Brevet FR2414365A1 — publié le 19790810

L'invention est relative à un dispositif d'injection de fluide pour l'usinage électrique. Par "usinage électrique", on vise plus particulièrement l'usinage à décharge électrique (EDM) mais l'invention s'applique également à d'autres formes d'usinage électrique telles que l'usinage électrochimique (ECM), le meulage électrochimique (ECG) et le revêtement électrolytique (EP). Dans la technique d'usinage par décharge électrique, il est usuel de prévoir un petit intervalle d'usinage entre une électrode servant d'outil et une pièce à usiner, l'électrode et/ou la pièce étant immergée dans un fluide d'usinage. Le fluide d'usinage sort par une ou plusieurs ouvertures dans l'électrode-outil et/ou dans la pièce à usiner, Il est, bien entendu, possible qu'aucune ouverture ne soit prévue, et pour faire arriver le jet de fluide d'usinage dans l'intervalle d'usinage, on fait effectuer périodi quement un mouvement de va-et-vient à l'électrode ou à la pièce à usiner. En-outre, il est tout à fait usuel d'utiliser plusieurs ajutages d'injection de fluide dirigés vers l'intervalle d'usinage pour guider le fluide d'usinage vers ledit intervalle à une vitesse relativement élevée.Une série de décbarges#électriques sont engendrées dans l'intervalle d'usinage rempli de fluide afin d'éliminer de la matière de la pièce à usiner en vue de lui conférer une forme a'spirée correspondant à une forme de Zélectrode-outil. Quand, toutefois, ces formes contiennent des courbes irrégu ibères ou présentent des alésages ou des fentes profonds, et impli gssent donc un formage compliqué à deux ou trois dimensions, l'éli- mi nation des copeaux, des liquides et des gaz accumules à une ou plusieurs de ces parties devient difficile. Il n'est donc en général pas possible d'assurer une élimination uniforme des copeaux des liquides ou des gaz dans toute la zone en cours d'usinage à l'aide des dispositifs classiques à ajutage d'injection de fluide. Un but de l'invention est de fournir un dispositif d'injection de fluide pour l'usinage électrique permettant une élimination des déchets d'usinage qui soit uniforme dans toute la zone d'usinage. Le dispositif conforme à l'invention comprend une chambre de distribution de fluide à entrée de fluide d'usinage et à plusieurs tubes flexibles de distribution de fluide sortant de ladite chambre et dont les ajutages d'extrémité respectifs peuvent #tre disposés au voisinage d'un intervalle d'usinage électrique afin de diriger des courantsdudit fluide d'usinage dans des zones choisies différentes de la région dudit intervalle. Chacun desdits tubes de distribution est, de préférence, constitué, ou revêtu, par un matériau isolant. Selon une disposition de l'invention, on prévoit un oscillateur pour faire vibrer le fluide d'usinage dans la chambre de distribution, de sorte que le fluide injecté par chacun desdits tubes soit excité par une énergie vibratoire. La vibration est de préférence du domaine ultrasonore, sa fréquence étant avantageusement comprise entre 10 et 50 kHz. Selon une autre disposition de l'invention, chacun des tubes est muni, à son raccordement à la chambre de distribution, d'une vanne électromagnétique commandée de façon sélective par un circuit commun, de façon que ces vannes soient ouvertes et fermées séquentiellement afin que le fluide d'usinage soit séquentiellement injecté par les différents ajutages dans des parties différentes de la zone d'usinage. On décrit ci-après certains modes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins ci-annexés, sur lesquels la figure 1 est un schéma d'une machine à décharge électrique comprenant un dispositif d'injection de fluide; la figure 2 est une vue en élévation montrant un dispositif à ajutage d'injection de fluide conforme à la présente invention; les figures 3a et 3b représentent des circuits utilisables dans le dispositif montré sur la figure 2; la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, mais pour un autre mode de réalisation; et la figure 5 représente encore un autre dispositif d'injection de fluide conforme à l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1. Une machine A à décharge électrique comprend un réservoir B contenant un fluide d'usinage F tel que du kérosène. Ce réservoir B est disposé, de manière habituelle, sur un support C par l'intermédiaire d'une table permettant son déplacement dans les directions X et Y. A l'intérieur du réservoir B se trouve une table de travail D sur laquelle est fixée une pièce à usiner W. Une tête de machine H porte une électrodeoutil E de façon que celle-ci soit déplaçable verticalement et est propre à soutenir l'électrode E de façon que soit maintenu un espacement constant G entre l'électrode et la pièce W lors de l'usinage.Un dispositif d'alimentation (non montré) est raccordé à l'électrode E et à la pièce W pour appliquer une série d'impulsions d'usinage entre cette électrode et cette pièce, de sorte que soit engendrée de façon répétitive une décharge électrique à travers l'intervalle d'usinage G afin d'éliminer de la matière de la pièce à usiner W. Un dispositif d'injection de fluide, qui sera décrit en relation avec les figures 2 à 5, est monté de façon amovible en un endroit convenablement choisi à l'intérieur du réservoir B au moyen par exemple,d'une fixation magnétique qui sera également décrite cidessous. Le dispositif J est alimenté en fluide d'usinage F par un conduit I, une pompe (non montrée) étant en amont de ce conduit. Le dispositif J comprend également une pluralité de tubes 3a, 3b, 3c, de distribution de fluide, destinés à être positionnés en des endroits choisis au voisinage de la région d'usinage entre l'électrode E et de la pièce W, de sorte que puisse être assurée l'injection de fluide d'usinage en des zones sélectionnées de l'intervalle G. Le dispositif J d'injection de fluide présente un capot ou logement 1 (figure 2) dans lequel une chambré de fluide 2 est montée de #façon élastique ou souple et présente une entrée 2a pour recevoir le fluide d'usinage F du conduit I (figure 1) Les tubes 3a, 3b, 3c de distribution de fluide représentés sur la figure 1 sortent de la chambre 2 et du capot 1. Chacun des tubes 3a, 3b et 3c est modérément flexible pour permettre que sa partie d'ajutage d'extrémité soit disposée en un endroit désiré et fixée à cet endroit.De plus, les tubes 3a, 3b, 3c peuvent être en acier inoxydable ou en un autre métal relativement non corrodable, mais sont de préférence constitués par, ou rev8tus par, un matériau isolant tel qu'une matière plastique, de sorte qu'en cas de contact occasionnel avec l'électrode E (figure 1) ou lors de tout autre incident, il n'y ait pas de danger de court-circuitage ou de production d'étincelles. Chacun des tubes 3a, 3b, 3c est muni à son raccordement avec la chambre de fluide 2, d'une vanne électromagnétique 4a, 4b, 4c comprenant chacune un élément de vanne magnétique (tel qu'une bille d'acier) et une bobine ou solénoïde : Sa, 6a; 5b, 6b; 5c, 6c. Les bobines 6a, 6b et 6c sont excitables sélectivement à l'aide d'un circuit électrique représenté sur la figure 3a ou 3b pour attirer ou repousser les billes magnétiques correspondantes Sa, Sb et 5c pour fermer ou ouvrir les vannes 4a, 4b et 4c respectivement, de sorte que le fluide d'usinage pressurisé soit distribué à travers le ou les tube(s) sélectionne(s) d'injection dans la ou les zone(s) sélectionnée(s) de la région de l'intervalle d'usinage G. Le dispositif J comprend une fixation magnétique 7 à noyau magnétique 7a fixé au capot 1 et une bobine 7b excitable par un dispositif d'alimentation 8. Lorsque la bobine 7b est excitée, le noyau 7a est aimanté pour attirer le capot l et donc le dispositif J vers la base B' sur laquelle il est placé. Le dispositif J comprend également un oscillateur 9 comportant un noyau magnétique 9a à paire de poles au voisinage du fond de la chambre 2 et une bobine 9b excitable par le dispositif d'alimentation 8. Lorsque la bobine 96 est alimentée par un courant alternatif fourni par le dispositif 8, un champ alternatif est ainsi engendré pour faire vibrer la chambre 2. Cette vibration, dont la fréquence est dans le domaine sonore ou ultrasonore, sert à faire vibrer de façon correspondante, ou à des harmoniques desdites fréquences, le fluide d'usinage F dans la chambre 2 et, de ce fait, le fluide F amené à l'intervalle d'usinage G par les ajutages des tubes 3a, 3b et 3c. Le circuit représenté sur la figure 3a comprend un dispositif d'alimentation U et un commutateur de fonctionnement S en série. En parallèle sur le dispositif U se trouvent les bobines 6a, 6b et 6c des vannes électromagnétiques 4a, 4b et 4c, lesquelles bobines sont en série avec des transistors de type PEP, respectivement Trl, Tr2 et Tr3. En dérivation sur les espaces collecteurs/émetteurs se trouvent des circuits séries résistance-condensateur, respectivement rl et C1 , r3 et C2 et r5 et C3. La borne commune à rl et C1 est reliée à la base du transistor Tr2. Une résistance r2 est en parallèle sur le condensateur Cl. De meme, la borne commune à r3 et C2 est reliée à la base du transistor Tr3 et une résistance r4 est en parallèle sur le condensateur C2.La borne commune à r5 et C3 est reliée à la base du transistor Trl par l'intermédiaire d'une résistance r 6 Le fonctionnement est le suivant : on suppose tout d'abord qu'après avoir fermé le circuit par actionnement du commutateur S, le condensateur C1 est chargé. Quand la tension de charge de ce condensateur dépasse le seuil du transistor Tr2, ce dernier devient conducteur pour permettre au courant d'excitation de traverser la bobine 6b. L'excitation de la bobine 6b provoque l'attraction de I'élément 5b de vanne magnétique et ainsi la fermeture du tube correspondant 3b. Dans cet état, le condensateur C3 peut se charger et ainsi le transistor Trl devient conducteur pour exciter la bobine 6a.Ceci provoque l'attraction de la bille Sa pour fermer le tibe 3a tout en permettant l'ouverture du tube 3b. De même, la charge du condensateur C2 rend le transistor Tr3 conducteur, excitant ainsi la bobine 6c pour attirer la bille 5c de façon que le tube 3c soit fermé, tout en permettant l'ouverture du tube 3a. De cette manière, les tubes 3a, 3b et 3c sont ouverts et fermés de façon séquentielle, de sorte que soit effectuée l'injection séquentielle de fluide d'usinage dans des zones différentes de la région de l'intervalle d'usinage G. Le circuit représenté sur la figure 3b comprend un compteur K en anneau propre à rendre conducteurs les transistors Tr4, Tr5 et Tr6 associés aux bobines 6a, 6b et 6c, respectivement, afin que ces dernières soient excitées de façon séquentielle. L'injection séquentielle de fluide d'usinage dans diverses zones d'usinage présente l'avantage particulier que la direction et I1 intensité du jet de lavage soient modifiées selon une permutation circulaire, ce fluide étant dirigé à une vitesse plus élevée vers les parties où les copeaux ou autres déchets liquides ou gazeux usinage s'accumulent et se déposent en plus grande quantité. Ainsi, l'efficacité de l'usinage est améliorée de façon substantielle. Le dispositif représenté sur la figure 4 est analogue à celui contré sur la figure 2. Les différences sont les suivantes : le dispositif à vanne de commutation n'a pas été prévu et 1'oscillateur 9 est fixé directement à la chambre de fluide 2. De plus, on prévoit une paire de commutateurs 8a et 8b, le premier pour commander l'excitation de la fixation électromagnétique 7 par une composante continue fournie par le dispositif d'alimentation 8, et le dernier pour exciter le vibrateur sonore ou ultrasonore 9 par une composante alternative également fournie par le dispositif 8. En faisant vibrer la chambre 2 à une fréquence sonore ou ultrasonore, l'énergie vibratoire correspondante est transmise au fluide d'usinage F contenu dans cette chambre. Il en résulte que le fluide d'usinage injecté par les ajutages des tubes 3a, 3b et 3c dans chaque intervalle G de petite épaisseur est excité par une énergie vibratoire. L'élimination des déchets d'usinage est ainsi effectuée de façon plus efficace. La figure 5 représente un autre mode de réalisation de la présente invention dans lequel les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments ou parties ayant la même fonction que dans les autres modes de réalisation. Ce dispositif comporte un vibrateur ultrasonore 91, ayant le même rôle que l'oscillateur 9 (figures 2 et 4), qui est directement en contact avec le fluide d'usinage F à l'intérieur du capot 1 ou de la chambre 2 afin de conférer à ce fluide des vibrations à une fréquence comprise entre lO et 50 kHz. Le fluide d'usinage injecté par les tubes 3a, 3b et 3c peut être également excité par une vibration ultrasonore à l'aide d'un aérateur 11. Ce dernier comprend une chambre élargie lla à l'entrée du réservoir de fluide 2 du capot 1; cette chambre présente une entrée îlb ouverte à l'atmosphère. Le tube lO d'entrée de fluide d'usinage F (correspondant à la référence 2a sur les figures 2 et 4) débouche par un orifice dans la chambre lIa. Lorsque le fluide d'usinage F (un liquide) est introduit sous pression dans le réservoir de fluide 2 à travers la chambre Ila, il se crée une succion dans cette chambre qui attire de l'air de l'extérieur à travers l'ouverture llb, de sorte qu'un fluide d'usinage aéré est introduit dans le réservoir 2 du capot 1. Le fluide est distribué dans les tubes 3a, 3b et 3c à ajutages de sortie et est injecté dans les diverses zones de l'intervalle G. Lorsque le liquide mélangé à de l'air quitte les tubes 3a, 3b et 3c, la dilatation et la diminution de volume de l'air entrainé créent une vibration ultrasonore qui améliore l'élimination des déchets d'usinage solides, liquides et gazeux accumulés à l'endroit vers lequel est dirigé 1'ajutage. Le dispositif conforme à l'invention assure une élimination des déchets d'usinage qui est uniforme sur toute la zone d'usinage. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'injection de fluide pour l'usinage de type électrique,caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de distribution recevant un fluide d'usinage et une pluralité de tubes flexibles de distribution de fluide sortant de la chambre et dont les ajutages respectifs sont propres à être positionnés en des emplacements respectifs au voisinage d'un intervalle d'usinage électrique pour diriger des jets ou courants du fluide d'usinage vers des zones désirées de l'intervalle d'usinage électrique. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie desdits tubes est constituée par un matériau isolant. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie desdits tubes est revêtue par un matériau isolant. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré ç6dentes, caractérisé en ce qu'il comprend un oscillateur pour faire vibrer le fluide d'usinage. 5.- Dispositif selon la revendication .4, caractérisé en ce que l'oscillateur est monté pour faire vibrer la chambre de dis tr ibution. 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'oscillateur est disposé à l'intérieur de la chambre pour faire vibrer directement le fluide d'usinage. 7.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'oscillateur comprend un aérateur disposé du coté de l'entrée de la chambre. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de vannes électromagnétiques associés à la chambre et aux tubes à ajutages pour faire communiquer de façon séquentielle la chambre et les tubes.