Brevet FR2540766A1 — publié le 19840817

"Machine d'électro-érosion par fil" La présente invention concerne une machine d'électro-érosion par fil, qui réalise un usinage en utilisànt un fil se dévidant d'une bobine et relié électriquement à un pôle d'un générateur d'impulsions électriques, tandis que la pièce à usiner est portée par une table et reliée électriquement à l'autre pôle dudit générateur, la table étant mobile transversalement par rapport au fil ou vice-versa. Une telle machine d'électro-érosion peut posséder un bâti avec une colonne sur laquelle sont fixés un bras supérieur formant une sorte de console et un bras inférieur, portant l'un et l'autre des poulies ou autres moyens pour le guidage et le renvoi du fil métallique constituant électrode. La partie utile de ce fil s'étend verticalement et elle réalise, par le phénomène physique d'électro-érosion, une sorte de "sciage" de la pièce à usiner qui est montée sur une table mobile à mouvements croisés contrôlés par une commande numérique programmable, la pièce étant maintenue par un support entre la tête du bras supérieur et l'extrémité libre du bras inférieur.Le fil et la pièce étant reliés à des piles électriques de signes opposés, les impulsions électriques font jaillir entre ce fil et cette pièce des étincelles ou des arcs provoquant un effet de destruction du matériau de la pièce qui est progressivement creusée. La commande numérique du déplacement de la pièce permet un usinage suivant un profil quelconque. Le fil qui pénètre ainsi dans la pièce à usiner est déplacé longitudinalement à une vitesse plus ou moins grande, de sorte que la partie de fil usée est éloignée de la pièce et peut être enroulé sur une bobine réceptrice, tandis que du fil neuf délivré par la bobine débitrice parvient en permanence dans la zone d'usinage pour remplacer le fil usé. L'électro-érosion par fil, au moyen des machines dont le principe vient d'être rappelé, est une technique actuellement bien connue, qui donne satisfaction du point de vue de la qualité d'usinage obtenue, mais le travail effectué par ces machines reste relativement lent ce qui limite leur rentabilité. L'invention réside dans le fait surprenant qu'en appliquant en outre des vibrations ultrasoniques à la partie utile du fil et/ou à la pièce à usiner et/ou à un milieu dans lequel sont placés la partie utile du fil et la pièce-à usiner, on peut effectuer sur les machines d'électro-érosion du genre ici considéré un travail beaucoup plus rapide, la vitesse d'usinage pouvant être multipliée par un facteur de l'ordre de 2 à 5. Dans le cas où l'on choisit d'imprimer un mouvement vibratoire de fréquence ultrasonique à la partie utile du fil, des vibrations ultrasoniques sont avantageusement appliquées aux supports de la partie utile du fil, et notamment à au moins l'un des bras portant les poulies de guidage et de renvoi du fil si l'on se refère à la configuration de machine rappelée ci-dessus. On comprend que la solution inverse consistant à appliquer les vibrations ultrasoniques à la pièce à usiner, par exemple par l'intermédiaire de son support, est équivalente. Une autre forme particulière de mise en oeuvre de l'invention consiste à appliquer les vibrations ultrasoniques au bain dans lequel sont introduites la partie utile du fil et la pièce. à usiner, dans le cas des machines d'électro-érosion à bain. Les vibrations ultrasoniques sont applicables, à l'endroit désiré sur la machine, au moyen de transducteurs connus reliés à un générateur électronique et permettant d'obtenir un mouvement vibratoire à fréquence élevée et de faible amplitude. Les vibrations ultrasoniques peuvent être émises suivant une seule direction, mais elles sont de préférence orientées simultanément suivant plusieurs directions de l'espace: de haut en bas, d'avant en arrière et/ou latéralement. Si nécessaire la fréquence. du générateur d'impulsions électriques, dont les pôles sont reliés au fil et à la pièce à usiner, doit être réglée de manière à éviter toutes interférences avec la fréquence des vibrations ultrasoniques. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de cette machine d'électro-érosion par fil : Figure 1 est une vue d'ensemble très schématique de la machine, en élévation ; Figure 2 est une vue en perspective de la partie de la machine ou sont appliquées les vibrations ultrasoniques. La machine d'électro-érosion par fil représentée sur la figure I comprend un bâti mécano-soudé (1), avec une table de travail (2) permettant le maintien de la pièce à usiner (3) par l'intermédiaire d'un support (4). La table (2) possède des mouvements croisés, suivant deux axes hori zontaux, qui sont contrôlés par ùne commande numérique programmable. La partie supérieure du bâti (1) -supporte une bobine débitrice (5) et une bobine réceptrice (6) pour le fil métallique (7) constituant l'électrode négative dans le processus d'électro-érosion. Partant de la bobine débitrice (5), le fil (7) passe d'abord horizontalement le long d'un bras horizontal supérieur (8), et après passage sur une poulie de renvoi (9) il décrit un trajet vertical descendant. Le fil (7) passe sur un dispositif tendeur (10) porté par la tête (11) du bras supérieur (8), avant de traverser la pièce (3) en cours d'usinage. Au-dessous de cette pièce (3), le fil est dévié par une poulie de renvoi (12) portée par l'extrémité d'un bras hori-zontal inférieur (13); en suivant le bras (13), le fil (7) parvient finalement à la bobine réceptrice (6). La pièce (3) étant reliée au pôle positif du générateur d'impulsions électriques, et déplacée par la table (2) à mouvements croisés, on réalise de façon connue en soi l'usinage par électro-érosion, au cours duquel la partie verticale du fil (7) constituant l'électrode négative permet de creuser progressivement une rainure (14) dans la pièce (3). Selon l'invention, ce processus d'électro-érosion se trouve sensiblement accéléré, de sorte que l'usinage de la pièce (3) est effectué plus rapidement, en soumettant à des vibrations ultrasoniques la tête (11) du bras supérieur (8) et/ou le bras inférieur (13), qui assurent le support du fil (7) dans sa partie utile. Les vibrations ultrasoniques peuvent être orientées suivant les trois directions de l'espace, comme indiqué par des flèches (15,16,17) pour la tête (11) et par des flèches (18,19,20) pour le bras inférieur (13), sur la figure 2. Ces vibrations qui se transmettent à la partie utile du fil (7) sont obtenues au moyen de générateurs d'ultrasons connus comprenant un dispositif électronique relié à des transducteurs disposés aux endroits appropriés, qui transforment l'énergie électrique en énergie vibratoire mécanique. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de cette machine d'électro-érosion par fil qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exempie illustratif; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes fondées sur le même principe. Ainsi, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention :: - en soumettant non pas la partie utile du fil (7), mais inversement la pièce à usiner (3) aux vibrations ultrasoniques ; - dans le cas d'une machine d'électro-érosion avec bain, en appliquant les ultrasons à ce bain en soumettant la paroi de la cuve à des vibrations ultrasoniques - en utilisant le même principe sur des machines de caractéristiques constructives et fonctionnelles diverses, quel que soit le détail des bras, colonnes, consoles ou autres supports et moyens de guidage pour le fil (7), et quel que soit le sens de déplacement de ce fil qui peut décrire incifiéremment un mouvement descendant ou un mouvement montant dans sa partie utile, selon son sens d'entrâînement- voir les flèches (21 et 22) de la figure 2 ; ; - en appliquant ce principe à une machine à cinématique inversée dans laquelle la table qui supporte la pièce a usiner est fixe, le fil décrivant dans ce cas un mouvement transversal. REVENDICATIONS 1. Machine d'électro-érosion par fil, réalisant un usinage en utilisant un fil (7) se dévidant d'une bobine (5) et relié électriquement à un pôle d'un générateur d'impulsions électriques, tandis que la pièce à usiner (3) est portée par une table (2) et reliée électriquement à l'autre pôle dudit générateur, la table (2) étant mobile transversalement par rapport au fil (7) ou vice-versa, caractérisé en ce qu elle comprend en outre des moyens permettant d'appliquer des vibrations ultrasoniques à la partie utile du fil (7) et/ou à la pièce à usiner (3) et/ou à un milieu dans lequel sont placés la partie utile du fil (7) et la pièce à usiner (3). 2. Machine d'électro-érosion par fil selon la revendication 1, caractérisée en ce que des vibrations ultrasoniques sont appliquées aux supports (11,13) de la partie utile du fil (7), situés de part et d'autre de la pièce à usiner (3), et notamment à au moins l'un des bras (8,11 ;13) portant les poulies de guidage et de renvoi (9,10,12) du fil (7). 3. Machine d'électro-érosion par fil selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les vibrations ultrasoniques sont orientées suivant plusieurs directions de l'espace (flèches 15 à 20).