Brevet FR2462962A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne la construction mécanique, et notamment l'usinage de matériaux électro-conducteurs par électroérosion. L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale au contournage Qu profilage de pièces, par exemple à la fabrication de pièces d'outils à découper. L'invention peut être appliquée à l'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion au moyen d'une électrode non profilée, tant pour la fabrication de pièces à contour compliqué, par exemple des pièces d'outils à découper, que pour la coupe, à une seule coordonnée, des matériaux. Dans l'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion au moyen d'un fil-électrode non profilé, l'augmenta-- tion de la productivité du travail est limitée par la charge de rupture du fil-électrode. Afin d'éviter la rupture du filélectrode, il s'avère nécessaire d'opérer à des régimes d'usinage abaissés, d'où un bas rendement. On connaît un procédé d'usinage par électroérosion, suivant lequel le fil-électrode et la pièce-électrode sont animés d'un mouvement relatif et des décharges électriques sont provoquées entre eux, la tension appliquée à l'intervalle d'électro érosion étant régulée proportionnellement à L'écart par rapport au diamètre nominal du fil-électrode, qui est mesuré en permanence. Toutefois, ce procédé ne permet pas de supprimer complètement les ruptures du fil-électrode, par suite des difficultés pratiques de la mesure de son diamètre sur la portion se trouvant dans l'interélectrode ou espace interélectrodes. Comme la rupture du fil-électrode, par suite du dépassement du régime, se produit dans l'interélectrode en un temps ne dépassant pas 0,01 à 0,1 s, la portion de fil-électrode de diamètre modifié n'a pas le temps de sortir de l'interélectrode et ne peut être mesurée (les vitesses de défilement du fil se situent pratiquement entre 1 et 20 mm/s). En outre, l'usure du- fil-électrode est irrégulière sur la circonférence ; de ce fait, la précision de la mesure du diamètre du fil usé est faible, car elle dépend de la position spatiale de la portion à mesurer. La mesure automatique du diamètre du fil-électrode implique l'emploi de dispositifs spéciaux compliqués. Le procédé le plus proche de celui faisant l'objet de l'invention est un procédé d'usinage par électroérosion suivant lequel le fil-électrode et la pièce-électrode sont animés d'un mouvement relatif et des décharges électriques sont provoquées en eux, l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation étant régulée en fonction de la température de chauffage des électro-des (voir, par exemple, le certificat d'auteur d'invention d'URSS nO 330708, Moscou, cl. B 23 p 1/14). Toutefois, la complexité pratique de la mesure de la température sur la portion du fil-électrode se trouvant dans l'interélectrode et l'inertie importante du signal de température, qui ne permettent pas de prendre en considération les variations locales de la température du fil-électrode, rendent impossible l'usinage de pièces par ce procédé sans rupture du- fil-électrode. L'invention a pour but un procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion qui empêcherait la rupture du fil-électrode et augmenterait le rendement de l'usinage, grâce à la détermination de la charge optimale en énergie sur le fil-électrode. La solution consiste en ce que - dans le procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion, par exécution d'une saignée dans la pièce-électrode au moyen d'un fil-électrode non profilé, suivant lequel des décharges électriques sont provoquées entre le fil-électrode et la pièce-électrode, qui sont animés d'un mouvement relatif, l'énergie débitée par l'alimentation étant régulée en fonction de paramètres technologiques du procédé d'après l'invention la régulation de l'énergie débitée par l'alimentation en fonction de paramètres technologiques du procédé s'effectue proportionnellement à la valeur de l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, par comparaison de la valeur de cette énergie à une valeur de référence prescrite, l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation étant augmentée si la valeur mesurée est plus petite que la valeur prescrite, ou diminuée si la valeur mesurée est plus grande que la valeur prescrite. Il est avantageux, pour déterminer la valeur de l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, de mesurer la chute de tension dans cette portion et/ou l'intensité du courant circulant dans cette portion. En outre, il est avantageux, pour déterminer l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'interélectrode, de mesurer l'amplitude et/ou la fréquence des vibrations du fil-électrode dans l'espace interélectrodes, le long de la saignée-en cours d'exécution. L'application du procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion, conforme à l'invention, au moyen d'un fil-électrode non profilé, permet d'abaisser notablement le nombre de ruptures du fil-électrode, ce qui accrott le rendement de l'usinage de la pièce-électrode de 20 à 701o, selon son épaisseur. De surcroSt, on obtient une augmentation du rendement, grâce à l'usinage avec une haute charge moyenne en énergie sur la portion active du fil-électrode (régime d'usinage poussé), cette charge étant instantanément abaissée en cas de risque de rupture du fil-électrode. En outre, le procédé faisant l'objet de l'invention permet d'automatiser l'usinage, ce qui rend possible la conduite de plusieurs machines par un seul opérateur et abaisse les exigences concernant la qualification de 'opérateur, grâce à la mise automatique au régime optimal d'usinage. Les avantages de l'invention sont mis en évidence par l'exemple de réalisation donné plus bas et par le dessin annexé, dont la figure unique représente un schéma expliquant le procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion faisant l'objet de l'invention. Pour réaliser le procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion, consistant à exécuter une saignée dans la pièce-électrode 1,on rapproche celle-ci d'un filélectrode 2, animé d'un mouvement de défilement, on branche l'alimentation 3 et on règle l'énergie des impulsions pour qu'elle débite (en régime d'usinage) à une valeur qui dépend de l'épaisseur et du matériau de la pièce-électrode 1, du diamètre et du matériau du fil-électrode 2, de la composition du liquide diélectrique au sein duquel s'effectue l'usinage et d'autres paramètres technologiques. Quand les décharges électriques se produisent entre le filélectrode 2 et la pièce-électrode 1, le fil électrode 2 est parcouru par un courant électrique qui provoque une chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans la zone d'usinage.Les décharges électriques entre le fil-électrode 2 et la pièce-électrode 1 provoquent des vibrations de la portion 4 du fil-électrode 2 le long de la saignée en cours d'exécution. La chute de tension et l'intensité du courant dans ladite portion 4 du fil-électrode 2, ainsi que l'amplitude et la fréquence de ses vibrations, sont liée-s à la valeur de l'énergie des impulsions électriques, qui se dégage dans la portion 4 du fil-électrode 2. Les indices caractéristiques du procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion sont l'exploita- tion de l'énergie dégagée dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans l'interélectrode et l'exploitation des paramètres la déterminant en tant que critères pour la régulation de l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation 3. La valeur de cette énergie est mesurée en branchant un compteur d'énergie, ou bien indirectement, soit par mesure de la chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2, soit par mesure de l'intensité du courant circulant dans cette portion. Pour déterminer l'énergie se dégageant dans la portion 4 du fil-électrode 2, on peut aussi mesurér l'amplitude des vibrations du fil-électrode 2 le long de la saignée en cours d'éxécution, ou bien la fréquence de ces vibrations. Le résultat le plus exact, dans le cas de mesure indirecte de l'énergie, peut être obtenu en mesurant le produit de la chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2 par l'intensité du courant circulant dans cette portion. La valeur mesurée de l'énergie se dégageant dans la portion 4 du fil-électrode 2, ou des paramètres liés à cette énergie, est comparée à la valeur de référence, puis l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation 3 (pour le régime d'usinage) est augmentée si ladite valeur mesurée est plus petite que la valeur de référence, ou diminuée si elle est plus grande que la valeur de référence. -L'exploitation de l'énergie dégagée dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans l'interélectrode, ou de paramètres à faible inertie liés fonctionnellement à cette énergie, en tant que critère pour la régulation des impulsions fournies à l'inter électrode, permet de maintenir un niveau moyen de la charge sur le fil-électrode 2 assurant un rendement élevé de l'usinage par électroérosion pendant toute sa durée et d'abaisser en temps opportun l'énergie moyenne des impulsions en cas de surcharge du fil-électrode 2. La charge locale sur la portion 4 du fil-électrode 2 - à paramètres électriques constants des impulsions débitées par l'alimentation 3 - dépend des conditions de remplissage de l'interéîectrode par les produits d'érosion, car une partie importante des décharges s'effectue à travers les particules d'érosion remplissant d'une manière irrégulière l'interélectrode. Les variations permanentes de la concentration locale des produits d'érosion dans l'interélectrode et les variations locales de la charge en énergie sur le fil-électrode 2 qui lui sont liées, requièrent l'exploitation d'un signal (critère) à faible inertie pour la régulation de l'énergie des impulsions débitées. Dans ce cas, tout en maintenant un haut niveau moyen de la charge sur le fil-électrode 2, on peut prévenir ses ruptures. L'usinage par le procédé faisant l'objet de l'invention peut être exécuté par des machines dotées d'une alimentation à semiconductrurs. Exemple on a coupé des éprouvettes à l'aide d'une machine dotée d'une alimentation à semiconducteurs. Le liquide diélectrique employé était l'eau du circuit de distribution d'eau potable. L'énergie des impulsions débitées était régulée par variation de leur fréquence de récurrence. Le signal exploité pour la régulation de la fréquence de récurrence des impulsions était la chute de tension dans la portion 4 du fil-électrode 2 se trouvant dans l'interélectrode. Pour la comparaison, on a exécuté l'usinage avec le dispositif de régulation de l'énergie des impulsions et sans ce dispositif. Lors de l'usinage avec le dispositif de régulation on utilisait les régimes du générateur auxquels se produisaient des ruptures du fil-électrode 2 durant l'usinage sans régulation des impulsions. Les résultats des essais sont données dans le tableau ci-dessous. Matériau Epaisseur Matériau et Rendement Rendement de la de la diamètre du sans régu- avec régula pièce pièce, fil en mm lation, tion, mm mm2/mn mm2/mn Acier 10 laiton, 0,25 15 22 Acier 40 laiton, 0,2-5 25 30 Acier 60 laiton, 0,25 33 1 38 Alliage 40 laiton, 0,25 3,5 6,0 % dur Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs dé de -ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICA?IONS 1. Procédé d'usinage des matériaux électroconducteurs par électroérosion, par exécution d'une saignée dans la pièceélectrode au moyen d'un fil-électrode non profilé, suivant lequel des décharges électriques sont provoquées entre le fil-électrode et la pièce-électrode, qui sont animés d'un mouvement relatif, l'énergie débitée par l'alimentation étant régulée en fonction de paramètres technologiques du procédé, caractérisé en ce que la régulation de l'énergie débitée par l'alimentation en fonction de paramètres technologiques du procédé s'effectue proportionnellement à la valeur de l'énergie dégagée dans la portion du filélectrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, par comparaison de la valeur de cette énergie à une valeur de référence prescrite, l'énergie des impulsions débitées par l'alimentation étant augmentée si la valeur mesurée est plus petite que la valeur prescrite, ou diminuée si la valeur mesurée est plus grande que la valeur prescrite. 2. Procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer la valeur de l'énergie dégagée dans la portion du fil-électrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, on mesure soit la chute de tension dans cette portion soit l'intensité du courant circulant dans cette portion, soit ces deux paramètres. 3. Procédé d'usinage de matériaux électroconducteurs par électroérosion selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer l'énergie dégagée dans la portion du filélectrode se trouvant dans l'espace interélectrodes, on mesure soit l'amplitude, soit la fréquence des vibrations du filélectrode dans l'interélectrode, le long de la saignée en cours d'exécution, soit ces deux paramètres.