CH649024A5 - Machine pour usiner par decharges electriques erosives. - Google Patents

Description

L'invention concerne une machine pour usiner par décharges électriques érosives une pièce-électrode, au moyen d'un outil-électrode comprenant un générateur pour produire des impulsions de courant de faible énergie et de forme déterminée, en vue d'atteindre sur la pièce un état de surface de faible rugosité, et un porte-élec-trode, isolé du bâti de la machine, constituant avec ce bâti une capacité parasite qui dégrade cet état de surface.

La capacité parasite précitée n'est pas gênante dans le cas de l'usinage à forte densité, c'est-à-dire de l'usinage d'ébauche. Par contre, dans le cas d'usinage de finition, cette capacité parasite emmagasine de l'énergie électrique qui est restituée lors de chaque décharge et qui empêche donc de travailler avec des décharges dont l'énergie serait plus faible que celle délivrée par cette capacité.

Diverses solutions ont déjà été prévues pour améliorer le plus possible l'état de surface lors de l'usinage de finition. Il a notamment été prévu de mettre hors circuit le générateur de puissance qui est nécessaire pour l'usinage d'ébauche et de semi-finition et de connecter à sa place un générateur de faible puissance ne présentant qu'une faible capacité de sortie. On cherche également à diminuer le plus possible la capacité du câble qui relie le générateur aux électrodes et on a également proposé divers moyens pour contrôler la forme de chaque impulsion de courant, notamment pour obtenir un front d'attaque de pente relativement faible.

Ces diverses solutions n'ont qu'un effet limité car, finalement, on est toujours gêné par la capacité parasite précitée.

Pour diminuer cette dernière, il a été prévu d'isoler non seulement la tête d'usinage par rapport au bâti, mais encore la pièce à usiner par rapport au bâti. De cette façon, on crée une seconde capacité parasite qui est branchée en série avec la première, de sorte que la capacité totale est diminuée (voir brevet allemand N° 3028309). Cette disposition constitue une complication coûteuse qui, en outre, diminue la rigidité mécanique de l'ensemble, rigidité qui est indispensable lorsqu'on désire usiner des pièces avec une grande précision.

Une autre solution, qui est également compliquée et coûteuse, a été proposée dans le brevet allemand N° 3131037, selon lequel on provoque une décharge partielle de la capacité parasite par un circuit de dérivation comprenant un transistor qui doit être piloté avec une grande rapidité et une haute précision.

L'invention a pour but de fournir une disposition simple et peu coûteuse qui permet de diminuer fortement l'effet préjudiciable de la capacité parasite du porte-électrode. A cet effet, la machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un élément inductif inséré en série dans le circuit de décharge de cette capacité parasite, ce circuit comprenant la tête d'usinage, le bâti de la machine, les électrodes et la décharge d'usinage.

5 Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et des variantes de la machine objet de l'invention.

La fig. 1 est une vue en élévation avec coupe partielle de cette forme d'exécution.

io La fig. 2 est un schéma électrique de la machine.

La fig. 3 est un diagramme montrant diverses formes d'une impulsion de courant.

Les fig. 4 à 7 montrent différentes variantes de réalisation d'un circuit magnétique utilisé dans cette machine.

15 En référence à la fig. 1, la machine comprend un bâti 1 muni d'une cuve 2 et d'une table 3 destinée à porter une pièce 4 à usiner. A sa partie supérieure, le bâti 1 porte une tête d'usinage 5 qui comprend un servomécanisme destiné à commander les déplacements d'une électrode-outil 6 pour maintenir à la valeur désirée la distance 20 d'étincelage entre cette électrode-outil et la pièce 4. Les servomécanismes utilisés dans les machines à usiner par électroérosion sont bien connus dans la technique, de sorte qu'il est inutile d'en faire une description détaillée. La tête d'usinage 5 est donc déplaçable par rapport au bâti 1 et elle porte une plaque 7 de fixation d'un porte-25 électrode 8. Cette plaque 7 est isolée de la tête 5 par un isolateur 9. Les impulsions de courant d'usinage sont délivrées par un générateur 10 qui est également bien connu dans la technique et ne sera donc pas décrit en détail. Ce générateur est relié au porte-électrode 8 et à la pièce 4 par des conducteurs 11 et 12.

30 Bien entendu, le porte-électrode 8 présente une capacité par rapport au bâti de la machine, la plus grande partie de cette capacité parasite étant due à la proximité entre la plaque 7 et la tête d'usinage 5. En effet, pour des raisons de rigidité, cette plaque est relativement mince et la valeur de la capacité est souvent de l'ordre de 1 nF. 35 La partie cyindrique 8a de l'électrode est entourée par un circuit magnétique 13 en matière à haute perméabilité.

Le rôle j oué par cette capacité parasite est expliqué plus en détail en référence aux fig. 2 et 3. La fig. 2 montre le générateur 10 alimentant l'espace d'usinage compris entre l'électrode-outil 6 et la pièce à 40 usiner 4 par l'intermédiaire des conducteurs 11 et 12. Ces conducteurs forment une boucle inductive dont l'inductivité est illustrée par une bobine Ll. Le circuit de sortie du générateur 10 présente une certaine résistance illustrée par RI et une certaine capacité propre représentée par un condensateur Cl à la fig. 2.

45 Au point de vue électrique, la capacité parasite entre la plaque 7 et la tête 5 est branchée dans une boucle passant par le bâti 1, la table 3, la pièce 4, l'espace d'usinage, l'électrode 6, le porte-électrode 8 et la plaque 7. Cette capacité parasite est représentée à la fig. 2 par - un condensateur C2, tandis que la résistance et l'inductivité de cette 50 boucle ont été représentées par R2 et L2. Le circuit magnétique 13 introduit une inductivité LT en série avec l'électrode 6, cette inductivité ayant pour but de diminuer l'effet de la capacité parasite C2.

La fig. 3 montre l'allure d'une impulsion de courant dans différents cas. La courbe a est celle qui serait obtenue par le générateur 55 10 en l'absence de toute capacité et de toute inductivité parasites. La courbe b montre l'allure du courant en raison de la capacité parasite C2 dans le cas où la machine n'est pas munie d'une inductivité LT. La courbe c montre l'allure du courant dans le cas de la machine décrite à la fig. 1.

60 Lorsque le générateur 10 fournit une impulsion de tension, il s'écoule en général un court instant jusqu'à ce que l'ionisation de l'espace d'usinage s'établisse pour permettre le passage du courant de décharge. Pendant ce court instant, la capacité C2 se charge et, lorsque l'étincelle jaillit entre l'électrode et la pièce à usiner, cette ca-65 pacité C2 se décharge très brusquement, car la boucle formée par le bâti ne présente qu'une résistance et une inductivité négligeables.

Cette brusque décharge se traduit par un front très raide de l'impulsion, ce qui est contraire à l'utilité déjà citée dans l'introduction

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de réaliser un front d'attaque de pente relativement faible. Cette pointe de courant au début de l'impulsion a un effet érosif marqué qui crée une augmentation du volume des cratères sur la surface usinée et empêche d'obtenir un usinage de haute finition.

La présence de l'inductivité LT crée une impédance dans le 5 circuit de décharge de la capacité C2 qui s'oppose à une augmentation très rapide du courant de décharge de cette capacité et qui permet d'atténuer efficacement la pointe de courant au début de la décharge. La courbe c montre que le courant de la décharge est très proche de celui qui serait fourni par le générateur 10 dans le cas d'un io circuit idéal.

Il est bien entendu que, au point de vue électrique, l'inductivité LT pourrait être placée n'importe où dans le circuit de décharge de la capacité C2. Toutefois, au point de vue réalisation pratique, il est difficile d'insérer une inductivité dans la partie du circuit qui est 15 constituée par le bâti lui-même.

On pourrait toutefois prévoir une table 3 isolée du bâti 1 et reliée à celui-ci par un conducteur disposé en spires et placé en dessous de cette table. Cette construction serait cependant beaucoup plus coûteuse que celle illustrée à la fig. 1. 20

Dans tous les cas, l'inductivité LT doit être apte à produire son effet pour les hautes fréquences, de sorte qu'il est avantageux que le circuit magnétique 13 soit constitué par un tore en ferrite.

La fig. 4 montre un noyau de ferrite 14 de forme rectangulaire, qui est appropriée au cas où le porte-électrode 8 présente une 25

portion 15 de section rectangulaire.

On voit que le noyau 14 est aussi proche que possible du conducteur 15, cela afin d'obtenir le coefficient de self-induction le plus grand possible. Ce coefficient dépend aussi de la réluctance du circuit magnétique, de sorte qu'on a intérêt à concentrer le noyau 14 30 le plus près possible du conducteur 15 et sur la plus grande longueur possible de celui-ci, cela pour un volume donné du noyau et une perméabilité donnée du matériau utilisé.

Il y a lieu de noter que, dans l'exemple représenté, l'inductivité LT est également placée dans le circuit de décharge des impulsions fournies par le générateur 10. Lorsque la machine est utilisée pour effectuer un usinage relativement rapide, par exemple pour l'ébauche ou la semi-finition, cette inductivité produit un effet indésirable car, dans ce cas, on a intérêt à avoir des impulsions de courant vigoureuses et à front raide. On peut prévoir différentes solutions pour supprimer cette inductivité LT lorsqu'on le désire.

A la fig. 4, le circuit magnétique 14 est constitué en deux parties 14a et 14b, de sorte qu'il peut facilement être séparé en deux pour être enlevé quand on le désire.

A la fig. 5, le noyau 14 porte un enroulement 16 débitant sur une résistance variable 17. Par le réglage de cette résistance, on peut diminuer l'effet de l'inductivité LT jusqu'à un maximum qui est atteint lorsque l'enroulement 16 est en court-circuit.

La fig. 6 montre un circuit magnétique constitué par deux portions 14a et 14b à haute perméabilité et comprenant deux aimants permanents 14c et 14d, donnant une polarisation du circuit magnétique. Cette construction est utile lorsque le champ créé par l'impulsion de courant est trop petit ou trop grand par rapport au champ coercitif que l'on voudrait atteindre.

La fig. 7 montre une autre possibilité d'obtenir cette polarisation magnétique. Dans ce dernier cas, le circuit magnétique 14 comprend un enroulement 16 alimenté en courant par l'intermédiaire d'une bobine de self-induction 17, d'une source 18 et d'une résistance variable 19. Un commutateur 20 peut être prévu pour inverser le sens de la polarisation magnétique. L'inductivité 17 a pour but d'éviter aux courants de haute fréquence induits de passer dans le circuit de polarisation.

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2 feuilles dessins

Claims (5)

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1. Machine pour usiner par décharges électriques érosives une pièce-électrode, au moyen d'un outil-électrode comprenant un générateur pour produire des impulsions de courant de faible énergie et de forme déterminée, en vue d'atteindre sur la pièce un état de surface de faible rugosité, et un porte-électrode, isolé du bâti de la machine, constituant avec ce bâti une capacité parasite qui dégrade cet état de surface, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément inductif inséré en série dans le circuit de décharge de cette capacité parasite, ce circuit comprenant la tête d'usinage, le bâti de la machine, les électrodes et la décharge d'usinage.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit magnétique à haute perméabilité entourant un tronçon dudit circuit de décharge de la capacité parasite.

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REVENDICATIONS

3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit tronçon est situé entre le porte-électrode et l'électrode.

4. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément à inductivité variable.

5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de commande pour faire varier ladite inductivité au cours d'une décharge.