Machine d'usinage par étincelles électriques Dans le brevet principal a été décrite une machine d'usinage par étincelles électriques comprenant un générateur d'impulsions à la fois capacitif et inductif, donnant naissance aux étincelles, un moteur pour déplacer une électrode par rapport à la pièce à usi ner, un dispositif d'asservissement dudit moteur à la distance entre l'électrode et la pièce à usiner, un vibreur supportant l'électrode, un dispositif de sécurité en cas de court-circuit entre l'électrode et la pièce, et des moyens d'épuration du liquide de refroidissement.
La présente addition a pour objet un perfec tionnement à cette machine, destiné à réaliser une meilleure utilisation de l'énergie dépensée et un meil leur rendement.
La machine d'usinage par étincelles électriques suivant la présente invention comprend un générateur d'impulsions à la fois capacitif et inductif donnant naissance aux étincelles, deux circuits d'usinage com prenant chacun une électrode et une pièce à usiner, un moteur pour déplacer chaque électrode par rap port à la pièce à usiner correspondante, un dispositif d'asservissement de chaque moteur à la distance entre l'électrode et la pièce à usiner correspondante, un vibreur supportant chaque électrode, un dispositif de sécurité en cas de court-circuit entre chaque électrode et la pièce correspondante et des moyens d'épuration du liquide de refroidissement.
Cette machine est caractérisée en ce que le géné rateur d'impulsions comporte deux adaptateurs d'im pédance alimentant chacun un circuit d'usinage; le second adaptateur étant alimenté par la décharge du premier adaptateur, contrôlée par un jeu d'interrup teurs électroniques associés.
Ces adaptateurs d'impédance sont soit des trans formateurs magnétiques alimentés à travers des inter- rupteurs électroniques, soit des semi-conducteurs à basse impédance de sortie genre thyratrons ou thyris tors qui comportent en eux-mêmes les interrupteurs électroniques sous forme de leurs électrodes de com mande.
Avec cette disposition, la machine, avec un seul générateur, peut effectuer simultanément deux tra vaux d'usinage différents.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exem ple, des formes d'exécution de la présente addition. La fig. 1 est une vue schématique partielle d'un dispositif d'alimentation électrique dans lequel les adaptateurs d'impédance sont des transformateurs magnétiques.
La fig. 2 est une vue schématique d'une variante de réalisation du dispositif d'alimentation.
La fig. 3 représente quelques diagrammes -mon trant la forme des signaux transmis en divers points du dispositif d'alimentation électrique selon la fig. 2.
La fig. 4 représente une variante dans laquelle les adaptateurs d'impédance et leurs interrupteurs élec troniques associés sont constitués par des thyratrons.
Le dispositif d'alimentation électrique de la ma chine d'usinage, selon la fig. 1, comporte un tube 1 formant interrupteur électronique et dont une grille de commande 2 est alimentée par des signaux en forme d'impulsions rectangulaires rendant successive ment conducteur et non conducteur le tube 1.
Dans le circuit anodique de l'interrupteur électro nique 1 est placé un premier circuit d'usinage qui comporte essentiellement: le primaire 3 d'un trans formateur 4, une inductance 5 et une inductance à noyau de fer 6, connectée avec des condensateurs 7 et 8 branchés entre la masse et respectivement le point commun au primaire 3 et à l'inductance 5 d'une part et le point commun aux inductances 5 et 6 d'autre part, le tout formant l'équivalent d'une ligne à retard connectée à la borne positive d'une source de puissance 9 à tension continue élevée.
Aux bornes du groupe constitué du primaire 3 et de l'inductance 5 sont branchés, en série, un primaire 10 d'un transformateur 11 et une diode 12 branchée en inverse par rapport à la tension de la source 9, cet ensemble constituant un second circuit d'usinage.
Le secondaire 13 du transformateur 4 est branché d'une part à une électrode d'usinage 14, d'autre part à une pièce à usiner 15, par l'intermédiaire d'une faible résistance 16 aux bornes de laquelle est bran ché un condensateur 17, tandis qu'une diode 18 est montée en dérivation sur l'ensemble électrode 14 et pièce à usiner 15.
Le secondaire 19 du transformateur 11 est bran ché entre une électrode 14' et une pièce à usiner 15' avec une résistance 16' en parallèle sur un conden sateur 17' et une diode 18' aux bornes de l'ensemble électrode 14'- pièce à usiner 15'.
L'anode du tube électronique 1 est en outre reliée par l'intermédiaire d'une diode 20 à la borne posi tive d'un condensateur 21 chargé au travers d'une résistance 22 à partir d'une source 23 de tension continue relativement faible.
Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant : Lorsque sous l'effet d'une impulsion de commande agissant sur la grille 2, le tube électronique 1 devient conducteur, la tension anodique de ce tube électro nique tend à s'annuler et le courant s'établit dans les inductances 6 et 5 et dans le primaire 3 du trans formateur 4 ; la tension anodique est maintenue à une valeur convenable par la décharge du conden sateur 21 au travers de la diode 20 qui, pendant cette période, est devenue conductrice.
Pendant la montée progressive du courant ano dique, il s'établit donc une tension dans la secon daire 13, qui est appliquée par l'intermédiaire de la résistance 16 aux bornes de l'électrode 14 et de la pièce à usiner 15, provoquant la formation de l'étin celle assurant l'usinage par électroérosion.
Lorsque l'impulsion de commande appliquée sur la grille 2 du tube électronique 1 est supprimée, ce tube électronique se bloque et l'énergie magnétique emmagasinée dans les inductances constituées par le primaire 3 du transformateur 4 et l'inductance 5 provoque une surtension assurant la conductibilité de la diode 12 et l'écoulement d'un courant dans le cir cuit fermé constitué par les inductances 3 et 5, le primaire 10 et la diode 12.
Il en résulte, d'une part, un courant dans le secondaire 13 du transformateur 4 et un courant dans le secondaire 19 du transformateur 11.
Le courant dans le secondaire 13 du transforma teur 4 en sens inverse du courant normal assurant l'usinage par étincelles est utilisé pour charger le con densateur 17 au travers de la diode 18, cette charge du condensateur 17 étant utilisée pour renforcer le courant d'électro-étincelage lors de la montée suivante du courant dans le circuit anodique de charge de l'interrupteur électronique 1.
Le courant qui s'établit dans le secondaire 19 du transformateur 11 provoque une étincelle entre l'élec trode 14' et la pièce à usiner 15' assurant l'usinage par l'électro-érosion.
On notera que l'utilité de l'ensemble 16', 17' et 18' ressort du fait que la décharge dans le secon daire 19 est du type oscillant.
En même temps, suivant le choix de la valeur des éléments 16 et 17 ou 16' et 17', on dispose d'un moyen de réglage du courant circulant dans les secon daires à chaque impulsion.
De la sorte, par un seul et même dispositif d'ali mentation électrique, on peut alimenter de façon indé pendante et simultanée deux circuits d'usinage par électroérosion, d'une part par l'intermédiaire du secondaire 13 du transformateur 4, d'autre part par le secondaire 19 du transformateur 11. Généralement les courants de ces deux circuits distincts transmettent des puissances différentes, la puissance dans le circuit du secondaire 13 étant notablement supérieure à celle dans le secondaire 19 du transformateur 11. On peut ainsi usiner simultanément une pièce normale sur l'un des circuits et une pièce plus petite sur l'autre circuit.
On peut ainsi effectuer l'ébauche et la semi-finition d'une pièce sur le circuit de puissance principale et ensuite effectuer la finition de cette même pièce sur le second circuit à faible puissance. Pendant que l'on effectue une opération de dégrossissage sur un cir cuit, on effectue une opération de finition sur l'autre circuit et vice versa.
En se référant à la fig. 2, le dispositif d'alimen tation électrique représenté partiellement comporte un tube 31 qui constitue l'étage final du générateur de signaux de commande. Le circuit anodique de ce tube 31 est chargé par un primaire 32 d'un transforma teur 33 ; un secondaire 34 de ce transformateur 33 est divisé en deux enroulements 34a et 34b ayant un point commun, la tension de l'enroulement 34a étant appliquée par l'intermédiaire d'un circuit à conden sateur 35a et résistance 36a à la grille de commande 37 d'un thyratron 38 ; la tension, de sens inversé, de l'enroulement 34b est appliquée également par l'intermédiaire d'un condensateur 35b et d'une résis tance 36b à la grille 39 d'un second thyratron 40.
Dans le circuit anodique du thyratron 38 est branchée la charge constituée d'un primaire 41 d'un transformateur 42 et d'une inductance 43 avec des condensateurs 44-45-46, le circuit anodique étant connecté à une source de puissance 47 à tension continue.
Le secondaire 48 du transformateur 42 est con necté entre la masse d'une part, à laquelle est rac cordée électriquement la pièce à usiner, et à une électrode d'usinage d'autre part ; de préférence on prévoit un circuit destiné à améliorer la forme des impulsions de courant dans le circuit d'étincelage ce circuit comporte un condensateur 49 aux bornes d'une résistance 50, en série avec une diode 51 montée en inverse, le tout branché aux bornes de l'enroulement 48 du transformateur 42.
Aux bornes du circuit de charge anodique 41-43 du thyratron 38 est branché un enroulement 52 d'un transformateur 53 en série avec une diode 54. Un secondaire 55 de ce transformateur 53 est des tiné à alimenter le second circuit d'électro-usinage.
Les deux anodes des thyratrons 38 et 40 sont couplées par un condensateur 56 et l'anode du thy- ratron 40 est connectée par une résistance 57 à la source 47.
Pour exposer le fonctionnement de cette dispo sition, on se référera à la fig. 3 qui représente des diagrammes en fonction du temps de signaux s'éta blissant en divers points du dispositif d'alimentation.
Au diagramme I on a représenté les impulsions apparaissant sur le secondaire 34a du transformateur 33 ; au diagramme II on a représenté les impulsions apparaissant sur le secondaire 34b du transforma teur 33 ; ces impulsions sont synchronisées et celles du secondaire 34b sont inverses de celles apparais sant au secondaire 34a.
Le diagramme III représente les tops de com mande sur la grille du thyratron 38, tandis que le diagramme IV représente les tops de commande sur la grille du thyratron 40.
Le diagramme V représente la tension anodique du thyratron 38 tandis que le diagramme VI repré sente la tension anodique du thyratron 40.
Lorsqu'on se trouve au temps t1 correspondant au début du front d'onde des impulsions I et II, il s'établit sur les grilles de commande des thyra- trons 38 et 40 des tops respectivement positif et négatif III et IV ; le thyratron 38 devient donc con ducteur ; sa tension d'anode (diagramme V) qui était établie à une valeur A chute brusquement en a ; toutefois le courant qui tend à s'établir dans les enroulements 41 et 43 fait que cette tension d'anode du thyratron 38 recommence à s'élever jusqu'à b en même temps que le courant s'élève dans ces enrou lements.
Pendant ce laps de temps, le thyratron 40 ayant reçu un top de commande négatif ne s'est pas amorcé, mais sa tension anodique qui était égale ment établie à la valeur A a chuté d'une valeur importante jusqu'à a', du fait de la chute de tension du thyratron 38 transmise par le condensateur 56. Immédiatement après cette chute de tension, cette dernière recommence à s'élever jusqu'à pratiquement la valeur A (en b' diagramme VI) sous l'apport d'électricité fournie au travers de la résistance 57.
Il en résulte qu'au temps t2 correspondant à la fin des impulsions de commande I et II, se tradui sant par un top négatif sur la grille de commande du thyratron 40, le premier thyratron se bloque tan dis que le second s'amorce. Les deux thyratrons fonctionnent donc en bascule.
La tension anodique du thyratron 38 subit une élévation du fait de la décharge de l'énergie emma- gasinée dans les inductances 41 et 43 (diagramme V) tandis que la tension anodique du thyratron 40 remonte jusqu'en d' (niveau A). Dans la période bloqué tandis que le thyratron 40 reste conducteur. Pendant cette période s'effectue la décharge de entre deux impulsions I et II le thyratron 38 reste l'énergie emmagasinée dans les inductances 41 et 43 dans le circuit fermé constitué par le primaire 52 du transformateur 53 et la diode 54 rendue conduc trice par la surtension due au blocage du thyratron 38.
Cette décharge provoque la formation d'une impulsion dans le secondaire 55 alimentant le second circuit d'usinage et plus spécialemnet le circuit d'usi nage destiné à effectuer les travaux à faible puis sance.
Selon la forme de réalisation représentée fig. 4, le dispositif d'alimentation comporte une source de puissance 60 à courant continu. Cette source de cou rant alimente les deux électrodes d'usinage et les pièces à usiner: la première électrode 61 avec pièce 62, la seconde électrode 73 avec pièce à usiner 76. L'alimentation des électrodes est assurée par l'inter médiaire d'un thyratron sec 63 associé à un second thyratron sec 64, les thyratrons 63 et 64 étant dis posés dans un montage du genre à bascule, c'est- à-dire que le blocage d'un thyratron provoque la conductibilité de l'autre et viceversa.
Les deux thyratrons 63 et 64 ont leur circuit anodique connecté par un condensateur 65 et les signaux de commande sont fournis comme dans l'exemple de réalisation précédent par un générateur d'impulsions non représenté à la sortie duquel est branché un transformateur 66 dont le secondaire 67 comporte deux enroulements 67a et 67b délivrant deux impulsions égales et de polarités opposées vers des grilles de commande des thyratrons 63 et 64.
Aux bornes de la source 60 est connecté un con densateur 68, tandis qu'aux bornes des électrodes 61 et 62 est branchée une résistance relativement forte 69 évitant toute coupure complète du circuit de charge de la source 60.
On peut en outre ménager, en série dans le cir cuit de charge de l'électrode 61 un circuit de stabili sation constitué par une inductance 70 en parallèle avec une diode 71.
D'autre part, une résistance 72 maintient l'arma ture du condensateur 65 relié à l'anode du thyra- tron 64 à un potentiel voisin de celui de la masse.
La seconde électrode 73 est reliée également à l'anode du thyratron 64 à travers un même circuit amortisseur inductance 74 diode 75.
Dans ce dispositif, l'étincelle n'est provoquée que pendant la période de conductibilité du thyratron 63 laquelle période correspond à une durée d'une impulsion transmise par l'enroulement 67a.
Le condensateur 68 qui est chargé en perma nence par la source 60 permet de fournir immédia tement la quantité d'électricité nécessaire pour cha que impulsion d'électro-étincelage. Quand le thyratron 63 est conducteur, son poten tiel d'anode descend et en même temps qu'une ten sion génératrice d'étincelle d'usinage apparaît entre 61 et 62, le condensateur 65 se charge aux polarités indiquées et aucune tension n'apparaît entre l'élec trode 73 et la pièce 76.
Quand le thyratron 64 devient conducteur, le potentiel de son anode décroît et une tension appa raît entre l'électrode 73 et la pièce 76, d'où étin celle d'usinage sur le second circuit.
En même temps cette chute de potentiel est transmise par le condensateur 65 à l'anode du thy- ratron 63, lequel se bloque par inversion de polarité suivant le processus connu du montage bascule à thyratrons ; la nouvelle séquence correspond à un nouvel amorçage du thyratron 63 et au blocage du thyratron 64.