Brevet FR2483826A1 — publié le 19811211

Machine d'électro-érosion à usinage par fil. La présente invention concerne de façon générale une machine d'électro-érosion à usinage par fil, et notamment un dispo- sitif perfectionné pour amener un courant d'usinage à un fil-électrode-outil mobile dans une machine d'électro- érosion à usinage par fil, ainsi qu'une machine d'électro- érosion à usinage par fil perfectionnée comportant un tel dispositif d'amenée du courant. Une machine d'électro-érosion à usinage par fil, qui est également appelée machine d'électro-érosion à fil mobile ou circulant, utilise habituellement une mince électrode- outil allongée sous la forme d'un fil, d'un filament ou d'un ruban (appelée généralement ci-après "fil-électrode- outil" ou plus simplement "fil-électrode"), par exemple en tungstène, en laiton ou en cuivre, et dont l'épaisseur est généralement comprise entre 0,05 et 0,5 mm. La machine com- porte de façon habituelle des moyens d'entraînement, par exemple un cabestan et des rouleaux pinceurs, pour déplacer axialement le fil-électrode selon un trajet continu s'éten- dant d'un côté d'amenée ou d'alimentation, par exemple à partir d'une bobine de stockage, à un côté de reprise, par exemple une bobine de reprise, en traversant la zone d'une pièce à usiner. La machine comporte également une source de courant d'électro-érosion pour amener un courant d'usinage entre le fil-électrode mobile et la pièce au travers d'un petit intervalle d'usinage balayé par un liquide d'usinage qui peut être, soit un électrolyte liquide, soit un diélec- trique liquide, tel que de l'eau distillée ou du kérosène. La source de courant est, typiquement ou de préférence, adaptée pour fournir entre l'électrode-outil et la pièce à usiner une succession d'impulsions électriques pour exci- ter électriquement l'intervalle d'usinage rempli de liquide. Lorsque l'intervalle est ainsi excité, de la matière est enlevée sur la pièce, électrophysiquement et/ou électro- chimiquement, en fonction du type du liquide d'usinage, de façon à "usiner" la pièce. Dans une machine d'électro-érosion à fil mobile d'une certaine complexité, des agents abrasifs sont incorporés dans le liquide d'usinage pour faciliter mécaniquement l'enlèvement de matière ou la'stabilité de l'action d'électro-érosion, améliorant ainsi le rendement du processus d'enlèvement de matière. Au fur et à mesure de l'enlèvement de matière, la pièce est déplacée par rapport à l'électrode-outil se déplaçant axialement et sensiblement transversalement à son axe selon un trajet prescrit, de façon appropriée selon les ordres d'une commande numérique, pour former dans la pièce une découpe appropriée avec la précision recherchée. Pour amener le courant d'usinage au fil-électrode mobile, on utilise habituellement un balai raccordé à une borne de sortie de la source de courant, l'autre borne de sortie de cette source étant raccordée à la pièce. Le balai, sous la forme d'un bloc, est habituellement disposé au voisinage immédiat des éléments de guidage et entre ceux-ci, et il est positionné de façon à s'appliquer contre le fil-électrode se déplaçant d'un élément de guidage à l'autre. Pour assurer un contact électrique satisfaisant avec le fil-électrode mobile, le balai doit être appliqué sous une pression impor- tante contre cette électrode-outil qui est mince et qui se déplace en étant fortement tendue. Ainsi, le balai s'use et il s'y forme une rainure dont la largeur correspond à l'épaisseur du fil-électrode. La profondeur de cette rainure augmente rapidement de telle sorte que le balai devient inu- tilisable et qu'on doit le remplacer par un balai neuf après un laps de temps relativement court. Ce laps de temps est encore réduit lorsque le liquide d'usinage contient en sus- pension des agents abrasifs. On peut donc voir que la dispo- sition classique utilisée pour amener le courant électrique à l'électrodeoutil soulève des problèmes pratiques et réduit considérablement le rendement des machines d'électro-érosion à fil mobile. C'est en conséquence un but important de la présente inven- tion de procurer un dispositif amélioré pour amener, par un bloc balai, un courant d'usinage à un fil-électrode-outil se déplaçant axialement dans une machine d'électro-érosion à usinage par fil, qui puisse prolonger de façon notable la durée de vie du bloc balai. Un autre but de l'invention est de procurer une machine d'électro-érosion à usinage par fil comportant un tel dispo- sitif amélioré permettant d'augmenter de façon notable le rendement opérationnel. Selon l'invention, ces buts sont atteints par un dispositif pour amener un courant d'usinage à un fil-électrode-outil continu dans une machine d'électro-érosion à usinage par fil, comportant des moyens d'entraînement pour déplacer axialement le fil-électrode, fortement tendu depuis un côté alimentation jusqu'à un côté reprise selon un trajet prédéterminé continu entre le côté alimentation et le côté reprise et s'étendant à travers la région d'une pièce à usiner, et des moyens d'alimentation en courant ayant deux bornes de sortie pour fournir le courant d'usinage entre le fil-électrode et la pièce à usiner au travers de l'intervalle d'usinage balayé par un liquide d'usinage, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc balai pouvant être électriquement raccordé à l'une des bornes de sortie de la source de courant et ayant une surface conductrice du courant plane disposée sur le trajet prédéterminé continu pour établir un contact électrique glissant avec le fil-électrode se déplaçant axia- lement, un arbre tournant fixé au bloc balai et ayant un axe de rotation perpendiculaire à cette surface conductrice de courant, et des moyens de moteur couplés fonctionnellement à l'arbre tournant pour faire tourner le bloc balai autour de cet axe et déplacer ainsi en rotation la surface conduc- trice de courant plane en contact glissant tangentiel avec le fil-électrode-outil se déplaçant axialement. L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation en liaison avec le dessin joint, sur le- quel la figure unique est une vue en perspective représen- tant schématiquement un ensemble d'électro-érosion à usinage par fil comportant un dispositif selon l'invention. Sur le dessin, un fil-électrode-outil continu 1, en cuivre laiton, tungstène, ou autre matière classique de fil-électrode, ayant un diamètre ou une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,5 mm, est amené d'une bobine d'alimentation 2 et recueilli sur une bobine de reprise 3. Le trajet continu du fil-électrode 1 comporte trois rouleaux de guidage parallèles 4, 5 et 6 autour desquels il passe plusieurs fois pour former une nappe délimitant un volume fermé. Le fil-électrode continu 1 est fortement tendu sur tout le trajet entre la bobine d'alimen- tation 2 et la bobine de reprise 3. Le fil-électrode 1 s'étendant entre les rouleaux 4 et 5 constitue le côté inférieur du triangle et définit une surface d'usinage pour une pièce 7. Les rouleaux de guidage 4, 5 et 6 ont, de pré- férence, plusieurs gorges pour recevoir la multiplicité de boucles du fil-électrode 1 de façon que ces boucles ne puis- sent s'échapper. Les rouleaux de guidage 4 et 5 sont conçus pour pouvoir -- tourner autour de leurs axes et le rouleau de guidage 6 est entraîné en rotation autour de son axe par un moteur 8 de façon à déplacer axialement le fil-électrode 1 s'étendant de façon continue entre la bobine d'alimentation 2 et la bobine de reprise 3 en traversant la 1igion de la pièce à usiner 7. Entre la bobine d'alimentation 2 et le rouleau de 24e83825 guidage 4 sont montés des rouleaux de freinage 9, lesquels sont entraînés par un moteur 10 pour appliquer une tension suffisante sur les différentes boucles du fil-électrode 1 entraîné axialement autour des rouleaux de guidage 4,5 et 6. La pièce 7 est habituellement portée sur une table de tra- vail (non représentée) qui est entraînée par des moteurs (non représentés) pour être déplacée en relation d'usinage avec la multiplicité de boucles parallèles du fil-électrode 1 s'étendant entre les rouleaux 4 et 5. La pièce 7 est dépla- cée avec la table dans une, deux ou trois dimensions de fa- çon que les boucles du fil-électrode 1 y usinent par électro- érosion les découpes voulues. Une buse 11, disposée au- dessus de la pièce 7, amène un liquide d'usinage, par exem- ple de l'eau distillée ou un électrolyte, dans la zone d'usi- nage définie par la multiplicité de brins parallèles de l'électrode-outil 1 et de la pièce 7. De préférence, le liquide d'usinage contient de fines particules abrasives, par exemple des particules de 1 à 100 microns de dimension, en carbure de titane, nitrure de titane, carbure de bore, nitrure de bore, carbure de silicium, alumine et/ou silice, en suspension dans le liquide pour faciliter mécaniquement le processus d'usinage. Un courant d'usinage d'électro-érosion,de façon caractéris- tique et préférentielle sous la forme d'une succession d'im- pulsions électriques, est fourni par une source de courant 12 au travers de l'intervalle d'usinage pour enlever par électro-érosion de la matière sur la pièce 7. Dans ce but, une borne de sortie de la source de courant 12 est raccordée électriquement à la pièce 7 par un conducteur 13 et un bloc conducteur (non représenté) auquel est fixée la pièce 7. L'autre borne de la source de courant 12 est raccordée élec- triquement par un conducteur 14 à la multiplicité de brins parallèles de fil-électrode 11 s'étendant et se déplaçant entre le rouleau de guidage 5 et le rouleau de guidage 6, par l'intermédiaire d'un dispositif conducteur de courant 15 selon l'invention. 24 38P3 Ce dispositif 15 comporte un bloc balai tournant.16 sous la forme d'un cylindre ou d'une colonne cylindrique en une matière de balai classique, par exemple du carbone. Une face terminale 16a du bloc 16 est disposée en contact avec la multiplicité de boucles du fil-électrode 1 s'étendant entre les rouleaux de guidage 5 et 6. Le bloc 16 peut être soumis à des moyens de pression, par exemple un ressort (non représenté), de façon que sa face terminale 16a soit appliquée sous pression en contact avec la multiplicité de brins parallèles du fil-électrode 1. Un arbre tournant 17 est fixé au bloc balai cylindrique 16, coaxialement à l'axe de ce dernier, et son axe est perpendiculaire au plan de la face terminale 16a; lorsque cet arbre tourne, il est mainte- nu en contact glissant avec un balai fixe 18 raccordé au conducteur 14 conduisant à la source de courant d'électro- érosion 12. Un pignon droit 19 est fixé sur l'arbre 18 et engrène avec un autre pignon droit 20, qui est à son tour fixé sur l'arbre d'entraînement 21 d'un moteur 22, par exem- ple un moteur à courant continu ou un moteur pas à pas. Le moteur 22 est entraîné de façon continue. La rotation de ce moteur 22 est transmise par les pignons 20, 19 à l'arbre 18 pour faire tourner le bloc balai cylindrique 16a alimenté, par l'intermédiaire du balai fixe 18, en courant d'usinage en provenance du conducteur 14. Ainsi, la face terminale 16a du bloc 16 est entraînée en rotation en contact glissant tangentiel avec la multiplicité de brins parallèles du fil- électrode se déplaçant entre les rouleaux de guidage 5 et 6, ce qui réduit l'usure et la répartition de façon sensiblement uniforme sur toute sa surface. En conséquence, la diminution de l'épaisseur du bloc balai 16, du fait de l'usure, est considérablement réduite par rapport à un balai classique qui s'use du fait des rainures qui s'y forment. En consé- quence, un bloc balai selon l'invention peut résister à un service beaucoup plus long et présente une durée de vie beau- coup plus longue qu'un balai réalisé et disposé selon la technique antérieure. Par exemple, dans une opération d'électro-érosion à usinage par fil, en utilisant un fil-électrode en cuivre d'un dia- mètre de 0,2 mm, un balai en carbone classique a un taux d'usure d'environ 1,8 mm/heure, tandis qu'un bloc balai en carbone réalisé de façon générale comme il est représenté et tournant à 10 tours par minute selon l'invention, a un taux d'usure de 0,06 mm/heure, très inférieur au taux d'usure classique, et la face du balai est continuellement renouve- lée, ce qui permet à l'opération d'usinage de continuer avec une stabilité accrue avec un rendement très supérieur. On voit par ailleurs en 23 une plaque ou bloc de raclage en carbone ou en plastique, présentant plusieurs encoches 24 pour y recevoir la multiplicité de brins de fil-électrode 1 en déplacement; cette plaque ou bloc sert à enlever par raclage les agents abrasifs et/ou les copeaux d'usinage ou autres produits adhérant sur les brins du fil se déplaçant en coopération avec la face de contact 16a du bloc balai tournant 16 entre les rouleaux de guidage 5 et 6. La racle 23 est appliquée par des moyens de ressorts ou d'autres moyens de pression en contact de pression avec la multiplicité de brins de fil-électrode pour empêcher ces particules abrasives de produits d'usinage de pénétrer entre la face du balai 16a et le fil-électrode 1. Les particules abrasives et copeaux d'usinage, les goudrons et autres produits accélèrent l'usure de la face de balai 16a et tendent à perturber la régularité de l'arrivée de courant entre la face de balai 16a et le fil-électrode 1. En conséquence, cette racle 23 diminue l'usure de la face de balai 16a et assure une arrivée de courant stabilisée entre cette face de balai 16a et le fil- électrode 1. La présente invention procure ainsi un dispositif pour amener un courant d'usinage à un fil-électrode-outil mobile dans une machine d'électroérosion à usinage par fil, le disposi-= tif ayant un balai dont la durée de vie est très supérieure à celle du balai de la technique antérieure, et procurant une conduction de courant améliorée. Revendications 1. Dispositif pour amener un courant d'usinage à un fil- électrode-outil continu (1) dans une machine d'électro- érosion à usinage par fil comportant des moyens d'entraî- nement pour déplacer axialement le fil-électrode fortement tendu depuis un côté alimentation (2) jusqu'à un c8té reprise (3) selon un trajet prédéterminé continu entre le côté alimentation et le côté reprise et s'étendant à travers la zone d'une pièce à usiner (7), et des moyens d'alimenta- tion en courant (12) ayant deux bornes de sortie pour fournir le courant d'usinage entre le fil-électrode et la pièce à usiner à travers d'un intervalle d'usinage balayé par un liquide d'usinage, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc balai (16) pouvant être électriquement raccordé à l'une des deux bornes de sortie et ayant une surface conductrice du courant plane (16a) disposée sur le trajet prédéterminé du fil pour établir un contact électrique glissant avec le fil- électrode se déplaçant axialement, un arbre tournant (17) fixé au bloc balai et ayant un axe de rotation perpendiculaire à cette surface conductrice de courant plane, et des moyens de moteur (22) couplés fonctionnellement à l'arbre tournant pour faire tourner le bloc balai autour de cet axe et dépla- cer ainsi en rotation ladite surface conductrice de courant plane en contact glissant tangentiel avec le fil-électrode- outil se déplaçant axialement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un corps racleur (23) disposé entre l'inter- valle d'usinage et l'emplacement de la surface conductrice de courant plane, et formé pour recevoir le fil-électrode mobile pour en racler les produits d'intervalle adhérant sur ce fil-électrode, afin de les empêcher d'être introduits sur la surface conductrice de courant. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette machine comporte plusieurs rouleaux de guidage (4, 5, 6) autour desquels le fil-électrode-outil passe plu- 24e382 ' sieurs fois pour former une multiplicité de brins parallèles de fil-électrode et en ce que cette surface conductrice de courant plane est adaptée pour être en contact avec cette multiplicité de brins parallèles de fil-électrode. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que cette machine comporte des moyens (11) pour introduire dans l'intervalle d'usinage le liquide d'usinage contenant en suspension des particules abrasives. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un élément râcleur disposé en aval de l'in- tervalle d'usinage et formé pour recevoir la multiplicité de brins parallèles de fil-électrode pour en éliminer par raclage les particules abrasives adhérant sur ces brins, afin de les empêcher d'être transportées sur la surface conductrice de courant.