FR2464784A1 - Procede et appareil d'usinage par electro-erosion - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET APPAREIL POUR CONFORMER PAR ELECTRO-EROSION UN CONTOUR DANS UNE PIECE AU MOYEN D'UNE ELECTRODE 1 EN FIL CIRCULANT. L'APPAREIL COMPREND DES MOYENS DE GUIDAGE 2A, 8C PORTES PAR UNE TETE-OUTIL ET UNE SURFACE DE GUIDAGE LINEAIRE INCURVEE DE L'ELECTRODE POUR CONSTITUER AU MOINS EN PARTIE LA SURFACE D'USINAGE, DES MOYENS POUR FAIRE PASSER UN COURANT D'USINAGE, DES PREMIERS MOYENS DE COMMANDE POUR DEPLACER EN TRANSLATION LA TETE-OUTIL PAR RAPPORT A LA PIECE DE TELLE MANIERE QUE L'ELECTRODE SE DEPLACE EN SUIVANT UN TRAJET PREDETERMINE DANS LA PIECE, ET DES SECONDS MOYENS DE COMMANDE 18, 19, 20 POUR FAIRE TOURNER LES MOYENS DE GUIDAGE PAR RAPPORT A LA PIECE AUTOUR D'UN AXE DE ROTATION INTERSECTANT LA SURFACE D'USINAGE DANS UN PLAN DEFINI PAR L'ELECTRODE CIRCULANT SUR LA SURFACE DE GUIDAGE.

Description

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L'invention concerne les techniques d'usinage électrique en général, c'est-à-dire l'usinage par décharges électriques, l'usinage électrochimique et l'usinage électrochimique à décharges, et elle fournit plus particulièrement un procédé d'usinage électrique et un appareil pour réaliser le contour d'une surface à trois dimensions dans une pièce ou un contour de configuration à trois dimensions sur la surface d'une

pièce, au moyen d'une électrode en fil circulant.

Dans sa Demande de Brevet français NO 79 24 919 déposée

le 5 octobre 1979, la Demanderesse a souligné que les techni-

ques d'usinage électrique, quand elles sont appliquées pour

conformer un contour à trois dimensions ou un motif de sur-

face dans une pièce, font couramment appel à une électrode-

outil à trois dimensions pour réaliser le contour ou le motif de surface souhaité. En outre, une multiplicité de telles électrodes massives, de configurationset de taLllesidentiques ou similaires doivent être préparées afin de compenser l'usure

que subissent les électrodes ou les outils au cours du pro-

cessus d'érosion, ou dans l'intérêt de la diminution du temps d'usinage afin d'obtenir une précision d'usinage et un fini

de surface souhaité. La préparation de ces multiples électro-

des conformées avec précision est évidemment long et labo-

rieuse.

Dans la Demande de Brevet mentionnée ci-dessus, est dé-

crit un appareil d'usinage électrique du type fraiseuse sculpteur ou planeuse propre à conformer le contour d'une surface en trois dimensions dans une pièce. L'appareil décrit comprend une électrode allongée continue en fil ou analogue (fil ou fil-électrode), des moyens d'avance du fil pour faire circuler axialement le fil à partir de moyens de fourniture jusqu'à des moyens de reprise, un support de pièce propre à recevoir la pièce, des moyens de guidage du fil portés par une tête d'outil et juxtaposés à la pièce pour positionner le fil circulant sous tension en relation

d'usinage avec la piècc, des moyens de fourniture de puissan-

ce pour exciter électriquement le fil et la pièce afin d'en-

lever par électro-érosion de la matière à partir de la pièce dans un intervalle d'usinage rempli de fluide, et des moyens d'avance d'usinage pour déplacer relativement la tête d'outil et le support de pièce afin de provoquer le balayage,

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par le fil en circulation sur les moyens de guidage, de la surface d'une zone prédéterminée sur la pièce, selon un trajet d'usinage prédéterminé, pour conformer dans la pièce le contour de surface à trois dimensions, le guide présentant une surface de guidage du fil,à sillon et non conductrice de l'électricité,propre à recevoir le fil en circulation de manière à ce qu'il soit sensiblement en

regard de la surface de la pièce juxtaposée.

Les moyens de guidage peuvent comprendre un ou plusieurs

éléments de guidage de type rotatif ou non dont la configu-

ration de guidage du fil peut être ajustée pour régler de manière variable la longueur, la largeur et -la surface de la course du fil juxtaposée à la surface de la pièce en

relation d'usinage.

Les moyens d'avance d'usinage peuvent comprendre des premiers moyens de commande pour déplacer la tête d'outil vers et à l'éloignement de la pièce suivant l'axe des Z, des seconds moyens de commande pour déplacer le support de pièce dans un plan selon les axes X et Y qui sont, avec l'axe des Z, perpendiculaires deux à deux. De préférence,

des troisièmes moyens de commande peuvent être prévus, com-

prenant des moyens rotatifs pour faire pivoter la tête d'outil autour de l'axe des Z afin que la direction d'avance transversale du fil puisse toujours être perpendiculaire ou, plus généralement, former un angle prédéterminé avec la surface en cours d'usinage de la pièce. Pour une opération de planage courante, on utilise les seconds et troisièmes moyens de commande, alors que des opérations de fraisage et de sculpture nécessitent la mise en oeuvre des premiers, seconds et troisièmes moyens de commande, en liaison-les uns avec les autres. Une commande numérique usuelle peut

être utilisée pour faire fonctionner les commandes et pro-

voquer le balayage par la tete-outil de la surface de la pièce, en fonction des instructions d'un programme en mémoire

prédéterminé pour correspondre à un chemin de balayage désiré.

En outre, des quatrièmes moyens de commande peuvent être prévus pour permettre une inclinaison de la tête-outil selon

un angle variable par rapport à la pièce si bien que la tête-

outil et la pièce sont déplaçables relativement en ayant

cinq degrés de liberté.

Il a aussi été souligné que des moyens sont de préfé-

rence prévus pour communiquer en outre une vibration haute

fréquence dans le domaine audible ou des ultrasons, direc-

tement ou indirectement, par exemple au moyen d'un agent d'usinage, au fil circulant dans les moyens de guidage qui est juxtaposé à la pièce. La vibration peut être fournie au moyen d'un transducteur électromécanique ou d'un élément

magnétostrictif mais, avantageusement, elle peut être pro-

duite en liaison avec des impulsions électriques d'usinage o10 appliquées en travers de l'intervalle d'usinage entre le fil et la pièce. Plus précisément, un circuit résonant est connecté à l'intervalle d'usinage, et dont la fréquence de résonance est en accord avec la fréquence de l'oscillation

électrique produite à l'intervalle d'usinage.

Un but important de la présente invention est de fournir un proceédé et un appareil d'usinage électrique amélioré, du type fraiseuse, sculpteur ou planeuse, permettant de

conformer facilement dans une pièce un contour en trois di-

mensions ou tout motif compliqué souhaité, au moyen d'une électrode allongée continue en fil ou analogue Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'usinage électrique pour le fraisage, la sculpture ou le planage, et un appareil, qui permettent la conformation d'un contour ou d'un motif de surface compliqué à trois dimensions

dans une pièce avec une efficacité accrue.

Selon un premier aspect, l'invention fournit un procédé

pour coniormelr par électro-érosion un contour à trois dimen-

sione dans une pièce au moyen d'une électrode allongée con-

[tinue circulant axialement en continu à partir de moyens de fourniture jusqu'à des moyens de reprise, de manière à renouveler en continu une surface d'usinage de l'électrode juxtaposée en relation d'usinage par électro-érosion avec la pièce, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à: supporter l'électrode allongée continue circulant entre les moyens de fourniture et de reprise par des moyens de guidage portés par une tête-outil et présentant une surface de guidage incurvée linéaire-juxtaposée à la pièce pour guider l'électrode allongée circulant sur au moins une partie de la surface de guidage incurvée, constituant ainsi

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au moins en partie ladite surface d'usinage, une partie au moins de ladite électrode allongée circulant sur la surface de guidage; faire passer un courant d'usinage d'électro-érosion entre l'électrode allongée et la pièce au travers d'un in-

tervalle d'usinage rempli de fluide pour enlever de la ma-

tière à partir d'une partie de la. pièce juxtaposée à la surface d'usinage de l'électrode allongée; et déplacer en translation la tête- outil par rapport à la

pièce de manière à ce que ladite partie de l'électrode allon-

gée se déplace selon un trajet de contour prédéterminé dans la pièce tout en faisant tourner lesdits moyens de guidage

par rapport à la pièce autour d'un axe de rotatinn inter-

sectant ladite surface d'usinage ou l'axe de celle-ci dans un plan défini par l'électrode allongée circulant et guidée sur lesdites surfaces de guidage, conformant ainsi ledit

contour dans la pièce.

Les moyens de guidage peuvent être fixés à la tête-outil

ou, en variante, peuvent être montés rotatifs autour de l'axe-

mentionné ci-dessus de la tête-outil. Quand les moyens de

guidage sont fixés à la tête-outil, cette dernière est ro-

tative par rapport à son équipage, par exemple un bras porté

par un vérin de la machine elle-même. Les moyens de fourni-

tured de reprise de l'électrode allongée circulanté sont

tous deux,de manière appropriéeportés par la tête-outil.

Plus précisément, le chemin de contour peut être une ligne incurvée sur le trajet de laquelle un sillon d'une profondeur et d'une largeur correspondant à l'épaisseur de l'électrode allongée doit être conformé dans la pièce. Alors, les moyens de guidage sont pivotés de manière à maintenir ledit plan de l'électrode allongée toujours orienté dans la direction d'avance dudit déplacement translationnel entre

la tête-outil et la pièce, le long de ladite ligne incurvée.

Le déplacement translationnel entre la tête-outil et la pièce peut être dans la direction de la profondeur de la pièce et cette'dernière peut être pivotée autour dudit axe de

rotation par rapport à la tête-outil.

Lesdits moyens de guidage sont montés rotatifs sur la tête-outil autour dudit axe rotatif qui est sensiblement

perpendiculaire à la surface de la pièce.

Selon une autre caractéristique du premier aspect de l'invention, l'électrode allongée continue est supportée entre les moyens de fourniture et de reprise par lesdits moyens de guidage en tant qu'élément de guidage primaire et en outre par un élément de guidage supplémentaire porté par la tête-outil, le procédé comprenant en outre les mesures consistant à changer les positions relatives de l'élément

de guidage supplémentaire et de l'élément de guidage pri-

maire au cours d'une opération de conformation du contour.

En particulier, les positions relatives de l'élément de guidage supplémentaire et de l'élément de guidage primaire

sont modifiées pour changer sensiblement l'angle d'incli-

naison que forme la surface d'usinage avec la surface de la pièce, ou pour changer la surface effective de ladite

surface d'usinage par rapport à la surface de la pièce.

Là encore le trajet de contour peut être une ligne in-

curvée le long du trajet de laquelle est conformé dans-la

pièce un sillon d'une largeur et d'une profondeur corres-

pondant à l'épaisseur de l'électrode allongée. Alors, la tête-outil est pivotée autour dudit axe rotatif de manière à maintenir le plan défini par l'électrode allongée guidée

par les éléments de guidage primaire et secondaire, tou-

jours orientés dans la direction d'avance dudit déplacement translationnel entre la tête-outil et la pièce, le long de

la ligne incurvée.

Le déplacement translationnel entre la Lête-outil et la pièce peut aussi être en direction de la profondeur de la pièce. Cette dernière est alors pivotée autour dudit

axe rotatif par rapport à la tdte-outil.

L'élément de guidage primaire peut être fixé sur la tête-outil et

cette dernière est alors pivotée autour dudit axe rotatif qui est sensi-

blement perpendiculaire à la surface de la pièce.

L'invention fournit, selon un second aspect, un appa-

reil pour conformer par électro-érosion un contour à trois dimensions dans une pièce au moyen d'une électrode allongée continue transportée en continu à partir de moyens de fourniture jusqu'à des moyens de reprise, de manière à renouveler en continu une surface d'usinage de l'électrode

juxtaposée à la pièce en relation d'usinage par électro-

érosion, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage portés par une tête-outil et une surface de guidage linéaire incurvée pour constituer au moins en partie ladite surface d'usinage de l'électrode

allongée, une partie au moins de l'électrode allongée cir-

culant sur ladite surface de guidage; des moyens de fourniture de puissance pour faire passer un courant d'usinage par électro-érosion entre l'électrode allongée et la pièce au travers d'un intervalle d'usinage rempli de fluide pour enlever de la matière à partir d'une partie de la pièce juxtaposée à ladite surface d'usinage de l'électrode allongée;

des premiers moyens de commande pour déplacer en trans-

lation la tête-outil par rapport à la pièce de manière à ce que ladite partie de l'électrode allongée se déplace selon un trajet de contour prédéterminé dans la pièce; et

des seconds moyens de commande pour faire tourner les-

dits moyens de guidage par rapport à la pièce autour d'un axe rotatif intersectant la surface d'usinage dans un plan défimi par l'électrode allongée circulant sur ladite surface

de guidage.

En particulier, les moyens de guidage peuvent être fixés à a tête-outil et cette dernière est alors propre à être pivotée autour dudit axe rotatif par les premiers moyens

de commande. Cependant, ceci n'est pas essentiellement né-

cessaire et les moyens de guidage peuvent être alors propres à être rotatifs par rapport à la tête-outil autour dudit axe rotatif. Les moyens de fourniture et de reprise sont aussi

l'un et l'autre avantageusement portés par la tête-outil.

Ceci non plus n'est pas cependant essentiellement nécessaire.

Les moyens de fourniture et de reprise peuvent etre montés sur une colonne de la machine à partir de laquelle s'étend

un bras pour porter la tête-outil au-dessus de la pièce.

Selon une autre caractéristique du second aspect de l'in-

vention, l'appareil comprend en outre un élément de guidage secondaire coopérant avec lesdits moyens de guidage en

tant qu'élement de guidage primaire pour supporter l'élec-

trode allongée continue entre les moyens de fourniture et

de reprise, et des moyens pour changer les positions rela-

tives de l'élément de guidage secondaire et de l'élément de guidage primaire pendant une opération de conformation

d'un contour.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la

description détaillée qui va suivre, donnée à titre d'exem-

ple, et au vu du dessin dans lequel: - la figure 1 est une vue en plan partiellement en coupe et aussi en perspective représentant l'appareil selon la présente invention; - la figure 2 est une vue de cOté partiellement en coupe et schématique de l'appareil représenté à la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe des moyens

de guidage pour l'explication des principes de fonctionne-

nient des éléments de guidage primaire et secondaire selon l'invention tels qu'appliqués à un exemple de conformation d'un contour en trois dimensions; la figure 5 est une vue en coupe des moyens de guidage pour expliquer le mode de fonctionnement de l'appareil selon l'invention appliqué à la conformation d'un autre contour à trois dimensions; - la figure 6 est une vue en plan d'un exemple de pièce à contour devant être suivi par la tCte-outil et la pièce en déplaceîe,-en relatif suivant le procédé de l'invention;

la figure 7 est une vue en coupe représentant schéma-

tiquement un fil-électrode circulant sur des éléments de guidage pour réaliser l'opération de conformation de contour selon un trajet représenté à la figure 6; et - les figures 8 et 9 sont des vues en coupe représentant schenraiquertent d'autres exemples de conformation de contour

a àrois dimensions, qui peuvent être réalisés grace au pro-

cédé et à l'appareil selon l'invention.

On se réfère aux figures 1 et 2. Un appareil selon la présente invention fait application d'une électrode 1 allongée continue en fil ou analogue (fil ou fil-électrode) en cuivre, laiton ou un matériau analogue utilisé dans les machines courantes d'usinage par décharges à fil circulant ou à fil de coupe, et présentant une épaisseur de 0,05 jusqu'a 1 millimètre de diamètre. Le fil 1 est supporté par un galet ou une glissière 2 de guidage principal en matériau non conducteur de l'électi cité pour former un allongement la incurvé disposé à une partie d'extrémité 3a en saillie d'une tête-outil 3 qui porte une bobine 4 de fourniture de fil et uoe bobine 5 de reprise de fil, comme représenté, et présente aussi des galets de commande 6a et 6b (cabestan et galet d'appui) e des galets 7a et 7b de freinage montés sur la

tête avec des galets de guidage auxiliaires 8a, 8b et 8c.

Les galets de commande et de freinage 6a, 6b et 7a, 7b sont commandés de manière à ce que le fil lsoit dévidé à partir de la bobine de fourniture 4 puis soitenroulé sur la

bobine de reprise 5 et, sur le trajet entre elles qui com-

prend un trajet en forme de U sur les galets 2 de guidage

-d'usinage, circule en continu à une vitesse prédéter-

minée et sous une tension adaptée. Bien que cela ne soit pas représenté, le galet ou la glissière 2 constituant les moyens de guidage du fil à fins d'usinage, peut être conformé avec

un sillon de réception du fil sur sa périphérie, d'une pro-

fondeur et d'une largeur telles que la plus grande partie du fil 1 puisse être exposée. Quand le galet 2 est monté à rotation sur un arbre 9 à l'extrémité 3a de la tête-outil 3, il est mis en rotation, et le fil 1 est entraîné dans le sillon. Quand la glissière 2 est montée fixe à l'extrémité 3a de la tête-outil 3, au moyen d'un boulon 9a et d'un écrou 9b (figure 2), le fil 1 passe en glissant dans le sillon sur

la glissière 2.

La tête-outil 3 comprend un cadre principal 3b présentant une saillie d'extrémité 3a et une bride de fixation 3c fixée

au cadre principal 3a. Une paire de consoles 3d et 3e s'éten-

dant à partir de la bride 3c supportent les arbres rotatifs 4a et 5a des bobines 4 et 5 de fourniture et de reprise du fil, respectivement. Les arbres 4a et 5a portant les bobines 4 et 5 sont montés dans des paliers fendus 4b et 5bpxésents à l'extrémité inférieure des consoles 3d et 3e, au moyen de gonds 4c et 5c, respectivement. Les arbres 4a et 5a sont entraînés avec un couple approprié par un moteur l0a (figure 2) monté sur la face arrière du cadre principal 3b

pour entrafner les bobines 4 et 5 et l ur permettre de satis-

faire les fonctions de fourniture et de reprise. Le fil 1 circule sans àcoups en passant sur les galets de freinage 7a, 7b, le galet de guidage auxiliaire 8a, le galet de guidage auxiliaire 8c, le galet ou la glissière 2 de guidage principal, le galet de guidage auxiliaire 8d, le cabestan et lesgalets d'appui 6a et 6b. Les bobines 4 et 5 sont aussi équipées de leviers 4d et 5d qui peuvent être verrouillés pour empêcher leur rotation quand la machine ne fonctionne pas. On se réfère à la figure 2. D'autres unités de commande lOb et lOc y sont représentés; elles communiquent un couple approprié aux galets de freinage 7a et 7b et commandent le

cabestan 6a, respectivement.

Selon une caractéristique importante de l'invention, le guide principal 2 supportant le fil 1 le long de sa surface de guidage 2a pour placer l'étendue la de fil qui

y circule en relation d'usinage avec une pièce (non repré-

sentée aux figures 1 et 2), est disposé de manière à pouvoir tourner autour d'un axe vertical intersectant un centre

de la surface de guidage 2a incurvée si bien que la direc-

tion de l'avance de'l'étendue la de fil peut changer par

rapport à la pièce au cours d'une opération d'usinage donnée.

Ceci peut être réalisé dans le dispositif représenté en pré-

voyant la tête-outil 3 rotative autour d'un tel axe ou d'un

axe parallèle.

Pour ce faire, la bride 3c de la tête-outil 3 présente un alésage central 3f dans lequel est disposé à poste fixe

un arbre rotatif 11 et qui peut être vissé dans le cadre prin-

cipal 3b. L'arbre rotatif ll,ainsi fixé à la tête-outil 3, s'étend au travers d'un bottier 12 monté coulissant sur la bride 3c coumme représenté ou sans contact avec cette dernière, et qui est fixé au moyen de boulons 13 à une plaque 14 qui, à son tour, est montée sur un bras de la machine elle-même (non représentée). L'arbre 11 est monté entre la plaque 14

et le bottier 12 au moyen de paliers 15 et 16 afin de sup-

porter de manière rotative la tête-outil 3. Un moteur pas à pas 17 équipé d'un codeur 18 est prévu à l'intérieur du bbXtier 12 et est entraîné pour faire tourner l'arbre lîvia des engrenages 19 et 20. Ainsi, la tête-outil 3 ou le cadre principal 3b supportant à son extrémité inférieure 3b

l'élément de guidage 2 principal pivote autour de l'ar-

bre 11.

Pour le dispositif représenté, l'ensemble de guidage du fil comprenant les galets de guidage auxiliaires Sa, 8b et 8c, est propre à maintenir le fil 1 pour qu'il circule dans un plan fixe par rapport au cadre principal 3b (figure 2) et coaxialement ou parallèlement à l'arbre rotatif de la tête-outil 3. Ce dispositif est souhaitable dans l'intérêt de la facilité de programmation des commandes de rotation pour la tête-outil 3 en accord avec un motif

souhaité d'usinage sur une pièce par l'étendue la de fil-

électrode guidé par la surface 2a de guidage d'usinage en forme de U. Selon une caractéristique importante-de l'invention,

l'élément auxiliaire 8c (auquel il est fait référence ci-

dessous en tant que galet ou élément de guidage subsidiaire) directement adjacent à l'élément 2 de guidage principal est propre à être déplaçable par rapport à cet élément principal

au cours d'une opération donnée d'usinage, quand une lon-

gueur substantielle de l'allongement du fil 1 guidé entre eux doit servir de surface d'électrode d'usinage, si bien que la surface effective d'usinage peut varier en fonction d'un motif particulier devant être usiné sur la pièce, ou

être maintenue constante quel que soit ce motif.

Afin de permettre le changement en cours de processus de la position du galet 8c de guidage subsidiaire par rapport à l'élément 2 de guidage principal, le galet 8c est relié par une tige de liaison 21 à une tige deriston 22 d'un vérin

23 (figure 2) hydraulique ou à huile, fixé à la surface pos-

térieure du cadre principal 3b de la tête d'outil 3 au moyen de vis 24. Le fluide d'actionnement pour le vérin 23 passe par une soupape 25 à quatre voies, provient d'une pompe 26 et est recueilli dans un réservoir 27. Le vérin 23 est équipé

d'un codeur 28.

La soupape 25 à quatre voies fonctionne selon des ins-

tructions programmées à l'avance d'une unité de commande d'usinage (non représentée) de manière à faire avancer ou reculer le piston 22 du vérin 24, et à déplacer le galet 8c de guidage subsidiaire qu'il porte entre les positions

représentées par des lignes en trait plein et en trait in-

terrompu, respectivement, sur la figure 1. Un déplacement du guide 8c subsidiaire est détecté par le codeur 28 puis converti en un signal électrique qui est fourni en retour

à l'unité de commande d'usinage.

La tête-outil 3 telle que décrite plus haut est montée rotative au bras de la machine qui comprend une source de puissance (non-représentée) connectée à l'électrode en fil 1, il par exemple, via le galet Sa de guidage auxiliaire d'une part et jusqu'à la pièce d'autre part, et une unité de fourniture de fluide (non représentée) pour fournir un

agent d'usinage, par exemple de l'eau diélectrique ou con-

ductrice de l'électricité, jusqu'à la zone du guide prin- cipal 2. Un courant haute densité d'électro-érosion passe

ainsi entre l'étendue de fil la et la pièce dans l'inter-

valle d'usinage rempli de fluide, pour enlever de la matière de la pièce. Le moteur pas à pas 17 (figure 1) et la soupape

25 (figure 2) à quatre voies sont commandés par des instruc-

tions électriques fournies par une commande numérique de l'unité de commande d'usinage. L'ensemble d'avance d'usinage comprend en outre un équipage à pièce., propre à supporter

la pièce,et des moteurs pas à pas pour déplacer par incré-

ment l'équipage à pièce dans un plan X-Y ou horizontal et un équipage à outil pour supporter le bras de la machine,

et un moteur pas à pas pour déplacer par incrément la tête-

outil 3 verticalement ou selon l'axe des Z. Il est souhaitable que l'étendue la de fil soit guidée sur le guide principal 2 de manière à présenter une surface

d'usinage effective accrue au cours d'une opération d'usi-

nage donnée, et cela dans diverses situations. Si, par exemple, la tèteoutil 3 est orientée dans la direction de l'axe des X et doit être avancée dans cette même direction pour conformer une rainure peu profonde de faible largeur correspondante à l'épaisseur du fil sur la surface d'une pièce (à la figure 3 une telle rainure porte la référence a et elle est réalisée sur une pièce 30), alors, quand seulement le guide principal 2 est le seul élément pour guider le fil 1 et pour former une étendue d'usinage lla juxtaposée à la pièce 30, on voit que la partie de l'étendue la de fil située sensiblement en dessous de la surface 30a qui correspond à l'angle au centre, peut fournir la surface effective d'usinage qui peut être trop petite pour le passage du courant d'usinage, ou peut limiter le courant effectif

d'usinage; il en résulte un temps d'usinage trop long.

Dans ce cas, le galet 8c de guidage subsidiaire peut, selon l'invention, être déplacé pour étendre le fil 1 dans la direction de son avance ou de l'axe des X, si bien que l'étendue la de fil est juxtaposée sur sa longueur étendue 1 à la pièce 30 avec un petit angle e d'inclinaison par rapport à_a surface 31 de la pièce. La surface d'usinage

accrue qui en résulte alors est propre à éviter une con-

centration de décharges électriques tout en augmentant effectivement le courant d'usinage moyen, réduisant ainsi le temps d'usinage. La longueur 1 de cette étendue accrue peut être commandée par la position du galet de guidage 8c

subsidiaire déplacé. Dans ce cas, si on considère que l'in-

crément du déplacement d'usinage pas à l s dans la direction

de l'axe des X est dx, la réduction de la longueur de l'in-

tervalle d'usinage est exprimée par sin 5.dx. Etant donné que sin 6 est inférieur à 1 et que e est petit, on voit qu'on obtient seulement une petite variation de la dimension

de l'intervalle d'usinage, ce qui permet d'assurer une sta-

bilité accrue d'usinage. De cette manière, la position de l'élément 8c de guidage subsidiaire est commandée au cours

de l'opération d'usinage en fonction d'un changement ins-

tantané de la profondeur de coupe ou du motif de coupe de

formage ou de profilage.

Un motif de coupe, par exemple défini par une combinaison d'un cylindre 32a et d'une saillie 32b en forme de fuseau, comme représenté à la figure 5, peut être usiné facilement et efficacement dans une pièce 32 avec un dispositif dans lequel l'élément de guidage 8c auxiliaire peut se déplacer par rapport à l'élément de guidage principal 2 au cours d'une opération d'usinage. Dans ce cas, la pièce 32 peut être pivotée autour de l'axe de symétrie du-motif ou axe des Z représenté alors que le guide principal 2 est déplacé

pour prendre des positions 2-1, 2-2, 2-3 et 2-4 successivement. Le guide 8c subsidiaire peut alors être déplacé successivement dans le

plan X-Z pour prendre des positions 8c-1, 8c-2, 8c-3 et 8c-4 comme représenté pendant que progresse l'enlèvement de matière sur la pièce. Une surface d'usinage minimale de

l'étendue la de fil est ainsi maintenue pour permettre l'achè-

vement de l'usinage souhaité avec une efficacité accrue; une

qualité de surface usinée satisfaisante est obtenue.

Le mode de construction particulier de la tête-outil 3, spécialement la configuration et la disposition des guides individuels représentés, la structure de support et le mode de positionnement de l'élément de guidage subsidiaire, ainsi que le mode de déplacement de celui-ci, peuvent évidemment être modifiés par l'homme de l'art. En outre, les bobines de fourniture et de reprise de fil, les galets de freinage et/ou le cabestan et les galets d'appui peuvent être prgvus séparés de la tête-outil 3, par exemple sur une colonne de la machine qui supporte le bras qui s'étend audessus de la pièce pour porter la tête-outil. La tête-outil 3 peut alors porter seulement l'élément 2 de guidage principal ainsi que le ou les guides 8c subsidiaires avec ou sans les

galets 8a et 8b de guidage auxiliaire pour recevoir l'élec-

trode 1 en fil fournie à partir de la zone de la colonne et pour renvoyer cette électrode dans cette région pour la reprise. Il est souhaitable, comme on l'a mentionné plus haut, de disposer le guide principal 2 ou la tête-outil 3 de manière rotative au cours d'une opération d'usinage donnée sur l'axe vertical intersectant la position la plus basse ou point de retour du fil 1 ou de l'étendue la de fil guidé par le guide 2 principal, si bien que le plan de rebroussement du fil 1 (en forme de U) coïncide avec la direction de son avance relative ou de l'avance de la tête-outil 3 par rapport à la

pièce. Grace à cela, l'efficacité de l'appareil est considé-

rablement accrue.

Par exemple, on considère que, comme représenté aux figures 6 et 7, on doit usiner dans une pièce 15 des rainures

a peu profondes et incurvées, de faible largeur, correspon-

dant à l'épaisseur de l'électrode en fil 1, en déplaçant l'électrode en fil 1 selon un trajet 35b par rapport à la pièce 35. Alors, la pièce 35 peut être montée fixe. sur une table rotative qui, à son tour, est montée déplaçable sur une table transversale X-Y, les deux tables fournissant

ainsi une possibilité de positionnement dans trois dimensions.

Mais ceci non seulement rend le mouvemant de la pièce extrê-

mement complexe, mais ne permet le traitement que d'une pièce relativement petite et son usinage, eu égard à la taille de la machine elle-même et de la table transversale. En outre,

une programmation très compliquée et fastidieuse est né-

cessaire. On considère maintenant que la tête-outil 3 est fixée de telle manière que le plan principal du guide principal 2 ou le plan du fil 1 guidé par ce guide est dans le plan X-Z qui comprend l'axe des X et le plan X-Y orthogonal à celui-ci, le point de rebroussement ou position inférieure

basse de l'électrode en fil étant à l'origine 0, et que l'usi-

nage est réalisé suivant la courbe -ABC représentée. Dans ce cas, quand la région du point B est usinée, il est nécessaire de terminer simultanément le mouvement rotatif de la pièce avec la table rotative jusqu'à ce que la tangente TB au point B soit parallèle à l'axe des X et le mouvement de translation de la pièce 35 jusqu'à ce que le point co!ncide avec l'origine 0. Il est clair que le mouvement combiné est extrêmement complexe et ne peut pas être saisi immédiatement ou intuitivement. En outre, la rotation de la pièce 35 peut se produire en un point éloigné de l'origine 0 et il est alors nécessaire, avec la table transverse, de maintenir au-dessus de la table un espace considérablement plus grand

que l'espace requis usuellement pour permettre le fonctionne-

ment de la table transverse X-Y. De plus, le déplacement de la pièce suivant un chemin prolongé et compliqué nécessite

une programmation extrêmement complexe et longue pour posi-

tionner la pièce par rapport à la tête-outil fixe.

Selon l'invention, seul un mouvement de translation dans le plan X-Y est appliqué à la pièce 35 si bien que le point B sur la courbe d'usinage ABC peut toujours coïncider avec le point de rebroussement du fil ou avec l'origine 0 alors que la t6te-outil 3 est simplement pivotée pour faire tourner le plan principal du guide principal 2 ou le plan de l'étendue la de fil autour de l'axe vertical qui comprend le point de rebroussement ou autour de l'axe des Z si bien que la tangente

TB peut toujours être dans le plan principal du guide prin-

cipal 2 ou le plan de l'étendue la de fil. De cette manière, le processus d'usinage devient clair immédiatement ou plus intuitivement. La commande de rotation du guide principal est extrêmement simple et la programmation numérique requise à cet effet n'est pratiquement pas sujette à l'erreur. En

outre, le nombre d'étapes de programmation est considérable-

ment réduit et, étant donné que le trajet du mouvement de la

pièce est réduit, la programmation est finalement simplifiée.

Enfin, juste l'espace requis pour le fonctionnement de la table transverse X-Y suffit au-dessus de la table, ce qui

permet de traiter et d'usiner aisément une pièce comparati-

vement plus grande.

Dans le mode de réalisation de l'appareil selon l'in-

vention représenté aux figures 1 et 2, la rotation du guide principal 2 est obtenue par la rotation de l'arbre rotatif 1l si bien que la tèteoutil 3 portant tous les éléments dans le trajet du fil 1 à partir de la bobine de fourniture 4 jusqu'à la bobine de reprise 5 est pivotée en tant qu'unité structurale autour ide l'axe. On appréciera que la structure peut être modifiée de manière à seulement permettre à une partie de la tête-outil qui porte le guide principal 2 de

pivoter suivant la présente invention.

On comprendra aussi qu'on peut obtenir une performance de coupe accrue grâce à l'ensemble déjà décrit dans lequel 1-ellément 8c de guidage subsidiaire directement adjacent à l'élément de guidage principal 2 est propre à être déplacé

sous commande pour que varie sa position de guidage du fil.

A la figure 6, on considère que la zorm sensiblement droite

du point A est en cours d'usinage. Le vérin 23 est alors com-

mandé par 1'uiité 25 de soupape pour faire saillir la tige de piston 22, augmentant ainsi l'angle d'inclinaison de l'éendilue la de fil entre les guides 2et8c principal et subsidiaire, par rapport à l'axe des Z. Comme expliqué plus

haut0 une augiantation de la surface d'usinage est alors obte-

nue, ce qui permet à un courant d'usinage moyen plus important

* clde passer entre l'étendue la de fil et la pièce.

Tse présent dispositif est aussi utile pour le processus de coupe d'une fine pièce 36 telle que représentée a la figure 8 et pour le processus de coupe d'un rebord intérieur 37a ou pour y couper un trou à fileter 37b dans une pièce 371 comme représenté à la figure 9. Un tel profil compliqué peut être

conformé au moyen d'une programmation relativement simple.

La présente invention est applicable largement pour

l'exploitation des principes d'usinage par électro-érosion.

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

trique" doivent être, comme souligné lus haut, compris comme incluant l'usinage par décharges électriques, l'usinage

é6ctruciimi4e et 1 usxnage électrochimique à décharges.

Les principes de ces processus d'usinage sont bien connus

et il ne doit pas en être donné une explication détaillée ici.

Dans l'usinage par décharges électriques, une succession d'impulsions d'usinage est appliquée à partir d'un générateur adapté spécialement entre l'électrode-outil, par exemple un fil-électrode, et la pièce en travers d'un intervalle d'usinage baignée par un liquide diélectrique,

par exemple de l'eau distillée. Dans l'usinage électrochi-

mique et dans l'usinage électrochimique à décharges, un courant électrique de haut ampérage est appliqué sous la forme d'un courant unidirectionnel ou d'une succession d'impulsions polarisées pour que l'électrode-outil soit cathodique et que la pièce soit anodique, en travers d'un intervalle d'usinage baigné par une électrode 8 pour enlever

de la matière à partir de la pièce sous l'actiin électrolyti-

que ou une combinaison de l'action électrolytique et de

l'action de décharges d'étincelles.

Il est ainsi fourni un procédé et un appareil améliorés pour conformer par électro-érosion un contour compliqué ou à trois dimensions dans une pièce de manière à surmonter

effectivement les difficultés rencontrées dans l'art anté-

rieur.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour réaliser par électro-érosion un contour dans une pièce au moyen d'une électrode allongée continue circulant en continu à partir de moyens de fourniture jusqu'à des moyens de reprise, de manière à renouveler en continu une surface d'usinage de l'électrode juxtaposée à la pièce en relation d'usinage par électro-érosion, caractérisé en ce qu'il comprend les mesures consistant à: supporter l'électrode allongée continue circulant entre lesdits moyens de fourniture et de reprise, par des moyens de guidage prévus sur une tête-outil et présentant une surface

de guidage linéaire incurvée juxtaposée à la pièce pour gui-

der l'électrode allongée circulantes au moins sur une partie de ladite surface de guidage incurvée, fournissant ainsi au moins partiellement ladite surface d'usinage par au moins une partie de ladite électrode allongée circulant et guidée sur la surface de guidage; faire passer un courant d'usinage par électro-érosion

entre l'électrode allongée et la pièce en travers d'un in-

tervalle d'usinage rempli de fluide pour enlever de la ma-

tière à partir d'une partie de la pièce juxtaposée à la sur-

face d'usinage de l'électrode allongée; et déplacer en translation ladite tête-outil par rapport à la pièce afin que ladite partie de l'électrode allongée se déplace selon un trajet de contour prédéterminé dans la pièce, tout en faisant tourner les moyens de guidage par rapport à la pièce autour d'un axe de rotation intersectant la surface

d'usinage dans un plan défini par l'électrode allongée cir-

culantet guidée sur la surface de guidage, conformant ainsi

ledit contour dans la pièce.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage sont fixés à la tête-outil et sont pivotés en faisant tourner la tdte-butil par rapport audit

axe de rotation.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de fourniture et de reprise sont portés

par la tête-outil.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trajet de contour est une ligne incurvée et en ce que les moyens de guidage sont pivotés de manière à maintenir le plan de 1'électrode allongée orienté dans la direction d'avance du déplacement en translation entre la têteoutil

et la pièce en suivant la ligne incurvée.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que le déplacement en translation entre la tête-outil et la pièce est dans la direction de la profondeur de la pièce,

et en ce que la pièce est pivotée autour dudit axe de rota-

tion par rapport à la tête-outil.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

que les moyens de guidage sont montés rotatifs sur la tete-

outil autour dudit axe de rotation qui est sensiblement

perpendiculaire à la surface de la pièce.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode allongée est supportée entre les moyens de fourniture et de reprise par les moyens de guidage en tant qu'élément de guidage primaire et en outre par un élément de guidage secondaire porté par ladite tdte-outil, ledit procédé comprenant en outre la mesure consistant à changer les positions relatives de l'élément de guidage secondaire et de l'élément de guidage primaire au cours d'une opération

de conformation du contour.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les positionsrelatives des éléments de guidage primaire et secondaire sont modifiées pour changer sensiblement l'angle d'inclinaison de la surface d'usinage par rapport

à la surface de la pièce.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les positions relatives des éléments de guidage primaire

et secondaire sont modifiées pour changer la surface effec-

tive de ladite surface d'usinage.

10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chemin de contour est une ligne incurvée et en ce que la tête-outil est pivotée autour dudit axe de manière à maintenir le plan défini par 1' électrode allonqée guidée

par les éléments de guidage secondaire et primaire, tou-

jours orienté dans la direction du déplacement en transla-

tion entre la tête-outil et la pièce le long de la ligne incurvée.

11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le déplacement en translation entre la tête-outil et la pièce est dans la direction de la profondeur de la pièce et en ce que la pièce est pivotée autour dudit axe de rotation

par rapport à la tête-outil.

12. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de guidage primaire est fixé sur la t6te-outil et en ce que la tête-outil est pivotée autour dudit axe de rotation qui est sensiblement perpendiculaire à la surface

de la pièce.

13. Appareil pour conformer par électro-érosion un con-

tour dans une pièce au moyen d'une électrode allongée continue

circulant axialement en continu à partir de moyens de fourni-

ture jusqu'à des moyens de reprise, de manière à renouveler

continuellement une surface d'usinage de l'électrode juxta-

posée à la pièce en relation d'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de guidage portés par une tete-outil et une surface de guidage linéaire incurvée juxtaposée à la pièce pour guider l'électrode allongée continue en circulation sur au moins une partie de la surface de guidage incurvée, pour constituer au moins en partie la surface d'usinage de l'électrode allongée avec au moins une partie de l'électrode allongée circulant sur ladite surface de guidage; des moyens de fourniture de puissance pour faire passer un courant d'usinage par électro-érosion entre l'électrode allongée et la pièce en travers d'un intervalle d'usinage reEmpli dce fluide pour enlever de la matière à partir d'une partie de la pièce juxtaposée à la surface d'usinage de l'électrode allongée;,

des premiers moyens de commande pour déplacer en transla-

tinn la t0te-outil par rapport àla pièce de telle manière que ladite partie de l'électrode allongée se déplace en suivant un trajet de contour prédéterminé dans la pièce; et des seconds moyens de commande pour faire tourner les moyens de guidage par rapport à la pièce autour d1n axe de rotation intersectant la surface d'usinage dans un plan défiii

par l'électrode allongée circulant sur la surface de guidage.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyerns de gU!Jlag sont fixés à la tdta-outil ct en ce que cette dernière est propre à tourner autour dudit axe de rotation sous l'action desdits premiers moyens de commande.

15. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens de fourniture et les moyens de reprise

sont prévus sur la tête-outil.

16. Appareil selon la revendication 13,-caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de guidage secondaire coopérant avec lesdits moyens de guidage en tant qu'élément

de guidage primaire pour supporter l'électrode allongée con-

tinue entre lés moyens de fourniture et de reprise, et des moyens pour modifier les positions relatives de l'élément de guidage secondaire et de l'élément de guidage primaire

au cours d'une opération de conformation dudit contour.