Qu'est-ce que l'usinage par électroérosion? Guide GED ultime 2024

Avez-vous déjà pensé à concevoir quelque chose sur un diamant avec des outils traditionnels ?? Que va-t-il se passer? Les fraiseuses auraient du mal ou endommageraient la pièce. Alors, quelle est la solution? Usinage par décharge électrique (GED) est un processus avancé qui érode le matériau d'une pièce à usiner. Grâce à des étincelles électriques contrôlées, la précision est exceptionnelle. Cette tolérance est très difficile à respecter avec les machines CNC traditionnelles.

Faits intéressants: La tolérance EDM peut être beaucoup plus stricte que 300 microns.

de façon intéressante, les scientifiques étudient pour améliorer l'efficacité de l'EDM. Par exemple, les électrodes composites métal-céramique offrent une bonne conductivité et une bonne résistance à l'usure.

De la même manière, une autre étude explore l'électroérosion par enfonçage avancée avec des microélectrodes. Dans cette recherche, l'auteur explique comment réaliser des fonctionnalités complexes avec Sinking EDM.

Explorons un autre exemple, donc si vous êtes débutant, alors tu peux saisir l'idée. Imaginez simplement qu'un éclair minuscule mais précis frappe l'objet à plusieurs reprises pour obtenir la forme complexe sur des matériaux conducteurs tels que:

1. Acier
2. Titane
3. Alliages exotiques

Qu'est-ce que l'usinage par électroérosion?

L'EDM est une machine. Son abréviation est usinage par électroérosion. Les machinistes CNC intègrent cette technologie pour couper des pièces avec une précision au dix millième de pouce.. Cela équivaut à prendre un cheveu humain et à le couper en 40 pièces – tolérances incroyablement serrées. C’est facilement l’une des machines les plus précises du magasin. Maintenant, cette technologie existe depuis les années 1940. Il est principalement utilisé dans l’aérospatiale, médical, et industries de l'outillage et de la matrice.

Usinage traditionnel vs. GED (Usinage)

Bien que les méthodes d'usinage CNC à 3 ou 5 axes soient bonnes, ils ne peuvent pas développer des conceptions précises par rapport à l'usinage EDM. Forage, fraisage, ou tournant—toutes ces machines utilisent des outils tranchants pour concevoir un matériau. Encore, tous ces outils modernes ne garantissent pas la tolérance zéro.

Limites de l'usinage traditionnel

• Capacités limitées:L’usinage traditionnel ne parvient souvent pas à fabriquer des objets aux parois minces. Le fait est que l’outil de coupe a déjà une taille qui ne peut pas atteindre les coins.
• Restrictions matérielles:Les matériaux durs peuvent endommager rapidement les outils de coupe.
• Production de chaleur:L'usinage traditionnel génère de la chaleur de friction. Cette chaleur peut endommager les objets délicats.

Types d'usinage par électroérosion

Il existe deux principaux types d'usinage par électroérosion.

1. Usinage par décharge électrique
2. Usinage par électroérosion sur fil

L'un d'entre eux est l'usinage par électroérosion pour les épaules rigides., et l'autre est l'usinage par électroérosion par fil. Tout est question de forme.

En usinage par électroérosion, la forme de l’électrode est déterminée comme étant la forme du produit. De la même manière, à mesure que l'usinage par électroérosion est répété, le produit tombe progressivement amoureux de la forme de l'électrode. L'usinage par électroérosion à fil utilise du fil. Le produit est coupé. On l'appelle aussi coupe au fil.

Avantages de l'usinage par électroérosion

EDM surmonte les limitations suivantes:

Formes complexes:

EDM est capable de réaliser des conceptions 2D ou même 3D avec une grande précision. L'un des aspects les plus étonnants de l'usinage EDM est qu'il permet de gérer les conceptions les plus complexes..

Usinage de matériaux durs:

EDM intègre des étincelles électriques. Cela signifie que les centres d'usinage sont désormais capables d'usiner la plupart des matériaux rigides..

Zone affectée par la chaleur minimale (ZAT):

La chaleur dans l’usinage par électroérosion est très contrôlée. Donc, la chaleur n'endommage pas la pièce.

Inconvénients de l’usinage par électroérosion

• Limité aux matériaux conducteurs
• Taux d'enlèvement de matière lent
• Usure des électrodes
• Problèmes d'intégrité de la surface
• Difficulté à usiner des coins pointus et des petites caractéristiques
• Préoccupations environnementales

Applications de la GED (utilisations de l'EDM)

La tolérance EDM le rend important par rapport aux autres méthodes d'usinage. Donc, il a une gamme d'applications:

Fabrication de moules et de matrices:

Les moules complexes pour le moulage par injection et le moulage sous pression de métaux nécessitent une précision et une résistance élevées pour manipuler les aciers à outils durs.. EDM excelle dans cette situation.

Pièces aérospatiales:

Les avions à réaction ont besoin de lumière, pièces lumineuses résistantes à la chaleur. Puisqu’ils ont des formes complexes et que les méthodes d’usinage traditionnelles ne peuvent pas répondre aux demandes spécifiques, l'usinage par électroérosion permet de développer des pièces très précises.

Équipement médical:

Les implants chirurgicaux nécessitent une plus grande précision et des matériaux biocompatibles. L'usinage EDM développe efficacement des pièces médicales complexes.

Industrie électronique:

Fabriquer de minuscules trous pour les fils sur une carte de circuit imprimé est facile grâce à l'usinage CNC EDM.

Ce que l'EDM de finition de surface peut réaliser?

Facteur	Impact sur la finition de surface	Finition résultante (Ra en micropouces)
Énergie de décharge	Énergie plus élevée = finition plus rugueuse	60 – 120
	Moins d'énergie = Finition plus lisse	15 – 30
Durée de pouls	Durée d'impulsion plus longue = Finition plus rugueuse	60 – 120
	Durée d'impulsion plus courte = finition plus douce	15 – 30
Matériau de l'électrode	Les électrodes en laiton et en cuivre donnent des finitions de surface plus lisses	20 – 40
Fluide diélectrique	Type diélectrique et impact du rinçage sur la finition de surface	Dépend du fluide spécifique et de l'application
Matériau de la pièce	Les matériaux plus durs ont tendance à produire des finitions plus lisses	15 – 30

Comprendre le processus EDM étape par étape

L'usinage par électroérosion est une méthode de traitement qui vaporise les objets plutôt que de les couper.. Si vous créez un espace entre les électrodes positives et négatives où aucun courant d'air ne circule et appliquez ensuite une tension énorme, un courant circulera dans l'espace.

C'est un phénomène de décharge électrique. Pendant cette décharge électrique, une quantité extrêmement importante de chaleur est générée, ce qui provoque l'évaporation de l'électrode. Ceci est utilisé dans l'usinage par électroérosion. Pour le dire simplement, la foudre est créée artificiellement, et l'énergie est générée. Cependant, cette décharge ne dure pas éternellement.

Après une décharge, il y a une courte pause, et l'objet se vaporise. Une décharge peut aller du micron à plusieurs dizaines de microns. C’est un travail qui demande beaucoup de patience car il ne peut traiter qu’environ 300 degrés.

Le rôle des électrodes (Machine d'électroérosion):

EDM utilise deux électrodes:

1. L'une est l'électrode de l'outil, généralement en laiton, cuivre, ou graphite.
2. L'autre est l'objet (pièce elle-même).

Fluide diélectrique et sa fonction:

Fluide diélectrique, un liquide non conducteur, remplit l'espace entre les électrodes. Ce fluide a plusieurs fonctions:

• Le fluide diélectrique isole l'espace entre les électrodes lorsqu'il ne produit pas activement d'étincelles.
• Cela aide à refroidir le processus et à éliminer les débris.

L'éclateur et l'enlèvement de matière

Il est essentiel de maintenir un petit espace entre l'électrode de l'outil et la pièce à usiner.. Lorsqu'un courant électrique est appliqué, une haute tension s'accumule à travers cet espace. Cette tension finit par vaincre les propriétés isolantes du fluide diélectrique, provoquant le saut d'une étincelle entre les électrodes.

La chaleur intense (atteignant des températures allant jusqu'à 12 000°C!) fait fondre et vaporise une infime quantité de matériau de l'électrode et de la pièce à usiner. Ce processus ne cesse de se répéter, avec des milliers d'étincelles se produisant par seconde. Ces étincelles érodent le matériau jusqu'à obtenir une forme délicate..

Différents types de processus GED

Il existe trois principaux types de processus GED:

1. Électroérosion à fil
2. EDM à plomb
3. EDM de perçage de trous

Processus d'électroérosion à fil expliqué:

Imaginez que vous avez un fil en mouvement dans votre main. C'est comme couper quelque chose. De la même manière, un fil de laiton ou de tungstène traverse un réservoir immergé contenant la pièce à usiner. Le fil lui-même ne touche pas physiquement la pièce.

La prochaine étape va être intéressante. Le fil en mouvement et la pièce génèrent des étincelles. Il est important de noter qu’il ne s’agit pas d’une simple méthode de coupe de fil. Le processus d'électroérosion à fil est exact. Une machine à couper le fil érode le matériau en suivant un chemin contrôlé par un programme CNC.

Pour assurer une coupe nette, les machinistes n'utilisent pas ces fils de manière excessive. Cette pratique garantit des coupes précises et nettes.

Avantages de l'électroérosion à fil:

• Wire EDM excelle dans la création de formes 2D complexes
• Il peut créer avec précision des angles vifs et des caractéristiques microscopiques.
• L'électroérosion à fil coupe de fines feuilles de métal avec précision.

Applications de l'électroérosion à fil:

• Pochoirs et circuits imprimés
• Aérospatial
• Industries automobiles pour la découpe de formes complexes.

EDM à plomb (machine d'électro-érosion à plomb)

En EDM à plomb, l'électrode-outil suit une forme géométrique donnée. Il reproduit la caractéristique souhaitée sur la pièce. Contrairement à l'électroérosion à fil, l'électrode de l'outil s'enfonce verticalement dans le fluide diélectrique en direction de la pièce à usiner. Les machinistes doivent contrôler l'écart entre l'électrode et la pièce à usiner.

À mesure que l'électrode de l'outil descend lentement, suite à un programme CNC, L'électroérosion à platine érode le matériau de la pièce. Il reproduit sa forme de manière tridimensionnelle, qui peut créer des cavités et des poches complexes.

Avantages de l'électroérosion à plomb:

1. Sinker EDM peut créer des formes 3D complexes
2. Idéal pour les conceptions complexes, moules, et cavités

Applications de l'électroérosion à plomb:

1. Sinker EDM est largement utilisé dans la fabrication de moules et de matrices
2. Industries aérospatiales et des dispositifs médicaux.

EDM de perçage de trous

Le perçage de trous EDM est un type particulier d'usinage par électroérosion où des étincelles électriques sont utilisées pour réaliser des trous précis dans des matériaux conducteurs.. Le fluide diélectrique est continuellement rincé pour refroidir et éliminer les débris à mesure que les étincelles érodent le matériau de la pièce le long de la forme de l'électrode creuse.. Cette approche offre une excellente précision pour les petits trous, convient aux matériaux difficiles à usiner, produit des surfaces fines mais cela peut être lent et nécessiter un contrôle de l'usure des électrodes et un reconditionnement de la couche de surface.

Intégration CNC et automatisation dans EDM

Les machines CNC EDM modernes sont dotées de la technologie CNC. Il fonctionne comme le cerveau de l'opération. Par exemple, il peut traduire efficacement la conception numérique. Cette intégration offre de nombreux avantages:

Avantages de la CNC en EDM

• Précision améliorée
• Capacités d'usinage complexes
• Productivité et efficacité accrues

Automatisation des processus GED

Hors machines CNC, certaines fonctionnalités d'automatisation améliorent encore l'efficacité de l'EDM. Par exemple:

• Enfilage automatique des fils:En électroérosion à fil, les systèmes automatisés peuvent faire passer le fil fin à travers la machine.
• Systèmes de contrôle adaptatifs:Ces systèmes avancés peuvent surveiller le processus d'usinage en temps réel..
• Manipulation automatisée des pièces:Les systèmes automatisés peuvent charger et décharger les pièces de la machine pour des séries de production à grand volume.

Quels types de matériaux peuvent être traités avec EDM?

• Les métaux: Aciers, aluminium, cuivre, titane, alliages, etc..
• Graphite (utilisé pour les électrodes dans EDM lui-même)

Exemple de comparaison de processus EDM pour différents matériaux

La conductivité est l'un des facteurs critiques dans le traitement des matériaux avec l'usinage EDM. Certains matériaux sont très difficiles, tel que:

• Acier
• Aluminium
• Laiton et même alliages exotiques.

Ensuite, la résistance à la chaleur est le 2ème facteur majeur dans l'usinage par électroérosion. Puisque l'EDM génère des étincelles extrêmement chauffées, nous avons besoin de matériaux capables de résister à la pression extrême.

Ci-dessous, vous trouverez des informations précises sur le procédé d'électroérosion utilisant différents matériaux.

Matériel	Point de fusion (°C)	Paramètres d'étincelles typiques	Temps d'usinage (par rapport au traditionnel)	Déchets de matériaux	Coût approximatif (par rapport au traditionnel)
Acier (AISI 1018)	1482	Tension inférieure, pouls plus court	Ralentissez	Inférieur	Plus haut
Aluminium (6061)	660	Tension inférieure, pouls plus court	Ralentissez	Inférieur	Plus haut
Laiton (C360)	900	Tension modérée, pouls modéré	Similaire	Inférieur	Similaire
Titane (Grade 2)	1668	Tension plus élevée, pouls plus long	Ralentissez	Inférieur	Plus haut

 

Note: Pour le coût et plus de détails, tu devrais contacter un professionnel Atelier d'usinage CNC.

Quand utiliser la GED?

Nous pouvons utiliser EDM dans les situations suivantes:

• Matériaux durs ou cassants
• Petits trous et fonctionnalités complexes
• Minimiser la distorsion thermique
• Finitions sans bavures

Conclusion

Usinage par électroérosion (GED) gagne en popularité dans l’industrie manufacturière. C'est l'alternative parfaite aux méthodes d'usinage traditionnelles et peut exécuter efficacement des conceptions sur les matériaux conducteurs les plus rigides..

FAQ

1. Quels sont les atouts de l'usinage par électroérosion?

L'usinage par électroérosion est bon pour

• Détails fins
• Usinage de métaux durs

2. Ce pour quoi l’usinage par électroérosion n’est pas bon?

Un usinage pour lequel l'usinage par électroérosion est terrible:

• Production de masse
• Le rendre lisse, comme le polissage

3. Quel est le principe de l'EDM?

EDM transporte une corrosion contrôlée. Voici les étapes clés:

1. Électrodes
2. Fluide diélectrique
3. Génération d'étincelles
4. Enlèvement de matière
5. Contrôle précis