Brevet FR2471253A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un dispositif pour usiner des surfaces intérieures de pièces métalliques dans une cavité cylindrique de forme très allongée, éventuel- lement dans une ouverture cylindrique continue, o, pour l'usinage, une électrode est reliée au pôle'négatif d'une source d'impulsions d'érosiontandis que le pôle positif de cette source est relié de façon conductrice.à la pièce métal- lique à usiner. L'usinage de surfaces intérieures de révolu- tion - également appelées surfaces de pénétration - de ca- vités cylindriques de pièces métalliques, éventuellement dans des ouvertures cylindriques continues, offre de grosses difficultés dans des cas o on a affaire à des cavités de for- me très allongée, notamment lorsque la valeur absolue du dia- mètre de la cavité cylindrique ou de l'ouverture s'élève à quel- ques millimètres, comme par exemple dans des injecteurs de mo- teurs Diesel modernes et autres. Un usinage par rotation est déjà difficile dans le cas d'un coefficient d'allongement D/L = 1/5, D étant le diamètre et L la profondeur de la cavité, de sorte qu'on ne l'utilise pas en pratique dans de nombreux cas. Un usinage par meulage est impossible dans le cas d'un coefficient d'allongement D/L = 1/8. Par le procédé d'usinage électrolytique connu, il est possible d'usiner des surfaces intérieures de révolution à des profondeurs relativement grandes mais on rencontre ce- pendant des inconvénients du fait que la surface usinée n'est pas précise, car le diamètre et la forme de cette surface u- sinée sont fonction dans une large mesure du temps d'usinage et il est impossible d'obtenir une coaxialité suffisante. Lors d'un usinage électrolytique, on observe, au voisinage de-la surface usinée, une variation de ce qu'on ap- pellele diamètre de guidage, c'est-à-dire le diamètre de la surface cylindrique à partir de laquelle est formée la surface de révolution désirée, de sorte qu'il est impossible d'obtenir une arête vive dans la zone de transition entre cette surface de guidage et la surface usinée. Un autre inconvénient très important consiste en ce que avec ce procédé d'usinage, des résidus d'électro- lyte sont très-difficiles à enlever de-cavités profondes, et il en résulte des difficultés supplémentaires lors des opéra- tions suivantes. Un autre inconvénient de tous les procédés d'u- sinage cités consiste en ce qu'ils nécessitent une main-d'oeu- vre importante. L'invention a pour but de permettre un usinage é- conomique et très précis de surfaces de révolution cylindriques, coniques et également d'autres profils, se trouvant dans une cavité cylindrique, débouchante ou non,à haut coefficient d'al- longement, ces surfaces ayant un diamètre supérieur au"diamètre de guidage", c'est-à-dire au diamètre de la cavité cylindrique} même pour des valeurs du diamètre de guidage de l'ordre de 1 mm. Dans un procédé selon l'invention, une électrode est fixé.e avec continuité électrique sur un tube porteur qui est monté à rotation et excentriquement dans un manchon cylin- drique de guidage, par rapport auquel elle est isolée et dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de la ca- vité cylindrique, cette électrode pouvant être amenée dans la position d'introduction ou son contour en vue axiale est le.même que le contour du manchon de guidage ou est intérieur à ce der- nier. Un canal débouchant dans le volume o-se trouve l'élec- trode peut être éventuellement ménagé dans le manchon de gui- dage. Selon une autre modalité de l'invention, le man- chon cylindrique de guidage est pourvu d'un support à son ex- trémité opposée à l'électrode. Selon une autre modal-ité de l'invention, le tube porteur et le canal sont reliés à un dispositif de rinçage. Avantageusement, l'isolation entre le manchon cylindrique de guidage et le tube porteur est constituée par une garniture isolante du manchon cylindrique de guidage, dans laquel- le le tube porteur est monté à rotation; le cas échéant, un canal est ménagé dans cette garniture isolante. - - Le dispositif selon l'invention présente de larges possibilités d'applications, notamment-à des pièces ayant un petit diamètre de guidage, comme c'est le cas pour des injecteurs de moteursDiesel modernes, pour des pièces hydrau- liques miniaturisées et autres. Le procédé permet d'atteindre une précision infé- rieure à 1 m, aussi bien en ce qui concerne la coaxiali- té, et la rotondité que la rugosité de la surface usinée. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la descrip- tion, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une coupe longitudinale axiale de l'électrode, Fig. 2 est une vue en plan de l'ensemble du dis- positif, Fig. 3 et 4 représentent chacune une coupe lon- gitudinale axiale d'une pièce au cours d'un usinage comportant deux opérations d'usinage successives conformes à l'invention. Dans l'agencement des figures 1 et 2, il est prévu, sur un support 1, une plaque transversale 2 sur laquel- le est fixé - pour produire le mouvement de travail - un moteur électrique 3 associé à une transmission 4 et à une poulie 5 sur laquelle passe une courroie 6, de préférence une courroie en caoutchouc. En outre; il est prévu sur le support un moteur électrique 7 relié à une transmission 8 pour produire une ro- tation par micro-avances. La pièce à usiner 9>qui comporte une cavité cy-- lindrique 90 ayant un "diamètre de guidage Dl"est montée sur un manchon cylindrique de guidage 10 qui pénètre dans cette cavité et qui est luimême fixé sur un support 11 solidaire -de la plaque transversale 2. Pour produire le mouvement nécessaire de rota- tion de la pièce 9, celle-ci est entourée par la courroie 6 précitée. Dans le manchon cylindrique de guidage 10 est monté,. dans une garniture isolante 12, un tube porteur 13- pouvant tourner librement, à l'extrémité duquel est fixée excentriquement une électrode 14 qui est isolée électrique- ment par rapport au manchon cylindrique de guidage 10, Le:tube porteur 13 est disposé excentriquementdans le manchon cylin- drique de guidage 10. On choisit de préférence la grandeur de l'élec- trode 14 de façon que, lorsqu'on la fait tourner pour l'ame- ner dans la position d'introduction, c'est-à-dire la position o on l'introduit en même temps que le manchon cylindrique de guidage 10 dans la-cavité cylindrique'90 de la pièce à usi- ner 9, le contour extérieur de l'électrode 14, en vue axiale, est le même que le contour du manchon cylindrique de guidage ou est intérieur à ce dernier. Le volume intérieur du tube porteur 13 communi- que avec le volume dans lequel se trouve l'électrode 14. La surface de l'électrode a été préalablement usinée de manière que, dans une certaine position excentrique par rapport au manchon de guidage 10 - par exemple dans la po- sition d'excentration maximale - son contour extérieur cor- responde à celui de la surface de révolution qui doit être réalisée à l'endroit correspondant dans la cavité cylindri- que 90. Dans le cas o on doit effectuer 1.'usinage de surfaces intérieures de révolution dans une cavité cylindri- que 90, ne débouchant pas, on ménage en outre dans le revê- tement isolant 12 un canal 15 qui débouche également dans - le volume o se trouve l'électrode 14 et qui est relié par un tube 150 avec un trou 151 du support 11. Le tube porteur 13 et le canal 15 sont reliés à- un dispositif de rinçage, de type connu et non repr6senté, qui sert à introduire un liquide approprié dans le volume o se trouve l'électrode 14 et qui assure l'évacuation de ce liquide hors dudit volume en même temps que les produits ré- sultant de la consommation de l'électrode 14. 2 471253 Dans des dispositifs qui sont utilis'és pour usiner des surfaces intérieures de révolution dans une ou- verture cylindrique débouchante, on peut utiliser un système ne comportant pas le canal 15 car le liquide, en même temps que les produits résultant de la consommation de l'électrode 14i.est évacué directement par l'ouverture existant dans la pièce usinée 9. Le dispositif comporte en outre une source 16 d'impulsions électriques d'érosion dont le pôle négatif est relié au tube porteur 13 et par conséquent également à l'élec- trode 14 à l'aide d'un conducteur 161, tandis que le pôle po- sitif de la source 16 est relié à la pièce à usiner 9 à l'ai- de du conducteur 162 et d'un contact él.astique.-163. La source 16 d'impulsions d'érosion est comman- dée par un appareil réglable 17, lui-même commandé par le ré- gulateur 18 du moteur électrique 7. Le régulateur 18 permet, au cours de l'usinage par électro-érosion, d'effectuer la com- mande du moteur électrique 7 en fonction de la tension exis- tant entre l'électrode 14 et la surface de révolution usinée. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: 9- -On monte la pièce/à usiner sur le manchon cylin- drique de guidage 10 après avoir fait tourner l'électrode 14 d'un angle approprié pour permettre ce montage. Ensuite la pièce 9 est entourée par la courroie 6 et, à l'aide de l'appareil de commande 17, le moteur élec- trique 3 est excité de façon à faire tourner la pièce 9 à une vitesse angulaire d'environ 600 à 100 tr/min;la sourceld'impul- sions d'érosion est enclenchée, le dispositif de rinçage pré- cité, et non représenté, ainsi que le moteur électrique 7 sont mis en marche de façon-à faire exécuter, à l'aide de la transmission 8, un mouvement de rotation par micro-avances à l'électrode 14, ce qui permet de commencer l'usinage de la sur- face correspondante suivant le principe de l'usinage par im- pulsions d'électro-érosion. Cet usinage se poursuit jusqu'à ce qu'on ait obtenu la forme désirée pour la surface à usiner et la machine est alors arrêtée. L'électrode 14 est ramenée par rotation dans sa position initiale, la courroie 6 est enlevée et la pièce usinée 9 est démontée du *manchon de guidage 10, puis une autre pièce 9 est mise en-place dans ce manchon et le processus-décrit ci-dessus est répété. Les paramètres d'électro-érosion peuvent ê- tre réglés en fonction de-la rugosité désirée de la surface usinée à l'aide de l'appareil de commande 17 et d'un comp- teur 80 comportant un microcontacteur. Dansle mode de réalisation des figures 3 et 4 on usine d'abord, de la manière précédemment décrite, un évidement cylindrique intérieur, visible sur la figure 3, à l'aide d'une électrode de profil correspondant 14 - par exemple une électrode cylindrique. - Ensuite on met en place l'électrode conique 141 (figure 4) dans cet évidement cylindrique intérieur ainsi formé, on la fait tourner jusqu'à la position excentrique re- présentéç et on procède à l'usinage, en opérant par micro-avan- de l'électrode ces axiales/141, qui peuvent être produites par exemple par - le mécanisme décrit dans le brevet tchécoslovaque NI 170.857, et en faisant tourner simultanément la pièce 9 de façon continue. On peut former ainsi par électro-érosion la-surface conique désirée. Il est également possible de faire tourner la pièce 9 en cours d'usinage en n'imprimant à l'électrode qu'une micro-avance Si on désigne par D2 le diamètre maximal de la surface de révolution usinée, il est possible d'obtenir avec le dispositif selon l'invention un rapport D2/D1 ap- proximativement de l'ordre de 5/3, D1 désignant le diamètre' de guidage précité de la pièce 9. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour usiner des surfaces inté- rieures de pièces métalliques dans une cavité cylindrique. de forme très allongée, éventuellement dans une ouverture cylindrique continue o, pour l'usinage, une électrode (14) est reliée au pôle négatif d'une source d'impulsions d'érosiontandis que le pôle positif de cette source est relié électriquement à la pièce métallique à usiner, ca- ractérisé en ce qu'une électrode (14) est fixée avec- continuité électrique sur un tube porteur (13) qui est monté à rotation et excentriquement dans un manchon cylin- drique de guidage (10), par rapport-auquel elle est iso- lée et dont le diamètre extérieur (D1) correspond au diamè- tre intérieur de la cavité cylindrique (90), cette électro- de pouvant être amenée dans une position d'introduction o son contour en vue axiale est le même que celui du manchon de guidage (10) ou est intérieur à ce dernier. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'isolation entre le manchon cylindrique* porteur (10) et le tube porteur (13) est réalisée sous la forme d'une garniture isolante (12) prévue dans le manchon cylindrique porteur (10) et dans laquelle ledit tube por- teur (13) est monté à rotation. - 3. Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce qu'il est prévu un canal(15) dans la gar- niture isolante (12). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 'le tube porteur (13) est re- lié à un mécanisme (7,8) de rotation par micro-avances de l'électrode (14) ,tandis que la pièce à usiner (9) est reliée à un mécanisme d'entraînement de travail (3,4). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube porteur(13) est relié à un mécanisme de déplacement axial par micro-avances.