Brevet FR2577156A1 — publié le 19860814

La présente invention concerne les systemes permettant d' d'u,îne les materiaux conducteurs de l'électricité à l'aide d' ét@n@elles électriques. Dans les dispositifs connus de ce genre l'usinage est ef- fectué par la méthode d'électro-contact qui consiste à séparer brusquement l'outil de la pie ce avec laquelle il était préalablement en contact afin d'obtenir une interruption du circuit électrique provoquant les étincelles destinées à arracher des particules de métal. Les systèmes existants peuvent être classes en deux catégories ; les premiers utilisent un mandrin porte électrode constitué principalement d'un vibreur électro-magnétique imprimant à l'électrode un unique mouvement alternatif axial ; les deuxièmes utilisent un mandrin porte électrode tournant animé d'un déplacement axial obtenu mécaniquement. Les inconvénients rencontrés dans ces deux systèmes sont les suivants : pour le premier l'inconvénient majeur, compte en qus il n'est animé d'aucun mouvement de rotation, réside dans 1' usure de l'électrode qui ne présentera jamais une surface plane à son extrémité ; pour le deuxième, dont l'électrode est animée des deux mouvements, rotation et déplacement axial, l'extrémité de l'électrode reste plane mais le mouvement axial provoqué mécaniquement ne peut pas etre mis en phase avec le courant d' usinage ce qui implique une vitesse de pénétration beaucoup plus faible. Le dispositif, suivant l'invention permet d'éviter les inconvénients de ces deux systèmes et d'augmenter la vitesse de pénétration de l'électrode. Dans celui-ci, en effet, le mandrin est conçu de telle manière que le porte électrode est anime simultanément d'un mouvement de vibration axial et de rotation; cette dernière est obtenue à l'aide d'un moteur ou plus partieulièrement par l'introduction du mandrin dans la broche d'une perceuse ou d une radiale Z le mouvement de vibration axial est fournil par uii électro-aimant de type classique agissant sur le porte électrode par l'intermédiaire de son noyau mobile le passage du courant entre la partie, fixe en rotation, arri- vant du générateur et le porte électrode est realisé par deux butées à billes mises en compression, par une rondelle ressort, contre le porte électrode ; les dites butées à billes vibrent donc avec le porte électrode et l'inertie due à leur masse est utilisée pour obtenir un déphasage électrique comme il sera dit plus loin ; le centrage dans le mandrin du porte électro- de est réalisé, pour ce qui concerne sa partie supérieure, par un flector ce qui permet d'annuler tout jeu radial ;- la liaison générateur-mandrin, destinée à acheminer courant et liquide sous pression, est effectuée par un tube souple isolant à l'intérieur duquel est introduite une tress en cuivre ; une telle liaison permet une nette diminution de 1' encombremert et un parfait refroidissement du conducteur ainsi réalisé le dispositif permet, par sa rotation, l'usure suivant une face toujours plaie de l'extrémité de l'électrode ; la vibration, effectuée par l'électro-aimant permet, du fait qu'elle est électrique, de la synchroniser avec le courant d'usinage ; on s'assure ainsi que chaque rupture du circuit électrique sera située sur une alternance du courant d' usinage, contrairement à la vibration mécanique qui provoque les ruptures de manière intempestive et rarement au bon instant ; un autre avantage très important résultant de la Si- multanéité de la rotation et de la vibration tiend en ce que l'interruption du circuit électrique n'est pas franche, du fait de la rotation, et qu'une multitude d'étincelles second ires parassent augmentant ainsi considérablement la vi- tesse de pénétration de l'électrode @ un dernier avantage @éside, comme dit plus haut, dans le déphasage dû à l'inertie des butes à billes qui permet de décaler l'instant de la première coupure du courant d'usinage et de la situer à 1' endroit où lion obtent le maximum d'efficacité Les dessins annexes representent - sur la planche 1/2 une vue en coupe du mandrin porte elec- trode. - sur la planche 2/2 la figure 1 représente le générateur électrique et ses liaisons au mandrin ; les figures 2,3, 4 et 5 représentent les courbes explicatives du fonction- nement électrique. Tel qu'il et représenté sur la planche 1/2 le disposai comporte un cône 1 vissé dans une pièce isolate 2 munie de pions 3 permettant de régler les resscrts 4 ; le porte élec- trode 5 est centré dans la pièce isolante 2 par un flector 6 maintenu dans cette dernière par la rondelle 7 ; la coupelle 8, servant d'appui aux ressorts 4, bloque le flector 6 sur le porte électrode 5 à l'aide des vis 9 ; la partie magnétique destinée à fournir la vibration au porte électrode 5 comprend la carcasse 10, le flasque 11, la bobine 12 alimentée par le conducteur 114 et le noyau mobile 13 ; la transmission du -courant au porte électrode 5 est réalisée par la compression, engendrée par la rondelle élastique 15 serrée par l'écrou 16, de 1 ' empilage comprenant le guide 17, la première butée à billes 18, le corps conducteur 19, la deuxième butée à billes 20 et le guide amagnétique 21, contre le noyau mobile 13 ; un nez 22 fixé sur le flasque il est destiné au guidage inférieur du porte électrode par le coussinet 23 ; la liaison entre les éléments fixes, tant en rotation qu'en vibration, consistués par la carcasse 10 le- flasque 11 la bobine 12 le nez 22 et les parties tournantes liées au porte électrode 5 est réalisée par un roulement à billes 24 rendu solidaire d'une part de la pince isolante 2 par la rondelle -25 et d'autre part de la carcasse 10 par la rondelle 26 ; l'arrivée du courant et du liqui- de de refroidissement venant du générateur s'effectue par le raccord 27 vissé dans le corps conducteur 19 ; l'étanchéité hydraulique est constituée par le joint torique 28 et les deux joints à lèvres 29 ; le porte électrode 5 comporte à a partie inférieure un filetage, destiné à recevoir l'électrode 30 ainsi qu'un alésage 31 traversé par un trou 32 destiné au pas sage du liquide 3 le le raccord 27 reçoit le tube souple 33 ainsi que la tresse conductrice 34 venant du générateur. Tel qu'il est représenté sur la figure 1 de la planche 2/2 le générateur électrique comprend un transformateur 1 destiné à fournir le courant d'usinage ; le primaire de ce transformateur est alimente par deux phases du secteur ; le secondaire est relié à un redresseur en pont monophasé 2 ; la sortie négative du pont alimente l'électrode 3 fixée dans le mandrin 4 ; la sortie positive est reliée à la pièce à usiner 5 ; le générateur comprend également un transformateur 6 dont le primaire est relié aux mêmes phases secteur que la transformateur 1 et le secondaire à la bobine du mandrin ; ainsi réalisé le générateur alimente, par le transformateur 6, 1' électro-aimant du mandrin )4 en fonction d'un courant basse tension sinusoïdal représenté par les figures 2 et 4 ; chaque demi-alternance, positive et négative, provoquera une séparation puis un retour en contact entre l'électrode 3 et la pièce 5 ; si aucune rotation n test imprimée à l'électrode 3 le courant redressé fourni par le transformateur 1 sera celui représenté sur la figure 3 : une seule coupure du dit courant par demi alternance se tranduisant par une seule étincelle destructrice de métal dans la pièce 5 ; si l'électrode est animée dssun mouvement rotatif, comme cela est le cas dans le dispositif objet de l'invention : une succession de coupures par demi-alternance, comme représenté sur la figure-5, due au fait que la séparation électrode-pièce ntest pas franche ; en effet la distance diélectriquement nécessaire à l'extinction de l'étincelle n'est atteinte qu'après une rotation ayant permis un certain nombre de réarmorçages du fait de la surface de la pièce qui présente une grande quantité de cratères exécutés par les étincelles des précédentes demi-alternances d'autre part, l'inertie mécanique résultant de la masse des butées à billes permet de décaler l'instant de la séparation, comme représenté sur la figure 5, un peu après le maximum d' amplitude du courant ce qui augmente énergie électrique enmagasinée avant la coupure. Le dispositif, selon l'invention, est particulièrement destiné à la désintégration des matériaux conducteurs de 1' électricité. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à l'usinage des matériaux conducteurs de l'électricité par la création d'étincelles électriques entre les dits matériaux et une électrode anime simultanéments d'un mouvement de rotation et de translation caractérisé par le fait que la translation est réalisée à l'aide d'un électro- aimant. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la translation ainsi obtenue peut etre mise en phase avec le courant générateur d'étincelles. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que la rupture du circuit électrique effectuée dans ces conditions est obligatoirement Influencée par la rotation de l'électrode. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la rotation de l'électrode permet ainsi d'obtenir une succession de micro-coupures du courant générateur d'étincelles. 5j Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le guidage supérieur d@ porte électrode est réalisé par un flector 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les butées à billes transmettant le courant au porte électro de sont animées d'un mouvement de translation. 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le mouvement de translation des butées à billes est obtenu par la vibration du porte électrode dispositif selon la revendication 6 caractérise par le fai que l'inertie des butees à billes permet de décaler favo- rablement l'instant de chaque coupure d@ @ courant d'usinage. g) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la liaison hydrautique et électrique entre le générageur et le porte électrode est réalisée par le meme organe @0) Dispositif selon la revendication 9 caracterise en ce que cet organe est constitué par un tube souple isolant 1î) Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que le tube souple isoLant contient tant tresse conductrice.