Brevet FR2498966A1 — publié le 19820806

Procédé et dispositif d'usinage par électro-érosion. La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'usinage et, de façon plus particulière, un procédé et un dispositif pour usiner parélectro-érosion un contour bi- ou tridimensionnel dans une pièce. Jusqu'ici, on usinait par électro-érosion un contour bi- ou tridimensionnel dans une pièce en préparant une électrode- outil dont la forme était complémentaire du contour désiré eten faisant avancer ou en "enfonçant" l'électrode-outil progressivement dans une direction donnée dans la pièce à usiner, tout en faisant passer un courant d'usinage-par électro-érosion entre l'électrode-outil et la pièce. On peut également usiner un contour 0ompliqué par électro- érosion dans une pièce avec une simple électrode massive en commandant l'avance d'usinage de façcAn à déplacer l'électrode-outil par rapport à la pièce selon une séquence de trajets de déplacement. Dans ce dernier procédé, il n'est pas nécessaire que l'électrode-outil ait une forme complémen- taire du contour bi- ou tridimensionnel désiré, et la pièce est supportée sur une table de travail mobile située dans un plan horizontal ou plan XY. Pendant l'usinage, la table est entraînée horizontalement de façon à déplacer la pièce selon les axes de coordonnées X et Y ou, en outre, vertica- lement pour déplacer la pièce selon l'axe de coordonnées Z perpendiculaire au plan X-Y, par rapport à l'électrode-outil fixe en position, de façon à former dans la pièce le con- tour bi- ou tridimensionnel désiré déterminé par des tra- jets éventuels de déplacement relatif. Bien que, en élimi- nant la nécessité de conformer une électrode-outil particulière complémentaire à chaque contour individuel désiré, ce qui constitue une opération laborieuse, longue et co teuse, ce procédé offre des avantages par rapport au procédé par en- foncement ou plongée, on a constaté qu'on n'obtenait pas toujours le contour désiré avec la précision et le fini recherchés, spécialement dans les angles ou dans les portions anguleuses, ce qui nécessite une opération xTpléientaire de - finition avec une nouvelle électrode-outil. C'est en conséquence un but important de la présente inven- tion de procurer un procédé amélioré pour usiner par électro- érosion un contour en effectuant des avances -d'usinage Multi- dimensionnellement, ce procédé permettant d'usiner le con- tour désiré avec la précision et le fini recherchés, tout en présentant un rendement accru par rapport aux procédés con- ventionnels. Un autre but important de l'invention est de procurer un dispositif d'usinage par électro-érosion amélioré approprié pour mettre en oeuvre le procédé décrit. Sous un premier aspect, la présente invention procure un pro- cédé pour usiner par électro-érosion un contour dans une piè- ce, ce procédé se caractérisant en ce que:a) on supporte la pièce à usiner sur une table de travail mobile située dans un plàn X-Y; b) on supporte avec un porte-outil une électrode- outil dont la périphérie latérale présente une multiplicité de surfaces individuelles d'électrode d'usinage de telle sorte que chacune de ces surfaces d'usinage soit perpendicu- laire au plan X-Y et que l'électrode-outil puisse tourner autour d'un axe parallèle à ces surfaces; c) on positionne l'électrode-outil en faisant tourner le porte-outil autour de cet axe de façon que l'électrode-outil fasse un angle pré- déterminé par rapport à une position angulaire prédéterminée, amenant ainsi au moins une portion des surfaces d'électrode en position relative d'usinage par rapport à la pièce; d) on enlève par électro-érosion de la matière sur une portion de la pièce juxtaposée à ladite portion de ces surfaces d'élec- trode, tout en déplaçant la table de travail pour déplacer la pièce à usiner dans le plan X-Y de façon que ladite por- tion des surfaces se déplace le long d'une portion du contour dans la pièce; e) on repositionne angulairement l'électrode- outil par rotation du porte-outil autour dudit axe pour modi- fier l'orientation angulaire de l'électrode-outil, amenant ainsi au moins une autre portion des surfaces d'électrode en position relative d'usinage par rapport à la pièce et on exécute la mesure (d) en ce qui concerne une autre portion des surfaces de telle sorte que cette dernière se déplace le long d'une autre portion du contour dans la pièce; et f) on répète la mesure e) pour usiner séquentiellement des portions succes- sives du contour dans la pièce. Sous un second aspect, l'invention procure également un dispo- sitif pour usiner par électro-érosion un Contour dans une pièce à usiner, ce dispositif comportant: une table de travail mobile sur laquelle on monte solidement la pièce à usiner dans un plan X-Y; un premier et un second moyen moteur couplés fonctionnellement à la table pour déplacer la pièce respectivement selon les axes de coordonnées X et Y; une électrode-outil dont la périphérie latérale présente une mul- tiplicité de surfaces individuelles d'électrode d'usinage; un porte-outil pour supporter solidement l'électrode-outil de telle sorte que chacune des surfaces d'électrode d'usinage s'étende perpendiculairement au plan X-Y et que l'électrode- outil puisse tourner autour d'un axe traversant parallèle auxdites surfaces; un troisième moyen moteur couplé fonc- tionnellement au porte-outil pour faire tourner l'électrode- outil autour de cet axe; des moyens d'alimentation en courant pour faire passer un courant d'usinage par électro-érosion entre l'électrode-outil et la pièce à usiner; et des moyens de commande d'entraînement pour le premier, le second et le troisième moyen moteur. De façon spécifique, les moyens de commande d'entraînement fournissent une séquence de si- gnaux d'entraînement en rotation, chacun de ces signaux d'entraînement en rotation étant fourni au troisième moyen moteur pour faire tourner le porte-outil autour dudit axe pour orienter d'un angle prédéterminé l'électrode-outil par rapport à une position angulaire prédéterminée autour de cet axe, amenant ainsi au moins une portion des surfaces d'élec- trode en position relative d'usinage par rapport à la pièce. Les moyens de commande d'entraînement fournissent une séquence de signaux d'entraînement en translation, chacun des signaux d'entraînement en translation étant fourni au premier et au second moyens moteurs pour déplacer la pièce à usiner dans le plan X-Y, tandis que de la matière est enlevée par électro-érosion d'une portion de la pièce juxtaposée à ladite portion des surfaces d'électrode, le courant d'usinage passant en provenance des moyens d'alimentation en courant, de sorte que cette portion des surfaces d'usinage se déplace le long d'une portion du contour dans la pièce, le moyen de commande d'entraînement appliquant chacun des signaux d'entraînement en rotation et chacun des gignaux d'entraîne- ment en translation respectivement au troisième moyen moteur et au premier et second moyens moteurs pour usiner séquen- tielIement des portions successives du contour dans la pièce. D'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de plusieurs réalisations préférées, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: la figure 1 est une vue frontale, partie en coupe et partie sous forme de schéma- blocs, montrant un dispositif selon l'in- *vention; la figure 2 est une vue en coupe d'une électrode-outil ayant une multiplicité de surfaces individuelles d'électrode d'usi- nage sur sa périphérie latérale et destinée à être utilisée avec le dispositif de la figure 1 pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe, prise selon la ligne A-A de la figure 1 et vue de dessus, montrant schématiquement l'électrode-outil de la figure 2, en plusieurs positions et dans des orientations angulaires respectives, pour usiner un contour dans une pièce; et les figures 4 et 5 sont des vues en coupe illustrant d'autres formes de l'électrode-outil de l'invention utilisée en liai- san avec le dispositif de la figure 1. Dans le dispositif de la figure 1, une électrode-outil 1 est solidement supportée par un porte-outil 2, qui est à son tour solidement supporté par un arbre rotatif 3 de telle sorte que l'électrode-outil 1 et l'arbre 3 soient coaxiaux. L'arbre 3 est supporté à rotation dans un palier 4 ménagé dans un carter 5 qui est porté par la broche 6 d'une machine d'usinage par décharges électriques. L'électrode-outil 1 et la broche 6 sont coaxiales. La broche 6 est entraînée par un moteur 7, par exemple un moteur pas à pas, de façon à pouvoir être déplacée verticalement, ou selon un axe Z, pour ajuster et commander la position verticale de l'électrode-outil 1. ans le carter 5, une roue à denture hélicoïdale 8 est montée sur 1 'arbre 2 et engrène avec une vis sans fin 9 montée sur l'arbre d'en- traînement-d'un moteur 10, par exemple d'un moteur pas à pas. Le moteur 10 est logé, avec la roue 8 et la visq s a n s fin 9, dans le carter 5 et constitue une unité de rotation 11 pour l'arbre 3 et l'électrode-outil 1. L'électrode-outil 1 est représentée dans une position pour usiner une pièce 12 montée sur un ensemble de tables de tra- vail comportant une paire de tables 13 et 14 pouvant se dépla- cer en translations croisées sur un banc de machine 15. Deux moteurs 16 et 17, par exemple des moteurs pas à pas, sont couplés fonctionnellement aux tables 13 et 14, respectivement. selon un axe X et un axe Y, perpendiculaires l'un à l'autre et à l'axe Z. La pièce 12 peut ainsi être déplacée dans le i plan horizontal x-y perpendiculairement à l'axe de l'électrode- outil 1 et de la broche 6. L'alimentation en courant d'usinage par électro-érosion peut comporter une source de courant continu 18, raccordée électriquement d'un côté à l'électrode-outil 1 par l'inter- médiaire du porte-outil conducteur de l'électricité 2 et, d'autre part, à la pièce à usiner 12 en série avec un tran- sistor de coupure 19. Ce dernier est excité par une succession d'impulsions de signaux fournis par un générateur d'impulsions de signaux 20 pour rendre pulsatoire la sortie continue de la source 18 et appliquer ainsi une succession d'impulsions d'usinage entre l'électrode-outil 1 et la pièce à usiner 12. Un liquide d'usinage par électro-érosion,.par exemple de l'eau distillée, est amené dans l'intervalle d'usinage entre l'électrode-outil 1 et la pièce 12 au moyen d'une buse 21, mais il peut être amené par un alésage intérieur dans l'élec- trode-outil 1, ou bien en immergeant la zone d'usinage dans le liquide d'usinage, comme il est bien connu dans cette technique. Les moteurs 7, 10, 16 et 17 sont excités par des circuits pilotes respectifs 22, 23, 24 et 25, qui reçoivent des signaux d'entraînement respectifs d'une source d'ordres par exemple une commande numérique 26 dans la mémoire de laquelle sont préprogrammés ces signaux. La figure 2 montre, à titre d'exemple, une forme de l'électrode- outil 1 utilisée avec le dispositif de la figure 1 pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. L'électrode-outil 1 re- présentée présente une multiplicité de surfaces individuelles d'électrode d'usinage la, lb et lc sur sa périphérie laté- rale et elle peut tourner autour de son axe O grace au méca- nisme de rotation 11. Ces surfaces sont perpendiculaires au plan X-Y dans lequel se trouve la pièce 12. On peut voir que la surface la est anguleuse ou pointue, la surface lb est arrondie et la surface lc est plane. La figure 3 montre un exemple d'usinage dans lequel on doit former dans la pièce 12 un contour défini par une multipli- cité de sections AB, BC, CD, DE et EF, au moyen de l'électrode- outil 1 de la figure 2 selon le procédé de l'invention. L'électrode-outil 1 prend, comme on le voit, des positions angulaires particulières en fonction des portions particu- lières, à savoir l!ng-le B, le plan BC, l'angle C, la région courbe EF et le plan FA du contour total à usiner dans la pièce 12. Ainsi, pour usiner les sections planes FA, BC, CD et DE du contour, on tourne l'électrode-outil 1 pour la posi- tionner selon des orientations angulaires particulières, de façon à présen- ter la surface d'usinage lc pour qu'elle se déplace le long de ces plans,tout en maintenant ces orientations angulaires respec- tives. Le mouvement est effectué en déplaçant la pièce 12 par rapport à l'axe de l'électrode-outil 1 fixe en position. Pour usiner la portion courbe EF, l'électrode-outil 1 est tournée pour présenter la surface d'usinage lb pour qu'elle se déplace le long de l'arc EF. Ensuite, de façon facultative, la position angulaire de l'outil 1 est commandée de façon qu' il soit toujours perpendiculaire à la tangente à l'arc EF. Pour usiner les portions angulaires ou en coins A, B, C et D, l'électrode-outil 1 est tournée pour présenter la surface d'usinage la pour qu'elle se déplace selon un contour autour de chacune de ces portions. De cette manière, grâce à des rotations de l'électrode- outil, des surfaces d'usinage particulières convenant de façon optimale aux configurations particulières de portions successives du contour qui sont à usiner séquentiellerent sont présentées en position relative d'usinage par rapport à la pièce, ce qui permet d'effectuer un usinage de contour donné avec un rendement extrêmement élevé. La présence d'une surface relativement grande lc pour usiner une section rectiligne du contour permet de fournir un courant d'usinage élevé et de permettre un enlèvement rapide de matière. L'utilisation d'une surface angulaire ou pointue la pour usiner un coin ou une portion angulaire du contour permet d'usiner la forme avec une très grande précision. Le rendement d'usinage est en outre augmenté par le fait qu'aucun échange d'électrode-outil n'est nécessaire. + De façon spécifique, supposons par exemple que l'usinage commence à la section FA. La source d'ordres 26 envoie au circuit pilote 23 du moteur 9 un signal d'entraînement pour faire tourner l'électrode-outil 1 de façon qu'elle atteigne une position angulaire prédéterminée. La source d'ordres 26 envoie également aux circuits pilotes 24 et 25 des moteurs 16 et 17 des signaux d'entraînement pour positionner la piè- ce 12 dans le plan X-Y et au: circuit. d'entraînement 22 du moteur 7 pour faire avancer verticalement l'électrode-outil l. On peut continuer l'avance verticale de l'électrode-outil 1 tandis que le courant d'usinage par électro-érosion passe entre l'électrode 1 et la pièce 12 jusqu'à ce que l'électrode- outil 1 atteigne une profondeur d'usinage prédéterminée. La source d'ordres26 envoie alors aux circuits pilotes 24 et 25 des moteurs 16 et 17 des signaux d'entraînement pour dé- placer la pièce 12 de sorte que la surface d'usinage lc de l'électrode-outil 1 se déplace selon une trajectoire recti- ligne FA. Ce mouvement continue jusqu'à ce que l'électrode- outil 1 approche du point A. La source d'ordres 26 envoie alors au circuit pilote 23 du moteur 10 un signal d'entral- nement en rotation pour faire tourner l'électrode-outil 1 et auxdircuits pilotes 24 et 25 des moteurs 16 et 17 des signaux d'entraînement en translation de sorte que l'électrode- outil 1 bascule au voisinage du point A et que la portion pointue la se déplace autour de ce coin A. Quand l'enlèvement de matière autour du coin A est terminé, l'électrode-outil 1 doit être angulairement repositionnée. La sour ce d'ordre 26 envoie alors au circuit pilote 23 du moteur 10 un signal d'entraînement en rotation pour modifier la position angu- laire de l'électrode-outil 1 et aux circuits pilotes 24 et des moteurs 16 et 17 des signaux d'entraînement de telle sorte que la surface d'usinage lc s'approche en alignement de la trajectoire suivante AB. La pièce 12 continue à être déplacée de sorte que la surface l_ se déplace sur le trajet AB jusqu'à ce que l'électrode-outil 1 s'approche du coin'B. De cette manière, on usine séquentiellement des portions successi- ves du contour, trajet FA, coin A, trajet AB, coin B, tra- jet BC... on peut usiner un contour tridimensionnel en augmentant la profondeur de l'électrode-outil successivement dans la piè- ce 12. Ainsi, à la fin de chaque opération de contourage bidimensionnel pour former un contour bidimensionnel comme il vient d'être décrit, l'électrode-outil 1 est avancée dans la pièce 12 d'une profondeur ou d'un incrément prédéterminé et une autre opération de contourage bidimensionnel peut suivre pour former un autre contour bidimensionnel; cette opération continue jusqu'à ce que soit formé dans la pièce le contour tridimensionnel désiré. La source d'ordres 26 est préprogrammée avec les signaux d'entraînement respectifs pour les moteurs 7, 10, 16 et 17 pour effectuer le-mouvement horizontal de la pièce 12 et les mouvements de rotation et vertical de l'électrode-outil 1. Les figures 4 et 5 montrent différentes formes de l'électrode- outil pouvant être utilisées avec le dispositif de la figure 1 pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Chacune des électrodes 1' et 1" représentées comporte un alésage central l'd, l"d, formant un passage pour le liquide d'usi- nage. L'électrode-outil 1' représentée sur la figure 4 a une section transversale triangulaire a v e c d e s sommets l'a convenant pour usiner une portion de coin et des portions planes l'c pour se déplacer le long d'une sec- tion rectiligne du contour à former dans la pièce. Lorsqu'une portion de sommet l'a est usée, on peut avantageusement pré- senter une autre portion de sommet, en faisant tourner l'élec- trode-outil 1', pour la juxtaposer avec une portion de coin sui-jante du contour. L'électrode-outil 1" représentée sur la figure 5 comporte une portion de sommet l"a et deux portions planes lc définissant le sommet l"a, et elle présente en outre une surface d'usinage courbe l"b. Revendications. 1. Procédé pour usiner par électro-érosion un contour dans une pièce à usiner, caractérisé en ce que a) on supporte la pièce sur une table de travail nmobile pour reposer dans un plan X-Y; b) on supporte par un porte-outil une électrode-outil dont la périphérie latérale présente une multiplicité de surfaces individuelles d'électrode d'usinage de façon que chacune des surfaces d'usinage individuelles soit perpendiculaire au plan X-Y et que l'électrode-outil puisse tourner autour d'un axe parallèle à ces surfaces; c) on positionne l'électzode-outil en faisant tourner le porte-outil autour de cet axe pour que l'électrode-outil fasse un angle prédéterminé par rapport à une position angu- laire prédéterminée, amenant ainsi au moins une portion de ces surfaces d'électrode en position relative d'usinage avec, la pièce à usiner; d) on enlève par électro-érosion de la matière d'au moins une portion de la pièce juxtaposée à cette portion des sur- faces tout en déplaçant la table de travail pour déplacer la pièce dans le plan X-Y de façon que cette portion des surfaces d'électrode se déplace le long d'une portion du contour dans la pièce; e) on repositionne angulairement l'électrode-outil par rota- tion du porte-outil autour de cet axe pour modifier la posi- tion angulaire de l'électrode-outil, amenant ainsi au moins une autre portion de ces surfaces en position relative d'usi-. nage par rapport à la pièce, et on exécute la mesure d) de façon que cette autre portion des surfaces d'électrodes se déplace le long d'une portion suivante du contour dans la pièce; et f) on recommence la mesure e) pour usiner séquentiellenient des _or-iorfs successives du contour dans la pièce. 2. Dispositif pour usiner par électro-érosion un contour dans une pièce à usiner, caractérisé en ze qu'il comporte: une table de travail mobile (13, 14) sur laquelle est montée soli- dement la pièce à usiner dans un plan X-Y; un premier moyen moteur (16, 17) fonctionnellement couplée à la table de travail pour déplacer la pièce (12) dans le plan X-Y; une électrode-outil (1) dont la périphérie latérale présente une multiplicité de surfaces individuelles d'électrode d'usina- ge; un porte-outil pour supporter solidement l'électrode- outil de façon qu'elle puisse tourner autour d'un axe de rotation perpendiculaire à ce plan X-Y et de telle sorte que chacune des surfaces d'usinage individuelles soit parallèle à cet axe de rotation; un deuxième moyen moteur (10) pour faire tourner l'électrode-outil autour de cet axe de rota- tion; des moyens d'alimentation en courant pour faire passer un courant d'usinage par électro-érosion entre l'électrode- outil et la pièce; et des moyens de commande d'entraînement pour le premier et le second moyen moteur.