Brevet FR2478512A1 — publié le 19810925

- 1 - L'invention se rapporte à un procédé pour enfiler une électrode-fil à travers un orifice dans une électrode-pièce d'une machine à découper par étincelage érosif, selon lequel un bout du fil est introduit dans un jet de fluide dirigé vers cet orifice pour être guidé par le jet jusque dans l'orifice. Il a déjà été déposé des dispositifs destinés à assurer automati- quement l'enfilage de l'électrode-fil dans un trou d'introduction prévu dans la pièce à découper. On peut citer, par exemple, le brevet USA N0 3. 987.270 ou encore la demande de brevet japonais NI 15.897/76. La i0 réalisation pratique du dispositif selon l'un ou l'autre de ces brevets est très difficile, sinon impossible, car le guidage du fil par un jet de liquide n'est pas suffisant pour amener de façon certaine l'extrémité du fil en regard de l'ouverture de la pièce. La présente invention permet d'éliminer ces difficultés et d'obtenir, de façon sûre, l'introduction automatique du fil. Le procédé selon lAinvention est caractérisé en ce qudon effectue un étirage et/ouunrecuitdufilettnredressement de celui-ci avant de le faire pénétrer dans le jet, et en ce qu'on contrôle la vitesse du déplacement du fil à l'intérieur de ce jet. Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de l'invention. La figure 1 est une coupe verticale schématique des principaux éléments fonctionnels d'une machine à découper par étincelage érosif, présentant une électrode-fil. - 2 - La figure 2 est une coupe axiale d'une buse pour le jet de fluide, appartenant à la machine représentée à la figure 1. La figure 3 représente un dispositif de coupe du fil, dispositif qui est également visible à la figure 1. En référence à la figure 1, une machine pour le découpage électro- érosif comprend un support 1 pour une pièce 2 à découper, ce support étant déplaçable horizontalement dans les directions X et Y par des moyens non représentés, mais bien connus en eux-mêmes. Une pièce 3, en forme de 'U", présente des guides 4 et 5 pour donner à un fil 30 une 1o direction rectiligne bien déterminée. Le fil 30 provient d'une bobine débitrice 7, portée par une plaque 8, solidaire de la pièce 3. Le fil 30 dévidé de la bobine 7 passe sur des galets de renvoi 9, 9' et 11 pour traverser une enceinte 17 constituant une zone de chauffage du fil 30. Ce chauffage peut être obtenu de toute manière, par exemple en faisant passer un courant électrique dans le fil 30. A la sortie de l'enceinte 17, le fil 30 aboutit à un dispositif d'alimentation 12. Celui-ci comprend un bloc-moteur 13 qui, par l'inter- médiaire d'un pignon associé à une roue libre 14, de type connu, non représentée en détail, et d'un entraînement par courroie 15, entraîne en rotation un cylindre d'alimentation 16 muni d'une gorge de guidage pour le fil 30. Le cylindre d'alimentation 16 est en outre muni d'un frein réglable, de type connu, qui ne sera donc pas représenté en détail et qui assure le maintien de la tension du fil durant le fonctionnement normal, à l'encontre de l'action d'un dispositif récepteur 40. Avant de parvenir au dispositif récepteur 40, le fil 30 passe contre des contacts 6 reliés à un générateur électrique non représenté, destiné à fournir des impulsions de tension pour faire éclater des étincelles érosives entre le fil 30 et la pièce 2 pour réaliser une découpe 18. Les contacts 6 sont généralement en tungstène tandis que les guides 4 et 5 sont en saphir. Après son passage sur le guide 5, le fil 30 passe dans une buse 20 alimentée en fluide sous pression par une conduite 26. Cette buse sera décrite plus en détail en référence à la figure 2. Elle est suivie d'un dispositif de coupe 45 qui sera décrit en référence à la figure 3. Le dispositif récepteur 40 comprend deux bandes sans fin 27 et 28 tournant en sens inverse et passant sur des galets 19. Ces bandes per- mettent de saisir l'extrémité du fil 30 après qu'il a traversé la pièce 2, et de l'amener à une bobine réceptrice 29. Les bandes 27 et 28 sont bien entendu mises en mouvement par un moteur qui n'est pas représenté car cette disposition est bien connue dans les machines de ce genre. Lorsqu'on désire commencer le travail de découpe d'une pièce 2, celle-ci comprend déjà un perçage prévu pour le passage du fil 30. L'orifice supérieur de ce perçage est alors placé sur la trajectoire du fil définie par les guides 4 et 5. Après avoir été coupé par le dispositif de coupe 45, le fil 30 est avancé en direction de l'orifice 10, tout en étant guidé par un jet de fluide 34 produit par la buse 20. Comme illustré à la figure 2, la buse 20 est agencée pour une traversée rectiligne du fil 30, la sortie de cette buse étant orientés ver l'orifice 10. Cette buse présente un canal annulaire 22 en forme générale d'entonnoir, ainsi qu'une pièce centrale conique 23, la forme de l'espace entre le canal et la pièce centrale étant choisie de façon à correspondre à un écoulement en régime laminaire non perturbé. On obtient donc, au niveau de l'embouchure 21 de la buse, un courant de fluide 34 cohérent et nettement délimité, entraînant avec lui, par frottement exercé par ce fluide, le fil qui se déplace beaucoup plus lentement. A l'intérieur de la pièce centrale 23 se trouve un canal de guidage du fil 24 à entrée évasée et à section progressivement réduite. Dans la zone de l'embouchure 21, la section libre du canal est encore plus grande que la section du fil, de sorte qu'il n'y a aucun contact lors du guidage coaxial. Le canal a donc une fonction de guidage uniquement dans le cas d'une sortie latérale du bout du fil, à sa première introduction dans la buse. - 4 - Le dispositif de coupe 45 comprend deux organes de coupe 46 et 47 déplaçables mutuellement l'un vers l'autre entre une position de repos et une position de travail, ainsi qu'un élément de guidage 47b qui occupe un emplacement adapté à la position de défilement normal du fil, tandis que l'arête de coupe 46a de l'autre organe de coupe n'avance que très peu sur la section du fil et sectionne par conséquent, conjointement avec l'arête de coupe 47a, le fil de façon impeccable, tout en laissant son extrémité pratiquement non repliée. Les organes de coupe sont déplacés l'un vers l'autre de façon synchronisée, par l'intermédiaire de moteurs hydrauliques 45a, 45b, réalisés sous forme de groupes a cylindres et à pistons. Ils sont ensuite ramenés en leur position de repos, sous l'action de ressorts de rappel représentés 45c et 45d. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Lorsqu'une opération est terminée, le fil 30 est tranché par le dispositif de coupe 45, le dispositif récepteur 40 fonctionnant encore un instant. Ceci permet d'enlever la pièce 2 et de la remplacer par une nouvelle, ou encore de déplacer la pièce à usiner, dans le cas o plusieurs découpes indépendantes doivent être effectuées dans une même pièce. Pour la nouvelle découpe à effectuer, on place l'orifice 10 d'intro- duction du fil sur l'axe de la buse 20 et l'on envoie le fluide dans la conduite 26 sous une pression pouvant atteindre, et même dépasser, une dizaine de bars. En même temps, le moteur 13 est mis sous tension, ce qui fait avancer le fil 30 à une vitesse prédéterminée, beaucoup plus petite que la vitesse de l'écoulement du fluide dans le jet 34. Grâce au fait que le fil, qui est généralement en cuivre ou en laiton, a été recuit dans l'enceinte 17, le métal a perdu son élasticité initiale et le fil est maintenu centré dans le jet 34 par les forces hydrodynamiques qui s'exer- cent sur lui. Le jet 34 étant dirigé contre l'orifice 10, le fil est amené jusqu'à cet orifice et pénètre dans celui-ci sans difficulté. Après avoir traversé la pièce 2, l'extrémité du fil vient buter contre la courroie 28 pour être happée ensuite entre les courroies 27 et 28. La vitesse de -5 défilement de ces courroies est plus élevée que la vitesse périphérique du cylindre 16, due à son entraînement par le moteur 13. Ce cylindre est donc entraîné à plus grande vitesse par le fil 30, grâce au mécanisme de roue libre mentionné plus haut, et la tension du fil est alors déterminée par l'action du frein qui agit sur ce cylindre. Il y a lieu de remarquer qu'en amont du cylindre 16, la tension du fil 30 dans l'enceinte 17 est déterminée par un frein 31 agissant sur le galet 11. La tension de ce fil 30 dans l'enceinte 17 est beaucoup plus faible que sa tension entre le cylindre 16 et le dispositif 40, c'est-à-dire sa tension dans la zone d'usinage. Le fait de recuire le fil avant de l'introduire dans le jet de liquide est très avantageux car le fil est devenu maléable et peut être conve- nablement dirigé vers l'orifice par un jet obtenu avec un fluide sous une pression relativement faible, de l'ordre de 1 à 2 bars. Toutefois, si l'on utilise un fluide sous haute pression, par exemple de l'ordre de une dizaine à plusieurs dizaines de bars, l'action de guidage du fil par le jet augmente et il est alors possible d'obtenir un guidage suffisant du fil sans qu'il soit nécessaire de procéder à un recuit au préalable. De toute façon on a intérêt à redresser le fil avant son intro- duction dans le jet. Ce redressement peut être effectué sans recuit par simple étirage à froid, bien que l'étirage à une température assez élevée, par exemple pour le laiton de 500 à 600 degrés, permet d'obtenir plus facilement de bons résultats. Il y a lieu de noter que, dans la forme d'exécution décrite, le redressement du fil est effectué par deux étirages successifs, à sa- voir un premier étirage dans la zone de chauffage 17 sous l'effet de la tension relativement faible due au frein 31 et un second étirage qui est effectué sous une tension plus forte entre le cylindre 16 et le dispositif récepteur 40, ce second étirage étant fait après un refroidissement partiel du fil, c'est-à-dire à une température inférieure à celle qu'il atteint dans la zone de chauffage mais supérieure à la température ambiante. - 6 - R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour enfiler une électrode-fil (30) à travers un orifice (10) dans une électrode-pièce (2) d'une machine à découper par étincelage érosif, selon lequel un bout du fil est introduit dans un jet de fluide (34) dirigé vers cet orifice (10) pour &tre guidé par le jet (34) jusque dans l'orifice (10), caractérisé en ce qu'on effectue un étirage et/ou un recuit du fil (30) et un redressement de celui-ci avant de le faire pénétrer dans le jet (34); et en ce qu'on contr3le la vitesse du déplacement du fil à l'intérieur de ce jet (34). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de déplacement du fil (30) est contr8lée de manière à maintenir cette vitesse à une valeur beaucoup plus petite que celle de l'écoulement du fluide dans le jet (34). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide utilisé dans le jet (34) est constitué par le fluide d'usi- nage et en ce qu'on maintient ce jet (34) après 1' opération d'enfilage de manière à produire un arrosage au moins partiel de la zone d'étincelage au cours de l'usinage. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on redresse le fil en lui faisant subir simultanément un recuit et un étirage. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on redresse le fil en le chauffant à une première température, puis en le laissant refroidir partiellement pour effectuer un étirage à une seconde température inférieure à la première, mais supérieure à la température ambiante. 6. Procédé selon la revendication 5,caractérisé en ce qu'on effectue un premier étirage du fil à la première température. 7. Procédé pour enfiler une électrode-fil (30) à travers un orifice (10) dans une électrode-pièce (2) d'une machine à découper -7 - par étincelage érosif, selon lequel un bout du fil (30) est conduit à travers cet orifice (10) par un jet de fluide (34) dirigé vers cet orifice, caractérisé en ce qu'il consiste à créer un jet de fluide (34) sous une pression d'au moins 5 bars et à faire avancer progres- sivement le fil (30) dans ce jet (34) en controlant la vitesse du déplacement de ce fil à l'intérieur de ce jet. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans une machine pour le découpage par étincelage, cette machine comprenant notamment un support (1) pour une pièce à découper (2), des moyens de guidage (4,5) pour donner la position désirée à l'électrode-fil (30) par rapport à la pièce (2), des moyens pour faire éclater des étincelles entre l'électrode-fil (30) et la pièce (2) et des moyens (40) pour faire défiler le fil (30) longitudinalement pour le renouveler au cours de l'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour amener l'électrodefil (30) dans une zone de chauffage (17), située en amont de la zone d'étincelage, des moyens (11, 16) pour exercer une traction longi- tudinale sur le fil (30) dans la zone de chauffage (17) et pour le faire avancer vers une buse (20) disposée en amont de la zone d'étincelage, cette buse (20) étant alimentée par un fluide sous pression et conformée pour produire un jet (34) dirigé vers ledit orifice (10), cette buse (20) comprenant un passage pour amener l'électrode-fil (30) à l'intérieur du jet (34) et coaxialement à ce dernier, des moyens (45) pour couper le fil (30) étant prévus entre la sortie de la zone de chauffage (17) et la zone d'étincelage. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour amener le fil (30) à l'intérieur du jet (34) comprennent une roue (16) entraînée par un moteur (13) par l'inter- médiaire d'un mécanisme à roue libre (14), cette roue (16) étant soumise à l'action d'un dispositif de freinage, des moyens (40) étant prévus pour tirer le fil (30) après son passage dans la zone d'étincelage.