Brevet FR2476397A1 — publié le 19810821

1i 2476397 La présente invention concerne un ensemble conducteur de courant pour amener un courant d'usinage à un fil électrode se déplaçant axia ement dans une machine d'électroérosion à coupe oar fil. Une machine d'êlectroérosion à fLii mobile utilise un fil électrode continu en un métal tel que du cuivre ou du tungstène ou en un alliage tel que du laiton, dont le diamètre est géné- ralement compris entre 0,05 et 0,5 mm. Le fil électrode est déplacé axialement par des moyens d'entrainement et il est ainsi avancé et transporté d'un côté alimentation à un coté de reprise à travers une zone d'usinage dans la région de la pièce à usiner, à une vitesse de déplacement axial de l'ordre de 1 à 2 m/min. Afin de définir la zone d'usinage, deux éléments de guidage peu- vent être disposés pour constituer un trajet rectiligne le long duquel passe le fil électrode, en juxtaposition avec la pièce à usiner et en ménageant un minuscule intervalle d'usinage. Un liquide d'usinage, par exemple un diélectrique liquide tel que de l'eau distillée ou un électrolyte liquide, est amené pour remplir et balayer l'intervalle d'usinage, tandis qu'un courant électrique est appliqué entre le fil électrode et la pièce pour produire une succession de décharges électriques et/ou une in- tense action électrolytique à travers le milieu liquide, d'o il résulte un enlèvement par électroérosion de matière sur la pièce. Au fur et à mesure de l'enlèvement de matière, la pièce est déplacée par rapport à l'électrode axialement mobile, en général transversalement à l'axe de l'électrode selon un trajet déterminé pour former dans la pièce une découpe déterminée. Sur le trajet du fil, les moyens d'entrainement sont nor- malement constitués par des galets d'entrainement entrainés par un moteur et montés immédiatement en amont du côté de reprise pour exercer sur le fil une force de traction. Des galets de freinage entraînés par un moteur peuvent en outre être montés immédiatement en aval du côté alimentation pour assurer que le fil se déplace en étant tendu sous une tension appropriée et à une vitesse d'avance déterminée le long du trajet et à travers la zone d'usinage définie entre les éléments de guidage. En outre, et en fonction des emplacements des côtés alimentation et reprise du fil, on peut monter d'autres éléments de guidage du fil sur le trajet de ce dernier pour modifier l'orientation du trajet depuis le côoté alimentation jusqu'à la zone d'usinage et de cette dernire jusqu'au cbté reprise. Jusqu'ici, on a utilisé de nombreuses formes d'éléments de guidage d'usinage. C'est ainsi qu'on a utilisé une filière ou un passage interne formé à travers un élément massif allongé. Toutefois, avec une telle structure, le montage et le démontage du fil continu est peu pratique. Sous une autre forme, une en- coche en forme de V formée sur un corps de guidage fixe constitue une surface de portée pour le fil mobile, mais ce dernier tend à en sortir, ce qui donne lieu à des imprécisions d'usinage. Les moyens pour amener le courant d'usinage au fil élec- trode mobile se présentaient jusqu'ici sous deux formes. Dans une première forme, un bloc électrique bon conducteur avec une borne ou élément terminal raccordé par un câble à une source de courant d'usinage présente un téton ou une saillie, formé avec un évidement disposé sur le trajet du fil mobile. Le bloc est monté sur une partie de la machine d'électroérosion et le fil électrode est guidé de façon à passer à travers l'évide- ment du téton en contact de frottement avec celui-ci. Du fait des petites irrégularités de surface, le fil mobile tend à être rayé sur l'évidement de guidage ouvert et en conséquence, il tend à flotter, à basculer ou à sauter localement, d'o il ré- sulte des vibrations irrégulières du fil dues à des variations de sa tension. Il en résulte la formation d'ondulations ou de balafres longitudinales indésirables sur la surface de la pièce usinée, ce qui risque de détériorer le fini de surface et la précision d'usinage. En outre, des décharges électriques indé- sirables sont créées entre la surface du fil flottant et l'évi- dement du téton, et les défectuosités de la surface de guidage résultant de ces décharges facilitent les striures et le déve- loppement de décharges anormales; il peut également en résulter une rupture du fil électrode. Sous une deuxième forme, un galet conducteur est supporté en rotation par des roulements à billes sur, un bloc conducteur ayant une borne raccordée, par un câble, à une source de courant d'usinage et comporte un évidement périphérique situé sur le trajet du fil. Ici encore, le bloc est monté sur une partie de -la machine d'électroérosion et le fil électrode est guidé pour passer à travers l'évidement. Dans cette disposition, il s'ajoute le problème de décharges électriques anormales sur les roulements à billes entre le bloc conducteur et le galet, ce qui tend à -3 2416397 endommager les roulements à billes et de ce fait à empêcher une rotation régulière du galet conducteur, ce qui limite la vie de l'ensemble conducteur. C'est en conséquence un but important de la présente in- vention de procurer un ensemble conducteur de courant pour amene: In courant d'usinage à un fil électrode entraîné dans une machin d'électroérosion à fil mobile qui assure un passage régulier du fil électrode, élimine le développement de décharges électriques indésirables entre le fil électrode entraîné et la surface de guidage et -ermette une durée de vie prolongée. Selon la présente invention, un ensemble conducteur de courant pour amener un courant d'usinage à un fil électrode axia lement déilacé par des moyens d'entrafinement et ainsi transporté de façon continue d'un côté ali.ientation à un côté reprise à travers la zone d'une pièce à usiner dans une machine d'électro- érosion, se caractérise en ce qu'il comporte deux galets co- planaires et pouvant tourner autour de leurs axes respectifs parallèles l'un à l'autre, et recevant le fil électrode entre leurs périphéries respectives, des moyens pour appliquer les galets l'un contre l'autre et presser le fil électrode entre les dites périphéries, et un-moyen de balai raccordable électrique- ment à une source de courant d'usinage et adapté pour être en contact électrique avec une joue d'un des galets qui est électri quement conducteur pour amener le courant d'usinage au fil élec- trodeo De préférence, Xe galet presseur ou l'un des galets qui est appliqué vers l'autreen sa périphérie en une matière élas- tomère. De préférence, le moyen de balai est formé d'un corps en cuivre, en graphite ou en un mélange de ces deux corps, con- tenant un lubrifiant à l'état solide finement divisé et unifor- mément réparti au moins sur la surface du corps en contact avec la joue du galet. lie lubrifiant à l'état solide est, de préféren constitué par du bisulfure de molybdène ou du bisulfure de tung- stène. L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint sur lequel: - la fig. 1 est une vue en plan en coupe d'un dispositif de téton conventionnel pour amener un courant d'usinage à un 4 2476397 fil électrode mobile; - la fig. 2 est une vue en plan en coupe d'un dispositif de galet conventionnel pour amener un courant d'usinage à un fil électrode; - la fig. 3 est une vue en plan en coupe illustrant un ensemble conducteur de courant-Dour un fil électrode selon la présente invention; - la fig. 4 est une vue en élévation et en coupe montrant la disposition de deux galets coplanaires guidant le fil élec- -10 trode entrainé selon la présente invention; et - la fig. 5 est une vue en élévation montrant schématique- ment une disposition d'électroérosion à fil mobile avec une rea- lisation de la présente invention. La figure 1 montre un dispositif de téton conventionnel pour amener un courant d'usinage à un fil électrode mobile 1. Le dispositif comporte un bloc électriquement conducteur 2 avec une borne 3 raccordée par un câble 4 à une source de courant d'usinage (non représentée). Le bloc 2 comporte un teton ou saillie 5 dans lequel est formé un évidement 6 situé sur le tra- jet du fil mobile. Le bloc 2 est monté sur une partie de la ma- chine d'électroérosion (non représentée) et le fil électrode 1 est guidé de façon à passer à travers l'évidement 6 en contact de frottement avec celui-ci. Dans ce dispositif, du fait des petites irrégularités de surface, le fil mobile 1 tend à être rayé sur l'évidement de guidage ouvert et en conséquence tend à flotter, à basculer ou à sauter localement; du fait des varia- tions de tension qui en résultent, le fil 1 vibre irrégulièrement. Il en résulte la formation d'ondulations ou de balafres longitu- dinales indésirables sur la surface de la pièce (non représentée) usinée, ce qui détruit la précision d'usinage et la qualité de la finition. En outre, des décharges électriques indésirables se développent entre la surface du fil flottant 1 et l'évidement 6 du téton, et il subsiste des défauts résultant de ces décharges anormales; par ailleurs, le fil électrode 1 risque ae se rompre0 Sous une autre forme de l'ensemble conventionnel conducteur de courant représentée sur la fig. 2, un galet conducteur 7 est monté en rotation sur des roulements à billes 10 sur un support conducteur 8, avec une borne 3 et un évidement périphérique 9 situé sur le trajet du fil mobile. Le support 8 est monté sur une partie de la machine d'électroérosion et le fil électrode 1 est guidé à travers l'évidement 9. Dans cette disposition, il s'ajoute le problème des décharges électriques anormales sur les roulements à billes 10 entre le support conducteur 8 et le galet conducteur 7 ce qui tend à endommager les roulements à billes 10, empêche une rotation régulière du galet 7 et limite la vie de l'ensemble con- ducteur. Un ensemble 11 selon la présente invention est représenté sur la fig. 3 et comporte un premier galet 12, électriquement conducteur et dont l'axe 12a est supporté en rotation par des paliers à billes 13 sur un support 14 monté sur une partie de la machine d'électroérosion (non représentée). Le support 14 peut ne pas être électriquement conducteur et un bottier 15 est fixé sur lui. Le boitier 15 est dessiné à retenir un corps de balai 16 cou- lissant à l'intérieur, celui-ci étant électriquement conducteur et avantageusement composé de cuivre, de graphite ou d'un matériau composite cuivre-grapbite, contenant de preference un lubrifiant à l'état solide tel que du bisulfure de tungstène ou du bisulfure de molybdène, finement divisé et uniformément réparti dans le corps. Une borne 17 est fixée sur le corps de balai 16 et est raccordée ar un câble 4 à une source de courant d'usinage (non représente); le corps de balai 16 est également appliqué contre une joue du galet 12 par l'intermédiaire d'un ressort 18 logé dans le boutier creux 15. Une vis 19 est vissée dans le boitier creux 15 et est maintenue à L'endroit voulu pour régler la posi- tion du corps de balai 16 à l'intérieur et de ce fait, la pression d'application du corps 16 contre le galet 12. Ces moyens d'appli- cation peuvent être remplacés par toute autre disposition connue, par exemple un vérin actionné par un fluide sous pression. Lorsque le support 14 est électriquement conducteur, le bottier 15 doit être en un matériau électriquement isolant ou bien on doit prévoir une isolation appropriée entre le bottier 15, lorsqu'il est électriquement conducteur, et le corps de balai conducteur 16. Le lubrifiant à l'état solide, lorsqu'il est contenu dans le corps de balai 16, doit être réparti au moins sur la sur- face du corps 16 venant en contact avec le galet 12. Le galet 12 peut en général être en cuivre. L'axe 20a d'un deuxième galet 20 s'étend parallèlement à l'axe 12a du premier galet 12 et les deux galets sont disposés dans le même plan. L'axe 20a est monté à rotation dans un roule- ment à biLles 21 sur un support 22 qui est logé à coulissement 6 2416397 dans un bottier creux 23 et qui peut être déplacé en direction de la partie de la machine d'électroérosion sur laquelle est monté le premier galet. Les moyens pour appliquer le deuxième galet 20 vers le premier galet 12 comportent un ressort 24 logé dans le boltier creux 23 et en contact avec le support mobile 22. Une vis 25 est vissée dans le boltier creux 23 et est maintenue à une position donnée pour régler la pression d'application du deuxième galet 20 sur le premier galet 12. Ces moyens peuvent être remplacés par tout autre moyen connu, par exemple un vérin actionné par un fluide sous pression. Le fil électrode 1 est disposé entre les périphéries 12 b du premier galet 12 et 20b du deuxième galet 20. La vis 25 est vissée pour pousser le support 22 et de ce fait le deuxième galet 20 en direction du premier galet 12 et presser ainsi le fil élec- trode 1 entre les périphéries opposées 20b et 12b en liaison avec la force élastique exercée par le ressort 24. Une pression d'ap- plication appropriée est établie par la position de la vis 25 vissée dans le bogtier creux 23 et, lorsque le fil électrode 1 est axialement déplacé par des moyens d'entraînement (non repré- sentés), cette pression d'application fait tourner les galets 12 et 20 sans glissement. Le corps de balai 16 est appliqué contre le galet tournant 12 sous l'action de la force élastique du ressort 18 pour amener le courant d'usinage au fil électrode 1. Une pres- sion de contact appropriée est établie par la position de la vis 19 vissée dans le bottier creux 15. Du fait qu'il n'y a pas de glissement entre le fil électrode mobile 1 et le galet conducteur 12, -entra'n. en rotation par le fil, et que le fil électrode mobile 1, lorsqu'il passe sur le galet conducteur 12, est fermement maintenu en con- tact avec lui iar le galet presseur 20, il n'y a cas de flottement indésirable du fil électrode 1, et de ce fait, aucune déchamge Alectrique dcnmageable entre les surfaces en contact conme d.ans les ensembles conventionnels.Le fil électrode 1 peut défiler régulièrement sans provoquer les vibrations qui nui- sent à la précision d'usinage et au fini de surface. En outre, du fait que le courant d'usinage est conduit directement au galet 12 sans l'intermédiaire de pièces de paliers, oh obtient une durée de vie plus longue pour le galet conducteur 12 et de ce fait pour l'ensemble. On a en outre trouvé que l'emploi d'un corps de balai 16 contenant un lubrifiant à l'état solide assure une meilleure transmission du courant d'usinage au fil électrode 1o De préférence, la périphérie 12b du galet conducteur et pressé 12 est évidée comme il est représenté pour faciliter la retenue du fil électrode 1. Dans ce cas, la périphérie 20b du galet presseur 20 peut également être évidée. On a également trouvé qu'il était souhaitable qu'au moins la partie périphérique du galet presseur 20 soit en une matière élastomère. En conséquence, la fig. 4 montre un galet presseur modifié comportant une portion de galet intérieure 20c rigide et une portion de galet extérieure 20d en une matière élastomère telle que du caoutchouc naturel ou synthétique. Lorsque le fil électrode 1 passe sur le galet conducteur 12 en étant en contact avec lui sur un angle 0 comme il est représenté, la portion de galet extérieure 20d du galet presseur 20 est déformée de sorte que le fil mobile 1 peut être fermement maintenu contre le gale1 conducteur 12, par la partie de sa longueur passant sur ce gale1 conducteur, pour assurer un meilleur passage du courant entre et Dans d'autres variantes de l'ensemble selon la présente invention, un balai 16 peut être prévu pour le galet presseur 2( de sorte que le courant d'usinage peut être amené au fil électrc 1 à la fois par le galet presseur 20 et le galet pressé 12. DanE ce cas, le galet presseur 20 ou la portion de galet extérieure d peut être en une matière élastomère rendue électriquement ci ductrice, par exemple un caoutchouc dans lequel sont réparties des particules électriquement conductrices (par exemple cuivre, graphite) en une quantité suffisante pour impartir à ca caoutchi une conductibilité électrique. De façon générale, le galet homo gène 20, de même que, la portion de galet intérieure 20c du gal en deux parties 20, lorsqu'il sert de conducteur supplémentaire peut être en cuivre. Dans une autre variante, l'un des galets 12 et 20, de préférence le galet conducteur 12, peut être prévu avec un évid ment périphérique (12b, 20b) par exemple sous la forme d'une en coche en forme de V, et l'autre galet peut être formé avec une périphérie ou un rebord plat (20b, comme on le voit sur la fig. L'évidement, c'est-à-dire l'évidement annulaire ou formé le lon de la périp érie du Premier galet, doit avoir une profondeur un forme et ada0tée pour y recevoir et y retenir le fil électrode lorsque la profondeur de retenue de l'évidement est inférieure diamètre du fil électrode 1, l'autre galet doit avoir une large supérieure à la largeur de l'évidement. Lorsque la profondeur d 8 2476397 retenue de l'évidement est supérieure au diamètre du fil 1, l'autre galet doit avoir une largeur inférieure à la largeur de l'évidement ou, en variante, peut être formé avec un rebord dont le profil est pratiquement complémentaire de celui de l'évi- dement et adaoté pour être entraâné en coopération avec lui. - La fig. 5 montre une disposition d'usinage par électro- érosion à fil mobile 30, avec des ensembles conducteurs de cou- rant selon la présente invention. Dans cette disposition, comme dans la pratique courante, un fil électrode continu 1 est avancé axialement et transporté d'un côté alimentation 31 représenté sous la forme d'un tambour d'alimentation a un coté de reprise 32 représenté sous la forme d'un tambour de reprise. Sur le trajet du fil électrode 1 sont prévus deux éléments de guidage fixes 33a et 33b conçus pour modifier la direction du déplacement du fil du côté alimentation 31 à une zone d'usinage 355, et de cette dernière au coté de reprise 32. Dans la zone d'usinage 35 sont juxtaposés une pièce à usiner W et le fil électrode mobile 1 pour former entre eux un-intervalle d'usinage. Un fluide d'usi- nage, par exemple de l'eau distillée ou tout autre liquide de nature diélectrique (par exemple un fluide d'usinage par déchar- ges électriques) ou un électrolyte liquide de conductibilité appropriée (par exemple un fluide d'usinage électrochimique) est introduit dans-la zone d'usinage 35. - De part et d'autre de la zone d'usinage et entre les élé- ments de guidage fixes 33a, 33b, sont prévus des éléments de guidage et de tenue du fil électrode, 36a et 36 b, pour positionner de façon précise le fil électrode mobile 1 dans une position d'u- sinage appropriée par rapport à la pièce W dans cet;e zone d'usi- nage 35. Chaque élément de guidage 36a, 36b se présente ici avan- tageusement sous forme de l'ensemble conducteur selon la présente invention. Une source de courant d'usinage électrique 37 a ainsi une borne de sortie raccordée a chacun de ses éléients 36a et 36b et son autre borne raccordée à la pièce W pour conduire le courant d'usinage entre cette dernière et le fil électrode à travers l'intervalle d'usinage. L'enlèvement de matière sur la pièce W s'effectue par décharges électriques ou par action élec- trochimique en fonction de la nature du liquide d'usinage et de la nature du courant d'usinage appliqué. Au fur et à mesure que l'usinage progresse, la pièce W, portée sur une table (non représentée), est déplacée par rapport 9 2476397 au fil électrode mobile 1 selon un trajet prescrit, de sorte qu'on produit dans la pièce une dGcoupe usinée correspondant au trajet prévu. on voit également sur le trajet du fil des galets d'en- trainement j8 entrainés par un moteur (non représenté) immédia- temenlt en amont du côté reprise 35, pour faire avancer de façon corntinue ou intermittente le fil électrode 1, et des galets de freinage 39 entraînés par un moteur (non représenté) iLimédiate- ment en aval du côté alimentation 52. Les galets d'entrainement 38 et les galets de freinage 39 permettent d'obtenir une vitesse de déplacement prédéterminée et une tension prédéterminée appli- quée au fil d'électrode 1. - 2476397 REVEIDICATIONS 1 Ensemble conducteur de courant pour amener un courant d'usinage à un fil électrode axialement déplacé par des moyens d'entraînement et ainsi transporté de façon continue d'un côté alimentation à un côté reprise à travers la région de la pièce à usiner, caractérisé en ce qu'il comporte deux galets copla- naires pouvant tourner autour de leurs axes respectifs et rece- vant entre leurs périphéries respectives ce fil électrode, des moyens pour appliquer ces galets l'un vers l'autre et presser ainsi entre leurs périphéries le fil électrode, et un moyen de balai raccordable électriquement à la source de courant d'usinage et adapté à être en contact électrique avec une joue de l'un de ces galets qui est électriquement conducteur pour amener le cou- rant au fil électrode. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pression pour appliquer le moyen de balai contre le galet; 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de balai est constitué par un corps électriquement conducteur en une substance choisie dans le groupe comprenant le cuivre, le graphite, et un matériau composite cuivre/graphite. 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ce corps contient un lubrifiant à l'état solide finement divisé et réparti au moins sur la région de sa surface en contact avec le galet. 5. Ensemble salon la revendication 4, caractérisé en ce que cette matière est une substance choisie dans le groupe com- prenant le bisulfure de molybdène et le bisulfure de tungstène. 6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des galets présente un évidement périphérique pour recevoir et retenir le fil électrode. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que cet évidement est une encoche en forme de V. 8. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'un des galets a un tel évidement ayant une profondeur inférieure au diamètre du fil électrode et que l'autre galet a une périphérie plane pour presser le fil électrode contre les parois de l'évidement. 9. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'un des galets a un évidement d'une profondeur très supé- il 2476397 rieure au diamètre du fil électrode et que l'autre galet a un rebord dont le profil est pratiquement complémentaire de celui de l'évidement. 10. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre galet est en une matière élastomère, au moins sur sa région périphérique.