Brevet FR2508365A1 — publié le 19821231

La présente invention se rapporte à l'usinage ou meulage par décharge électrolytique et électrique d'une piè- ce non conductrice en utilisant une roue à meuler ayant des régions conductrices. Ces dernières années, un certain nombre de matériaux perfectionnés ont été développés, ainsi que les procédés pour meuler et couper de tels matériaux Le plus prometteur pour l'usinage des matériaux durs comme les alliages super-durs estle meulage par décharge électrique. Cependant le: meulage par décharge ne s'applique pas à l'usinage de matériaux durs non conducteurs, par exemple, les céramiques, le verre, le quartz et le saphir parce qu'il dépend de la conduction électrique Ainsi, les applicatiorsdu meulage par décharge sont limitées. La présente invention a pour objet un procédé d'usinage par décharge électrolytique/électrique permettant d'usiner avec précision un matériau dur et non conducteur en un temps court. -Selon l'invention, on prévoit un procédé pour l'usi- nage par décharge électrolytique/électrique d'une pièce non conductrice, qui consiste à: préparer une roue à meuler ayant des régioisconduc- triceset des régions abrasives et non conductrices agencées de façon circonférentiellement alternée au moins sur le bord circonférentiel de la roue, placer une pièce non conductrice en-dessous de la surface d'un électrolyte, et amener la roue rotative à meuler en contact avec la pièce non conductrice tout en appliquant une tension alternative ou continue entre les régions conductrices de la roue à meuler et la pièce non conductrice. L'invention sera mieux comprise,et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaî- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple, illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: la figure unique montre une vue en perspective d'une roue à meuler en contact avec une pièce. En se référant à la figure 1, on peut y voir une roue à meuler 1 qui comprend un moyeu cylindrique conducteur 3 ayant une ouverture centrale 2 par laquelle un arbre rotatif (non représenté) est inséré, un disque ou collecteur de courant 4 en forme de pet de nonne entourant le moyeu 3, et un corps abrasif annulaire collé entourant le disque. Le moyeu 3 et le disque 4 peuvent de préférence être faits en un métal conducteur bien connu Alternativement, le disque 4 peut se composer d'un matériau de base sur la surface laté- rale duquel est attachée une tôle mince en métal. Le corps abrasif annulaire est un corps fritté de grains abrasifs, par exemple, du carborundum vert, de l'alundum blanc, de l'alundum rose, de la silice, du CBN ( nitrure de bore cubique) et des grains de diamant liés dans un liantb Un tel corps abrasif aggloméré est com- mercialisé Les grains abrasifs formant le corps de la roue à meuler peuvent être en tout autre matériau que ceux ci-des- sus décrits tant qu'il a des propriétés améliorées d'isolemet et abrasives. Le corps annulaire abrasif de la roue à meuler est pourvu d'un certain nombre de gorges transversales dans son bord circonférentiel,et d'une quantité correspondante de gorges radiales, au moins dans une surface latérale Les gorges radiales s'étendent des gorges transversales dans le bord Jusqu'au collecteur de courant 4 Ces gorges peuvent être formées à des intervalles égaux ou inégaux Ces gorges sont remplies d'un matériau conducteur, par exemple un allia- ge d'argent, de cuivre ou de nickel pour former des régions conductrices 10 et des trajets porteurs de courant 12 re- liant électriquement les régions conductrices 10 au collec- teur de courant 4 Les régions restantes du corps annulaire abrasif, qui sont espacées par les régions conductrices 10, forment des régions abrasives non conductrices 11. Comme on l'a décrit ci-dessus, la roue à meuler qui peut être utilisée dans la présente invention a des régions conductrices 10 et des régions abrasives et non conductrices 11 alternant -circonférentiellement au moins sur le bord circonférentiel de la roue. Une roue à meuler comprenant un agencement cir- conférentiellement alterné de segments conducteurs et de segments-abrasifs non conducteurs peut également être uti- lisée bien que la roue à meuler ci-dessus mentionnée composée duo Drps annulaire abrasif ayant un certain nombre de raies conductrices noyées soit préférée pour son éco- nomie et sa facilité de fabrication. Dans un autre mode de réalisation, la roue à meuler ayant des régions conductrices et non conductrices alter- nées peut également être fabriquée en préparant une roue à meuler conductrice et en formant un certain nombre de régions abrasives et non conductrices espacéesdans la roue. Une tension alternative ou continue est appliquée entre la roue à meuler 1 et une pièce M La présente inven- tion a pour caractéristique d'appliquer la tension alterna- tive ou continue entre la roue à meuler 1 ayant des régions conductrices et non conductrices agencées de façon alternée et la pièce non conductrice M. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre à la façon qui suit Une source E de tension alternative ou continue est électriquement reliée à la roue à meuler 1 par le moyeu conducteur 3 et à la pièce non conductrice M, qui est placée dans une solution électrolytique, par exemple 1-2 % de Na NO 3, Na Cl et KN 03 dans l'eau La roue à meuler 1 est entraînée en rotation à une vitesse rapide et est amenée en contact avec la pièce M Plus particulièrement>les ré- gions de décharge et les régions ne se déchargeant pas viennent alternativement en contact avec la pièce M, avec une différence minuscule dans le temps. Dans le cas de la tension alternative, la source de tension E sert à appliquer une tension d'une forme d'onde de courant alternant, pour impartir une certaine résonance à la pièce N nccnductrioe Par suite, un état conducteur dû à l'induction se développe entre une région conductrice 10 noyée dans le bord circonférentiel de la roue à meuler 1 et la pièce non conductrice M, forçant la pièce M à fondre sous l'action de la décharge électrique Tandis que la région abrasive adjacente 11 vient alors en contact avec la pièce M, un meulage mécanique par les grains dans la région abrasive 11 a lieu Tandis que la roue à meuler 1 tourne, la décharge ou fonte et le meulage mécanique se répètent de façon alternée en un instant, donc le matériau fondu est instantanément et mécaniquement retiré, garantissant un meulage très efficace. Dansle cas d'une tension continue, tandis que les régions se déchargeant et 2 es régions ne se déchargeant pas viennent alternativement en contact avec la pièce avec une différence minuscule dans le temps, des ondes impulsionnel- les discontinues sontappliquées à la pièce M, et donc un effet d'induction a lieu dans la pièce non conductrice Cela permet à la décharge de se produire même si la pièce M est non conductrice La décharge électrolytique a lieu en mode de courant pulsatoire Cette décharge électrolytique pulsa- toire force la partie adjacente de la pièce M à fondre En faisant varier la largeur des impulsions, la tension continue maximale adaptée à l'électrolyse de la pièce M peut être déterminée La largeur d'impulsion peut être déterminée en termes de (a) la variation de la vitesse de rotation de la roue à meuler 1, (b) la 2 argeur des régions se déchargeant ou conductrices 10 de la roue à meuler, et (c) l'espa- ce entre les régions se déchargeant ou conductrices adjacen- tes 10 Les conditions qui suivent se sont révélées comme étant acceptables dans une série d'expériences: Tension 5-100 volts Courant 0,1- 10 ampères impulsion 50 5000 Hz Quand une partie de surface de la pièce M a été légèrement fondue par le contact avec une région 10 se déchargeant, la région non conductrice et abrasive 11 passe alors à travers cette partie de surface fondue A ce point, la décharge n'a pas lieu etla partie fondue est mécaniquement retirée au moyen de la région abrasive 11. La pièce non conductrice M est soumise de façon alternée à un usinage électrique et à un usinage mécanique au moyen de la roue à meuler 1 en rotation, o sont agen- cées de façon alternée les régions se déchargeant et les régions abrasives. Bien que le mode de réalisation ci-dessus soit décrit en se référant à des roues à meuler ayant une épais- seur sensible, l'invention s'applique également à une roue à meuler d'une épaisseur de Imm ou moins Une telle roue à meuler mince, comme une scie, peut être utilisée pour rompre des pièces en un matériau non conducteur. La présente invention présente les avantages qui suivent: (a) L'utilisation d'une roue à meuler ayant des régions conductrices et des régions abrasives et non conductrices agencées de façon alternée dans la direction de rotation et l'application d'une tension-alternative ou continue permet- tent le meulage mécanique et l'usinage par décharge électro- lytique/électrique d'avoir lieu de façon alternée sur un matériau non conducteur qui ne pourrait être usiné par un usinage électrolytique conventionnel Comme la roue à meuler est entraînée en rotation à une vitesse rapide et qu'une tension alternative ou continue est appliquée entre la roue à meuler et une pièce non conductrice, les impulsions électri- ques résultantes permettent une décharge électrique due à l'induction, ce qui permet d'usiner ou de rompre la pièce non conductrice. (b) On obtient un effet synergique de l'usinage élec- trolytique/décharge en combinaison avec le meulage mécanique, tandis que la fusion d'un matériau et l'enlèvement du maté- riau fondu sont séquentiellement effectués en un instant. Par exemple, l'allure de meulage peut être accrue d'environ dix fois par rapport au meulage mécanique conventionnel, en appliquant le procédé selon l'invention à des pièces non conductrices en céramique en utilisant une tension alternative de 5 20 volts à une fréquence de 500 Hz. (c) Un meulage mécanique supplémentaire requis dans un meulage électrolytique conventionnel est inutile,même si des conditions sévères sont imposées sur la dimension à l'état fini et la précision de surface. (d) La surface finie est plus lisse que dans un meulage mécanique conventionnel. (e) La roue à meuler utilisée dans l'invention ne doit pas être poreuse comme dans des roues à meuler conventionnel- les pour meulage électrolytique Une roue à meuler commercia- lisée pour une utilisation dans un meulage mécanique ordinai- re peut être utilisée, laquelle est solide et résiste à l'écaillement, elle peut donc être configurée en un disque mince adapté à une opération de coupe. (f) L'application d'une tension impulsionnelle empêche le matériau fondu de la pièce d'adhérer à la roue à meuler pour provoquer un blocage, car la roue à meuler est soumise à une électrolyse/décharge en même temps que la pièce. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé pour l'usinage par décharge électroly- tique/électrique d'un pièce non conductrice,caractérisé en ce qu'il consiste à: préparer une roue à meuler ( 1) ayant des régions conductrices ( 10) et des régions abrasives et non conductri- ces ( 11) agencées de façon circonférentiellement alternée au moins sur le bord circonférentiel de ladite roue; placer une pièce non conductrice (M) en dessous de la surface d'un électrôlyte;et amener ladite roue à meuler en rotation en con- tact avec ladite pièce non conductrice tout en une tension entre les régions conductrices de à meuler et ladite pièce non conductrice. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension appliquée est alternative. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension appliquée est continue. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les régions abrasives et ces sont composées d'un corps fritté de grains un liant. appliquant ladite roue une tension une tension non conductri- abrasifs dans Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le grain abrasif est choisi dans le groupe consistant en carborundum vert, alundum blanc, alun- dum rose, silice, nitrure de bore et grains de diamant. 6 Procédé selon la revendicaton 1, caractérisé en ce que les régions conductrices précitées sont composées d'un matériau métallique. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau métallique est un alliage d'un ou plusieurs métaux choisis parmi l'argent, le cuivre et le nickel. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue à meuler ( 1) précitée com- prend un moyeu conducteur ( 3), un disque conducteur ( 4) entourant le moyeu, et un corps abrasif annulaire collé entourant le disque, des bandes métalliques étant noyées dans le bord circonférentiel dudit corps abrasif pour for- mer les régions conductrices et éta électriquement connec- tées au moyeu par ledit disque. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce non conductrice précitée est en un matériau choisi dans le groupe consistant en céramiques, verre, quartz et saphir.