7 Scénarios Clés où l'Électroérosion Surpasse l'Usinage CNC Traditionnel

L'électroérosion (EDM), parfois appelée « usinage par étincelles », est l'un des outils les plus utiles et uniques de l'arsenal du machiniste. Au lieu de déployer un outil de coupe 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 si habitués à l'usinage CNC conventionnel qu'ils n'envisagent même pas la possibilité d'utiliser l'EDM pour leurs pièces ou prototypes — même quand l'EDM pourrait améliorer massivement 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'électroérosion peut être préférable à l'usinage conventionnel.

Qu'est-ce que l'EDM ?

L'EDM est un procédé de fabrication et de prototypage pour 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.

Comment contrôler une étincelle pour qu'elle coupe le métal ? Dans le processus EDM, un outil en métal tendre 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 retirer du matériau de la pièce. Les débris sont ensuite évacués en remplaçant le diélectrique liquide.

Il existe deux types principaux d'électroérosion :

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

EDM à fil utilise un fil tendu et est utile pour couper des plaques épaisses et particulièrement les métaux durs.

Avantages de l'EDM sur l'usinage traditionnel :

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

Ce n'est pas adapté à tous les travaux. En plus de ne pas convenir aux plastiques, l'EDM est beaucoup plus lent que l'usinage conventionnel, rendant le CNC meilleur 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 angles intérieurs vifs sont nécessaires

L'EDM, surtout l'EDM à fil, excelle dans l'usinage d'angles intérieurs vifs, à condition que le type de fil, la tension et les conditions d'avance soient correctement sélectionnés.

Avec une machine CNC conventionnelle, un angle intérieur vif ou carré est difficile à réaliser, car les outils de coupe sont généralement ronds et laissent donc des angles arrondis (rayon) dans la pièce. Il existe des solutions de contournement, comme les fraises à bout carré et les contre-dépouilles unilatérales, mais les machinistes acceptent souvent la nécessité d'angles intérieurs arrondis.

Bien que le fil utilisé en EDM à fil soit aussi rond, il est tellement plus fin qu'un outil de coupe CNC qu'il peut créer des angles intérieurs virtuellement carrés. En utilisant l'EDM à fil, le rayon d'angle peut être réduit à aussi peu que 0,005 pouces.

2. Quand des coupes très profondes sont requises

Avec une machine CNC conventionnelle, le fraisage de coupes et cavités profondes nécessite un outil de coupe long. Cependant, les outils avec un rapport longueur/diamètre élevé peuvent causer du chatter — vibration excessive de l'outil — et résulter en un usinage de mauvaise qualité.

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

3. Quand le matériau de la pièce est très dur

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

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

D'autres métaux pouvant être coupés par EDM incluent l'Hastelloy (alliage nickel-molybdène), le titane, et les alliages Inconel.

4. Quand les pièces nécessitent une finition miroir

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

Important, l'EDM ne produit pas une surface directionnelle avec un « sens » comme l'usinage conventionnel.

Et en usinant par EDM très lentement avec une faible puissance, il est possible de réduire drastiquement la taille des cratères ou piqûres. 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 miroir est d'introduire de la poudre abrasive fine dans le liquide diélectrique, ce qui produit un effet similaire au sablage, mais pendant l'usinage au lieu d'après.

5. Quand on fabrique 24h/24

Bien que ce soit plus une préoccupation du fabricant que de l'ingénieur, l'EDM offre d'importantes possibilités en matière d'automatisation et de fabrication sans surveillance ou « lights-out ».

Puisque l'EDM est plus prévisible que l'usinage conventionnel et moins sensible aux erreurs et interruptions, il est possible d'automatiser une machine EDM et de la laisser tourner jour et nuit avec une supervision minimale.

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

6. Quand on fabrique un moule

L'EDM est parfois préférable à l'usinage CNC pour la fabrication de moules, partly à cause de sa capacité à couper avec précision des métaux durs comme l'acier à outils. Parfois, une fraiseuse CNC ou un EDM par enfonçage est utilisé d'abord, avant que l'EDM à fil ne soit utilisé 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, choisissant entre eux selon le travail.

7. Quand 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. Important, la pièce est peu susceptible de subir 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 pouces. Cependant, les vitesses de coupe doivent être réduites significativement pour assurer le plus haut niveau de précision.

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