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La présente invention a pour objet un procédé pour -
l'électroérosion décanté à l'intérieur d'une pièce massive,
ainsi qu'un dispo5itif y afférent.
Une techni~ue connue d'usinage des pièces métalliques
par electroérosion consiste en produisant, suivant le principe
"partrice-matrice", un profil déterminé en creux dans la pièce
à usiner. On obtient donc une correspondance biunivoque entre
la pièce finale et l'électrode profilé. Cela impliqueévidemment
la nécessité de réaliser, préalablement pour chaque creux à
profiler, l'électrode avec son relief particulier. Normalement,
l'électrode ést mû vers et dansla pièce à usiner d'une façon
strictementrectilinéaire; mais on conna;t aussi le mouvement
non-linéaire, quand il s'agit de creuser un canal circulaire à
courbe dans une pièce (voir le brevet americain 3.306.838 délivré
le 28 février 1967 au nom de la Société General Motors Co.).
A côté de la technique "patrice-matrice" on utilise `
llélectroérosion également pour tailler et couper des pièces.
Quand il faut, par exemple, enlever un noyau prétaillé d'une -~
pièce ( voir le brevet français 1.506.733, délivré le 13 novembre ~ -
1967 aunom de M. Klaus Theodor Spies, l'électrode est inséré ~- ~
dans la pièce par un canal pilote jusqu'à la racine du noyau ~ ;
prétaillé. Le noyau est alors coupé du reste par une action ;
de sciage radiale en obtenant ainsi un cylindre. Les cavites
obtenues par l'action propre d'électroérosion dans ces exemples
de l'état de la technique ne dépassent jamais en forme et en ^
dimension celles de l'électrode. Elles sont au fond simplement
des canaux plus ou moins profilés, ou bien des fentes et encoches.
~. ~
L'invention a pour objet un procédé d'électroérosion
et un dispositif d'électrode y afférent, par lequel llaction ~-
d'excavation par électroérosion se réalise avec un degré
extreme de liberté d'action de l'électrode, de sorte que les
dirnensions des cavités obtenues dans les pièces massives ne
dépendent plus de la géométrie de l'électrode. ~ ;
-1-
' ' " ":, ~
~ .
~L(J6~855
Le procédé selon l'invention est caractérisé par le
fait qu'on usined'une manière quelconque dans la pièce, un
évidementd'accès ou "canal pilote" menant dans la zone de la ;
cavité à excaver, avec une section d'ouverture identique à la
sectiond'ouverture identique ;~
cavité envisagée; l'on introduit dans l'évidement une électrode :
à crayon mobile et articulé de diamètre inférieur à la section . ~.
de l'évidement; l'on met cette électrode en mouvement contrôlé ~. :
; relativementà la pièce de façon à usiner la surface de l'évide~
ment en progressant jusqu'aux coordonnées spatiales les plus .-~ .
éloignées de la cavité à excaver; et on enlève ensuite le
; matériel de ]a cavité. ... ~
Le dispositif d'électrode selon l'invention est ~ ~ .
' caractérisé par le fait qu'il est constitué par une partie fixe
! de forme cylindrique creuse, à l'intérieur de laquelle est ~
coaxiallement placée une tige de commande qui comporte à sa -.
partie inférieure un carré d'entra~nement.auquel est articulé
. l'électrode, ladite électrode pouvant pivoter au.tour d'un axe ;.
; - perpendiculaire à l'axe de la partie fixe, l'ensemble partie
fi~e et électrode, suivant les usinages à réaliser, pouvant se
mouvoir le long de l'axe de ladite partie fixe ou perpendicu~
lairement à ce dernier et tourner autour dudit axe.
L'électrodè est don~ employée en quelque sorte d'une . .
façon analogue à la perçeuse dentaire.
L'invention ressort plus clairement de la descrip-
`~ tion ci-apxès qui fait référence aux dessins dans lesquels le
disposltif d'électrodes et les diverses cavités réalisables
sont présentés à titre d'exemple: on voit~
- dans la figure 1, le dispositif, objet de l'invention, .~: .
en position de travail;
- dans la figure 2, en section longitudinale, la com~
mande de l'électrode, et dans les fig. de 3 à 11, différentes ~-~
,. . . . . .
69~3~iS
formes obtenues. Les flèches indiquant les mouvement6 de
l'électrode. L'indice a~ indique la forme à ~~
'~ - ` ~ ;
~ ' ~
,"
.~:i . .
:
~: ~
- ~ :
:
'
,, .
réaliser, pratiquee dans la pièce massive; l'indice b) les
mouvements de l'électrode dans son ensemble~
Dans la figure 1 est montre le dispositif pour ~ ~ -
l'électroerosion à llintérieur d'une piece massive,
constitué par une partie fixe de forme cylindri~ue creuse,
à l'intérieur de laquelle est coaxialement placée une tige
de commande qui comporte a sa partie inferieure un carré
d'entraînement auquel est articulé l'électrode, ladite élec-
trode pouvant pivoter autour d'un axe perpendiculaire à l'axe
de la partie fixe, l'ensemble partie fixe et l'électrode,
suivant les usinages à réaliser, peut se mouvoir le long de
l'axe de ladite partie fixe ou perpendiculairement a ce ;
dernier et tourner autour dudit axe.
Dans le cas en esp~ce les mouvements possibles sont
les suivants~
- translation verticale et horizontale, dans les
deux sens de l'entier dispositif; -~
- rotation de l'électrode; autour d'un axe perpen-
"
diculaire à l'axe de la partie fixe et
~ - rotation et translation de la pièce à travailler.
Au lieu de la rotatlon et translation de la pièce,
on pourrait faire tourner 1'ensemble de l'électrode, en sens
inverse, et on obtient le même résultat. D'ailleurs, le sens~
du mouvement dans ces deux derniers cas, n'a aucune importance
ce qui importe c'est le mouvement relatif.
Dans la Fig. 1 est montré le dispositif 1, en
. ~ . ., ~ .
position de travail pour la réalisation d'une cavité sphérique
2 pratiquee dans une piece massive 3, fixée moyennant le
mandrin 4 à une base 5 qui peut tourner autour de son axe
vertical, matérialisé ici par la partie fixe 6 du dispositif
1. En effet, pour l'exécution de certaines cavit~s, notamment
des volumes de révolution (sphere, cylindre, cône, etc.) un
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mouvement de rotation relative entre électrode e-t piece est
nécessaire~ et dans le cas donne, il es-t preférable de garder
l'électrode fixe et de faire tourner la pièce.
La partie fixe du dispositif l est cons-tituée par
une gaine cylindrique 6 en métal dans laquelle peut coulisser
une tige de commande 8 de l'electrode 9. La partie 6 est
maintenue verticalement par le corps 10 qu'elle traverse et
qui est soutenu horizontal par deux pilliers ll moyennant
les boulons 12.
Dans la fig. 2 est montré, en détail, la commande 13
du mouvement de l'electrode mobile.
Le pussoir 14, logé dans le corps de la partie fixe ;~
6, et commande par une camme (non montrée), transmet le
mouvement, moyennant un levier 15 guidé par l'axe 17, à un
~. ~ ., .
carré d'entralnement 16 auquel est axé l'electrode 9. Celle-
,.j , .
ci est constitu~e par une barrette parallélépipédique en
graphite, de longueur simple (fig. 2) ou double (fig. 1),
pivotant autour de l'axe transversal 18 du porte-électrode,
. .
logé dans le carré d'entraînement; elle travaille sur la
longueur d'un rayon (cas simple) ou simultanément sur la
:. ;, ::
longueur de deux rayons tcas double de fig~
Dans les fig. 3~ 11 sont montrées différentes
:~ :
utilisations de l'électrode, en vue d'obtenir différentes
~ réalisations de cavités de révolution, parallélépipédique,
; poliedriques etc. Dans la fig. 3 est illustrée la réali-
I sation d'une sphère. L'électrode 9 pivote autour de son `~
: :
- centre 0 à 90, tandis que la pièce massive tourne autour de
~ son axe vertical. Pendant l'opération on enjecte un liquide
,
diélectrique tel que eau, kerosene, etc. à travers l'espace
7, ledit liquide servant à enlever les particules métalliques - -
libérées par l'érosion. Liquide et particules sortent ensuite
par l'avant-trou 19.
- 4 - ;
10691~5~i
,
Comme on peu-t voir dans toutes les figures, il
suffit que l'avant-trou 19, quand il n'est pas nécessairement
requis, soit suffisamment large pour laisser passer l'électrode
dans sa position la moins encombrante.
Dans la fig. 4 est montré la réalisation d'un -~
cylindre. En partant, par exemple, de la sphère précédente,
la partie mobile étant placée perpendiculairement à llaxe
verticale, on donne à l'électrode un déplacement longitudinal,
tandis que la piece tourne autour de l'axe vertical.
La Fig. 5 montre comment, en combinan-t suivant une
avance prédéterminéela rotation et la descente de la partie -
mobile, on peut générer une cavité conique à fond plat ou à
` fond sphérlque. ~
; Pour la réalisation d'une demi-sphère on utilise
alors seulement comme électrode, une demi-branche, comme
I illustré dans la fig. 6.
La fig. 7 montre la réalisation d'un cylindre à
axe horlzontal, l'électrode tourne autour de son axe horizontal,
la pièce étant fixe, ensuite, avec un mouvement de translation,
.
on obtlent la cavité cylindrique.
Dans la fig. 8 est illustrée la réalisation d'un
volume rectangulaire ou parallélepipédique; en~partant du ~ ;
cylindre précédent, l'électrode étant placée perpendiculaire-
ment à l'axe vertical, on déplace l'ensemble longitudinalement
et verticalement.
Dans la figO 9 on montre la réalisation d'un volume
~ .
trapézoidal à fond plat a) ou à fond courb~ a'). On opère
comme pour la fig. S, mais la pièce n'est pas animée ici par
un mouvement de rotation. ` -~
- 30 Les fig. 10 et 11 enfin, illust,rent la réalisation ~ ;
de deux cavités qui s'éloignent de la forme géométrique
traditionnelle et montrent que l'électrode, objet de la
- 5 -
i5
présente invention, peut etre utilisée pour n'importe quelle
forme ou cavite qu'on désireO
Lorsque le volume de métal à enlever est important,
il est tout a fait possible d'en enlever la plupart rapidement, ~ -
ce qui donne une surface rugueuse, et ensuite de faire un
travail lent, de finition de la surface. Le volume de métal
enleve, depend naturellement de plusieurs facteurs, comme la
nature du metal, de l'électrode, les dimensions du systeme,
les paramètres électriques, etc. et peut être de l'ordre de
10 cm3 par minute. La tension de traveil peut se chiEfrer entre
100-120 volt, et le courant, entre 10 ~ 20 Amp., lesdites
:
valeurs etant fonction de l'electrode et du materiel a usiner.
La commande des mouvements de l'électrode et de la
piece, en vue de réaliser une cavité de forme determinee, est
effectuee par des catnmes profilees. On peut également
envisager de confier la commande des mouvements a un calcu-
lateur, en particulier pour des cavités tres complexes.
Il va de soi que l'electrode, ici decrite dans son
ensemble, n'est pas limitee aux utilisations decrites, mais
d'autres realisations peuvent être envisagees sans sortir du
cadre de l'invention.
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