FR2473929A1 - Procede et dispositif d'usinage par decharges electriques - Google Patents

Abstract

PROCEDE D'USINAGE PAR ELECTRO-EROSION. ON POSITIONNE UNE ELECTRODE-OUTIL 1 DE FACON QU'ELLE SOIT JUXTAPOSEE A UNE PIECE A USINER 3 POUR DELIMITER ENTRE ELLES UN INTERVALLE D'USINAGE DANS UN LIQUIDE D'USINAGE 4, ON APPLIQUE UNE SUCCESSION D'IMPULSIONS D'USINAGE ELECTRIQUES ENTRE L'ELECTRODE-OUTIL ET LA PIECE POUR PRODUIRE DES DECHARGES ELECTRIQUES EN TRAVERS DE CET INTERVALLE D'USINAGE, ENLEVANT AINSI DE LA MATIERE DE LA PIECE ET Y FORMANT UNE CAVITE, ON DEPLACE L'ELECTRODE-OUTIL ET LA PIECE L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE DE FACON A FORMER PROGRESSIVEMENT LA CAVITE DANS LA PIECE, ON APPLIQUE UN CHAMP MAGNETIQUE DANS CETTE CAVITE PENDANT UNE PREMIERE PERIODE, ON APPLIQUE ENSUITE DES ONDES ULTRASONIQUES PAR L'INTERMEDIAIRE DU LIQUIDE D'USINAGE DANS CETTE CAVITE, ET ON PREVOIT UNE TROISIEME PERIODE PENDANT LAQUELLE LA PREMIERE PERIODE ET LA DEUXIEME PERIODE COINCIDENT L'UNE AVEC L'AUTRE AU MOINS PARTIELLEMENT.

Description

La présente invention concerne de façon générale la technique de l'usinage

par décharges électriques, (tans laquelle une électrode-outil est juxtaposée à une pièce a usiner constituant une électrode pour former un minuscule intervalle d'usinage, (de l'ordre de 10 a 20 microns) rempli d'un fluide d'usinage, et dans laquelle une succession d'impulsions électriques sont appliquées entre l'électrode-outil et la pièce à usiner pour produire au travers de l'intervalle une succession de décharges électriques afin d'enlever par électro-érosion de la matière sur la pièce à usiner; au fur et à mesure que la matière est enlevée, l'électrodeoutil et la pièce à usiner sont avancées l'une par rapport à l'autre pour former progressivement une cavité dans la pièce à usiner. De façon plus particulière, l'invention concerne un procédé et un dispositif améliorés d'usinage par décharges électriques dans lesquels on utilise l'interaction d'une décharge électrique de forte intensité et d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur, cette interaction étant appliquée d'une manière nouvelle dans l'ensemble constitué par les surfaces effectives juxtaposées de l'électrode-outil d'usinage et de la pièce

à usiner.

L'utilisation auxiliaire d'un champ magnétique appliqué de l'extérieur dans un procédé d'usinage par décharges électriques

remonte aux premières années de l'histoire de ce type d'usinage.

Lorsqu'on applique de l'extérieur un champ magnétique dans la région d'un intervalle d'usinage par décharges électriques, on a constaté que le flux magnétique résultant réagit avec le courant de décharges électriques de forge intensité et exerce sur les produits créés dans l'intervalle certaines actions dynamiques qui n'ont pas été complètement élucidées. On a constaté que ces interactions facilitent la production de décharges électriques et permettent d'agrandir avantageusement l'intervalle d'usinage effectif de sorte qu'il peut en résulter un accroissement de la fréquence des décharges et une amélioration de l'évacuation des copeaux d'usinage et d'autres produits de la région de l'intervalle, ce qui stabilise et améliore de

façon générale le processus d'usinage par décharges électriques.

Pour les techniques particulières existantes dans lesquelles

on applique de l'extérieur un champ magnétique dans l'inter-

valle d'usinage, on peut se reporter aux Brevets japonais s0s 29-6942, 30833, 30-2943, 39-13297, 46-11400, 46-12520

et 54-9759, ainsi qu'au Uiodèle d'utilité japonais 31-5790.

Dans les propositions antérieures, on prévoit des moyens pour produire des champs magnétiques, par exemple un ou plusieurs enroulements excités par une source extérieure de courant continu ou de courant alternatif, ces moyens étant disposés pour développer un flux magnétique qui est constamment

1u lié au système d'électrodes, avec les lignes de force magné-

tiques résultantes traversant de façon fixe les surfaces en vis-à-vis de l'électrode-outil et de la pièce dans l'intervalle

entre lesquelles se développent les actions d'usinage. L'enrou-

lement peut entourer l'électrode-outil, ou la pièce à usiner, ou les deux; en variante, un noyau en fer, sur lequel est enroulé un enroulement excitable, peut être disposé en contact avec l'électrode-outil, ou la pièce à usiner, ou les deux, ou à leur proximité pour établir le champ magnétique stationnaire recherché. On a maintenant constaté que, si l'on cherche à obtenir des effets uniformes en permettant à un champ magnétique toute la zone d'usinage ou une partie intéressante de celle-ci, l'utilisation d'un flux magnétique fixe ou sa seule utilisation selon la technique antérieure, ne permet pas d'atteindre les résultats désirés. Ainsi, l'application d'un flux magnétique, fixe en position, entraîne souvent une localisation ou une

concentration non commandée indésirable -des décharges électri-

ques, notamment dans le cas o la pièce à usiner est en matière à base de fer ou ferromagnétique. Il en résulte une

usure irrégulière excessive de l'électrode-outil, une détério-

ration de la stabilité d'usinage et une réduction du taux

d'enlèvement de matière.

C'est en conséquence un but important de la présente invention de fournir un procédé et un dispositif améliorés d'usinage par décharges électriques dans lesquels le flux magnétique est appliqué de façon commandée dans la région de l'intervalle d'usinage de manière à améliorer la stabilité d'usinage, augmenter le taux d'enlèvement de matière et

obtenir une usure uniforme de l'électrode.

3. v Un autre but important de la présente invention est de fournir un nouveau procédé et un nouveau dispositif d'usinage par décharges électriques permettant d'élargir les

applications de ce procédé.

Sous un premier aspect, la présente invention procure un procédé d'usinage par décharges électriques dans lequel une électrode-outil est juxtaposée, à une certaine distance, d'une pièce à usiner constituant l'autre électrode pour former entre elles un minuscule intervalle d'usinage dans un liquide d'usinage, et dans lequel on applique une succession d'impulsions électriques entre l'électrode-outil et la pièce à usiner pour produire au travers de l'intervalle d'usinage des décharges électriques successives, enlevant ainsi par électro-érosion de la matière de la pièce et y formant une cavité, et dans lequel l'électrode-outil et la pièce à usiner sont déplacées l'une par rapport à l'autre de façon que des enlèvements successifs de la matière forment progressivement la cavité dans la pièce, le procédé se caractérisant en ce qu'on applique un champ magnétique dans la région de la cavité pendant une première période, on applique des ondes ultrasoniques dans la région de cette cavité pendant une deuxième période, et on ménage une troisième période pendant laquelle la première période et la deuxième période coïncident l'une avec l'autre au moins partiellement. Le champ magnétique peut Otre un champ unidirectionnel continu, mais il est de préférence alternatif et appliqué sous la forme d'impulsions, par exemple des impulsions de courant continu unidirectionnel, des impulsions de courant continu alternatives et des champs de courant alternatif pulsatoires ou périodiquement interrompus. L'intensité du champ magnétique doit être supérieure à 100 Gauss, plus particulièrement supérieure à 200 Gauss et de préférence supérieure à 300 Gauss. La fréquence de vibrations des ondes ultrasoniques doit Otre supérieure à 10 kHz, notamment comprise entre 100 kHz et 3 MHz, et leur intensité doit être comprise entre 5 et 100 watts,de préférence entre 10 et 50 watts.On peut appliquer le champ magnétique et les ondes ultrasoniques, soit pratiquement simultanément, soit pratiquement en alternance; on a constaté qu'il était important qu'il y e t une période pendant laquelle le champ magnétique et les ondes ultrasoniques coïncident au moins partiellement, lorsqu'on les applique individuellement à la région de la cavité. De préférence, les ondes ultrasoniques doivent avoir une composante basse fréquence et une composante haute fréquence superposées, chaque composante ayant une fréquence dans la plage spécifiée. De cette manière, on a constaté une amélioration marquée dans le taux d'enlèvement, dans la stabilité et dans l'uniformité d'usinage. En outre, la rugosité de surface est améliorée et on peut atteindre des valeurs R max de 1 à 2 microns, ce qui semblait impraticable jusqu'ici. Selon un deuxième aspect, l'invention procure un dispositif amélioré pour l'usinage par décharges électriques, ayant une électrode-outil pouvant être juxtaposée, en en étant écartée, ' une pièce à usiner pour définir un minuscule intervalle d'usinage entre elles, celui-ci étant rempli d'un

liquide d'usinage contenu dans une cuve, des moyens d'alimen-

tation en courant pour appliquer une succession d'impulsions d'usinage électrique entre l'électrode-outil et la pièce et produire ainsi des décharges électriques successives au travers de l'intervalle d'usinage, enlevant ainsi par électro-érosion de la matière de la pièce et y formant une cavité, et des

moyens pour déplacer l'une par rapport à l'autre l'électrode-

outil et la pièce de façon que des enlèvements successifs de matière forment progressivement la cavité dans la pièce, le dispositif comportant des premiers moyens pour appliquer un champ magnétique dans la région de la cavité pendant une première période et des deuxièmes moyens pour appliquer des ondes ultrasoniques dans la région de cette cavité pendant une deuxième période, les premiers moyens et les deuxièmes moyens permettant de définir une troisième période pendant laquelle la première période et la deuxième période coïncident l'une avec l'autre au moins partiellement. Des moyens de synchronisation peuvent être prévus pour appliquer le champ

magnétique et les ondes ultrasoniques, sensiblement simulta-

nément ou sensiblement en alternance, dans la région de la cavité. En outre, des moyens de commande peuvent 8tre prévus pour changer périodiquement la polarité du champ magnétique lorsqu'il est de nature unidirectionnelle, ou pour faire varier sao ixtensité lQrSqutil est de nature fixe, comme c'est le cas avec un champ de courant continu ou un champ de courant alternatif fourni par les premiers moyens. Les deuxièmes moyens peuvent être adaptés pour appliquer à la région de la cavité les ondes ultrasoniques de façon continue, ou de préférence sous la forme d'un train d'impulsions espacées dans le temps. Les deuxièmes moyens peuvent comporter un

transducteur électromécanique, par exemple un élément piézo-

électrique ou électrostrictif ou un élément magnétostrictif, excité par une source de courant haute fréquencefonctionnant à une fréquence dans la plage spécifiée. De préférence, on utilise deux sources de courant ayant respectivement une fréquence relativement basse et une fréquence relativement élevée pour exciter le transducteur de sorte que les ondes ultrasoniques appliquées à la région de la cavité avec le champ magnétique ont deux composantes de fréquence superposées l'une sur l'autre, chacune ayant une fréquence dans la plage spécifiée. L'électrode- outil et une portion de barreau la supportant constituent un ensemble d'électrode. ún outre, les premiers moyens et les deuxièmes moyens peuvent être constitués respectivement sous forme d'un ensemble générateur de champ magnétique compact et d'un ensemble ultrasonique. Pour des raisons d'efficacité et d'adaptation à une plage de modes d'usinage, on a trouvé souhaitable de monter l'ensemble générateur de champ magnétique et l'ensemble ultrasonique à

des endroits présélectionnés de l'ensemble d'électrode.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple

seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: - la figure 1 est une vue en élévation et en coupe partielle, montrant schématiquement un système d'usinage par décharges électriques selon l'invention; - les figures 2 et 3 sont des vues en élévation et en coupe partielle, représentant schématiquement un ensemble d'électrode d'usinage par électro-érosion selon l'invention;

- la figure 4 est une vue en coupe montrant schéma-

tiquement une partie essentielle d'un ensemble ultrasonique utilisé avec l'ensemble d'électrode des figures 2 et 3; - la figure 5 est une vue schématique en élévation, illustrant une partie essentielle d'un ensemble magnétique utilisé avec l'ensemble d'électrode des figures 2 et 3; - la figure 6 est une vue en élévation schématique, montrant une autre disposition d'un ensemble d'électrode d'usinage par décharges électriques selon la présente invention; et - la figure 7 est une vue schématique illustrant un ensemble intégré magnétique et ultrasonique pour l'utilisation

avec la disposition de la figure 6.

Un se reporte maintenant à la figure 1; on voit une électrode-outil d'usinage par décharges électriques 1, portée par un barreau 2 et positionné par celui-ci pour être juxtaposée à une pièce à usiner 3 de façon à' définir un intervalle d'usinage de 10 à 2G microns de largeur, balayé par un liquide d'usinage 4 qui peut être un hydrocarbure tel que du kérosène, ou de l'eau distillée, et qui est reçu dans une cuve (non représentée). Une source de courant d'usinage 5 est raccordée électriquement à l'électrode outil 1 et à la pièce à usiner 3 de façon à' appliquer une succession d'impulsions d'usinage électriques pour engendrer des décharges électriques successives en travers de l'intervalle d'usinage entre l'électrode-outil 1 et la pièce 3, enlevant ainsi par électro-érosion de la matière sur la pièce et y formant une cavité 6. Le barreau d'électrode 2 est entraîné par un dispositif de commande asservi pour déplacer l'électrode-outil 1 en direction de la pièce 3 de telle sorte que lienlèvement par électro-érosion de matière sur cette pièce forme progressivement la cavité 6 dans la pièce. Le dispositif de commande asservi est, bien entendu, adapté pour répondre à une condition de cairt-circuit ou d'amorçage d'arc dans l'intervalle et permet d'éloigner momentanément lfélectrode-outil 1 de la pièce 3, et pour répondre à un élargissement de l'intervalle provoqué par l'enlèvement de matière, maintenant ainsi

pratiquement constante la largeur de l'intervalle d'usinage.

Des moyens générateurs de champ magnétique pour appliquer un champ magnétique dans la région de la cavité 6 en conformité avec la présente invention, comportent un élément ferromagnétique en forme d'U 7, un enroulement 8 entourant

l'élément et une source de courant 9 pour exciter l'enroulement 8.

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L'élément 7 a deux poles 7a et 7b, dont chacun est en gros dirigé vers la cavité 6 de façon que celle-ci puisse être traversée par des flux magnétiques créés à travers l'élément 7, sortant des pôles 7a et 7b et y entrant, lorsque l'enroulement 8 est excité par la source de courant 9. Lorsque l'électrode- outil 1 est en une matière ferromagnétique telle qu'une matière à base de fer, sa surface d'usinage active peut être revêtue d'une matière paramagnétique ou non magnétique la, par exemple par du cuivre, par exemple par électro-déposition ou adhérence, pour empêcher le flux magnétique de diverger dans l'électrode t et ainsi de concentrer les flux dans la région de la cavité 6. La source de courant 9 peut être une source

de courant continu pour procurer un champ magnétique unidirec-

tionnel continu d'intensité pratiquement constante, une source de courant alternatif pour procurer un champ de courant alternatif sinusoïdal, une source de courant continu pulsé pour procurer un champ magnétique unidirectionnel pulsatoire d'intensité pratiquement constante, ou une source d'impulsions bipolaires pour procurer un champ magnétique avec des composantes rectangulaires alternativement positives et négatives, chaque

composante ayant une amplitude pratiquement constante.

L'intensité du champ magnétique doit être comprise généralement entre 100 et 2000 Gauss, de préférence non inférieure à 200 Gauss, et encore plus préférentiellement non inférieure à 300 Gauss. On a constaté qu'un tel champ magnétique avait une forte interaction avec le courant de décharges dans la cavité 6, laquelle interaction donnait des résultats d'usinage favorables. Ainsi, on crée une condition d'intervalle favorable qui facilite le pontage d'intervalle et la formation -30 d'étincelles dans l'intervalle par des impulsions individuelles d'usinage, de sorte que des impulsions successives ont une caractéristique de décharge uniforme tout en permettant d'accroître la distance effective de formation d'étincelles dans l'intervalle, phénomène attribuable à la tendance magnétique de particules susceptibles magnétiquement présentes dans l'intervalle d'usinage et à la force électromagnétique agissant sur le courant de décharge. On a constaté que la distance de pontage de l'intervalle est augmentée d'une dimension de 10 à 20 microns son champ magnétique à une dimension

de 25 à 30 microns.

Des moyens ultrasoniques pour appliquer des ondes ultrasoniques à la région de la cavité 6 selon l'invention sont repérées en 10 et comportent un transducteur électromagnétique il constitué par un élément piézoélectrique, électrostrictif ou magnétostrictif, disposé en contact avec le liquide d'usinage 4 et excité par une source de courant haute fréquence 12 pour produire des vibrations ultrasoniques à une fréquence'comprise

entre 10 klHz et 10.illz, et de préférence entre 100 kHz et 5 idHiz.

Les vibrations sont communiquées au liquide d'usinage 4 et ainsi transformées en ondes ultrasoniques qui sont concentrées en direction au moyen d'une trompe 13 pour être appliquées sélectivement ou préférentiellement à la région de la cavité 6 par l'intermédiaire du liquide d'usinage 4. L'ensemble 10 est

monté sur un support 14 conçu pour positionner la trompe 13 à.

une distance prédéterminée de la cavité 6 et selon une orientation angulaire prédéterminée. L'élément support 14 est monté sur ou dans la cuve de liquide. L'intensité des ondes ultrasoniques émises par l'ensemble 10 et dirigées vers la région de la cavité 6 doit être comprise entre 5 et 10 watts,

et de préférence entre 10 et 50 watts.

Le transducteur 11 est de préférence excité par plus d'une source de fréquence 12 de façon que deux ou plusieurs modes de fréquences d'ondes ultrasoniques soient superposés

l'un sur l'autre et transmis à la région de la cavité 6.

On a trouvé que, lorsqu'un champ magnétique et un train d'ondes ultrasoniques sont appliqués à la région de la cavité d'usinage, selon la présente invention, de manière que la période pendant laquelle le champ magnétique est appliqué et la période pendant laquelle les ondes ultrasoniques sont appliquées coïncident l'une avec l'autre au moins partiellement, il y a synergie sur l'amélioration du rendement de l'usinage

comme le montrent les exemples qui seront donnés ci-après.

Ainsi, un champ magnétique d'une intensité spécifiée peut être

appliqué de façon continue, tandis qu'un train d'ondes ultra-

soniques d'une fréquence de vibrations et d'une intensité spécifiées est appliqué par intermittence. Inversement, les ondes ultrasoniques peuvent être appliquées de façon continue, tandis que le champ magnétique peut être appliqué par intermittence

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ou de façon continue. Le champ magnétique et le train d'ondes ultrasoniques peuvent 9tre appliqués en alternance, mais il est important qu'il existe une période pendant laquelle le champ magnétique et les ondes ultrasoniques coïncident l'un avec les autres, au moins partiellement. Lors de l'application, il est parfois souhaitable de modifier la fréquence et/ou l'intensité des ondes ultrasoniques avec une périodicité donnée ou de toute autre façon, de modifier l'amplitude et/ou la direction du champ magnétique avec une périodicité donnée ou autrement, ou de combiner ces modifications. Il est également souhaitable de modifier successivement l'emplacement vers lequel le champ magnétique est dirigé et/ou l'emplacement vers lequel le train d'ondes ultrasoniques est dirigé dans la région de la cavité d'usinage pour balayer successivement la

surface entière de cette cavité.

En conséquence, sur la figure 1, un circuit de commande de synchronisation 15 est raccordé à la source de courant d'excitation 9 de l'enroulement 8 et à la source de courant haute fréquence 12 pour le transducteur ultrasonique 11 de façon à appliquer, selon un modèle de synchronisation donné, une combinaison de champ magnétique et de train d'ondes ultrasoniques à la région de la cavité d'usinage 6, Pour permettre au champ magnétique de balayer la surface de cette cavité, l'élément ferromagnétique 7 ou concentrateur de flux peut être disposé de façon à pouvoir tourner et décaler angulairement le flux magnétique produit entre les pôles

opposés 7a et 7b, par exemple autour de l'axe de l'électrode-

outil 1 ou du barreau 2; ou bien on peut prévoir plusieurs éléments ferromagnétiques en forme d'U similaires à l'élément 7, chacun portant un enroulement 8 et entrant en action en séquence lorsque leurs enroulements individuels sont excités en séquence par une source de courant commune ou par des sources de courant

respectives 9 de façon à' développer un flux magnétique mobile.

Pour permettre aux ondes ultrasoniques de balayer la surface de la cavité, l'ensemble ultrasonique 10 peut être conçu pour tourner autour de la région de la cavité d'usinage 6 et on peut prévoir plusieurs ensembles ultrasoniques 10 destinés à entrer en action en séquence pour développer un train d'ondes ultrasoniques mobile. Il est également souhaitable de modifier un paramètre du champ magnétique et/ou un paramètre des ondes ultrasoniques en fonction de la condition de l'intervalle

d'usinage entre l'électrode-outil 1 et la pièce à usiner 3.

Dans ce but, une résistance de mesure 16 est montée entre l'électrode outil 1 et la pièce 3. Une prise de mesure de tension 17 est raccordée à la résistance 16 pour émettre un signal électrique représentant la condition d'intervalle d'usinage, signal qui est amené dans un circuit de commande 18 pour modifier l'amplitude ou la forme du champ magnétique à la source d'excitation 9. Une autre prise de mesure 19 est raccordée à la résistance 16 pour émettre un signal de tension électrique représentant la condition d'intervalle d'usinage, lequel signal est amené à un circuit de commande 20 pour modifier l'amplitude et/ou la fréquence des ondes ultrasoniques à la source d'excitation 12. Un exemple de la modification

des paramètres est d'intensifier à la fois le train ultra-

sonique et le champ magnétique lorsque la tension d'intervalle

mesurée tombe en dessous d'une valeur de seuil prédéterminée.

Exemple On effectue une opération d'usinage par décharges électriques avec une succession d'impulsions d'usinage électriques réglées pour avoir une durée d'impulsion T on de 30 microsecondes, un intervalle entre impulsions X off de 15 microsecondes, et une intensité de pointe Ip de 0, 5 Ampère,

pour obtenir théoriquement une rugosité de surface Ilmax dé 1,8 i.

Dans cette série d'essais, le champ magnétique et les ondes ultrasoniques sont appliqués comme suit: A) on applique un champ magnétique continu en courant continu d'une intensité de 300 Gauss sans appliquer d'ondes ultrasoniques; B) on applique par intermittence un champ magnétique en courant continu d'une intensité de 1000 Gauss à une fréquence de 10 Hz et on n'applique aucun train ultrasonique; C) on utilise un champ magnétique continu en courant continu d'une intensité de 1000 Gauss et on n'applique pas d'ondes ultrasoniques; _)) pas de champ magnétique et pas d'ondes ultrasoniques; il

E) on applique de façon continue des ondes ultra-

soniques de 1,6 MHz et de 13 watts,et pas de champ magnétique;

F) on applique de façon continue des ondes ultra-

soniques de 20 kHz et de 20 watts,et pas de champ magnétique; CG) on superpose des ondes ultrasoniques de 1,6 iHz et dé 10 wattssur des ondes ultrasoniques de 36 kHz et de watts,et pas de champ magnétique; tH) on applique des ondes ultrasoniques de G (36 kHz, 20 watts,plus 1,6 MHz, 10 watts)et un champ magnétique alternatif de 300 Gauss ayant une fréquence de 10 Hz; 1) on applique les ondes altrasoniques de G ou de H et un champ magnétique alternatif de 1000 Gauss à une fréquence de 5 Hz; J) on applique des ondes ultrasoniques continues de 20 kHz et de 20 wattset un champ magnétique selon H; K) on applique des ondes ultrasoniques continues de 1,6 bMIz et de 10 wattset un champ magnétique continu en courant continu de 1000 Gauss; L) on applique des ondes ultrasoniques continues de 20 kHz et de 20 wattset un champ magnétique selon I (1000 Gauss, 5 Hz). Le tableau ci-après indique le taux

d'enlèvement par usinage obtenu selon le mode dont sont appli-

qués les ondes ultrasoniques et le champ magnétique.

Mode Taux d'enlèvement (mg/min)

A 2.4

B 2.5

C 2.1

D 2.0

E 2.6

F 2.5

G 2.8

H 5.7

I 8.8

J 3.2

K 3.4

L 3.3

Il a été confirmé que l'intensité totale ou effective des ondes ultrasoniques appliquées dans la plage comprise entre et 100 wattsn'a pratiquement pas d'effet sur le taux d'enlèvement et que le choix de la fréquence ultrasonique a plus d'importance. Les figures 2 et 3 montrentdes réalisations de -la présente invention dans lesquelles les moyens d'application du champ magnétique et les moyens d'application des ondes ultrasoniques sont constitués par deux ensembles 21 et 22 respectivement, tous deux montés sur le barreau d'électrode 2 qui supporte l'électrodeoutil 1 juxtaposée à une certaine distance de la pièce 3. Dans ce but, un collier 23 peut coulisser sur le barreau 2 de forme cylindrique, un ensemble ultrasonique 21 (fig. 3) ou des ensembles 21a et 21b (fig.2) et un ensemble magnétique 22 (fig. 3) ou des ensembles (non représentés sur la fig. 2) étant fixés sur ce collier, chacun au moyen d'un élément support 24. Lorsqu'il est monté à coulissement sur le barreau 2, le collier 23 est tourné par

des moyens non représentés pour déplacer l'ensemble ultra-

sonique 21, ou 21a et 21b et les ensembles magnétiques 22 de façon à balayer la région de cavité d'usinage 6 par une combinaison de flux magnétique et d'ondes ultrasoniques. Les ensembles 21a, 21b, de chaque paire, peuvent être disposés dans des positions diamétralement opposées par rapport à l'électrode-outil 1, comme on le voit sur la fig. 2, et dans ce cas deux ensembles magnétiques d'une paire similaire sont disposés dans dés positions diamétralement opposées et

orthogonales aux positions des ensembles ultrasoniques 21a et 21b.

Chacun des ensembles 21, 21a, 21b et 22 peut être fixé sur son élément support 24 par l'intermédiaire d'une articulation réglable 25 pour lui permettre de pivoter à sa position angulaire désirée pour orienter le champ magnétique et les ondes ultrasoniques dans la direction de la région de la cavité d'usinage 6 ou vers un emplacement présélectionné dans

cette région.

L'ensemble ultrasonique 21, 21a, 21b peut être constitué comme il est représenté sur la fig. 4, similaire à la fig. 1, et comporter un transducteur électromécanique 11 excité par une source de courant haute fréquence 12 et par une trompe 10a d'orientation des ondes. L'ensemble magnétique 22 peut être constitué comme il est représenté sur la fig. 5, et

comporter un barreau ferromagnétique 26 qu'entoure un enrou-

lement 27 à une extrémité proche de l'élément support 24 ou de l'articulation 25, l'enroulement étant excité par une source de courant 9 qui est représentée sous la forme d'une source de courant alternatif, mais ctui peut être de l'un des types déjà décrits. On utilise un carter 28 pour contenir l'enroulement 27 et supporter le barreau ferromagnétique 26, lequel carter est porté sur le chariot 24 pour orienter le barreau 26 dans la direction de la région de la cavité

d'usinage 6.

L'ensemble magnétique et l'ensemble ultrasonique peuvent être intégrés en une seule unité sous la forme, par exemple représentée sur la fig. 7 en30. L'unité 30 comporte un transducteur électromagnétique 31 excité par une source de courant haute fréquence 12, auquel est fixée une structure massive de trompe 32 qu'entoure un enroulement 33 à son extrémité de plus grand diamètre. La trompe 32 est en une matière ferromagnétique et procure un flux magnétique lorsque l'enroulement 33 est excité par une source de courant 9. Un interrupteur 34 est monté entre la source de courant haute fréquence 12 et le transducteur électromagnétique 31 et un interrupteur 35 est monté entre la source de courant 9 et l'enroulement 33, les deux interrupteurs étant fermés par un circuit de commande 36 pour procurer une combinaison du flux magnétique et du train ultrasonique, en synchronisme ou selon une temporisation donnée. Plusieurs unités 30 sont montées sur le collier 23 sur le barreau d'électrode 2, chacune par l'intermédiaire d'une articulation 25 et d'un support ou chariot 24, comme représenté sur la fig. 6 et d'une manière

similaire à celle décrite sur les fig. 2 et 3.

Il est ainsi procuré un procédé et un dispositif d'usinage par décharges électriques qui améliorent le rendement et la stabilité d'usinage, accroissent la précision de l'usinage et améliorent la rugosité de surface, laquelle peut atteindre 1 à' 2 1Pifmax ce qu'on pensait impossible jusqu'ici dans la technique.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1.- Procédé pour usiner par électro-érosion une pièce, caractérisé en ce qu'on positionne une électrode-outil de façon qu'elle soit juxtaposée à une pièce à usiner, en étant à une certaine distance de celle-ci, pour délimiter entre elles un intervalle d'usinage dans un liquide d'usinage contenu dans une cuve, on applique une succession d'impulsions d'usinage électriques entre l'électrode-outil et la pièce pour

produire des décharges électriques en travers de cet inter-

valle d'usinage balayé par le liquide d'usinage, enlevant ainsi de la matière de la pièce et y formant une cavité, on déplace l'électrode-outil et la pièce l'une par rapport à l'autre de façon que les enlèvements successifs de matière forment progressivement la cavité dans la pièce, on applique un champ magnétique à la région de cette cavité pendant une première période, on applique des ondes ultrasoniques par l'intermédiaire du liquide d'usinage à la région de cette

cavité pendant une deuxième période, et on prévoit une troi-

sième période pendant laquelle la première période et la

deuxième période coïncident l'une avec l'autre au moins par-

tiellement. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que l'intensité du champ magnétique dépasse 100 Gauss.

3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé

en ce que l'intensité du champ magnétique dépasse 200 Gauss.

4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'intensité du champ magnétique est supérieure à

300 Gauss.

5.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé-

en ce que le champ magnétique est un champ unidirectionnel.

6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ce champ est pratiquement continu pendant toute la

première période.

7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ce champ est interrompu par intermittence pour obtenir un champ de courant continu pulsatoire avec une durée

d'impulsions correspondant à la première période.

8.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce que le champ magnétique est un champ alternatif.

t24739t9 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en

ce que ce champ alternatif est sinusoïdal.

10.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le champ alternatif a des composantes positives et négatives dont chacune est sensiblement constante.

11.- Procédé selon la revendication 5 ou la revendi-

cation 6, caractérisé en ce que le champ est pulsatoire ou

interrompu par intermittence pendant la première période.

12.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondes ultrasoniques ont une fréquence comprise

entre 10 kHz et 10 MHz.

13.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la fréquence des ondes ultrasoniques est supérieure

à 100 kHz.

14.- Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les ondes ultrasoniques ont une intensité comprise

entre 5 et 100 watts.

15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé

en ce que cette intensité est supérieure à 10 watts.

16.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'électrode-outil et un barreau d'électrode la supportant constituent un ensemble d'électrode, caractérisé en ce qu'on applique le champ magnétique à partir d'un ensemble générateur de champ monté sur cet ensemble d'électrode et positionné de

manière qu'un flux magnétique engendré par cet ensemble géné-

rateur traverse la région de la cavité, et en ce qu'on applique les ondes ultrasoniques à partir d'un ensemble ultrasonique monté sur l'ensemble d'électrode et positionné de tellé manière qu'un train d'ondes ultrasoniques engendré par cet ensemble ultrasonique est transmis de préférence à la région de la

cavité par l'intermédiaire du liquide d'usinage.

17.- Dispositif pour usiner par électro-érosion une pièce, comprenant une électrode-outil pouvant être positionnée en juxtaposition, mais à une certaine distance, avec la pièce à usiner pour définir entre elles un intervalle d'usinage dans un liquide d'usinage dans une cuve, des moyens d'alimentation en courant pour appliquer une succession d'impulsions d'usinage électrique entre l'électrode-outil et la pièce pour produire des décharges électriques successives au travers de l'intervalle

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d'usinage, enlevant ainsi par électro-érosion de la matière

de la pièce et y formant une cavité, et des moyens pour dépla-

cer l'une par rapport à l'autre l'électrode-outil et la pièce de façon que les enlèvements de matière successifs forment progressivement la cavité dans la pièce, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens pour appliquer un champ magnétique dans la région de la cavité pendant une première période, et des deuxièmes moyens pour appliquer des ondes ultrasoniques à la région de là cavité pendant une deuxième période, ces premiers moyens et ces deuxièmes moyens étant opérationnels pour produire une troisième période pendant laquelle la première période et la deuxième période coïncident

l'une avec l'autre au moins partiellement.

18.- Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les premiers moyens sont adaptés pour produire un

champ magnétique d'une intensité supérieure à 100 Gauss.

19.- Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens sont adaptés pour produire des ondes ultrasoniques d'une fréquence comprise entre 10 kHz et

10 fMHz.

20.- Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens sont adaptés pour produire des ondes ultrasoniques d'une intensité comprise entre 5 et Y

watts.

21.- Dispositif selon la revendication 17, caractérisé

en ce que les premiers moyens comportent un élément ferro-

magnétique, des moyens-d'enroulement entourant cet élément, et une alimentation en courant pour exciter électriquement ces moyens d'enroulement pour créer un flux magnétique à travers

l'élément ferromagnétique et à travers la région de la cavité.

22.- Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comportent un transducteur électromagnétique, une source d'alimentation haute fréquence

pour exciter le transducteur et produire des vibrations-ultra-

soniques à transmettre au liquide d'usinage pour y produire des ondes ultrasoniques à transmettre dans la région de la

cavité par l'intermédiaire du liquide d'usinage.

23.- Dispositif selon la revendication 22, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens comportent un élément de trompe pour concentrer les ondes ultrasoniques pratiquement dans la

région de la cavité.

24.- Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que la source de courant est une source de courant continu. 25.- Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que la source de courant est une source de courant alternatif. 26.- Dispositif selon la revendication 21, caractérisé

en ce qu'il comporte des moyens de circuit de mesure électri-

quement raccordés à l'intervalle d'usinage pour émettre un signal électrique représentant la condition de cet intervalle, et des moyens de commande sensibles à ce signal électrique pour agir sur la source de courant et modifier au moins un

paramètre du champ magnétique.

27.- Dispositif selon la revendication 22, caractérisé

en ce qu'il comporte des moyens de circuit de mesure électri-

quement raccordés à l'intervalle d'usinage pour émettre un signal électrique représentant la condition de cet intervalle, et des moyens de commande sensibles à ce signal électrique pour agir sur la source de courant haute fréquence et modifier

au moins un paramètre des ondes ultrasoniques.

28.- Dispositif selon la revendication 17, dans lequel l'électrode-outil constitue avec un barreau d'électrode la supportant un ensemble d'électrode, caractérisé en ce que les

premiers moyens sont constitués sous forme d'ensemble généra-

teur de champ magnétique monté sur cet ensemble d'électrode et positionné de manière qu'un flux magnétique engendré par ce générateur traverse la région de la cavité et en ce que les

deuxièmes moyens sont constitués sous forme d'ensemble ultra-

sonique monté sur cet ensemble d'électrode et positionné de manière qu'un train d'ondes ultrasoniques engendré par cet ensemble ultrasonique soit transmis de préférence à la région

de la cavité par l'intermédiaire du liquide d'usinage.

29.- Dispositif selon la revendication 28, caractérisé

en ce que plusieurs ensembles générateurs de champ et plu-

sieurs ensembles ultrasoniques sont montés sur cet ensemble

d'électrode et disposés pour entourer la région de la cavité.

30.- Dispositif selon la revendication 28, caractérisé

en ce que l'ensemble générateur de champ et l'ensemble ultra-

sonique constituent une seule unité montée sur l'ensemble d'électrode. 31. - Dispositif selon la revendication 30, caractérisé

en ce que plusieurs unités sont montées sur l'ensemble d'élec-

trode et disposées pour entourer la région de la cavité.