FR2521891A1

FR2521891A1 - Procede et dispositif d'usinage par decharges electriques a electrode generique et ensemble pour maintenir a une valeur elevee la concentration des copeaux dans l'intervalle d'usinage

Info

Publication number: FR2521891A1
Application number: FR8303027A
Authority: FR
Inventors: Kiyoshi Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1982-02-25
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1983-08-26
Also published as: JPS58149131A; DE3306713A1; IT8347817A0; GB8305254D0; JPH0229451B2; IT1197591B; FR2521891B1; GB2115335B; US4543460A; GB2115335A

Abstract

UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF D'USINAGE PAR DECHARGES ELECTRIQUES, UTILISANT UNE ELECTRODE GENERIQUE 1, C'EST-A-DIRE UNE ELECTRODE-OUTIL DONT LA FORME EST INDEPENDANTE DE LA CAVITE OU DU CONTOUR DESIRE A USINER DANS UNE PIECE 2, ET UTILISANT UNE AVANCE D'USINAGE TRIDIMENSIONNELLE, UTILISENT UN ENSEMBLE POUR MAINTENIR A UNE CERTAINE VALEUR ELEVEE LA CONTAMINATION DU LIQUIDE D'USINAGE PAR LES PRODUITS D'USINAGE, C'EST-A-DIRE LES COPEAUX ET LES GAZ. CET ENSEMBLE COMPORTE UN SUPPORT OU BLOC 14 DISPOSE A PROXIMITE DE LA PIECE EN MENAGEANT AVEC ELLE UN PETIT ESPACEMENT 15, TOUT EN ENTOURANT L'ELECTRODE GENERIQUE POUR REGLER OU LIMITER L'EVACUATION DES PRODUITS D'USINAGE HORS DE L'INTERVALLE D'USINAGE, PERMETTANT AINSI UNE PRODUCTION STABILISEE DE DECHARGES ELECTRIQUES D'USINAGE.

Description

Procédé et dispositif d'usinage par décharges électriques à électrode

générique et ensemble Pour maintenir à une valeur élevée la concentration des copeaux dans l'intervalle

d' usinage.

La présente invention concerne une électrode générique d'usinage par décharges électriques et notamment un procédé et un dispositif améliorés pour usiner tridimensionnellement par décharges électriques un modèle désiré, par exemple une cavité, dans une pièce conductrice de l'électricité, avec au moins une électrode générique, et également avec un ensemble d'électrodes, afin de maintenir la concentration

des produits d'usinage dans le liquide d'usinage dans l'in-

tervalle d'usinage à une valeur élevée prédéterminée ou

au-dessus de cette valeur.

Tel qu'il est utilisé ici, et selon son acception dans la technique, le terme "électrode générique" désigne une

électrode-outil axiale non formée, ayant un contour surfaci-

que d'usinage simple, qui peut être cylindrique, dont la section transversale peut être triangulaire ou carrée et qui

est généralement différent ou indépendant de la forme tri-

dimensionnelle de la cavité ou du contour final à usiner dans la pièce Une telle "électrode générique" se distingue d'une "électrode spécifique", à savoir une électrode-outil formée, qui est l'image dans un miroir ou une image à échelle réduite ou une image à plus grande échelle de la cavité ou

du contour tridimensionnel désiré dans la pièce.

Dans le procédé d'usinage par décharges électriques tridimen-

sionnel, avec au moins une électrode-outil générique ayant un contour surfacique d'usinage dans sa portion terminale, l'électrode-outil est axialement juxtaposée à une pièce à

usiner de façon à positionner le contour surfacique d'usi-

nage juxtaposé à la pièce, mais à une certaine distance, de part et d'autre d'un intervalle d'usinage alimenté en liquide d'usinage On produit une succession de décharges électriques au travers de l'intervalle d'usinage pour enlever par électro-érosion de la matière sur une portion localisée de la pièce juxtaposée au contour surfacique d'usinage Pour faire progresser le processus, la pièce est déplacée par rapport à l'électrode-outil selon un trajet tridimensionnel, de façon caractéristique sous les ordres d'une commande numérique, tandis que la largeur de l'intervalle d'usinage est maintenue pratiquement constante, grâce à quoi on creuse dans la pièce la cavité ou le contour désiré différent de l'électrode générique, et fondamentalement déterminé par le trajet résultant du déplacement tridimensionnel entre

l'électrode-outil et la pièce.

Les avantages du procédé d'usinage à électrode générique par rapport au procédé d'usinage "en plongée" conventionnel, qui

utilise essentiellement plusieurs électrodes de formes simi-

laires, image dans un miroir de la cavité ou du contour

désiré, sont de plus en plus reconnus dans la technique.

Dans le procédé d'usinage en plongée, on a constaté qu'il était très difficile de préparer une électrode-outil de forme, qui soit une image dans un miroir précise de la cavité ou du contour désiré En outre, il est nécessaire de disposer de plusieurs telles électrodes de dimensions légèrement différentes pour pouvoir répéter le processus en différents modes allant du dégrossissage à la finition Ces facteurs rendent considérablement coûteux et délicat le procédé d'usinage en plongée pour usiner une cavité ou un contour tridimensionnel Par ailleurs, le positionnement de l'électrode auxstade successifs d'échange d'électrodespose un problème En outre, on a constaté que, au fur et à mesure

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que la profondeur d'usinage augmente, le taux d'enlèvement

de la matière diminue et ceci nécessite une source de cou-

rant sophistiquée et des commandes complexes d'avance d'usinage, de circulation du diélectrique et de mouvements alternatifs de l'électrode.

Au contraire, dans le procédé d'usinage par décharges élec-

triques à électrode générique, on peut simplement utiliser une simple électrode-outil ayant la forme d'un cylindre de petite section transversale, ou plusieurs tellessimples électrodesde dimensions différentes, pour usiner une cavité ou un contour large et/ou complexe La cavité ou le contour est aisément usiné dans la pièce en déplaçant l'électrode générique et la pièce l'une par rapport à l'autre, sous les ordres d'une commande numérique ou d'une commande de copiage séquentielle, le long du trajet tridimensionnel prescrit qui détermine la cavité ou le contour final désiré dans la pièce Du fait que l'électrode générique peut se déplacer généralement à découvert pour faire progresser l'usinage,

le procédé ne présente pas le problème rencontré dans l'usi-

nage en plongée lorsque la profondeur augmente.

Bien que le procédé d'usinage par décharges électriques à électrode générique présente des avantages particuliers, on a maintenant constaté que sa caractéristique "à découvert"

soulève un problème particulier Ainsi, du fait que la sur-

face d'usinage active de l'électrode est beaucoup plus petite que la zone de la pièce sur laquelle elle se déplace,

les copeaux et les gaz produits par les décharges électri-

ques sont enlevés relativement rapidement de l'intervalle

d'usinage, Il en résulte que la concentration de ces pro-

duits d'usinage dans le liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage reste à urevaleur trop faible L'expérience a montré que, pour produire à la suite ou de façon stable les décharges-électriques nécessaires pour l'enlèvement de la matière, il est nécessaire que le liquide d'usinage soit

contaminé par les produits d'usinage à un certain degré.

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Ainsi, dans le procédé, bien qu'il survienne rarement des décharges électriques anormales dues à une accumulation excessive de produits d'usinage dans l'intervalle, on a constaté que les décharges électriques d'usinage tendaient à ne plus être stables ou ne survenaient plus à la suite les unes des autres Il peut en résulter un déplacement d'avance

d'usinage instable et un rendement d'usinage non satisfaisant.

Par exemple, en utilisant un liquide d'usinage à base de kérosène, sous une tension d'impulsion de non charge de volts, il ne se crée pas de décharges électriques jusqu'à ce que l'intervalle d'usinage entre l'électrode générique et la pièce soit rétréci à trois microns Par comparaison, dans

le procédé d'usinage en plongée, un intervalle dont la lar-

geur peut atteindre 39 microns donne satisfaction en ce qui concerne la création de décharges électriques successives espacées dans le temps, de façon consécutive ou avec un taux d'apparition des décharges électriques par impulsions de tension appliquées variant de 40 à 90 % Ceci est évidemment dû au fait que les produits d'usinage produits par des

décharges antérieures subsistent dans une proportion impor-

tante dans le liquide d'usinage et facilitent la production

d'une décharge électrique ultérieure.

Supposons que, au moyen d'une avance asservie, l'intervalle d'usinage soit rétréci jusqu'à trois microns pour permettre l'apparition d'une décharge électrique, suivie par celle de

plusieurs décharges électriques dues à l'application consé-

cutive d'impulsions de tension Le système d'asservissement trouvera alors que l'intervalle de trois microns est trop petit et agira pour élargir l'intervalle d'usinage Du fait

de l'inertie inhérente au système d'asservissement, l'inter-

valle est alors élargi jusqu'à une valeur excessive, par

exemple 50 à 60 microns, de sorte que les décharges élec-

triques ne peuvent plus éclater Le système d'asservissement

agira alors sur l'électrode générique pour réduire l'inter-

valle A ce stade, les produits d'usinage auront été pratique-

ment complètement évacués pour dégager l'intervalle d'usi-

nage, du fait que l'électrode générique est disposée à découvert, Ainsi, l'intervalle d'usinage reviendra à sa valeur antérieure de trois microns Il résulte de ces cycles répétés ce qu'on appelle "poursuite" dont la conséquence

est que l'enlèvement de matière sur la pièce est pratiqué-

ment nul ou seulement très limité.

C'est en conséquence un but important de la présente inven-

tion de procurer un nouveau procédé amélioré d'usinage par décharges électriques à électrode générique, qui résout

les problèmes précitées rencontrés jusqu'ici.

Un autre but important est de procurer un nouveau dispositif amélioré d'usinage par décharges électriques, utilisant

une ou plusieurs électrodes génériques, ce dispositif per-

mettant le déclenchement de décharges électriques d'usinage

avec une stabilité accrue.

Un autre but important de la présente invention est de pro-

curer un ensemble destiné à êtrè utilisé avec le système d'usinage par décharges électriques à électrode générique, grâce auquel la concentration des produits d'usinage dans

le liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage est mainte-

nue à une valeur élevée prédéterminésou au-dessus de cette valeur de façon à permettre la production stabilisée de

décharges électriques consécutives.

Sous un premier aspect, la présente invention procure un procédé pour usiner par décharges électriques un modèle désiré dans une pièce conductrice de l'électricité avec au moins une électrode-outil ayant un contour surfacique

d'usinage dont la configuration est généralement indépen-

dante de la forme du modèle désiré, ce procédé se caracté-

risant en ce que: a) on juxtapose axialement l'électrode-

outil à la pièce pour positionner le contour surfacique d'usinage, juxtaposé à la pièce à une certaine distance de

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celle-ci, de part et d'autre d'un intervalle d'usinage ali-

menté en liquide d'usinage; b) on dispose un support ou un bloc ayant un alésage central traversant à proximité de la pièce de façon qu'au moins une portion de l'électrode-outil proche du contour surfacique d'usinage soit située dans l'al 4 sage central; c) on isole électriquement le bloc à la fois de l'électrode-outil et de la pièce; d) on produit une

succession de décharges électriques au travers de l'inter-

valle d'usinage pour enlever par électro-érosion de la matière sur une portion localisée de la pièce juxtaposée au contour surfacique d'usinage, tout en permettant aux produits d'usinage produits par les décharges électriques de s'accumuler dans l'intervalle d'usinage pour en être évacués; et e) on règle, par l'intermédiaire du bloc ainsi

disposé, l'évacuation des produits d'usinage hors de l'inter-

valle d'usinage de façon que la contamination du liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage par les produits -d'usinage soit supérieure à ur valeur prédéterminé pour stabiliser les décharges électriques, tout en effectuant une avance d'usinage multi-axiale entre l'électrode-outil et la pièce selon un trajet tridimensionnel' prédéterminé défini par trois axes de coordonnées, comportant deux axes de coordonnées définissant un plan pratiquement orthogonal à l'axe longitudinal de l'électrode-outil et un axe de

coordonnées pratiquement orthogonalàce plan, et en mainte-

nant simultanément pratiquement constante la largeur de

l'intervalle d'usinage, usinant ainsi dans les trois dimen-

sions la pièce au moins en partie par les décharges élec-

triques stabilisées pour y former le modèle désiré.

Sous un deuxième aspect, l'invention procure également un dispositif d'usinage par décharges électriques pour usiner

dans une pièce un modèle tridimensionnel désiré, ce dispo-

sitif comportant: au moins une électrode-outil ayant un contour surfacique d'usinage dont la configuration est généralement indépendante de la forme du modèle désiré et adapté pour être axialement juxtaposé à la pièce de façon à positionner le contour surfacique d'usinage, juxtaposé à la pièce à une certaine distance de celle-ci, de part et d'autre d'un intervalle d'usinage alimenté en liquide d'usinage; un support ou un bloc ayant un alésage central traversant et adapté pour être disposé à proximité de la pièce de façon à positionner au moins une portion de l'électrode-outil proche du contour surfacique d'usinage

dans l'alésage, le bloc étant réalisé de façon à être élec-

triquement isolé au moins de la pièce, des moyens d'alimen-

tation encourant pour produire une succession de décharges

électriques au travers de l'intervalle d'usinage pour enle-

ver par électro-érosion de la matière sur une portion loca-

lisée de la pièce juxtaposée au contour surfacique d'usinage, tout en pérmettant aux produits d'usinage résultant des décharges électriques de s'accumuler dans l'intervalle d'usinage pour en être évacués; des moyens pour tenir le bloc et de ce fait régler l'évacuation des produits; d'usinagehors de l'intervalle d'usinage de façon que la contamination du

liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage par les pro-

duits d'usinage soit maintenue supérieure à unemleur pré-

déterminéapour stabiliser les décharges électriques; et des

moyens d'avance pour effectuer une avance d'usinage multi-

axiale entre l'électrode-outil et la pièce selon un trajet

tridimensionnel prédéterminé défini par trois axes de coor-

données comportant deux axes de coordonnées définissant un plan pratiquement orthogonal à l'axe longitudinal de l'électrode-outil et un axe de coordonnées pratiquement orthogonalàce plan, tout en maintenant pratiquement constante la largeur de l'intervalle d'usinage, usinant ainsi dans les trois dimensions la pièce au moins en partie par les décharges électriques stabilisées pour y former le modèle désiré. Sous un troisième aspect, l'invention procure un ensemble destiné à être utilisé dans le dispositif d'usinage par décharges électriques à électrode générique et à maintenir la concentration des produits d'usinage dans le liquide 52 181 i d'usinage dans l'intervalle d'usinage à une valeur supérieure à une valeurprédéterminée,lequel dispositif est spécialement conçu pour usiner un mo';_' e tridimensionnel dans une pièce

conductrice de l'électricité et a au moins une électrode-

outil qui a un contour surfacique d'usinage dont la confi- guration est généralement indépendante de la forme du modèle désiré,et qui est adaptée à être axialement juxtaposée à la pièce pour positionner le contour surfacique d'usinage, juxtaposé à la pièce à une certaine distance de celle-ci, de part et d'autre d'un intervalle d'usinage alimenté en liquide d'usinage, des moyens d'alimentation en courant pour produire une succession de décharges électriques au

travers de l'intervalle d'usinage pour enlever par électro-

érosion de la matière sur une portion localisée de la pièce

juxtaposée au contour surfacique d'usinage, tout en per-

mettant aux produits d'usinage produits par les décharges électriques de s'accumuler dans l'intervalle d'usinage pour en être évacués, et des moyens pour effectuer une avance multi-axiale entre l'électrode-outil et la pièce selon un trajet tridimensionnel prédéterminé défini par trois axes

de coordonnées comportant deux axes de coordonnées définis-

sant un plan pratiquement orthogonal à l'axe longitudinal de l'électrodeoutil et un axe de coordonnées pratiquement orthogonalàce plan, tout en maintenant pratiquement constante la largeur de l'intervalle d'usinage, usinant ainsi dans les trois dimensions la pièce au moins en partie par les décharges électriques pour former le modèle désiré dans la pièce,,cet ensemble comportant un support ou bloc ayant un alésage central et adapté pour être disposé à proximité de la pièce à usiner de façon à positionner au moins une portion de l'électrode-outil proche du contour surfacique d'usinage dans l'alésage, le bloc étant réalisé de façon à être isolé au moins de la pièce, et des moyens pour tenir le bloc et régler l'évacuation des produits d'usinage hors de l'intervalle d'usinage pour stabiliser les-décharges électriques dans l'usinage tridimensionnel du modèle désiré

dans la pièce.

52 18 c,

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip-

tion détaillée, donnée ci-a Drès à titre d'exemple, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint, sur lequel la figure 1 est une vue en élévation de devant et en coupe, illustrant schématiquement un dispositif d'usinage par décharges électriques dans lequel est incorporé un en-semble selon l'invention pour maintenir la concentration du liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage à une certaine valeur élevée ou au-dessus de cette valeur; la figure 2 est une vue en coupe en élévation illustrant schématiquement une réalisation modifiée de l'ensemble selon l'invention; la figure 3 est une vue similaire illustrant schématiquement

une autre réalisation modifiée de l'ensemble selon l'inven-

tion; la figure 4 est une vue similaire illustrant schématiquement une quatrième réalisation de l'ensemble selon l'invention; et

la figure 5 est un graphique montrant une courbe caractéris-

tique d'usinage obtenue dans un usinage par décharges élec-

triques à électrode générique avec un ensemble selon l'in-

vention, par comparaison à celle obtenue sans un tel ensemble.

La figure 1 montre un dispositif d'usinage par décharges électriques utilisant une électrode générique 1, c'est-à-dire une électrode-outil ayant un contour surfacique d'usinage la dont la configuration est généralement indépendante de la

forme d'un modèle désiré, par exemple une cavité ou un con-

tour, à creuser dans une pièce 2 par électro-érosion La surface d'usinage active la de l'électrode 1 est beaucoup plus petite que la surface totale du modèle à usiner Cette surface d'usinage active la est constituée par une portion

terminale de l'électrode 1 dans le sens de son axe longitu-

dinal, c'est-à-dire, comme il est représenté, dans la

direction verticale,aussi bien que dans un plan perpendi-

culaire à l'axe longitudinal, c'est-à-dire comme représenté, dans un plan horizontal. L'électrode-outil 1 est axialement juxtaposée a la pièce 2 pour positionner la surface d'usinage active la, juxtaposée à la pièce à une certaine distance de celle-ci de part et d'autre d'un intervalle d'usinage L'électrode 1 s'étend à

travers un alésage interne d'un élément de guidage cylindri-

que 3 et peut être axiaiement déplacée dans le sens vertical,

c'est-à-dire dans le sens d'un axe Z, par un ensemble d'en-

trainement 4 L'ensemble d'entraînement 4 est commandé par un moteur 5, qui reçoit d'une unité de commande numérique 6

des signaux d'ordre d'entraînement (impulsions) pour comman-

der la position axiale de la surface d'usinage active la et son déplacement d'avance dans le sens de la profondeur dans la pièce 2 En outre, l'ensemble d'entraînement 4 est, conçu pour répondre à un signal d'intervalle et agir pour maintenir pratiquement constante la largeurde cet intervalle

entre la surface d'usinage active la et la pièce 2 La lar-

geur de l'intervalle est maintenue pratiquement constante également pour compenser l'usure par électro-érosion de l'électrode-outil 1 L'ensemble d'entraînement 4 peut avoir une ou plusieurs autres fonctions, par exemple faire tourner l'électrode-outil 1 autour de son axe longitudinal et/ou

retirer par intermittence l'électrode-outil de la pièce.

La pièce 2 est montée sur une table de travail 7 à dépla-

cement% croisés,qui est entraînée par deux moteurs 8 et 9 recevant de l'unité de commande numérique 6 des signaux d'ordre d'entraînement (impulsions) Le moteur 8 est entraîné pour déplacer la pièce 2 dans la direction d'un axe X et le moteur 9 pour déplacer la pièce 2 dans la direction d'un axe Y, dans un plan horizontal X-Y Un jeu de données programmées est stocké dans l'unité de commande numérique 6, et définit q 521801 un trajet d'avance tridimensionnel entre la surface d'usinage active la et la pièce 2, trajet qui est prescrit

pour déterminer la forme de la cavité à creuser par électro-

érosion dans la pièce 2 Un liquide d'usinage par électro-

érosion est amené sous pression, par exemple à une pression de 1 kg/cm 2 ou une pression analogue, dans l'intervalle d'usinage à partir d'une source (non représentée) par un tuyau d'arrivée 10 et l'alésage interne 3 a de l'élément de guidage 3 De façon caractéristique, la pièce 2 est logée dans une cuve (non représentée) et cette dernière est montée sur la table de travail 7 et est remplie de liquide d'usinage pour y immerger complètement la pièce 2, bien que celle-ci puisse n'être que partiellement immergée, voire même être non immergée, notamment lorsque le liquide d'usinage utilisé

est un liquide ininflammable tel que de l'eau (distillée).

Le liquide d'usinage dans la cuve est évacué et, après puri-

fication, recyclé à l'arrivée 10.

L'électro-érosion est effectuée par une source de courant d'usinage, qui est représentée ici comprenant une source de courant continu 11 et un interrupteur de puissance 12, qui

sont montés en série avec l'électrode-outil 1 et la pièce 2.

L'interrupteur de puissance 12 est excité par une succession d'impulsions de signaux fournis par un oscillateur 13, qui est actionné en réponse à des signaux d'ordre provenant de l'unité de commande numérique 6 Ainsi, sous les ordres de la commande numérique 6, une succession d'impulsions de

tension avec des paramètres temporels déterminés à l'oscilla-

teur 13 sont appliquées entre l'électrode-outil 1 et la pièce

2 et provoquent des décharges électriques discrètes, inter-

mittentes ou espacées dans le temps,au travers de l'inter-

valle d'usinage formé entre la face d'électrode active la et la pièce 2 pour enlever par électro-érosion de la matière sur la pièce 2 L'enlèvement de matière est accompagné par la formation de produits d'usinage ou d'érosion, par exemple des copeaux et des gaz, qui tendent, dans la disposition

décrite, à être enlevés relativement rapidement de l'inter-

252 1 ?' i

valle d'usinage, gardant ainsi cette dernière région prati-

quement pure et dépourvue de contaminants On a constaté qu'il en résultait que seulement environ 30 % des impulsions de tension appliquées pouvaient provoquer des décharges électriques pour l'enlèvement de matière.

Selon une caractéristique importante de la présente inven-

tion, un support ou bloc 14 est monté dans le dispositif

pour régler l'enlèvement ou l'évacuation des produits d'usi-

nage hors de l'intervalle d'usinage de façon à maintenir

leur concentration dans le liquide d'usinage dans l'inter-

valle d'usinage au-dessus d'ure valeur prédéterminée, permet-

tant ainsi une production stabilisée de décharges électri-

ques et la stabilisation résultante de l'avance d'électrode et du processus d'usinage Du fait de la présence de ce bloc 14, on a constaté que plus de 70 % des tensions appliquées créaient des décharges électriques permettant d'enlever de

la matière sur la pièce 2.

Le bloc 14 comporte un alésage central 14 a recevant l'électrode-outil 1 et est disposé à proximité de la surface supérieure, non usinée ou usinée, de la pièce 2, en ménageant avec celle-ci un petit espacement 15 de façon à entourer l'électrode-outil 1 en laissant subsister entre eux un petit

espacement 16 Les petits espacements 15 et 16 sont généra-

lement inférieurs à un millimètre, bien que leur valeur précise dépende de la dimension particulière de la surface de la pièce à usiner et du mode particulier (par exemple dégrossissage, usinage courant ou finition) choisi A sa partie supérieure, le bloc 14 représenté comporte une cavité annulaire centrale 14 b qui reçoit l'extrémité inférieure de l'élément de guidage cylindrique 3 de l'électrode-outil 1 de façon à solidariser le corps du bloc 14 avec l'élément de guidage 3 L'alésage central 14 a affleure l'alésage interne 3 a de l'élément de guidage d'électrode 3 à la portion inférieure de celui-ci Comme on le voit, le bloc 14 présente à sa partie inférieure une collerette dont la surface termi' 952 z 2 I ? 1

nale inférieure s'étend parallèlement à la surface supé-

rieure de la pièce, en en étant espacée uniformément de

la distance 15.

Le bloc 14 est disposé pour pouvoir être déplacé verticale- ment par un moteur 17 Le moteur 17 peut être commandé par des signaux d'ordre provenant de la commande numérique 6 pour déterminer la position verticale du bloc 14 de façon à maintenir pratiquement constant le petit espacement 15

avec la pièce 2 Les signaux d'ordre pour le moteur 17 pro-

viennent, dans l'unité de commande numérique, de données correspondant à la forme de la cavité à usiner dans la pièce

2 et des positions successives programmées du contour d'usi-

nage actif 1 a de l'électrode-outil 1 par rapport à la pièce

2 Le moteur 17 peut également répondre à un signal d'inter-

valle indiquant une détérioration de l'état d'intervalle,

c'est-à-dire au développement d'un arc ou de décharges anor-

males, de façon à élargir l'espacement 15 pour revenir à un état d'intervalle normal De cette manière, la position

verticale du bloc 14 est commandée en fonction de l'avance-

ment de l'opération d'usinage et du déplacement de la région

d'usinage Le bloc 14 peut également être animé d'un mouve-

ment alternatif vertical de petite course pour élargir par

intermittence l'espacement avec la pièce 2.

La figure 2 montre une réalisation modifiée de l'ensemble selon l'invention pour maintenir à une valeur plus grande la

contamination du liquide d'usinage par les produits d'usinage.

L'ensemble comporte un bloc 114 qui peut avoir la forme représentée sur la figure 1, mais qui ici est représenté cylindrique Le bloc 114 est rappelé vers le bas par une multiplicité de ressorts 18, par exemple quatre ressorts dont seulement deux sont représentés sur la figure 2 Les ressorts 18 sont fixés à l'élément de guidage 3 et au bloc 114, et entre eux, et agissent pour repousser le bloc 114 vers la pièce 2 contre la pression du liquide d'usinage passant à travers le petit espacement 15 en provenance de

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1 4

l'intervalle d'usinage.

Sur la disposition représentée sur la figure 3, une électrode tubulaire 101 de section tansversale relativement petite est employée comme électrode générique et le bloc a la forme

d'un élément tubulaire 214 de section transversale relative-

ment importante disposée coaxialement à l'électrode tubulai-

re pour former avec la pièce 2 un petit espacement 15 Dans cette réalisation également, les ressorts 18 sont disposés entre l'élément de guidage 3 et le bloc 214 pour repousser

ce dernier vers le bas contre la pression du liquide d'usi-

nage traversant le petit espacement 15. On se reporte maintenant à la figure 4 qui montre une autre

réalisation de l'ensemble selon l'invention; le bloc annu-

laire ou cylindrique 114,traversé par l'électrode-outil 1 à travers son alésage central 114 a, descend d'une tête de guidage 103 et est assujetti à une ou plusieurs tiges de guidage 19 et à une tige d'entraînement 20 La tête 103 est fixe en position et a une ouverture centrale à travers

laquelle passe l'électrode 1 en'étant déplacée sous con-

trôle dans la direction verticale La tige d'entraînement est entraînée par un moteur d'avance 117 qui est monté solidaire sur la: tête 103 Le moteur d'avance 117 est entraîné en réponse à des signaux d'ordre provenant de la commande numérique 6 (figure 1) pour commander la position verticale du bloc 114 Le moteur 117 peut également répondre à un signal d'intervalle pour régler la largeur du petit

espacement 15, comme il a été décrit précédemment.

Le bloc 14, 114, 214 doit être en un matériau électriquement isolant, tel qu'une matière plastique, et, s'il est en un métal ou en toute autre substance conductrice, il doit être recouvert d'une couche surfacique de matériau isolant pour être isolé de l'électrode-outil 1 et de la pièce 2, et

notamment de cette dernière Le matériau isolant doit éga-

lement résister raisonnablement à la chaleur dégagée par

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les décharges électriques et à la corrosion ou à la dégé-

nérescence au contact du liquide d'usinage.

Dans une opération d'usinage donnée, on peut employer en séquence une multiplicité de blocs 14, 114, 214 de formes et/ou de dimensions différentes Dans ce but, plusieurs blocs peuvent être stockés de façon amovible dans un magasin

ou échangés ensemble avec les électrodes génériques 1, 101.

La figure 5 est un graphique représentant une caractéristi-

que d'usinage obtenue dans un procédé d'usiange par déchar-

ges électriques à électrode générique avec un ensemble selon l'invention (courbe en trait plein) par comparaison avec celle obtenue sans un tel ensemble (courbe en tirets) Sur le graphique, la durée d'usinage est portée en abscisses

et la profondeur de l'avance d'usinage est portée en ordonnées.

On voit sur le graphique qu'on obtient une amélioration

notable dans le rendement d'usinage selon l'invention, no-

tamment au stade initial de l'usinage Les conditions d'usinage employées sont indiquées ci-après On usine un acier au carbone 555 C (normesindustriellesjaponaise;) dans les trois dimensions avec une électrode générique en cuivre ayant un diamètre de 11 mm On applique une succession d'impulsions de décharges, avec une durée d'impulsion Ton de 120 gls, un intervalle entre impulsions de 100 As et une intensité de pointe Ip de -10 ampères La pièce est déplacée horizontalement à une vitesse de 1 mm/mn (constante), tandis que l'électrode-outil est déplacée verticalement et est asservie Le bloc employé est cylindrique (figure 4), avec un diamètre intérieur de 12 mm, un diamètre extérieur de mm, et une épaisseur de 5 min On a trouvé que plus de 70 % des impulsions de tension appliquées provoquaient des

décharges électriques et que l'enlèvement de matière pro-

gressait à un taux de 0,7 gramme/minute.

? 5218 l

Claims

Revendications.

1 Procédé d'usinage par décharges électriques pour usiner

un modèle désiré dans une pièce avec au moins une électrode-

outil ayant un contour surfacique d'usinage dont la confi- guration est généralement indépendante de la forme du modèle désiré, caractérisé en ceque a) on juxtapose axialement l'électrode-outil à la pièce pour positionner le contour surfacique d'usinage, juxtaposé à la pièce à une certaine distance de celle-ci de part et

d'autre d'un intervalle d'usinage alimenté en liquide d'usi-

nage; b) on dispose un bloc ayant un alésage central à proximité

de la pièce de façon qu-'au moins une portion de l'électrode-

outil proche du contour surfacique d'usinage soit située dans l'alésage;

c) on isole électriquement le bloc à la fois de l'électrode-

outil et de la pièce; d) on produit une succession de décharges électriques au

travers de l'intervalle d'usinage pour enlever par électro-

érosion de la matière sur une portion localisée de la pièce juxtaposée au contour surfacique d'usinage, tout en permettant aux produits d'usinage produits par les décharges électriques de s'accumuler dans l'intervalle d'usinage pour en être évacués; et e) on règle, avec le bloc ainsi disposé, l'évacuation des produits d'usinage hors de l'intervalle d'usinage de façon que la concentration des produits d'usinage dans le liquide

d'usinage dans l'intervalle d'usinage soit maintenue supé-

rieure à unevaleur prédétermine pour stabiliser les déchar-

ges électriques, tout en effectuant une avance d'usinage multi-axiale entre l'électrode-outil et la pièce à usiner selon un trajet tridimensionnel prédéterminé défini par

trois axes de coordonnées comprenant deux axes de coor-

données définissant un-plan pratiquement orthogonal à l'axe longitudinal de l'électrode-outil et un axe de coordonnées pratiquement orthogonal à ce plan,et en maintenant simul- tanément pratiquement constante la largeur de l'intervalle d'usinage, usinant ainsi dans les trois dimensions la pièce au moins en partie par les décharges électriques stabilisées pour former le modèle désiré dans la pièces 2 Dispositif d'usinage par décharges électriques pour usiner

un modèle tridimensionnel désiré dans une pièce ( 2), carac-

térisé en ce qu'il comporte

au moins une électrode-outil ( 1; 101), ayant un contour sur-

facique d'usinage (la) dont la configuration est généralement indépendante de la forme du modèle désiré,et adaptée pour être axialement juxtaposéeà la pièce de façon à positionner ce contour surfacique d'usinage, juxtaposé à la pièce à une

certaine distance de celle-ci,de part et d'autre d'un in-

tervalle d'usinage alimenté en liquide d'usinage; un bloc ( 14; 114; 214) ayant un alésage central ( 14 a) et adapté pour être disposé à proximité de la pièce ( 2) de

façon à positionner au moins une portion de l'électrode-

outil proche du contour surfacique d'usinage dans l'alésage, ce bloc étant réalisé de façon à être électriquement isolé à la fois de l'électrode-outil et de la pièce; des moyens d'alimentation en courant ( 11, 12, 13) pour produire une succession de décharges électriques au travers de l'intervalle d'usinage pour enlever par électro-érosion

de la matière sur une portion localisée de la pièce juxta-

posée au contour surfacique d'usinage,tout en permettant

aux produits d'usinage résultant des décharges électri-

ques de s'accumuler dans l'intervalle d'usinage pour en être évacués;, des moyens ( 3, 18; 103, 19, 20) pour tenir le bloc et régler

ainsi l'évacuation des produits d'usinage hors de l'inter-

valle d'usinage pour que la concentration des produits d'usinage dans le liquide d'usinage dans cet intervalle d'usinage-soit maintenue au-dessus d'une valeur prédéterminée pour stabiliser les décharges électriques; et des moyens d'avance ( 6, 8, 9) pour effectuer une avance d'usinage multiaxiale entre l'électrode-outil et la pièce selon un trajet tridimensionnel prédéterminé défini par trois axes de coordonnées comprenant deux axes de coordonnées

définissant un plan pratiquement orthogonal à l'axe longitu-

dinal de l'électrode-outil et un axe de coordonnées prati-

quement orthogonal à ce plan, tout en maintenant pratiquement constante la largeur de l'intervalle d'usinage, usinant ainsi dans les trois dimensions la pièce au moins en partie par les décharges électriques stabilisées pour former le modèle

désiré dans la pièce.

3 Ensemble destiné à être utilisé dans un dispositif d'usi-

nage par décharges électriques pour usiner un modèle tridi-

mensionnel dans une pièce ( 2) conductrice de l'électricité, ayant au moins une électrode-outil ( 1; 101) ayant un contour

surfacique d'usinage (la) dont la configuration est généra-

lement indépendante de la forme du modèle désiré,et adaptée pour être axialement juxtaposée à la pièce pour positionner le contour surfacique d'usinage, juxtaposé à lapièce à une certaine distance de celle-ci, de part et d'autre d'un intervalle d'usinage alimenté en liquide d'usinage, des moyens d'alimentation en courant ( 11, 12, 13) pour produire

une succession de décharges électriques au travers de l'in-

tervalle d'usinage pour enlever par électro-érosion de la matière sur une portion localisée de la pièce juxtaposée

au contour surfacique d'usinage tout en permettant aux pro-

duits d'usinage résultant des décharges électriques de s'accumuler dans l'intervalle d'usinage pour en être évacués, et des moyens d'avance ( 6, 8, 9) pour effectuer une avance

521 ? 91

multi-axiale entre l'électrode-outil et la pièce selon un trajet tridimensionnel prédéterminé défini par trois axes

de coordonnées comprenant deux axes de coordonnées défi-

nissant un plan pratiquement orthogonal à l'axe longitudinal de l'électrode-outil et un axe de coordonnées pratiquement

orthogonal à ce plan, tout en maintenant pratiquement cons-

tante la largeur de l'intervalle d'usinage, usinant ainsi dans les trois dimensions la pièce au moins en partie par les décharges électriques pour y former le modèle désiré, cet ensemble étant destiné à maintenir la concentration des

produits d'usinage dans le liquide d'usinage dans l'inter-

valle d'usinage au-dessus d'une valeur prédétermin 6, caracté-

risé en ce qu'il comporte un bloc ( 14; 114; 214) ayant un alésage central ( 14 a) et adapté pour être disposé à proximité de la pièce de façon à positionner au moins une portion de l'électrode-outil proche du contour surfacique d'usinage dans l'alésage, ce bloc

étant réalisé de façon à être isolé à la fois de l'électrode-

outil et de la pièce, et des moyens pour tenir ce bloc et régler ainsi l'évacuation des produits d'usinage hors de l'intervalle d'usinage pour

stabiliser les décharges électriques dans l'usinage tridi-

mensionnel du modèle désiré dans la pièce.