Procédé pour effectuer le découpage d'une fente dans une pièce en matière conductrice; par électroérosion Il est parfois nécessaire de découper des fentes étroites ou de forme relativement compliquée dans des feuilles minces en matière conductrice. La réali sation de tels découpages est très difficile par des moyens conventionnels. Il est donc intéressant de pouvoir faire ces découpages par le procédé d'usi nage par électroérosion, mais lorsque le dessin de la fente est compliqué et sa largeur petite, la difficulté réside alors à constituer la ou les électrodes qui sont nécessaires pour l'usinage.
Pour remédier à cet inconvénient on a déjà pro posé l'utilisation d'une machine dans laquelle l'élec trode est constituée par un fil métallique tendu, ce fil se déplaçant suivant son axe longitudinal. L'emploi et la réalisation d'une telle machine sont toutefois très compliqués car, d'une part, il est nécessaire de percer tout d'abord un trou dans la pièce à usiner pour permettre d'y faire passer le fil, après quoi le fil doit être tendu et la pièce fixée sur la machine. Cette opération nécessite un soin très grand, dans le cas d'usinage d'une fente étroite, pour qu'il n'y ait pas déformation de cette fente à l'endroit où le trou original a été percé.
En outre, la surface active de l'électrode est constituée par une portion de la sur face latérale du fil et si l'on désire pouvoir usiner une fente de forme quelconque, on est amené à pré voir un servomécanisme susceptible de réagir dans toutes les directions qui peuvent être contenues dans un plan perpendiculaire à l'axe du fil, pour permettre de maintenir une distance constante entre la périphé rie du fil et la portion de la pièce qui est en train d'être usinée.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Elle a pour objet un procédé pour effectuer le découpage d'une fente dans une pièce en matière conductrice, par électroérosion, suivant lequel on enlève de la matière au moyen d'une électrode cons tituée par un fil et en effectuant un déplacement relatif entre l'électrode et la pièce, ce déplacement correspondant au dessin de la fente à obtenir, carac térisé en ce qu'on utilise comme électrode un fil dont l'extrémité est libre et constitue la partie active de l'électrode, en ce qu'on fixe sur la machine une pièce auxiliaire amovible sur laquelle on applique la pièce à usiner en contact étroit au moins sur une portion de surface recouvrant le dessin de la fente,
en ce qu'on fait jaillir une succession de décharges érosives entre l'extrémité du fil et la pièce à usiner tout en contrôlant l'avance du fil selon son axe par un servo mécanisme sensible aux conditions d'usinage et en déplaçant au moins une fois l'électrode par rapport à la pièce suivant le dessin de la fente désirée au moins jusqu'à ce que l'enlèvement de matière ait pro duit une fente traversant la pièce de part en part et que les décharges se produisent entre l'extrémité du fil et la pièce auxiliaire sur toute la longueur du dessin de la fente.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une machine permettant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation de cette machine.
La fig. 2 en est une vue en plan.
La fig. 3 représente en coupe et à plus grande échelle la partie supportant une électrode et montre cette électrode en position de travail.
La fig. 4 est une vue à plus grande échelle mon trant l'extrémité de l'électrode en position de travail. La machine comprend un bâti 1 portant une cuve 2 destinée à contenir un liquide isolant, par exemple du pétrole. A l'intérieur de cette cuve 2 se trouve une table 3 pour supporter la pièce 4 à usi- ner, cette pièce étant constituée par une feuille fixée sur une pièce auxiliaire conductrice 5, l'ensemble de cette pièce et de la pièce auxiliaire étant serré sur la table au moyen d'un écrou 6 et d'une pièce de ser rage 7.
La table 3 porte encore une colonne 8 qui cons titue une articulation pour deux bras 9 et 10 portant une tête 11 qui est articulée à l'extrémité desdits bras au moyen d'un axe 12.
Cette tête 11 peut être déplacée au moyen d'un dispositif à parallélogramme qui comprend trois bras 13, 14 et 15 coopérant avec les bras 9 et 10. Le bras 13 est articulé à une de ses extrémités au moyen d'une pièce 16 pivotant sur la colonne 8 et disposée entre les bras 9 et 10. L'autre extrémité du bras 13 est articulée en 17 sur une extrémité du bras 15. Le bras 14 est fixé rigidement par une de ses extrémités à la tête 11 et articulé en 18 sur le bras 15 par son autre extrémité.
L'extrémité libre du bras 15 porte un stylet 19 destiné à être déplacé manuellement pour suivre un profil 20 qui peut être dessiné ou être réalisé en relief ou en creux dans une plaque 21. Cette dernière est fixée à l'extrémité d'un support 22 qui est fixé rigi dement au bâti 1. Ainsi, lorsqu'on déplace le stylet 19 le long du profil 20, la tête 11 effectue un dépla cement analogue, mais à plus petite échelle, comme cela est bien connu.
La tête 11 contient un servomécanisme non représenté agissant sur deux galets 23 et 24 pour provoquer l'avance d'une électrode qui est consti tuée par un fil 25 passant dans un alésage de guidage 26 prévu dans une pièce 27 conductrice fixée à la tête 11 avec interposition dune isolation 28. L'extré mité inférieure de ce fil 25 constitue la partie active de l'électrode qui est destinée à effectuer un décou page dans la feuille 4 à usiner.
Un générateur G, d'un type connu en soi, est prévu pour appliquer une différence de potentiel entre l'électrode 25 et la feuille 4, au moyen de conducteurs 29 et 30, pour faire éclater des étincelles successives entre l'extrémité du fil 25 et la feuille 4. Le conducteur 29 est fixé au bâti 1 de la machine, tandis que le conducteur 30 est serré sur la pièce 27 au moyen d'une vis 39.
Le servomécanisme précité, dont le détail cons- tructif n'est pas représenté car il s'agit là d'un dis positif connu, permet de maintenir l'extrémité du fil 25 à une distance très faible et sensiblement cons tante de la partie conductrice avec laquelle il coopère, compensant ainsi l'usure du fil. Ce servomécanisme permet aussi de retirer rapidement le fil 25 vers le haut, lorsqu'il se produit un contact direct entre son extrémité et la feuille 4 ou la pièce auxiliaire 5.
Pour effectuer un découpage dans la feuille 4, le générateur G est mis en marche en même temps que le servomécanisme, le fil 25 étant encore éloigné de la feuille 4 à découper. L'usager déplace alors assez rapidement le stylet 19 le long du profil 20. Pen dant ce temps, le servomécanisme commande un mouvement d'avance du fil 25 en direction de la feuille 4. Lorsque la distance entre ces deux parties est suffisamment faible, des étincelles jaillissent du fil 25 sur la feuille 4 et arrachent de la matière à cette dernière.
En raison du déplacement relatif entre l'électrode et la feuille, l'enlèvement de matière pro duit tout d'abord un sillon dans cette feuille dont le dessin reproduit à échelle réduite le profil 20 et, lors que l'opération a été poursuivie un certain temps, la profondeur du sillon augmente suffisamment pour traverser toute l'épaisseur de la feuille, comme repré senté à la fig. 4. Le fond du sillon est alors situé dans la pièce auxiliaire 5.
Tout au long de l'usinage et du déplacement relatif entre le fil 25 et la feuille 4, pour dessiner le profil du découpage que l'on désire obte nir, le servomécanisme, qui est sensible aux condi tions électriques de l'usinage, maintient sensiblement constante la distance entre l'extrémité du fil 25 et le fond du sillon usiné.
Il est indispensable que la feuille 4 soit bien plaquée sur la surface d'appui de la pièce auxiliaire 5, car dans le cas contraire, le servomécanisme pour rait commander une avance brusque du fil au moment où le sillon creusé présente une profondeur sensible ment égale à l'épaisseur de la feuille 4, spécialement lorsque la tête 11 est momentanément immobilisée comme cela se produit lorsque le stylet 19 effectue un rebroussement en suivant le profil 20. En effet, dans un tel cas, le fil pourrait entrer latéralement en contact mécanique avec la pièce à usiner et être irré médiablement déformé avant que le servomécanisme ait eu le temps de le retirer en réponse au court- circuit qui se produirait inévitablement.
La présence de la pièce auxiliaire permet d'éviter cette difficulté en empêchant le fil de déboucher de la pièce. De plus, cette mesure permet encore d'obtenir des fentes à bords bien parallèles en dépit de l'usure de l'élec trode. Il y a lieu de noter que la pièce auxiliaire per met, lorsque le sillon a atteint une profondeur pres que égale à l'épaisseur de la feuille 4, l'arrivée du courant à la portion de surface en cours d'usinage sans avoir à surmonter une forte résistance électrique.
Il est avantageux de choisir la pièce auxiliaire 5 en une matière plus résistante à l'électro-érosion que la feuille 4. Ainsi, on obtient rapidement une régu larisation de la profondeur du sillon dans la pièce auxiliaire 5.
Pour obtenir une grande régularité dans l'usinage du sillon, en ce qui concerne la profondeur de celui- ci, il est avantageux de déplacer l'électrode par rap port à la feuille 4 à une vitesse constante, ce qui peut être réalisé facilement lorsque ce déplacement est commandé mécaniquement et non pas manuellement. Dans ce but et lorsqu'on doit réaliser une série de découpages identiques dans des feuilles 4 ou des pla quettes, il peut être avantageux de munir la machine de deux cames entraînées en rotation à vitesse cons tante, chacune de ces cames commandant un dépla cement relatif entre l'électrode et la feuille à usiner, suivant l'une des deux coordonnées.
Pour la réalisation de grandes séries de décou pages, on peut évidemment empiler les unes sur les autres plusieurs feuilles 4, de façon à les découper en une seule opération de la machine.
Bien entendu, le procédé décrit pourrait être réa lisé également au moyen d'une machine dans laquelle l'électrode serait immobile, les déplacements étant alors communiqués à la feuille à usiner.
Method for cutting a slit in a part of conductive material; by spark erosion It is sometimes necessary to cut narrow or relatively complicated slits in thin sheets of conductive material. The realization of such divisions is very difficult by conventional means. It is therefore interesting to be able to make these cutouts by the electro-erosion machining process, but when the design of the slot is complicated and its width small, the difficulty then lies in constituting the electrode (s) which are necessary for the machining. .
To remedy this drawback, the use of a machine in which the electrode consists of a stretched metal wire, this wire moving along its longitudinal axis has already been proposed. The use and production of such a machine are however very complicated because, on the one hand, it is necessary to first drill a hole in the workpiece to allow the wire to pass through it, after which the thread must be stretched and the part fixed on the machine. This operation requires very great care, in the case of machining a narrow slot, so that there is no deformation of this slot at the place where the original hole was drilled.
In addition, the active surface of the electrode consists of a portion of the lateral surface of the wire and if it is desired to be able to machine a slot of any shape, it is necessary to provide a servomechanism capable of reacting in all directions which may be contained in a plane perpendicular to the axis of the wire, to allow a constant distance to be maintained between the periphery of the wire and the portion of the workpiece which is being machined.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
It relates to a process for cutting a slot in a part of conductive material, by spark erosion, according to which material is removed by means of an electrode constituted by a wire and by effecting a relative displacement between the 'electrode and the part, this displacement corresponding to the design of the slit to be obtained, characterized in that a wire is used as electrode, the end of which is free and constitutes the active part of the electrode, in that fixes on the machine a removable auxiliary part on which the part to be machined is applied in close contact at least on a portion of the surface covering the design of the slot,
in that a succession of erosive discharges is made to spring between the end of the wire and the workpiece while controlling the advance of the wire along its axis by a servo mechanism sensitive to the machining conditions and by moving at least one times the electrode relative to the workpiece following the desired slot pattern at least until material removal has produced a slot passing right through the workpiece and discharges occur between the end wire and the auxiliary piece along the entire length of the slot design.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of a machine allowing the implementation of the method which is the subject of the invention.
Fig. 1 is an elevational view of this machine.
Fig. 2 is a plan view.
Fig. 3 shows in section and on a larger scale the part supporting an electrode and shows this electrode in the working position.
Fig. 4 is a view on a larger scale showing the end of the electrode in the working position. The machine comprises a frame 1 carrying a tank 2 intended to contain an insulating liquid, for example petroleum. Inside this tank 2 is a table 3 for supporting the part 4 to be machined, this part being constituted by a sheet fixed to a conductive auxiliary part 5, the assembly of this part and of the auxiliary part being clamped on the table by means of a nut 6 and a clamp 7.
Table 3 also carries a column 8 which constitutes an articulation for two arms 9 and 10 carrying a head 11 which is articulated at the end of said arms by means of an axis 12.
This head 11 can be moved by means of a parallelogram device which comprises three arms 13, 14 and 15 cooperating with the arms 9 and 10. The arm 13 is articulated at one of its ends by means of a part 16 pivoting on the column 8 and disposed between the arms 9 and 10. The other end of the arm 13 is articulated at 17 on one end of the arm 15. The arm 14 is rigidly fixed by one of its ends to the head 11 and articulated at 18 on the arm 15 by its other end.
The free end of the arm 15 carries a stylet 19 intended to be moved manually to follow a profile 20 which can be drawn or produced in relief or in a hollow in a plate 21. The latter is fixed to the end of a support. 22 which is rigidly fixed to the frame 1. Thus, when the stylus 19 is moved along the profile 20, the head 11 performs a similar displacement, but on a smaller scale, as is well known.
The head 11 contains a not shown servomechanism acting on two rollers 23 and 24 to cause the advance of an electrode which is constituted by a wire 25 passing through a guide bore 26 provided in a conductive part 27 fixed to the head 11 with interposition of an insulation 28. The lower end of this wire 25 constitutes the active part of the electrode which is intended to perform a cutout page in the sheet 4 to be machined.
A generator G, of a type known per se, is provided to apply a potential difference between the electrode 25 and the sheet 4, by means of conductors 29 and 30, to burst successive sparks between the end of the wire. 25 and sheet 4. The conductor 29 is fixed to the frame 1 of the machine, while the conductor 30 is clamped to the part 27 by means of a screw 39.
The aforementioned servomechanism, the structural detail of which is not shown because it is a known positive device, makes it possible to maintain the end of the wire 25 at a very small and substantially constant distance from the conductive part. with which it cooperates, thus compensating for the wear of the wire. This servomechanism also makes it possible to quickly withdraw the wire 25 upwards, when there is direct contact between its end and the sheet 4 or the auxiliary part 5.
To perform a cutting in the sheet 4, the generator G is started at the same time as the servomechanism, the wire 25 still being away from the sheet 4 to be cut. The user then moves the stylus 19 fairly quickly along the profile 20. During this time, the servomechanism controls an advance movement of the wire 25 in the direction of the sheet 4. When the distance between these two parts is sufficiently small, sparks shoot from the wire 25 on the sheet 4 and tear material from the latter.
Due to the relative displacement between the electrode and the sheet, the removal of material first produces a groove in this sheet, the design of which reproduces on a reduced scale the profile 20 and, when the operation has been continued a for a certain time, the depth of the furrow increases enough to pass through the entire thickness of the sheet, as shown in fig. 4. The bottom of the groove is then located in the auxiliary part 5.
Throughout the machining and the relative displacement between the wire 25 and the sheet 4, in order to draw the profile of the cutout which is desired to be obtained, the servomechanism, which is sensitive to the electrical conditions of the machining, maintains substantially constant the distance between the end of the wire 25 and the bottom of the machined groove.
It is essential that the sheet 4 is firmly pressed against the bearing surface of the auxiliary part 5, because otherwise the servomechanism could control a sudden advance of the wire at the moment when the dug furrow has a substantially equal depth. to the thickness of the sheet 4, especially when the head 11 is momentarily immobilized as happens when the stylet 19 makes a cusp in following the profile 20. Indeed, in such a case, the wire could come into mechanical contact laterally with the workpiece and be irreverently deformed before the servomechanism has had time to withdraw it in response to the short circuit that would inevitably occur.
The presence of the auxiliary part makes it possible to avoid this difficulty by preventing the wire from emerging from the part. In addition, this measurement still makes it possible to obtain slots with very parallel edges despite the wear of the electrode. It should be noted that the auxiliary part allows, when the groove has reached a depth almost equal to the thickness of the sheet 4, the arrival of the current to the surface portion being machined without having to overcome strong electrical resistance.
It is advantageous to choose the auxiliary part 5 made of a material more resistant to electro-erosion than the sheet 4. Thus, one quickly obtains a regularization of the depth of the groove in the auxiliary part 5.
In order to obtain a great regularity in the machining of the groove, as regards the depth thereof, it is advantageous to move the electrode with respect to the sheet 4 at a constant speed, which can be easily achieved when this movement is controlled mechanically and not manually. For this purpose and when a series of identical cutouts must be made in sheets 4 or plates, it may be advantageous to provide the machine with two cams driven in rotation at constant speed, each of these cams controlling a displacement. relative between the electrode and the sheet to be machined, according to one of the two coordinates.
For the production of large series of cutouts, it is obviously possible to stack several sheets 4 on top of each other, so as to cut them in a single operation of the machine.
Of course, the method described could also be carried out by means of a machine in which the electrode is stationary, the movements then being communicated to the sheet to be machined.