Brevet FR2318706A1 — publié le 19770218

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'usinage électrochimique par formage exclusif de certaines parties sélectionnées d'une pièce de machine. On sait amener un électrolyte à l'entrefer séparant une anode et une cathode afin de pouvoir faire franchir cet entrefer par un courant électrique et provoquer la dissolution de la matiè- re de l'anode, cette dernière comprenant une pièce de machine devant être conformée essentiellement comme la cathode. Mais le procédé connu d'amenée de l'électrolyte consiste à faire passer un courant d'électrolyte à travers l'entrefer pour créer es conditions électrochimiques désirées pour dissoudre l'anode. Inévitablement le procédé par écoulement consomme plus d'électrolyte qu'il n'est effectivement nécessaire pour accomplir l'opération d'usinage et rend en outre virtuellement impossible d'éviter une attaque par courants vagabonds des parties de la pièce placée à l'anode qui ne doivent pas être usinées. La présente invention a donc pour objet de permettre de n'usiner qu'une partie ou des parties sélectionnées d'une pièce devant être usinée électrochimiquement en amenant l'électrolyte à l'entre fer séparant l'anode et la cathode de façon à éviter une arrivée excessive d'électrolyte en ce point.En conséquence la présente invention comprend un procédé d'usinage électrochimique d'une pièce de machine consistant à disposer une anode comportant la pièce et au moins une cathode formatrice contigument l'une à l'autre et séparée par un entrefer, à imprégner une bande de matière absorbante, électriquement inerte, dans un électrolyte et à la faire passer à travers le ou les entrefers de façon à combler chaque entrefer sur une partie au moins de sa longueur et à permettre à un courant é- lectrique de passer de l'anode à la cathode, par l'électrolyte contenu dans la matière absorbante, afin de permettre à l'usinage de la piece de se réaliser. L'invention eoncerne un outre un dispositif de mise en pratique du procédé ci-dessus, comprenant un porteur d'électrolyte en forme de bande de matière absorbante, électriquement inerte, montée mobile à l'intérieur d'un réservoir d'électrolyte pouvant être fixé à une machine-outil électrochimiquement, le montage de ladite bande permettant, au cours du fonctionnement, de faire passer une partie de cette bande d'abord dans un électrolyte puis entre une anode comportant une pièce à usiner et au moins une cathode formatrice séparée de cette anode par un entrefer, l'épaisseur de la bande étant suffisante pour combler ledit entrefer de façon à en permettre la traversée par l'électricité au moyen de l'électrolyte contenu dans la bande. L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à deux exemple préférés, non limitatifs, de réalisation représentés aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un premier dispositif de réalisation de l'invention; - les figures 2, 3 et 4 sont des vues de détail à plus grande échel le des électrodes de la figure 1; - la figure 5 est une coupe longitudinale schématique d'un second dispositif de réalisation de l'invention ; et - les figures 6, 7 et 8 sont des vues de détail à plus grande échelle des électrodes de la figure 5. Dans -le dispositif de la figure 1- une courroie sans fin en tissu 1--O est monté dans un dispositif à cylindre 8 pour se déplacer dans le sens de sa propre longueur dans le sens contraire des aiguilles de montre lorsqu'on regarde le dessin. a partie inférieure de la courroie baigne dans un réservoir d'électrolyte 24 et s'imprègne de cet électrolyte.Quand la courroie se déplace la par tie imprégnée passe entre une première et une seconde paires de cylindre très rapprochée 28 et 30 où la plus grande partie de l'éélectrolyte est exprimée de la courroie Puis la partie de courroie maintenant simplement humidifiée passe entre une cathode anxiliaire 16a et une anode auxiliaire 16b rapprochée l'une de l'autre par des ressorts en entre lesquelles existe une tension de 10v. En conséquence l'electrolyte restant dans la courroie après son expression est chauffé. De cette façon l'electrolyte contenu dans la partie maintenant humidifiée de la courroie est suffisamment conducteur de l'électricité pour permettre à l'usinage de la pièce de se produire malgré la petite quantité d'électrolyte.La partie humidifiée de la courroie franchit alors l'entrefer 22 entre la cathode formatrkce 1:2 et l'anode portant la pièce 14, toutes deux faisant partie d'une machine-outil électrochimique sur laquelle elles sont montées à cette fin et poussées l'une vers l'autre pardes ressorts. Pendant que la partie de courroie humidifée franchit l'entrefer 22, un courant d'une intensité suffisante pour donner une densité de courant de 4 A/cm2 sous une tension de 10V passe entre la cathode 12 et l'anode 14 à travers l'électrolyte contenu dans la courroie 10.Le passage de l'électricité est rendu possi ble du fait que l'épaisseur de la courroie est suffisante pour combler l'entrefer 22, d'abord à chaque extrémité seulement de la cathode 12 comme le montre la figure 2, et finalement sur toute la surface de la cathode comme le montre la figure 4. Le processus d'usinage peut être interrompu à n'importe quel moment avant contact complet entre la face incurvée de la cathode 12 et la courroie 10, le résultat étant, comme le montre par exemple la figure 3, que l'anode portant la pièce 14 aura des extrémité incurvées et une partie centrale plane en raison de l'intervalle rempli d'air entre la partie médiane de la face de la cathode et la courroie 10, constituant un isolant efficace au passage de l'électricité. Cette commande localisée de zones usinées est rendue possible par la façon dont une petite quantité d'éléctroly- te est amenée uniquement aux zones qui doit traverser le courant électrique, à savoir la courroie 10, le reste des zones délimitées par la cathode etl'anode étant maintenu libre d'électrolyte. La courroie O est faite de coton tissé, non conducteur à l'état sec. La conductibilité de la courroie peut donc être dosée au moyen de la quantité d'électrolyte restant dans la courroie après expression, et de la température de cet électrolyteO Mais la courroie pourra être faite d'un tissu comprenant du coton et des fibres synthétiques de telle façon que, lorsque la courroie est exprimée, l'électrolyte sortira du coton pour penétrer dans les interstices de la partie en matière synthétique de la courroie et conduire l'électricité. Dans ltexemple de la figure 1 un dispositif vibrateur 26 communique des vibrations à la partie de la courroie plongée dans l'electrolyte de façon à la nettoyer de particules métalliques éventuelles. Les extrémités de la courroie sont réunies en déformant, par ultra-sons, une agrafe plastique commune dans les deux extrémités de la courroie, mais ces extrémités pourraient être agrafées ou cousues. En outre, la courroie et son montage pourrant êtredis- posés de façon à ne produire qu'un mouvement rectiligne tel qu'une bobine de pellicule photographique par exemple. Dans une opération d'usinage effectuée, les conditions ciaprès ont été appliquées: Pièce Plaque plane d'acier à 12,5% de chrome, et O,9mm d'épaisseur . Electrolyte 12,5% de chlorure de sodium à 302a- Vitesse de la courroie 5,4 m/min Largeur de la courroie 31,5 mm . Conditions d'usinage ) électrochimique ) 10 V - 4 A/cm2 Tension des éléments ) chauffants ) 10 V . Vitesse d'usinage ) électrochimique ) 0,06 mm/min Le résultat obtenu a été une forme telle que celle de la figure 4 dans laquelle les extrémités de la plaque avaient respectivement 0,1 mm et 0,16 mm d'épaisseur et la partie centrale 0,875 mm d'épaisseur. Le rapport d'usinage selon la localisation était donc de l'ordre de 30/1 des extrémités à la partie centrale. Mais le point le plus remarquable concernant la sélectivité localisée de la machine est que, pendant l'usinage des extrémités de la plaque, il n'a été enlevé dans la partie centrale qu'une épaisseur de 0,025mm. On pense que ceci est dû à l'absence de compression de la courroie entre les extrémités de la cathode par rapport à l'intensité de la compression subie par la courroie aux extrémités de la cathode, ce qui a pour résultat la présence d'une masse d'électrolyte moins dense au centre, laquelle réduit effIcacement sa conductibilité. Les conditions d'usinage ci-dessus ont été également utilisées pour l'usinage d'une pièce de titane. Mais, bien que l'usinage ait été réalisé, la surface usinée était rugueuse.Ceci était dû à la faible densité de courant atteinte. L'anode et la cathode de chauffage de la courroie 16a et 16b sont raccordées à un circuit oomplètement indépendant de celui de l'anode 14 et de la'cathode 12 afin d'éviter que la tension entre les premières ne soit affectée par les conditions électriques règnant dans l'entrefer 22. La figure 5 montre l'efficacité de l'invention à usiner simultanément les c8tés opposés d'une même pièce. Dans cette disposition, la partie centrale du brin de courroie baignant normalement dans l'électrolyte en sort pour venir se dérouler econtre la face inférieure de la pièce, entre cette dernière et une électrode supplémentaire 12b. La partie émergée de la courroie est exprimée par ses propres cylindres 28a, 30a et préchauffée par ses propres électrodes auxiliaires 16c, 16d avant de venir se déplacer devant la face inférieure de la pièce. Dans le dispositif de la figure 1, l'électrode d'usinage 12 est poussée vers la pièce par un ressort, mais dans le dispositif de la figure 5 les deux électrodes 12 et 12b sont poussés par un mécanisme unique à compas 40. Pour assurer le nettoyage de la courroie après son passage devant une des faces de la pièce et. avant qu'elle n'en atteigne l'autre face ou qu'elle ne revienne devant la même face, deux dispositifs vibrateurs 26a sont disposés l'un de chaque côté du réservoir 24. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage électrochimique d'une pièce de machine consistant à disposerune anode comportant la pièce et au moins une cathode formatrice contigument l'une à l'autre et séparées par un entrefer, caractérisé en ce qu'il consiste à imprégner une bande de matière absorbante, électriquement inerte, dans un électrolyte et à la faire passer à travers le ou les entrefers de fa çon à combler chaque entrefer sur une partie au moins de sa longueur et à permettre à un courant électrique de passer de l'anode à la cathode, par l'électrolyte contenu dans la matière absorbante afin de permettre à l'usinage de la pièce de se réaliser. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il consiste à presser la bande après son imprégnation et avant sa pénétration dans l'entrefer de façon qu'elle soit simplement humidifiée, puis à la chauffer de façon à augmenter la conductibilité de l'électrolyte restant dans ladite bande afin de faciliter l'usinage de la pièce. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer l'anode portant la pièce et la cathode formatrice de façon à réduire l'entrefer qui les sépare pendant l'exécution de l'usinage afin de maintenir le remplissage de l'en- trefer par la bande. 4. Dispositif de mise en pratique du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un porteur d'électrolyte en forme de bande de matière absorbante, électriquement inerte, montée mobile à l'intérieur d'un réservoir d'électrolyte pouvant être fixé à une machine-outil électrochimique, le montage de ladite bande permettant, au cours du fonctionnement, de faire passer une partie de cette bande d'abord dans un électrolyte puis entre une anode comportant une pièce à usiner et au moins une cathode formatrice séparée de cette anode par un entrefer, ltépais- seur de la bande étant suffisante pour combler ledit entrefer de façon à en permettre la traversée par l'électricité au moyen de l'electrolyte contenu dans la bande. 5. Dispositif de mise en pratique du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un portéur d'électrolyte en forme de bande de matière absorbante, électriquement inerte, montée mobile à l'intérieur d'un réservoir d'électrolyte pouvant être fixé à une machine-outil électrochimique, le montage de ladite bande permettant, au cours du fonctionnement, de faire pas ser une partie qu moins de cette bande d'abord dans un électrolyte puis entre une anode comportant une pièce à usiner et au moins une cathode formatrice séparée de cette anode par un entrefer, l'épaisseur de la bande étant suffisante pour combler ledit entrefer de façon à en permettre la traversée par l'électricité au moyen de l'électrolyte contenu dans la bande et en ce qu'il comporte en outre des organes disposés entre la sortie de la bande de l'é- lectrolyte et son entrée dans l'entrefer en vue de presser ladite bande pour en éliminer une partie au moins de l'électrolyte et la chauffer après sa compression pour améliorer la conductibilité électrique de l'électrolyte qui y est resté. 6.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits organes compresseurs comportent au moins une paire de cylindres placés dans le réservoir d'électrolyte de façon que la bande passe entre eux quand elle émerge de l'électrolyte, les cylindres de chacune des paires étant suffisamment rapproches pour exercer une pression sur la bande, et une paire d'éléments chauffants opposés entre lesquels est maintenue une tension électrique et entre lesquels passe la bande après sa compression et avant sa pénétration dans le ou lesdits entrefers.