FR2491371A1 - Procede et appareil d'usinage par electro-erosion - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL D'USINAGE PAR DECHARGES ELECTRIQUES D'UNE CAVITE TRIDIMENSIONNELLE DANS UNE PIECE 11 AU MOYEN D'UNE ELECTRODE FILIFORME 1. ENTRE LA PIECE ET L'ELECTRODE EST DEFINI UN INTERVALLE D'USINAGE G. ON FAIT OSCILLER L'ELECTRODE LATERALEMENT, AVEC UNE FAIBLE AMPLITUDE. ON PROVOQUE UNE SUCCESSION DE DECHARGES ELECTRIQUES ENTRE L'EXTREMITE 1A DE L'ELECTRODE ET LA PIECE 11, TOUT EN LES DEPLACANT L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE. LA PIECE EST AINSI BALAYEE PAR L'ELECTRODE OSCILLANTE QUI FORME LA CAVITE RECHERCHEE.

Description

Procédé et appareil d'usinage par électro-érosion.

L'invention est relative de manière générale à l'électroérosion

et elle concerne plus particulièrement un procédé et un appa-

reil d'usinage par électro-érosion d'une cavité à trois dimen-

sions dans une pièce en utilisant une électrode mince en effi-

lée par exemple un fil, une tige ou un tuyau mince dont le con- tour a une forme indépendante de manière générale de la cavité

recherchée. Les termes "électro-érosion" et "usinage par élec-

tro-érosion" sont utilisés ici pour se référer à un processus d'usinage dans lequel de la matière est enlevée d'une pièce placée à proximité d'une électrode-outil, grâce à l'action de

décharges électriques successives espacées dans le temps, en-

tre elles, cette action pouvant partiellement comporter un en-

lèvement de matière de nature électrolytique ou électrochimi-

que. Il est généralement admis que la technique d'électro-érosion, quand elle est appliquée à l'usinage d'une cavité en trois

dimensions dans une pièce, nécessite habituellement une élec-

trode-outil ayant une forme tridimensionnelle pour se confor-

mer à la cavité souhaitée dans la pièce. Ainsi, une électrode habituelle du type plongeant ou une électrode d'usinage par décharges électriques à trois dimensions peut être un bloc conducteur usiné avec précision ou une feuille métallique formée avec précision ou plaquée sur un moule d'électro-formage de précision. En outre, une multiplicité de telles électrodes

de configuration identique ou similaire doit être pré-

parée afin de compenser l'usure que subissent les élec-

trodes au cours du processus d'érosion, ou dans l'intérêt de la recherche d'un temps d'usinage minimal pour atteindre

l'obtention d'une précision d'usinage et d'un fini de sur-

face recherché. La préparation de telles électrodes multiples

et à formes précises prend généralement du temps, est labo-

rieuse et nécessite une adresse considérable; en conséquence, un travail éventuel d'usinage par décharges électriques peut être trop coûteux ou même impraticable. En outre, l'opération

courante du type plongeant rend difficile de maintenir l'in-

tervalle d'usinage libre des débris de copeaux d'usinage

et autres produits qui ont tendance à provoquer une instabi-

lité de l'usinage.

Un but général de l'invention est en conséquence de fournir un procédé amélioré d'usinage par électro-érosion d'une cavité

à trois dimensions dans une pièce.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'usina-

ge par électro-érosion d'une cavité à trois dimensions,grace auquel la cavité recherchée peut être formée dans la pièce

au moyen d'une électrode-outil simple.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'usi-

nage par électro-érosion capable de fournir une cavité à trot

dimensions dans une pièce avec une efficacité accrue.

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

lioré pour usiner par électro-érosion une cavité à trois

dimensions dans une pièce.

Un autre but de l'invention est de fournir un appareil d'usi-

nage par électro-érosion permettant de former une cavité sou-

haitée à trois dimensions dans une pièce au moyen d'un dispo-

sitif simple d'électrode-outil.

Encore un autre but de l'invention est de fournir un appareil d'usinage par électro-érosion capable de fournir avec une efficacité accrue une cavité à trois dimensions désirée

dans une pièce.

D'autres buts de l'invention apparaîtront à la lecture de

la description qui suit.

L'invention fournit, selon le premier de ses aspects, un procédé d'usinage par électro-érosion d'une cavité à trois dimensions dans une pièce, qui se caractérise en ce qu'il comprend les mesures consistant à: placer à proximité d'une pièce une mince électrode-outil dont la forme est de manière générale indépendante de la forme de la cavité souhaitée dans la pièce, pour définir entre une partie d'extrémité de l'électrode mince et la pièce un intervalle d'usinage baigné par un liquide d'usinage, faire osciller latéralement l'électrode mince pour que sa partie d'extrémité se déplace de manière oscillatoire sur

une petite amplitude dans un plan sensiblement perpendicu-

laire à l'axe de l'électrode mince; réaliser une succession de décharges électriques entre la partie d'extrémité en déplacement oscillatoire et la pièce

à travers l'intervalle d'usinage baigné de liquide, pour en-

lever par électro-érosion de la matière de la pièce; et réaliser un déplacement relatif de l'axe de l'électrode mince oscillant latéralement et de la pièce, pour que la partie

d'extrémité se déplace au-dessus de la pièce dans trois dimen-

sions, d'une manière oscillatoire et à la façon d'un balayage, tout en maintenant la taille de l'intervalle d'usinage ménagé

entre elles sensiblement constant.

Spécifiquement, la vitesse du mouvement oscillatoire communi-

quée à la partie d'extrémité doit de préférence être supé-

rieure à 5 mètres/minute ou 8 centimètres/seconde. On a cons-

taté que ceci donne naissance à une augmentation remarquable de la vitesse d'enlèvement par rapport aux installations dans lesquelles un tel mouvement oscillatoire n'est pas imposé

à l'électrode mince.

De préférence, l'électrode mince est tubulaire ou constituée sous la forme d'un tuyau, de préférence continu, qui pré- sente un trou interne ouvert sur l'intervalle d'usinage pour fournir dans ce dernier un courant à haute vitesse de liquide d'usinage sous une pression élevée supérieure à 10 kg/cm de préférence supérieure à 50 kg/cm. Le liquide d'usinage est de préférence constitué par un.liquide à base d'eau ayant

une résistance spécifique comprise entre 103 et 105 ohm/cm.

On a constaté que cette disposition conduit à une opération

d'usinage extrêmement bien stabilisée.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élec-

trode-outil est constituée par une multiplicité de minces élé-

ments d'électrode, par exemple des fils ou des minces tiges ou tuyaux, disposés parallèlement les uns aux autres et tenus

rigidement ensemble par un élément support. De telles élec-

trodes élémentaires sont avantageusement disposées de manière

à ce que leurs extrémités individuelles soient dans un aligne-

ment perpendiculaire à leurs axes longitudinaux. Les électro-

des élémentaires ont avantageusement une épaisseur comprise entre 0,05 et 1 mm, et elles sont éloignées l'une de l'autre de préférence d'une distance comprise entre 0,05 et 0,5 mm,

ou environ la moitié de l'épaisseur ou diamètre des électro-

des élémentaires individuelles. Là encore, les éléments d'électrodes individuelles sont, de préférence, tubulaires ou constitués chacun sous la forme d'un tuyau, de préférence continu, qui présente un trou interne ouvert sur l'intervalle d'usinage, pour fournir dans ce dernier des courants à haute

vitesse de liquide d'usinage sous une pression élevée.

L'invention fournit, selon un second aspect, un appareil pour usiner par glectro-érosion une cavité à trois dimensions dans une pièce, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend:

une mince électrode-outil dont la forme est de manière géné-

raie indépendante de la forme de la cavité souhaitée, et qui peut être disposée dans le sens axial à proximité de la

pièce pour former, entre une partie d'extrémité de l'élec-

trode mince et la pièce, un intervalle d'usinage baigné d'un liquide d'usinage; des moyens pour faire osciller latéralement l'électrode mincepour que sa partie d'extrémité se déplace de manière

oscillatoire avec une petite amplitude dans un plan sensi-

blement perpendiculaire à l'axe de l'électrode mince; des moyens de fourniture de courant reliables électriquement

à l'électrode mince et à la pièce pour réaliser des déchar-

ges électriques successives entre la partie d'extrémité en déplacement oscillatoire et la pièce à travers l'intervalle

d'usinage baigné de liquide, pour enlever par électro-

érosion de la matière de la pièce; et des moyens d'avance pour réaliser un déplacement relatif dans

trois dimensions de l'axe de l'électrode mince oscillant laté-

ralement et de la pièce et faire que ladite partie d'extrémité se déplace dans trois dimensions, à la manière d'un balayage

au-dessus de la pièce, tout en maintenant sensiblement cons-

tante la taille de l'intervalle d'usinage ménagé entre elles.

Spécifiquement, lesdits moyens pour faire osciller latérale-

ment l'électrode mince sont propres à faire se déplacer de manière oscillatoire sa partie d'extrémité à une vitesse supérieure à 5 mètres/minute ou 8 centimètres/seconde, selon

une ou deux dimensions, dans un n1an sensihlement- nernene1i-

culaire à l'axe de l'électrode mince. Ces moyens peuvent comprendre un transducteur électromécanique excitable par une source de courant haute fréquence pour communiquer une

vibration sonique ou ultrasonique qui y est produite à l'élec-

trode mince, gràce à un amplificateur à cornet de conception courante. L'amplificateur à cornetest orienté transversalement à l'axe de l'électrode mince et il est disposé de manière à la faire osciller latéralement. Deux tels amplificateurs à cornet ayant chacun un transducteur électromécanique p e u v e n t être prévus, et ils peuvent être orientés mutuellement à angle droit, transversalement à l'axe de l'électrode mince. Grâce à cette dernière disposition, la partie d'extrémité de l'électrode mince acquiert un mouve- ment oscillatoire circulaire,ou à deux dimensions, de faible amplitude. L'amplitude du mouvement oscillatoire à une ou deux dimensions de la partie d'extrémité de l'électrode mince

peut être comprise entre 10 microns et 1 millimètre, de pré-

1.0 férence au plus 0,5 millimètre.

Lesdits moyens d'oscillation latérale peuvent, en variante, comprendre un ou deux moteurs propres à entraîner un élément support pour l'électrode mince, chacun grace à une transmission à vis sans fin. Un ou deux moteurs de ce type peuvent tourner alternativement pour déplacer en va-et-vient l'électrode mince latéralement suivant un axe

donné, l'axe des X ou un autre axe donné, l'axe des Y ortho-

gonal à l'axe des X,ou suivant les deux axes, c'est-à-dire les axes des X et des Y. De cette manière, on peut obtenir un mouvement oscillatoire moto ou bidimensionnel de l'électrode mince. Des formes de réalisation de l'invention seront maintenant décrites, à titre d'exemple, en liaison avec le dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil selon l'invention; la figure 2 est une représentation schématique d'une autre forme de réalisation d'appareil selon l'invention; la figure 3 est une représentation schématique d'encore une autre forme de réalisation d'appareil selon l'invention;

la figure 4 est une vue en coupe d'une multiplicité d'élé-

ments d'électrode constituant l'électrode-outil mince, mus selon des oscillations latérales à l'unisson par un vibreur sonique ou ultrasonique selon l'invention du type à amplificateur à cornet; la figure 5 est une vue latérale à plus grande échelle, lmr-

tiellement arrachée et en coupe, représentant schématique-

ment une partie d'une électrode-outil mince ou des éléments d'électrode, continus ou d'une longueur fixe, utilisables dans l'un quelconque des appareils représentés aux figures 1 à 4: et la figure 6 est un graphique indiquant la relation qui existe entre la vitesse du mouvement oscillatoire latéral de la partie d'extrémité de l'électrode mince, et la vitesse

d'enlèvement de l'usinage par décharges électriques.

L'appreil représenté à la figure 1 utilise une électrode-

outil 1 mince qui a la forme d'un fil continu ou d'une tige mince, de préférence tubulaire comme représenté à la figure 5, par exemple en cuivre ou laiton. L'électrode-outil 1 est suffisamment mince, ayant un diamètre D compris entre 0,05 mm et l mm, et elle est conçue pour être amenée à partir d'une source (non représentée) et conduite dans et au travers d'un espace 2 dans une tête d'outil 3. Plusieurs galets de guidage 4, 5 et 6 sont disposés dans la tête d'outil 3 pour permettre à l'électrode mince 1 de s'étendre et d'être avancée sur un trajet vertical rectiligne, ou axe des Z dans un système de

coordonnées orthogonales à trois dimensions prédéterminé-

Un cabestan 7 entraîné par un moteur 8 et un galet de pin-

cement 9 sont aussi disposés à l'intérieur de la tête d'outil 3 pour faire avancer l'électrode continue 1 sur le chemin mentionné plus haut au- delà d'une sortie 10 de la tête d'outil 3 et vers une pièce ll fixée rigidement à une table 12 sur

laquelle elle est déplaçable dans un plan X-Y ainsi que sui-

vant l'axe des Z du système de coordonnées. La table de tra-

vail ll est un ensemble habituel d'avance croisée déplaçable par un moteur 13 suivant l'axe des X, un moteur 14 suivant l'axe cls Y et un moteur 15 suivant l'axe des Z, qui sont opératoires en réponse à des signaux d'entraînement fournis à partir d'une unité 16 de commande numérique. Cette dernière détient des données programmées à l'avance représentatives d'un trajet souhaité de déplacement tridimensionnel de la pièce 11. En fonctionnement, les données stockées sont re- produites pour fournir une série d'impulsions d'entraînement qui commandent les moteurs 13, 14 et 15 pour que la pièce 11

se déplace suivant le trajet d'avance tridimensionnél désiré.

Sur le trajet vertical mentionné plus haut, l'électrode mince 1 est aussi guidée à glissement dans une ouverture 17a d'une barre métallique 17 qui s'étend horizontalement et-à angle droit avec Ce trajet en étant fixée au bout d'un-cornet 18

d'un dispositif 19 de conception habituelle pour la produc-

tion de vibrations soniques -ou ultrasoniques. Le corps du cornet 18 s'étendant horizontalement et coaxialement avec la barre métallique 17 est fixé à un transducteur 20 électromécanique et il est maintenu dans un élément support 21a en forme de coupelle qui est à son tour fixé à la tête d'outil 3 au moyen d'un bras 21 en forme de L. Le transducteur 20 est excité par une source de courant 22 pour y faire naître une vibration

sonique ou ultrasonique ayant une fréquence comprise, par exem-

ple, entre 1 et 50 kHz, qui est transmise parle cornet ampli-

ficateur 18 à la barre 17 pour faire osciller latéralement l'électrode mince. La partie d'extrémité la de l'électrode

mince 1 placée axialement à proximité de la pièce 11 se dé-

place de manière oscillatoire suivant une faible amplitude, par exemple comprise entre 1 et 50 microns,dans un plan X-Y

perpendiculaire à l'axe de l'électrode.

L'électrode mince 1, quand elle est tubulaire ou qu'elle a

la forme d'un tuyau continu, est alimentée en liquide d'usi-

nage à son côté d'alimentation à partir d'une unité 23 de pompage de liquide pour produire un courantà haute vitesse de liquide d'usinage à l'intérieur de son trou interne lb (figure 5), et fournir ce liquide-sous une pression élevée, de préférence supérieure à 10 kg/cm2 et même supérieure à ou 50 kg/cm2 par son extrémité d'usinage la ouverte, dans l'intervalle d'usinage G formé entre le bout de l'électrode la et la pièce 11. Quand l'électrode 1 est massive ou non tubulaire, une ou plusieurs buses sont prévues orientées de manière à diriger le liquide d'usinage dans la région de l'intervalle d'usinage. Le liquide-d'usinage peut être un hydrocarbure liquide, comme cela est typique dans l'usinage par décharges électriques du type plongeant, mais il est de préférence un liquide à base d'eau ayant une résistance

spécifique comprise entre 103 et 105 ohm/cm.

Une source de courant d'usinage par décharges électriques est désignée globalement par la référence 24 et elle comprend un convertisseur 25 pour redresser en un-courant continu un courant alternatif du réseau disponible à une entrée 26, un inverseur 27 pour convertir le courant continu en un train d'impulsions haute fréquence de, par exemple, 1 MHz, qui

sont appliquées à l'enroulement primaire 28a d'un transfor-

mateur 28 haute fréquence.Un réseau de commutation 29 basse fréquence est prévu entre l'inverseur 27 et l'enroulement

primaire 28a du transformateur pour interrompre périodique-

ment les impulsions haute fréquence à une basse fréquence comprise par exemple entre 1 et 100 kHz. Une succession de trains d'impulsions haute fréquence espacés dans le temps

se développe ainsi à l'enroulement primaire 28a du transforma-

teur puis à l'enroulement secondaire 28b à un niveau de ten-

sion souhaité. Un redresseur 30 biphasé ou à double alternance

constitué par quatre diodes 30a-30d est connecté au secon-

daire 28b du transformateur 28 haute fréquence et il présente une paire de bornes de sorties dont l'une est reliée à la terre. L'autre borne de sortie du redresseur 30 est connectée par une réactance à courant continu 31 et un conducteur 32 à un balai conducteur 33 maintenu en contact glissant sur un galet rotatif 34 conducteur de l'électricité, qui est à son tour maintenu en contact glissant sur l'électrode mince 1 à

l'intérieur de la chambre 2 de la tête d'outil 3. Une isola-

tion électrique 35 est prévue là o le conducteur 32 est amené dans la chambre 2 au travers d'une paroi métallique de la tête d'outil 3. La pièce 11 est reliée électriquement à la terre. Ainsi, une succession de trainsespacés dans le

tempsd'impulsions unidirectionnelles d'usinage par déchar-

ges électriques dont les paramètres d'impulsions sont réglés, est appliquée entre l'électrode mince 1 et la pièce Il pour produire des trains successifs espacés dans le temps de dé- charges électriques entre la partie d'extrémité la oscillant latéralement de l'électrode mince 1 et la pièce 11 à travers l'intervalle d'usinage G baigné par le liquide d'usinage, enlevant ainsi de la matière de la pièce 11 par électro-,

érosion.

Pendant que l'enlèvement de matière a lieu, la table 12 est déplacée par les moteurs 13 et 14 en réponse à des signaux d'entraînement provenant de l'unité de commande numérique 15, pour déplacer la pièce 11 dans le plan X-Y suivant un trajet à trois dimensions prédéterminé. Ceci a pour effet que la prtie

d'extrémité la en mouvement oscillatoire latéral de l'élec-

trode mince se déplace à la menière d'un balayage tridimensionnel audessus de la pièce 11 pour y produire une cavité 36 d'usinage souhaitée avec une efficacité extrêmement élevée et avec la précision recherchée. Une stabilité d'usinage accrue résulte du fait

que l'enlèvement des copeaux d'usinage et des autres contami-

nants d!intervalles est favorisée par le mouvement oscilla-

toire latéral du bout la de l'électrode. En outre, on a cons-

taté que, lorsqu'on usine de cette manière, les cratères

de décharge sur la surface de la pièce sont produits unifor-

mément et ont une hauteur réduite, ce qui fournit un fini

de surface extrêmement fin.

Le moteur 8 d'entraînement du cabestan 7 est actionné par un circuit 37 de servo commande qui présente une borne 37a

d'entrée de signal et d'une borne 37b d'entrée de référence.

La borne 37a d'entrée de signal est connectée pour saisir une tension d'intervalle qui apparaît à une résistance 38 de détection reliant le conducteur 32 à la terre.La borne 37b d'entrée de référence est connectée à une résistance 39 qui est à son tour reliée à la terre. Une différence de tension se forme entre les bornes 37a et 37b d'entrée de signal et

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il d'entrée de référence et il en résulte que le circuit asservi

37 fournit un signal d'entraînement commandé qui est appli-

qué au moteur 8. De cette manière, la fine électrode 1 est avancée de manière commandée pour compenser l'usure de la partie d'extrémité la tout en maintenant l'intervalle d'usi- nage G entre la partie d'extrémité la oscillant latéralement

et la pièce 11 a une valeur sensiblement constante essentiel-

lement dans la direction de la verticale ou de l'axe des Z au cours du déroulement total de l'opération d'usinage dans

trois dimensions.

Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, on

doit noter que deux unités vibratoires telles que représen-

tées en 19 peuvent être prévues. Dans ce cas,une unité est

prévue pour communiquer une oscillation latérale à l'élec-

trode mince 1 dans la direction perpendiculaire à un plan X-Z, comme représenté, et l'autre unité est disposée pour communiquer une oscillation latérale à l'électrode 1 dans

la: direction perpendiculaire au plan Y-Z.

Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, l'électrode-outil est constituée par une multiplicité de minces électrodes élémentaires 1-1, 1-2 et 1-3 qui sont là encore tubulaires et qui ont individuellement un diamètre D compris entre 0,05 mm et 1 mm, en étant espacées l'une de

l'autre d'une distance d comprise entre 0,05 et 1 mm.

De préférence, la distance d est environ égale à la moitié du diamètre D. Les multiples électrodes 1-1, 1-2 et 1-3 sont individuellement logées dans des anneaux métalliques 40-1, 40-2 et 40-3, qui sont à leur tour logés rigidement dans une plaque d'isolation 41. Les anneaux métalliques 40-1, 40-2 et -3 forment des conducteurs de courant pour les électrodes élémentaires tubulaires 1-1, 1-2 et 1-3 et ils sont excités par les multiples bornes de sorties d'une source 124 de courant d'usinage par décharges La source de courant 124 est là encore alimentée par la borne de sortie 26 d'une source de courant alternatif du réseau. Le convertisseur 25 redresse la sortie en courant alternatif en un courant

continu qui est converti par l'inverseur 27 en une succes-

sion d'impulsions haute fréquence. Un réseau 29 de commuta-

tion basse fréquence interrompt périodiquemen t ces impulsions à une basse fréquence, produisant ainsi une succession de trains,espacés dans le tempsd'impulsions haute fréquence

qui sont appliquées à l'enroulement-primaire d'un transfor-

mateur haute fréquence 128- Le transformateur 128 est ici muni d'une multiplicité d'enroulements secondaires 128a, 128b et 128c dont les prises centrales sont ensemble reliées à la terre. Les deux extrémités de chacun de ces enroulements secondaires multiples sont reliées ensemble par des redresseurs a, 130b et 130c en un point de jonction 42a, 42b, 42c, les jonctions étant connectées aux conducteurs annulaires -1, 40-2 et 40- 3, respectivement par des inductances 131a, 131b et 131c. La pièce 11 est à nouveau reliée électriquement à la. terre. Il en résulte qu'une succession de trains,espacés dans le temps,d'impulsions haute fréquence se développent individuellement entre chacune des électrodes élémentaires -1, 40-2 et 40-3 et la pièce 11. La pièce 11 est portée par une table (non représentée ici), et elle est déplacée dans

trois dimensions de la manière déjà décrite.

La plaque isolante 41 supportant les électrodes élémentaires

1-1, 1-2 et 1-3 est fixée à un élément 43 en forme de cou-

pelle qui est à son tour fixé à une broche 44 au moyen d'un anneau 45. Un compartiment 46 formé dans l'élément 43 présente une ouverture 47 communiquant avec une source du liquide d'usinage 23, et il a pour fonction de distribuer aux multiples le liquide d!usinage et de le stocker dans les multiples électrodes élémentaires 1-1, 1-2 et 1-3 par des passages 47 formés dans la plaque 41. La source de liquide 23 comprend une pompe pour mettre sous pression le liquide d'usinage dans le compartiment 46, provoquant ainsi son passage dans chaque électrode tubulaire 1-1, 1-2 et 1-3 et son pompage vers l'intervalle d'usinage à haute vitesse de circulation

et sous pression élevée,dans la plage décrite précédemment.

La broche 44 est fixée par son sommet à un chariot 48 dépla-

çable par glissement sur des rails parallèles 49 qui s'éten-

dent orthogonalement au plan X-Z. Au chariot 48 est fixé un

écrou d'avance 50 qui coopère avec une vis mère 51 entraî-

née par un moteur 52 monté rigidement sur une table d'en-

traînement 53 sur laquelle sont aussi fixés rigidement les rails 49. La table d'avance 53 est à son tour déplaçable

par glissement sur des rails parallèles 54 s'étendant ortho-

gonalement au plan Y-Z et elle est entraînée par un moteur

55. Ce dernier et les rails parallèles 54 sont montés rigide-

ment sur une table 56. Un pilier 57 est monté rigidement sur la table 56 et il porte à rotation la vis mère 51 au-dessus de la table d'entraînement 53 dans un plan X-Y. Les éléments 48, 57 sont désignés globalement par la référence 58 qui indique le dispositif d'entraînement de l'oscillation latérale qui peut être substitué au dispositif d'entraînement 19 représenté à la figure 1. Les tables 53 et 56 présentent

chacune une ouverture centrale 53a, 56a d'un diamètre suffi-

samment grand pour éviter qu'il y ait interférence avec la

broche 44 quand cette dernière est entraînée par le disposi-

tif d'entraînement 58 pour faire osciller latéralement les

minces électrodes 1.

Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, cha-

cun des moteurs 52 et 56 est conçu pour tourner alternative-

ment sur un angle donné de rotation qui détermine l'amplitude

de l'oscillation latérale des électrodes 1 dans les compo-

sants d'oscillations respectivement suivant l'axe des Y et l'axe des X. Quand les deux moteurs 52 et 55 fonctionnent simultanément, on comprend que les électrodes 1 oscillent

latéralement de manière circulaire ou elliptique, ce qui en-

traîne que leurs parties extrâoes d'usinage se déplacent de manière oscillatoire sur un petit trajet circulaire ou

elliptique dans un plan X-Y prescrit.

EXEMPLE

Avec une installation telle qu'en général représentée à la figure 2, au cours d'une opération d'usinage par décharges électriques en trois dimensions conforme à l'invention, on a examiné le caractère critique de la vitesse du mouvement ou vélocité d'une mince électrode-outil quand elle est

animée d'oscillations latérales de faible amplitude.

La pièce usinée était en acier SKD ll (Normes Industriel- les Japonaises) et l'électrode-outil mince était en cuivre en présentant un diamètre de 0, 2 mm; le liquide d'usinage était à base d'eau et avait une résistance spécifique de 104 ohm-cm. Pour l'essai, la mince électrode-outil oscillait

latéralement avec une amplitude de 0,05 mm à diverses vi-

tesses, pendant que l'électrode était déplacée de manière à

explorer à la manière d'un balayage la pièce dans trois dimen-

sions ou suivant un trajet prédéterminé à trois dimensions.

En fonctionnement, la position du bout de l'électrode était servocommandée pour maintenir sensiblement constant l'inter-

valle d'usinage.

La figure 6 montre un graphique représentant la relation qui existe entre la vitesse du mouvement oscillatoire latéral de l'électrode mince et la vitesse d'enlèvement dérivée de l'examen. Sur le graphique, la vitesse d'enlèvement (mm/min.) est portée en ordonnées et la vitesse du mouvement est portée en abscisse. On voit que la vitesse d'enlèvement augmente

brusquement quand la vitesse du mouvement oscillatoire laté-

ral dépasse 5m/min. ou 8 cm/sec.

La figure 3 montre une autre forme de réalisation de l'inven-

tion; les mêmes chiffres de référence sont utilisés ici pour

des éléments identiques ou similaires à ceux qui sont repré-

sentés aux figures 1 et 2. Cette forme de réalisation comprend un ensemble 19 de vibration ultrasonique, comme représenté à la figure 1, et une unité 58 à moteur d'entraînement, comme

représenté à la figure 2, utilisable simultanément ou de ma-

nière alternative. Dans cette forme de réalisation, l'ensemble ultrasonique 19 est supporté rigidement par un arbre 60 au moyen des éléments 41, 43 et 45, l'arbre étant maintenu rigidement par le chariot 48. De la même manière que dans la forme de réalisation représentée à la figure 3, la table 56 est montée

fixe sur la machine elle-même. L'arbre 60 présente un alé-

sage interne 60a au travers duquel passe à glissement une mince électrodeoutil 1, là encore de préférence tubulaire, de façon à venir à proximité de la pièce 11. A la table d'entraînement 48 est fixée rigidement un bloc de support 61 qui porte un cabestan 7 et un galet de pincement 9 dont les fonctions ont déjà été décrites. Un courant d'usinage par décharges électriques est appliqué à la mince électrode 1 à partir d'une source de courant 224, représentée pour l'essentiel en 124 à la figure 2, et grâce à un balai 33

et à un galet conducteur 34, comme déjà décrit.

L'installation représentée à la figure 3 peut être utilisée

avantageusement pour imposer un mouvement oscillatoire laté-

ral à une ou plusieurs électrodes minces 1, en mode double.

Ainsi, l'ensemble 19 peut fonctionner et produire une vibra-

tion de haute fréquence, par exemple comprise entre 50 kHz

et 1 MHz, provoquant ainsi l'oscillation latérale de l'élec-

trode 1 à une plus grande vitesse, tandis que l'ensemble 58 peut fonctionner de manière à produire un va-et-vient de basse fréquence, comprise par exemple entre 1 et 50 kHz, l'électrode 1 oscillant alors latéralement à une basse vitesse. Ce mode

de fonctionnement fournit une plus grande stabilité de l'opéra-

tion d'usinage et une efficacité encore accrue.

A la figure 4 est représenté un ensemble 1 à multiples élec-

trodes-outils comprenant une multiplicité d'électrodes élé-

mentaires tubulaires 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 et 1-5, tel que

décrit plus haut. Ces électrodes doivent avoir, comme men-

tionné précédemment, une épaisseur (diamètre extérieur) pas supérieure à 1 mm, de préférence au plus 0,5 mm, et elles

sont de préférence en cuivre ou laiton. Ces électrodes tubu-

laires sont disposées en parallèle l'une à l'autre et en

relation d'isolation mutuelle en étant fixées à une plaque-

support 70. Dans la forme de réalisation représentée, aux électrodes élémentaires 1-1., 1-2, 1-3, 1-4 et 1-5 est fixée une barre 71 qui est attachée au bout d'un corps de cornet 18 qui est porté par une tête d'outil 3. Dans l'installation, un transducteur électromécanique 20 est fixé au cornet

18 et il est excité par une source 22 de courant haute fré-

quence pour y produire une vibration sonique ou ultrasonique qui est amplifiée et transmise par le cornet et la barre 17, afin de faire osciller latéralement les minces électrodes élémentaires 1-1, 1-2, 1-3, 14 et 1-5 à l'unisson et avec une petite amplitude. L'amplitude de l'oscillation peut être réglée de manière à être légèrement supérieure à la distance uniforme d qui existe entre les électrodes élémentaires 1-1 à 1-5 adjacentes. Un autre ensemble ultrasonique de meme structure, non représenté, est prévu pour faire vibrer les électrodes dans la direction perpendiculaire à la direction

de l'oscillation assurée par l'ensemble 19.

Claims (26)

Revendications.

1. Procédé d'usinage par électro-érosion d'une cavité à trois dimensions dans une pièce (11), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: On dispose, à proximité de la pièce, une mince électrode-outil (1) de forme de manière générale indépendante de la forme de la cavité souhaitée dans la pièce, pour définir, entre une

partie d'extrémité de l'électrode mince et la pièce, un in-

tervalle d'usinage (G) baigné d'un liquide d'usinage On fait osciller latéralement l'électrode mince pour provoquer un mouvement oscillatoire de faible amplitude de sa partie (la) d'extrémité dans un plan sensiblement normal à l'axe de l'électrode mince; On provoque une succession de décharges électriques entre la partie d'extrémité oscillant latéralement et la pièce, à

travers l'intervalle d'usinage baigné de liquide, pour enle-

ver par électro-érosion de la matière de la pièce; et On réalise un déplacement relatif, dans trois dimensions, de l'axe de la mince électrode oscillant latéralement et de la

pièce, pour mouvoir ladite partie d'extrémité oscillante au-

dessus de la pièce à la manière d'un balayage dans trois di-

mensions tout en maintenant la taille de l'intervalle d'usina-

ge entre la pièce et l'électrode sensiblement constante.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse du mouvement oscillatoire latéral imposée à la

partie d'extrémité est supérieure à 5m/min.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la mince électrode-outil a une épaisseur comprise entre 0,05 mm

et 1 mm.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mince électrode-outil est tubulaire et comprend un passage interne ouvert sur l'intervalle d'usinage, et en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à injecter le liquide d'usinage dans le passage interne et à le fournir par l'électrode tubulaire dans l'intervalle d'usinage sous une pression supérieure à 10 kg/cm 2

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression est supérieure à 30 kg/cm

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pression est supérieure à 50 kg/cm

7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le liquide d'usinage est un liquide à base d'eau ayant une

résistance spécifique comprise entre 103 et 105 ohm-cm.

8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la mince électrode s'étend de manière continue entre sa partie d'extrémité à bout ouvert et un ensemble débiteur ture d'électrode éloigné de l intervalle d'usinage, et en

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

cer axialement l'électrode continue à partir des moyens débiteurs pour compenser l'usure de la partie d'extrémité

tout en maintenant la taille de l'intervalle d'usinage sen-

siblement constante.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'électrode-outil est constituée par une multiplicité d'élé-

ments électrode minces parallèles et liés rigidement les

uns aux autres.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments d'électrode parallèles sont espacés l'un

de l'autre d'une distance entre éléments adjacents com-

prise entre 0,05 mm et 0,5 mm.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les éléments d'électrode ont chacun une épaisseur comprise

entre 0,05 mm et 1 mm.

12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite distance est environ égale à la moitié de l'épaisseur

de chacun des éléments d'électrode.

13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que chacun des éléments d'électrode est tubulaire et présente un passage interne ouvert sur l'intervalle d'usinage, et en ce qu'il comprend en outre la mesure consistant à injecter

le liquide d'usinage dans les passages internes et à le four-

nir par les éléments d'électrode tubulaires dans l'intervalle d'usinage sous une pression supérieure à 10 kg/cm

14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on fait osciller la minè électrode latéralement afin que sa partie d'extrémité se déplace de manière oscillatoire dans deux dimensions et sensiblement dans un plan perpendiculaire

à l'axe de la mince électrode disposé à proximité de la pièce.

15. Appareil d'usinage par électro-érosion d'une cavité à trois dimensions dans une pièce (11), caractérisé en ce qu'il comprend

une mince électrode-outil (1) dont la forme est de manière géné-

rale indépendante de la forme de la cavité souhaitée dans la pièce, et qui peut être placée à proximité de la pièce pour former un intervalle d'usinage (G) baigné d'un liquide d'usinage; des moyens (17,20) pour faire osciller latéralenentl'électrode mince

et ainsi déplacer de manière oscillatoire sa partie d'extré-

mité, sur une faible amplitude, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la mince électrode; des moyens (124Y de fourniture de courant reliables électriquement

à l'électrode mince et à la pièce pour provoquer des déchar-

ges électriques successives entre la partie d'extrémité en déplacement oscillatoire et la pièce à travers l'intervalle

d'usinage baigné de liquide, pour enlever par électro-

érosion de la matière de la pièce; et des moyens d'avance (12, 13, 14) pour réaliser un déplacement relatif dans trois dimensions de l'axe de l'électrode mince

oscillant latéralement et de la pièce, pour que la partie d'ex-

trémité-se déplace en oscillant, à la manière d'un balayage tridimensionnel, au-dessus de la pièce tout en maintenant la

valeur de l'intervalle d'usinage sensiblement constante.

16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens oscillants sont-propres à déplacer de façon oscillatoire la partie d'extrémité à une vitesse supérieure

à 5 m/min.

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que lélectrodeoutil mince a une épaisseur comprise entre 0,05

et 1 mm.

18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la mince élèctrode-outil est tubulaire et présente un canal interne ouvert sur l'intervalle d'usinage, et en ce qu'il comprend en outre des moyens pour injecter du liquide

d'usinage dans le canal interne et le fournir par l'électro-

de tubulaire dans l'intervalle d'usinage sous une pression élevée.

19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'électrode tubulaire est continue et s'étend entre sa partie d'extrémité à bout ouvert et des moyens débiteurs d'électrode éloignés de l'intervalle d'usinage, et en ce qu'il comprend en outre des moyens d'avance d'électrode pour faire avancer axialement l'électrode continue à partir des moyens débiteurs, pour compenser l'usure de la partie d'extrémité

tout en maintenant la taille de l'intervalle d'usinage sensi-

blement constante.

20. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'électrodeoutil est constituée par une multiplicité de minces éléments d'électrode disposés parallèlement l'un

à l'autre et tenus rigidement ensemble.

21. Appareil selon la revendication 20, caracténi sé en ce que les éléments d'électrode parallèles sont espacés l'un de l'autre d'une distance entre éléments adjacents

comprise entre 0,05 et 0,5 mm.

22. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que les éléments d'électrode ont individuellement une

épaisseur comprise entre 0,05 et 1 mm.

23. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que la distance est environ égale à la moitié de l'épaisseur

de chacun des éléments d'électrode.

24. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que chacun des éléments d'électrode est tubulaire et présente un canal interne ouvert sur l'intervalle d'usinage, et en ce qu'il comprend en outre des moyens pour injecter le liquide d'usinage dans les canaux internes et le fournir par les éléments d'électrode tubulaires dans l'intervalle d'usinage

sous une pression élevée.

25. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce

que les moyens oscillatoires comprennent au moins un ampli-

ficateur à cornet disposé transversalement à l'axe de l'élec-

trode mince et auquel est fixé un transducteur électromécani-

que excitable par une source de courant haute fréquerc e.

26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que deux amplificateurs à cornets sont prévus et qu'ils sont disposés dans des directions sensiblement orthognales l'une par

rapport à l'autre.