Usinage par décharge électrique
décharge électriqueusinage par électroérosion (EDM) est un procédé de fabrication qui enlève de la matière de pièces conductrices au moyen d'étincelles électriques contrôlées. Il façonne des composants sans contact physique entre eux.dans l'outil et la pièce à usiner.
Lors de l'usinage, des étincelles à haute fréquence éliminent progressivement de fines particules métalliques localisées. Parallèlement, un fluide diélectrique stabilise les étincelles et évacue les débris d'usinage.
L'usinage par électroérosion (EDM) permet de réaliser des angles vifs, des cavités étroites et des usinages internes profonds. L'électroérosion à fil, par enfonçage et par perçage est commun types de décharge électrique usinageChaque technique répond à des exigences de fabrication différentes dans les domaines de l'outillage aérospatial, des composants médicaux et des moules. Par exemple :
- Électroérosion à fil : Il est couramment utilisé lorsque les pièces nécessitent des tolérances serrées, des profils complexes et des angles internes aigus.
- EDM à plomb : C'est un excellent choix pour l'usinage de cavités profondes et de détails précis dans les moules, les matrices et les composants d'outillage.
- EDM de perçage de trous : Elle est souvent utilisée pour créer des trous petits et profonds dans des matériaux durs lorsque le perçage conventionnel n'est pas possible.
Cet article vous présentera les procédés d'électroérosion, les composants, les paramètres, la compatibilité des matériaux, les tolérances et bien plus encore.
Qu'est-ce que l'usinage par décharge électrique (EDM) ?
Usinage par électroérosion
L'usinage par électroérosion (EDM) est un procédé d'usinage non traditionnel dans lequel une décharge d'étincelles électriquement alimentée enlève de la matière conductrice. Lors du procédé d'usinage par électroérosion (EDM), il n'y a aucun contact physique entre l'électrode utilisée pour créer les étincelles et la pièce usinée. Contrairement à d'autres formes d'usinage, où une force de coupe est générée par le déplacement de l'outil ou du matériau l'un par rapport à l'autre, l'électroérosion génère ses propres forces de coupe en érodant de petites quantités de métal de la pièce.
Pour éviter d'endommager la pièce à usiner par les étincelles des électrodes et pour récupérer les particules métalliques enlevées de la pièce, l'usinage par électroérosion nécessite un fluide diélectrique dans la zone de coupe.
Lorsque des étincelles se forment, elles vaporisent une partie du matériau, provoquant sa fusion puis sa solidification en une couche de matériau refondu. Cette couche s'accumule à la surface de la pièce au fil du temps et peut engendrer des imprécisions si elle n'est pas correctement prise en compte lors des passes suivantes.
De ce fait, l'électroérosion permet d'usiner avec précision des pièces présentant des caractéristiques difficiles à usiner par les techniques traditionnelles. Par exemple, les rainures profondes, les nervures fines, les cavités internes et les angles vifs peuvent tous être usinés avec une grande précision grâce à l'électroérosion. application d'usinage par électroérosion. (En savoir plus sur Fabrication médicale par électroérosion)
De plus, comme l'électroérosion ne génère pas de forces de coupe importantes pendant l'usinage, elle permet l'usinage précis de pièces à la géométrie très fragile ou délicate.
Il existe deux types principaux de machines EDM :
- EDM de fil
- EDM de lest
In EDM de fil, une électrode à fil est alimentée en continu à la pièce à usiner tandis que celle-ci se déplace d'avant en arrière sous le contrôle d'un système de commande.
Une fois le profil souhaité obtenu, le fil se casse et une nouvelle pièce est introduite pour poursuivre l'usinage. À l'inverse, l'électroérosion par enfonçage utilise des électrodes en graphite et/ou en cuivre profilées.
Ces électrodes sont placées sur la pièce à usiner pour y créer une cavité. Bien que l'électroérosion à fil et l'électroérosion par enfonçage présentent chacune leurs avantages et inconvénients selon les exigences de l'application, elles offrent des performances similaires.
Les machines de perçage par électroérosion utilisent ces mêmes principes, mais se concentrent spécifiquement sur la création de trous étroits dans divers matériaux conducteurs.
Trois paramètres ont un impact significatif sur les performances d'usinage et la qualité de finition :
- Courant d'étincelles
- Synchronisation du pouls
- Conditions de chasse d'eau
Par exemple, un rinçage insuffisant favorise la formation d'une couche de refusion sur les surfaces usinées. C'est pourquoi de nombreux procédés d'électroérosion comprennent plusieurs passes après l'ébauche initiale. La ou les dernières passes permettent généralement d'affiner les dimensions critiques et d'améliorer la qualité de l'état de surface.
Lire la suite: La science et la technologie derrière l'EDM
Fonctionnement du procédé d'usinage par électroérosion
procédé d'usinage par électroérosion
L'usinage par électroérosion (EDM) est un procédé d'usinage électrothermique non conventionnel qui enlève des matériaux conducteurs grâce à des décharges électriques contrôlées et induites thermiquement. En EDM, l'enlèvement de matière repose sur l'érosion thermique plutôt que sur la coupe mécanique.
L'électrode crée un éclateur.
Avant l'usinage, l'électrode est approchée de la pièce conductrice. Un espacement contrôlé, ou « entrefer », est maintenu entre les deux surfaces à usiner.
Les impulsions électriques génèrent des étincelles
La source d'alimentation génère des impulsions électriques à haute fréquence, qui sont ensuite envoyées à travers l'éclateur pour produire des étincelles. Ce sont ces étincelles qui génèrent des températures extrêmement élevées à leur point d'émission, provoquant la fusion et la vaporisation de particules microscopiques conductrices d'électricité présentes dans la pièce à usiner.
La surface de la pièce s'érode
Ces particules seront éliminées de la surface de la pièce à chaque application successive d'une étincelle. Ainsi, chaque étincelle enlèvera progressivement une quantité croissante de matière de la ou des zones désignées.
Le fluide diélectrique élimine les débris
Comme indiqué précédemment, le fluide diélectrique entoure la zone d'usinage pendant toutes les étapes du processus d'électroérosion. Ce fluide élimine les particules générées par l'usinage et contribue à stabiliser l'environnement de travail autour de l'éclateur.
Les servocommandes maintiennent la précision d'usinage
Durant toutes les phases d'usinage, les servomoteurs CNC surveillent et régulent en permanence l'écartement des électrodes. Le maintien d'un écartement stable garantit un dimensionnement précis et une qualité de surface constante.
L'usinage se poursuit jusqu'à l'obtention de la forme finale.
La machine d'électroérosion continuera à générer des cycles d'étincelles jusqu'à ce que la configuration géométrique souhaitée soit atteinte. En fonction des exigences supplémentaires et des spécifications souhaitées, des cycles de traitement supplémentaires peuvent permettre d'atteindre des niveaux d'intégrité de surface plus élevés et une plus grande précision des caractéristiques.
Composants principaux d'une machine à décharge électrique
Plusieurs autres composants de la machine contribuent à générer des étincelles pour enlever de la matière lors d'un processus d'électroérosion. Certains de ces composants aident la machine à créer un environnement d'usinage stable, d'autres contribuent à éliminer les débris générés par l'opération d'usinage, et d'autres encore aident à contrôler la trajectoire de l'électrode.
Source d'alimentation EDM
Sa fonction principale est de générer des impulsions électriques entre l'électrode et la surface de la pièce. L'opérateur peut ensuite paramétrer l'intensité et la durée des impulsions pour obtenir le résultat souhaité.
Électrode
Ce procédé génère des décharges d'étincelles contrôlées à chaque contact avec la pièce lors du cycle d'enlèvement de matière. Les électrodes peuvent être en graphite (pour les cavités) ou en cuivre (pour les profils).
Unité de fluide diélectrique
Toutes les machines d'électroérosion sont équipées d'un réservoir contenant soit de l'huile diélectrique, soit de l'eau déminéralisée. Ce liquide sert de fluide de refroidissement tout en évacuant les débris de métal fondu produits par l'étincelage.
Système de servomoteur
Ces systèmes entraînent et déplacent l'électrode pendant toutes les opérations d'usinage. Ils maintiennent une distance constante entre la pièce et l'électrode afin de garantir une production d'étincelles stable.
CNC Controller
Ils gèrent simultanément le déplacement de l'électrode et la décharge électrique. La plupart des systèmes d'électroérosion modernes fonctionnent grâce à des programmes CNC conçus spécifiquement pour la création de cavités et de profils de haute précision.
Réservoir de travail
Contient le fluide diélectrique utilisé pour la coupe/l'érosion lors de l'usinage par électroérosion. Sert également de récipient pour la pièce à usiner jusqu'à la fin du processus d'usinage.
Dispositif de maintien de la pièce
Maintient fermement les matériaux conducteurs lors de l'usinage par électroérosion. Un dispositif de fixation solide garantit des résultats plus précis et dimensionnellement exacts lors de l'usinage de pièces de très petite taille par électroérosion.
Configuration de la chasse d'eau
Cela crée un flux continu de fluide diélectrique dans et/ou à travers de petites zones d'usinage. Un rinçage adéquat permet d'éviter l'accumulation de débris métalliques autour de la zone d'étincelage.
Filtre diélectrique
Élimine les fines particules métalliques du fluide diélectrique en circulation. Un fluide diélectrique propre améliore la régularité des étincelles produites pendant de nombreuses heures d'usinage.Lire la suite: Diélectrique en EDM)
Unité de refroidissement de machine
Contrôle la température de la machine et du fluide diélectrique lors des opérations d'usinage prolongées. Le maintien de températures précises pendant l'usinage par électroérosion contribue à garantir la précision.
Types de machines d'électroérosion utilisées pour différentes tâches d'usinage
Il existe deux principaux types de machines d'électroérosion : à enfonçage (également appelées machines à piston ou verticales) et à fil.
- EDM de fil il comporte un seul long fil qui se déplace d'avant en arrière dans un plan horizontal.
- D'autre part, EDM à plomb comporte une électrode qui se déplace verticalement vers le bas sur la pièce en cours d'usinage.
Ces deux types de fraises sont mieux adaptés à la réalisation de certaines formes que les fraises traditionnelles.
EDM de fil
Machine d'électroérosion à fil
L'électroérosion à fil est principalement utilisée pour la fabrication de profils et de contours. Elle repose sur le déplacement horizontal d'un fil long et fin (en laiton, en acier inoxydable ou en acier zingué) entre deux guides. Au contact de la pièce, le fil fond le métal, laissant apparaître la forme souhaitée. Cette méthode est particulièrement adaptée au poinçonnage, à la fabrication de matrices et à la réalisation de profils complexes.
L'une des limitations de ce type d'usinage par électroérosion est que le rayon de chaque angle dépend du diamètre du fil. Si vous souhaitez un rayon d'angle très petit, vous devrez choisir un fil de plus petit diamètre. Cependant, si vous avez besoin d'un fil de plus grand diamètre, le rayon de courbure de vos angles risque d'être trop important. Les fils en laiton sont généralement les plus adaptés aux applications d'usinage à grande vitesse, tandis que les fils zingués offrent de meilleurs états de surface.
EDM de lest
Usinage par électroérosion à enfonçage avec électrode en cuivre
Ces machines d'électroérosion utilisent une électrode conçue spécifiquement pour épouser la forme exacte de la pièce à fabriquer. Dès que l'électrode entre en contact avec la pièce, elle commence à faire fondre le métal en excès jusqu'à ce que tout le métal superflu soit éliminé.
Les électrodes en graphite sont généralement plus rapides et donc moins coûteuses pour la réalisation de cavités profondes, mais elles n'offrent pas le même niveau de détail que les électrodes en cuivre. Par conséquent, ces dernières sont à privilégier pour la création de moules détaillés et d'objets similaires nécessitant une surface lisse.
Les entreprises manufacturières utilisent généralement ce type d'électroérosion pour produire des moules destinés aux produits en plastique et des matrices de forgeage. De plus, de nombreux fabricants l'emploient pour texturer diverses surfaces, comme par exemple les ailes d'avion, les capots de voiture et les coques de bateau. De plus, les machines d'électroérosion par enfonçage peuvent créer des angles internes difficiles à atteindre avec une fraise.
Forage de trous EDM
machine de perçage par électroérosion
Les machines d'électroérosion à perçage sont principalement utilisées pour percer des trous dans des matériaux conducteurs tels que l'aluminium et l'acier. Ces machines permettent de réaliser des trous à des profondeurs bien supérieures à celles des outils de perçage traditionnels. Grâce à l'utilisation d'électrodes creuses, le fluide diélectrique circule directement au centre du trou pendant le perçage, éliminant ainsi les déchets et les débris.
Par conséquent, de nombreuses entreprises manufacturières préfèrent utiliser l'électroérosion pour percer des trous de refroidissement dans les pièces de moteurs, telles que les aubes de turbines à gaz et les composants de moteurs aérospatiaux. De plus, certaines entreprises manufacturières trouvent l'électroérosion à perçage utile pour créer les trous initiaux avant les processus ultérieurs de découpe de contour par électroérosion à fil.
EDM à trou rapide
Les machines d'électroérosion à perçage rapide sont spécialement conçues pour percer rapidement des trous dans des matériaux conducteurs épais, contrairement aux machines d'électroérosion à perçage standard. Elles utilisent une pression de rinçage plus élevée que leurs homologues standard.
De nombreuses entreprises manufacturières utilisent des machines d'électroérosion à perçage rapide pour réaliser des trous de petit diamètre à des profondeurs extrêmes dans des pièces d'outillage en acier trempé. Ces trous sont ensuite usinés par électroérosion à fil pour définir leur forme exacte.
Micro-électroérosion
Les machines de micro-électroérosion sont des machines d'électroérosion spécialisées qui produisent des motifs conducteurs extrêmement précis et de petite taille dans des composants miniatures de précision. Ces petites caractéristiques sont obtenues en utilisant beaucoup moins d'énergie électrique par cycle d'érosion par étincelles. Les entreprises du secteur médical utilisent la micro-électroérosion pour créer des fentes et/ou des cavités miniatures dans les dispositifs médicaux.
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L'usinage par électroérosion (EDM) permet-il d'enlever le métal sans contact direct ?
Oui, l'usinage par électroérosion (EDM) permet d'enlever des métaux conducteurs des pièces en utilisant une décharge électrique pour « couper » le métal sans contact physique avec la pièce. Ceci est réalisé en contrôlant un très faible écart entre l'électrode et la pièce.
Étincelles : Retirez le métal
Lorsqu'une impulsion électrique traverse l'espace (contrôlé), elle crée un flux continu de décharges d'étincelles contrôlées. Ce sont ces étincelles qui génèrent une chaleur suffisante pour faire fondre des zones extrêmement localisées de métal. Une fois fondues, ces particules métalliques se solidifient rapidement dans le fluide diélectrique qui les entoure ; simultanément, le fluide diélectrique les transporte hors de la zone d'usinage.
Aucune pression de coupe physique ne se produit.
Contrairement au fraisage ou au tournage, où des forces physiques sont appliquées pour découper le matériau, l'électroérosion utilise l'énergie d'étincelles à travers l'espace d'usinage contrôlé. L'usinage par électroérosion (EDM) ne faisant appel à aucune force physique, les parois fines et les sections étroites présentent une meilleure stabilité dimensionnelle. Les nervures fines et les plaquettes de coupe sont des applications courantes de cette technique.
L'écart reste contrôlé pendant l'usinage
Le système de servocommande automatisé ajuste la position de l'électrode à chaque course d'électroérosion. Un écartement mal réglé peut entraîner l'apparition rapide d'étincelles instables. Des écarts d'étincelles stables garantissent des états de surface et des dimensions uniformes sur toutes les zones usinées. L'électroérosion à fil assure une alimentation constante du fil pour des conditions de coupe stables.
La conductivité du matériau influe sur les performances de l'usinage par électroérosion.
L'usinage par électroérosion (EDM) ne traitera que les matériaux de la pièce qui présentent une conductivité lors des opérations d'usinage par érosion par étincelles. De nombreux matériaux présentent une bonne conductivité et sont donc adaptés à l'usinage par électroérosion, tels que : aciers trempés, carbures de tungstène, titanes et alliages de nickel. La dureté du matériau a moins d'influence sur l'usinage par électroérosion que sur les méthodes conventionnelles.
L'usinage par électroérosion est-il un procédé non traditionnel ?
Ce procédé est classé comme usinage non traditionnel car il n'y a pas de contact physique entre l'outil de coupe et la pièce. De plus, il enlève de la matière par application d'énergie électrique.
L'enlèvement de matière se fait par décharge électrique
Une décharge électrique se produit à une distance contrôlée entre une électrode (ou cathode) et la pièce à usiner (anode), à travers un espace contenant un fluide diélectrique. Cette décharge enlève une petite quantité de métal de la surface de la pièce à chaque impulsion. L'outil de coupe n'entre pas en contact avec la pièce pendant le processus d'usinage par électroérosion.
Contrairement aux méthodes d'usinage traditionnelles, où l'outil de coupe applique une contrainte mécanique pour enlever de la matière (cisaillement), l'électroérosion repose sur l'énergie générée par des impulsions électriques appliquées entre l'outil et la pièce, ainsi que sur les conditions d'écartement, pour enlever de la matière.
Aucune découpe aux cisailles n'est effectuée.
L'usinage traditionnel utilise des outils qui appliquent des forces mécaniques (contraintes) pour cisailler le matériau. Contrairement à l'usinage traditionnel, cependant, aucune action de cisaillement de ce type ne se produit en électroérosion. De ce fait, les sections minces restent stables pendant l'usinage car le processus de coupe n'applique pas de pression. De plus, contrairement à l'usinage traditionnel, où les limitations de charge des outils restreignent la capacité d'usiner des matériaux durs tels que les alliages traités thermiquement et les aciers trempés, l'électroérosion peut être réalisée sur ces matériaux sans de telles restrictions.
Le processus dépend du comportement électrique et thermique.
Les performances de l'usinage par électroérosion (EDM) dépendent de la façon dont les matériaux réagissent à l'énergie électrique utilisée lors du processus de décharge. La conductivité et la réponse thermique sont des facteurs qui influencent la vitesse d'érosion des matériaux soumis à l'EDM.
Contrairement à l'usinage traditionnel, où la dureté influe directement sur la facilité de coupe, la facilité avec laquelle un matériau donné peut être érodé par électroérosion dépend de paramètres spécifiques, notamment les caractéristiques de décharge et les conditions de rinçage.
Avantages de l'utilisation de l'usinage par électroérosion
L'usinage par décharge électrique offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes d'usinage traditionnelles, ce qui en fait un choix populaire pour de nombreux fabricants. Certains avantages clés de l'EDM incluent :
| Avantage | Description |
|---|---|
| La précision | L'EDM est capable d'atteindre des niveaux de précision très élevés, avec des tolérances aussi serrées que quelques microns. |
| Complexité | L'EDM peut produire des formes et des motifs complexes qui seraient difficiles ou impossibles à réaliser avec les méthodes d'usinage traditionnelles. |
| Matériaux durs | L'EDM peut facilement usiner des matériaux extrêmement durs, tels que les carbures, difficiles à couper avec les techniques traditionnelles. |
| Aucune contrainte mécanique | Étant donné que l'EDM est un processus d'usinage sans contact, aucune contrainte mécanique n'est exercée sur la pièce, ce qui réduit le risque de déformation ou de dommage. |
| Usure réduite de l'outil | L'électrode dans l'EDM subit une usure minimale pendant le processus, ce qui prolonge la durée de vie de l'outil et réduit les coûts d'outillage. |
La précisionL'usinage par électroérosion (EDM) permet d'atteindre des niveaux de précision très élevés, avec des tolérances aussi serrées que quelques microns. (Lire la suite :Précision et exactitude de l'électroérosion)
Complexité: L'EDM peut produire des formes et des motifs complexes qui seraient difficiles ou impossibles à réaliser avec les méthodes d'usinage traditionnelles.
Matériaux durs: L'EDM peut facilement usiner des matériaux extrêmement durs, tels que les carbures, difficiles à couper avec les techniques traditionnelles.
Aucune contrainte mécanique: Étant donné que l'EDM est un processus d'usinage sans contact, aucune contrainte mécanique n'est exercée sur la pièce, ce qui réduit le risque de déformation ou de dommage.
Usure réduite de l'outil : L'électrode dans l'EDM subit une usure minimale pendant le processus, ce qui prolonge la durée de vie de l'outil et réduit les coûts d'outillage.
Quels matériaux peuvent être usinés par électroérosion (EDM) ?
L'usinage par électroérosion (EDM) ne peut fonctionner que sur des matériaux conducteurs en raison de la nature des décharges électriques contrôlées. Les performances de tous les matériaux conducteurs matériaux pour l'électroérosion est fonction de leurs conductivités relatives, de leur stabilité thermique et de leur réaction à l'érosion par étincelles.
Aciers à outils
Les aciers à outils conservent leurs dimensions tout au long du processus de trempe. Par conséquent, lors de l'usinage par électroérosion, aucun échauffement n'est induit et le métal ne se ramollit donc pas. Par conséquent, les cavités, les poinçons et autres formes similaires sont des candidats idéaux pour l'usinage par électroérosion. De plus, l'électroérosion permet un usinage en profondeur sans générer de contraintes dans ces zones, un problème courant avec les outils de coupe traditionnels.
Aciers inoxydables
Sous l'effet de plusieurs cycles d'électroérosion, les aciers inoxydables présentent un comportement constant. Contrairement aux méthodes d'usinage conventionnelles, l'électroérosion n'induit pas d'écrouissage du matériau enlevé. Par conséquent, même en supprimant des nervures de petite section, des zones internes à tolérances serrées, etc., l'intégrité de la surface reste constante, même dans des configurations géométriques complexes.
Carbure
Grâce à leur dureté extrêmement élevée, les carbures résistent aux procédés de coupe mécaniques conventionnels. L'électroérosion offre une solution alternative en éliminant les forces de coupe mécaniques et en contrôlant électriquement l'érosion du matériau. Ainsi, les plaquettes utilisées dans des applications à forte usure peuvent être façonnées par électroérosion sans risque d'écaillage ou d'endommagement du tranchant.
Alliages de titane
Le titane subit une déformation excessive dans les conditions de coupe conventionnelles. L'usinage par électroérosion (EDM) permet d'enlever le titane sans contrainte mécanique.
De ce fait, les supports/implants aérospatiaux à section mince et/ou à dimensions étroites nécessitent généralement ce type de traitement.
Superalliages (Inconel, Hastelloy)
En conditions normales d'utilisation, les superalliages présentent une résistance remarquable à la fois à la température et aux contraintes mécaniques. Contrairement à d'autres méthodes d'usinage, l'électroérosion utilise un élan contrôlé pour enlever de la matière.
Les composants soumis à des températures élevées (turbines et composants de la section chaude) nécessitent donc cette méthode d'usinage. Cependant, la finition de surface requiert généralement un traitement secondaire après l'enlèvement de matière initial par électroérosion.
Aluminium conducteur
Normalement, l'aluminium peut être usiné à des vitesses supérieures à celles obtenues par électroérosion grâce aux techniques d'usinage conventionnelles. Il peut toutefois arriver que certaines caractéristiques géométriques internes soient difficiles d'accès. Les passages étroits et les cavités fermées en sont des exemples typiques. En contrôlant les étincelles utilisées lors du processus d'usinage par électroérosion, l'instabilité de l'érosion dans les sections à parois minces est minimisée.
Cuivre et laiton
Le cuivre et le laiton ayant une résistance électrique relativement faible lors de la décharge d'étincelles, ils peuvent être usinés avec précision par électroérosion, à condition d'utiliser des commandes appropriées. Outre leur capacité à garantir des formes stables, ces métaux sont couramment utilisés comme électrodes dans diverses applications. Les connexions électriques nécessitant des fils de petit diamètre et les pièces d'outillage fabriquées à partir de ces matériaux sont des candidats idéaux pour cette technique d'usinage.
Quels logiciels sont utilisés en usinage par électroérosion (EDM) ?
La plupart des logiciels d'usinage par électroérosion (EDM) remplissent quelques fonctions clés : la création de la trajectoire d'outil, la conception des électrodes et la configuration des paramètres d'usinage. Ces processus permettent de lier les modèles de CAO (conception assistée par ordinateur) aux mouvements de la machine et aux conditions de l'électroérosion.
Plateformes CAO/FAO pour la conception d'électrodes
Les ingénieurs concepteurs développent les outils de coupe, appelés électrodes, ainsi que leurs trajectoires, à l'aide de systèmes de CAO/FAO. Parmi les applications CAO/FAO les plus courantes pour ce type de développement figurent Mastercam, Autodesk PowerMill et Siemens NX.
Pour générer la géométrie des électrodes en électroérosion par enfonçage, les trois méthodes peuvent être utilisées. En électroérosion à fil, elles servent généralement à définir les trajectoires de découpe des pièces à partir de modèles 2D et/ou 3D.
Planification de trajectoire d'outil pour l'électroérosion à fil et à enfonçage
Une fois la pièce définie par sa géométrie, le logiciel génère des commandes de mouvement machine qui dictent comment la fabriquer. Les commandes spécifiques comprendront des informations sur le trajet que doit parcourir le câble, les points d'entrée (s'il y en a plusieurs) par lesquels le câble doit commencer, ainsi que les paramètres de contrôle pour les angles.
Comme indiqué précédemment, pour l'électroérosion par enfonçage, les étapes de base restent les mêmes, mais les commandes spécifiques sont plus détaillées. Elles consistent notamment à définir la profondeur d'enfoncement de l'électrode dans la cavité, ainsi que le ou les niveaux de réduction de sa taille afin d'obtenir une érosion uniforme dans toute la cavité.
Configuration des paramètres et du contrôle de la machine
Le contrôleur d'électroérosion utilise un logiciel permettant aux opérateurs de configurer l'intensité, la tension et la durée des impulsions. L'opérateur choisit l'énergie d'étincelle en fonction du matériau usiné et de la finition souhaitée. Ces paramètres déterminent à la fois la vitesse d'érosion et la qualité globale de la surface usinée.
Il existe deux principaux types de procédés d'usinage par électroérosion : les passes d'ébauche et les passes de finition. Chacune requiert un ensemble spécifique de valeurs de courant, de tension et de durée d'impulsion pour produire des résultats optimaux.
Surveillance et contrôle adaptatif
Les équipements d'électroérosion modernes peuvent surveiller en temps réel les conditions associées à chaque étincelle. Lorsque ces étincelles deviennent instables, le logiciel ajuste automatiquement l'écartement pour maintenir la stabilité.
Certaines machines d'électroérosion modernes offrent également des fonctions d'enregistrement, permettant aux fabricants de suivre les performances au fil du temps et d'effectuer des ajustements afin de minimiser les variations dans leurs séries de production de haute précision.
Vérification des collisions et des trajectoires
De nombreux logiciels de simulation d'usinage par électroérosion permettent désormais de vérifier la trajectoire prévue de l'électrode avant l'exécution de l'opération. Cette fonctionnalité garantit aux fabricants l'absence de risque de contact accidentel entre l'électrode et la pièce à usiner.
Ainsi, la détection et la vérification des collisions contribuent à minimiser les erreurs de configuration dans les processus de fabrication complexes basés sur l'usinage par électroérosion.
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L'usinage par électroérosion (EDM) est-il précis ?
Pièce métallique usinée par électroérosion (EDM) sur un dessin technique
L'usinage par électroérosion permet non seulement de découper la pièce, mais aussi d'éviter toute déformation ou flexion du matériau. Ce seul avantage garantit la stabilité dimensionnelle, notamment pour les pièces fines ou trempées. En production normale, la précision se situe entre ±0.005 mm et ±0.02 mm. Dans des configurations plus exigeantes, on peut atteindre une précision proche du micron pour les éléments très petits.
Ce qui importe le plus, ce n'est pas la marque de la machine, mais la stabilité de l'étincelle pendant la coupe. Si l'écartement reste constant, la pièce conserve ses dimensions. (Pour en savoir plus, cliquez ici :) Avantages et inconvénients de l'usinage par électroérosion)
Plage de précision que vous voyez dans les magasins
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État |
Ce que vous obtenez réellement |
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Atelier d'usinage standard EDM |
±0.005 mm à ±0.02 mm |
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Configuration précise avec contrôle fin |
±0.002 mm à ±0.005 mm |
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Travaux de micro-électroérosion |
Des détails de très petite taille, à l'échelle du micron. |
Pourquoi la musique électronique peut rester si contrôlée
- Aucune pression d'outil n'est exercée, ce qui évite toute déformation de la pièce. Ce seul fait élimine une source majeure d'erreurs rencontrées en fraisage.
- La machine ajuste en permanence la position de l'électrode pendant la coupe. Elle réagit aux variations d'étincelle au lieu de suivre une trajectoire fixe.
Considérations relatives aux coûts lors de l'utilisation de l'EDM
Le coût de l'usinage par électroérosion (EDM) varie en fonction de la taille de la machine, de la complexité géométrique de la pièce, du temps de préparation et de la méthode d'électrode.
Exigences de configuration initiales élevées
Comparé aux machines CNC (Commande Numérique par Calculateur) traditionnelles, l'équipement EDM a généralement un prix d'achat initial plus élevé en raison de la nature spécifique de chaque application.
L'électroérosion à fil et l'électroérosion par enfonçage sont généralement utilisées dans des applications où il n'existe pas d'alternative à l'électroérosion ; par conséquent, elles nécessitent des configurations dédiées, qui ne sont généralement pas possibles avec un centre d'usinage polyvalent.
Dépendance aux électrodes et aux consommables
Pour l'usinage par électroérosion par enfonçage, il est nécessaire, avant le début de l'usinage, de fabriquer une électrode pour chaque cavité à usiner. De plus, si une même électrode ne peut être réutilisée sans modification importante, une nouvelle électrode doit être fabriquée pour chaque cavité.
Bien que l'électroérosion à fil ne nécessite pas la production d'électrodes individuelles, elle consomme du fil en continu lors de la découpe, et le fluide diélectrique circule dans le réservoir et doit être remplacé périodiquement.
Consommation d'énergie pendant les cycles d'allumage
Contrairement à une opération de fraisage, l'usinage par électroérosion (EDM) fonctionne en délivrant de manière répétée des décharges électriques à haute tension plutôt qu'en appliquant une force constante pour enlever du métal. Bien que la consommation d'énergie reste constante sur de longues périodes d'usinage, l'allongement du temps nécessaire à l'usinage d'une quantité donnée de matière augmente directement le coût énergétique du processus. De plus, les matériaux plus durs requièrent des temps d'évacuation encore plus longs.
Temps machine par composant
Étant donné que le taux d'enlèvement de matière (MMR) est toujours nettement inférieur à celui obtenu lors des opérations de fraisage ou de tournage, des temps plus longs sont nécessaires pour réaliser l'usinage de géométries complexes. L'un des avantages de l'électroérosion est qu'elle permet de supprimer de nombreuses étapes de réglage pour les pièces comportant des éléments internes. Par exemple, une seule étape de réglage peut remplacer plusieurs opérations mécaniques pour une telle pièce.
Maintenance du système diélectrique
Des particules fines s'accumulent dans le réservoir du système diélectrique à chaque cycle d'érosion par étincelles. Par conséquent, un entretien régulier du système de filtration est nécessaire pour garantir le maintien de caractéristiques de décharge adéquates.
De mauvaises conditions de fonctionnement, dues à une circulation de fluide inadéquate, peuvent entraîner un usinage irrégulier et, par conséquent, augmenter le nombre de cycles nécessaires à la production des pièces.
Quand choisir l'usinage par électroérosion ?
Découpe de pièces en laiton par électroérosion à fil
Optez pour l'usinage par électroérosion (EDM) lorsqu'une pièce présente des caractéristiques complexes, des cavités profondes, des trous de petit diamètre ou des angles internes vifs difficiles à usiner avec des outils de coupe classiques. Ce procédé est également couramment utilisé pour les métaux durs, les moules, les matrices et les composants de précision.
Comment l'électroérosion se compare-t-elle à la découpe plasma ?
L'électroérosion et la découpe plasma utilisent chacune une méthode unique pour enlever de la matière des métaux conducteurs.
L'usinage par électroérosion (EDM) consiste principalement à créer une érosion par étincelles électriques contrôlées dans un fluide diélectrique, tandis que la découpe au plasma implique le chauffage rapide d'un métal à l'aide d'un flux de gaz ionisé.
Contrôle de précision et de fonctionnalités
L'usinage par électroérosion (EDM) offre une plus grande précision, permettant la production de pièces précises et aux dimensions contrôlées (petites et détaillées). Cela inclut l'usinage de trous fins, d'angles internes aigus et de cavités profondes.
La découpe plasma est spécifiquement conçue pour la découpe rapide de tôles et/ou de plaques. Elle ne permet pas d'atteindre la précision requise pour les détails fins ou les petites géométries.
Mécanisme de coupe
L'usinage par électroérosion (EDM) enlève de la matière grâce à de multiples étincelles électriques espacées avec précision. Ces étincelles individuelles érodent de très petits volumes de métal à la fois.
La découpe plasma fait fondre la matière à l'aide de jets de gaz à haute énergie, puis projette la matière fondue. Ce procédé fonctionne en continu et privilégie les cadences de production élevées au détriment du contrôle des détails à l'échelle micrométrique.
État de la surface après découpe
En général, l'électroérosion (EDM) produit une finition de bord plus fine que la découpe plasma, qui crée une zone affectée thermiquement (ZAT) plus étendue le long des bords de coupe. De plus, la découpe plasma génère souvent des scories, nécessitant un traitement supplémentaire après la découpe.
Capacité géométrique
L'électroérosion à fil (EDM) permet de réaliser avec succès des géométries internes très complexes et des détails de petite taille. Par exemple, l'électroérosion à fil peut produire des géométries internes difficiles, voire impossibles, à reproduire par découpe plasma.
La découpe plasma s'est avérée efficace pour réaliser des coupes longues et droites et séparer de grandes plaques. Cependant, elle n'est pas adaptée à la création de détails fins ni de géométries internes.
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