4 de montage, et elle est juxtaposée à une électrode-outil 5 qui dépend d'un élément 6 de support

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d'électrode. Le bac 1 présente dans son fond une base 7 sur laquelle la table de montage 4 est maintenue fixement. Les

parois latérales 2a du bac 1 ont une hauteur propre à conte-

nir suffisamment de liquide d'usinage 2 pour que la zone de l'électrodeoutil 5juxtaposée à la pièce 3 soit immergée dans ce liquide suffisamment profondément en dessous de la surface 2a du liquide. L'électrode-outil 5 et la pièce 3

sont excitées par une source de puissance d'usinage électri-

que (non représentée) si bien que de la matière est enlevée à partir de la pièce 3 pour fournir la surface-usinée 3a

d'une forme complémentaire de la face d'électrode 5a confor-

mée de l'électrode 5,ou de la matière,à partir de l'électrolyte 2,est déposée sur la surface 3a conformée de la pièce espacée uniformément de la surface d'électrode 5a pour former une

couche de déposition d'épaisseur uniforme. L'électrode-

outil 5 est avancée vers la pièce 3 pendant que se poursuit l'enlèvement de matière ou est rétractée à partir de la pièce 3 pendant que se poursuit la déposition de matière afin de

maintenir le petit intervalle d'usinage G sensiblement cons-

tant.

Un ensemble à ultrasons 8 est aussi immergé dans le liquide d'usinage 2 à l'intérieur du bac 1 et il présente une partie de tête ou boîtier 9 comprenant une enveloppe 9a de base et une coquille 9b extérieure rigide présentant une ouverture 9c divergente tronconique. L'enveloppe 9a de base et la coquille 9b extérieure sont en métal ou en résine synthétique dure et elles sont accouplées l'une

à l'autre par vissage.

Un transducteur 10 à vibrations ultrasoniques est supporté entre l'enveloppe 9a de base et la coquille 9b extérieure si bien que le volume du boîtier 9 est divisé en un espace 9d ouvert vers l'extérieur et en un espace 9e clos. Des joints Il sont utilisés pour sceller hermétiquement l'espace 9e clos contre l'introduction dans celui-ci de liquide d'usinage 2. Il en résulte qu'une seule surface latérale l0a du transducteur 10 est en contact avec le liquide dOusinage 2 alors que l'autre surface latérale lOb est en contact avec l'air dans l'espace 9e clos et est complètement séparée du

liquide d'usinage.

Le transducteur 10 peut comprendre un élément piézo-

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électrique (électrostrictif) ou magnétostrictif et il est excité via des conducteurs 12 par une source de puissance 13 haute fréquence si bien que le transducteur 10 produit des oscillations mécaniques d'une fréquence ultrasonique qui peut être comprise entre 20 et 30 kHz, mais de pré-

férence supérieure à 50 kHz, et de façon encore plus pré-

férentielle, supérieure à 100 KHz jusqûà 10 MHz.

La tête 9 est supportée fixement sur une tige de mon-

tage 14 présentant une extrémité sphérique 14a reçue à glissement dans un creux 15a d'un bloc 15 de support si

bien que la tête 9 est montée à rotule par rapport à l'ex-

trémité sphérique 14a. Le bloc 15 est muni d'une vis de réglage 15b pour maintenir la sphère 15a, maintenant ainsi la tête 9 dans une position angulaire ou d'orientation souhaitée. Le bloc 15 est monté fixe sur des moyens de

retenue 16 magnétiques qui sont à leur tour montés amovi-

bles sur la base 7 qui est en un matériau magnétiquement perméable. Les moyens de retenue 16 magnétiques comprennent

un élément de cadre 16a perméable magnétiquementdes électro-

aimants16b et un levier de commutation 16c propre à connecter les bobines des électro-aimants 16b à une source de courant

non représentée.

Ainsi, quand le levier 16c est dans une position,

les électro-aimants 16b sont desexcités pour libérer l'en-

semble 16 par rapport à la base 7. L'ensemble 16 est disposé dans une position souhaitée sur la base 7 dans le bac 1 en déplaçant le levier 16c dans l'autre position, provoquant l'excitation des électro-aimants pour attirer magnétiquement l'élément de cadre 16a vers la base 7. La vis 15b dans le bloc 15 de support est alors manipulée pour ajuster la position angulaire de la tige 14 de support afin que la tête 9 soitorientée pour diriger l'ouverture 9c et le transducteur 10 sélectivement vers la zone de l'intervalle

d'usinage G entre l'électrode-outil 5 et la pièce 3.

Le dispositif assure ainsi que la vibration ultrasonique

émise à partir du transducteur 10 par l'ouverture 9d tronco-

nique de la coquille 9c se propage dans le liquide d'usinage sélectivement vers la zone d'usinage. En outre, seule la surface extérieure l0a du transducteur 10 'est en contact avec le liquide d'usinage. Etant donné que l'autre surface

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latérale lOb du transducteur,qui est disposée à l'opposé de la direction de la zone d'usinage, est simplement en contact avec l'air dans l'espace clos 9e du boîtier 9, il

n'y a pratiquement pas de perte d'énergie vibratoire provo-

quée par l'oscillation de cette seconde surface lOb et l'énergie vibratoire de la première surface latérale 10a

est appliquée à la zone de l'intervalle d'usinage G prati-

quement sans interférence et avec une efficacité maximum.

En variante de la disposition ci-dessus pour le trans-

ducteur 10 dans la tête 9, l'élément 10 peut être fixé à un anneau en plastique dur qui, à son tour, est monté fixement sur l'enveloppe 9a de base avec ou sans utilisation d'un élément de coquille 9b. Il peut aussi être possible de rendre totalement étanche l'ouverture de l'enveloppe 9a au moyen d'un disque flexible relativement mince, puis à fixer l'élément 10 à une zone centrale du disque sur la surface

latérale extérieure de celui-ci.

Les figures 2 et 3 représentent une autre forme de l'ensemble ultrasonique 103 comprenant un bottier 109 ayant la forme d'un corps rectangulaire rigide 109a présentant un trou cylindrique dont une extrémité est rendue totalement étanche par un bouchon 109f en caoutchouc, et dont l'autre extrémité est conformée tronconiquement. Le corps 109a peut

être un corps en matière plastique dure moulée ou en caout-

chouc et présente un disque 110 de transducteur qui lui est fixé de telle manière que le volume étanche du boîtier 109 est divisé en un espace 109d ouvert vers l'extérieur et en un espace totalement clos 109e. Le transducteur 110 et les conducteurs 112 couverts dans ce but d'une couche isolante 112a, sont préalablement réglés en position dans un moule et une matière plastique fluide ou du caoutchouc est coulée dans le moule pour s'y-solidifier. Etant donné que le corps 109_, l'élément 110 et les conducteurs 112 sont réunis en une seule pièce par le moulage, l'ensemble de bottier 109

-ne peut pas présenter de fuite de courant ou de liquide.

Le corps de bottier 109a est supporté par-un élément de support 17 à multi-articulations qui, à son tour, est monté fixement sur des moyens de retenue 116 magnétiques qui sont montés amovibles sur la base 7 (figure 1) . L'élément'de

support 17 multi-articulé comprend pour chaque élément arti-

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culé, une paire de plaques 17a maintenant entre elles l'ex-

trémité inférieure d'une barre 17b de l'élément précédent à leurs premières extrémités,et l'extrémité supérieure d'une barre 17b à leurs autres extrémités. Les plaques l7a de chaque paire sont fixées ensemble au moyen d'une vis- papillon 17c. Ainsi, les vis-papillons 17c sont dévissées pour permettre à la tête 109 d'être réglée en ce qui concerne sa hauteur et sa position angulaire ou orientée de manière souhaitée vers la zone de l'intervalle d'usinage G (figure 1), puis elles sont ensuite serrées pour maintenir cette hauteur et cette position angulaire de la tête 109. Des moyens de retenue 116 magnétiques sont sensiblement du même type que

celui représenté à la figure 1 et ils comprennent un commu-

tateur 116 à bouton au lieu d'un commutateur à levier.

La figure 4 représente un appareil d'usinage électrique

tel que représenté à la figure 1 et un ensemble 108' à ultra-

sons comprenant la tête -109 du type représenté aux figu-

res 2 et 3, la tête 109 étant supportée par un bras flexible auto-porteur ou support tubulaire 18,au lieu de l'élément ou liaison-support multiarticulé, sur les moyens de retenue 16 magnétiques déjà décrits. Le bras flexible auto-porteur ou support tubulaire 18 peut être constitué de tout tuyau ou tige adapté connu à jointsflexibles,constitué par une série de maillons ou éléments tubulaires ou massifs,reliés

par des joints, et il est manipulé pour positionner sélec-

tivement et orienter la tête à ultrasons sélectivement vers

la zone de l'intervalle d'usinage G tel que décrit plus haut.

Une autre forme de réalisation de l'ensemble 208 est représentée à la figure 5. Elle fait appel à une tête 209 à ultrasons modifiée supportée par une unité de liaison 217 à multi-articulations, et les moyens de retenue 16 magnétiques,qui ont tous deux été déjà décrits. Se référant aussi à la figure 6, la tête 209 comprend un corps 209a à base creuse et un couvercle creux 209f qui sont accouplés

par vissage pour maintenir un élément 210 transducteur à ultra-

sons en position tel que décrit plus haut. Dans cette forme de réalisation, cependant, une coquille rigide, ou couvercle 209b présentant une buse 209c en saillie dirigée vers la zone de l'intervalle d'usinage G, est fixée au corps de base 209a au moyen de vis 2092 et est conçue pour former

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des passages à fluide 209h et 209i pour le liquide d'usinage qui est introduit par un conduit d'alimentation 209j à partir d'un conduit 209k communiquant avec une source de liquide (non représentée) comprenant une pompe. Ainsi, un flux forcé de liquide d'usinage propre est établi entre la zone du vibreur 210 à ultrasons et la zone de l'intervalle d'usinage G. La vibration ultrasonique provoquée par le

transducteur 210 est communiquée au liquide d'usinage cir-

culant si bien qu'un environnement d'usinage extrêmement favorable est créé dans la zone d'usinage. L'accroissement du volume du liquide d'usinage 2 dans le bac 1 est compensé en faisant retour du liquide à la source en passant par un

filtre non représenté.

L'ensemble ultrasonique représenté à la figure 7, qui est représenté comprenant la partie de tête 109 supportée par la liaison 217 à joint flexible sur les moyens de retenue 16 magnétiques tel que précédemment décrit, comprend en outre des détecteurs 20a et 20b de niveau du fluide qui

sont fixés sur le corps de base 109a en des positions supé-

rieure et inférieure a et a2 de celui-ci, respectivement.

Les détecteurs 20a et 20b peuvent comprendre chacun par exemple un thermistor, et ils sont connectés à la source de puissance 13 pour exciter le transducteur 110 d'une

quelconque des manières représentées aux figures 8 à 10.

Quand la surface 2a du liquide d'usinage 2 dans le bac 1 s'abaisse jusqu'à la position A, le thermistor 20a est exposé à l'air et fait fonctionner un circuit de commande de la source de puissance 13 pour arrêter la vibration du

transducteur 110.

Se référant à la figure 8, la source de puissance 13 est représentée comprenant un transformateur 21 dont l'enroulOrnent primaire est connecté à une source de courant alternatif habituelle (non représentée) grâce à une prise 22 et à un commutateur 23, et dont l'enroulement secondaire

est connecté par des contacts 24a d'un commutateur 24 élec-

tromagnétique qui sont maintenus en position par une force

de ressort, et un générateur 25 haute fréquence, au trans-

ducteur 110. Le commutateur électromagnétique comprend une bobine 24b opératoire excitée par un circuit de commande 26 alimenté par un amplificateur 27 dont les bornes d'entrée il 2468431 sont connectées aux points de jonction P et Q d'un pont de Wheatstone constitué par des thermistors 20a et 20b et des résistances 28 et 29 disposées tel que représenté et excitées

par une source 30 de courant continu. Le commutateur électro-

magnétique 24 présente des contacts secondaires 24c connectés

en série à un enroulement secondaire additionnel du trans-

formateur 21 et à un vibreur 31.

Les thermistors 20a et 20b sont présumés avoir les mêmes caractéristiques opératoires et les résistances 28 et 29 ont la même résistance. Quand les deux thermistors 20a et 20b excités par la source 30 de courant continu sont l'un et

l'autre immergés dans le liquide d'usinage 2, à une tempé-

rature donnée, il n'y a pas de chute de tension entre les points P et Q du pont de Wheatstone 20a, 20b, 28, 29. Quand la surface 2a du liquide d'usinage s'abaisse jusqu'à la position A et que le thermistor 20a est exposé à l'air, ce thermistor 20a modifie son état d'émission de chaleur si bien qu'est provoquée une différence de température entre les thermistors 20a et 20b. Ceci provoque une chute de tension entre les points P et Q et un flux de courant

entre eux. Le courant est amplifié par l'amplificateur 27.

Le circuit de commande est sensible au courant amplifié et, quand ce dernier est supérieur à une valeur prédéterminée, il excite la bobine 24b de manière à actionner le commutateur 24. Les contacts 24a sont ainsi interrompus pour séparer

l'enroulement secondaire du transformateur 21 de l'oscilla-

teur 25 pour désexciter le transducteur 110 et les contacts 24c sont établis pour exciter le vibreur 31 qui produit un signal d'alarme audible. Le commutateur 23 peut alors être ouvert et une quantité de liquide d'usinage est fournie dans le bac 1 pour ramener la surface 2a dans ce bac à un niveau suffisant. Le commutateur 23 peut alors être fermé pour permettre à la puissance d'être fournie à l'oscillateur 25 en passant par les contacts 24a qui ont été ré-établis par

la pression à ressort pour rétablir la vibration du trans-

ducteur 110.

La disposition de circuit représentée à la figure 9 est propre à fonctionner avec un élément 32 sensible à la vibration comme le détecteur 20a, 20b, qui peut être un

élément piézo-électrique ou électrostrictif ou magnétostric-

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tif, fixé à la surface lO9c tronconique du corps 109a de

base sans la position représentée à la figure 7. Aussi long-

temps que l'élément 32 reste immergé dans le liquide d'usi-

nage 2, les ondes ultrasoniques transmises à partir du transducteur 110 sont suffisantes pour provoquer des vibra- tions totales de l'élément 32. Quand la surface 2a descend à la position B et quand l'élément 32 est exposé à l'air, l'élément 32 réduit brusquement son courant de sortie. Le circuit de commande connecté au moyen de l'amplificateur 27 à l'élément 32 est alors opératoire pour exciter la

bobine 24b.

Dans la disposition représentée à la figure 10, le

transducteur 110 lui-même est utilisé pour servir de détec-

teur de niveau. Dans cette forme de réalisation, les bornes d'entrée du circuit 26 de commande sont connectées au

moyen d'une diode 33 à l'enroulement secondaire d'un trans-

formateur 34 dont l'enroulement primaire est connecté aux bornes d'une résistance 35 connectée dans le circuit entre l'oscillateur 25 et le transducteur 110. Aussi longtemps que le transducteur 110 reste immergé dans le liquide d'usinage 2 la puissance électrique qu'il consomme reste pratiquement constante. Quand la surface du liquide 2a descend jusqu'à la position C et quand le transducteur est partiellement exposé à l'air, il se produit alors un brusque changement du courant passant dans le transducteur et la résistance de détection 35, du fait d'une réduction

de la pression du liquide sur le transducteur 110 qui déter-

mine la charge caractéristique de celui-ci. Le circuit de commande 26 estsensible là encore aux changements via le transformateur 34 et la diode 33 si bien que la bobine 24b

est excitée.

A la figure 11 est représentée encore une autre dispo-

sition selon l'invention incorporée dans un appareil d'usinage

par décharges électriques. La tige 6 supportant l'électrode-

outil 5 est ici représentée portée de mmnière déplaçable dans une tête 40 de machine fixée à un bras 41. Un manchon-42 pour

la tige 6 est fixé à la tête de machine 40 au moyen de seg-

ments de manchon 43 et 44 prévus pour ajuster la hauteur du manchon 42. En se référant aussi à la figure 12, un disque rotatif 45 est accouplé au manchon 42 de manière rotative sur

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un disque de support à palier de butée au moyen d'un roulement à billes 47 et il est entraîné en rotation par rapport à l'axe de la tige 6 au moyen d'un moteur 48 à engrenage fixé au manchon 42. Le disque rotatif 45, que l'on peut voir au mieux à la figure 12, comprend des segments 45a et 45b assemblés ensemble au moyen de boulons 49 et présentant une multiplicité de trous 50a, 50b. L'un des segments 50b de disque est aussi conformé avec une saillie 51 incurvée comprenant un rebord 52 intérieur à indentations qui coopère

avec une roue dentée 53 fixée à l'arbre rotatif du moteur 48.

Des ensembles à ultrasons 54, en nombre souhaité, six étant ici représentés, supportés par leurs supports respectifs 55, sont montés tel que représenté sur le disque rotatif 45 par des trous choisis 50a', 50b' de celui-ci destinés à recevoir

les supports 55, et ils-sont fixés au moyen d'écrous 56.

Le nombre et les positions respectives des ensembles à ultra-

sons 54 utilisés sont déterminés en correspondance de la configuration particulière et des dimensions de la zone de l'intervalle d'usinage G formé entre la pièce 3 et

l'électrode-outil 5.

Chacun des ensembles 54 représentés schématiquement ici comprend avantageusement une partie de tête supportée par un élément 55 de support, la partie de tête étant constituée par des moyens de boîtier supportant un élément transducteur

à ultrasons zt présentant une ouverture pour permettre seu-

lement à une des deux surfaces latérales opposées de l'élément

d'être maintenue au contact du liquide d'usinage et pour commu-

niquer avec la région de l'intervalle d'usinage G grâce au liquide d'usinage 2. L'ensemble 54, quand il est monté sur le disque rotatif 45, est positionné de manière à diriger l'ouverture et l'élément transducteur sélectivement vers la zone de l'intervalle d'usinage G. Les éléments transducteurs peuvent être connectés par des conducteurs 57 à une source

de puissance connue du type représenté aux figures 8 à 10.

En fonctionnement, grâce à l'arrangement selon lequel

la multiplicité d'ensembles 54 est disposé de manière à en-

tourer la région de l'intervalle d'usinage G pour appliquer des vibrations ultrasoniques produites individuellement à partir de directions radiales différentes, il en résulte un effet extrêmement favorable de décontamination dans la région

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de l'intervalle d'usinage G. Le moteur 48 peut alors être commandé par un circuit de commande afin que son action change périodiquement de direction de rotation et assure au disque rotatif 45 et ainsi aux ensembles 54 qui y sont montés, un mouvement d'oscillation commun dans une plage angulaire donnée. De cette manière, l'énergie de la vibration ultrasonique est transmise de façon répartie uniformément

sur toute la surface de l'intervalle d'usinage, aussi compli-

quée que soit la configuration de cette surface. Il en résulte qu'est assurée l'uniformité et l'achèvement de l'enlèvement des copeaux d'usinage, des gaz et des autres contaminants d'intervalles, ce qui permet à l'usinage de se poursuivre

avec une stabilité et une efficacité augmentées.

Les ensembles individuels 54 peuvent aussi être excités

par différentes sources de puissance. Ainsi, un groupe d'en-

sembles peut être excité pour produire des vibrations d'une fréquence et un autre groupe peut être excité pour produire

des vibrations d'une autre fréquence.

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Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Appareil d'usinage électrique comprenant un bac de travail propre à contenir un liquide d'usinage dans lequel est immergée une pièce, et une électrode-outil déplaçable pour être juxtaposée à la pièce dans le bac pour définir un intervalle d'usinage électrique entre elles empli de liquide d'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble à ultrasons disposé dans le bac de travail et comprenant un élément de tête et un élément de support, ledit élément de tête étant constitué par des moyens de boîtier supportant un élément transducteur-à ultrasons et présentant une ouverture permettant seulement à une des deux surfaces latérales opposées dudit élément transducteur d'être maintenue au contact du liquide d'usinage, pour communiquer avec la zone de l'intervalle d'usinage électrique grâce au liquide d'usinage,l'élément de tête étant supporté dans le liquide d'usinage par l'élément de support, de manière à diriger ladite ouverture sélectivement vers la zone de l'intervalle d'usinage; et

une source d'énergie pour exciter l'élément trans-

ducteur et produire des vibrations ultrasoniques et communiquer les vibrations au liquide d'usinage au contact de ladite surface latérale de celui-ci, transmettant ainsi les vibrations ultrasoniques communiquées au moins de préférence à la zone de

l'intervalle d'usinage.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément transducteur est supporté dans les moyens

de boîtier de manière à diviser le volume interne de ceux-

ci en un volume ouvert défini au moins partiellement par ladite ouverture et un volume fermé rempli d'air et séparé

du liquide d'usinage.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de support comprend un élément allongé qui

est flexible et propre à auto-soutenir l'élément de tête.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément allongé comprend un tube flexible à multiples articulations.

5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément allongé comprend une liaison à articulations

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multiples.

6. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de support comprend des moyens de retenue électromagnétiques pour le montage de l'élément allongétsur lui, lesdits moyens de retenue étant montés sur un élément de base perméable magnétiquement dans le bac de travail et comprenant un élément de corps perméable magnétiquement et un électro-aimant excitable pour attirer magnétiquement

ledit élément de corps sur ledit élément de base.

7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de boîtier comprennent un passage à fluide connecté à une source dudit liquide d'usinage et à la zone de l'intervalle d'usinage grâce à au moins un moyen

à buse,et en ce que sont prévus des moyens de pompe pour pro-

duire un courant forcé de liquide d'usinage au travers dudit

passage vers la zone de l'intervalle d'usinage.

8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en

ce qu'il comprend en -outre des moyens pour détecter la sur-

face dudit liquide d'usinage dans le bac par rapport à le position de l'élément transducteur dans celui-ci et des moyens de commande sensibles aux moyens de détection pour

commander la source de puissance.

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de commande sont propres à déconnecter électriquement l'élément transducteur de la source de puissance quand la zone de l'élément transducteur est au

moins partiellement exposée à l'air.

10. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un thermistor

fixé aux moyens de bottier.

11. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en

ce que les moyens de détection comprennent un élément trans-

ducteur additionnel ayant les mêmes caractéristiques opéra-

toires que le premier élément transducteur, et fixé aux

moyens de bottier.

12. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par l'élément transducteur.

13. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une multiplicité d'éléments de tête à

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ultrasons dont chacune est conçue et adaptée pour fonctionner

de la manière définie, lesdits éléments de tête étant dis-

posés de manière à entourer la zone de l'intervalle d'usinage

pour appliquer des vibrations ultrasoniques créées indieiduelle-

ment par ces éléments à la zone d'usinage dans des directions différentes.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre des moyens pour déplacer la multi-

plicité de moyens de tête par rapport à la zone d'usinage.

15. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement sont propres à faire

osciller ensemble les moyens de tête.

16. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément transducteur est excité par la source de puissance de manière à produire des vibrations ultrasoniques

comprises entre 50 kHz et 10 MHz.

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en

ce que la fréquence est supérieure à 100 kHz.