FR2473362A1 - METHOD AND APPARATUS FOR ELECTRICAL MACHINING WITH MACHINING LIQUID INTERACTING BETWEEN THE TOOL AND WORKPIECE - Google Patents

METHOD AND APPARATUS FOR ELECTRICAL MACHINING WITH MACHINING LIQUID INTERACTING BETWEEN THE TOOL AND WORKPIECE Download PDF

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/38Influencing metal working by using specially adapted means not directly involved in the removal of metal, e.g. ultrasonic waves, magnetic fields or laser irradiation

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un appareil d'usinage dans lesquels une pièce est plongée dans un liquide d'usinage et un outil est juxtaposé à la pièce pour définir entre lui et la pièce une interface d'usinage remplie du liquide. Une multiplicité d'ensembles ultrasoniques 3 sont disposés dans la cuve de manière à être espacés l'un de l'autre et entourer l'interface entre l'outil 1 et la pièce 2 en lui transmettant des ondes par l'intermédiaire du liquide d'usinage, et sont excités individuellement pour émettre des vibrations ultrasoniques à une fréquence comprise entre 0,05 et 10 MHz. L'invention s'applique notamment à l'usinage par voie électrique. (CF DESSIN DANS BOPI)The invention relates to a machining method and apparatus in which a workpiece is immersed in a machining liquid and a tool is juxtaposed with the workpiece to define between it and the workpiece a machining interface filled with the liquid. A multiplicity of ultrasonic assemblies 3 are arranged in the tank so as to be spaced apart from one another and to surround the interface between the tool 1 and the part 2 by transmitting waves to it via the liquid d machining, and are individually excited to emit ultrasonic vibrations at a frequency between 0.05 and 10 MHz. The invention applies in particular to machining by electrical means. (CF DRAWING IN BOPI)

Description

La présente invention concerne de façon générale l'usi-The present invention generally relates to the

nage et de façon plus particulière un procédé et un appareil d'usinage. Tel qu'il est utilisé ici, le terme "usinage" désigne aussi bien un procédé d'enlèvement de matière, tel que creu- sement, profilage, taille, perçage ou meulage, dans lequel  and more particularly a method and a machining apparatus. As used herein, the term "machining" refers both to a material removal process, such as crushing, profiling, cutting, drilling or grinding, in which

de la matière est enlevée d'une pièce, qu'un procédé d'addi-  the material is removed from a room, a process of addi-

tion de matière tel que placage, dépôt ou formation, dans lequel de la matière est enlevée d'un liquide d'usinage et  material, such as plating, deposition or formation, in which material is removed from a machining liquid and

ajoutée à la pièce.added to the room.

L'invention concerne de façon spécifique, bien que non exclusive, un procédé et un appareil d'usinage électrique, comportant les stades et les moyens appropriés pour stabiliser  Specifically, although not exclusively, the invention relates to a method and apparatus for electrical machining, including stages and means suitable for stabilizing

les conditions dans un intervalle d'usinage électrique.  conditions in an electrical machining interval.

Tel qu'il est utilisé ici, le terme "usinage électri-  As used herein, the term "electrical machining

que" désigne principalement l'usinage par décharges électri-  that "mainly refers to electric discharge machining

ques, mais il est bien entendu que l'invention s'applique également à toute autre forme d'usinage électrique, tel qu'usinage électrochimique, usinage électrochimique par décharges, et électro-déposition, ainsi que des usinages non électriques ou traditionnels, qui utilisent un procédé  However, it is understood that the invention also applies to any other form of electrical machining, such as electrochemical machining, electrochemical machining by discharges, and electro-deposition, as well as non-electrical or traditional machining, which use a process

d'enlèvement de matière mécanique ou par abrasion.  removal of mechanical material or abrasion.

Dans l'un ou l'autre des procédés d'enlèvement et d'addition électriques, tels qu'ils sont concernés ici, une électrode-outil est juxtaposée à une pièce pour définir un minuscule intervalle d'usinage entre elles en présence d'un  In one or other of the electrical removal and addition methods, as used herein, a tool electrode is juxtaposed to a workpiece to define a minute machining gap therebetween in the presence of a

liquide ou milieu d'usinage et on fait passer un courant élec-  liquid or machining medium and an electric current is passed through

trique entre l'électrode et la pièce à travers le petit in-  between the electrode and the workpiece through the small

tervalle d'usinage rempli de liquide pour enlever électri-  machining center filled with liquid to remove

quement de la matière de la surface de la pièce ou en ajouter électriquement sur cette surface. Une source de courant d'usinage est prévue pour fournir de préférence un courant électrique à forte densité de courant dans la région  material from the surface of the part or add electrically to this surface. A machining current source is provided to preferably provide a high current current electrical current in the region.

de l'intervalle d'usinage de façon que l'enlèvement ou l'addi-  the machining interval so that the removal or addition of

tion de matière sur la surface de la pièce puisse s'effectuer  material on the surface of the part can be

en étroite conformité avec la forme de l'électrode-outil.  in strict accordance with the shape of the electrode-tool.

Des moyens sont habituellement prévus pour faire avancer, soit l'électrode-outil, soit la pièce, vers l'autre élément de façon à maintenir pratiquement constant l'intervalle d'usinage au fur et à mesure de l'enlèvement ou de l'addition  Means are usually provided for advancing either the tool electrode or the workpiece to the other element so as to keep the machining interval substantially constant as the removal or removal is made. addition

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de matière sur la surface de la pièce.  of material on the surface of the piece.

On a constaté depuis longtemps que l'usinage électrique d'une pièce conductrice, c'est-à-dire usinage par décharges électriques, usinage électrochimique ou électro-déposition, de portions de pièces juxtaposées à une électrode, se carac- térise souvent par une distribution de courant non uniforme au travers de l'intervalle séparant la surface de l'électrode de la surface de la pièce à usiner. Cette distribution de courant non homogène provient, le plus souvent, d'une contamination du fluide d'usinage sous forme d'accumulation ou concentration d'ions, de copeaux d'usinage et d'autres produits d'intervalle, le long de l'une ou de l'autre surface des électrodes. En outre, la distribution non uniforme du courant entre les surfaces peut également être fonction d'effets magnétiques résultant du passage du courant entre  It has long been found that the electrical machining of a conductive part, that is to say machining by electric discharges, electrochemical machining or electro-deposition, portions of parts juxtaposed with an electrode, is often characterized by a non-uniform current distribution across the gap separating the surface of the electrode from the surface of the workpiece. This inhomogeneous current distribution is most often due to contamination of the machining fluid in the form of accumulation or concentration of ions, machining chips and other products of interval, along the one or the other surface of the electrodes. In addition, the non-uniform current distribution between surfaces may also be a function of magnetic effects resulting from the current flow between

l'électrode et la pièce.the electrode and the piece.

Le Brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 252 881 attire  U.S. Patent No. 3,252,881 attracts

l'attention sur le fait qu'il est possible de déloger mécani-  attention to the fact that it is possible to displace mechani-

quement les contaminants ioniques dans un intervalle d'usinage électrochimique en faisant osciller mécaniquement l'électrode pour la rapprocher et l'éloigner de la pièce à usiner à une fréquence sonique relativement basse (par exemple de 10 Hz ou 10 kHz). On obtient également un résultat similaire lorsque, en même temps que l'on fait vibrer mécaniquement l'électrode,on injecte un fluide gazeux dans l'électrolyte ou, en variante, on applique une vibration supersonique à l'électrolyte à l'intérieur de l'électrode. On a découvert que la vibration supersonique pouvait avoir une fréquence comprise entre 10 kHz et 10 MHz et qu'elle doit être produite par un transducteur électronique monté à l'intérieur de  ionic contaminants in an electrochemical machining gap by mechanically oscillating the electrode toward and away from the workpiece at a relatively low sonic frequency (e.g. 10 Hz or 10 kHz). A similar result is also obtained when, at the same time as the electrode is mechanically vibrated, a gaseous fluid is injected into the electrolyte or, alternatively, a supersonic vibration is applied to the electrolyte inside the electrolyte. the electrode. It has been discovered that the supersonic vibration can have a frequency between 10 kHz and 10 MHz and that it must be produced by an electronic transducer mounted within

l'électrode tubulaire.the tubular electrode.

On a constaté que la vibration ultrasonique peut être utilisée dans un procédé d'usinage par décharges électriques et dans un procédé d'électrodéposition pour enlever les produits contaminant l'intervalle dans ces procédés. Par exemple, dans un usinage par décharges électriques, on a constaté que la vibration ultrasonique servait à stabiliser les conditions d'usinage et protégeait la pièce et l'électrode  It has been found that ultrasonic vibration can be used in an electrical discharge machining process and in an electroplating process to remove gap-contaminating products in these processes. For example, in an electric discharge machining, it has been found that the ultrasonic vibration serves to stabilize the machining conditions and protects the workpiece and the electrode

des dommages produits par-un court-circuit. Dans l'électro-  damage produced by a short circuit. In the electro

déposition, l'application d'une vibration ultrasonique à  deposition, the application of an ultrasonic vibration to

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l'électrolyte tend à faire disparaître l'accumulation de bulles d'électrolyte de sorte que l'on peut obtenir sur la surface de la pièce une mince couche de dépôt. Dans ces  the electrolyte tends to remove the accumulation of electrolyte bubbles so that a thin deposit layer can be obtained on the surface of the part. In these

procédés, il est classique d'impartir une vibration ultra-  processes, it is conventional to impart an ultrasonic vibration

sonique au liquide d'usinage au moyen d'un élément trans-  sonic to the machining liquid by means of a trans-

ducteur ultrasonique.ultrasonic transducer.

Lorsque la forme de la pièce présente des courbures irrégulières ou implique un alésage ou un encochage profond  When the shape of the workpiece has irregular bends or involves deep boring or notching

et constitue ainsi une mise en forme bi - ou tridimensionnel-  and thus constitutes a two- or three-dimensional shaping-

le, on a constaté que l'on ne peut décontaminer uniformément l'intervalle par un élément transducteur s'il est disposé d'une manière telle que proposé ci-dessus. La décontamination satisfaisante, efficace et uniforme de l'intervalle sur toute la zone de travail traitée par l'usinage électrique pose  1a, it has been found that the interval can not be uniformly decontaminated by a transducer element if it is arranged in a manner as proposed above. Satisfactory, effective and uniform decontamination of the gap over the entire working area treated by electrical machining

donc un problème dans les systèmes conventionnels de vibra-  therefore a problem in conventional vibration systems

tions ultrasoniques.ultrasonic

C'est en conséquence un but de l'invention de procurer un procédé et un appareil d'usinage améliorés grâce auxquels on peut décontaminer la région de l'intervalle d'usinage de manière satisfaisante, efficace et uniforme. Un autre but de  It is therefore an object of the invention to provide an improved machining method and apparatus by which the region of the machining gap can be decontaminated satisfactorily, efficiently and uniformly. Another goal of

l'invention est de procurer un procédé et un appareil d'usi-  the invention is to provide a method and apparatus for

nage améliorés grâce auxquels la décontamination de la région des surfaces d'usinage ayant une forme complexe peut être  improved by which the decontamination of the region of the machining surfaces having a complex shape can be

obtenue de manière extrêmement uniforme.  obtained in an extremely uniform manner.

Sous un premier aspect, l'invention procure un procédé dans lequel une pièce à usiner est plongée dans un liquide d'usinage contenu dans une cuve d'usinage et un outil est juxtaposé à la pièce à usiner dans la cuve pour définir entre lui et la pièce une interface d'usinage remplie du liquide d'usinage, le procédé se caractérisant en ce qu'on dispose une multiplicité d'ensembles ultrasoniques dans la cuve de telle manière qu'ils soient espacés l'un de l'autre et disposés pour entourer l'interface en pouvant lui transmettre des ondes, en ce qu'on excite individuellement ces ensembles pour obtenir des vibrations ultrasoniques d'une fréquence supérieure à 0,05 MHz et de préférence non  In a first aspect, the invention provides a method in which a workpiece is immersed in a machining liquid contained in a machining vessel and a tool is juxtaposed to the workpiece in the vessel to define between it and the part a machining interface filled with the machining liquid, the method being characterized in that there is a plurality of ultrasonic assemblies in the tank in such a way that they are spaced from each other and arranged to surround the interface by being able to transmit waves to it, in that these assemblies are excited individually to obtain ultrasonic vibrations of a frequency greater than 0.05 MHz and preferably not

inférieure à 0,1 bEz, et inférieure à 10 WEz et de préférence non supé-  less than 0.1 bEz, and less than 10 WEz and preferably not more than

rieure à 2 MHz, et en ce qu'on transmet oes vibrations à la région de  than 2 MHz, and transmits vibrations to the region of

1'interfaoe par l'internmdiaire du liquide d'usinage.  Interfaoe via the internal liquid machining.

4o Sous un second aspect, l'invention procure un appareil  In a second aspect, the invention provides a device

d'usinage ayant une cuve pour contenir un liquide d'usi-  having a tank for containing a machining liquid

nage dans lequel est plongée la pièce à usiner, et un outil pouvant être positionné de façon à être juxtaposé à la pièce à usiner dans la cuve pour définir entre lui et la pièce une interface d'usinage remplie du liquide d'usinage,  swimming in which is immersed the workpiece, and a tool that can be positioned to be juxtaposed to the workpiece in the tank to define between it and the workpiece a machining interface filled with the machining liquid,

ce dispositif comportant une multiplicité d'ensembles ultra-  this device comprising a multiplicity of ultrasonic assemblies

soniques disposés dans la cuve et espacés l'un de l'autre de manière à entourer la région de l'interface d'usinage en pouvant lui transmettre des ondes, chacun de ces ensembles  sonic elements arranged in the tank and spaced apart from each other so as to surround the region of the machining interface by being able to transmit waves to it, each of these sets

comportant un transducteur électromécanique, et des moyens -  comprising an electromechanical transducer, and means -

d'alimentation en courant pour exciter individuellement les transducteurs et obtenir à chaque emplacement de ces ensembles des vibrations ultrasoniques d'une fréquence comprise entre 0,05 et 10 MHz, et de préférence entre 0,1 et 2 MHz, et pour transmettre ces vibrations à la région de l'interface d'usinage par l'intermédiaire du liquide d'usinage. En dépit de la croyance antérieure qu'il est difficile que des ondes ultrasoniques d'une fréquence supérieure à 0,05 MHz puissent produire des vibrations de grande puissance dans un milieu liquide et ne procuraient pas de performances d'usinage notablement meilleures, on a maintenant constaté que, lorsque ces ondes sont créées à plusieurs endroits espacés l'un de l'autre dans la cuve et entourant l'interface d'usinage, ces ondes ultrasoniques d'une fréquence vibratoire  power supply to individually excite the transducers and obtain at each location of these sets of ultrasonic vibrations of a frequency between 0.05 and 10 MHz, and preferably between 0.1 and 2 MHz, and to transmit these vibrations to the region of the machining interface through the machining liquid. Despite the earlier belief that it is difficult for ultrasonic waves of greater than 0.05 MHz to produce high power vibrations in a liquid medium and not to provide significantly better machining performance, now found that when these waves are created at several places spaced apart from each other in the tank and surrounding the machining interface, these ultrasonic waves of a vibratory frequency

supérieure à 0,05 MHz et de préférence à 0,1 MHz, mais infé-  greater than 0.05 MHz and preferably 0.1 MHz, but less than

rieure à 10 MHz, et de préférence à 2 MHz, peuvent augmenter le taux d'enlèvement ou la vitesse d'usinage de 20 à 50% par comparaison avec des ondes ultrasoniques classiques de fréquente inférieure et que par ailleurs elles permettent d'augmenter la distance effective du site de génération de ces ondes au site de l'interface d'usinage. On a constaté de façon surprenante qu'une telle augmentation du taux d'enlèvement s'obtient avec des ensembles d'une puissance  less than 10 MHz, and preferably 2 MHz, can increase the removal rate or machining rate by 20 to 50% compared to conventional ultrasonic waves of inferior frequency and also allow to increase the effective distance from the site of generation of these waves to the site of the machining interface. It has been surprisingly found that such an increase in the removal rate is achieved with power sets.

très inférieure.very inferior.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'in-  According to another advantageous characteristic of the in-

vention, chaque ensemble ultrasonique comporte une buse d'injection de fluide et peut être positionné pour orienter cette buse dans la direction de l'interface d'usinage, le procédé se caractérisant en outre en ce qu'on établit un  vention, each ultrasonic assembly comprises a fluid injection nozzle and can be positioned to orient this nozzle in the direction of the machining interface, the method being further characterized in that

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courant forcé de liquide d'usinage en provenance d'une source  forced flow of machining fluid from a source

de liquide par l'intermédiaire de chacune des buses en direc-  of liquid through each of the nozzles

tion de l'interface d'usinage, et qu'on applique les vibra-  tion of the machining interface, and that the vibra-

tions ultrasoniques à haute fréquence procurées par chaque ensemble à ce courant forcé de liquide d'usinage dirigé vers l'interface d'usinage dans la cuve. La source de liquide comporte de préférence une chambre de répartition disposée à l'intérieur ou à l'extérieur de la cuve et ayant une arrivée pour recevoir le liquide d'usinage et des sorties raccordées aux buses par des conduits de fluide, chaque conduit étant de préférence sous forme d'un tube flexible auto-porteur, par exemple un tube à joints multiples. A  High frequency ultrasonic waveforms provided by each set to this forced flow of machining liquid directed to the machining interface in the vessel. The liquid source preferably comprises a distribution chamber disposed inside or outside the tank and having an inlet for receiving the machining liquid and outlets connected to the nozzles by fluid conduits, each duct being preferably in the form of a self-supporting flexible tube, for example a multi-jointed tube. AT

l'intérieur de la chambre de répartition se trouve de préfé-  the interior of the distribution chamber is preferably

rence un vibrateur basse fréquence pouvant faire vibrer le  a low-frequency vibrator that can vibrate the

liquide d'usinage à une fréquence faible de 100 Hz à 50 KHz.  machining fluid at a low frequency of 100 Hz to 50 KHz.

Il en résulte que le liquide d'usinage arrivant de force  As a result, the machining liquid forcing

dans la région de l'intervalle d'usinage vibre à des fré-  in the region of the machining interval vibrates at frequencies

quences soniques ou ultrasoniques basse fréquence, des vibrations ultrasoniques haute fréquence étant superposées  low frequency sonic or ultrasonic frequencies, high frequency ultrasonic vibrations being superimposed

à ces premières vibrations à chaque ensemble ultrasonique.  to these first vibrations to each ultrasonic set.

On a constaté qu'il en résultait un accroissement  It was found that this resulted in an increase

notable de la vitesse et du rendement d'usinage, un refroi-  noticeable speed and machining efficiency, a cooling

dissement accru de l'outil, et de ce fait une durée de vie accrue de cet outil, la possibilité d'usiner des coins plus aigus, et une plus grande stabilité d'usinage du fait, par  increased tool life, resulting in longer tool life, the ability to machine sharper corners, and greater machining stability due to

exemple, de la suppression des décharges d'arc ou des courts-  example, the suppression of arc discharges or short-term

circuits. Les vibrations soniques ou ultrasoniques basse fréquence de la chambre de répartition et les vibrations ultrasoniques haute fréquence dans la région des buses peuvent  circuits. Low-frequency sonic or ultrasonic vibrations of the distribution chamber and high-frequency ultrasonic vibrations in the nozzle region can

être appliquées au courant forcé de liquide d'usinage, simul-  applied to the forced current of machining fluid, simul-

tanément ou alternativement.temporarily or alternatively.

Les vibrations ultrasoniques haute fréquence appliquées au courant forcé de liquide d'usinage par les buses à chacun des ensembles ont leur amplitude de préférence modifiée en fonction de l'4tat de l'interface d'usinage. Ainsi, les moyens d'alimentation en courant peuvent avoir un circuit de commande associé aux transducteurs électromécaniques des ensembles ou à des circuits de commande associés chacun à chaque transducteur pour commander l'amplitude des vibrations ultrasoniques haute fréquence appliquées au liquide d'usinage  The high frequency ultrasonic vibrations applied to the forced current of machining fluid by the nozzles at each of the assemblies have their amplitude preferably modified according to the state of the machining interface. Thus, the current supply means may have a control circuit associated with the electromechanical transducers of the assemblies or control circuits each associated with each transducer for controlling the amplitude of the high frequency ultrasonic vibrations applied to the machining liquid.

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en réponse à la condition de l'interface d'usinage. La condition d'interface peut être mesurée en termes de tension, d'intensité, de résistance ou d'impédance entre l'outil et  in response to the condition of the machining interface. The interface condition can be measured in terms of voltage, current, resistance or impedance between the tool and

la pièce.the room.

De façon avantageuse, on dispose les ensembles ultra- soniques pour entourer l'interface d'usinage en les fixant sur différentes portions de paroi de la cuve et en les orientant dans la direction de l'interface d'usinage. Les transducteurs électromécaniques de ces ensembles peuvent être excités par la source de courant, soit en synchronisme,  Advantageously, ultrasonic assemblies are provided to surround the machining interface by fixing them to different wall portions of the vessel and orienting them in the direction of the machining interface. The electromechanical transducers of these sets can be excited by the current source, either in synchronism,

soit en décalage.offset.

On a également constaté qu'il était parfois souhaitable qu au moins l'un des ensembles ultrasoniques disposés pour= entourer l'interface de la machine émette des vibrations ultrasoniques d'une fréquence différente de la fréquence  It has also been found that it is sometimes desirable for at least one of the ultrasonic assemblies arranged to surround the interface of the machine to emit ultrasonic vibrations of a frequency different from the frequency

des vibrations ultrasoniques procurées par les autres ensem-  ultrasonic vibrations provided by the other

bles. En variante, on peut disposer au moins un ensemble ultrasonique auxiliaire entourant, avec le jeu d'ensembles ultrasoniques primaires, l'interface d'usinage; cet ensemble auxiliaire peut émettre des vibrations ultrasoniques d'une  ble. Alternatively, there may be at least one auxiliary ultrasonic assembly surrounding, with the set of primary ultrasonic assemblies, the machining interface; this auxiliary assembly can emit ultrasonic vibrations of a

fréquence comprise entre 20 et 50 kHz. Dans ce cas, les en-  frequency between 20 and 50 kHz. In this case, the

sembles primaires sont adaptés pour émettre des vibrations  primary varieties are adapted to emit vibrations

ultrasoniques d'une fréquence comprise entre 0,1 et 1,6 MHz.  ultrasonics with a frequency between 0.1 and 1.6 MHz.

On a constaté dans ce cas un accroissement de la vitesse  In this case, an increase in speed has been noted.

d'évacuation des copeaux ou produits d'usinage de l'inter-  removal of chips or machining products from

face d'usinage, ce qui permet d'accroître notablement la fréquence des décharges dans une opération d'usinage par  machining face, which significantly increases the frequency of discharges in a machining operation by

décharges électriques.electric shocks.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la  The invention will be better understood on reading the

description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple  detailed description, given below as an example

seulement, de certaines réalisations, en liaison avec le dessin joint sur lequel: - les figures 1 et 2 sont respectivement des vues en  only certain embodiments, in connection with the attached drawing in which: - Figures 1 and 2 are respectively views in

élévation et en plan, illustrant schématiquement une dispo-  elevation and plan, schematically illustrating a

sition selon l'invention dans laquelle trois ensembles ultrasoniques sont disposés pour entourer l'interface d'usinage en lui transmettant des ondes par l'intermédiaire du liquide d'usinage; - la figure 3 est un graphique sur lequel on porte en abscisses la fréquence des ondes ultrasoniques et en ordonnées  according to the invention in which three ultrasonic assemblies are arranged to surround the machining interface by transmitting waves through the machining liquid; FIG. 3 is a graph on which the frequency of the ultrasonic waves and on the ordinate are plotted on the abscissa.

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la puissance de ces ondes, le graphique représentant comment la puissance varie en fonction de la fréquence; - la figure 4 est un graphique sur lequel on porte en abscisses la fréquence des ondes ultrasoniques et en ordonnées le taux moyen d'enlèvement de matière par usinage, le graphique faisant apparaître une plage optimale de fréquences ultrasoniques avec les ensembles des figures 1 et 2; - la figure 5 est un graphique sur lequel on porte en abscisses la fréquence des ondes ultrasoniques et en ordonnées la distance entre les ensembles et l'interface d'usinage qui permet d'améliorer le rendement d'usinage; - la figure 6 est une vue en élévation et en coupe partielle représentant schématiquement une réalisation de l'invention dans laquelle plusieurs ensembles ultrasoniques sont disposés autour de l'interface d'usinage et comportent chacun une buse de projection de fluide, les buses étant raccordées par des tubes souples respectifs à une chambre  the power of these waves, the graph representing how power varies with frequency; FIG. 4 is a graph on which the frequency of the ultrasonic waves is plotted on the abscissa and the average rate of material removal by machining is given on the ordinate, the graph showing an optimum range of ultrasonic frequencies with the sets of FIGS. 1 and 2; ; FIG. 5 is a graph on which the frequency of the ultrasonic waves is plotted on the abscissa and the distance between the assemblies and the machining interface which improves the machining efficiency; FIG. 6 is an elevation view in partial section schematically representing an embodiment of the invention in which several ultrasonic assemblies are arranged around the machining interface and each comprise a fluid spray nozzle, the nozzles being connected. by respective flexible tubes to a chamber

de répartition de fluide disposée à l'intérieur ou à l'exté-  fluid distribution arranged internally or externally

rieur de la cuve; - la figure 7 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un appareil fondamentalement du type de la figure 6, comportant une source d'alimentation en courant d'usinage électrique et des moyens de circuits pour détecter l'état d'une interface ou d'un intervalle d'usinage électrique  laughter of the tank; FIG. 7 is an elevation view in partial section of an apparatus essentially of the type of FIG. 6, comprising an electric machining current supply source and circuit means for detecting the state of a interface or electrical machining interval

et commander en conséquence l'excitation des ensembles ultra-  and consequently control the excitation of ultra-high

son-iques; - la figure 8 est une vue en perspective représentant schématiquement une multiplicité d'ensembles ultrasoniques disposés pour entourer l'intervalle d'usinage en étant montés sur différentes portions de paroi de la cuve; - la figure 9 est un schéma de circuits montrant une forme du raccordement de la source de courant haute fréquence à la multiplicité des ensembles ultrasoniques; - la figure 10 est un schéma de circuits montrant une autre forme du raccordement de la source de courant haute fréquence à la multiplicité d'ensembles ultrasoniques; - la figure 11 est un graphique sur lequel on peut comparer le taux d'enlèvement par usinage par décharges électriques en fonction de la profondeur d'usinage, dans le cas d'une réalisation de l'invention, et dans le cas de systèmes classiques; - la figure 12 est une vue en perspective montrant schématiquement une multiplicité d'ensembles ultrasoniques disposés d'une manière similaire à celle de la figure 8, mais divisée en un premier groupe et en un deuxième groupe  son-ic; FIG. 8 is a perspective view schematically showing a multiplicity of ultrasonic assemblies arranged to surround the machining gap by being mounted on different wall portions of the vessel; FIG. 9 is a circuit diagram showing a form of connection of the high frequency current source to the multiplicity of ultrasonic assemblies; FIG. 10 is a circuit diagram showing another form of connection of the high frequency current source to the plurality of ultrasonic assemblies; FIG. 11 is a graph on which the rate of removal by machining by electric discharges as a function of the machining depth can be compared, in the case of one embodiment of the invention, and in the case of conventional systems. ; FIG. 12 is a perspective view schematically showing a multiplicity of ultrasonic assemblies arranged in a manner similar to that of FIG. 8, but divided into a first group and a second group.

qui fonctionnent respectivement à des fréquences ultrasoni-  which operate respectively at ultrasonic frequencies

ques plus élevées et plus faibles; et - la figure 13 est un schéma de circuits montrant un système d'alimentation en courant pour exciter les ensembles  higher and lower levels; and FIG. 13 is a circuit diagram showing a power supply system for exciting assemblies

ultrasoniques de la figure 12.ultrasound of Figure 12.

Les principes, la réalisation et les avantages de la présente invention apparaîtront en examinant d'abord les résultats d'une série d'expériences effectuées en usinant par électro-érosion une pièce en acier à matrice pour travail à froid SKD-ll avec une électrode cylindrique en cuivre de  The principles, embodiments, and advantages of the present invention will become apparent by first examining the results of a series of experiments performed by electroerosion machining a SKD-11 cold-work-die steel piece with an electrode. cylindrical copper of

mm de diamètre. Les figures 1 et 2 montrent l'électrode-  mm diameter. Figures 1 and 2 show the electrode-

outil 1 et la pièce à usiner 2, et plusieurs ensembles -  tool 1 and workpiece 2, and several sets -

ultrasoniques, ici trois, repérés respectivement 3, 4 et 5  ultrasonic, here three, respectively marked 3, 4 and 5

et disposés pour entourer la région de l'interface ou inter-  and arranged to surround the interface region or inter-

valle d'usinage défini entre l'électrode-outil 1 et la pièce 2 en la présence d'un liquidé d'usinage, par exemple un hydrocarbure liquide ou de l'eau distillée, contenu dans une cuve non représentée. Les ensembles 3, 4 et 5 sont disposés à égale distance D de la périphérie de la zone de l'intervalle d'usinage et sont orientés individuellement pour diriger les ondes ultrasoniques produites par chaque ensemble vers la région de la zone d'usinage à travers le liquide d'usinage. Chaque ensemble 3, 4 et 5 comporte un transducteur électromécanique et ces transducteurs sont  machining zone defined between the tool electrode 1 and the part 2 in the presence of a machining liquid, for example a liquid hydrocarbon or distilled water, contained in a tank not shown. The assemblies 3, 4 and 5 are arranged at equal distance D from the periphery of the zone of the machining gap and are individually oriented to direct the ultrasonic waves produced by each assembly to the region of the machining zone through the machining liquid. Each set 3, 4 and 5 includes an electromechanical transducer and these transducers are

excités en synchronisme par une source de courant.  excited in synchronism by a current source.

Dans les expériences, on a utilisé du kérosène ou de la paraffine comme liquide d'usinage et les paramètres d'usinage furent choisis pour obtenir une rugosité de surface R max de 6 microns. En faisant varier la fréquence F des vibrations des transducteurs et la distance D, on mesura le taux d'enlèvement moyen (vitesse d'usinage) et la distance efficace maximale D max jusqu'à l'obtention d'une profondeur d'usinage donnée, les résultats étant portés respectivement sur les figures 4 et 5. Dans ce cas, des transducteurs fonctionnant à des fréquences inférieures à 200 kHz ont  In the experiments, kerosene or paraffin was used as the machining liquid and the machining parameters were chosen to obtain a surface roughness R max of 6 microns. By varying the frequency F of the transducer vibrations and the distance D, the average removal rate (machining speed) and the maximum effective distance D max were measured until a given machining depth was obtained. , the results being shown respectively in FIGS. 4 and 5. In this case, transducers operating at frequencies below 200 kHz have

9 24733629 2473362

une puissance de sortie de 20 Watts et les transducteurs fonctionnant à des fréquences comprises entre 500 et 800 kHz  an output power of 20 Watts and transducers operating at frequencies between 500 and 800 kHz

ont une puissance de sortie de 15 W. En outre, des trans-  have an output power of 15 W. In addition, trans-

ducteurs fonctionnant respectivement à 1,6 MHz et 2 MHz ont des puissances de sortie respectives de 10 et 8 W. La rela-  The drivers operating respectively at 1.6 MHz and 2 MHz have respective output powers of 10 and 8 W. The rela-

tion entre la fréquence et la puissance de sortie des trans-  between the frequency and the output power of the trans-

ducteurs est montrée sur la figure 3.  ductors is shown in Figure 3.

Les figures 4 et 5 montrent que le taux d'enlèvement  Figures 4 and 5 show that the removal rate

moyen et la distance efficace maximale D sont chacune cons-  medium and the maximum effective distance D are each

tantes lorsque les fréquences des vibrations ou ondes ultra-  when the frequencies of vibrations or ultrasonic waves

soniques sont inférieures à des valeurs données. Lorsque ces valeurs sont dépassées, le taux d'enlèvement et la distance  Sonic values are lower than given values. When these values are exceeded, the removal rate and the distance

efficace maximale D max augmentent toutes deux notablement.  maximum effective D max both increase significantly.

On doit noter particulièrement que le taux d'enlèvement moyen et la distance efficace maximale sont tous deux constants  It should be noted particularly that the average removal rate and the maximum effective distance are both constant

et indépendants de la fréquence lorsque celle-ci est infé-  and independent of the frequency when it is inferred

rieure à 100 kHZ. Quand la fréquence est comprise entre kHz et 2 MHz, notamment entre 300 kHz et 1 MHz, ces deux paramètres, taux d'enlèvement moyen et distance efficace maximale D, augmentent notablement en dépit d'une réduction de la puissance de sortie ultrasonique. Le taux d'enlèvement moyen peut être multiplié par 1,5 tandis que la distance  than 100 kHZ. When the frequency is between kHz and 2 MHz, especially between 300 kHz and 1 MHz, these two parameters, average removal rate and maximum effective distance D, increase significantly despite a reduction in the ultrasonic output power. The average removal rate can be multiplied by 1.5 while the distance

efficace maximale peut être multipliée par 2.  maximum efficiency can be multiplied by 2.

En général, lorsque la fréquence vibratoire des ondes ultrasoniques émises par les ensembles ultrasoniques entourant la région de l'intervalle d'usinage est comprise dans la plage spécifiée, l'usinage s'effectue plus rapidement pour obtenir une rugosité de surface donnée ou permet d'obtenir un fini de surface plus lisse avec un taux d'enlèvement donné. En outre, l'usinage devient plus stable et la commande  In general, when the vibratory frequency of the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic assemblies surrounding the region of the machining interval is within the specified range, the machining is performed more rapidly to obtain a given surface roughness or allows to obtain a smoother surface finish with a given removal rate. In addition, the machining becomes more stable and the control

de l'opération d'usinage est plus facile.  the machining operation is easier.

La figure 6 montre un système de projection de liquide pour usinage électrique, notamment pour usinage par décharges électriques selon les principes de l'invention. Le système comporte un carter 11 dans lequel est élastiquement montée une chambre de répartition de liquide 12 avec une arrivée de liquide 12a. Les sorties de la chambre 12 sont constituées par une multiplicité de tubes souples mais autoporteurs 13, 14 et 15, par exemple sous la forme de tubes en acier inoxydable à joints multiples ou de tubes en chlorure de  FIG. 6 shows a liquid projection system for electrical machining, in particular for machining by electric discharges according to the principles of the invention. The system comprises a housing 11 in which is elastically mounted a liquid distribution chamber 12 with a liquid inlet 12a. The outlets of the chamber 12 consist of a multiplicity of flexible but self-supporting tubes 13, 14 and 15, for example in the form of multi-jointed stainless steel tubes or of chloride tubes.

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vinyle, raccordés ensemble pour distribuer un liquide d'usi-  vinyl, connected together to dispense process fluid

nage arrivant de l'arrivée 12a dans ces tubes. Des ensembles ultrasoniques 3, 4 et 5 sont fixés aux extrémités libres individuelles des tubes 13, 14 et 15 et sont disposés de la manière décrite en liaison avec les-figures 1 et 2 ou d'une manière qui va être décrite. chaque ensemble ultrasonique 3, 4 et 5 comporte un transducteur électromécanique 3a, 4a, 5a et un bec 3b, 4b, 5b ayant des ouvertures centrales en correspondance les unes des autres pour former une buse de projection de liquide de façon que chaque courant. réparti à travers les tubes 13, 14 et 15 puisse être projeté et dirigé vers la région de l'intervalle d'usinage. Le transducteur 3a, 4a, 5a est excité par une source de courant 10 pour émettre des vibrations ultrasoniques à une fréquence comprise entre 0,05 et 10 MHz, de préférence entre 0,1 et 2 MHz, et pour appliquer par l'intermédiaire des becs 3b, 4b et 5b les vibrations sur chaque courant projeté du liquide d'usinage  swimming arriving from the arrival 12a in these tubes. Ultrasonic assemblies 3, 4 and 5 are attached to the individual free ends of the tubes 13, 14 and 15 and are arranged in the manner described in connection with Figures 1 and 2 or in a manner to be described. each ultrasonic assembly 3, 4 and 5 comprises an electromechanical transducer 3a, 4a, 5a and a spout 3b, 4b, 5b having central openings in correspondence of each other to form a liquid spray nozzle so that each stream. distributed through the tubes 13, 14 and 15 can be projected and directed to the region of the machining gap. The transducer 3a, 4a, 5a is excited by a current source 10 to emit ultrasonic vibrations at a frequency of between 0.05 and 10 MHz, preferably between 0.1 and 2 MHz, and to apply via nozzles 3b, 4b and 5b the vibrations on each projected stream of the machining liquid

dirigé vers la région de l'intervalle d'usinage.  directed to the area of the machining interval.

La chambre de répartition 12 comporte de préférence d'autres moyens pour exciter en vibrations le liquide d'usinage à une fréquence sonique ou ultrasonique inférieure, par exemple comprise entre 100 Hz-et 50 KHz. Ces moyens peuvent comporter une plaque vibrante 21 supportée par une tige 22 disposée à l'intérieur de la chambre 12 et agencée pour être déplacée dans les deux sens à une fréquence voulue par un système électromagnétique 23 excité par une source de courant 24. La tige est montée élastiquement sur le fond du carter 11 par un ressort 25. Deux broches de limitation 26 sont prévues dans la chambre 12 pour déterminer la position  The distribution chamber 12 preferably comprises other means for vibrating the machining fluid at a lower sonic or ultrasonic frequency, for example between 100 Hz and 50 KHz. These means may comprise a vibrating plate 21 supported by a rod 22 disposed inside the chamber 12 and arranged to be moved in both directions at a desired frequency by an electromagnetic system 23 excited by a current source 24. The rod is mounted resiliently on the bottom of the housing 11 by a spring 25. Two limiting pins 26 are provided in the chamber 12 to determine the position

inférieure de la plaque vibrante 21.  bottom of the vibrating plate 21.

Du fait de ces moyens de vibration auxiliaires, chaque  Because of these auxiliary vibration means, each

courant de liquide projeté par chaque ensemble de buse ultra-  liquid flow projected by each set of ultrasonic nozzle

sonique 3, 4 et 5, vibre à basse fréquence et les vibrations ultrasoniques haute fréquence provenant du fonctionnement  Sonic 3, 4 and 5, vibrates at low frequency and high frequency ultrasonic vibrations from operation

des transducteurs 3à, 3b, 3c sont superposées sur ces vibra-  transducers 3a, 3b, 3c are superimposed on these vibrators.

tions basse fréquence. Il en résulte que les copeaux et le goudron résultant, dans l'intervalle d'usinage, du procédé d'usinage par électroérosion, sont enlevés plus aisément de cet intervalle ou interface. En outre, l'électrode-outil est mieux refroidie, ce qui lui assure une durée de vie plus il  low frequency. As a result, the chips and resulting tar in the machining interval of the EDM process are removed more easily from this gap or interface. In addition, the electrode-tool is better cooled, which ensures a longer life

grande,les angles usinés sont plus aigus et le taux d'enlève-  large, the machined angles are more acute and the removal rate

ment est augmenté.is increased.

La figure 7 montre une chambre de répartition 12, un carter 11 et des tubes flexibles 13, 14 et 15 sous une forme similaire à la figure 6; des ensembles ultrasoniques 3, 4 et 5 sont disposés aux extrémités libres individuelles des tubes et disposés pour entourer la région de l'intervalle d'usinage G défini par une électrode d'usinage 1 et une pièce à usiner 2 plongée dans un liquide d'usinage 27 contenu dans une cuve 28. L'électrode-outil 1 et la pièce à usiner 2 sont raccordées à une source de courant d'usinage 29 qui fournit une série d'impulsions d'usinage électrique au  Figure 7 shows a distribution chamber 12, a housing 11 and flexible tubes 13, 14 and 15 in a form similar to Figure 6; ultrasonic assemblies 3, 4 and 5 are arranged at the individual free ends of the tubes and arranged to surround the region of the machining gap G defined by a machining electrode 1 and a workpiece 2 immersed in a liquid. machining 27 contained in a tank 28. The tool electrode 1 and the workpiece 2 are connected to a machining current source 29 which provides a series of electrical machining pulses at the same time.

travers de l'intervalle d'usinage G rempli de liquide diélec-  through the machining gap G filled with dielectric liquid

trique pour enlever de la matière de la pièce 2. Au cours d'une opération d'usinage, l'électrode-outil 1 peut être déplacée dans les trois dimensions pour former une cavité  to remove material from the workpiece 2. During a machining operation, the tool electrode 1 can be moved in three dimensions to form a cavity

2a dans la pièce 2.2a in room 2.

La source de courant ultrasonique haute fréquence 10 est raccordée aux transducteurs respectifs des ensembles ultrasoniques par un montage en parallèle d'une résistance 31 et d'un interrupteur marche-arrêt 32, qui est ici actionné par un enroulement électromagnétique 33. Une résistance de mesure 34 est montée entre l'électrode-outil 1 et la pièce 2 en parallèle avec la source de courant d'usinage pour détecter l'état de l'intervalle en termes de tension mesurée à la résistance 34. Un circuit de commande 35 est sensible à la tension mesurée et est conçu pour exciter l'enroulement  The high-frequency ultrasonic current source 10 is connected to the respective transducers of the ultrasonic assemblies by a parallel connection of a resistor 31 and an on-off switch 32, which in this case is actuated by an electromagnetic coil 33. A measurement resistor 34 is mounted between the tool electrode 1 and the workpiece 2 in parallel with the machining current source to detect the state of the interval in terms of the voltage measured at the resistor 34. A control circuit 35 is sensitive at the measured voltage and is designed to excite the winding

33 lorsque la tension tombe en dessous d'un seuil présélec-  33 when the voltage falls below a preselected threshold

tionné. De ce fait, si la condition d'usinage est normale ou satisfaisante, la résistance 31 se trouve dans un circuit  tioned. Therefore, if the machining condition is normal or satisfactory, the resistor 31 is in a circuit

entre la source de courant 10 et chacun des ensembles ultra-  between the current source 10 and each of the ultrasonic assemblies

soniques 3, 4 et 5, pour produire des ondes ultrasoniques à un niveau limité. Lorsque la tension d'intervalle tombe en dessous de la valeur du seuil, indiquant une condition de court-circuit due au colmatage de la région d'intervalle par les produits de l'usinage, l'enroulement 33 est excité et  Sonic 3, 4 and 5, to produce ultrasonic waves at a limited level. When the gap voltage falls below the threshold value, indicating a short-circuit condition due to clogging of the gap region by the products of the machining, the winding 33 is excited and

ferme l'interrupteur 32, shuntant ainsi la résistance de limi-  closes the switch 32, thereby shunting the limit resistor

tation du courant 31 ou raccordant directement la source de  current 31 or directly connecting the source of

courant 10 à chacun des transducteurs des ensembles 3, 4 et 5.  current 10 to each of the transducers of the sets 3, 4 and 5.

Ces derniers sont alors excités pour produire les ondes ultra-  The latter are then excited to produce ultra-violet waves.

12 247336212 2473362

soniques à un niveau maximal et accélérer le nettoyage de l'intervalle. Bien que le carter 11 soit représenté à  at a maximum level and speed up interval cleaning. Although the casing 11 is shown at

l'extérieur de la cuve 28, il peut être disposé à l'intérieur.  outside the tank 28, it can be arranged inside.

-Dans une réalisation de l'invention représentée sur la figure 8, six ensembles ultrasoniques similaires 3, 4, 5, 6, 7 et 8 sont disposés pour entourer la région d'un intervalle ou interface d'usinage entre une surface d'électrode active la d'une électrode-outil 1 se présentant sous la forme d'un  In one embodiment of the invention shown in FIG. 8, six similar ultrasonic assemblies 3, 4, 5, 6, 7 and 8 are arranged to surround the region with a gap or machining interface between an electrode surface. activates it with a tool electrode 1 in the form of a

cône, et une pièce à usiner 2 sous la forme d'un bloc rèctan-  cone, and a workpiece 2 in the form of a retentive block.

gulaire supporté par deux rails dans la cuve 28 contenant un liquide d'usinage à un niveau tel que les ensembles 3 à 8 et la région G de l'intervalle d'usinage soient complètement  the gullet supported by two rails in the tank 28 containing a machining liquid at a level such that the sets 3 to 8 and the region G of the machining gap are completely

immergés. Dans cette réalisation, l'un des ensembles ultra-  immersed. In this embodiment, one of the ultra-high

soniques 3 est monté à basculement sur un bras-support 37 se terminant par une chape, sur les branches 37a et 37b de laquelle il est fixé par une vis ou un boulon 38. L'extrémité supérieure du bras 37 porte un manchon 37c supporté sur un socle 39 en forme de chape et y est fixée de façon réglable par une vis ou un boulon 40. La position du manchon 37c sur le bras 37 et, de ce fait la longueur de ce dernier depuis sa base 39 ou la position verticale de l'ensemble ultrasonique  Sonic 3 is mounted to tilt on a support arm 37 ending in a yoke, on the branches 37a and 37b of which it is fixed by a screw or a bolt 38. The upper end of the arm 37 carries a sleeve 37c supported on a base 39 in the form of a yoke and is adjustably fixed by a screw or a bolt 40. The position of the sleeve 37c on the arm 37 and, therefore, the length of the latter from its base 39 or the vertical position of the ultrasonic set

3 peut être réglée par une broche 41. Le socle 39 est monté--  3 can be adjusted by a pin 41. The base 39 is mounted--

à coulissement sur un rail de guidage 42 formé sur une paroi interne 28a de la cuve 28. La position du socle 39 sur le rail de guidage 42 et de ce fait, la position horizontale de l'ensemble 3 est réglable par l'intermédiaire d'une bride de blocage 43. La position angulaire de l'ensemble 3 sur les branches de la chape terminale du bras-support 37, et-de ce fait l'orientation angulaire de l'ensemble 3 dans le  sliding on a guide rail 42 formed on an inner wall 28a of the tank 28. The position of the base 39 on the guide rail 42 and therefore, the horizontal position of the assembly 3 is adjustable via a blocking flange 43. The angular position of the assembly 3 on the branches of the end cap of the support arm 37, and thus the angular orientation of the assembly 3 in the

système peut être réglée par le blocage du boulon 38. Les autres ensembles ultrasoniques 4, 5, 6, 7 et 8 sont supportés de façon  The system can be adjusted by locking the bolt 38. The other ultrasonic assemblies 4, 5, 6, 7 and 8 are supported

similaire sur les portions de paroisimilar on the wall portions

latérale de la cuve 28, bien que l'on ne les ait pas repré-  side of the tank 28, although they have not been

sentés pour des raisons de clarté.  for the sake of clarity.

Les ensembles ultrasoniques 3 à 8 comportent des transducteurs électromécaniques comportant chacun un élément piézo-électrique ou électrostrictif ou magnétostrictif; ces éléments sont raccordés en phase l'un avec l'autre au générateur  Ultrasonic assemblies 3 to 8 comprise electromechanical transducers each comprising a piezoelectric or electrostrictive or magnetostrictive element; these elements are connected in phase with each other to the generator

haute fréquence 10, comme il est représenté sur la figure 9.  high frequency 10, as shown in FIG. 9.

On peut modifier la disposition du circuit, comme on le voit  We can change the layout of the circuit, as we see

13 247336213 2473362

sur la figure 10, pour monter un amplificateur i0a, lob, lOc,  in FIG. 10, to mount an amplifier i0a, lob, 10c,

d, l0e, 10f entre le générateur 10 et chacun des transduc-  d, 10e, 10f between the generator 10 and each of the transducers

teurs des ensembles 3 à 8.in sets 3 to 8.

Exemple.Example.

On usine par électro-érosion une pièce en acier SKD-ll avec une électrode en cuivre comme outil et du kérosène comme liquide d'usinage, tout en utilisant des nombres variables d'ensembles ultrasoniques fonctionnant chacun à une fréquence de 0,8 MHz. Les impulsions d'usinage ont une durée d'impulsion de 10 microsecondes, un intervalle entre impulsions de 5 microsecondes, et une intensité de pointe de 25 A. Les résultats sont montrés sur le graphique de la figure 11 dans lequel le taux d'enlèvement d'usinage (g/mm) est porté en ordonnées et la profondeur d'usinage (mm) est portée en  A SKD-11 steel workpiece with a copper electrode as a tool and kerosene as a machining liquid are milled by EDM, while using varying numbers of ultrasonic assemblies each operating at a frequency of 0.8 MHz. The machining pulses have a pulse duration of 10 microseconds, a pulse interval of 5 microseconds, and a peak intensity of 25 A. The results are shown in the graph of Fig. 11 in which the removal rate machining (g / mm) is plotted on the ordinate and the machining depth (mm) is

abscisses. Sur le graphique, la courbe A correspond à l'uti-  abscissa. On the graph, curve A corresponds to the

lisation d'un seul ensemble ultrasonique, la courbe B à deux  of a single ultrasonic unit, curve B at two

ensembles, et la courbe C à quatre ensembles ultrasoniques.  sets, and curve C to four ultrasonic sets.

La réalisation de la figure 12 montre l'utilisation d'un premier groupe d'ensembles ultrasoniques 3, 4 et 5 fonctionnant à une fréquence ultrasonique élevée dans la plage de 0,1 à 1,6 MHZ et un deuxième groupe d'ensembles  The embodiment of FIG. 12 shows the use of a first group of ultrasonic assemblies 3, 4 and 5 operating at a high ultrasonic frequency in the range of 0.1 to 1.6 MHZ and a second group of sets

ultrasoniques 6, 7 et 8 fonctionnant à une fréquence ultra-  ultrasound systems 6, 7 and 8 operating at an ultrasonic frequency

sonique faible comprise entre 20 et 50 kHz; les ensembles 3 à 5 et 6 à 8 dans chaque groupe sont disposés symétriquement de façon à entourer l'intervalle d'usinage défini entre l'outil  weak sonic between 20 and 50 kHz; the assemblies 3 to 5 and 6 to 8 in each group are arranged symmetrically so as to surround the machining gap defined between the tool

1 et la pièce dans la cuve comme il a été décrit précédemment.  1 and the piece in the tank as previously described.

Sur la figure 13, les ensembles 3, 4 et 5 du premier groupe sont excités en phase l'un avec l'autre par une source de courant 100 constituée par une source de courant continu 101, un oscillateur haute fréquence 102 et un amplificateur 103, tandis que les ensembles 6, 7 et 8 du deuxième groupe sont excités en phase l'un avec l'autre par une source de courant 104 comprenant une source de courant continu 105,  In FIG. 13, the sets 3, 4 and 5 of the first group are excited in phase with one another by a current source 100 constituted by a DC source 101, a high frequency oscillator 102 and an amplifier 103. while the sets 6, 7 and 8 of the second group are excited in phase with each other by a current source 104 comprising a DC source 105,

un oscillateur basse fréquence 106 et un amplificateur 107.  a low frequency oscillator 106 and an amplifier 107.

La présente invention procure donc un procédé et un appareil améliorés pour usiner, notamment par électro-érosion, des pièces avec un meilleur rendement d'usinage, une meilleure  The present invention therefore provides an improved method and apparatus for machining, in particular by electro-erosion, parts with better machining efficiency, better

stabilité et de meilleures performances.  stability and better performance.

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Claims (25)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage dans lequel une pièce est plongée dans un liquide d'usinage contenu dans une cuve et un outil est juxtaposé à la pièC e dans la cuve pour définir entre lui et la pièce une interface d'usinage remplie du liquide d'usinage, caractérisé en ce qu'on dispose une multiplicité d'ensembles ultrasoniques dans la cuve de telle manière qu'ils soient espacés l'un de l'autre et disposés pour entourer la région de l'interface en lui transmettant des ondes par l'intermédiaire du liquide d'usinage, en ce qu'on excite individuellement ces ensembles pour émettre des vibrations ultrasoniques à une fréquence comprise entre 0,05 et 10 MHz,  1. Machining method in which a workpiece is immersed in a machining liquid contained in a tank and a tool is juxtaposed to the piece in the tank to define between it and the workpiece a machining interface filled with the liquid machining, characterized in that there is a plurality of ultrasonic assemblies in the vessel such that they are spaced from each other and arranged to surround the region of the interface by transmitting waves thereto. via the machining liquid, in that these assemblies are excited individually to emit ultrasonic vibrations at a frequency of between 0.05 and 10 MHz, et en ce qu'on transmet ces vibrations à la région de l'in-  and in that we transmit these vibrations to the region of the in- terface par l'intermédiaire du liquide d'usinage.  terface through the machining liquid. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce  2. Method according to claim 1, characterized in that que la fréquence est comprise entre 0,1 et 2 MHz. -  that the frequency is between 0.1 and 2 MHz. - 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel chacun des ensembles ultrasoniques comporte une buse et peut être positionné pour orienter cette buse dans la direction de l'interface d'usinage, caractérisé en ce qu'on établit un courant forcé de liquide d'usinage depuis la source-de  3. The method of claim 1, wherein each of the ultrasonic assemblies comprises a nozzle and can be positioned to orient this nozzle in the direction of the machining interface, characterized in that a forced liquid flow is established. machining from the source-of liquide à travers chacune des buses en direction de l'inter-  fluid through each of the nozzles in the direction of face d'usinage et qu'on applique des vibrations ultrasoniques à chacun des ensembles pour établir un courant forcé de liquide  machining face and applying ultrasonic vibration to each of the assemblies to establish a forced flow of liquid d'usinage dirigé vers l'interface d'usinage dans la cuve.  Machining directed to the machining interface in the tank. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on excite en vibrations à une fréquence de 0,1 à 50 kHz ce courant forcé de liquide d'usinage avant de le faire  4. Method according to claim 3, characterized in that excites in vibration at a frequency of 0.1 to 50 kHz this forced current of machining liquid before doing so passer dans la buse.pass in the nozzle. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications  5. Process according to any one of the claims 1 à 4, caractérisé en ce qu'on mesure l'état de l'interface d'usinage pour émettre un signal électrique le représentant et en ce qu'on commande au moins un paramètre des vibrations  1 to 4, characterized in that the state of the machining interface is measured to emit an electrical signal representing it and in that at least one parameter of the vibrations is controlled ultrasoniques en réponse à ce signal électrique.  in response to this electrical signal. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ensembles ultrasoniques sont excités en phase l'un  6. Method according to claim 1, characterized in that the ultrasonic assemblies are excited in phase one. avec l'autre par une source de courant haute fréquence.  with each other by a high frequency power source. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose au moins un ensemble ultrasonique additionnel fonctionnant à une fréquence comprise entre 20 kHz et 50 kHz  7. Method according to claim 1, characterized in that there is at least one additional ultrasonic unit operating at a frequency between 20 kHz and 50 kHz 24733622473362 de façon à transmettre des ondes dans la région de l'inter-  to transmit waves in the region of the inter- face d'usinage par l'intermédiaire du liquide d'usinage.  machining face via the machining liquid. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce  8. Process according to claim 7, characterized in that que plusieurs ensembles ultrasoniques additionnels sont dis-  that several additional ultrasonic assemblies are posés pour entourer la région de l'interface d'usinage.  placed to surround the region of the machining interface. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ces ensembles ultrasoniques additionnels sont excités en9. Method according to claim 8, characterized in that these additional ultrasonic assemblies are excited in phase l'un avec l'autre par une source de courant basse fré-  phase with each other by a low frequency power source quence indépendante de la source de courant haute fréquence.  quence independent of the high frequency power source. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil est une électrode-outil d'usinage par décharges  Method according to claim 1, characterized in that the tool is a discharge machining tool electrode électriques et que le liquide d'usinage est un liquide diélec-  and that the machining liquid is a dielectric liquid trique.  cudgel. 11. Appareil d'usinage ayant une cuve pour contenir un liquide d'usinage dans lequel est plongée la pièce à usiner, et un outil pouvant être positionné de façon à être juxtaposé à la pièce à usiner pour définir entre lui et la pièce uneA machining apparatus having a vessel for containing a machining liquid in which the workpiece is immersed, and a tool positionable to be juxtaposed to the workpiece to define between it and the workpiece a workpiece. interface d'usinage remplie de ce liquide d'usinage, carac-  machining interface filled with this machining liquid, térisé en ce qu'il comporte une multiplicité d'ensembles ultrasoniques disposés dans la cuve et espacés l'un de  characterized in that it comprises a multiplicity of ultrasonic assemblies arranged in the tank and spaced one of l'autre de manière à entourer la région de l'interface d'usi-  the other so as to surround the area of the user interface. nage en pouvant lui transmettre des ondes, chacun des ensem-  able to transmit waves, each of the bles comportant un transducteur électromagnétique, et des moyens d'alimentation en courant pour exciter individuellement ces transducteurs et émettre à chaque emplacement de ces  electromagnetic transducer, and current supply means for individually energizing said transducers and emitting at each location thereof ensembles des vibrations ultrasoniques à une fréquence com-  sets of ultrasonic vibrations at a common frequency prise entre 0,05 et 10 MHz, et pour transmettre ces vibrations à la région de l'interface d'usinage par l'intermédiaire du  between 0.05 and 10 MHz, and to transmit these vibrations to the region of the machining interface via the liquide d'usinage.machining fluid. 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les transducteurs et les moyens d'alimentation en courant sont adaptés pour émettre des vibrations ultrasoniques  12. Apparatus according to claim 11, characterized in that the transducers and the power supply means are adapted to emit ultrasonic vibrations à une fréquence comprise entre 0,1 et 2 MHz.  at a frequency between 0.1 and 2 MHz. 13. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque ensemble ultrasonique comporte une buse d'injection de liquide et peut être positionné pour orienter cette dernière vers la région de l'interface d'usinage et former ainsi un courant forcé de liquide d'usinage depuis la source de liquide à travers chacune des buses en direction  13. Apparatus according to claim 11, characterized in that each ultrasonic assembly comprises a liquid injection nozzle and can be positioned to orient the latter towards the region of the machining interface and thereby form a forced liquid flow of machining from the liquid source through each of the nozzles in the direction de l'interface d'usinage, et en ce que chaque ensemble ultra-  of the machining interface, and that each ultrasonic unit 16 247336216 2473362 sonique est adapté pour appliquer ces vibrations ultrasoniques à chacun des courants forcés du liquide d'usinage dirigés  sonic is adapted to apply these ultrasonic vibrations to each of the forced currents of the directed machining liquid vers l'interface d'usinage dans la cuve.  to the machining interface in the tank. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que la source de liquide comporte une chambre de répar- tition avec une arrivée de liquide pour recevoir le liquide  14. Apparatus according to claim 13, characterized in that the liquid source comprises a distribution chamber with a liquid inlet for receiving the liquid. d'usinage et une multiplicité de sorties raccordées respec-  machining center and a multiplicity of connected outputs tivement auxdites buses par des conduits de liquide indivi-  to said nozzles by individual liquid conduits duels.  duels. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que chaque conduit de liquide individuel comporte un tube flexible, mais autoporteur, pour permettre de positionner l'ensemble ultrasonique qui lui est associé à un emplacement15. Apparatus according to claim 14, characterized in that each individual liquid conduit comprises a flexible tube, but self-supporting, to allow to position the ultrasonic assembly associated with it to a location prédéterminé avec une orientation prédéterminée.  predetermined with a predetermined orientation. 16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que le tube flexible autoporteur est un tube métallique  16. Apparatus according to claim 15, characterized in that the self-supporting flexible tube is a metal tube à joints multiples.with multiple joints. 17. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que la chambre de répartition est adaptée pour être  Apparatus according to claim 14, characterized in that the distribution chamber is adapted to be disposée à l'intérieur de la cuve.  arranged inside the tank. 18.- Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que des moyens de vibrateur basse fréquence sont  18. Apparatus according to claim 14, characterized in that low frequency vibrator means are disposés dans la chambre de répartition pour exciter en vibra-  arranged in the distribution chamber to excite tions le liquide d'usinage qui s'y trouve à une fréquence  machining fluid that is there at a frequency comprise entre 0,1 et 50 kHz.between 0.1 and 50 kHz. 19. Appareil selon la revendication 11 ou la revendi-  Apparatus according to claim 11 or claim cation 13, caractérisé en ce que des moyens de détecteurs me-  cation 13, characterized in that sensor means surent les conditions électriques à l'interface d'usinage pour émettre un signal électrique et en ce que des moyens de commande sont sensibles à ce signal électrique pour agir sur les moyens d'alimentation en courant et commander au moins un paramètre des vibrations ultrasoniques émises par  know the electrical conditions at the machining interface to emit an electrical signal and that control means are responsive to this electrical signal to act on the power supply means and control at least one parameter of the ultrasonic vibrations emitted by chacun des ensembles.each of the sets. 20. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque ensemble ultrasonique est monté de façon amovible sur une portion de' paroi latérale de la cuve par des moyens permettant de régler sa position verticale, des moyens de régler sa position horizontale et des moyens pour permettre de régler sa position angulaire, chacun de ces moyens étant  20. Apparatus according to claim 11, characterized in that each ultrasonic assembly is removably mounted on a side wall portion of the vessel by means for adjusting its vertical position, means for adjusting its horizontal position and means to allow adjustment of its angular position, each of these means being indépendant des autres.independent of others. 17 247336217 2473362 21. Appareil selon la revendication 11, caractérisé  Apparatus according to claim 11, characterized en ce que chaque ensemble comporte un transducteur électro-  in that each set includes an electronic transducer mécanique, chaque transducteur étant raccordé en phase avec les autres à un générateur haute fréquence commun constituant les moyens d'alimentation en courant.  mechanical, each transducer being connected in phase with the others to a common high frequency generator constituting the current supply means. 22. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que le transducteur électromécanique est choisi dans la classe constituée par un élément piézo-électrique, unApparatus according to claim 21, characterized in that the electromechanical transducer is selected from the class consisting of a piezoelectric element, a élément électrostrictif et un élément magnétostrictif.  electrostrictive element and a magnetostrictive element. 23. Appareil selon la revendication 11, caractérisé  23. Apparatus according to claim 11, characterized en ce qu'il comporte au moins un ensemble ultrasonique addi-  in that it comprises at least one additional ultrasound assembly tionnel disposé dans la cuve pour transmettre des ondes à la région de l'intervalle d'usinage et qu'il peut être excité par des moyens d'alimentation en courant indépendant des premiers moyens d'alimentation en courant pour émettre des vibrations ultrasoniques à une fréquence comprise entre  disposed in the vessel for transmitting waves to the region of the machining gap and that it can be energized by current supply means independent of the first current supply means for emitting ultrasonic vibrations to a frequency between et 50 kHz.and 50 kHz. 24. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que plusieurs ensembles ultrasoniques additionnels  24. Apparatus according to claim 21, characterized in that several additional ultrasonic assemblies sont disposés pour entourer la région de l'interface d'usinage.  are arranged to surround the region of the machining interface. 25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que les ensembles ultrasoniques additionnels sont  Apparatus according to claim 24, characterized in that the additional ultrasonic assemblies are raccordés en phase l'un avec l'autre à la deuxième alimen-  connected in phase with each other at the second power supply tation en courant.current.
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