Brevet FR2527118A1 — publié le 19831125

La présente invention concerne une machine à découper par fil à décharges électriques et, plus spécialement, une machine à découper par fil à décharges électriques comportant une buse d'arrivée qui permet d'améliorer le rendement d'alimentation élec- trique d'une électrode en forme de fil et le rendement d'enlève- ment des débris d'usinage hors de la zone d'usinage par décharges électriques de la pièce. En général, une machine à découper par fil à déchar- ges électriques comprend: une table conçue pour être déplacée dans les directions d'axes X et Y et destinée à porter une pièce; une unité de délivrance de fil qui fournit en continu une électrode en forme de fil mince à une zone d'usinage par décharges électriques; et une unité de réception de fil qui réceptionne en continu l'élec- trode en forme de fil Les machines à découper par fil à décharges électriques effectuent l'usinage d'une pièce au moyen de décharges électriques pendant que la pièce subit un petit déplacement suivant des axes X et Y Plus spécialement, il est formé un très petit intervalle entre la pièce et l'électrode en forme de fil qui est fournie par l'unité de délivrance de fil à la zone d'usinage par décharges électriques, et l'électrode en forme de fil reçoit un courant sous forme d'impulsions, ce qui conduit à la formation continue de décharges électriques entre l'électrode en forme de fil et la pièce. Pour accrottre le débit d'enlèvement dans les machines à découper par fil à décharges électriques de ce type, il est nécessaire de placer la partie d'alimentation électrique, servant à fournir des impulsions électriques à l'électrode en forme de fil, aussi près que possible de la zone d'usinage par décharges électriques de façon que les impulsions électriques soient efficacement fournies à la zone d'usinage par décharges électriques En outre, il est nécessaire de refroidir le plus possible la partie d'alimentation électrique pour empêcher que l'électrode en forme de fil ne soit brûlée En outre, il faut enlever de manière fiable, de la zone d'usinage par décharges électriques, les minuscules débris d'usinage et autres produits résultant d'un usinage par décharges électriques afin de maintenir dans un état excellent, sous des conditions prédéterminées, la situation dans le voisinage de la zone d'usinage par décharges électriques. Toutefois, dans les machines à découper par fil à décharges électriques, pour permettre un usinage très pr 3 cis A l'aide d'une électrode en forme de fil mince, il faut que l'élec- trode en forme de fil, qui est déplacée de manière continue, soit guidée et maintenue en une position précise avec une grande exac- titude Par conséquent, dans ies machines a découper par fil à décharges électriques selon la techrique antérieure, 13 partie servant à guider et maintenir l'élecrode en forme de fiï placée près de la zone d'usinage par décharges électriqu-a, ta I dis que, de manière non avantageuse, la partie d'aliment ln électrique, qui fournit des impu _-ias électriques à l'- ' en forme de fil, est largement sÉarée de la zone d'usi f pr décharges électriques, ce qui conduit a un bas rendement -:- mentation électrique De plus> Larsqu la partie de guiidge de maintien est proche de la zone d'usinage par décharges -Zi=; triques, le rendement de délivrance d'un fluide d'usina * 1 zone d'usinage par décharges tlectriqu; subit une réducion:,on favorable. Par conséquent, un premier but de l'invention est de proposer une machine à découper par fil à décharges électriques dans laquelle la partie d'alimentation électrique, qui fournit une série d'impulsions électriques à l'électrode en forme de fil, est disposée aussi près que possible de la zone d'usinage par décharges électriques afin d'augmenter la vitesse d'usinage par décharges électriques. Un deuxième but de l'invention est de proposer une machine à découper par fil à décharges électriques améliorée en ce qu'elle permet que la partie d'alimentation électrique soit efficacement refroidie au moyen d'un fluide d'usinage et en ce qu'elle autorise la délivrance d'un fluide d'usinage sous haute pression afin d'enlever de manière fiable les débris d'usinage hors de la zone d'usinage par décharges électriques sans que ceci ait une action défavorable sur l'électrode en forme de fil. Un troisième but de l'invention est de proposer une machine à découper par fil à décharges électriques permettant de répondre facilement et rapidement aux problèmes liés à l'usure de la partie d'alimentation électrique. A cet effet, selon un premier aspect de l'invention, la partie d'alimentation électrique est placée dans une buse d'arrivée qui projette un fluide d'usinage en direction de la zone d'usinage par décharges électriques, et la position de contact de la partie d'alimentation électrique avec l'électrode en forme de fil est rendue variable De plus, selon un autre aspect de l'inven- tion, une buse comportant un orifice qui permet de projeter un fluide d'usinage est disposée de façon à pourvoir ttre déplacée verticalement sous l'effet de la pression du fluide d'usinage, et l'orifice de la buse est conçu de façon à pouvoir venir en contact avec la pièce ou près de celle-ci. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue de face en élévation d'une machine à découper par fil à décharges électriques selon l'invention; la figure 2 est une vue en section droite de face d'unités supérieure et inférieure de buse d'arrivée du fluide d'usi- nage de la machine à découper par fil à décharges électriques pré- sentée sur la figure 1; la figure 3 est une vue en section droite de face d'un deuxième exemple de la buse inférieure d'arrivée du fluide d'usinage; et la figure 4 est une vue en section droite de face d'un troisième exemple de la buse inférieure d'arrivée de fluide d'usinage. Comme le montre la figure 1, une machine 1 à découper par fil à décharges électriques possède un réservoir 5 de fluide d'usinage et un montant 7 qui sont placés sur un socle 3 en forme de boite Au-dessus du réservoir 5 de fluide d'usinage, est montée une table 11 mobile suivant les directions d'axes X et Y, la table étant dotée d'une pince 9 permettant de maintenir en position et de porter une pièce W Dans la partie haute de la face latérale de la colonne 7, un bras supérieur 13 est monté horizontalement de façon à s'étendre au-dessus de la pièce W Une glissière verticale 15 est montée verticalement de manière réglable sur la partie terminale opposée du bras supérieur 13 Un support supérieur 17 de buse est fixé à la partie terminale inférieure de la glissière verticale 15 et est doté d'une buse supérieure 19 d'arrivée de fluide d'usinage. De plus, un bras inférieur 21, parallèle au bras supérieur 13, est monté sur la face latérale de la colonne 7 au voisinage de sa par- tie inférieure La partie terminale opposée du bras inférieur 21 se trouve au-dessous de la pièce W et est dotée, par l'intermédiaire d'un support inférieur 25 de buse, d'une buse inférieure 23 d'arrivée de fluide d'usinage, qui est tournée vers la buse supérieure 19 d'arrivée de fluide d'usinage Les buses supérieure 19 et infé- rieure 23 d'arrivée de fluide d'usinage sont destinées à fournir des jets d'un fluide d'usinage, par exemple de l'eau distillée, en direction d'une zone d'usinage par décharges électriques se trouvant dans la pièce W ainsi qu'à guider et maintenir une électrode 27 en forme de fil. Une bobine de délivrance 29 est montée rotative sur la partie supérieure de la colonne 7 de façon à délivrer en continu l'électrode 27 en forme de fil mince à la zone d'usinage par décharges électriques Une bobine réceptrice 31 est montée rotative au-dessous de la bobine de délivrance 29 Le fil d'électrode 27 délivré par la bobine de délivrance 29 passe sur plusieurs bobines de guidage supérieures rotatives 33 qui sont placées entre la bobine de déli- vrance 29 se trouvant sur la colonne 7 et le support supérieur 17- de buse et atteint la buse supérieure 19 d'arrivée de fluide d'usi- nage, à partir de laquelle le fil d'électrode 27 traverse la zone d'usinage par décharges électriques se trouvant dans la pièce W et atteint la buse inférieure 23 d'arrivée de fluide d'usinage Ensuite, le fil d'électrode 27 passe sur plusieurs bobines de guidage infé- rieures rotatives 35 placées entre la bobine réceptrice 31 se trou- vant sur la colonne 7 et le support inférieur 25 de buse et s'enroule sur la bobine réceptrice 31. Dans la machine à découper par fil à décharges élec- triques présentant la structure ci-dessus indiquée, le déplacement de la table mobile Il suivant les directions des axes X et Y, l'arrivée continue du fil d'électrode 27 dans la zone d'usinage par décharges électriques de la pièce W, la délivrance d'impulsions électriques au fil d'électrode 27, etc, sont commandés par un dispositif de commande approprié, par exemple un dispositif de commande numérique, de la même manière que dans les machines à découper par fil à décharges électriques de la technique antérieure. On va décrire ci-après de manière détaillée la struc- ture de chacune des buses supérieure 19 et inférieure 23 d'arrivée de fluide d'usinage. Comme le montre la figure 2, une plaque de support 39 est suspendue au support supérieur 17 de buse au moyen de plusieurs boulons 37 La buse supérieure 19 d'arrivée de fluide d'usinage est montée solidairement sur la plaque de support 39 Dans la partie centrale d'un bloc de support 41 de la buse supérieure 19 d'arrivée de fluide d'usinage, est formé un trou de support 47 dont la partie inférieure présente une partie creuse 43 à section se réduisant qui converge vers son cbté inférieur et dont la partie supérieure comporte un trou taraudé 45 Le trou de support 47 peut communiquer avec un trou 51 d'arrivée de fluide d'usinage qui est connecté à un tuyau d'alimentation 49 Le trou de support 47 loge un support 53 d'élément d'alimentation électrique dont la partie inférieure se rétrécit Le support 53 d'élément d'alimentation électrique est comprimé et maintenu en position par un élément annu- laire fileté de maintien et de fixation 55 se vissant dans le trou taraudé 45. Le support 53 d'élément d'alimentation électrique pos- sède une forme cylindrique à partie inférieure se rétrécissant, et sa partie terminale inférieure fait saillie, vers le bas, du trou de support 47 Le support 53 d'élément d'alimentation électrique comporte, sur sa surface périphérique externe, plusieurs rainures 57 destinées à guider vers le bas le fluide d'usinage venant du trou 51 d'arrivée de fluide d'usinage au trou de support 47 De plus, le support 53 d'élément d'alimentation électrique possède, en une position appropriée de sa surface périphérique externe, une cla- vette 61 faisant horizontalement saillie qui est en prise avec une mortaise 59 formée dans la surface périphérique interne du trou de support 47 Par conséquent, les positions relatives du bloc de support 41 et du support 53 d'élément d'alimen Laion électrique sont maintenues constantes a tout instant. Un trou approprié 63, au travers duquel le fil d'électrode 27 peut passer librement, est ménagé verticalement dans la partie axiale du support 53 de l'élément d'aliz:entation électrique La partie inférieure du trou 63 est en mesure de cn- muniquer avec des trous de communtication radiaux 65 forbis lans la partie inférieure du support 53 de l'élément d'alimrtsio électrique, et le trou est associî à un élément 67 de uidage d^ fil permettant de guider et de maintenir le fil d'élec o ?, L'élément de guidage 67 est fait d'une matière dure, pas î emple diamant ou saphir Le trou 63 du iupport 53 de l'élémel: mentation électrique est doté d'une cavité 69 présentant une par- tie de décrochement 69 a L'évidement 69 loge un élémen _:al'eno tation électrique 71 destiné à être mis en contact avec le fil d'électrode 27 Des encoche A 73 en forme de Vs orientées perren- diculairement à l'axe du fil d'électrode 27, sont formées dins la surface de contact Ae l'élément d'alimentation électrique 71 avec le fil d'électrode 27 afin de permettre au fil d'électrode 27 et à l'élément d'alimentation électrique 71 d'être mutuellement en contact en plusieurs parties pour améliorer le rendement d'alimen- tation électrique L'élément d'alimentation électrique 71 est solidairement fixé a la partie terminale intérieure d'une borne 75. La partie supérieure de la borne 75 passe dans l'élément fileté de maintien et de fixation 55, puis s'incurve dans une direction appropriée Ainsi, la borne 75 et l'élément d'alimentation élec- trique 71 peuvent être solidairement retirés de l'évidement 69 du support 53 de l'élément d'alimentation électrique On peut ajuster les positions de la borne 75 et de l'élément d'alimentation électrique 71 au moyen d'une vis de réglage 77 vissée dans le sup- port 53 de l'élément d'alimentation électrique. Une rainure annulaire 79 est formée dans la surface inférieure du bloc de support 41 et reçoit la base d'une buse conique 83 comportant dans sa partie centrale un orifice 81 destiné à projeter le fluide d'usinage en direction de la pièce W. La buse 83 présente un rebord dans sa base et est maintenue en place de manière à pouvoir être légèrement ajustée dans la direc- tion verticale au moyen d'une vis de réglage 85 se vissant sur le bloc de support 41 De plus, une plaque 87 fixée au bloc de support 41 empêche la buse 83 de sortir de la rainure 79. Avec la structure ci-dessus décrite, le fluide d'usi- nage délivré par le trou 51 d'arrivée de fluide d'usinage au trou de support 47 est envoyé via la rainure 57 dans le support 53 de l'élément d'alimentation électrique et atteint l'intérieur de la buse 83, puis est projeté par l'orifice 81 de la buse en direction de la zone d'usinage par décharges électriques de la pièce W tout en entourant le fil d'électrode 27 Par conséquent, la zone d'usi- nage par décharges électriques de la pièce W est refroidie et, de plus, les débris d'usinage sont emmenés hors de la zone d'usinage par décharges électriques, ce qui permet de maintenir cette zone dans des conditions prédéterminées En outre, une partie du fluide d'usinage se trouvant dans la buse 83 passe dans le trou 63 par les trous de communication 65 ménagés dans le support 53 de l'élé- ment d'alimentation électrique et remonte, pour refroidir l'élé- ment d'alimentation électrique 71 et le fil d'électrode 27, puis il sort par débordement hors de l'élément 55 de maintien et de fixation Par conséquent, la partie d'alimentation électrique est refroidie, si bien que le fil d'électrode 27 ne brûle pas De plus, l'élément d'alimentation électrique 71 est placé à l'inté- rieur de la buse d'arrivée 19 et fournit des impulsions électriques au fil d'électrode 27 en une position proche de l'élément 67 de guidage de fil En résultat, l'élément d'alimentation électrique 71 fournit des impulsions électriques au fil d'électrode 27 en une position proche de la zone d'usinage par décharges électriques de la pièce W, ce qui permet une alimentation électrique efficace. Puisque la buse inférieure 23 d'arrivée du fluide d'usinage présente sensiblement la même structure que la buse supérieure 19 d'arrivée du fluide d'usinage bien qu'elle soit retournée verticalement par rapport à cette dernière, les élê- ments constitutifs de la buse inférieure 23 d'arrivée du fluide d'usinage présentant les mêmes fonctions que ceux de la buse supérieure 19 d'arrivée du fluide d'usinage sont désignés par les mêmes numéros de référence, et leur description détaillée est omise. La figure 3 montre un deuxième exemple de la buse inférieure 23 d'arrivée du fluide d'usinage Cet exemple peut être appliqué à la buse supérieure d'arrivée du fluide d'usinage. Dans l'exemple de la figure 3, un élément d'alimentation élec-* trique 71 a est conçu de manière à présenter des côtés endroit et envers symétriques entre eux, et un support 89 d'élément d'ali- mentation électrique, qui est constitué par une vis tubulaire, est vissé dans l'élément 55 de maintien et de fixation de façon à maintenir en position l'élément d'alimentation électrique 71 a. De plus, une borne 75 a est fixée au support 89 d'élément d'ali- mentation électrique par l'intermédiaire d'un écrou 91 De plus, une buse 83 a est disposée de manière à pouvoir être déplacée ver- ticalement sous l'effet de la pression du fluide d'usinage à l'inté- rieur de la buse, et l'orifice 81 a de la buse 83 a est conçu de façon à pouvoir venir librement en contact avec la pièce W On notera que, puisque la structure des autres éléments constitutifs est identique à celle du premier exemple de la figure 2, les élé- ments présentant les mêmes fonctions dans les deux exemples sont désignés par les mêmes numéros de référence et ne sont pas décrits- en détail. Selon la structure du deuxième exemple, lorsque le côté endroit de l'élément d'alimentation électrique 71 a a été usé par le contact avec le fil d'électrode 27 après une longue période d'utilisation, on démonte l'élément d'alimentation électrique 71 a, on le retourne et on le remonte, de façon à pouvoir utiliser son côté envers, en répondant rapidement au problème de l'usure de l'élément d'alimentation électrique 71 a En outre, puisque la buse 83 a est en mesure d'être déplacée verticalement pour venir en contact avec la pièce W, il s'ensuit une réduction de la quan- tité de fluide d'usinage qui s'échappe de l'intervalle existant entre la pièce W et la buse 83 a Par conséquent, il n'y a pas de perte dans la délivrance du fluide d'usinage à la zone d'usinage par décharges électriques de la pièce W, si bien que l'enlèvement des débris d'usinage hors de la zone d'usinage par décharges élec- triques en est encore amélioré. Dans un troisième exemple de la buse inférieure 23 d'arrivée du fluide d'usinage, présenté sur la figure 4, un élé- ment d'alimentation électrique 71 b est donné sous forme de disque présentant des cbtés endroit et envers mutuellement symétriques et est monté de manière que sa position puisse être réglée par rotation à l'aide d'un boulon 93, que l'on manoeuvre en insérant un outil dans un trou 95 ménagé dans le support 53 d'élément d'ali- mentation électrique Puisque la structure des autres éléme"te constitutifs est identique à celle du deuxième exemple de la fi- gure 3, les éléments du troisième exemple présentant er mêmes fonctions que ceux du deuxième exemple sont désignés par les mêmes numéros de référence et ne sont pas décrits en détail. Dans le troisième exemple, l'élément d'alimentation électrique 71 b en forme de disque est conçu de façon que l'on puisse utiliser ses côtés endroit et envers en les échangeant, de même qu'on peut l'utiliser en le faisant tourner d'une quantité appropriée avant de le fixer dans sa nouvelle position Par consé- quent, chaque fois qu'une partie de l'élément d'alimentation élec- trique 71 b a été usée par contact avec le fil d'électrode 27, on fait tourner d'une quantité appropriée l'élément d'alimentation électrique 71 b Il est ainsi possible de faire face rapidement au problème de l'usure, et, cela, pour une longue période. Comme on l'aura compris gr Ace à la description précé- dente du mode de réalisation selon l'invention, l'élément d'ali- mentation électrique destiné à fournir des impulsions électriques au fil d'électrode est placé à l'intérieur d'une buse d'arrivée de fluide d'usinage Ainsi, la partie de l'élément d'alimentation électrique est refroidie par le fluide d'usinage et est en même temps proche de la pièce, si bien qu'un courant est délivré de manière efficace au fil d'électrode De plus, puisque la buse est verticalement mobile sous l'effet de la pression du fluide d'usl- nage et peut venir librement en contact avec la pièce, il y a réduction de la quantité de fluide d'usinage qui s'écoule hors de l'intervalle existant entre la pièce et la buse Par conséquent, il est possible de délivrer avec peu de pertes le fluide dusiîage à la zone d'usinage par déchergee électriques de la pièce, et les débris d'usinage sont enlevés de manière fiable hors de la zone d'usinage par décharges électriques En outre, il est pos-ible de modifier la position de contact de l'élément d'aliment Bion électrique avec le fil d',lectrz Je, de sorte que l'on a n mesure de faire face rapidement au probl me posé par l "Lcse dl l'élément d'alimencaion életrue Bien entendue l'he: de l'art sera en mes t-':w- giner, à partir de la machfre Sn la escription vienl '" donnée à titre simplement ill ratif et nullement litra:ff: diverses variantes et modiîfiatioris e aortant pas du r-re ' l'invention. 25271 18 REVENDICATIONS 1 S Machine à découper par fil à décharges électriques qui effectue l'usinage par décharges électriques d'une pièce (W) en produisant des décharges électriques entre une électrode ( 27) en forme de fil délivrée en continu par une unité de délivrance de fil et ladite pièce, caractérisa en ce qu'elle comprend: une buse d'arrivée ( 19) qui fournit un fluide d'usi- nage à une zone d'usinage par décharges électriques, ladite buse d'arrivée étant placée sur les côtés supérieur et, ou bien, infé- rieur de ladite pièce; et un élément ( 71) d'alimentation électrique qui est en contact avec ladite électrode en forme de fil afin de lui fournir un courant, ledit élément d'alimentation électrique étant placé à l'intérieur de ladite buse d'arrivée. 2 Machine à découper par fil à décharges électriques qui effectue l'usinage par décharges électriques d'une pièce (W) en produisant des décharges électriques entre une électrode ( 27) en forme de fil délivrée en continu par une unité de délivrance de fil et ladite pièce, caractérisée en ce qu'elle comprend: une buse d'arrivée ( 19) qui fournit un fluide d'usi- nage à une zone d'usinage par décharges électriques, ladite buse d'arrivée étant placée sur les côtés supérieur et, ou bien, infé- rieur de ladite pièce; un élément ( 71) d'alimentation électrique qui est en contact avec ladite électrode en forme de fil afin de lui fournir un courant, ledit élément d'alimentation électrique étant placé à l'intérieur ce ladite buse d'arrivée; et une buse ( 83) comportant un orifice ( 81) destiné à projeter ledit fluide d'usinage en direction de la zone d'usinage par décharges électriques, ladite buse étant conçue pour pouvoir Etre déplacée verticalement par l'effet de la pression dudit fluide d'usinage. 3 Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit élément d'alimentation électrique placé à l'intérieur de ladite buse d'arrivée est conçu de façon qu'on puisse le séparer de ladite buse d'arrivée et est formé de façon à présenter des côtés endroit et envers symétriques. 4 Machine selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit élément d'alimentation électrique a la forme d'un disque. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit élément d'alimentation électrique et ladite élec- trode en forme de fil sont en contact l'un avec l'autre en plusieurs parties. 6 Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface de contact de l'élément d'alimentation électrique avec l'électrode en forme de fil est divisée en plusieurs parties par des encoches ( 73) formées sur ladite surface de contact.