FR2652771A1 - Device for machining profiled or smooth circular segments by electron discharge machining (spark erosion) by oscillatory electrode sweeping - Google Patents

Device for machining profiled or smooth circular segments by electron discharge machining (spark erosion) by oscillatory electrode sweeping Download PDF

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/26—Apparatus for moving or positioning electrode relatively to workpiece; Mounting of electrode
    • B23H7/28—Moving electrode in a plane normal to the feed direction, e.g. orbiting

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Abstract

The invention relates to a mechanical device making it possible to machine smooth or profiled concave or convex circular segments of different radii and different length by electron discharge machining, by radial oscillatory sweeping of the electrode. It consists of two electrode holder arms (I) rotationally guided by the spindles (2) and translationally guided by two parallel jaws (4) (3). A plate (8) and crank (7) (10) system moved by an electric motor (9) causes the oscillatory sweeping of the electrodes (12) over the entire surface of the components. The radius of sweep can be adjusted on the electrode holder arms (I) by moving the centre of rotation, and, at the electrodes (12) by virtue of a slideway on the electrode holders (II). The amplitude of the sweeping motion is adjustable on the plate (8) by moving the axis of articulation of the crank (7).

Description

L'invention concerne un dispositif d'usinage par électro-érosion particulièrement élaboré pour la réalisation de profils sur segments circulaires, surtout utilisés dans la fabrication de moteur d'avion et de turbine industrielle. The invention relates to a device for machining by EDM particularly developed for the production of profiles on circular segments, especially used in the manufacture of aircraft engines and industrial turbines.

Ce nouveau dispositif a pour but d'améliorer la technique de fabrication et de simplifier la réalisation de ltoutillage tout en s'adaptant sur tous types de machine d'électro-érosion. The purpose of this new device is to improve the manufacturing technique and to simplify the production of tools while adapting to all types of EDM machine.

En effet différents processus industriels sont habituellement mis en oeuvre pour ltéxécution de ce type de pièces mécaniques sur des machines de très grosse capacité. In fact, various industrial processes are usually implemented for the execution of this type of mechanical parts on very large capacity machines.

Les segments circulaires sont montés périphériquement sur une couronne porte-pièces elle-même fixée sur un plateau tournant autonome, ou suivant le cas, sur la table tournante de la machine à commande numérique, le tout immergé dans un liquide diélectique. L'électrode est fixée sur l'axe
Z et pénètre radialement les pièces qui sont animées d'un mouvement de rotation. Ceci nécessite un appreillage complexe ne s'adaptant sur une machine classique, de plus le liquide diélectique chargé de particules métalliques devient rapidement abrasif détériorant les joints et les surfaces en frottement. La couronne porte-pièces est utilisée pour l'usinage de pièces de même rayon, il faut donc autant de couronne porte-pièces que de rayons diffèrents à réaliser. Le rayon maximum éxécutable est lié directement à la capacité du bac de la machine.The circular segments are mounted peripherally on a workpiece ring itself fixed on an autonomous turntable, or as the case may be, on the turntable of the numerically controlled machine, all immersed in a dielectric liquid. The electrode is fixed on the axis
Z and radially penetrates the parts which are driven in a rotational movement. This requires a complex fitting not adapting to a conventional machine, moreover the dielectric liquid charged with metallic particles quickly becomes abrasive deteriorating the seals and the surfaces in friction. The workpiece crown is used for machining parts of the same radius, so as many workpiece crowns as there are different radii to make. The maximum executable radius is directly linked to the capacity of the machine tray.

L'objet de l'invention décrite ci-dessous est d'apporter une solution à ces problèmes, c'est une nouvelle forme de mise en oeuvre caractèrisée par le fait que l'élec- trode pénètre la pièce sur toute sa surface radialement, la balayant d'un mouvement oscillatoire, permettant grâce à cette combinaison de mouvements l'éxécution de profils compliqués et précis.  The object of the invention described below is to provide a solution to these problems, it is a new form of implementation characterized by the fact that the electrode penetrates the part over its entire surface radially, sweeping it with an oscillatory movement, allowing thanks to this combination of movements the execution of complicated and precise profiles.

Un autre but de cette invention est de pouvoir éxécuter sur les pièces tous les rayons possibles suivant la forme du profil à réaliser, ceci grâce à un réglage sur le bras porte-électrode au niveau du centre d'articulation le pas de réglage étant déterminé par ltentraxe des alèsages sur le bras porte-électrode ; la finesse du réglage étant acquise par un système à glissière sur le porte-électrode ce système permettant également de compenser un eventuel affûtage de ltélectrode.  Another object of this invention is to be able to execute on the parts all the possible radii depending on the shape of the profile to be produced, this by means of an adjustment on the electrode-carrying arm at the center of articulation, the adjustment step being determined by the center of the bores on the electrode holder arm; the fine adjustment being acquired by a slide system on the electrode holder, this system also making it possible to compensate for any sharpening of the electrode.

De meme l'amplitude de balayage de l'électrode est réglable car si les profils peuvent varier ainsi que les rayons des pièces, la longueur des segments est souvent proportionnelle au rayon. Similarly, the scanning amplitude of the electrode is adjustable because if the profiles can vary as well as the radii of the parts, the length of the segments is often proportional to the radius.

I1 est également envisageable de réaliser suivant le même principe des profils sur segments circulaires de forme convexe en inversant simplement les positions des pièces et des électrodes. It is also conceivable to produce, on the same principle, profiles on circular segments of convex shape by simply reversing the positions of the parts and of the electrodes.

Le dispositif du porte-pièce élèment de mise en position et de maintien en position de la pièce est règlable et permet de ce fait d'accepter tous types de pièces quelle que soit la valeur du rayon à réaliser. The workpiece holder device for positioning and holding the workpiece in position is adjustable and therefore allows all types of workpieces to be accepted regardless of the value of the radius to be produced.

A titre d'illustration des dessins sont joints qui représentent :
FIG I : L'ensemble du mécanisme avec un arraché
de la machoire supèrieure.By way of illustration, drawings are attached which represent:
FIG I: The whole mechanism with a snatch
of the upper jaw.

FIG 2 : Vue en coupe selon AA de la figure I de
l'axe de rotation des bras porte-élec
trodes monté sur un roulement à aiguilles
FIG 3 : Vue en coupe selon BB de la figure I de
l'axe épaulé, muni d'un ressort qui
maintient en pression la macho ire supè
rieure sur les bras porte-électrodes.FIG 2: Sectional view along AA of Figure I of
the axis of rotation of the electric arms
trodes mounted on a needle bearing
FIG 3: Sectional view along BB of Figure I of
the shouldered axis, provided with a spring which
keeps the upper jaw under pressure
on the electrode holder arms.

FIG 4 Vue en coupe selon CC de la figure I du
guidage et de la fixation de l'électrode
sur son support.FIG 4 Sectional view along CC of Figure I of
guiding and fixing the electrode
on its support.

ainsi ce daspnsitif i'usináge par électro:-érsi-oa-.  thus this daspnsitif i'usináge by electro: -érsi-oa-.

- segments circulaires ~csnc;aves ou convexes profilés à
pour première caractèristique, le fait qu-il possède au
Moins un bras porte-électrode (I) guidé en rotation par un axe (2) et en translation par deux machoires parallèles (3) et (4) relié à des moyens d'entrainement (8), (9), (7) de manière à faire éffectuer à l'électrode un balayage oscillatoire en visà vis des segments circulaires concaves ou convexes à usiner.- circular segments ~ csnc; aves or convex profiled to
as a first characteristic, the fact that it has
Less one electrode holder arm (I) guided in rotation by an axis (2) and in translation by two parallel jaws (3) and (4) connected to drive means (8), (9), (7) so as to cause the electrode to carry out an oscillatory scan opposite the concave or convex circular segments to be machined.

Suivant d'autres caractéristiques : Le bras porte électrode (I) comporte sur sa longueur une série d'alèsages (I4) recevant l'axe (2) et permettant le réglage du rayon de balayage suivant un pas déterminé. Le porte-électrode (II) est pourvu d'une rainure aux dimensions du bras porte-électrode (I) glissant juste sur celui-ci et est immobilisé en translation par une vis (I9) circulant dans une rainure oblongue (I8) prévue à la base du bras (I) permettant le réglage du rayon de balayage avec précision. According to other characteristics: The electrode-carrying arm (I) comprises over its length a series of bores (I4) receiving the axis (2) and allowing the adjustment of the scanning radius according to a determined pitch. The electrode holder (II) is provided with a groove the dimensions of the electrode holder arm (I) sliding just thereon and is immobilized in translation by a screw (I9) circulating in an oblong groove (I8) provided at the base of the arm (I) allowing the adjustment of the scanning radius with precision.

Les moyens d'entrainement sont constitués d'un moteur (9) accouplé à un plateau (8) entrainant une manivelle (7), celle-ci possède une rainure oblongue (It) autorisant le déplacement de la manivelle (7) par rapport à l'axe de rotation du plateau (8) permettant un réglage de l'amplitude du balayage oscillatoire par variation de la longueur du rayon utile sur le plateau (8). Le bras porte-électrode (I) est pourvu sur sa longueur d'une série de trous taraudés (I5) recevant la manivelle (7) en fonction du réglage de l'axe (2) dans un des alèsages (I4). L'axe (2) est reçu dans un fourreau de guidage, celui-ci est ajusté à l'avant dans un des alèsages (I4) du bras porte-électrode (I) et à l'arrière dans un roulement à aiguilles solidaire de la partie fixe (3) de la machine, permettant un guidage en rotation géomètriquement correct. The drive means consist of a motor (9) coupled to a plate (8) driving a crank (7), the latter has an oblong groove (It) allowing the crank (7) to move relative to the axis of rotation of the plate (8) allowing an adjustment of the amplitude of the oscillatory scanning by variation of the length of the useful radius on the plate (8). The electrode holder arm (I) is provided along its length with a series of tapped holes (I5) receiving the crank (7) according to the adjustment of the axis (2) in one of the bores (I4). The axis (2) is received in a guide sleeve, which is adjusted at the front in one of the bores (I4) of the electrode-holder arm (I) and at the rear in a needle bearing integral with the fixed part (3) of the machine, allowing geometrical correct rotation guidance.

Le bras porte-électrode (I) est guidé latèralement en translation entre deux machoires, une fixe (3) et une règlable (4) en pression par des ressorts (I6) intercalés entre des axes épaulés (6) et la machoire supèrieure (4) assurant une pression constante sur cette machoire et compensant l'usure des garnitures isolantes (5) dont sont pourvues les faces intérieures des dites machoires.  The electrode holder arm (I) is guided laterally in translation between two jaws, a fixed one (3) and an adjustable one (4) in pressure by springs (I6) interposed between shouldered axes (6) and the upper jaw (4 ) ensuring constant pressure on this jaw and compensating for the wear of the insulating linings (5) which are provided with the inner faces of said jaws.

L'axe de rotation (2) du bras porte-électrode est reçu dans un fourreau (22) réalisé en matière isolante, et est pourvu d'une rondelle isolante (21) intercalée entre le bras porte-électrode (I) et la machoire (3), les deux machoires (3) et (4) sont équipées de garnitures (5) en matière isolantes anti-friction sur leurs faces intèrieures et sur toute la longueur du déplacement du bras porte-électrode (I) entre celui-ci ; assurant ainsi la parfaite isolation de l'ensemble,bras porte- électrode (I) porte-electrode (II) électrode (I2) par rapport au reste du mécanisme, l'alimentation de cet ensemble en énergie électrique se faisant par l'intermèdiaire du cable (20). The axis of rotation (2) of the electrode holder arm is received in a sheath (22) made of insulating material, and is provided with an insulating washer (21) interposed between the electrode holder arm (I) and the jaw (3), the two jaws (3) and (4) are fitted with linings (5) made of anti-friction insulating material on their inner faces and over the entire length of the movement of the electrode-carrying arm (I) between it ; thus ensuring perfect insulation of the assembly, electrode-holder arm (I) electrode-holder (II) electrode (I2) with respect to the rest of the mechanism, the supply of this assembly with electrical energy being done through the cable (20).

Cet ensemble mécanique selon l'invention Fig I se présente sous la forme de deux bras porte. électrodes (I) guidés en rotation par les axes (2) des roulements à aiguilles en assurent le guidage géomètrique Fig 2, et en limitent les frottements.
Des intercalaires en matière isolante et antifriction (5) placés de part et d'autre du bras (I) collés sur les machoires (3) et (4) assurent un frottement minimum et l'isolation électrique par rapport à la machine. Le balayage est assuré par un système plateau (8) manivelle (7) réglable en amplitude par déplacement de l'axe d'articulation de cette manivelle dans une lumière oblongue (I3) réalisée dans le plateau (8); l'ensemble est mû par un moteur électrique (9) dont la vitesse de rotation est variable. Le bras (I0) permet de solidariser leS deux bras porte-électrodes (I).This mechanical assembly according to the invention Fig I is in the form of two support arms. electrodes (I) guided in rotation by the axes (2) of the needle bearings provide geometrical guidance in Fig 2, and limit friction.
Insulating and anti-friction spacers (5) placed on either side of the arm (I) glued to the jaws (3) and (4) ensure minimum friction and electrical insulation with respect to the machine. Sweeping is ensured by a plate system (8) crank (7) adjustable in amplitude by displacement of the articulation axis of this crank in an oblong light (I3) produced in the plate (8); the assembly is driven by an electric motor (9) whose speed of rotation is variable. The arm (I0) allows the two electrode holder arms (I) to be joined together.

Sur la longueur de ces bras porte-électrodes sont réalisés diffèrents alèsages (I4) et trous taraudés (I5-) distants d'un même pas, permettant. un règlage approximatif du rayon à éxécuter sur Les pièces. Pour affiner ce réglage avec précision, les porte-électrodes (II) FIG. 4 comportent une glissière prismatique ajustée sur les bras (I) ainsi qu!une lumière oblongue (I8) laissant le passage à la vis de fixation (in). Les électrodes (I2) sont solidaires des porteélectrodes (II) guidées en géomètrie par ceux-ci.. Over the length of these electrode-carrying arms, various bores (I4) and tapped holes (I5-) are made which are spaced apart by the same pitch, allowing. an approximate adjustment of the radius to be executed on the parts. To refine this adjustment with precision, the electrode holders (II) FIG. 4 comprise a prismatic slide fitted on the arms (I) as well as an oblong opening (I8) allowing passage to the fixing screw (in). The electrodes (I2) are integral with the electrode holders (II) guided in geometry by them.

L'ensemble représenté ici FIG.I comporte deux bras porte-électrodes solidarisés, cet ensemble peut etre multiplié suivant la capacité de la machine d'électrode érosion et des impératifs de production. The assembly shown here FIG.I comprises two integral electrode-carrying arms, this assembly can be multiplied according to the capacity of the erosion electrode machine and production requirements.

Les informations ainsi que les formes représentées sur les figures de I à 4 sont données seulement à titre d'exemple, et sans échelle.  The information as well as the shapes represented in the figures from I to 4 are given only by way of example, and without scale.

Claims (9)

REVENDICATIONS I- Dispositif d'usinage par électro-érosion de segments circulaires,-concaves ou convexes profilés, caractèrisé en ce qu'il comporte au moins un bras porteélectrode (I) guidé en rotation par un axe (2) et en translation par deux maehoires parallèles (3) et (4), relié à des moyens d'entrainement (8), (9), (7) de manière à faire éffectuer à l'électrode un balayage oscillatoire en vis à vis des segments circulaires concaves ou convexes I- Device for the electro-erosion machining of circular, concave or convex segment segments, characterized in that it comprises at least one electrode-carrying arm (I) guided in rotation by an axis (2) and in translation by two pieces parallel (3) and (4), connected to drive means (8), (9), (7) so as to cause the electrode to carry out an oscillatory scan opposite the concave or convex circular segments 2- Dispositif selon la revendication I, carac tèrisé en ce que le bras porte-électrode (I) comporte sur sa longueur, une série d'alésages (I4) recevant l'axe (2) et permettant le réglage du rayon de balayage suivant un pas déterminé. 2- Device according to claim I, charac terized in that the electrode holder arm (I) has along its length, a series of bores (I4) receiving the axis (2) and allowing the adjustment of the following scanning radius a determined step. 3- Dispositif selon la revendication I, carac térisé en ce que le porte-électrode (II) est pourvu d'une rainure aux dimensions du bras porte-électrode (I) glissant juste sur celui-ci, et est immobilisé en translation par une vis (I9) circulant dans une rainure oblongue (I8) prévue à la base du bras (I) permettant le réglage du rayon de balayage avec précision. 3- Device according to claim I, charac terized in that the electrode holder (II) is provided with a groove with the dimensions of the electrode holder arm (I) sliding just on it, and is immobilized in translation by a screw (I9) circulating in an oblong groove (I8) provided at the base of the arm (I) allowing the adjustment of the scanning radius with precision. 4- Dispositif selon la revendication I, carac tèrisé en ce que les moyens d'entrainement sont constitués d'un moteur (9) accouplé à un plateau (8) entrainant une manivelle (7). 4- Device according to claim I, charac terized in that the drive means consist of a motor (9) coupled to a plate (8) driving a crank (7). 5- Dispositif selon la revendication 4, caractè- risé en ce que le plateau (8) possède une rainure oblongue (I3) autorisant le déplacement de la manivelle (7) par rapport à l'axe de rotation du plateau (8) permettant un réglage de l'amplitude du balayage oscillatoire par variation de la longueur utile sur le plateau (8). 5- Device according to claim 4, characterized in that the plate (8) has an oblong groove (I3) allowing the displacement of the crank (7) relative to the axis of rotation of the plate (8) allowing a adjustment of the amplitude of the oscillatory sweep by variation of the useful length on the plate (8). 6- Dispositif selon les revendicatione I,2, et 4, caractérisé en ce que le bras porte-électrode (I) est 6- Device according to claims I, 2, and 4, characterized in that the electrode holder arm (I) is sur pourvu/sa longueur d'une série de trous taraudés (I5) recevant la manivelle (7) en fonction du réglage de l'axe (2) dans un des alésages (I4). on provided / its length with a series of tapped holes (I5) receiving the crank (7) according to the adjustment of the axis (2) in one of the bores (I4). 7- dispositif selon les revendications I et 2 caractèrisé en ce que l'axe (2) muni d'un fourreau de guidage (22) est reçu dans un des alèsages (I4) du bras porte-électrode (I) et guidé dans la partie fixe de la machine (3) par un roulement à aiguilles permettant un guidage en rotation géométriquement correct. 7- device according to claims I and 2 characterized in that the axis (2) provided with a guide sleeve (22) is received in one of the bores (I4) of the electrode holder arm (I) and guided in the fixed part of the machine (3) by a needle bearing allowing geometrically correct rotation guidance. 8- Dispositif selon la revendication I caractè- risé en ce que le bras porte-électrode (I) est guidé latéralement en translation entre deux mâchoires, une fixe (3), et une règlable en pression (4) et en ce que des ressorts (I6) sont intercalés entre des axes épaulés (6) et la machoire supèrieure (4) assurant une pression constante sur cette mâchoire, et compensant l'usure des garnitures isolantes (5) dont sont pourvues les faces intèrieures des dites machoires. 8- Device according to claim I characterized in that the electrode holder arm (I) is guided laterally in translation between two jaws, a fixed (3), and a pressure adjustable (4) and in that springs (I6) are interposed between shouldered axes (6) and the upper jaw (4) ensuring constant pressure on this jaw, and compensating for the wear of the insulating linings (5) which are provided with the inner faces of said jaws. 9- Dispositif suivant les revendications I et 7 caractèrisé en ce que l'axe de rotation (2) du bras porteélectrode (I) est reçu dans un fourreau (22) réalisé en matière isolante et est pourvu d'une rondelle isolante t2I) intercalée entre le bras porte-électrode (I) et la mâchoire fixe (3) ; et en ce que les deux mâchoires (3) et (4) sont équipées de garniture en matière isolante et anti-friction sur toute la longueur du déplacement du bras porte-électrode (I) entre celles-ci, assurant ainsi la parfaite isolation de l'ensemble bras porte-électrode (I), porte-électrode (II), électrode (I2) par rapport au reste du mécanisme ; l'alimentation de cet ensemble en énergie électrique se faisant par l'intermédiaire du cable (20).  9- Device according to claims I and 7 characterized in that the axis of rotation (2) of the electrode holder arm (I) is received in a sheath (22) made of insulating material and is provided with an insulating washer t2I) interposed between the electrode holder arm (I) and the fixed jaw (3); and in that the two jaws (3) and (4) are provided with a lining of insulating and anti-friction material over the entire length of the movement of the electrode-carrying arm (I) therebetween, thus ensuring perfect insulation of the electrode holder arm (I), electrode holder (II), electrode (I2) assembly relative to the rest of the mechanism; the supply of this assembly with electrical energy by means of the cable (20).
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