Brevet FR2140278A1 — publié le 19730119

La présente invention concerne les dispositifs de traitement de pièces par électro-érosion, et plus précisément les systèmes de copiage pour le découpage de pièces à configuration compliquée par électro-érosion. L'invention peut être utilisée pour la fabrication de pièces à surface cylindrique de profil compliqué quelconque, constituées d'un métal ordinaire tel que: laiton, cuivre, aluminium, acier, etc, ou encore d'un métal ou alliage difficilement usinable: acier allié ou trempé, alliage dur, tungstène, molybdène, titane, etc. le système de copiage pour le découpage de pièces à configuration compliquée par électro-érosion permet de fabriquer des gabarits et des jauges pour le contrôle des ailettes de turbine, des matrices de presse, des poinçons et des matrices de découpage, des outils de forme, des fraises et autres pièces dont la fabrication par les procédés ordinaires est soit compliquée, soit impossibles. ledit système de copiage est largement utilisé pour la fabrication d'outils dans la plupart des branches de l'industrie, telles que la construction des instruments de mesure, la technique radio, la joaillerie, et dans d'autres domaines de l'industrie. Le principe de fonctionnement du système de copiage consiste à découper la pièce avec une électrode-outil en fil métallique mince, à partir d'une ébauche entière, le mouvement de l'élec- trode-outil étant réalisé soit suivant un programme donné, soit à l'aide d'un gabarit déterminé. On connaît des machines à commande programmée du mouvement de reproduction du contour de la pièce à obtenir, dans lesquelle le programme du mouvement est donné par des rubans ou des cartes perforées. On connaît également des machines de copiage-découpage, dans lesquelles le mouvement de reproduction d'un contour donné se fait au moyen d'un gabarit de reproduction métallique ou photographique réalisé à une échelle de 1:1 par rapport à la pièce à obtenir, cette opération étant exécutée soit à la main par l'opérateur, soit automatiquement. Dans les systèmes de copiage pour le découpage de pièces de configuration compliquée sur les machines de copiage-découpage par électro-érosion un signal électrique provenant d'un capteur du contour du gabarit est appliqué à un système d'asservissement comportant deux commandes assurant le déplacement mutuellement proportionnel de la planchette portant le gabarit et du chariot sur lequel est fixé la table de travail. L'inconvéniènt principal des machines à commande programmée réside dans les difficultés de calcul et de composition des programmes, qui demandent un personnel technique qualifié pour l'exécution des calculs. L'exploitation des machines à commande programmée est coûteuse et ne peut être rentable que pour la fabrication en grandes séries. leur coût est extrêment élevé. L'inconvénient principal des machines de copiage-découpage réside dans le grand nombre d'opérations à réaliser pour la fabrication des gabarits métalliques ou photographiques. Pour la fabrication des gabarits on doit avoir recours à des ajusteurs-outilleurs qualifiés, à une technologie spécialeetàdes machines spéciales de haute précision. Si la configuration des pièces est très compliquée, il devient impossible de fabriquer des gabarits de mêmes dimensions que la pièce à usiner. L'inventionur but d'éliminer les inconvénients indiqués. Il s'agissait pour cela de créer un système de copiage pour le découpage de pièces de configuration compliquée par l'électro-érosion, permettant d'utiliser des gabarits réalisés à une échelle agrandie, et de simplifier son exploitation et sa fabrication. Ce problème est résolu du fait que le système de copiage pour le découpage de pièces de configuration compliquée par électro-érosion, du type dans lequel le signal électrique d'un capteur de contour d'un gabarit est appliqué à un système d'asservissement comportant deux commandes assurant le déplacement mutuellement proportionnel d'une planchette portant le gabarit et d'un chariot sur lequel est fixée une table de travail comporte selon l'invention une traverse portantl'électrode-outil et pivotant sur un axe traversant l'une de ses extrémités, ladite traverse portant à son autre extrémité ladit capteur et étant actionnée par l'une des commandes précitées du système d'asservissement, ledit système comprenant en outre un chariot supplémentaire dont le déplacement est assuré par l'autre commande précitée du système d'asservissement etq##iestrelié,d'une part à la planchette porte-gabarit par une liaison souple, et d'autre part au chariot portant la table de travail par un convertisseur sinus disposé sur ledit chariot supplémentaire et dont l'angle d'inclinaison est réglable, le gabarit précité étant réalisé sous forme d'un dessin à échelle agrandie. Une telle réalisation du système de copiage permet donc d'utiliser un gabarit-dessin et de réaliser des pièces de configuration compliquée qu'il serait impossible d'exécuter d'une autre manière. D'autre part l'invention permet d'améliorer la précision de fabrication de la pièce, car les exigences imposées à la précision de fabrication d'un gabarit-dessin agrandi conforme à l'invention diminue d'autant de fois que le gabarit-dessin est plus grand. C'est pourquoi l'exécution des gabarits-dessins (des dessins) est à la portée d'un personnel même peu qualifié. Vu que le système de copiage pour le découpage des pièces de configuration compliquée par électro-érosion se déplace automatiquement sur le gabarit-dessin sans aucune intervention humaine, il peut être manoeuvré par un opérateur peu qualifié. les caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif, avec références au dessin unique annexé représentant une vue schématique d'ensemble du système de o- piage conforme à l'invention. le système de copiage pour le découpage de pièces de configuration compliquée par électro-érosion est utilisé sur les machines à électro-érosion et réalise le découpage au moyen d'une électrode-outil en fil métallique copiant le contour d'un dessin réalisé à une échelle agrandie. le mouvement s'effectue selon un système de coordonnées combiné polaire-linéaire permettant de réaliser un mouvement ininterrompu de reproduction du contour d'un dessin de n'importe quel degré de complexité. Selon l'invention, le système de copiage comprend une traverse 1 pivotant autour d'un axe 2 et se présentant sous forme d'un levier du deuxième genre. A l'extrémité de la traverse est fixé le capteur 3 du système d'asservissement 4. L'électrode - outil 5 en fil métallique est fixée, avec son système d'enroulement 6, sur un chariot 7 qui peut être déplacé le long de la traverse 1 au moyen d'une vis 8 et d'une manivelle 9. le déplacement angulaire de la traverse 1 est réalisé au moyen d'une commande telle qu'un moteur électrique d'avance 10 commandé à partir du système d'asservissement 4. L'électrode-outil 5 reçoit les impulsions de courant d'un générateur d'impulsions 11. Ainsi, l'échelle de grandeur du rayon dans le système de coordonnées polaire-linéaire dépend de la position de l'axe de l'électrode-outil 5 (du chariot 7) par rapport à l'axe de pivotement 2 de la traverse 1, et elle est contrôlée par des dispositifs de mesure et de comptage (non représentés sur le dessin). Dans ce cas le coefficient d'échelle est M, L 1 MR étant le coefficient d'échelle de la coordonnée angulaire-; X, la distance entre l'axe 2 de pivotement de la traverse 1 et l'axe du capteur 3; 1, la distance entre l'axe 2 de pivotement de la traverse 1 et l'axe de l'électrode-outil 5. le déplacement linéaire proportionnel de la planchette 12 sur laquelle eUt fi é le dessin 3 et du chariot de travail 14 portant l'ébauche 15 à découper est réalisé à l'aide d'un chariot supplémentaire 16 sur lequel est disposé un convertisseur sinus sous forme d'uwrègle sinus 17. Le chariot supplémentaire 16 est relié à la planchette 12 au moyen d'une liaison souple 18 passant sur un système de poulies de renvoi 19 et 20. Le chariot supplémentaire 16 est mis en mouvement par un moteur électrique 21 qui est lui aussi commandé à partir du système d'asservissement 4, son déplacement s'effectuant dans une direction perpendicualire à la direction de déplacement de la planchette 12 et du chariot de travail 14. Le chariot supplémentaire 16 est relié au chariot de travail 14 au moyen d'un galet 22 solidaire du chariot 14 et prenant appui sur la surface de travail de la règle 17 sur laquelle il est maintenu appliqué par un poids 23. La tension de l'élément de liaison 18 et le rattrapage des jeux du système s'effectuent au moyen d'un poids 24. L'échelle de déplacement linéaire du chariot de travail 14 par rapport à la planchette 12 portant le dessin 13 est déterminée par l'angle d'inclinaison de la règle 17 parrapport à la ligne d'avancement du chariot supplémentaire 16. Dans le cas considéré de fixation de ltélément de liaison 18 tel qu'il est représenté sur la figure, le coefficient d'échelle de la coordonnée longitudinal M1 est MI 2 tg g où 2 est le coefficient de réduction du système de poulies de renvoi 19 et 20. Le mouvement automatique suivant la ligne de contour du dessin 13 est réalisé au moyen du système d'asservissement 4, du type connu en soi, qui commande les moteurs électriques d'avance 10, 21 de manière à ce que la ligne de contour du dessin 13 passe constamment sous l'objectif du capteur 3. L'effet combiné du pivotement de la traverse 1 et du déplacement linéaire de la planchette 12 assure une diminution correspondante (respectivement de M R et M1 fois) du déplacement, suivant un arc de cercle, de l'axe de 11 électrode-outil 5 et du déplacement linéaire du chariot de travail 14 portant l'ébauche 15, ce qui permet de découper dans l'ébauche 15, par électroérosion, la figure nécessaire, mais à une échelle diminuée de \ et M1 fois par rapport au gabarit-dessin 13. Pour conserver la similitude du dessin 13 et de la pièce découpée il faut respecter la condition MR = M1 Le système de copiage conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. La position géométrique de la ligne du dessin 13 est transformée au moyen du convertisseur - capteur optique électroniq'e 3 en un signal électrique à modulation par déphasage. Ce signal est délivré au système d'asservissement électronique 4, où il subit une série de transformations et une amplification pour être ensuite appliquée aux moteurs électriques d'avance 10 et 21 dont l'un fait pivoter autour de l'axe 2 la traverse 1 portant le fil-électrode 5 tandis que l'autre déplace le chariot supplémentaire 16. La règle 17 disposée sur le chariot 16 sous un certain angle par rapport à la direction du mouvement de celui-ci et prenant appui sur le galet d'entre nement 22 met en mouvement le chariot de travail 14 portant l'ébauche 15.Simultanément le chariot supplémentaire 16, par l'intermédiaire des poulies 19 et 20 de l'élément de liaison 18, transmet le mouvement à la planchette 12 pDrtant le dessin 13. Vu que le système de poulies 19 et 20 à un seul étage crée une double réduction, la valeur du déplacement de la planchette 12 est double de celle du chariot supplémentaire 16. La valeur du déplacement du chariot de travail 14 dépend de ltangle d'inclinaison i de la règle 17. Ainsi les déplacements de la planchette 12 et du chariot de travail 14 portant l'ébauche 15 sont multipliés l'un par rapport à l'autre, l'échelle de cette multiplication ne dépendant que de l'angle d'inclinaison od de la règle 17. L'échelle voulue de multiplication du mouvement angulaire de la traverse 1 et de l'électrode-outil 5 est obtenue en établissant simplement le rapport nécessaire entre les distances de l'axe de l'outil 5 et du capteur 3 par rapport à l'axe de pivotement 2. Ainsi, le déplacement combiné selon deux coordonnées, c'est-à-dire le déplacement de latraverse 1 portant le capteur 3 et l'électrode-outil 5 de la planchette 12 portant le dessin 13 et du chariot de travail 14 portant l'ébauche 15, assure le déplacement continu de la ligne du dessin 13 sous l'axe du capteur 3. Simultanément, ltélectrode-outil 5 découpe dans l'ébauche, par électro-érosion, une copie réduite du gabarit-dessin 13. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. BEVENDICBTION Système de copiage pour le découpage de pièces à configuration compliquée par électro-érosion, du type dans lequel le signal électrique d'un capteur du contour d'un gabarit est appliqué à un système d'asservissement comportant deux commandes assurant les déplacements mutuellement proportionnels d'une planchette portant le gabarit et d'un chariot sur lequel est fixée une table de travail, caractérisé en ce qu'il comprend une traverse portant une électrode-outil et pivotant sur un axe traversant l'une de ses extrémités, tondis que l'extrémité opposée de la traverse porte le capteur précité, le pivotement de ladite traverse étant assuré par l'une des commandes précitées du système d'asservissement, ledit système comprenant en outre un chariot supplémentaire dont le déplacement est assuré par l'autre commande précitée du système d'asservissement et qui est relié , d'une part à la planchette portegabarit précitée au moyen d'un élément de liaison souple et, d'autre part, au chariot de la table de travail par l'intermédiaire d'un convertisseur sinus monté sur ledit chariot supplémentaire et dont l'angle d'inclinaison est réglable, le gabarit précité étant réalisé sous forme d'un dessin à échelle agrandie.