Brevet FR2503608A1 — publié le 19821015

La présente invention concerne les constructions mécaniques et a notamment pour objet un dispositif destiné à l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion. L'invention peut être utilisée avec le maximum de succès pour l'obtention de surfaces coniques de matrices d'outils de découpage. En outre, l'invention peut trouver des emplois pour la confection des filières utilisées pour la fabrication des profilés de forme par étirage, ainsi que pour la confection des matrices utilisées dans le filage des outils à la presse hydraulique. On connatt déjà un dispositif destiné à l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion, suivant le brevet RFA NO 25 22 188, classe B23P 1/12, 1978. Ce dispositif connu est destiné au réglage par échelons de l'angle d'inclinaison de l'électrode et l'obtention de valeurs variées de l'angle d'inclinaison de 11 électrode dans deux plans orthogonaux au cours d'une rotation du porte-électrode. Ce dispositif repose sur le principe de fonctionnement d'une tette orbitale. Dans le corps du dispositif est monté un porte-électrode dans l'électrode est fixée de manière à pouvoir tourner autour de deux axes orthogonaux. Dans ce corps est monté un mécanisme pour la modification de l'angle d'inclinaison de l'électrode, qui est cinématiquement lié au porte-électrode.Le porte-électrode est installé de manière à pouvoir se déplacer au moyen de galets sur deux guides exécutés suivant un rayon de cercle. Ces guides sont disposés dans un trainard. Le traînard comporte à son tour une autre paire de galets analogues aux précédents qui se déplacent sur deux autres guides situés dans un plan perpendiculaire aux guides précités. Lesdits autres guides sont également orientés suivant un rayon de cercle. De cette manière, le porte-électrode est capable d'effectuer des déplacements suivant deux directions orthogonales. Les guides exécutés suivant un rayon de cercle permettent l'inclinaison d'un angle déterminé du porteélectrode relativement à l'axe vertical. Au fur et à mesure que l'amplitude du mouvement orbital augmente, l'angle d'inclinaison du porte-électrode s'accrott. La valeur de l'amplitude du mouvement orbital du porte-électrode sur les guides est déterminée par la distance entre les butées entre lesquelles est disposée une tige fixée en porte-àfaux dans le porte-électrode. L'amplitude de la course du trainard sur ses guides est déterminée par la distance entre d'autres butées, entre lesquelles est disposée une autre tige fixée en porte-à-faux au trainard. Les mouvements du porte-électrode sur son orbite sont assurés par un excentrique qui est installé sur le trainard.La valeur de l'excen- tricité est réglée par un ressort qui agit en permanence sur le traînard. Des butées servent à limiter l'accroissement de l'amplitude du mouvement orbital. En réglant la distance entre les butées limitatrices à une certaine valeur, et la distance entre les autres butées limitatrices, à une autre valeur, on assure différents angles d'inclinaison du porte-électrode. Le réglage de l'angle d'inclinaison du porte-électrode est réalisé d'une manière échelonnée par modification à la main de la distance entre lesdites butées. Un tel dispositif permet d'obtenir un réglage échelonné de l'angle d'inclinaison de l'électrode et assure des valeurs variées de l'angle d'inclinaison de l'électrode dans chacun des deux plans orthogonaux au cours d'un tour de l'électrode. Parmi les inconvénients du dispositif considéré il convient de citer la précision insuffisante du maintien de l'angle requis d'inclinaison de l'électrode au cours de l'usinage. Cela stexplique avanttoutparles chocs périodiques des tiges contre les surfaces des butées, ce qui entrain des variations de l'angle d'inclinaison du porte-électrode à cause de ses vibrations au cours de l'usinage de la surface conique de la pièce à travailler. En outre, le dispositif en question ne permet pas de modifier l'angle d'inclinaison de l'électrode au cours de l'usinage par électroérosion suivant une loi imposée.Or cela est nécessaire, par exemple, lors de ltexécution du collet des matrices des outils des matrices des outils de découpage qui servent à l'ébavurage ou dans la fabrication de filières destinées à calibrer les profilés. On s'est donc proposé de créer un dispositif destiné à l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion, dont le mécanisme de modification de l'angle d'inclinaison de l'électrode serait conçu de manière à permettre de varier progressivement l'angle d'inclinaison du porte-électrode et, par conséquent, de l'électrode proprement dite au cours de l'usinage, ainsi que d'augmenter la précision de fabrication des surfaces coniques de pièces équidistantes de la surface de l'électrode. Cet objectif est réalisé du fait que le dispositif destiné à l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion, dont le corps est doté d'un porte-électrode dans lequel l'électrode est fixée de manière à pouvoir tourner autour de deux axes orthogonaux, et d'un mécanisme de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode, cinématiquement lié au porte-électrode, caractérisé, suivant l'invention, en ce que le mécanisme de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode est réalisé sous forme d'un coulisseau logé dans ledit corps avec possibilité de rotation et de déplacement axial et dont la face en bout inférieure est biseautée et en contact permanent avec un levier à ressort fixé au porte-électrode,et d'un chariot cinématiquement lié au porte-électrode et portant un poussoir ayant une surface travaillante en coin se trouvant en interaction permanente avec laiace en bout supérieure du coulisseau, ledit coulisseauétant logé dans une douille de guidage coopérant avec une commande de rotation pour communiquer un mouvement de rotation au porte-électrode. L'invention permet de résoudre le problème exposé plus haut étant donné que la channe cinématique proposée des éléments du mécanisme de variation de l'angle d'inclinaison exclut les chocs entre les pièces de n'importe quel couple de pièces de la chatne cinématique. Ainsi, le coulisseau monté dans le corps reste en permalience en contact par sa face en bout biseauté inférieure avec le levier à ressort fixé au porte-électrode. Il est particulièrement avantageux de Axer le levier à ressort au porte-électrode au moyen d'une articulation en croix exécutée sus forme de deux axes dont un premier est monté dans le porte-électrode et dont l'autre est perpendiculaire audit premier axe et est fixé au corps de manière à pouvoir tourner relativement à son propre axe géométrique. Ceci permet de supprimer pratiquement complètement les jeux dans chaque couple d'éléments conjugués constitué l'un par le levier à ressort et l'axe sur lequel est fixé le porte-électrode, et l'autre par ledit axe et l'axe fixé dans le corps avec possibilité de rotation par rapport à son propre axe géométrique. Ladite articulation en croix est de conception simple et comporte un nombre minimal d'éléments reliés entre eux de manière à permettre de transformer le mouvement de rotation du coulisseau en déplacement plan-parallèle de toutes les faces du porte-électrode et par conséquent de l'électrode. Cela à son tour assure l'obtention de surfaces coniques d'une pièce à profil équidistant du profil de l'électrode d'usinage. Il est possible de monter dans le coulisseau et dans la douille de guidage dest esninEsperdes éléments élastiques assurant un contact permanent du poussoir avec la face en bout du coulisseau. Ceci assure un contact permanent entre le poussoir et la face en bout du coulisseau, ce qui contribue à un réglage plus précis deltangle d'inclinaison du porte électrode au cours de ltusinage et, en conséquence, à une précision accrue de la fabrication des surfaces coniques des pièces. En outre, la conception décrite de la liaison entre les éléments est la plus avantageuse car elle est de fabrication simple et facilite l'assemblage de l'ensemble considéré. Il est possible également de pratiquer dans la douille de guidage,le long de l'axe du coulisseau, une rainure dans laquelle on peut disposer une vis assurant la rotation conjointe du coulisseau et de la douille de guidage. Une telle liaison entre les éléments est la plus simple pour la fabrication et l'assemblage des éléments du dispositif. D'autre part, elle permet de prévenrr la rotation relative du coulisseau par rapport à la douille de guidage, ce qui permet de maintenir une haute précision de la variation de l'angle d'inclinaison du porte-électrode. Au point de vue construction il est avantageux de ménager dans le coulisseau, du côté de sa face en bout, ainsi que dans le levier à ressort, des logements dans lesquels sont placés des appuis à rotule par l'intermédiaire desquels, respectivement, lecoulisseau coopère avec la surface travaillante en coin du poussoir, et le levier à ressort, avec la face en bout en biseau du coulisseau. Une telle interaction des éléments au moyen d'appuis à rotule assure une haute précision des variations de l'angle d'inclinaison du porte-électrode grâce à la suppression du non parallélisme entre la surface du chariot et de la surface du coulisseau, qui apparaît lors de l'assemblage du dispositif. Technologiquement, il est également possible de monter dans la douille de guidage,du côté de sa face en bout, un organe de serrage coopérant avec le levier et à 11 extrémité duquel est fixé un élément élastique fixé à son tour sur la douille de guidage. Pareille liaison entre les éléments est la plus commode à obtenir. La présence d'un organe de serrage dont la partie médiane coopère avec le levier permet d'obtenir un effort de serrage important grâce au couple créé. Suivant un autre mode de réalisation, la douille de guidage peut être disposée dans les paliers, par exemple des roulements, montés dans le corps du dispositif. Pareille construction du corps et le montage à l'intérieur de ce dernier de la douille de guidage par l'intermédiaire desdits paliers assurent la colncidence de l'axe de rotation de la douille de guidage avec l'axe géométrique du coulisseau. Ceci permet de supprimer le fauxrond ou battement du coulisseau au cours de sa rotation, de prévenir par conséquent les vibrations du levier à ressort, ainsi que d'améliorer la précision de la variation progressive ou graduelle de l'angle d'inclinaison du porteélectrode au cours de l'usinage. Il est possible de réaliser la commande de rotation de l'électrode sous forme d'un couple à vis sans fin dont la vis sans fin est cinématiquement liée à l'arbre de sortie du moteur de rotation, tandis que la roue tangente à ladite vis sans fin est montée sur la douille de guidage. Gracie à l'utilisation dudit couple à vis sans fin, on obtient une réduction de la vitesse de rotation du moteur et un accroissement correspondant du couple moteur. Ceci,à son tour, permet d'utiliser un moteur de faible puissance et d'encombrement réduit. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux i la lumière dela description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec réf érencesaux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif destiné à l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion, suivant l'invention ( en coupe longitudinale ); - la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1, montrant le coulisseau et la douille de guidage dans lesquels sont montées des tiges fixées par des éléments élastiques;; - la figure 3 est une vue suivant la flèche A de la figure 1, qui représente la rainure réalisée dans la douille de guidage et dans laquelle est montée une vis qui assure la rotation conjointe du coulisseau et de la douille, suivant l'invention; - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 1, sur laquelle est représentée la douille de guidage vue du cbté de sa face en bout inférieure sur laquelle est monté l'organe de serrage, suivant l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe suivant V-V de la figure 1, sur laquelle est représentée la commande de rotation du porte-électrode, suivant l'invention; - la figure 6 est une vue en coupe suivant E-VI de la figue 1, sur laquelle apparatt le mécanisme de variation de l'angle d'inclinaison du porte-électrode. Linvention concerne donc un dispositif destiné à l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion,représenté sur la figure 1, comportant un corps 1 dans lequel est monté un porte-électrode 2 dans lequel une électrode 5 est fixée de manière à pouvoir tourner autour de deux axes orthogonaux 3 et 4. Dans le corps 1 est monté le mécanisme 6 de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode 5, cinématiquement lié au porte électrode 2. Suivant l'invention, le mécanisme 6 de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode 5 comporte un coulisseau 7 (figure.2) dont la face en bout inférieure 8 est biseautée (figure 1 $ et çisetrouve en contact permanent avec un lexie à ressort 9 fixé au porte-électrode 2.Le coulisseau 7 est logé dans une douille de guidage 10 montée dans le corps 1 avec possibilité de rotation et de déplacement axial.Par aEleurX la douille de guidage 10 coopère avec une commande de rotation 11 pour communiquer un mouvement de rotation au porteélectrode2. En outre, le mécanisme 6 comporte un chariot 12 cinématlquement lié au porte-électrode 2, ledit chariot portant un poussoir 13 qui comporte une surface travaillante en coin 14 qui se trouve en contact permanent avec la face en bout 1 5 du coulisseau 7 opposée à sa face en bout biseautée 8. Le levier à ressort 9 est fixé au porte-électrode 2 au moyen d'une articulation en croix qui est formée par les deux axes orthogonaux 3et 4,1'un (3) de ces axes étant monté dans le porte-électrode 2, et l'autre (4) étant creuxetfixé dans le corps 1 avec possibilité de tourner par rapport à son propre axe géométrique. A cet effet,l'axe 4 est monté sur deux axes raccourcis 16 et 17 placés dans les orifices 18 et 19 du corps 1. Suivant la figure 2, dans le coulisseau 7 et dans la douille de guidage 10 sont montées des tiges 20 et 21 qui sont réunies par des éléments élastiques 22 et 23 assurant un contact permanent entre le poussoir 13 et la face en bout 15 du coulisseau 7. Dans la douille de guidage 10 (figure 3), le long de l'axe du coulisseau 7, est yatiquée une rainure 24 dans laquelle est montée une vis 25 assurant le mouvement de rotation commun de la douille de guidage 10 et du coulisseau. Dans le coulisseau 7, du c8té de sa face en bout 15, est ménagé un logement 26(figure 1) dans lequel est monté un appui à rotule 27 par l'intermédiaire duquel le coulisseau 7 coopère avec la surface de travail en coin 14 du poussoir 13. Dans le levier à ressort 9 est pratiqué un logement 28 dans lequel se trouve un appui à rotule 29 par l'intermédiaire duquel le levier à ressort 9 coopère avec la face en bout biseautée 8 du coulisseau 7. Dans la douille de guidage 10. du c8té de sa face en bout 30 (figure 1), est monté sur un axe 31 (figure 4) un organe de serrage 32 qui agit sur le levier 9. A l'extrémité dudit organe de serrage est fixé un élément élastique 33 dont l'autre extrémité est fixée à la douille de guidage 10 au moyen d'une console 34. La douille de guidage 10 est montée dans des paliers 35 et 36 (figure 1) qui sont disposés dans le corps 1 du dispositif. Entre les paliers 35 et 36 est installée une douille 37 déterminant la distance entre lesdits paliers pour leur montage dans le corps 1. La position des paliers 35 et 36 sur la douille de guidage 10 est déterminée par des bagues fendues 38 et 39. La commande Il (figure 5) de rotation de l'électrode 5 comporte un couple à vis sans fin dont la vis sans fin 40 est cinématiquement liée à l t arbre de sortie 41 d'un moteur de rotation 42. La roue 43 tangente à la vis sans fin 40 est montée dans des paliers 44, 45 disposés dans le corps 1 La commande du mécanisme 6 (figure 6) de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode 5 joue simultanément le rôle d'un régulateur d'avance de celle-ci et consiste en un moteur 46 relié à une vis sans fin 47 en prise avec une roue 48 tangente à la vis sans fin 47 et montée sur une vis 49. La vis 49 est montée à l'une de ses extrémités sur le chariot 12.Les déplacements du chariot 12 sont lus sur un comparateur à cadran ou analogue 50 dott la touche ou tige 51 se trouve en contact permanent avec la surface de la face en bout 52 du chariot 12. Le chariot 12 est monté dans des guides 53 et 54 (figure 1) installés dans le corps 1 du dispositif. La roue tangente 48 est disposée dans des paliers 55 et 56 qui sont montés dans le corps 1. Le dispositif d'usinage par érosion conforme à l'invention est monté sur la broche dtune machine-outil à électro-érosion. Au moyen du mécanisme 6 de variation de l'angle d'inclinaison, on met le porte-électrode dans la position où l'axe géométrique du porte-électrode 2 coincide avec l'axe géométrique du coulisseau 7. L'angle de disposition de l'électrode 5 par rapport à la surface de la pièce à usiner est alors de 900 et la valeur de l'angle dtincli- naison de l'électrode 5 relativement à l'axe vertical du coulisseau 7 indiqué parl'aiguille du comparateur à cadran ou indicateur 50 est égale à zéro. Dans cette position de l'électrode 5, on effectue l'usinage par électro-érosion (le brochage) dela pièceébauche à l'aide de ladite électrode, qui est un outil de forme 5 monté dans le porte-électrode 2. Au fur et à mesure de l'enlèvement du métal de la cavité à usiner, le dispositif immobilisé sur la broche de la machine-outil à électro-érosion se déplace en descendant vers la pièceébauche. Uen fois obtenu l'orifice débouchant dans la pièce-ébauche, on cesse de faire avancera broche de la machine-outil et on l'immobilise dans la position considérée. On débranche le moteur d'avance de la broche de la machine-outil du circuit de régulation de l'intervalle d'électro-érosion entre ltélectrode 5 et la pièce-ébauche à usiner. On relie le circuit de régulation de la valeur de l'intervalle d'électro-érosion au moteur 46 du mécanisme 6 de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode 5. L'usinage par électro-érosion de la surface conique de la pièce-ébauche se poursuit ensuite à partir du moteur 46, qui sert de régulateur d'avance de l'électrode 5. Le moteur 46 met en rotation lavis sans fin 47, qui fait à son tour tourner la roue tangente 48. La rotation de la roue 48 provoque le déplacement de la vis 49 qui déplace à son tour le chariot 12 conjointement avec le poussoir 13 sur les billes 57 relativement aux guides 53 et 54. Le poussoir 13 agissant par sa surface en coin 14 déplace le coulisseau 7 le long de son axe vers l'articulation en croix. Le coulisseau 7, au cours de son déplacement, incline par sa face en bout 8 le porteélectrode 2 d'un certain angle par rapport à l'axe 3 de l'articulation en croix. Etant donné que le coulisseau 7, de pair avec son déplacement axial, reçoit un mouvement de rotation relativement à son propre axe géométrique, le porteélectrode 2 et, conjointement avec celui-ci, l'électrode 5 reçoivent eux aussi un mouvement de rotation relativement au même axe, mais suivant une surface de révolution conique. La rotation du coulisseau 7 est réalisée par le moteur 42 au moyen du couple à vis sans fin dont la vis sans fin 40 engrène avec la roue 43. La roue 43 transmet la rotation à la douille 10 et, par conséquent, fait tourner le poussoir 13. Au fur et à mesure de l'usinage des surfaces, l'angle d'inclinaison du porte-électrode 2 et par conséquent celui de l'électrode 5 augmentenkLa vérification de l'angle d'inclinaison du porte-électrode 2 est effectuée au moyen du comparateur à cadran 50 dont la touche 51 contrôle le déplacement de la surface en bout 52 du chariot 12. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispositif pour l'usinage de surfaces coniques par électro-érosion, du type dont le corps (1) contient un porte-électrode (2) auquel est fixée une électrode (5) montée mobile en rotation autour de deux axes orthogonaux (3 et 4), ainsi qu'un mecanisme (6) de variation de l'angle d'inclinaison de l1électrode (5), cinématiquement lié au porte-électrode (2), caractérisé en ce que le mécanisme (6) de variation de l'angle d'inclinaison de l'électrode (5) comporte un coulisseau (7) disposé dans le corps (1) et mobile en rotation et en translation axiale, ledit coulisseau comportant une face en bout inférieure biseautée (8) en contact permanent avec un levier à ressort (9) fixé au porte-électrode (2), ainsi qu'un chariot (12) cinématiquement lié au porte-électrode (2) et portant un poussoir (13) ayant une surface de travail en coin (14) en interaction permanente avec la face en bout supérieure (15) du coulisseau '7), lequel est monté dans une douille de guidage (10) reliée à une commande de rotation (11) de manière à communiquer un mouvement de rotation au porte-électrode (2) 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le levier à ressort (9) est fixé au porte-électrode (2) au moyen d'une articulation en croix exécutée sous forme de deux axes (3 et 4) dont un premier (3) est monté dans le porte-électrode (2), tandis que l'autre (4) est perpendilaire audit premier axe (3) et est immobilisé dans le corps (1) avec possibilité de rotation relativement àson propre axe géométrique. 3.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans le coulisseau (7) et dans la douille de guidage (10) sont montées des tiges (20 et 21) qui sont réunies par des éléments élastiques (22 et 23) assurant un contact permanent entre le poussoir (13) et la face en bout (15) du coulisseau (7). 4.- Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que dans la douille de guidage (10), le long de l'axe du coulisseau (7), est pratiquée une rainure (24) dans laquelle est montée une vis (25) assurant la rotation conjointe du coulisseau (7) et de la douille de guidage (10). 5.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le coulisseau (7)J du côté de sa face en bout (8), et dans le levier à ressort (9) sont pratiqués des logements (26 et 28) dans lesquels sont disposés des appuis à rotule (27 et 28) par l'intermédiaire desquels, respectivement, le coulisseau (7) coopère avec la surface de travail en coin (14) du poussoir (13), et le levier à ressort (9)J avec la face en bout biseautée (8) du coulisseau (7). 6.- Dispositif suivant ) l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la douille de guidage (10), du côté de sa face en bout (30), est monté un organe de serrage (32) agissant sur le levier (9) et à l'extrémité duquel est fixé un élement élastique (33) relié à son autre extrémité à la douille de guidage (10). 7.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille de guidage (10) est disposée dans des paliers (35 et 36) montés dans le corps (1) du dispositif. 8.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la commande de rotation (11) comporte un couple à vis sans fin dont la vie sans fin (40) est cinématiquement liée à l'arbre de sortie (41) d'un moteur de rotation (42), tandis que la roue (43) tangente à la vis sans fin (40) est montée sur la douille de guidage (10).