Brevet FR2005780A1 — publié le 19691219

i 2005780 La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil pour l'usinage électrochimique d'ouvrages afin de former des surfaces de révolution de formes et de dimensions précises en faisant tourner l'ouvrage sur deux patins en prise avec la surface 5 à usiner. Un outil d'usinage électrochimique est disposé entre ces patins et il est réglé de manière à former un intervalle d'une première longueur prédéterminée dans lequel on refoule un éleetro-lyte à grande vitesse pour fermer un circuit électrique entre l'outil et l'ouvrage. Le passage d'un courant électrique d'une p 10 densité élevée, par exemple de 930 ampères par cm , enlève anodi-quement de la matière de l'ouvrage et à mesure que la matière est enlevée, le diamètre de l'ouvrage devient plus petit et l'ouvrage se déplace par suite vers l'outil pour diminuer la longueur de l'intervalle. Le courant est maintenu au niveau le plus élevé 15 possible en pratique en réduisant la tension à mesure que la longueur de l'intervalle diminue. En contrôlant la tension nécessaire pour maintenir constant le courant moyen, on peut mesurer à distance la longueur de l'intervalle. On peut obtenir en utilisant ce procédé des finis de surface inférieurs â 0,125 micron. L'aspect 20 de la surface d'un ouvrage usiné d'une manière éleetrochimique de cette manière est amélioré dans certains cas en réduisant la densité du courant à une valeur comprise entre 233 et 465 ampères par o cm pendant- au moins le dernier tour de 18 ouvrage. Pour préparer des chemins de roulement de palier, on commence 25 d'habitude à former le palier en le tournant sur ®.e machine à vis et en lui faisant ensuite subir un traitement thermique pour cémenter la couche de surface extérieure. Les faees extérieures du palier sont alors meulées parallèlement l'une à l'autre pour délimiter la longueur totale du palier. Finalement, la surface du 30 palier est dégrossie à peu près au diamètre extérieur voulu, puis subit un meulage de finition et est ensuite rectifiée pour obtenir un fini de surface et un diamètre approprié. Chacune de ces trois dernières opérations nécessite des opérations d'usinage séparées. On a trouvé que les diverses opérations de meulage peuvent 35 être supprimées ou réduites en utilisant le procédé d'usinage électrochimique, et dans cet exemple le meulage de dégrossissage et le meulage de finition ainsi que l'opération de rectification peuvent être remplacés et être exécutés avec plus de précision et plus de rapidité en utilisant un usinage électrochimique. De plus, RAD ORIGINAL 69 10657 2 2005780 on peut obtenir des configurations de surfaces plus compliquées par usinage électrochimique, comme par exemple un bombement sur la surface du palier pour augmenter sa capacité de support de charge, chaque élément usiné présentant exactement la même confi-5 guration que tout autre élément du fait que l'outil qui effectue l'usinage n'est pas usé ni en aucune façon modifié pendant les opérations d'usinage successives. La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil servant à usiner d'une manière électrochimique un ouvrage pour 10 former une surface de révolution de dimensions précises et d'un fini de surface lisse. Plus particulièrement, l'appareil selon l'invention comprend un moyen servant à monter l'ouvrage de telle sorte qu'il avance de lui-même automatiquement vers l'outil d'usinage électrochimique, de sorte que la dimension exacte de 15 l'ouvrage peut être déterminée à tout moment de l'extérieur en examinant la tension et le courant qui sont fournis pendant l'opération d'usinage. Le fini de surface peut être réglé par un réglage approprié de la densité du courant, et c'est une partie de la présente in-20 vention que d'usiner l'ouvrage mis en forme auparavant initialement avec la densité de courant la plus élevée possible pour obtenir des finis de surfaces lisses et extrêmement polis, mais qui d'une manière inhérente altèrent la couleur du fini de surface, et immédiatement avant de terminer le processus d'usinage ëlectro-25 chimique, de réduire la densité du courant pour l'amener à une seconde valeur inférieure prédéterminée pendant au moins un tour de l'élément afin d'obtenir un fini de surface brillant et d'aspect plus plaisant. Un plateau ou mandrin magnétique peut être utilisé pour main-30 tenir et faire tourner l'ouvrage de forme conique, formé aupara^" vant, autour d'un centre de rotation sur deux patins venant en prise avec la surface de portée de l'ouvrage à des emplacements espacés l'un de l'autre. Les patins sont réglés de manière à déplacer le centre de -l'ouvrage à l'écart du centretde rotation du 35 mandrin afin de pousser positivement l'ouvrage en contaet avec les patins à mesure que l'ouvrage est mis en rotation par le mandrin et que de la matière est enlevée de la surface de portée. De cette manière, l'ouvrage est maintenu par le mandrin de façon à tourner tout en lui permettant en même temps de glisser d'une façcn 69 10657 3 2005780 continue sur une partie limitée de la surface du mandrin pendant sa rotation. Un outil d'usinage électrochimique est monté entre les deux patins et est disposé de telle sorte qu'il se trouve initialement à une distance prédéterminée de la surface de l'ou-5 vrage fini, à la fin de l'opération d'usinage électrochimique. Une fois que l'outil est en position, il Eeste immobile pendant toute l'opération d'usinage du fait que l'ouvrage s'avance de lui-même automatiquement vers l'outil à mesure que de la matière de l'ouvrage est enlevée d'une manière électrochimique. 10 Cette caractéristique permet de donner à l'appareil d'usinage une construction simplifiée, ce qui se traduit par un prix moindre de l'appareil et par une fiabilité accrue. On refoule un courant d'électrolyte à grande vitesse entre l'outil et l'ouvrage sous pression pour former un circuit permet-15 tant le passage du courant. L'électrolyte sert également à dissir per la chaleur produite pendant l'usinage et à enlever les produits de réaction de l'opération d'usinage. Le courant électrique est ensuite appliqué à l'ouvrage par l'intermédiaire du mandrin magnétique et également à l'ouvrage pour faire commencer l'opéra-20 tion d'usinage. A mesure que de la matière est enlevée de l'ouvrage, le diamètre de ce dernier devient plus petit et du fait qu'il est supporté par deux patins espacés l'un de l'autre, il s'avance de lui-même vers l'outil de façon à diminuer la longueur de l'inter-25 valle. Le niveau de courant maximal utilisé pour usiner l'ouvrage par ce procédé électrochimique est déterminé principalement par la capacité de passage de courant de l'outil et de l'équipement électrique associé. Plus la densité de courant est élevée, et plus rapide est l'usinage et meilleur est le fini de surface de 30 l'ouvrage. Par suite, on utilise les densités de courant les plus élevées possible dans la présente invention, le courant maximal étant déterminé par la capacité de passage du courant de l'outil. Lorsque l'ouvrage est mis en place initialement sur le mandrin pour tourner avec celui-ci, l'ouvrage peut être ovalisé, ce 35 qui fait varier la longueur de l'intervalle entre l'ouvrage et l'outil lorsque l'ouvrage est mis en rotation. De plus, il peut exister une différence d'obliquité entre l'ouvrage et l'outil, ce qui fait varier la longueur de l'intervalle en travers de la face de l'outil. Du fait que la densité du courant est une 69 10657 4 2005780 fonction de la longueur de l'intervalle pour une tension donnée, le courant traversant l'outil doit être limité à une valeur inférieure à celle qui abîme l'outil par fusion, amorçage d'arc ou déformation produite par la chaleur due au passage du courant 5 à travers l'outil. De préférence, avec une longueur de l'intervalle d'environ 38 microns entre l'outil et l'ouvrage à la fin de l'opération d'usinage, une tension d'environ 15 volts maintient une densité de 2 courant d'environ 930 ampères par cm . Au début de l'opération 10 d'usinage, cependant, la longueur de l'intervalle est égale à trois ou quatre fois la longueur finale Ainsi, à mesure que l'ouvrage est usiné et que la longueur de 25 l'intervalle devient plus petite, la tension entre l'outil et l'ouvrage est réduite afin de maintenir la densité de courant à un niveau élevé sensiblement constant. Lorsque la tension est réduite à une valeur prédéterminée, qui indique que l'intervalle a été réduit à une longueur prédéterminée, l'ouvrage se trouve à son 30 diamètre final. De ce fait, la tension nécessaire pour maintenir le courant à un niveau élevé constant constitue une indication directe du diamètre de l'ouvrage et peut servir à l'opérateur de la machine ou à un équipement automatique pour déterminer le moment où l'opération d'usinage électrochimique doit être arrêtée. 35 En variante, l'ouvrage pourrait être usiné en maintenant la tension de la source de courant à une valeur constante, telle que par exemple de quinze volts, pendant toute l'opération d'usinage. Cependant, ceci se traduirait par une densité de courant initiale inférieure et par suite par une vitesse d'usinage initiale 69 10657 5 2005780 moindre. A mesure que l'ouvrage est usine, cependant, la longueur de l'intervalle diminue finalement et la densité- de courant augmente. Avec ce procédé, on pourrait également obtenir un réglage automatique de dimension en contrôlant le courant tout en mainte-5 nant la tension constante, et au moment où le courant atteindrait un niveau prédéterminé indiquant que la longueur de l'intervalle a été réduite à une longueur prédéterminée, l'opération d'usinage pourrait être arrêtée automatiquement en utilisant des circuits de détection de courant appropriés. 10 Pour obtenir sur l'ouvrage des finis de l'ordre de 0,125 micron en moyenne arithmétique, la source de courant utilisée pour fournir le courant entre l'outil et l'ouvrage est sensiblement exempte d'ondulations, c'est-à-dire que la variation de sa tension de sortie est inférieure à un demi pour cent de crête à 15 crête. Dans le mode de réalisation préféré, on utilise une source de courant à tension constante présentant une gamme comprise entre environ 0 et 36 volts, en courant continu, la gamme de tensions étant commandée par l'intensité du courant nécessaire pour produire les vitesses d'usinage et les finis de surfaces voulus, et 20 par. la capacité de passage du courant de l'outil. Bien que la tension soit réglable, on la maintient à une valeur constante' déterminée pendant au moins un tour de l'ouvrage pour faciliter la suppression de son ovalisation. Une exigence supplémentaire pour des finis de l'ordre de 25 quelques centièmes de micron est la nécessité d'utiliser un ilee-trolyte à peu près complètement pur, qui peut être obtenu par des moyens de filtrage classiques de qualité élevée. Dans le mode de réalisation préféré, l'électrolyte est envoyé dans l'intervalle entre l'outil et l'ouvrage approximativement à la température 30 ambiante et à une pression de l'ordre de 24,5 bars pour obtenir les taux de débit nécessaires permettant de régler d'une manière appropriée la température et d'enlever d'une façon appropriée les produits de réaction de l'opération d'usinage. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir 35 un procédé et un appareil d'usinage électrochimique perfectionnés dans lesquels un ouvrage est avancé automatiquement vers l'outil d'usinage électrochimique pendant l'opération d'usinage pour former une surface de révolution en faisant tourner- 15 ouvrage sm3 deux patins qui viennent en prise avec la sur-race usinée de BAD ORIGINAL 69 10657 6 2005780 l'ouvrage, en montant un outil d'usinage électrochimique entre les patins et en refoulant un électrolyte s'écoulant à grande vitesse à travers l'intervalle entre l'outil et l'ouvrage de telle sorte qu'à mèsure que l'opération d'usinage fait réduire le dia-5 mètre de l'ouvrage, ce dernier se déplace vers l'outil d'usinage électrochimique. La présente invention a également pour but de fournir un procédé et un appareil perfectionnés d'usinage électrochimique dans lesquels on obtient des finis de surfaces de l'ordre de 0,125 ffli-10 cron, en moyenne arithmétique sur un ouvrage en rotation en utilisant des densités de courant élevées provenant d'une source de courant à peu près complètement exempte d'ondulation pour effectuer l'enlèvement électrochimique de la matière de surface de l'ouvrage.-A mesure que la longueur de l'intervalle diminue pen-15 dant l'usinage, la densité de courant est maintenue à un niveau élevé, sensiblement constant en réduisant la tension entre l'ouvrage et l'outil. Cette tension est une fonction du diamètre de l'ouvrage et peut être utilisée pour déterminer le moment ou l'ouvrage a atteint son diamètre voulu et où l'opération d'usinage 20 doit être arrêtée. En variante, à mesure que la longueur de l'intervalle diminue pendant l'usinage, la tension peut être maintenue à une valeur constante. La longueur de l'intervalle, et par suite le diamètre de l'ouvrage peuvent être déterminés d'après la valeur du courant. De préférence, les dimensions finales de l'in-25 tervalle et la tension sont choisies de telle sorte que la densité de courant soit suffisamment élevée pour obtenir un fini de surface lisse lorsque l'ouvrage atteint sa dimension finie. La présente invention a également pour but de fournir un procédé perfectionné d'usinage électrochimique d'un ouvrage pour 30 former une surface de révolution en faisant tourner un ouvrage sur deux patins, en montant un outil d'usinage électrochimique entre les patins, en faisant passer un courant à grande vitesse d'électrolyte dans l'intervalle entre l'outil et l'ouvrage, en utilisant un courant électrique de densité élevée provenant d'une 35 source de courant à peu près complètement exempte d'ondulations pour enlever anodiquement la matière de l'ouvrage lorsque celle-ci tourne en regard de l'outil, en maintenant la densité du courant â une valeur élevée prédéterminée sensiblement constante,en réduisant la tension jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur inférieure 69 10657 7 2005780 prédéterminée indiquant que l'ouvrage a été usiné suivant le diamètre voulu, la densité du courant étant telle que l'opération d'usinage puisse donner des finis de surfaces de l'ordre de moins de 0,125 micron en moyenne arithmétique, et en réduisant ensuite 5 la densité de courant à une valeur inférieure prédéterminée pendant au moins un tour de l'ouvrage immédiatement d'arrêter l'opération d'usinage pour supprimer les effets d'altération de couleur qui sont dus d'une manière inhérente à un usinage avec descfensi-tés de courant élevées, de telle sorte que l'élément résultant 10 présente un aspect brillant. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation 15 conforme à l'invention. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue de face représentant l'agencement d'ensemble des divers éléments qui constituent l'appareil d'usinage électrochimique selon l'invention ; 20 la figure 2 est une vue en plan de l'appareil d'usinage électrochimique représentant l'ensemble d'entraînement de l'ouvrage, l'ouvrage, l'outil d'usinage électrochimique et une partie du mécanisme qui supporte l'outil ; la figure 3 est une vue en plan, partiellement en coupe, du 25 mandrin électromagnétique servant à maintenir l'ouvrage ; la figure 4 est une vue de face, l'ouvrage étant représenté partiellement en coupe, représentant le moyen venant en contact glissant avec la surface usinée de l'ouvrage à des emplacements espacés l'un de l'autre afin de déplacer le centre de l'ouvrage 30 depuis le centre de rotation du mandrin magnétique de support, et représentant également, partiellement en coupe, l'outil d'usinage éle ctro chimique; la figure 5 est une coupe à grande échelle de l'outil d'usinage électrochimique utilisé dans le mode de réalisation préféré 35 de l'invention ; la figure 6 est une vue en plan à grande échelle de l'outil d'us inage éle ctro chimique ; la figure 7 est une vue en bout à grande échelle de l'outil d'usinage électrochimique ; 69 10657 8 2005780 la figure 8 est une vue représentant les dimensions principales de l'ouvrage ; et la figure 9 est un graphique représentant la tension entre l'outil et l'ouvrage et l'intensité du courant pendant l'opéra-5 tion d'usinage, par rapport au temps. En se reportant maintenant aux dessins, et aux figures 1 et 2 en particulier, l'appareil d'usinage électrochimique selon l'invention comprend un outil d'usinage électrochimique 10 monté sur un moyen de support 12 qui supporte d'une manière réglable l'ou-10 til par rapport à un ouvrage 15» Dans le mode de réalisation représenté sur ces figures, l'outil peut être déplacé latéralement par une manivelle (non représentée), la position de l'outil étant indiquée par une jauge 16, et verticalement en tournant use poignée 17> la position verticale étant indiquée par une jauge 18. 15 Bien que la forme du support d'outil représenté soit particulièrement utile, il va de soi qu'on peut utiliser d'autres moyens pour supporter l'outil par rapport à l'ouvrage sans sortir du cadre de la présente invention. Une fois que la position de l'outil est réglée d'une manière appropriée, il reste immobile 20 pendant toute cette opération d'usinage. L'ouvrage 15 est supporté par un mandrin magnétique 20 porté par un arbre 21, ce dernier étant mis en rotation par des courroies passant sur des poulies 22 fixées à l'arbre d'un moteur 25. Un ensemble 27 de bagues collectrices, représenté d'une manière 25 générale sur la figure 2, transmet le courant électrique pour l'opération d'usinage électrochimique par l'intermédiaire de l'arbre 21 à l'ouvrage 15- En. se reportant à. la figure 3» lé mandrin magnétique 20 est excité par du courant électrique fourni par l'intermédiaire d'un 30 ensemble 28 de bagues collectrices qui applique ce courant à deux bobines 30 disposées à l'intérieur du mandrin 20. Le courant traversant ces bobines produit un champ magnétique qui passe d'un premier pôle des bobines 30 à travers le carter cylindrique 31, une plaque extérieure 32 pour aller à un collier extérieur 33» S 35 travers l'ouvrage 15, un collier intérieur 35> une plaque intérieure 36 pour revenir ensuite à l'autre pôle des bobines 30. Une bague 37 ën matière isolante du point de vue magnétique sépare les plaques 32 et 36 et un collier isolant 38 sépare les colliers 33 et 35. Cèt agencement permet â un nombre maximal de 69 10657 9 2005780 li?aes de force de traverser l'ouvrage 15 de manière t le. maintenir rigideiasnt contre la face ayant 39 du- mandrin 20. Cette face 39 est- œaintenue relativement lisse pour permettre à l'ouvrage 15 de se déplacer d'un rsoir/eînent; latéral libre, 5 En se reportant maintenant à la figure 4, l'ouvrage 15 est déplacé par rapport au centre de rotation 40 du mandrin magnétique 20 au moyen de deux patins espacés l'un de l'autre 41 et 42 présentant une surface venant en prise avec l'ouvrage qui, de préférences est formée suivant le même contour- que la surface de 10 l'ouvrage 15 qui subit l'opération d'usinage électrochimiqueQ Ces patins sont réalisés en une matière, telle que du carbure de tungstène ou unehatière céramique, présentant une dureté suffisante pour ne pas s'user d'une manière appréciable par abrasion avec la surface de l'ouvrage. En variante, ces patins peuvent 15 être constitués par des galets contre lesquels l'ouvrage est poussé par un moyen d'entraînement du type à galet ou à courroie. Chacun des patins 41 et 42 est de préférence articulé à un bras 44 s'étendant radialement qui peut coulisser à l'intérieur d'un support d'outil 45 et qui peut être mis en position radia-20 lement par une vis 46. L'articulation entre le bras 44 et chacun des patins permet aux patins de suivre l'ouvrage d'une manière générale pendant qu'il est usiné et qu'il se déplace vers l'outil 10 du fait de la tendance naturelle du centre de l'ouvrage â s'aligner de lui-même sur le centre de rotation. Les supports 45 25 sont montés d'une manière réglable à l'intérieur d'une fente 47 en forme de T, formée dans une plaque 48 (voir également figure 2)= La plaque 48 présente une ouverture de forme générale circulaire sur sa partie centrale à travers laquelle passe le collier 33 du mandrin magnétique 20. Un joint en caoutchouc 49s qu'on voit sur 30 la figure 3> s'étend de la plaque 48 dans l'ouverture et vient en prise avec la surface extérieure du collier 33 pour empêcher l'électrolyte de s'écouler derrière la plaque 48 et de pénétrer dans le mandrin magnétique 20 ou dans les éléments rotatifs de la structure du mandrin. 35 Les supports 45 sont réglés à l'intérieur de la fente 47 ap proximativement suivant un angle de 120° l'un par rapport à l'autre, et les patins 4l et 42 sont déplacés radialement vers l'intérieur pour déplacer l'ouvrage 15 le long de la ligne qui, d'une manière générale, coupe en deux parties égales l'angle entre BAD ORIGINAL 69 10657 10 2005780 ees deux patins. Initialement, le centre 50 de l'ouvrage est dispose à environ 0,64 mm du centre de rotation 40 dwmaz:-3rin magnétique 2Q pour 15ouvrage qui est dêorît ci-après „ Un outil d'usinage éle ctrochimique 10 est dispose approxiwa-5 tivement à mi-chemin entre les patins 4î et 42 et il est régie de manière à former un intervalle d'une première dimension prédéterminée entre la surface d'usinage de l'outil et l'ouvrage, ru fait que la surface usinée de l'ouvrage vient en contact glissant avec les patins 4l et 42, le centre 50 de l'ouvrage est pousse 10 vers le centre de rotation 40, ou vers la droite en observant la figure 4, à mesure que le diamètre de l'ouvrage devient plus petit du fait de l'enlèvement électrochimique de sa matières ce qui fait ainsi diminuer la longueur de l'intervalle entre l'outil et l'ouvrage. 15 L'outil est disposé dans l'alignement de la direction suivant laquelle se déplace le centre de l'ouvrage lorsque ce dernier se déplace vers le centre de rotation pendant la réduction de son diamètre due à l'enlèvement électrochimique de sa matière. A mesure que la longueur de l'intervalle diminue, la densité du cou-20 rant tend normalement à augmenter. Pour empêcher le courant de dépasser la capacité de l'outil, on fait diminuer la tensioft entre l'ouvrage et l'outil d'une manière correspondante, soit à la main par l'opérateur de la machine soit automatiquement en utilisant des circuits de commande électroniques appropriés. 25 L'outil d'usinage électrochimique est représenté sur les fi gures 5 §■ 7 et il comprend une plaque 51 conductrice de l'électricité présentant une surface d'usinage frontale 52 qui est usinée et rodée de manière à être plane. Cette plaque conductrice de l'électricité peut être réalisée en laiton ou en tout 30 autre métal pouvant être usiné facilement de la même manière, et capable de supporter des niveaux de courant élevés. Un canal 54 pour l'êlectrolvte est formé en montant un bloc isolant supérieur 55 sur la plaque 51 et en fixant les deux éléments sur un porte-outil 53 au moyen de vis 56- Ce canal com-35 munique avec une ouverture 57 traversant la plaque 51 et pénétrant dans le porte-outil 53. Un canal 58 dans le porte-outil fait passer 1'électrolyte de l'équipement de support dans l'outil, à travers l'ouverture 57 et le canal 54 pour l'envoyer dans l'intervalle ôO entre l'outil et l'ouvrage. BAD OBlGiNAW 69 10657 ii 2005780 Un bloc isolant supplémentaire 6l est fixé à la plaque 51 dans la région proche de l'ouvrage pour éviter que des courants électriques parasites quelconques n'usinent l'ouvrage en limitant de cette manière l'effet d'usinage de la surface frontale 52 de 5 l'outil. Ce bloc est effilé en s'écartant de la surface d'usinage frontale de manière à augmenter les dimensions de l'intervalle et permettre à 1'électrolyte de s'échapper de la région d'usinage. Les deux blocs 55 et 6l peuvent être en un stratifié de fibres de verre rigide et non conducteur, tel que du Formica type FF 91 10 qui présente également des caractéristiques de faible absorption de l'humidité. Dans le mode de réalisation représenté, le bord inférieur 63 de l'outil est essentiellement droit et il est aligné parallèlement à l'axe de l'ouvrage, ce bord étant plus proche de l'ouvrage 15 que toute autre partie de l'outil. De préférence, lorsqu'on utilise un seul outil, la surface d'usinage frontale 52 est alignée perpendiculairement à la ligne passant entre le centre de l'ouvrage et le bord 63 de l'outil. La surface inférieure du bloc 55 et la surface supérieure de 20 la plaque 51 sont rendues relativement lisses dans la région du canal 54 de 1'électrolyte pour faciliter l'écoulement régulier de l'électrolyte'dans l'intervalle 60. De plus, la aurface frontale 64 du bloc isolant 55 est courbée ou inclinée comme on le voit sur la figure 5 afin de donner à l'intervalle une longueur 25 sensiblement constante et pousser de cette manière l'électrolyte à s'écouler vers le bas sur la surface d'usinage frontale de l'outil lorsque l'ouvrage tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Un courant à grande vitesse d'électrolyte est envoyé par une 30 pompe dans l'intervalle 60 formé entre la plaque 51 et l'ouvrage à une pression d'environ 24,5 bars, laquelle est observée sur le manomètre 65. La composition particulière de l'électrolyte dépend du type de matière usinée. Pour des matières à base de fer, la solution d'électrolyte est préparée en mélangeant 420 grammes de 35 nitrate de sodium par litre d'eau. Cet électrolyte est maintenu sensiblement à la températnre ambiante, et lorsqu'il sort de l'intervalle 60, il est collecté dans une cuve 66 (Fig. 1) disposée en dessous de l'outil et il est renvoyé à l'équipement de remise en circulation où les produits anodiques de la réaction 69 V0657 12 2005780 sont enlevés, par exemple par un séparateur centrifuge et où l'électrolyte est refroidi avant de le renvoyer dans la région d'usinage. Un écran 67 (Pig- 2) est disposé autour de l'outil et de l'ouvrage afin d'éviter que l'électrolyte ne soit pulvérisé 5 sur le conducteur de la machine et sur les autres éléments de l'appareil. Le courant est fourni à l'outil 10 par l'intermédiaire de son porte-outil, au moyen d'un câble 68, et à l'ouvrage par l'ensemble 27 des bagues collectrices et l'arbre 21, l'ouvrage étant rendu 10 anodique par rapport à l'outil. La source de courant qui fournit le courant entre l'outil et l'ouvrage est de modèle classique, mais de qualité élevée du fait qu'elle doit fournir une tension continue variable et elle doit être essentiellement exempte d'ondulations, c'est-à-dire ne présenter que moins de un demi pour 15 cent, entre crêtes, de variation de son niveau de tension. Une source de courant essentiellement exempte d'ondulations est nécessaire pour obtenir des dimensions précises et les finis de surfaces lisses nécessaires pour usiner des paliers. De plus, la source de courant doit présenter une caractéristique de réponse 20 suffisante pour maintenir la tension constante pour des variations de cinq à un du courant, la fréquence des variations étant déterminée par la vitesse maximale de rotation prévue. Une réponse de dix cycles par seconde est considérée comme suffisante pour le mode de réalisation décrit ici. 25 Le moyen 70 d'alimentation en courant représenté sur la figure 1 comprend un réglage de tension 71» la tension de /sortie étant indiquée par l'appareil de mesure 72 et l'intensité du courant envoyé à l'outil étant indiquée par un appareil de mesure 73• Bien que des moyens ^commande manuelle aient été représentés 30 pour régler le niveau de la tension, il est envisagé de pouvoir également utiliser des moyens automatiques. La profondeur suivant laquelle le métal est enlevé pendant chaque tour de l'ouvrage est déterminée par un grand nombre de facteurs comprenant la vitesse de déplacement de la matière de 35 l'ouvrage par rapport à la face de l'outil, la longueur de la face de l'outil dans la direction du mouvement relatif, la tension et l'intervàlle entre l'outil et l'ouvrage, la composition et la température de l'électrolyte, et la vitesse d'avance ou de mouvement radial relatif entre l'outil et l'ouvrage. Dans le mode 69 10657 13 2005780 de réalisation de l'invention qui est décrit ici, la vitesse de déplacement relatif entre l'outil et l'ouvrage, la composition et la température de l'électrolyte sont maintenus constants par l'équipement de support, et la densité de courant est maintenue 5 à un niveau sensiblement constant en réduisant la tension entre l'outil et l'ouvrage à mesure que l'intervalle diminue. La valeur du courant de pointe est maintenue à un premier niveau prédéterminé qui normalement est supérieur à 465 ampères 2 par cm et qui, de préférence, est de 18ordre de 930 ampères par 2 10 cm , jusqu'à ce que le diamètre de la surface du palier atteigne les dimensions voulues. Ce niveau de courant élevé est maintenu afin d'obtenir des vitesses élevées d'enlèvement du métal et un fini de surface inférieur à 0,125 micron, en moyenne arithmétique. Cependant, un ouvrage ferreux usiné à ces niveaux de "cou-" 15 rant, en utilisant comme électrolyte du nitrate de sodium présente un aspect trouble, semblable à de la paille. Par suite, on abaisse la densité de courant jusqu'à un second niveau prédéter-miné, compris par exemple entre 233 et 465 ampères par cm pendant au moins un tour de l'ouvrage pour donner un aspect brillant au 20 fini de surface. Bien entendu, pour des combinaisons de matière et d'électrolyte qui ne présentent pas d'altération de couleur de la surface de l'ouvrage pendant l'usinage à des densités de courant plus élevées, il est inutile de réduire le courant et- de l'amener à la seconde valeur inférieure prédéterminée. 25 La dimension de l'ouvrage peut être déterminée en réglant d'abord la tension de façon à produire une densité de courant prédéterminée. Ensuite, lorsque la tension tombe à une valeur prédéterminée tout en conservant la densité de courant prédéterminée, ceci indique que l'intervalle 60 a été réduit à une longueur prê-30 déterminée, et à ce moment on réduit momentanément l'intensité du courant et ensuite on le coupe. On fait en sorte que la longueur de la surface d*usinage frontal dans la direction du mouvement relatif entre l'outil et l'ouvrage à l'extrémité de gauche de la surface 60 du palier soit 35 proportionnellement plus longue lorsque le dia.mètre de l'ouvrage est plus grand et par suite lorsque la vitesse du mouvement relative entre l'ouvrage et l'outil est plus élevée. Un ouvrage type 15, tel que le chemin de roulement d'un palier, est représenté sur la figure 8. Au voisinage de chacune des bad original 10657 14 2005780 extrémités de la surface 74 du palier se trouvent" deux évidements 75 et 76 qui forment un creux à chaque extrémité de la surface du palier. Bien au*on décrive un ouvrage de forme conique, il va de soi que n'importe quel ouvrage rotatif peut être usiné suivant lei 5 principes indiqués, ici. Comme on le voit sur la figure 7, les évi= dements 75 et 76 qui se trouvent au voisinage de la surface 74 du palier sont usinés par les parties en saillie 77 et 78 qui sa trouvent sur le bord extrême de l'outil où. la durée d'exposition à l'ouvrage est proportionnellement plus longue. 10 Le tableau suivant donne des dimensions typés pour l'outil et l'ouvrage représenté sur les figures 7 et 8. Outil Ouvrage A - 20,3 mm a - 76,2 mm ^ : 15 C - 17,5 mm c - 44,5 mm D- - 0,9 mm d - 38,1 mm E - 0,8 mm e - 14° P - 3,0 mm G - 1,7 mm 20 H - 3,4 àm La surface 74 du palier peut être pourvue d'un bombement, par exemple d'environ 1,25 micron pour augmenter sa capacité de support de charge et 3a durée de service. Il est possible de réaliser un tel bombement sur la surface du palier par des procédés de 25 rectification classiques mais uniquement pour un petit nombre de paliers, et par suite cette réalisation peut être coûteuse pour produire un grand nombre de paliers du fait que l'outil de rectification doit être resurfacé fréquemment. En utilisant l'appareil d'usinage électrochimique selon l'invention, le bombement de la 30 surface du palier est formé en modifiant la surface de l'outil dans 3a direction du mouvement relatif en mettant en forme la surface d'usinage frontale de l'outil par fraisage, par exemple, du fait que la profondeur d'usinage est proportionnelle à la longueur de l'outil dans la direction du déplacement relatif. 35 Si la longueur de l'outil, dans la direction du déplacement relatif est modifiée de 25 microns, alors le taux d'enlèvement du métal est modifié de 0^25 micron, c'est-à-dire suivant un rapport de cent à un. Sur la figure 7 » la figure 79 est une courbe formée sur un rayon de 305 mm sur la perpendiculaire / 69 10657 15 2005780 coupant en deux parties égales la ligne qui réunit les extrémités de l'outil 51, comme on le voit sur la figure 7. On voit ainsi qu'un usinage précis de l'outil pour obtenir des configurations de surface compliquées rentre bien dans l'état actuel de la 5 technique, et la surface d'usinage frontale de l'outil est de ce fait maintenue plane afin de supprimer toutes les variations du taux d'usinage dues au contour de l'outil lui-même. La matière de la plaque 51 qui est découpée pour présenter la configuration de surface permettant d'usiner l'ouvrage parti-10 culier représenté sur le dessin est remplie d'une matière isolante 80, et la surface supérieure de la matière est usinée de manière à être plane avec la surface supérieure des parties s'é-tendant vers le haut 77 et 78 pour assurer un passage régulier de l'électrolyte dans le canal 55• 15 La matière isolante 80 sert également à empêcher les cou rants électriques parasites provenant de la surface intérieure de l'outil d'altérer le fini de surface de l'ouvrage. Du fait que la distance entre l'ouvrage et ces surfaces intérieures est très supérieure à la longueur de l'intervalle entre l'ouvrage et la sur-20 face frontale de l'outil, les densités de courant partant de l'intérieur de l'outil sont plus faibles que celles du courant qui partent de la surface frontale. Si un courant d'une densité moindre pouvait passer, la surface ne serait pas aussi lisse que possible et de plus elle présenterait un aspect noir. 25 Toutes les irrégularités de la surface de séparation entre l'outil et l'isolant ou toutes les discontinuités de la surface frontale de l'outil à l'endroit où l'isolant se réunit à ce dernier pourraient produire un fini de surface médiocre du fait que ces irrégularités peuvent produire une turbulence dans le courant 30 d'électrolyte en travers de la face du tube ou permettre à des courants parasites de s'écouler d'une surface intérieure de l'outil vers l'ouvrage. Une série de petites ouvertures 81 peuvent être formées à travers la plaque 51 dans la région usinée afin d'aider à coller la matière isolante 80 sur la plaque et de la 35 maintenir dans le même plan que la surface frontale de l'outil. Cette matière 80 est une matière du type époxy (produit de réaction de l'épichlorhydrine et dn bisphénol A) et elle présente essentiellement le même coefficient de dilatation thermique que la matière utilisée pour l'outil. De plus, la matière isolante 69 10657 16 2005780 est non poreuse, elle résiste à l'absorption de l'humidité afin d'empêcher le courant de passer à travers la matière isolante vers l'ouvrage, et elle est relativement inerte chimiquement vis-v à-vis de l'électrolyte qui est utilisé. Des matières isolantes 5 types comprennent des matières du type résine de coulée RP-3260 qu'on peut trouver auprès de Renn Plastics, Inc., de Lansing, Michigan, ou la résine de coulée STYCAST type 2651 MM qu'on trouve auprès de Emerson and Chuming de Canton, Massachusetts. En fonctionnement, le mandrin magnétique 20 est excité et 10 un ouvrage 15 est placé sur sa face avant 39. L'ouvrage est décalé d'environ 0,64 mm du centre de rotation du mandrin le long d'une ligne qui coupe le centre de rotation du mandrin et le bord de finition 63 de l'outil, en réglant radialement les patins 4l et 42. L'outil est disposé de telle sorte qu'il existe un 15 intervalle d'une première longueur entre sa surface d'usinage frontale et la surface de l'ouvrage à usiner. D'une manière type, cet intervalle est de l'ordre de 150 à 175 microns. Cette dimension dépend, bien entendu, du diamètre et de l'ovalisation de l'ouvrage. L'ouvrage, dans une fabrication type, est en général 20 préformé suivant des tolérances prédéterminées de telle sorte qu'une fois que la longueur de l'intervalle est déterminée pour un premier ouvrage, la même longueur d'intervalle peut être utilisée pour tous les ouvrages au cours d'une seule série de production. l'ouvrage 25 On met ensuite en marche le moteur 25 pour faire tourner/à une vitesse d'environ 150 tours par minute et on règle la densité de courant de pointe moyenne entre l'ouvrage et l'outil à une valeur d'environ 930 ampères par cm . L'électrolyte est introduit dans l'intervalle entre l'outil et ïouvrage à une pression d'en-30 viron 24,5 bars qui donne une vitesse d'écoulement de l'électrolyte de l'ordre de 120 à 150 mètres par seconde. Ce courant â grande vitesse assure un enlèvement approprié des produits de réaction de l'opération d'usinage électrochimique. La tension est réglée d'une manière continue à mesure que 35 l'ouvrage est usiné et se déplace automatiquement vers l'outil de façon à maintenir constante la densité du courant, et lorsque la tension atteint une valeur inférieure prédéterminée, qui indique que l'intervalle a été réduit à une seconde longueur prédéterminée, par. exemple de 38 microns, et par suite que l'ouvrage a été 69 10657 17 200578Q usiné à sa dimension voulue, on abaisse momentanément la densité du courant, c'est-à-dire pendant au moins un tour de l'ouvrage, jusqu'à une seconde valeur inférieure prédéterminée comprise par o exemple entre 233 et ^65 ampères par cm pour donner à la sur-5 face usinée un aspect brillant, et ensuite on coupe brusquement le courant pour arrêter l'opération d'usinage électrochimique. Du fait que l'ouvrage tourne à une vitesse relativement élevée, la quantité de matière enlevée pendant chaque tour est faible, de l'ordre de 0,25 micron, et de ce fait, lorsque le courant est 10 coupé, la discontinuité de la surface de l'ouvrage est également faible. La figure 9 représente les relations entre la tension et le courant par rapport au temps pendant l'opération d'usinage. Au début de l'opération d'usinage électrochimique, la tension qui 15 est représentée par la courbe 85, augmente rapidement avec un accroissement rapide correspondant du courant, comme on le voit par la courbe 86. Cet accroissement peut être d'une rapidité telle qu'il ne dure qu'une seconde ou moins. Du fait que la source de courant qui a été utilisée pendant l'opération d'usinage 20 selon le présent exemple présente une tension maximale de 36 volts, le courant n'a pas atteint initialement le niveau élevé voulu. Bien qu'il ait existé cette limitation de capacité de la source de courant dans le mode de réalisation, décrit ici, il oât évident qu'une source de courant de capacité supérieure pourrait 25 être utilisée pour obtenir les mêmes résultats. Comme on le voit d'une manière générale en 90, le courant oscille entre deux scaleurs, ce qui indique que l'ouvrage est ovalisé et que de ce fait la longueur de l'intervalle varie constamment du fait de la rotation de l'élément. A me s tire que se poursuit 30 l'opération d'usinage,cependant, cette oscillation diminue, ce qui indique que ïélément devient rond. Comme décrit précédemment, la source de courant maintient sa tension constante pendant au moins un tour de l'élément de sorte que la valeur instantanée du courant peut varier, de manière à usiner les points hauts de 35 l'ouvrage plus rapidement que les points bas. A mesure que la matière de l'ouvrage est enlevée, l'intervalle devient plus petit, et de ce fait le courant augmente lentement jusqu'à ce qu'il atteigne la première valeur prédéterminée. La tension reste constante pendant ee temps. Lorsque la pointe de 10657 18 2005780 courant atteint son niveau élevé prédéterminés qu'on voit en g!ls le courant est maintenu à ce niveau en réduisant continuellement la tension de la source d'alimentation à mesure que la dimension de l'intervalle diminue. Une fois que le niveau de la tension a 5 été réduit à un niveau prédéterminé, comme indiqué en 92, ce qui indique que l'élément a été alors usiné à ses dimensions voulues, la tension est réduite à une seconde valeur 93» pour réduire l5*? courant et l'amener à une seconde valeur prédéterminée en 9% pendant au moins un tour de l'ouvrage. La tension est ensuite : 10 duite à zéro aussi rapidement que possible, par exemple en ouvrant le circuit â l'aide d'un relais, ou en court-circuitant la sortie de la source de courant, pour faire cesser le passage du courant et éviter par suite tout usinage à une densité de courant inférieure à la seconde densité de courant"prIMter^néë. Ceci 15 protège l'aspect de la surface et son fini.. La coupure du courant en moins de 100 microsecondes est souhaitable pour réduire l'épaisseur de la ligne noire qui apparaît sur la surface. Une ligne d'une épaisseur inférieure à 25 microns est considérée comme étant acceptable. Avec l'équipement et les techniques dont on dis-* 20 pose actuellement, le courant peut être amené à une valeur nulle en moins de dix microsecondes environ. En utilisant les techniques décrites plus haut, la caractéristique d'avance automatique de la présente invention permet d'usiner des paliers avec une tolérance inférieure à 2,5 microns 25 d'un diapëtre voulu, une tolérance d'ovalisation inférieure à 1,5 micron et un fini de surface de 0,125 micron, en moyenSte? Bien que la présente invention ait été décrite pour l'usinage de la surface extérieure d'un palier, il va de soi que les moftes opératoires et l'appareil qui ont été décrits ici peuvent être 30 utilisés pour usiner la surface inférieure de l'élément d'un palier,, ou d'un élément semblable. 11 est également évident que les surfaces inférieure et extérieure peuvent être usinées toutes les deux simultanément en utilisant le mode opératoire et l'appareil qui ont été décrits précédemment. 35 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 1065T 19 2005780 REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage électrochimique d'un ouvrage pour l'amener à une dimension finale précise prédéterminée et former sur lui une surface de révolution présentant un fini de surface élevé, 5 procédé caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en position un ouvrage sur deux patins espaeés l'un de l'autre de telle sorte que la surface de révolution soit en contact avec les patins ; disposer un outil d'usinage électrochimique au voisinage de l'ouvrage et entre les patins pour former entre l'outil et l'ouvrage 10 un intervalle d'une première dimension j faire passer un électrolyte à travers l'intervalle à une grande vitesse ; faire tourner l'ouvrage sur les patins par rapport à l'outil ; connecter une source de tension variable pour faire passer du courant entre l'outil et l'ouvrage de telle sorte que l'ouvrage soit anodique 15 par rapport à l'outil pour enlever du métal de l'ouvrage d'une façon électrochimique pendant qu'il tourne en regard de l'outil et réduire le diamètre de l'ouvrage et diminuer l'intervalle pour l'amener à une seconde dimension inférieure à la première, la réduction de diamètre de l'ouvrage ayant pour effet de faire 20 avancer automatiquement l'ouvrage vers l'outil. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde dimension est en rapport avec la dimension finale précise prédéterminée de l'ouvrage, le procédé consistant de plus à maintenir le courant ou la tension constants pendant la réduction 25 du diamètre de l'ouvrage ; à contrôler la variable comme indication de la dimension de 1'intervalle pendant la réduction du diamètre de l'ouvragejet à faire cesser le passage du courant lorsque l'intervalle atteint la seconde dimension pour obtenir un ouvrage de dimensions finales précises prédéterminées. 30 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'intensité du courant est maintenue constante afin d'obtenir une densité de courant constante et on fait varier la tension. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tension est maintenue à une valeur constante, et on fait va- 35 rier l'intensité du courant. 5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'intensité du eourant est maintenue à une valeur suffisante pour 2 obtenir une densité de courant supérieure à 465 ampères par cm . 6. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que 69 10657 20 2005780 l'intensité du courant est maintenue à une valeur suffisante pour obtenir une densité de courant d'environ 930 ampères par cm^. 7. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'en outre on diminue la valeur de l'intensité du courant pour 5 l'amener à un niveau prédéterminé pendant au moins un tour de l'ouvrage pour obtenir un fini de surface brillant après que l'intervalle entre l'ouvrage et l'outil a été réduit à ladite seconde dimension. 8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que 10 la valeur du niveau prédéterminé de l'intensité du courant est comprise entre 233 et 465 ampères par cm^. 9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première dimension entre l'outil «JÉ l'ouvrage est de l'ordre de 150 microns et la seconde dimension de l'ordre de 25 mi- 15 crona. 10. Procédé suivant la revendication cinCCctérisé en ce que l'opération de mise en position de 1'ouvrage awftsiste à monter deux patins pour qu'ils viennent en prise Avec la surface de l'ouvrage à usiner à deux emplacements espacés l'un 4e l'autre et 20 à. régler les patins de façon à ce qu'ils déplacent le centre de l'ouvragé à l'écart du centre de rotation pour faire pousser positivement l'ouvrage, pendant qu'il est mis en rotation, vers l'outil d'usinage électrochimique. 11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce 25 que les patins sont réglés de manière à déplacer le centre de l'ouvrage à l'écart du centre de rotation d'environ 0,64 mm avant le début de l'usinage électrochimique de l'ouvrage. 12. Appareil pour l'usinage électrochimique d'un ouvrage afin de l'amener à une dimension finale précise prédéterminée et for- 30 mer sur lui une surface de révolution présentant un fini de surface élevé, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un moyen servant à faire tourner l'ouvrage autour d'un centre de rotation ; un moyen supportant la surface de l'ouvrage qui est usinée en deux emplacements espacés l'un de l'autre ; un moyen servant à 35 monter un outil d'usinage électrochimique entre les moyens de support en l'espaçant de l'ouvrage pour former entre eux un intervalle ; un moyen servant à faire passer un courant d'électrolyte à grande vitesse dans l'intervalle ; et un moyen servant à fournir du courant électrique à l'outil et à l'ouvrage de telle 69 10657 21 2005780 sorte que l'ouvrage soit anodique par rapport à lsoutil et de telle sorte que la matière de l'ouvrage soit enlevée d'une manière électrochimique de l'ouvrage pendant que ce dernier tourne en regard de l'outil, et qu'à mesure que la matière est enlevée, 5 le diamètre de l'ouvrage devient plus petit de sorte que l'ouvrage se déplace vers l'outil en faisant diminuer l'espace entre l'outil et l'ouvrage. 13. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen servant à faire tourner l'ouvrage comprend un man- 10 drin magnétique comportant une partie lisse venant en prise avec l'ouvrage pour permettre à ce dernier d'être maintenu afin de tourner tout en glissant sur la partie venue en prise ; et le moyen servant à supporter l'ouvrage comprend deux patins espacés l'un de l'autre en contact glissant avec la surface de l'ouvrage 15 qui est usinée, les patins étant réglés de manière à déplacer le centre de l'ouvrage à l'écart du centre de rotation pour faire pousser positivement l'ouvrage vers le moyen venant en prise avee celui-ci lorsque l'ouvrage est mis en rotation et par suite pour le déplacer vers l'outil d'usinage électrochimique à mesure que 20 le diamètre de l'ouvrage devient plus petit. 14. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'outil d'usinage électrochimique présente une surface frontale essentiellement plane servant à usiner l'ouvrage, l'outil comprenant de plus un isolant qui entoure la surface frontale 25 et qui est disposé dans le même plan que celle-ci 5 et le moyen servant à fournir l'éleetrolyte comprend un canal d'électrolyte isolé formé dans l'outil présentant un orifice de sortie de même longueur que la surface frontale et disposé dans le plan de celle-ci de sorte qu'un courant à grande vitesse d'électrolyte est con-30 traint de s'écouler en travers de toute la surface d'usinage de l'outil et dans l'espace séparant l'outil et l'ouvrage pour former un circuit pour le passage d'un courant électrique et dissiper la chaleur et enlever les produits de réaction qui sont produits pendant l'opération d'usinage électrochimiqme» 35 15. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen contrôlant l'intensité du courant et la tension entre l'outil et l'ouvrage de telle sorte que l'opération d'usinage électrochimique peut être arrêtée lorsque l'intervalle a diminué jusqu'à une dimension prédéterminée, 10657 22 2005780 indiquant que l'ouvrage a été usiné à une dimension finale précise prédéterminée. 16. Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le moyenvservant à fournir le courant électrique comprend uns sQU23ce de courant à tension variable essentiellement exempte d'ondulations, et présentant moins de un demi pour cent de variation de tension entre crêtes.