Procédé d'usinage électrolytique On connaît déjà un procédé d'usinage électrolyti que suivant lequel on fait passer un courant élec trique entre une pièce à usiner et une électrode qui sont en mouvement relatif l'une par rapport à l'autre, un film d'électrolyte étant interposé entre la pièce et l'électrode.
Une mise en ouvre connue de ce procédé con siste à utiliser une électrode dont la surface active porte des éléments d'espacement en matière isolante, destinés à prendre appui contre la pièce à usiner pour maintenir une distance déterminée entre la sur face de cette dernière et l'électrode. Dans ce pro cédé connu, on est amené à utiliser une électrode contenant une forte proportion de grains de diamant, de sorte que le prix de revient de ces électrodes est très élevé.
La présente invention a pour but de permettre l'usinage électrolytique dans d'excellentes conditions et en utilisant des électrodes dont le prix de fabri cation est relativement bas.
L'invention a pour objet un procédé d'usinage électrolytique, suivant lequel on fait passer un cou rant électrique entre une pièce à usiner et une élec trode qui sont en mouvement relatif l'une par rap port à l'autre, un film d'électrolyte étant interposé entre la pièce et l'électrode, caractérisé en ce qu'on maintient, au cours de l'usinage, une couche semi conductrice sur au moins 50 % de la surface active de l'électrode coopérant avec la pièce à usiner, cette couche supportant le film d'électrolyte.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, quelques mises en ouvre du procédé faisant l'objet de l'invention, ainsi qu'un procédé connu.
La fig. 1 est une vue schématique d'une machine pour l'usinage électrolytique. La fig. 2 représente, à très grande échelle, les surfaces en coopération de l'électrode et de la pièce à usiner suivant un procédé connu.
Les fig. 3 à 5 sont des vues semblables à la fig. 2 dans le cas d'exemples de mise en oeuvre du pro cédé objet de l'invention.
Dans le cas du procédé connu, la machine repré sentée à la fig. 1 comprend un bâti 1 sur lequel sont fixés, d'une part, un moteur 2 avec interposition d'une pièce isolante 3 et, d'autre part, une table 4 suscepti- ble d'être déplacée à l'aide d'une poignée de manoeu- vre 5. Cette table porte une pièce 6 à usiner qui est fixée de façon connue au moyen d'une pièce de ser rage 7, d'une cale 8 et d'un boulon 9.
Le moteur 2 porte, fixée sur son arbre, une élec trode constituée par un disque 10, qui est entraîné en rotation en face de la pièce à usiner 6. L'autre extrémité de l'arbre du moteur 2 entraîne une pompe 11 qui aspire, par une conduite 12, un liquide contenu dans un réservoir 13 pour l'envoyer sous pression, par une conduite 14, jusqu'à une buse 15 qui est dirigée de façon à envoyer un jet de liquide entre l'électrode et la pièce à usiner 6. Le liquide qui a servi à arroser la pièce à usiner et l'électrode est récolté dans une rainure 16 du bâti 1 et peut retour ner au réservoir 13 par une conduite 17.
Une source d'énergie électrique, dont les bornes négative et positive sont représentées respectivement par<I>a</I> et<I>b,</I> permet de faire passer du courant entre l'électrode et la pièce à usiner. La borne a est reliée à l'électrode 10 par l'intermédiaire d'un contact frot tant 18, tandis que la borne b est reliée directement à la table 4.
La fig. 2 est une coupe à très grande échelle de la zone de contact entre la pièce à usiner 6 et l'élec trode 10 lors de l'usinage suivant un procédé connu. L'électrode est un disque métallique diamanté, c'est- à-dire contenant une multitude de grains de diamant 19 noyés dans sa masse métallique. Lors de l'usinage, les grains de diamant qui dépassent la surface active de l'électrode prennent appui contre la surface de la pièce à usiner et remplissent un double rôle.
En effet, ces grains servent, d'une part, à racler la sur face usinée de la pièce et à éloigner de celle-ci les produits de la dissolution anodique et, d'autre part, à maintenir une certaine distance entre la surface 20 de la pièce à usiner et la surface 21 de l'élec trode 10, l'espace entre ces deux surfaces étant rem pli d'électrolyte.
Dans ce procédé connu, il faut limiter le courant spécifique pendant l'usinage pour éviter que des arcs puissent jaillir directement entre les surfaces 20 et 21, ce qui produirait des fusions locales sur la sur face usinée de la pièce 6.
La fig. 3 se rapporte à un premier exemple de mise en ouvre du procédé objet de l'invention. Sui vant cet exemple de mise en aeuvre, l'électrode 10 utilisée est constituée par une masse métallique 22, par exemple par un alliage contenant au moins 30 O/o d'argent, dans laquelle des particules de matière dure, telle que des grains de corindon 23, sont noyées.
La surface active de cette électrode est recou verte d'une couche poreuse 24 constituée, au moins en partie, par de l'oxyde d'argent. Cette couche 24 peut être produite de différentes façons, mais elle doit être conservée tout au long de l'usinage.
Pour pro duire cette couche, on peut effectuer un début d'usi nage sur une pièce métallique quelconque, en employant un électrolyte dont le pH est, de préfé rence, compris entre 8,5 et 10 et en maintenant une densité de courant élevée, par exemple plus de 60 P A/cm2. A titre d'exemple, on pourrait employer un électrolyte constitué par une solution de nitrite de soude, de phosphate monosodique et de borax dans les proportions respectives de 0,50 mole/litre, 0,03 et <B>0,03</B> mole/litre.
Lors de la formation de cette couche, il est avan tageux d'usiner tout d'abord un déchet quelconque, car au début de l'usinage, lorsque la couche n'est pas encore formée, il se produit souvent des arcs qui détériorent la surface de la pièce à usiner. Au fur et à mesure de la formation de la couche d'oxyde, l'usinage devient plus régulier et les arcs disparais- sent complètement.
Lorsque la couche est formée, il est possible d'usiner une pièce quelconque en obte nant d'excellentes conditions dès le début de l'usi nage.
Au cours de l'usinage au moyen d'une électrode du genre de celle représentée à la fig. 3, on a constaté qu'il se produisait une très légère usure de l'électrode par suite de la décomposition lente dé la surface extérieure de la couche 24. Cette couche d'oxyde est poreuse et imprégnée d'électrolyte, ce qui la rend semi-conductrice, c'est-à-dire que sa résistance spé cifique est de plusieurs ordres de grandeur plus éle vée que celle du cuivre.
Au fur et à mesure de la destruction de cette couche, celle-ci se reforme à par- tir de l'alliage 22 constituant l'électrode 10, par sui te de l'action électrolytique entre l'alliage 22 et l'électrolyte qui imbibe ladite couche.
En référence à la fig. 3, on constate que la sur face de contact entre la couche 24 et l'électrode 10 n'est pas régulière, ce qui provient des grains de corindon qui sont déchâssés de leur support métalli que au cours de l'usinage. Cette irrégularité de la surface de séparation augmente la cohésion entre la couche d'oxyde et la partie sous-jacente de l'élec trode.
En effet, lorsqu'une creusure relativement grande est provoquée par l'arrachement d'un grain de corindon, la surface active de l'électrode présente ensuite une poche 25 qui constitue un réservoir pour l'électrolyte et favorise l'entraînement de celui-ci entre l'électrode et la pièce et la conservation du film d'électrolyte à la surface de l'électrode.
Lorsque la surface métallique de l'électrode présente une creusure de plus petite surface, comme indiqué en 26 à la fig. 3, cette creusure est comblée entière ment par la couche d'oxyde et constitue donc un point d'ancrage sûr pour cette dernière. En outre, certains grains de corindon font saillie de la cou che métallique et pénètrent, au moins en partie, dans la couche d'oxyde, ce qui contribue encore au main tien de cette couche et protège cette dernière contre un arrachement tangentiel.
Lorsque la surface à usiner présente une irré gularité telle qu'indiqué en 27 faisant saillie de la surface, cette irrégularité peut venir en contact avec la partie 28 d'un grain de corindon dépassant légèrement la couche 24. Il se produit alors un contact mécanique et le corindon arrache la partie saillante 27, de sorte que cette dernière ne peut pas endommager la couche poreuse 24.
En même temps, les différents contacts instantanés que les extré mités saillantes des grains de corindon peuvent avoir avec la pièce à usiner usent ou brisent ces grains, de sorte qu'au cours de l'usinage, les grains sont pratiquement toujours à fleur de la surface extérieure de la couche poreuse.
La fig. 4 représente une variante dans laquelle l'électrode 10 est constituée par une masse métal lique 22 contenant des grains de diamant 29, et en outre des grains 30 beaucoup plus petits de corin don.
De même qu'il a été expliqué à la fig. 3, l'élec trode représentée à la fig. 4 est recouverte d'une couche 24 d'oxyde poreuse et semi-conductrice. Dans cette forme d'exécution, la quantité de grains de diamant incorporée dans l'électrode est très faible, de sorte que moins de 4 % de la surface active est constituée par des grains de diamant.
Comme cela a été expliqué plus haut, les grains de diamant sont usés par des contacts mécaniques intermittents avec la pièce à usiner 6, de sorte que ces grains ne font pratiquement pas saillie de la couche poreuse 24.
Lors de l'usinage, on exerce une pression entre la pièce 6 et l'électrode 10 dont la valeur est inférieure à celle pour laquelle la couche semi-conductrice 24 cesse de supporter le film d'électrolyte. Il est avan tageux que cette pression soit tout de même assez élevée, de sorte que la pression de contact soit maintenue au-dessus de la valeur pour laquelle le 80 0/o de la poussée totale est absorbé par le film d'électrolyte adhérant à la couche. En principe, au cours de l'usinage, pendant lequel l'électrode 10 tourne rapidement par rapport à la pièce 6, les contacts mécaniques intermittents entre la surface et la pièce à usiner et les grains de diamant qui affleurent la surface de la couche 2,4 provoquent une pression tout à fait négligeable sur ces grains.
En outre, on peut constater que souvent la cou che semi-conductrice 24 renferme des cristaux hy dratés des sels contenus dans l'électrolyte de tra vail.
La fig. 5 se rapporte à une variante dans laquelle l'électrode 10 est purement métallique, par exemple en cuivre, et ne contient pas de grains abrasifs ou isolants. La surface active de l'électrode a été usi née pour former des creusures 31 destinées à rete nir l'électrolyte et à favoriser l'entraînement du film d'électrolyte par l'électrode. Cette électrode présente aussi une couche semi-conductrice 24 qui est imbibée d'électrolyte et qui recouvre au moins 50 0/o de sa surface active.
Les différents exemples de mise en aeuvre du procédé qui ont été décrits sont très avantageux, car, d'une part, le prix de revient de l'électrode est sensiblement plus bas que celui des électrodes con nues du genre représenté à la fig. 2 et, d'autre part, l'usinage a lieu dans d'excellentes conditions. A titre d'exemple, on a réussi à diminuer l'épaisseur d'une pièce à usiner de 1,
2 mm par minute en exerçant une pression spécifique de 5 F kg/cm2 et avec une densité de courant de 120 F A/cm2, tout en travaillant dans des conditions d'usinage entière ment électrolytique, c'est-à-dire sans qu'il y ait en lèvement de matière par suite d'action mécanique. On peut cependant obtenir un enlèvement de matière encore beaucoup plus élevé en augmentant la pression entre l'électrode et la pièce, dans le cas d'une électrode du genre représenté à la fig. 4. Cet enlèvement de matière est dû en partie à une action mécanique due aux grains de diamant qui entrent en contact avec la pièce 6, par suite de l'usure plus rapide de l'électrode.
Il en résulte que la couche 24 se détruit beaucoup plus rapidement, de sorte que dans ce cas, les grains de diamant font saillie hors de cette couche et arrachent du métal à la pièce 6, cet arrachement étant facilité par la dissolution anodique de la surface à usiner.
En outre, le procédé décrit permet de travailler, dans le cas où l'on se place dans des conditions d'usinage purement électrolytique, avec une densi té de courant plus élevée que si l'on effectue l'usi nage par le procédé connu précité. En effet, dans ce dernier procédé, de la matière a été enlevée mécaniquement par les grains de diamant 19 (fig. 2) et les particules de métal qui sont enlevées à la pièce 6 peuvent former des ponts conducteurs entre l'électrode et la pièce et engendrer des arcs entre ces deux parties lorsqu'on travaille avec une den sité de courant trop élevée.
Dans le procédé décrit, en admettant que des particules conductrices, par exemple des particules métalliques, se trouvent dans l'électrolyte entre l'électrode et la pièce, elles ne peuvent pas constituer un pont conducteur direct entre ces deux parties, car la couche poreuse 24 est très mauvaise conductrice, de sorte que la formation d'arcs est évitée, même si on travaille avec une densité de courant très élevée. En outre, la couche poreuse 24 assure un très bon entraîne ment du film d'électrolyte et par suite un bon net toyage continu de la surface usinée.
D'autre part, le film d'électrolyte adhère fortement à la couche semi-conductrice 24, ce qui s'oppose au déchirement du film et permet donc d'exercer une pression spé cifique relativement élevée entre la pièce et l'élec trode, cette pression étant supportée entièrement par le film, sans qu'il y ait contact direct entre ces deux parties.
Lorsqu'on travaille dans des conditions purement électrolytiques, l'usure de l'électrode est pratique ment négligeable, de sorte que l'on pourrait aussi construire une électrode métallique, par exemple du genre de celle représentée à la fig. 5, et recou vrir cette dernière d'une couche semi-conductrice sans se placer dans les conditions d'usinage néces- saires pour régénérer continuellement cette couche. Il est évident que l'on peut utiliser différents mé taux pour constituer l'électrode et on a obtenu d'excellents résultats avec des électrodes en cuivre.