Brevet FR2527960A1 — publié le 19831209

Procédé et dispositif d'électro-érosion de découpe par fil utilisant des moyens de nettoyage du fil. La présente invention concerne de façon générale un procédé et un dispositif d'électro-érosion de découpe par fil et, de façon plus particulière, un nouveau procédé et un nouveau dispositif améliorés pour découper par électro-érosion une pièce au moyen d'un fil-électrode continuellement renouvela- ble. Dans le procédé d'électro-érosion de découpe par fil, qui est également appelé usinage par décharges électriques de découpe par fil ou à fil mobile, un fil-électrode continu (ce terme désigne habituellement un fil, un filament, une bande, un ruban, ou un élément d'électrode allongé continu analogue conducteur de l'électricité) est stocké sur une bobine d'alimentation disposée dans l'air et est agencé pour s'étendre de façon continue depuis cette bobine jusqu'à des moyens de reprise en traversant une zone de découpe définie entre deux éléments de guidage de fil et alimentée en un liquide d'usinage tel que de l'eau distillée. Une pièce à usiner est disposée dans la zone de découpe, dans laquelle pénètre le fil-électrode en traversant la pièce,et se déplace en étant juxtaposé à cette dernière, à une petite distance de celle-ci Un dispositif d'entraînement est prévu en aval de l'élément de guidage disposé du côté reprise du fil pour dévider le fil-électrode de la bobine de stockage et pour le faire avancer selon un trajet déterminé de façon que le fil se déplace à travers la pièce et juxtaposé à celle-ci entre les éléments de guidage Une alimentation en courant d'usinage par décharges électriques est raccordée électriquement au fil-électrode et à la pièce à usiner pour provoquer une succession de décharges électriques entre le fil mobile et la pièce, enlevant ainsi par électro-érosion de la matière sur la pièce Des moyens de freinage du fil sont disposés du côté alimentation du fil sur le trajet de celui-ci pour impartir au fil- électrode avançant une tension qui doit être suffisante pour assurer que ce fil-électrode avançant à travers la pièce est bien rectiligne entre les éléments de guidage du fil. L'un des problèmes jusqu'ici rencontrés dans le procédé d'électro-érosion de découpe par fil est-la rupture du fil- électrode Le fil-électrode mobile tend à se rompre lorsqu'il se dégage une chaleur excessive et/ou il se développe une contrainte mécanique excessive dans la zone de découpe. On a découvert que ces causes de la rupture du fil-électrode pouvaient être attribuées au moins en partie à un dégagement de bulles d'air dans la zone de découpe en provenance du fil- électrode qui, après s'être déplacé dans l'air du côté amont de la zone de découpe, pénètre dans le liquide d'usinage dans cette zone de découpe et le traverse, là o des déchar- ges électriques éclatent en dégageant une chaleur provoquant une température élevée On a maintenant trouvé que l'air est entraîné par le fil mobile dans le liquide d'usinage o il forme des bulles et les bulles d'air ainsi formées tendent à se concentrer à un endroit localisé dans la zone de découpe pour créer une décharge d'arc thermique lorsque le fil- électrode amené de la bobine de stockage porte sur sa surface des polluants résiduels Ces bulles d'air conduisent à une contrainte mécanique extrêmement élevée et la décharge d'arc résultante constitue une source thermique suffisante pour provoquer la rupture du fil-électrode. La présente invention, basée sur la découverte précédente, vise à procurer un nouveau procédé amélioré d'électro-érosion de découpe par fil, grâce auquel le fil-électrode risque moins de se rompre dans la zone de découpe de façon à amélio- rer le rendement du procédé d'électro-érosion. La présente invention vise également à procurer un dispositif d'électroérosion de découpe par fil, relativement simple mais très efficace pour empêcher le fil-électrode mobile de se rompre dans la zone de découpe, accroissant ainsi le rendement d'une opération de découpe donnée. Sous un premier aspect de la présente invention, il est pro- curé un procédé pour découper par électro-érosion une pièce au moyen d'un fil-électrode avançant depuis des moyens de stockage de fil dans l'air pour traverser la pièce, en y étant juxtapose à une petite distance, dans une zone de découpe définie entre deux éléments de guidage de fil sur le trajet du fil et alimentéeen un liquide d'usinage,tandis que des décharges électriques sont provoquées entre le fil-électrode mobile et la pièce en présence du liquide d'usinage pour enlever de la matière par électro-érosion sur cette pièce, procédé dans lequel on limite la formation de bulles d'air -dans la zone de découpe en provenance du filélectrode se déplaçant à travers le liquide d'usinage en nettoyant le fil- électrode avançant avant qu'il pénètre dans le liquide d'usi- nage dans la zone de découpe. Selon des caractéristiques spécifiques de l'invention, le stade de nettoyage est avantageusement effectué en brossant le fil-électrode avançant sur son trajet entre les moyens de stockage du fil et la zone de découpe De préférence, le fil- électrode avançant brossé, avant son entrée dans le liquide d'usinage, est aspergé avec un fluide propre ou non pollué; pour faciliter le nettoyage du fil-électrode avançant brossé, on peut impartir au fluide d'aspersion des vibrations ultra- soniques. Sous un deuxième aspect l'invention procure un dispositif d'électro-érosion de découpe par fil ayant une bobine de stockage de fil disposée dans l'air pour fournir un fil- électrode continu, des moyens pour faire avancer le fil- électrode depuis la bobine de stockage du fil afin qu'elle se déplace à travers une pièce, en y étant juxtaposée à une petite distance, dans une zone de découpe définie entre deux éléments de guidage de fil sur le trajet de celui-ci et ali- mentée en liquide d'usinage,et des moyens pour déclencher des décharges électriques entre le fil-électrode mobile et la pièce à travers le liquide d'usinage pour découper la pièce par électro-érosion, ce dispositif comportant des moyens pour nettoyer le fil-électrode avançant avant qu'il pénètre dans la zone de découpe. De façon spécifique, les moyens de nettoyage comportent des moyens de brosse disposés en position de brossage par rapport au fil-électrode avançant entre la bobine de stockage du fil et la zone de découpe En outre, des moyens doivent de pré- férence être disposés en aval des moyens de brosse et en amont de la zone de découpe sur le trajet du fil pour asper- ger le fil-électrode avançant brossé avec un fluide propre ou non pollué avant son entrée dans le liquide d'usinage dans la zone de découpe De préférence, les moyens d'asper- sion sont associés à des moyens ultrasoniques pour impartir des vibrations ultrasoniques au fluide d'aspersion avant sa réunion avec le liquide d'usinage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: la figure unique est une vue schématique en coupe partielle, montrant un dispositif d'électro-érosion de découpe par fil selon la présente invention. En se reportant maintenant au dessin, un dispositif d'électro- érosion de découpe par fil typique pour découper une pièce 1 au moyen d'un fil-électrode 2 comporte une bobine de stockage du fil 3 Le fil- électrode 2 s'étend de façon continue de la bobine de stockage 3 jusqu'à une bobine de reprise 4 en traversant une zone de découpe 5 définie entre deux éléments de guidage de fil 6 et 7, dans laquelle est disposée la pièce 1 Un entraînement de fil 8 déroule le fil-électrode 2 et le fait avancer depuis la bobine de stockage 3 de façon qu'il se déplace à travers la pièce 1 dans la zone de découpe 5, juxtaposee à cette pièce, à, une petite distance de celle-ci; l'en- tra Inement de fil 8 est constitué par un cabestan et un rou- leau pinceur et est disposé entre la zone de découpe 5 et la bobine de reprise 4 Sur le trajet du fil en amont de la zone de découpe 5 est prévue une unité de freinage de fil 9 constituée à nouveau par un cabestan et un rouleau pinceur, respectivement 9 a et 9 b, pour appliquer au fil 2 une tension suffisante pour être sûr qu'il s'étend à travers la zone de découpe 5 entre les éléments de guidage 6 et 7 de façon rectiligne. Entre l'unité de freinage 9 et l'élément de guidage amont 6, et entre l'élément de guidage aval 7 et l'entraînement de fil 8.sont prévues respectivement des unités de galets conduc- teurs du fil 10 et 11, qui sont raccordées électriquement à une borne d'une source de courant d'électro-érosion 12. L'autre borne de la source de courant 12 est électriquement raccordée à la pièce 1 Deux buses 13 et 14 sont disposées de part et d'autre de la pièce 1 pour amener un liquide d'usi- nage dans un intervalle d'usinage formé entre le fil-électrode mobile 2 et la pièce 1 dans la zone de découpe 5 Au lieu d'utiliser de telles buses, la pièce 1 peut être toute entière plongée dans une masse de liquide dans une cuve pour amener le liquide d'usinage dans l'intervalle d'usinage dans la zone de découpe 5 La source de courant 12 est adaptée pour fournir une succession d'impulsions électriques entre le fil-électrode mobile 2 et la pièce pour provoquer des déchar- ges électriques espacées dans le temps à travers le liquide d'usinage au travers de l'intervalle d'usinage pour enlever par électro-érosion de la matière sur la pièce 1 Au fur et à mesure de l'enlèvement de matière, la pièce est déplacée transversalement au fil-électrode mobile dans la zone de découpe 5 selon un trajet programmé pour former dans la pièce 1 la découpe désirée. Pour la mise en oeuvre de la présente invention, le disposi- tif représenté comporte en outre une brosse 15, composée de soies 15 a fixéessur un support 15 b et disposée en position de brossage par rapport au fil-électrode 2 avançant de la bobine de stockage 3 à l'unité de freinage de fil 9 En outre, le cabestan et le galet pinceur, 9 a et 9 b, sont tous deux équipés de brosses respectives 16 a et 16 b maintenues en position de brossage par rapport à eux Entre l'unité de freinage 9 et l'unité de galet conducteur amont 10 est montée une unité d'aspersion 17 pour asperger le fil-électrode avançant brossé 2 avec un fluide propre tel que de l'eau non polluée L'unité d'aspersion 17 peut se présenter sous la forme d'un cylindre creux ayant un collecteur raccordé à une source extérieure de fluide propre et une multiplicité d'ori- fices pour répartir le fluide du collecteur sur le fil- électrode avançant à travers l'espace-intérieur du cylindre. De préférence, des soies sont montées sur la paroi inté- rieure du cylindre pour brosser à nouveau le fil-électrode avançant pendant son aspersion De préférence, l'unité d'aspersion 17 est équipée d'un ou de plusieurs transduc- teurs ultrasoniques 18, se présentant ici sous la forme d'un anneau fixé sur le cylindre ou noyé dans celui-ci, pour impartir des vibrations mécaniques ultrasoniques au fluide d'aspersion de façon à faciliter le nettoyage du fil- électrode avançant 2 En outre, le galet conducteur amont est équipé d'une brosse 19 disposée en position de brossage par rapport à lui Les unités de brossage 16 et 19 sont utilisées pour interdire l'introduction de polluants par les galets 9 a, 9 b et 10 sur le fil-électrode avançant nettoyé et brossé 2. Du fait des moyens de nettoyage et/ou de brossage décrits, on a trouvé que le fil-électrode mobile 2 était nettement plus facilement mouillé'par le liquide d'usinage dans la zone de découpe 5 Il en résulte que la surface du fil- électrode 2 entraîne très peu d'air lorsqu'elle pénètre dans le liquide d'usinage de sorte qu'une plus grande quan- tité de ce liquide d'usinage est introduite dans l'inter- valle d'usinagq En cutre, la quantité réduite de bulles d'air est bien dispersée à travers tout l'intervalle d'usi- nage et en est rapidement éjectée de sorte qu'il n'y a pratiquement plus d'échauffement localisé du fil-électrode dans la zone de découpe, mais qu'au contraire le fil-électrode mobile est mieux refroidi et protégé contre la chaleur des déchaiies électriques dans la zone de découpe De cette manière, la rupture du fil-électrode est effectivement empêchée et l'enlèvement de matière par électro-érosion est plus rapide. Revendications. 1 Procédé pour découper par électro-érosion une pièce ( 1) au moyen d'un fil-électrode ( 2) continuellement renouvelé, qui est avancé à partir de moyens de stockage de fil ( 3) dans l'air pour se déplacer au travers de la pièce à usiner, juxtaposée à celle-ci à une petite distance, dans une zone de découpe ( 5 > définie entre deux éléments de guidage de fil ( 6, 7) sur le trajet du fil et alimentée en un liquide d'usinage, tandis que des décharges électriques sont effec- tuées entre le fil-électrode mobile et la pièce à travers le liquide d'usinage pour enlever par électro-érosion de la matière sur la pièce, caractérisé en ce qu'on limite la formation de bulles dans la zone de découpe en provenance du fil-électrode se déplaçant à travers le liquide d'usinage en nettoyant le fil-électrode avançant avant qu'il pénètre dans le liquide d'usinage dans la zone de découpe. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au stade de nettoyage, on brosse le fil-électrode avançant sur le trajet de celui-ci entre les moyens de stockage de fil ( 3) et la zone de découpe ( 5). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, au stade de nettoyage, on asperge le fil-électrode avançant brossé avec un fluide non pollué avant qu'il pénètre dans la zone de découpe. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, au stade du nettoyage, on applique des vibrations ultra- soniques au fluide aspergé pour faciliter le nettoyage du fil-électrode avançant brossé. Dispositif d'électro-érosion de découpe par fil ayant une bobine de stockage de fil ( 3) disposée dans l'air pour fournir un fil-électrode continu ( 2), des moyens ( 8) pour faire avancer le fil-électrode ( 2) depuis la bobine de stocka- 2 $? 27960 ge de fil ( 3) pour le faire se déplacer à travers une pièce ( 1), juxtaposée à celle-ci mais à une petite distance, cette pièce étant disposée dans une zone de découpe ( 5) définie entre deux éléments de guidage de fil ( 6, 7) disposés sur le trajet de celui-ci et alimentée en un liquide d'usinage, et des moyens ( 12) pour effectuer des décharges électriques entre le fil-électrode mobile et la pièce en présence du liquide d'usinage pour découper par électro-érosion la pièce, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour nettoyer le fil-électrode avançant avant qu'il pénètre dans la zone de découpe. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de nettoyage comportent des moyens de brosse ( 15) disposés en position de brossage par rapport au fil- électrode avançant entre la bobine de stockage de fil ( 3) et la zone de découpe ( 5). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de nettoyage comportent en outre des moyens ( 17), disposés en aval des moyens de brossage ( 15) et en amont de la zone de découpe,pour asperger le fil-électrode avançant brossé avec un fluide non pollué avant son entrée dans le liquide d'usinage dans la zone de découpe. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de nettoyage comportent en outre des moyens ( 18) associés aux moyens d'aspersion ( 17 > pour impartir des vibrations ultrasoniques au fluide d'aspersion avant qu'il ne se joigne au liquide d'usinage. 9 Dispositif selon la revendication 7, comportant en outre des moyens de galets de freinage ( 9) disposés entre la bobine de stockage de fil ( 3) et l'un des éléments de gui- dage de fil ( 6) disposé en amont de la zone de découpe pour appliquer une tension au fil-électrode se déplaçant à travers cette zone de découpe, caractérisé en ce que ces moyens de galets ( 9) sont équipés de brosses ( 16 a, 16 b) maintenues en position de brossage par rapport à eux. Dispositif selon la revendication 8, comportant en outre des moyens de galets conducteurs ( 10, 11) pour raccorder électriquement le filélectrode mobile à une borne d'une source de courant d'électro-érosion ( 12), tandis que l'autre borne de cette source est électriquement raccordée à la pièce ( 1), caractérisé en ce que les moyens de galets conduc- teurs ( 10) sont équipés d'une brosse ( 19) maintenue en posi- tion de brossage par rapport à eux.