La présente invention concerne les systemes permettant d' d'u,îne les materiaux conducteurs de l'électricité à l'aide d' ét@n@elles électriques. The present invention relates to systems allowing u, î electrically conductive materials using electrical st @ n @ them.
Dans les dispositifs connus de ce genre l'usinage est ef- fectué par la méthode d'électro-contact qui consiste à séparer brusquement l'outil de la pie ce avec laquelle il était préalablement en contact afin d'obtenir une interruption du circuit électrique provoquant les étincelles destinées à arracher des particules de métal. Les systèmes existants peuvent être classes en deux catégories ; les premiers utilisent un mandrin porte électrode constitué principalement d'un vibreur électro-magnétique imprimant à l'électrode un unique mouvement alternatif axial ; les deuxièmes utilisent un mandrin porte électrode tournant animé d'un déplacement axial obtenu mécaniquement. Les inconvénients rencontrés dans ces deux systèmes sont les suivants : pour le premier l'inconvénient majeur, compte en qus il n'est animé d'aucun mouvement de rotation, réside dans 1' usure de l'électrode qui ne présentera jamais une surface plane à son extrémité ; pour le deuxième, dont l'électrode est animée des deux mouvements, rotation et déplacement axial, l'extrémité de l'électrode reste plane mais le mouvement axial provoqué mécaniquement ne peut pas etre mis en phase avec le courant d' usinage ce qui implique une vitesse de pénétration beaucoup plus faible. In known devices of this kind, machining is carried out by the electrocontact method which consists in abruptly separating the tool from the magpie with which it was previously in contact in order to obtain an interruption of the electrical circuit. causing sparks to pull out metal particles. Existing systems can be classified into two categories; the first use an electrode holder mandrel mainly consisting of an electromagnetic vibrator imparting to the electrode a single axial reciprocating movement; the second uses a rotating electrode holder mandrel animated by an axial movement obtained mechanically. The disadvantages encountered in these two systems are the following: for the first the major disadvantage, account in qus that it is not animated by any rotational movement, resides in one wear of the electrode which will never present a plane surface at its end; for the second, whose electrode is driven by two movements, rotation and axial displacement, the end of the electrode remains flat but the axial movement caused mechanically cannot be brought into phase with the machining current which implies a much lower penetration speed.
Le dispositif, suivant l'invention permet d'éviter les inconvénients de ces deux systèmes et d'augmenter la vitesse de pénétration de l'électrode. Dans celui-ci, en effet, le mandrin est conçu de telle manière que le porte électrode est anime simultanément d'un mouvement de vibration axial et de rotation; cette dernière est obtenue à l'aide d'un moteur ou plus parti eulièrement par l'introduction du mandrin dans la broche d'une perceuse ou d une radiale Z le mouvement de vibration axial est fournil par uii électro-aimant de type classique agissant sur le porte électrode par l'intermédiaire de son noyau mobile le passage du courant entre la partie, fixe en rotation, arri- vant du générateur et le porte électrode est realisé par deux butées à billes mises en compression, par une rondelle ressort, contre le porte électrode ; les dites butées à billes vibrent donc avec le porte électrode et l'inertie due à leur masse est utilisée pour obtenir un déphasage électrique comme il sera dit plus loin ; le centrage dans le mandrin du porte électro- de est réalisé, pour ce qui concerne sa partie supérieure, par un flector ce qui permet d'annuler tout jeu radial ;- la liaison générateur-mandrin, destinée à acheminer courant et liquide sous pression, est effectuée par un tube souple isolant à l'intérieur duquel est introduite une tress en cuivre ; une telle liaison permet une nette diminution de 1' encombremert et un parfait refroidissement du conducteur ainsi réalisé le dispositif permet, par sa rotation, l'usure suivant une face toujours plaie de l'extrémité de l'électrode ; la vibration, effectuée par l'électro-aimant permet, du fait qu'elle est électrique, de la synchroniser avec le courant d'usinage ; on s'assure ainsi que chaque rupture du circuit électrique sera située sur une alternance du courant d' usinage, contrairement à la vibration mécanique qui provoque les ruptures de manière intempestive et rarement au bon instant ; un autre avantage très important résultant de la Si- multanéité de la rotation et de la vibration tiend en ce que l'interruption du circuit électrique n'est pas franche, du fait de la rotation, et qu'une multitude d'étincelles secon d ires parassent augmentant ainsi considérablement la vi- tesse de pénétration de l'électrode @ un dernier avantage @éside, comme dit plus haut, dans le déphasage dû à l'iner tie des butes à billes qui permet de décaler l'instant de la première coupure du courant d'usinage et de la situer à 1' endroit où lion obtent le maximum d'efficacité
Les dessins annexes representent
- sur la planche 1/2 une vue en coupe du mandrin porte elec-
trode.The device according to the invention makes it possible to avoid the drawbacks of these two systems and to increase the speed of penetration of the electrode. In it, in fact, the mandrel is designed in such a way that the electrode holder is animated simultaneously with a movement of axial vibration and rotation; the latter is obtained with the help of a motor or more partly by the introduction of the mandrel into the spindle of a drill or a radial Z the axial vibration movement is provided by a conventional electromagnet acting on the electrode holder by means of its movable core, the passage of current between the part, fixed in rotation, coming from the generator and the electrode holder is produced by two thrust ball bearings placed in compression, by a spring washer, against the electrode holder; said thrust ball bearings therefore vibrate with the electrode holder and the inertia due to their mass is used to obtain an electrical phase shift as will be said below; centering in the mandrel of the electrode holder is carried out, as regards its upper part, by a flector which makes it possible to cancel any radial clearance; - the generator-mandrel link, intended for conveying current and liquid under pressure, is carried out by a flexible insulating tube inside which a copper braid is introduced; such a connection allows a marked reduction in the space requirement and perfect cooling of the conductor thus produced; the device allows, by its rotation, wear along an always wound face of the end of the electrode; the vibration, carried out by the electromagnet allows, because it is electric, to synchronize it with the machining current; it is thus ensured that each break in the electrical circuit will be located on an alternation of the machining current, unlike the mechanical vibration which causes breakages in an untimely manner and rarely at the right time; Another very important advantage resulting from the simultaneity of the rotation and the vibration is that the interruption of the electric circuit is not frank, due to the rotation, and that a multitude of sparks secon d ires appear thus considerably increasing the speed of penetration of the electrode @ a last advantage @ eside, as said above, in the phase shift due to the inertia of the ball bearings which makes it possible to offset the instant of the first cutting the machining current and locating it where the lion gets the maximum efficiency
The accompanying drawings represent
- on board 1/2 a sectional view of the electric holder mandrel
trode.
- sur la planche 2/2 la figure 1 représente le générateur
électrique et ses liaisons au mandrin ; les figures 2,3,
4 et 5 représentent les courbes explicatives du fonction-
nement électrique.- on board 2/2 figure 1 represents the generator
electrical and its connections to the mandrel; Figures 2,3,
4 and 5 represent the explanatory curves of the function-
electric.
Tel qu'il et représenté sur la planche 1/2 le disposai comporte un cône 1 vissé dans une pièce isolate 2 munie de pions 3 permettant de régler les resscrts 4 ; le porte élec- trode 5 est centré dans la pièce isolante 2 par un flector 6 maintenu dans cette dernière par la rondelle 7 ; la coupelle 8, servant d'appui aux ressorts 4, bloque le flector 6 sur le porte électrode 5 à l'aide des vis 9 ; la partie magnétique destinée à fournir la vibration au porte électrode 5 comprend la carcasse 10, le flasque 11, la bobine 12 alimentée par le conducteur 114 et le noyau mobile 13 ; la transmission du -courant au porte électrode 5 est réalisée par la compression, engendrée par la rondelle élastique 15 serrée par l'écrou 16, de 1 ' empilage comprenant le guide 17, la première butée à billes 18, le corps conducteur 19, la deuxième butée à billes 20 et le guide amagnétique 21, contre le noyau mobile 13 ; un nez 22 fixé sur le flasque il est destiné au guidage inférieur du porte électrode par le coussinet 23 ; la liaison entre les éléments fixes, tant en rotation qu'en vibration, consistués par la carcasse 10 le- flasque 11 la bobine 12 le nez 22 et les parties tournantes liées au porte électrode 5 est réalisée par un roulement à billes 24 rendu solidaire d'une part de la pince isolante 2 par la rondelle -25 et d'autre part de la carcasse 10 par la rondelle 26 ; l'arrivée du courant et du liqui- de de refroidissement venant du générateur s'effectue par le raccord 27 vissé dans le corps conducteur 19 ; l'étanchéité hydraulique est constituée par le joint torique 28 et les deux joints à lèvres 29 ; le porte électrode 5 comporte à a partie inférieure un filetage, destiné à recevoir l'électrode 30 ainsi qu'un alésage 31 traversé par un trou 32 destiné au pas sage du liquide 3 le le raccord 27 reçoit le tube souple 33 ainsi que la tresse conductrice 34 venant du générateur.As it is shown on the plate 1/2, the arrangement comprises a cone 1 screwed into an isolate piece 2 provided with pins 3 making it possible to adjust the springs 4; the electrode holder 5 is centered in the insulating part 2 by a flector 6 held in the latter by the washer 7; the cup 8, serving as a support for the springs 4, blocks the flector 6 on the electrode holder 5 using the screws 9; the magnetic part intended to provide the vibration to the electrode holder 5 comprises the carcass 10, the flange 11, the coil 12 supplied by the conductor 114 and the movable core 13; the transmission of the current to the electrode holder 5 is carried out by the compression, generated by the elastic washer 15 tightened by the nut 16, of the stack comprising the guide 17, the first ball bearing 18, the conductive body 19, the second ball bearing 20 and the non-magnetic guide 21, against the movable core 13; a nose 22 fixed on the flange it is intended for the lower guidance of the electrode holder by the pad 23; the connection between the fixed elements, both in rotation and in vibration, consisting of the carcass 10 the flange 11 the coil 12 the nose 22 and the rotating parts linked to the electrode holder 5 is produced by a ball bearing 24 made integral with 'a part of the insulating clamp 2 by the washer -25 and the other part of the carcass 10 by the washer 26; the arrival of the current and the coolant coming from the generator is effected by the connector 27 screwed into the conductive body 19; the hydraulic seal consists of the O-ring 28 and the two lip seals 29; the electrode holder 5 has at its lower part a thread, intended to receive the electrode 30 as well as a bore 31 crossed by a hole 32 intended for the passage of the liquid 3 the connector 27 receives the flexible tube 33 as well as the braid conductive 34 coming from the generator.
Tel qu'il est représenté sur la figure 1 de la planche 2/2 le générateur électrique comprend un transformateur 1 destiné à fournir le courant d'usinage ; le primaire de ce transformateur est alimente par deux phases du secteur ; le secondaire est relié à un redresseur en pont monophasé 2 ; la sortie négative du pont alimente l'électrode 3 fixée dans le mandrin 4 ; la sortie positive est reliée à la pièce à usiner 5 ; le générateur comprend également un transformateur 6 dont le primaire est relié aux mêmes phases secteur que la transformateur 1 et le secondaire à la bobine du mandrin ; ainsi réalisé le générateur alimente, par le transformateur 6, 1' électro-aimant du mandrin )4 en fonction d'un courant basse tension sinusoïdal représenté par les figures 2 et 4 ; chaque demi-alternance, positive et négative, provoquera une séparation puis un retour en contact entre l'électrode 3 et la pièce 5 ; si aucune rotation n test imprimée à l'électrode 3 le courant redressé fourni par le transformateur 1 sera celui représenté sur la figure 3 : une seule coupure du dit courant par demi alternance se tranduisant par une seule étincelle destructrice de métal dans la pièce 5 ; si l'électrode est animée dssun mouvement rotatif, comme cela est le cas dans le dispositif objet de l'invention : une succession de coupures par demi-alternance, comme représenté sur la figure-5, due au fait que la séparation électrode-pièce ntest pas franche ; en effet la distance diélectriquement nécessaire à l'extinction de l'étincelle n'est atteinte qu'après une rotation ayant permis un certain nombre de réarmorçages du fait de la surface de la pièce qui présente une grande quantité de cratères exécutés par les étincelles des précédentes demi-alternances d'autre part, l'inertie mécanique résultant de la masse des butées à billes permet de décaler l'instant de la séparation, comme représenté sur la figure 5, un peu après le maximum d' amplitude du courant ce qui augmente énergie électrique enmagasinée avant la coupure. As shown in FIG. 1 of plate 2/2, the electric generator comprises a transformer 1 intended to supply the machining current; the primary of this transformer is supplied by two phases of the sector; the secondary is connected to a single-phase bridge rectifier 2; the negative output of the bridge feeds the electrode 3 fixed in the mandrel 4; the positive output is connected to the workpiece 5; the generator also includes a transformer 6, the primary of which is connected to the same mains phases as the transformer 1 and the secondary to the coil of the mandrel; thus produced, the generator supplies the transformer 6 with the electromagnet of the mandrel) 4 as a function of a low sinusoidal current shown in FIGS. 2 and 4; each half-wave, positive and negative, will cause separation and then return to contact between the electrode 3 and the part 5; if no rotation n test printed at the electrode 3 the rectified current supplied by the transformer 1 will be that represented in FIG. 3: a single interruption of the said current by half-alternation resulting in a single metal-destroying spark in the part 5; if the electrode is driven by a rotary movement, as is the case in the device which is the subject of the invention: a succession of half-alternation cuts, as shown in FIG. 5, due to the fact that the electrode-part separation is not straightforward; in fact the distance dielectrically necessary for extinguishing the spark is only reached after a rotation having allowed a certain number of rearmings due to the surface of the part which has a large quantity of craters executed by the sparks of the previous half-cycles on the other hand, the mechanical inertia resulting from the mass of the thrust ball bearings makes it possible to shift the instant of separation, as shown in FIG. 5, a little after the maximum amplitude of the current which increases electrical energy stored before switching off.
Le dispositif, selon l'invention, est particulièrement destiné à la désintégration des matériaux conducteurs de 1' électricité. The device according to the invention is particularly intended for the disintegration of electrically conductive materials.