Brevet FR2008512A1 — publié le 19700123

i 2008512 la présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour l'usinage de pièces par étincelage, ainsi qu'une électrode électro-érosive destinée à équiper ledit dispositif» Elle concerne toute caractéristique nouvelle, ou combinaison 5 de caractéristiques nouvelles, décrites et représentées dans la description qui suit, et dans les dessins annexés» Selon un"de ses aspects, non limitatif, l'invention permet de réaliser un procédé pour creuser, par étincelage, au moins une cavité étroite et allongée dans une pièce à usiner, ledit procédé 10 consistant à placer près de la pièce une électrode comprenant une plaque au moins partiellement ondulée, lesdites ondulations étant plus profondes que l'épaisseur de la plaque, et parallèles entre elles, à appliquer une différence de potentiel entre la pièce et l'électrode, et à les rapprocher l'une de l'autre parallèlement 15 aux axes des ondulations, pour réaliser par électro-érosion au moins une cavité étroite et allongée, dont la dimension en section transversale est inférieure à la profondeur des ondulations» Un fluide diélectrique peut être dirigé sur l'électrode et la pièce, pour les refroidir et évacuer la limaille» 20 Selon un autre de ses aspects, non limitatif, l'invention permet de réaliser une électrode électro-érosive pour le procédé ci-dessus, constituée par une plaque au moins partiellement ondulée, lesdites ondulations étant plus profondes que l'épaisseur- de -la plaque, et parallèles entre elles, telle que, dans une opéra-25 tion d'électro-érosion, le rapprochement mutuel de l'électrode et d'une pièce à usiner, parallèlement aux axes des ondulations, produise au moins une cavité étroite et allongée, dont la dimension en section transversale est inférieure à la profondeur des ondulations» 30 Les axes des ondulations peuvent être rectilignes, mais ils peuvent également être courbes, et, dans ce cas, les centres des arcs de courbes sont tous situés sur un axe rectiligne commun, perpendiculaire aux axes des ondulations, et le mouvement de rapprochement précité est alors une rotation de la -nièce et de l'élec-35 trode, l'une par rapport à l'autre, autour de l'axe commun» ! - *" " " f Jf 69 15722 2 2008512 Les ondulations peuvent intersecter un bord libre de la plaque, à savoir son bord d'attaque, pendant ledit mouvement de rapprochement» La plaque peut être constituée par un certain nombre de tubes 5 parallèles, assemblés côte-à-côte, et auxquels on a enlevé une partie, identique pour chaque tube, de façon à réaliser des ondulations de section transversale dentelée, s'étendant jusqu^audit bord. Dans une autre forme de réalisatioh, la plaque, vue en sec-10 tion transversale coupant les axes des ondulations, peut présenter au moins une discontinuité, allant jusqu'audit bord. Des ondulations alternées peuvent être supprimées, pour que la plaque présente plusieurs discontinuités. Dans une autre forme de réalisation, la plaque peut compren- ■* 15 dre une fente allongée, s'étendant à partir dudit bord, longitudi-nalement et transversalement à la plaque d'électrode, et située dans un plan, ou s'étendant parallèlement à un plan dans lequel se trouvent les axes des ondulations, de façon à former ladite discontinuitéo 20 La plaaue peut avoir au moins un autre bord libre, parallèle aux axes des ondulations, et rabattu sur lui-même,, La plaque peut être en cuivre. Selon un autre de ses aspects, non limitatif, l'invention permet de réaliser un appareil pour creuser par étincelage au 25 moins une cavité étroite et allongée dans une pièce à usiner, et comprenant des organes de montage de la pièce, une électrode telle que définie ci-dessus, des éléments pour appliquer une différence de potentiel entre la pièce et l'électrode, et des organes d'alimentation pour effectuer ledit mouvement de rapprochement° 30 L'appareil peut comprendre des organes pour, diriger un liquide diélectrique sur l'électrode et la pièce. . Selon un autre de ses aspects, non limitatif, 11 invention concerne une pièce de machine usinée, par étincelage., selon le procédé, ou au. moyen d'une plaque d'électrode ou d'un appareil tels.„ 35 que définis ci-dessus. 69 15722 3 2008512 La pièce de machine en question peut être une aube de turbine à gaz. L'invéntion va maintenant être décrite plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 représente un appareil selon la présente inven tion ; - la figure 2 représente une partie de l'appareil de la figure 1 î - la figure 5 représente une aube de turbine à gaz, présen-10 tant une cavité étroite et allongée, réalisée au moyen de 1*appareil des figures 1 et 2 ; - les figures 4» 5 et 6 représentent d'autres formes d'une partie de l'appareil des figures 1 et 2 } - les figures 7 et 8 représentent des aubes de turbine à gaz 15 réalisées au moyen d'un appareil possédant les éléments représentés sur les figures 5 et 6 ; et - la figure 9 représente une autre variante de l'élément de la figure 2. Il est'souvent nécessaire de pourvoir une aube de turbine à 20 gaz d'une cavité ou fente étroite et allongée, par exemple pour permettre l'échappement d'air réfrigérant. Il est indispensable que les dimensions de la fente soient maintenues exactement constantes, tant d'une aube à l'autre que sur toute la longueur de la fente. 25 lia fente allongée est souvent réalisée actuellement par étin celage, 11électrode électro-érosive comprenant une plaque d'électrode de section transversale rectangulaire, serrée dans un dispositif de maintien, et refroidie pendant l'usage par un fluide diélectrique, tel que de la paraffine, servant également à élimi-50 ner la limaille. Le liquide réfrigérant est dirigé vers, et entre, la pièce à usiner et la plaque d'électrode, sous forme de jets, et fait vibrer la plaque d'électrode à angle droit avec ses bords longitudinaux, c'est-à-dire à angle droit avec sonaens d'avance, relativement à l'aube de turbine. Les vibrations ont pour eonsé-35 quences un élargissement excessif de la fente, et des variations lq -\5722 69 15722 4 2008512 de sa largeur, du fait que l'ondulation de la vibration présente des noeuds en certains points, et une amplitude maximum en d'autres points» l'excès et les irrégularités de largeur de la fente, non 5 seulement réduisent la perfection du refroidissement de l'aube de turbine, mais encore provoquent des variations fâcheuses dé la vitesse de refroidissement, en diverses' parties de ladite aube. Ces variations de la vitesse de refroidissement peuvent faire naître des tensions thermiques dans l'aube, pouvant entraîner une 10 réduction de sa durée d'emploi, et sa mise hors d'usage préBaturée. La figure 1 représente un appareil ayant pour but de résoudre' ce problème» Cet appareil comprend des organes, tels qu'une table indexa-ble 6 et des mâchoires 7, pour monter une pièce 8 à usiner par ' 4 15 étincelage, ïïne électrode 9 est montée dans un organe mobile 10, i permettant de placer l'électrode 9 par rapport à la pièce, et à la déplacer ensuite relativement à celle-ci pendant l'usinage, pour former la cavité ou fente étroite et allongée que l'on désire réaliser^ Ses éléments 11 sont prévus pour créer, entre l'électro-20 de et la pièce, par l'intermédiaire de connexions électriques 12, la différence de potentiel nécessaire à l'opération. Des buses 13 sont pré^nies pour appliquer un fluide diélectrique à l'électrode 9. Il va de soi que ce peut être la pièce qui se déplacera par rapport à xvae électrode fixe» 25 Les organes 6, 7, 10, 11, 12 ei* 13 sont classiques, et ne seront donc pas décrits en détail, La figure 2 représente l'électrode 9. Celle-ci comprend une plaque d'électrode 14, pouvant être en cuivretou toute autre matière convenable,, La plaque 14 est ondulée' transversalement, comme 50 il ast visible quand on la regarde dans le sens de la flèche A, les axes des ondulations étant rectiliga.es et parallèles au sezi3 du mouvement réciproque de 1'électrode ot da la pièce, pendant l'usinage, La profondeur des ondulations est nettement plus grande que l'épaisseur de la plaque d'électrode 14, Les ondulations se 55 prolongent jusqu'à un bord libre 15 de la plaque d'électrode, Le 69 15722 5 2008512 sens du mouvement réciproque est, bien entendu, opposé et parallèle à celui indiqué par la flèche A, le bord 15 étant le bord d'attaque de la plaque d'électrode, c'est-à-dire le bord le plus rapproché de la pièce. La plaque 14 a d'autres bords libres, lon-5 gitudinaux 18. Les ondulations donnent de la rigidité à la plaque d'électrode 14-, et réduisent sa tendance à vibrer sous l'impact des jets de fluide réfrigérant provenant des buses 13» Les vibrations qui se produiraient seraient de plus haute fréquënce et de plus faible 10 amplitude qu'avec une plaque d'électrode classique. Les ondulations de la figure 2 augmentent la surface de la plaque d'électrode 14, et peuvent, par conséquent, augmenter la vitesse de conduction thermique de la plaque pour un écoulement donné de fluide réfrigérant et une différence donnée de tempéra-15 ture, par comparaison avec une plaque classique. Inversement, une . vitesse donnée de conduction thermique de la plaque ondulée peut être atteinte avec un écoulement plus faible de fluide réfrigérant, et ceci peut diminuer encore plus les vibrations communiquées à la plaque. 20 Le profil exact des ondulations, vues en section transversale, peut être choisi selon les circonstances. Par exemple, il peut être soit sinusoïdal, soit en dents de scie, comme dans le cas de la figure 4 décrit plus loin, La figuré 3 représente une'pièce usinée, en fait une aube 25 creuse de turbine, présentant une cavité ou fent^e allongée 20. On peut voir que la fente a une forme ondulée, correspondant aux ondulations de la plaque d'électrode 14« La forme ondulée de la fente augmente sa surface, et améliore ainsi le refroidissement de l'aube en fonctionnement. La largeur, en section transversale, de la 30 fente 20 est à peine plus grande que l'épaisseur de la plaque 14 et, donc, inférieure à la profondeur des ondulations de cette dernière. Les bords libres 18 de la plaque 14 sont parallèles à l'axe des ondulations, et sont repliés sur eux-mêmes de sorte qu'en fait, 35 les bords de la plaque 14 sont arrondis. Le résultat est que les 69 15722 s 2008512 bords de la plaque 14 sont arrondis» le résultat est que les bords des fentes réalisées par la plaque d'électrode 14 sont plutôt arrondis qu'aigus, et que, par conséquent, des tensions n'y prennent pas naissance, ce qui pourrait diminuer la résistance de la 5 pièce (par exemple une aube de turbine) dans laquelle la fente est découpée. Certaines pièces, bien entendu, exigent des fentes à bords aigus ou des fentes ayant, par exemple, un bord.arrondi et un bord aigu. Dans ce cas, les bords 18 de la plaque seraient repliés sur eux-mêmes, en fonction du résultat à obtenir. 10 la plaque d'électrode 14 peut, si eela est nécessaire, ne pas être ondulée sur la totalité de sa section transversale. Les figures 4, 5 et 6 représentent d'autres formes de plaques d'électrode ondulées 14» Sur la figure 4, la plaque d'électrode 14a comprend plusieurs tubes parallèles 22, assemblés côté à côte, 15 en 24, par exemple par soudage. Dans chaque tube, une partie identique a été enlevée jusqu'à un plan diamétral, de façon que les parties semi-cylindriques restantes 26 des tubes, forment une plaque ondulée dont les ondulations, vues en section transversale, sont dentelées. 20 Dans la figure 5, la plaque d'électrode 14b» vue en section transversale perpendiculaire aux .axes des ondulations, est d'aspect discontinu. Les discontinuités sont dûes à ce que certaines parties des ondulations de la plaque d'éleotrode ont été enlevées pour former une fente allongée 28, s'étendant longitudinalement 25 et transversalement à la plaque, à partir du bord 15» De préférence, la fente contient, ou est parallèle à un plan contenant les axes des ondulations. La plaque d'électrode 14b convient dojac à l'usinage simultané d'une pluralité de cavités étroites et allon-gées dans une pièce de machine. Chaque partie 50 des ondulations 50 est incurvée autour de son axe, et est, par conséquent, plus .rigide qu'un élément plan de même .épaisseur. La figure 7 représenté une aube creuse de turbine à'gaz, pourvue de cavités de réfrigération 31, usinées au moyen, de la plaque d'électrode de la- figure 5. Les fentes sont réparties radialement 55 le long du bord d'attaque de l'aube. ' " 69 15722 7 2008512 La figure 6 représente une autre forme de plaque d'électrode de section transversale discontinue. La plaque d'électrode 14c est essentiellement la même que celle de la figure 2, mais une ondulation sur deux 32, a été enlevée sur une partie de sa lon-5 gueur. La rigidité des ondulations restantes 34 est maintenue par leur incurvation. La figure 8 représente une aube creuse de turbine à gaz, pourvue d'une pluralité de cavités étroites et allongées 35» usinées au moyen de la plaque d'électrode de la figure 6. On remarquera que dans les deux figures 7 et 8» les cavités 10 étroite* et allongées ont une largeur en section transversale inférieure à la profondeur des ondulations utilisées pour réaliser leadites cavités. lien que l'invention soit illustrée par son application à des électrodes destinées à réaliser des cavités ou fentes rectili-1) gnaa, par exemple dans les figures 7 et 8, on peut former, en isnaant à la plaque 14 une forme convenable, des fentes incurvées on les regarde perpendiculairement à leur longueur, ou une aérie 4* cavités aituées sur une ligne incmrvée. Par exemple une Iliaque ayant la ferme d'un cylindre creux, produira une cavité g ' 20 annulaire étroite et allongée. On peut en outre réaliser des fentes ou cavités dont les axea aont incurvés, ai le mouvement de rapprochement mutuel de la pièce ai de la plaque d'électrode est parallèle aux axes des ondu-lationa. C'est aimai que, comme le représente la figure 9» une 25 flaque d'électrode 14d peut avoir des ondulations -36, dont les axe* 37 aont incurvés, les centres desdites courbes étant tous situés sur un axe reetiligne commun 38, perpendiculaire aux axes dea ondulations, le mouvement de rapprochement mutuel de l'électrode et de la pièce étant une rotation réciproque autour de l'axe 30 oonan. XI est bien entendu que, bien que l'invention vise particulièrement un problème posé par l'usage d*un fluide réfrigérant, l'utilisation d'un tel fluide n'est pas l'essentiel de l'invention* Il oat également bien entendu que l'invention sfapplique à 35 l'usinage par étincelage d'une grande variété d'objets, et n'est pas limitée à son application aux aubes de turbine. 69 15722 s 2008512 REVEHDICATIOHS 1°) Procédé pour réaliser par étincelage au moins une cavité étroite et allongée dans une pièce à usiner, consistant à plaeer près de la pièce une électrode comprenant une plaque d'électrode, 5 à appliquer une différence de potentiel entre la pièce et l'électrode, et à rapprocher la pièce et l'électrode l'une de l'autre, ledit procédé étant caractérisé en ce que la plaque d'électrode est ondulée au moins partiellement, lesdites ondulations étant plus profondes que l'épaisseur de la plaque, et parallèles entre elles, 10 et que ledit mouvement de rapprochement 'mutuel de la pièce «t de l'électrode est parallèle aux axes des ondulations, et de nature à réaliser par étincelage au moins une cavité étroite et allongée, dont la dimension en section transversale est inférieure à la profondeur des ondulations, « 4 15 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes des ondulations sont rectilignes® 3°) Procédé selon la revendication I't caractérisé en ce que les ondulations ont des axes courbes, les centres des arcs de courbes étant tous situés sur un axe reetiligne commun, perpendi-20 culaire aux axes des ondulations, ledit mouvement de rapprochement mutuel étant une rotation de la pièee et de l'électrode l'une par rapport à l'autre, autour de l'axe commun. 4°) Procédé selon une quelconque des'revendications précédentes g caractérisé en ce que les ondulations intersectent un bord 25 libre de la plaque, à savoir son bord d'attaque, pendant ledit ' mouvement de rapporchôment* 5®) Procédé selon une'quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque eoaiprezyi un certain nombre de tubes parallèles, assemblés côte à côte, Jt auxquels on a enle-30 vé une partie, identique pour chaque tube, de façon à réaliser cLgs ondulations de section transversale dentelée s'étendant jus-qu'audit bord» 6®} Procédé selon la revendication 4} caractérisé en ce que la plaque, vue en section transversale coupant les .axes des ondu-35 lations, présente au moins une discontinuité sîétendant jusqu'au- 69 15722 s 2008512 dit bord* 7°)"Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que des ondulations alternées ont été supprimées, pour que la plaque présente une pluralité de discontinuités. 5 8#) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que » - * • la plaque présente une fente allongée s'étendant à partir dudit bord, longitudinalement et transversalement à la plaque d'électrode, et située dans un plan, ou s'étendant parallèlement à un plan, dans lequel se trouvent les axes des ondulations, de façon à for-10 mer ladite discontinuité* 9°) Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque possède au moins un autre bord libre s'ét«ndant parallèlement aux axes des ondulations, et rabattu sur lui-même. 15 10°) Procédé selon une quelconque des revendications précé- » % dentes, caractérisé en ce que la plaque est en cuivre. Il8) Procédé selon une quelconque des revendications précé— « dentes, caractérisé en ce qu'on dirige un fluide diélectrique sur l'électrode et la pièce, pour les refroidir et évacuer la limaille* 20 12°) ELeetrode électro-érosive pour le procédé de la revendi- » • * cation 1, et comprenant une plaque d'électrode, caractérisée en ce que la plaque est au moins partiellement ondulée, lesdites ondulations étant plus profondes que l'épaisseur de la plaque, et parallèles entre elles, de sorte que, dans une opération d'électro-25 érosion, le rapprochement mutuel de l'électrode -et d'une pièce à usiner parallèlement aux axes des ondulations, produira au moins une cavité étroite et allongée dont la dimension en section transversale sera inférieure à la profondeur des ondulations* 13*) Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce 50 que les axes des ondulations sont rectilignes. 14°) Electrode selon la revendication 12, caractérisée en ce que les ondulations ont des axes courbes, les centres des arcs de courbes étant tous 3itués sur un axe rectiligne commun, perpendiculaire aux axes des ondulations.* 35 15*) Electrode selon une quiconque des revendications 12 à 69 15722 n> 2008512 14, caractérisée en ce que les ondulations intersectent un bord libre de la plaque, pouvant être son bord d'attaque, pendant ledit mouvement de rapprochement» 16°) Electrode selon la revendication 15» caractérisée en 5 ce que la plaque comprend un certain nombre de tubes parallèles assemblés côte à côte, et auxquels on a enlevé une partie, identique pour chaque tube, de façon à réaliser des ondulations de section transversale dentelée s'étendant jusqu'audit bord» 17°) Electrode selon la revendication 15» caractérisée en ce 10 la plaque, vue en section transversale coupant les ondulations, présente au moins une discontinuité s'étendant jusqu'audit bord» 18°) Electrode selon la revendication 17, caractérisée en ce que des ondulations alternées ont été supprimées, pour que la plaque présente une pluralité de discontinuités. * 15 19°) Electrode selon la revendication 17, caractérisée ea. ce que la plaque présente une fente allongée s'étendant à partir du-dit bord, longitudinalement et transversalement à la plaque d'électrode, et située dans un plan, ou s*étendant parallèlement à tin plan, dans lequel se trouvent les axes des ondulations, de façon à 20 former ladite discontinuité. 20°) Electrode selon une quelconque des revendications 12 à 15» caractérisée en ce que la plaque possède au moins un autre bord libre, s'étendant parallèlement aux axes des ondulations, et rabattu sur lui-môme» 25 21°) Electrode selon une quelconque des revendications 12 à 20, caractérisée en ce que la plaque d'électrode est en cuivre» 22°) Appareil pour creuser par électro-érosion au moins une cavité étroite et allongée dans une pièce à, usiner, et comprenant des organes de montage de la pièce, une électrode, des éléments 50 pour appliquer d'une différence de potentiel entre la pièce et l'électrode, et des organes d'alimentation pour effectuer ledit mouvement de rapprochement, et des organes rapprochant l'électrode et la pièce l'une de l'autre, caractérisé en ce que l'électrode possède une plaque d'électrode telle que revendiquée dans les 35 revendications 12 à 21. 69 15722 2008512 23°) Appareil selon la revendication 22, caractérisé par des organes permettant de diriger un fluide diélectrique sur 1*électrode et la pièee à usiner» 24°) A titre de produit industriel nouveau, une pièce de ma-5 chine, caractérisée en ce qu'elle a été obtenue par électroérosion conformément au procédé selon une quelconque des revendications 1 à 11, ou au moyen d'une électrode selon une quelconque des revendications 12 à 21, ou au moyen de l'appareil selon une des revendications 22 eu 23« 10 25*) Pièee de machine àelon la revendication 24, caractérisée > • i en ce que ladite pièce est une aube de turbine*