Brevet FR2568507A1 — publié le 19860207

DISPOSITIF D'USINAGE PAR ARC ELECTRIQUE DE PIECES TOUR- NANTES DE GRAND DIAMETRE, PAR ELECTRODES C0OMMANDEES PAR L-N GENERATEUR D'IMPULSIONS ELECTRIQUES L'invention concerne un dispositif d'usinage par arc électrique de pièces tournantes de grand diamètre tels que par exemple des cylindres de laminoirs. L'usinage à arc électrique de pièces métalliques est un procédé technique qu'on utilise de plus en plus souvent du fait de ses avantages. L'un de ces avantages est qu'il permet d'obtenir une surface sans rayures caractéristiques d'usinage se produisant lorsqu'on utilise des machines-outils ordinaires ou lorsqu'on effectue un meulage. La surface usinée par arc électrique se présente sous la forme d'une structure non orientée de creux et de bosses de rugosité voulue se recouvrant les uns les autres, qu'on utilise avanta- geusement pour réaliser par exemple l'usinage final des parties fonctionelles de cylindres destinés à laminer des t8les destinées aux carrosseries d'auto- mobile repoussées en profondeur. Les cylindres usinés par un procédé d'usinage à arc électrique permettent de diminuer les écarts de production des tôles, et d'améliorer les possibilités de mise en forme de ces t8les par des opérations d'emboutissage à la presse, et d'améliorer également l'adhérence des revêt6rent de peinture et la qualité du traitement de surface final, avec de bien meilleurs résultats que si les cylindres avaient été usinés de toute autre manière, par exemple par soufflage. On a conçu de nombreuses machines à arc électrique permettant de produire des cylindres présentant une excellente qualité de surface, ces machines pouvant être conçues de façon qu'on puisse contrôler de manière simple et dans une grande plage de réglages la rugosité de surface. Un autre avantage de ces procédés est que l'usinage par le dispositif permet d'améliorer la forme parfaitement cylindrique et ronde des cylindres, ce qui a pour résultat de dimi- nuer les tolérances des tôles laminées et le pourcen- tage de déchets dus à des écarts de forme géométrique et de présentation du rouleau. Malgré ces avantages, la techno- logie d'usinage par arc électrique des cylindres, au moyen des dispositif connus jusqu'ici, présente un certain nombre d'inconvénients tels que par exemple un rendement relativement faible de l'usinage qui se trouve limité en fait par la faible rugosité de sur- face qu'on veut obtenir, laquelle limite la puissance des impulsions électriques individuelles appliquées aux électrodes d'outil pendant le processus d'usinage. Cet inconvénient est particulièrement évident s'il concerne des pièces à usiner de grandes dimensions dont la longueur et la circonférence dépassent 1000 mm. On peut également rencontrer le problème d'un temps d'usinage plus long provoqué par un montage imparfait des différentes électrodes appliquées pour effectuer l'usinage. Le premier inconvénient des dis- positifs selon l'art antérieur est partiellement compensé en utilisant ce qu'on appelle un usinage à canneaux multiples. Il s'agit en fait d'un usinage réalisé au moyen de plusieurs électrodes fixées de manière isolée, c'est-à-dire isolées les unes des autres, sur un support commun muni d'un dispositif d'alimentation automatique réalisé par un servo-mécanisme commun; les électrodes étant amenées par des dispositifs d'alimentation indépendants commandés par un générateur d'impulsions électriques. Cette disposition ne permet cependant pas d'obtenir une augmentation considérable de la cadence d'usinage, car un défaut de fonctionnement tel que par exemple un court-circuit de l'une des électrodes fixées de manière commune, a pour résultat d'augmenter simultanément la distance des autres électrodes placées dans des conditions favorables pour effectuer un usinage continu. Le second inconvénient des dispo- sitifs selon l'art antérieur vient du fait qu'il est difficile d'installer plusieurs électrodes, fixées sur un support commun, dans une position aussi voisine que possible de la surface à usiner, de sorte que l'effet avantageux de l'usinage multi-canaux ne peut se manifester que juste au début de cet usinage. Un montage imparfait des électrodes a pour résultat que les élec- trodes les plus éloignées de la surface de la pièce à usiner se trouvent hors service jusqu'à ce que les électrodes les plus proches de la pièce à usiner soient suffisamment usées pour que toutes les électrodes fixées sur le support commun puissent participier à l'opération d'usinage. L'invention a pour but de réduire considérablement les inconvénients cidessus de l'art antérieur et concernent à cet effet un dispositif d'usinage à arc électrique de pièces tournantes de grand diamètre, constitué de plusieurs électrodes d'ou- t-.1s à alimentation indépendante montées de manière isolante sur un support commun, dispositif caractérisé en ce que les supports munis de leurs électrodes d'outils sont fixés sur des blocs d'alimentation indépendants, et en ce que les supports sont montés en rotation dans un plan perpendiculaire à l'axe de la pièce à usiner, et peuvent glisser dans un plan parallèle à l'axe de cette pièce à usiner, l'intervalle entre les électrodes d'outils étant égal ou supérieur à l'épais- seur de ces électrodes d'outils. Les supports peuvent être logés et fixés par des vis dans des rainures de l'élément de support monté rigidement par une poutre sur des barres glissant dans des guides antifriction. L'élément de support peut être fixé rigidement sur des leviers de balancement montés en oscillation sous la pièce à usiner, les extrémités supérieures de ces leviers de support étant reliées par des tiges de traction pour former des blocs d'alimentation. L'élément de support peut être fixé rigidement sur les leviers dont les extrémités supérieures sont elles-mêmes fixées rigide- ment sur des tiges de liaison reliées à des quadrants dentés venant en prise avec les blocs d'alimentation. Les tiges de support, grâce à des tiges supérieures servant d'excentrique, peuvent se régler doucement en hauteur, par rapport à l'élément porteur et au support, la tige supérieure étant fixée dans sa position de ré- glage par une vis de verrouillage. L'utilisation du dispositif d'usinage par arc électrique de pièces tournantes permet d'obtenir un usinage plus simple de la surface, en particulier dans le cas de pièces de grandes dimensions ainsi qu'un meilleur rendement d'usinage. L'invention présente également l'avantage d'économiser de la puissance électrique en améliorant la commande du processus d'usi- nage et en diminuant les courts-circuits inutiles entre les électrodes d'outillage et la pièce à usiner. L'invention sera décrite en détails en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe du dispositif selon l'invention muni de deux mécanismes de guidage droits; - la figure 2 représente une vue en coupe du dispositif selon l'invention muni de deux mécanismes de guidage oscillants placés sous la pièce à usiner; - la figure 3 représente une vue en coupe du dispositif selon l'invention muni d'un mécanisme de guidage oscillant placé à côté de la pièce à usiner; - la figure 4 représente une coupe longitudinale d'un support d'électrodes d'outils; et -la figure5 représente une vue en coupe des tiges réglables d'une forme de réalisation munie d'un mécanisme de guide oscillant. Le dispositif d'usinage par arc électrique de pièces tournantes de grand diamètre com- prend, comme indiqué sur la figure 1, un réservoir 3 au-dessus duquel une pièce à usiner 1 se monte en rotation de façon que sa partie inférieure soit immergée dans un liquide diélectrique 4 contenu dans le réser- voir 3. Sous la pièce à usiner 1 contenue dans le liquide diélectrique 4 se trouvent deux supports 6. Sur chaque support 6 se trouvent quatre électrodes d'outils 7 montées sur un élément d'insertion électriquement isolant, de manière à former un intervalle 2 entre les électrodes. Le support 6 des électrodes d'outils 5 est muni, à-ses deux extrémités, de pieds 8 dans lesquels se vissent des vis 9 permettant de fixer les supports 6 dans des rainures 11 de l'élément porteur 10. Cet élément porteur 10 est solidement fixé sur des traverses 17 serrées sur des barres 18. Ces barres 18 sont montées en roulement sans frottement par des billes 20 contenues dans des guides 19. Des blocs d'alimentation 16, non représentés sur la figure 1, sont reliés en glissement aux traverses 17. L'autre forme de réalisation du dispositif, illustré sur la figure 2, est muni d'un support 6 équipé d'électrodes d'outils 5 semblables à celles de la figure 1, mais avec l'élément porteur 10 monté de façon fixe sur les leviers de balancement 23. Les leviers de balancement 23 sont placés sous la pièce à usiner 1 et montés de manière oscillante, au moyen d'axe 25, sur des consoles 24 fixées dans le fond du réservoir 3. Les extrémités supérieures des leviers de balancement 23 sont montées de manière oscillante, au moyen des axes à gauche 12, sur des tiges de traction 14 montées de manière oscillante, au moyen des axes à droite 13, sur des tiges de piston 15 des blocs d'alimentation 16. Les blocs d'alimentation 16 sont fixés au réservoir 3 par des consoles 26. La troisième forme de réalisation du dispositif, illustrée sur les figures 3 et 5, est munie de supports 6 équipés d'électrodes d'outils 5 identiques à celles des figures 1 et 2. L'élément porteur 10 est monté de façon fixe sur les leviers 22, à l'extrémité supérieure desquels se fixe une tige de liaison 29. Cette tige de liaison est reliée à un quadrant denté 21. Dans la tige de liaison 29 sont montées en rotation des tiges réglables 27 verrouillées dans leur position de réglage par des vis de blocage 30 dont les excentriques 31 sont montés en rotation dans des joues 28 solidement fixées sur le réservoir 3. Le quadrant denté 21 vient en prise avec le bloc d'alimentation 16. Le dispositif d'usinage à arc électrique de pièces tournantes de grand diamètre selon l'invention, fonctionne de la manière suivante: les électrodes d'outils 5 se fixent à l'extérieur du dispositif, dans l'élément d'insertion électriquement isolant 7 du support 6, de façon que leur bord de fonc- tionnement puisse suivre d'aussi près que possible,. le pourtour extérieur de la pièce à usiner 1, ce qu'on vérifie en disposant les électrodes d'outils 5 sur la surface de la pièce à usiner 1. Les supports 6 munis des électrodes d'outils fixes 5, sont montés par des vis 9 dans les rainures 11 de l'élément porteur 10, et les vis 9 doivent être légèrement serrées. On monte ensuite la pièce à usiner dans le dispositif et l'on desserre les vis 9 pour pouvoir régler la position des électrodes d'outils 5 en faisant descendre le support 6 de façon que les électrodes d'outils 5 viennent toucher la surface de la pièce à usiner avec une certaine tolérance longitudinale. On serre ensuite définitivement les vis 9 ce qui permet de fixer le support 6 sur l'élément porteur 10. Cela permet de s'assurer que toutes les électrodes 5 peuvent être mises en marche après le démarrage du dispositif. On remplit alors le réservoir 3 d'un liquide diélectrique 4 et l'on fait tourner la pièce à usiner 1, tandis qu'une tension fournie par des générateurs multicanaux non représentés sur les dessins, est appliquée aux électrodes d'outils 5 et la pièce à usiner 1, pour démarrer l'usinage proprement dit à arc électrique. Si, malgré la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, l'usinage ne démarrait pas avec les tolérances convenables sur toute la longueur de la pièce à usiner 1, il faudrait adapter le réglage de proximité des électrodes 5 du coté qui ne travaille pas, et agir pour cela sur le support 6 et l'élément porteur 10 en faisant légèrement tourner la tige supérieure 27 pendant le fonctionnement du dispositif, et en fixant ensuite cette tige supérieure 27 dans sa position de réglage au moyen de la vis de bLocage 30. REVENDICATIONS 1- Dispositif d'usinage à arc électrique de pièces tournantes de grand diamètre, cons- titué de plusieurs électrodes d'outils (5) à alimentation indépendante montées de manière isolante sur un support communs dispositif caractérisé en ce que les supports munis de leurs électrodes d'outils (5), sont fixés sur des blocs d'alimentation (16) indépendants, et en ce que les supports sont montés en rotation dans un plan perpendiculaire à l'axe de la pièce à usiner, et peuvent glisser dans un plan parallèle à l'axe de cette pièce (1) à usiner, l'intervalle (2) entre les électrodes d'outils (5) étant égal ou supérieur à l'épaisseur de ces électrodes d'outils. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support est monté dans des rainures (11) de l'élément porteur (10) au moyen de vis (9), l'élément porteur (10) étant fixé rigidement par une traverse montée sur des barres pouvant tourner sans frottement dans des guides. 3- Dispositif selon l'une quelconque des revendicaticns 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément porteur (10) est fixé rigidement sur des leviers de balancement (23) montés en pivotement sous la pièce à usiner (1), les extrémités supérieures de ces leviers de balancement étant reliés au bloc d'alimen- tation (16) par des axes de traction. 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément porteur (10) est fixé rigidement sur des leviers dont les extrémités supérieures sont fixées rigidement sur des tiges de liaison reliées à des quadrants dentés (21) venant en prise avec les blocs d'alimentation (16). 1i -Dispositif selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que les tiges de liaison, grâce à l'utilisation de tiges supérieures munies d'ex- centriques, peuvent se régler finement en hauteur, par rapport à l'élément porteur (10) et au support, la tige supérieure se fixant en position de réglage au moyen d'une vis de blocage (30).