FR2458350A1 - Procede et dispositif d'usinage par electro-erosion - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF D'USINAGE PAR ELECTRO-EROSION. UN FIL ELECTRODE 1 EST DEPLACE AU VOISINAGE D'UNE PIECE A USINER 6. L'USINAGE EST EFFECTUE EN ENGENDRANT DES IMPULSIONS ENTRE LA PIECE ET LE FIL MOBILE 1. ON CONFERE AU FIL 1 DES VIBRATIONS DE DIRECTION TRANVERSALE A L'AXE DE CE DERNIER. LA FREQUENCE DE VIBRATION EST SUPERIEURE A 100HZ.

Description

La présente invention concerne l'usinage par électro-

érosion et de façon plus particulière, un procédé et un

dispositif d'électro-érosion pour usiner une pièce conduc-

trice de l'électricité avec un fil continu mobile consti-

tuant une électrode d'électro-érosion.

Dans un -usinage électrique de ce type, qui est égale-

ment appelé usinage par décharges électriques à fil mobile, le filélectrode est avancé de façon continue depuis un côté d'alimentation jusqu'à un côté de retour à travers une zone d'usinage dans laquelle est placée la pièce à

usiner et arrive un liquide d'usinage, de façon carracté-

ristique de l'eau distillée ou un diélectrique liquide.

La pièce est juxtaposée au fil se déplaçant axialement à travers la zone d'usinage entre deux éléments de guidage qui servent à tendre le fil et à le positionner de façon précise dans une position d'usinage prédéterminée par rapport à la pièce. On applique une série d'impulsions électriques à travers l'intervalle d'usinage entre la pièce et l'électrode mobile de façon à y réaliser des décharges

électriques, espacées dans le temps, pour enlever par électro-

érosion de la matière sur la pièce. Au fur et à mesure de

l'enlèvement de matière, la pièce est déplacée transversa-

lement par rapport au fil-électrode mobile, de façon carac-

téristique par une commande numérique, le long d'un trajet

prédéterminé pour usiner J pièce selon un contour donné.

L'avancement continu du fil s'effectue par exemple par des

galets de traction disposés à un endroit situé entre l'élé-

ment de guidage aval et les moyens de retour. On établit dans le fil mobile une tension déterminée en prévoyant des galets de freinage à un endroit situé entre l'élément de

guidage amont et les moyens d'amenée du fil.

Comme décrit dans la Demande de Brevet français NO 77 14980 (NO de publication 2350919) pour obtenir une

précision d'usinage satisfaisante, il est nécessaire d'uti-

liser un fil-électrode dont le diamètre soit aussi faible que 0,05 à 0,5 mm. Du fait de cette exigence, le rendement d'usinage était jusqu'ici imité. Lorsqu'il est soumis à la tension désirée, un tel fil mince tend à se rompre lorsqu'il

s'amorce un arc ou court-circuit occasionnel avec la pièce.

Ainsi, le rendement d'usinage ou le taux d'enlèvement de

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matière pouvant être jusqu'ici obtenu était limité à un niveau ne donnant pas satisfaction, du fait qu'il était impossible d'éviter une rupture du fil lorsque l'on tentait d'augmenter le rendement d'usinage ou la vitesse de déplacement relatif entre le fil et la pièce. Dans ladite Demande de Brevet français est décrit un

procédé et un dispositif d'usinage par décharges électri-

ques (ou d'électro-érosion) à fil mobile, dans lequel on confère une vibration au fil-électrode mobile dans la zone de l'intervalle d'usinage, dans une.'di.rection transversale

à l'axe de ce fil-électrode, la vibration ayant une fré-

quence supérieure à 100 Hz.

On a constaté qu'en conférant une telle vibration au fil-électrode mobile, on pouvait pratiquement éliminer la rupture de ce fil et obtenir un usinage stable permettant d'augmenter de façon notable le taux d'enlèvement de

matière et le rendement d'usinage.

De préférence, cette vibr tion a une fréquence comprise

entre 1 et 50 kHz et une amplitude comprise entre 1 et 5 mi-

crons, mais cette amplitude peut être, en fait, légèrement inférieure à la dimension de l'intervalle d'usinage, par

exemple 50 microns. Cette vibration est conférée au fil-

électrode dans une direction transversale à son axe de façon à obtenir un mouvement oscillant ondulant avec plus de deux noeuds et deux ventres dans le fil se déplaçant entre les deux éléments de guidage disposés de part et

d'autre de la pièce.

En conférant une vibration ou mouvement ondulant au fil-électrode tendu et se déplaçant axialement entre deux

éléments de guidage de fil, il apparaît une action de pom-

page dans la zone d'usinage, qui facilite l'enlèvement ou l'évacuation de cette zone d'usinage des produits usinés, c'est-à-dire des copeaux et des gaz, et, ce qui est encore plus important, on assure ainsi une production aléatoire de

décharges successives dans la zone d'usinage sur toute l'é-

paisseur de la pièce, évitant ainsi la concentration des

décharges sur un seul point ou -une seule zone du fil-

électrode se déplaçant à travers la pièce. On conçoit éga-

lement que, bien que ce soit moins important, la résistance de contact sur les éléments de guidage et les autres portions -.t

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de contact avec le fil-électrode est sensiblement réduite.

Les moyens pour conférer la vibration au fil-électrode mobile sont de préférence en contact avec un élément de

guidage de ce fil et peuvent être un vibrateur électro-

magnétique, sonique ou ultrasonique. Les moyens de vibration peuvent être également un vibrateur magnétostrictif ou

piézo électrique.

De préférence, on prévoit également en fonctionnement un système de commande pour répondre à l'état d'usinage dans l'intervalle d'usinage et pour modifier un paramètre de la vibration en réponse à cet état. Les moyens de vibration sont de préférence conçus pour être refroidis par un fluide

de refroidissement.

En fonctionnement, le liquide d'usinage est avantageu-

sement amené au fil en le faisant circuler par l'endroit o l'extrémité vibrante des moyens de vibration vient en contact avec le fil i telle sorte que la chaleur dégagée par le corps

vibrant soit suffisamment dissipée pour éviter que le fil-

électrode ne s'échauffe de façon excessive.

De préférence, également, le plan de vibration du fil est maintenu en coincidence avec la direction du déplacement

de la pièce par rapport au fil-électrode mobile.

Un but de la présente invention est d'étendre les prin-

cipes exposés dans la Demande de Brevet français NO 77 14 980.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif pour l'usinage par électro-érosion à fil mobile, qui constituent des perfectionnements par rapport à ceux décrits dans celtte Demande NO 77 14 980 et qui permettent

d'accrottre le taux d'enlèvement et le rendement d'usinage.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif d'électro-érosion à fil mobile pouvant s'appliquer à des pièces plus épaisses et dont le rendement d'usinage, le taux d'enlèvement et la stabilité d'usinage

soient excellents.

Un autre but de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif d'électro-érosion à fil mobile, très utiles

pour reprofiler ou finir une surface de pièce usinée anté-

rieurement par une opération d'électro-érosion à fil mobile.

Le procédé selon l'invention -est destiné à usiner par électro-érosion une pièce conductrice de l'électricité avec un fil-électrode se déplaçant a*ialement de façon continue

à travers la pièce à usiner. Dans ce procédé, le fil-

électrode mobile et la pièce à usiner sont déplacés l'un

par rapport à l'autre transversalement au sens de déplace-

ment du fil-électrode et définissent entre eux un inter- valle d'usinage, et on applique une série d'impulsions électriques entre la-pièce à usiner et l'électrode pour

produire des décharges d'usinage dans l'intervalle et en-

lever de la matière de la pièce, et on confère une vibra-

tion au fil-électrode mobile à deux endroits situés de part et d'autre de la pièce, ces vibrations s'exerçant chacune dans une direction transversale à l'axe du fil-électrode mobile et ayant une fréquence supérieure à 100 Hz, ces

vibrations ayant de préférence des fréquences différentes.

Les vibrations sont conférées au fil-électrode à deux endroits disposés de part et d'autre de la pièce à usiner, chacune dans une direction transversale à l'axe du fil mobile de façon à les superposer pour créer un mouvement ondulatoire composite avec plus de deux noeuds et deux ventres dans le fil se déplaçant entre les deux éléments de guidage disposés de part et d'autre de la pièce, et à l'extérieur de chaque

endroit auquel s'applique la vibration.

En conférant une vibration au fil-électrode mobile de part et d'autre de la pièce à travers laquelle il passe dans un dispositif d'électro-érosion à fil mobile, on a

constaté qu'on améliorait considérablement le taux d'enlè-

vement de matière, notamment lorsqu'on usine des pièces ayant une épaisseur supérieure à 10 mm. Ainsi, il apparaît une action de pompage très intense dans la zone d'usinage qui facilite l'enlèvement ou l'évacuation des produits usinés, c'est-à-dire des copeaux et des gaz; et ce qui est encore plus important, on obtient une production aléatoire de décharges successives dans la zone d'usinage sur toute l'épaisseur de bpièce, ce qui empêche les décharges d'être

concentrées en un seul point:ou en une seule région du fil-

électrode se déplaçant à travers la pièce.

Les vibrations conférées à ces deux endroits situés

de part et d'autre de la pièce ont de préférence des fré-

quences différentes, de façon à obtenir dans le fil mobile un battement ou une variation périodique de l'amplitude

d'une onde qui est la superposition des deux premières har-

miniques correspondantes des fréquences différentes. On a

trouvé que cette disposition était beaucoup plus avanta-

geuse pour faciliter et améliorer l'enlèvement des copeaux d'usinage et autre produits de l'intervalle, tout en empê-

chant la température de s'élever dans la pièce.

Selon un deuxième aspect, dans un dispositif d'usinage par électroérosion sdlon l'invention, un fil-électrode est disposé pour se déplacer de façon continue axialement à

travers une zone d'usinage d'une pièce conductrice de l'élec-

tricité pour mettre en oeuvre le procédé selon le premier aspect précité de l'invention; ce dispositif comprend deux moyens de vibrations disposés aux deux endroits situés de part et d'autre de la pièce pour conférer au fil-électrode des vibrations d'une fréquence, et de préférence de plusieurs

fréquences, supérieure à 100 Hz, chaque vibration s'effec-

tuant dans une directiontransversale à l'axe du fil-électrode,

des moyens pour déplacer transversalement la pièce par rap-

port au fil-électrode, des moyens pour appliquer les impul-

sions électriques entre la pièce à usiner et le fil-électrode

et des moyens pour amener le liquide d'usinage dans l'inter-

valle d'usinage.

De préférence,les deux moyens de vibrations sont dis-

posés à des endroits tels que les vibrations respectives

qu'ils procurent s'effectuent dans des directions trans-

versales, par exemple l'une selon l'axe des X et l'autre selon l'axe des Y, à savoir les axes selon lesquels la pièce est déplacée par rapport au fil-électrode mobile par les moyens de déplacement précités, par exemple des

moyens d'entraînement commandés par une commande numérique.

Chacun des moyens de vibrations est de préférence en contact avec un élément de guidage du fil-électrode et

peut être un vibrateur électromagnétique, sonique ou.ultra-

sonique. Chaque moyen de vibrations peut être un vibrateur

magnétostrictif ou piézo-électrique. Selon une autre carac-

téristique de l'invention, les vibrateurs peuvent être montés

de façon à être excités par leurs circuits résonnants res-

pectifs, chacun étant monté à travers l'intervalle d'usinage.

On prévoit de préférence un système de commande pour

répondre à l'état d'intervalle d'usinage et modifier un para-

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mètre des vibrations en réponse à cet état d'intervalle.

Les moyens de vibrations sont de préférence disposés pour

dtre refroidis par un fluide de refroidissement.

Le liquide d'usinage est avantageusement amené au fil, en le faisant circuler à travers l'endroit o l'extrémité vibrante de chaque moyen de vibrations vient en contact avec le fil, ou en l'amenant en contact avec le corps de chaque vibrateur -de telle sorte que la chaleur dégagée dans le corps vibrant soit suffisamment dissipée pour éviter

que le fil-électrode ne s'échauffe de façon excessive.

Il est également parfois souhaitable de maintenir le plan dessibrations du fil en coincidence avec le direction

du déplacement relatif de la pièce par rapport au fil-

électrode mobile.

On décrit ci-après,à titre d'exemple seulement, plu-

sieurs réalisations de l'invention, en liaison avec le dessin joint, sur lequel - la figure 1 est un schéma en coupe illustrant un dispositif selon la présente invention; - la figure 2 est une vue schématique en plan d'une partie du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est un schéma d'une électrode mobile dans laquelle on engendre des vibrations de fréquences différentes et d'une pièce usinée par ce fil-électrode; - la figure 4 est un graphique comparant les résultats d'opérations d'électro- érosion par fil mobile dans lesquelles aucune vibration n'est conférée au fil et ceux dans lesquelles on fait vibrer le fil à un ou deux endroits; - la figure 5 est une coupe schématique illustrant une opération d'électro- érosion à fil mobile selon la présente invention; - la figure 6 est une vue schématique en plan d'une pièce précédemment usinée et reprofilée ou finie selon la présente invention;

- la figure 7 est une vue schématique de l'installa-

tion d'alimentation en courant des vibrateurs selon l'in-

vention; et - la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure

7 mais pour une autre variante.

On me réfère maintenant à la figure 1 qui montre un fil-

électrode 1 amené d'une bobine d'alimentation 2 et enroulé sur une bobine de reprise 3, tout en étant supporté et guidé

par deux éléments de support et de guidage 4 et 5. Le dé-

placement axial du fil-électrode 1 est obtenu grâce à un dis-

positif d'entraînement à moteur de traction (non représenté) prévu en aval de l'élément de guidage 5 et coopérant avec un mécanisme de freinage approprié (non représenté) disposé en amont de l'élément de guidage 4; de ce fait, le fil 1 se déplace sous une tension réglée entre les éléments 4 et 5 et transversalement à un intervalle d'usinage G entre le filélectrode 1 et une pièce 6 juxtaposée à ce fil. Deux buses 7 et 8 sont prévues pour amener un liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage G, au travers duquel on applique une succession d'impulsions électriques à partir d'une source

de courant 9 pour effectuer des décharges d'usinage successi-

ves entre le fil-électrode 1 et la pièce à usiner 6.

La pièce 6 est fixée sur une table de travail (non

représentée) et la table se déplace par rapportau fil-

électrode selon les axes x et y:, selon un trajet programmé.

Selon l'invention, deux vibrateurs 10 et 11 sont dis-

posés de part et d'autre de la pièce à usiner 6, en contact avec le filélectrode mobile 1 ou à proximité immédiate de celui-ci. Comme on le voit sur la figure 2, sur laquelle la pièce située entre les deux vibrateurs est omise, les deux vibrateurs sont de préférence orientés perpendiculairement l'un à l'autre, c'est-à-dire l'un dans la direction de l'axe

des x et l'autre dans la direction de l'axe des y du dépla-

cement relatif de la pièce 6 par rapport au fil-électrode 1.

Les vibrateurs 10 et 11 sont excités par des sources de cou-

rant, par exemple haute fréquence (non représentées) d'une

fréquence et de préférence de plusieurs fréquences, supé-

raire à 100 Hz pour conférer des vibrations au fil-électrode 1 se déplaçant sous tension entre les éléments de support et

de guidage 4 et 5. Ainsi, si un arc électrique ou un court-

circuit prend naissance dans l'intervalle d'usinage, il peut être éteint mécaniquement par les vibrations haute fréquence du fil-électrode 1 et le contact du frottement

sur les éléments de guidage 4 et 5 est notablement réduit.

En outre, l'élimination des produits d'usinage et des gaz dégagés dans l'intervalle d'usinage, qui tendent à perturber la stabilité d'usinage, est facilité parla double vibration du fil; il en résulte qu'on obtient un usinage stable, sans rupture du fil-électrode, et avec un taux d'enlèvement ou

élimination de matière accru.

L'amplitude de chacune des vibrations est comprise entre

1 et 50 microns, de préférence entre 1 et 5 microns; la fré-

quence est supérieure à 100 Hz, et de préférence comprise

entre 1 et 50 kHz.

Une vibration des fils, représentée de façon générale par l'équation F =n dans laquelle F est la fréquence, n le nombre de noeuds, L, la distance entre les points de support, T la tension, g l'accélération de la pesanteur et Y le poids spécifique, survient selon un certain nombre de modes possible fonction de la fréquence. Par exemple, avec un fil de cuivre de 0,2 mm de diamètre, Y = 2,8 x 10 kg/cm3 et T = 800 grammes, la fréquence F 840 Hz peut être obtenue pour L = 10 cm. Pour L = 1 cm, F = 8, 4 kHz et pour L = 280 microns, F = 30 kHz pour L = 140 microns, F = 60 kHz. Ainsi, étant donné une longueur L constante, on peut engendrer une vibration de longueur d'ondes désirée en faisant varier la fréquence qui

provoque le changement proportionnel du nombre de noeuds.

En conséquence, on peut voir que, pour une pièce plus mince, il est avantageux d'obtenir une vibration de fréquence plus élevée ou de nombre de noeuds plus grand. Les décharges d'usinage sont.e-ngendrées de préférence dans les parties des ventres (ou boucles) du fil-électrode vibrant. Ainsi, l'augmentation du nombre de noeuds entraîne une augmentation

du nombre de décharges d'usinage électrique créées. L'aug-

mentation du nombre de noeuds diminue également l'amplitude des vibrations, ce qui entraîne la réduction des tolérances

d'usinage dans la pièce. En outre, ceci facilite l'élimina-

tion des produits d'usinage de l'intervalle. De préférence,

la fréquence de vibrations est supérieure à 1 kHz.

Selon la présente invention, -les vibrations sont ik-

parties au fil-électrode mobile par deux vibrateurs séparés, de préférence de fréquences différentes. Par exemple, on

utilise le vibrateur 10 pour appliquer une vibration de fré-

quence 30 Hz qui engendre un ventre de 280 microns, tandis que le vibrateur 11 applique une vibration de 60 kHz qui engendre un ventre de 140 microns. Les deux vibrations séparées sont superposées pour engendrer un battement ou vibration complexe telle que représentée schématiquement sur la figure 3. Comme on le voit sur la figure 2, les deux vibrateurs 10 et 11 sont disposés orthogonalement l'un à l'autre, selon les axes x et y respectivement, de sorte que des oscillations mécaniques très compliquées sont engendrées dans le fil-électrode 1. On a constaté que ceci augmentait considérablement l'élimination des copeaux, gaz et autres produits d'usinage produits entre le fil-électrode et la pièce à usiner 6 et facilitait le contact du liquide d'usinage enlevé avec ces corps, ce qui refroidit effectivement la région de l'intervalle. En conséquence, on assure une stabilisation des décharges d'usinage électrique et une réduction des décharges par arcs et des courts-circuits; il en résulte une moindre tendance aux ruptures du fil-électrode et un accroissement du t.ux d'enlèvement, qui peut atteindre le double du taux d'enlèvement dans le cas o une vibration n'est conférée

au fil.

Il n'est pas nécessaire que chaque vibration conférée

à un endroit distinct ait une fréquence fixe; cette fré-

quence peut varier avec le temps en réponse à la détection de l'état de l'intervalle d'usinage; par ailleurs, on peut faire varier le mode de vibrations en fonction de la matière

et de l'épaisseur et/ou de la forme de la pièce.

La figure 4 compare le taux d'enlèvement en fonction de

l'épaisseur des pièces avec différents modes de fonctionne-

ment, à savoir le mode A dans lequel aucune vibrationin'est impartie au fil-électrode 1, le mode B dans lequel on applique une vibration, par exemple de 37 kHz, au fil sur un côté ou l'autre de la pièce à usiner 6, et le mode C dans lequel on applique deux vibrations de 37 kHz au fil de p.rt

et d'autre de la pièce à usiner 6. On peut voir sur le gra-

phique que les vibrations peuvent effectivement &tre appli-

quées des deux côtés d'une pièce plus épaisse pour obtenir un taux d' enlèvement qui double le taux d'enlèvement dans

le cas o on n'applique de vibrations que d'un seul côté.

L'installation d'usinage par électro-érosion à fil mobile selon la présente invention et représentée sur la figure 5 est analogue à celle représentée sur la figure 1, sauf qu'on utilise une table de travail 12 portant la pièce à usiner 6 et un système d'entraînement de cette table. Le système d'entraînement comporte un premier moteur 13, par exemple un moteur pas à pas pour déplacer 1. t ble de tra.va.il 12 selon l'axe des x et un deuxième moteur, par exemple un moteur pas à pas 14, pour déplacer la tz-.ble de traVail 12 selon l'axe des y; les moteurs 13 et 14 sont commandés par des signaux électriques fournis par une commande numérique pour déplacer la pièce 6 p3r rapport au fil-électrode 1 selon un trajet d'usinage programmé; en outre, on prévoit deux guides de positionnement d'usinage 16 et 17, comportant chacun deux galets, tandis que des galets 18 et 19 servent

à diriger le fil-électrode 1 depuis le côté d'amenée 2 jus-

qu'à la zone d'usinage, et de cette dernière jusqu'au côté

de reprise 3 respectivement.

Outre les opérations usuelles d'usinage à fil mobile, on peut avantageusement utiliser le procédé de vibration du fil selon la présente invention dans une opération de

reprofilage ou de deuxième usinage à fil mobile, dans la-

quelle une pièce dégrossie antérieurement est soumise à une opération d'usinage à fil pour finir la surface usinée à la précision et au fini de surface recherchés. Le problème

soulevé dans cette opération est le fait qu'il est extrême-

ment difficile de maintenir de façon précisément constante

une profondeur d'usinage désirée. Afin d'assurer cette cons-

t nce, le fil-électrode est, après une première opération

de dégrossissage, repositionné de façon à dépl7cer'légère-

ment sa face d'usinage vers l'intérieur ou vers l'extérieur.

Cependant, au cours de l'opération d'usinage, il se développe à tout moment une force tendant à repousser le fil-électrode de la surf.ce de la pièce à usiner, résultant de la pression provoquée par les décharges d'usinage et les gaz décomposés se dilatant dans le liquide d'usina-ge dans la région de l'intervalle. Sous l'action de cette force, le fil tend à se courber vers l'arrière et à se dégasger de la position

désirée de sorte que la profondeur d'usinage peut varier.

Cette difficulté est résolue en appliquant le procédé de

la présente invention.

En se référant non seulement à la figure 5 mais également

à la figure 6, on va maintenant décrire une opération d'usi-

nage par électro-érosion à fil mobile, comportant une phase de dégrossissage et une phase de finition. Une pièce 6, à travers laquelle est formé à un endroit donné un trou initial 6a par une opération de perçage mécanique ou de perçage par

électro-érosion, est tout d'abord fixée sur Ja. table de tra-

vail 12. On fait passer le fil-électrode 1 à travers le trou 6a et on actionne le mécanisme d'entraînement du fil

(non représenté) pour faire avancer axialement le fil-

électrode 1 dans le sens de la flèche et le transporter de la bobine d'alimentation 2 vers la bobine de réception 3 par l'intermédiaire des guides 18 et 16 du trou 6a et des guides 17 et 19, sous une tension prédéterminée. On actionne également un ensemble de circulation de liquide d'usinage (non représenté) pour amener le liquide d'usinage à travers des buses 7 et 8 dans la zone de la pièce 6 de façon à balayer uniformément avec ce liquide l'intervalle d'usinage G. La source de courant d'usinage 9 est mise en service pour appliquer une successionid'impulsions électriques à travers l'intervalb entre le fil- électrode 1 et la pièce 6,

effectuant ainsi entre elles des décharges d'usinage successi-

ves à travers le milieu liquide pour enlever de la matière

sur la pièce.

Un trajet d'usinage prédéterminé et programmé par avance dans la commande numérique 15, dont les signaux de sortie

sont appliqués aux moteurs d'entraînement 13 et 14 pour dé-

placer la table de travail 12 de telle sorte qu'une pièce 6 portée sur la table se déplace le long du trajet désiré

par rapport au fil-électrode mobile 1. Au cours du dépla-

cement d'avance, comme on le voit sur la figure 6, le fil-électrode 1 se déplace par rapport à larièce, avançant d'abord de la position du trou préformé 6a dans la pièce de façon rectiligne sur la distance minimale jusqu'à un point sur le contour d'usinage désiré, suivant alors le trajet prédéterminé hidiqué par les flèches et retournant à ce point. LÀ largeur ou profondeur d'usinage L formée pendant cette opération de contournage, est définie par

la somme du diamètre du fil 1 et de la valeur de l'inter-

valle G et, lorsque le fil 1 retourne à son point initial, il la partie centrale de la pièce usinée 6 entourée par le trajet, est séparée du restant 62 entourant le trajet et

constituant la pièce dégrossie.

Après ce stade de dégrossissage, la pièce usinée 62 est formée lors du stade de finition suivant avec un usinage de largeur ou profondeur 1. La largeur 1 est inférieure à la largeur d'usinage précédente L; le stade de finition

s'effectue à une vitesse d'usinage plus grande et de préfé-

rence avec une quantité minimale d'enlèvement de matière

pour finir le contour et la surface préalablement usinés.

La profondeur de contournage appliquée lors de cette opération de finition ou de reprofilage par la commande numérique 15 à la pièce est, comme il est indiqué par la ligne en tirets, une profondeur plus grande définie par l'addition de la largeur 1 au trajet du contournage précédent. A ce stade

de finition ou de reprofilage, on applique de façon avanta-

geuse les vibrations au fil-électrode mobile 1.

On a obtenu des résultats très satisfaisants en-con-

férant les vibrations au fil-électrode 1 dans des directions transversales à son axe de façon à engendrer de.ans le fil un mouvement ondulant complexe, les ventres du fil agissant sur

la paroi de la pièce en définissant l'intervalle d'usinage.

On commande de préférence l'orientation des vibrateurs 10 et 11 en conséquence. Comme mentionné ci-dessus, la fréquence de chaque vibration séparée est supérieure à 100 Hz, et de préférence comprise entre lkHz et500 kHz, de façon que le mouvement ondulant composite du fil 1 ait un plus grand nombre de noeuds et de ventres. Il est en outre préférable de changer dans le temps les positions des noeuds et des ventres en modifiant périodiquement ou apériodiquement la fréquence de l'un des, ou des deux,vibrateurs distincts 10 et 11 pour

obtenir un meilleur résultat.

L'utilisation des vibrations permet de réduire 1- largeur

d'usinage secondaire programmable 1 d'une longueur correspon-

dant à l'amplitude des vibrations, comprise entre 1 et 5 microns, et en tous cas inférieure à 10 microns. On assure

ainsi une précision de finition donnée en réglant l'élargisse-

ment du tr jet programmable en liaison avec l'amplitude des vibrations pour obtenir une largeur d'usinage secondaire voulue. D ns certains cas, le fil-électrode vibrant 1 peut simplement suivre le trajet de contournage de dégrossissage antérieur avec l'amplitude des vibrations donnant la largeur

d'usinage secondaire voulue 1.

L'utilisation des vibrations facilite l'enlèvement des copeaux, gaz et autres produits d'usinage pendant le stade de finition ou de reprofilage et diminue les perturbations en maintenant une meilleure stabilité d'usinage. En outre, on élimine ou on réduit considér.ablemnent la tendance du fil à se courber du fait de la pression d'évacuation et de la

pression de dilatation gazeuse dans l'intervalle d'usinage.

Le fil-électrode 1 vibrant de façon forcée s'oppose à l'explosion des gaz décomposés et à la pression d'évacuation,

et maintient ainsi constant l'intervalle d'usinage pour per-

mettre à l'axe du fil de suivre de façon précise et sans déviation le trajet d'usinage programmé. La précision de

finition est ainsi notablement améliorée par rapport au sys-

* tème existant et il en résulte un fini de surface de grande qualité. La figure 7 montre une autre réalisation de la présente invention, dans laquelle chacun des vibrateurs est excité

par un circuit résonnant raccordé à l'intervalle d'usinage.

Ainsi, les deux vibrateurs 10 et Il comportent des transduc-

teurs électromécaniques respectifs 20 et 21, chacun de ces transducteurs étant constitué par un quartz, un sel de Rochelle ou Roschell du titanate de baryum, de l'acier au

cobalt ou d'autres éléments piézoélectriques ou magnétostric-

tifs. Les transducteurs 20 et 21 fournissent une capacitance Cl et C2 et sont raccordés par des inducteurs 22 et 23

respectivement à l'intervalle d'usinage pour former des cir-

cuits résonnants série respectifs 24 et 25. Les inductances LI et L2 des inducteurs 22 et 23 sont réglées à des valeurs

appropriées en liaison avec une capacitance C ou les capa-

citances des transducteurs 22 et 23 pour établir les condi-

tions de résonance voulues dans les circuits 24 et 25.

Une source de courant haute fréquence 26 est couplée aux inducteurs 23 et 24 pour appliquer une énergie haute fréquence extérieure au système résonnant 24 et 25. Les fréquences de résonance de ces circuits 24 et 25, et de ce fait de la sortie de la source 26, sont réglées de f çon caractéristique dans la plage comprise entre 10 et 200 kHz, et dans certains cas,

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peuvent descendre à 100 Hz.

Au cours de l'opération d'usinage, des impulsions d'usinage sont appliquées par la source de courant d'usinage

9 pour produire des décharges électriques successives à tra-

vers l'intervalle d'usinage G. Les circuits résonnants 24 et , constitués par les capacitances des transducteurs 20 et 21 et les inductances Li et L2 des inducteurs 22 et 23, LIC et L2C sont alors amenés dans les conditions de résonance

avec les décharges électriques passant à travers l'inter-

v-lle d'usinage G pour induire à l'extrémité des vibrateurs et 11 des vibrations haute fréquence intenses qui sont appliquées au fil-électrode 1. L'amplitude des vibrations

est, comme on l'a mentionné précédemment, comprise de pré-

férence entre 1 et 3 microns, ce qui assure la précision

d'usinage recherchée tout en permettant aux décharges d'in-

tervalle de se développer de façon aléatoire et stable le long du filélectrode 1 se déplaçant à travers l'intervalle d'usinage G, en réduisant au minimum le risque de décharges

par arc électrique ou de courts-circuits.

L'utilisation de circuits résonnants oscillants 24 et

présente des avantages sur les installations d'alimenta-

tion en courant extérieur actuelles-. Du fait que les cir-

cuits 24 et 25 fonctionnent en résonance avec les paramètres vibratoires des décharges d'usinage dans l'intervalle et assurent des conditions d'oscillation variables en fonction des variations de l'énergie de décharge dans l'intervalle, on obtient une optimisation de leur mode de vibration et des

effets résult'nts sur les conditions d'usinage, ce qui per-

met à ce dernier de s'effectuer de façon stable avec un taux d'enlèvement de matière amélioré. Une autre amélioration dans le taux d'enlèvement et le rendement d'usinage résulte de la superposition de l'énergie résonnante fournie par les circuits résonnants 24 et 25 sur l'énergie fournie par la source extérieure 26 pour faire vibrer les transducteurs 20 et 21 de façon stable, ce qui -méliore la transmission

des vibrations -u fil-électrode 1.

Dans une installation modifiée représentée sur la figure 8, la source de courant extérieur haute fréquence 26 est montée aux bornes de l'intervalle d'usinage en parallèle avec le transducteur 20 et l'inducteur 22, et un redresseur 27 est

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monté en série avec la source 26 et l'intervalle G pour

rendre la pièce positive et le fil-électrode négatif.

D ns cette réalisation également, on obtient des amélio-

rations dans le taux d'enlèvement de matière et dans le rendement d'usinage.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour usiner par électro-érosion une pièce

conductrice del,électricité avec un fil-électrode se dépla-

çant axialement de façon continue, caractérisé en ce que l'on déplace l'un par rapport à l'autre et transversalement à l'axe du fil-électrode ledit fil-électrode mobile et la

pièce, ce fil et cette pièce définissant entre eux un in-

tervalle d'usinage, on amène un liquide d'usinage dans

cet intervalle,on applique une série d'impulsions électri-

ques entre la pièce et l'électrode-pour engendrer des décharges d'usinage dans l'intervalle et enlever de la

matière de la pièce, et on applique une vibration au fil-

électrode mobile de part et d'autre de la pièce et dans une-direction transversale à l'axe du fil-électrode, la

vibration ayant une fréquence supérieure à 100 Hz.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vibrations appliquées au fil-électrode mobile

de part et d'autre de la pièce ont des fréquences différentes.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en

ce que la pièce et le fil-électrode sont déplacés relati-

vement selon des axes x et y perpendiculaires l'un à l'autre, l'une des vibrations étant appliquée dans le sens de l'axe des x, tandis que l'autre vibration est appliquée dans le

sens de l'axe des y.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce

que chaque vibr tion a une fréquence d'au moins 1 kHz.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce

que la fréquence est comprise entre 1 et 50 kHz.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'amplitude de chaque vibration est comprise entre 1

et 50 microns.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'aptitude de chaque vibration est comprise entre 1 et microns.

8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on tend le fil-électrode et on le fait passer entre un premier élément de guidage et un deuxième élément de guidage, et cen ce que J vibration est conférée au fil-électrode au voisinage du premier élément de guidage et du deuxième

élément de guidage respectivement.

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9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue une opération de finition sur une pièce

antérieurement usinée dans une opération de dégrossissage.

10. Dispositif d'électro-érosion ayant un fil-électrode disposé pour se déplacer axialement de façon continue à tra-

vers une zone d' usinage d'une pièce conductrice de l'élec-

tricité, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour déplacer l'un par rapport à l'autre le fil-électrode et la pièce transversalement à l'axe de ce fil-électrode tout en définissant entre eux un intervalle d'usinage, des

moyens pour amener un liquide d'usinage dans l'intervalle,.

des moyens pour appliquer une série d'impulsions élec-

triques entre la pièce et l'électrode pour engendrer des décha.rges d'usinage dans l'intervalle et enlever de la matière de la pièce, et un premier et un deuxième vibrateur pour conférer au fil-électrode mobile une première vibration et une deuxième vibration de fréquences supérieures à 100 Hz, de part et d'autre de la zone d'usinage, chaque vibration

s'effectuant dans une direction transversale à l'axe du fil-

électrode.

11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les moyens de déplacement comportent une table de traval

portant la pièce, un premier moyen d'entraúnement pour dépla-

cer la table de travail selon l'axe des x et un deuxième moyen d'entrainement pour déplacer la table de travail selon un axe des y perpendiculaire à l'axe des x, caractérisé en ce qu'il comporte un premier support pour orienter le premier

vibrateur de façon à conférer cette première vibration au fil-

électrode dans la direction de l'axe des x et un deuxième support pour orienter le deuxième vibrateur de f.açon à conférer cette deuxième vibration au fil-électrode dans la direction

de l'axe des y.

- 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier et le deuxième vibrateur sont disposés

chacun en contact avec le fil-électrode.

13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier et le deuxième vibrateur sont disposés

chacun au voisinage immédiat du fil-électrode.

14. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier et le deuxième vibrateur comprennent *.S

+ 18 2458350

chacun un vibrateur électromagnétique, sonique ou ultra-

sonique.

15. Dispositif selon la refendication 10, caractérisé en ce que le premier E le deuxième vibrateur comprennent

.5 ch:.cun un élément magnétostrictif ou piézoélectrique...CLMF:

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé

zi. en ce que l'élément a une capacitance, le vibrateur compor-

:. - rtant un circuit d'excitation comportant un inducteur ayant :':, une inductance présélectionnée pour former Avec cette capacitance un circuit résonnant raccordé à l'intervalle

I d d'usinage.

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé :::'? en ce que l'élément et l'inducteur sont raccordés en série

:;.aux bornes de l'intervalle d'usinage.

18. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'élément et l'inducteur sont r ccordés en parallèle

arWs aux bornes de l'intervalle d'usinage.

19. Dispositif selon les revendications 16, 17 ou 18,

i1 caractérisé en ce qu'il comporte une source de courant exté-

>i:" 20 rieur ayant un enroulement de sortie couplé à l'inducteur.

A>;

20. Dispositif selon les revendications 16, 17 ou 18,

:, caractérisé en ce qu'il comporte une source de cour.nt exté-

:ii -rieur montée en série avec le circuit résonnant et l'inter-

valle d'usinage.

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