7 situations où l'EDM est meilleur que l'usinage conventionnel

L'usinage par décharge électrique (EDM), parfois appelé "usinage par étincelle", est l'un des outils les plus utiles et les plus uniques de l'arsenal du machiniste. Au lieu de déployer un outil tranchant, le processus utilise des étincelles pour couper à travers le matériau, ouvrant de nouvelles possibilités de fabrication.

Mais il n'est pas toujours facile d'identifier quand l'EDM doit être utilisé. En fait, certains ingénieurs peuvent être tellement habitués à l'usinage CNC conventionnel qu'ils n'envisagent même pas la possibilité d'utiliser l'EDM pour leurs pièces ou prototypes - même lorsque l'EDM pourrait massivement améliorer la qualité du produit final ou réduire le coût global du projet .

Cet article tente de fournir une introduction rapide à l'EDM en discutant de sept situations spécifiques dans lesquelles l'usinage par décharge électrique peut être préférable à l'usinage conventionnel.

Qu'est-ce que la GED ?

L'EDM est un procédé de fabrication et de prototypage de pièces métalliques. Une machine EDM est similaire dans sa construction à une machine CNC, avec la distinction importante que l'EDM utilise des décharges électriques (étincelles) pour couper à travers le matériau métallique au lieu d'un outil de coupe tranchant.

Alors, comment contrôlez-vous une étincelle pour la faire traverser le métal ? Dans le processus EDM, un outil en métal mou ou en graphite agit comme l'une des deux électrodes , tandis que la pièce métallique conductrice agit comme l'autre. La machine applique une tension tandis que l'outil et la pièce sont immergés dans un liquide diélectrique . Cette configuration provoque une rupture diélectrique du liquide qui crée un arc électrique assez puissant pour enlever la matière de la pièce. Les débris sont ensuite évacués en remplaçant le diélectrique liquide.

Il existe deux principaux types d'usinage par électroérosion :

Électroérosion par enfonçage utilise une matrice métallique comme électrode et est utile pour créer des formes complexes, car la matrice est préformée dans une forme spécifique.

Électroérosion à fil utilise un fil tendu et est utile pour couper des plaques épaisses et en particulier des métaux durs.

Les avantages de l'EDM par rapport à l'usinage traditionnel incluent :

• Capacité à pénétrer les métaux très durs
• Capacité à usiner des formes complexes
• Réduction de la distorsion sur les caractéristiques fines

Il ne convient cependant pas à tous les travaux. En plus d'être inadapté aux plastiques, l'EDM est beaucoup plus lent que l'usinage conventionnel, ce qui rend la CNC meilleure dans la plupart des situations.

Voici sept situations d'ingénierie spécifiques dans lesquelles l'EDM peut produire de meilleurs résultats qu'une machine CNC conventionnelle :

1. Quand des coins internes pointus sont nécessaires

L'EDM, en particulier l'EDM à fil, prend tout son sens lors de l'usinage d'angles internes vifs, à condition que le type de fil, la tension et les conditions d'alimentation corrects soient sélectionnés.

Lors de l'utilisation d'une machine CNC conventionnelle, un coin interne pointu ou carré est difficile à obtenir, car les outils de coupe sont généralement ronds et laissent donc des coins arrondis (rayonnés) dans la pièce. Il existe des solutions de contournement à ce problème, telles que les fraises carrées et les contre-dépouilles unilatérales, mais les machinistes acceptent souvent la nécessité d'arrondir les angles internes.

Bien que le fil utilisé dans l'électroérosion à fil soit également rond, il est tellement plus fin qu'un outil de coupe CNC qu'il peut créer virtuellement coins intérieurs carrés. À l'aide de l'électroérosion à fil, le rayon d'angle peut être réduit jusqu'à 0,005 pouce.

2. Lorsque des coupes très profondes sont nécessaires

Lors de l'utilisation d'une machine CNC conventionnelle, le fraisage de coupes profondes et de cavités nécessite un long outil de coupe. Cependant, les outils avec un rapport longueur/diamètre élevé peuvent provoquer un broutage (une vibration excessive de l'outil) et entraîner un usinage de mauvaise qualité.

L'EDM offre une solution pour les coupes très profondes, car elle n'est pas sensible au broutage. Dans la plupart des cas, l'EDM peut facilement faire des trous avec un rapport longueur/diamètre jusqu'à 20:1, mais ce rapport peut être aussi extrême que 100:1 dans certaines situations.

3. Lorsque le matériau de la pièce est très dur

L'une des principales utilisations de l'EDM est l'usinage d'éléments tels que les matrices, les moules et même les outils de coupe eux-mêmes. Ces articles sont souvent fabriqués à partir de matériaux exceptionnellement durs comme l'acier trempé ou le carbure de tungstène, qui sont très difficiles à pénétrer avec un outil de coupe.

Un avantage de l'EDM est que la dureté de ces métaux n'affecte pas beaucoup la capacité de la machine à respecter des tolérances strictes.

Parmi les autres métaux pouvant être découpés par électroérosion, citons l'Hastelloy (un alliage nickel-molybdène), le titane et les alliages Inconel.

4. Lorsque les pièces nécessitent une finition miroir

L'EDM produit généralement des pièces avec une finition de surface constituée de cratères ou de marques de pock. Cependant, en contrôlant étroitement certains paramètres, le processus peut produire une finition de surface exceptionnelle de type miroir sans nécessiter de polissage.

Il est important de noter que l'EDM ne produit pas de message directionnel surface avec "lay" comme le fait l'usinage conventionnel.

Et en usinant EDM très lentement avec une faible puissance, il est possible de réduire considérablement la taille des cratères ou des marques de pock. Il est finalement possible de créer une finition de surface très lisse d'environ 5 RMS (4 micro-pouces Ra).

Une autre façon de créer une finition semblable à un miroir consiste à introduire une fine poudre abrasive dans le liquide diélectrique, ce qui produit un effet similaire au sablage, mais pendant l'usinage plutôt qu'après.

5. Lors de la fabrication 24h/24

Bien qu'il s'agisse davantage d'une préoccupation pour un fabricant que pour un ingénieur, l'EDM offre des possibilités importantes en matière d'automatisation et de fabrication sans surveillance ou "lights-out".

Étant donné que l'EDM est plus prévisible que l'usinage conventionnel et moins susceptible d'être interrompu par des erreurs, il est possible d'automatiser une machine EDM et de la laisser fonctionner 24 heures sur 24 avec un minimum de supervision.

Si le fabricant peut automatiser le chargement et le déchargement des pièces (et des électrodes), il peut créer un flux de travail de fabrication hautement efficace et automatisé.

6. Lors de la fabrication d'un moule

L'EDM est parfois préférable à l'usinage CNC lors de la fabrication de moules, en partie à cause de sa capacité à couper avec précision les métaux durs comme l'acier à outils. Parfois, une fraiseuse CNC ou une électroérosion par enfonçage est utilisée en premier, avant que l'électroérosion à fil ne soit utilisée pour les détails ou les coupes les plus profondes.

De nombreuses entreprises de moulage par injection utilisent une combinaison d'usinage CNC et d'EDM, en choisissant entre elles en fonction du travail.

7. Lorsque des tolérances serrées sont requises

L'usinage de précision est facilité par l'utilisation de l'EDM, car il peut atteindre des tolérances très serrées. Il est important de noter qu'il est peu probable que la pièce à usiner subisse une déformation due à l'EDM, car il n'y a pas de contact physique.

Avec plusieurs passes, l'EDM peut atteindre des tolérances aussi serrées que +/- 0,0002". Cependant, les vitesses de coupe doivent être considérablement réduites pour garantir le plus haut niveau de précision.

3ERP est un spécialiste du prototypage avec des années d'expérience dans l'usinage par décharge électrique et d'autres processus. Demander un devis gratuit pour votre prochain projet.