Coupe fil CNC : définition, processus et applications

Au lieu de couper le matériau, l'électroérosion le fait fondre ou le vaporise, produisant des copeaux relativement petits et fournissant une ligne de coupe très précise. L'acceptation par l'industrie a conduit à une grande variété d'applications d'électroérosion car elle est très polyvalente, peut couper des métaux durs et utilise un espace de travail relativement petit.

Différences entre coupe fil et électroérosion conventionnelle

Il y a deux principaux types de machines d'électroérosion : conventionnelle ou à enfonçage, et fil ou coupe. L'électroérosion traditionnelle, comme décrit ci-dessus, utilise l'outil pour disperser le courant électrique. Cet outil, la cathode, court le long de la pièce de métal, l'anode, et le courant électrique réagit pour faire fondre ou vaporiser le métal. Suite à l'action d'un fluide diélectrique, généralement une huile hydrocarbure, dans lequel la cathode et la pièce sont immergées, les fins copeaux produits dans le processus sont lavés loin du composant.

L'électroérosion à fil (ou WEDM) évacue le courant électrifié au moyen d'un fil tendu fin qui agit comme cathode et est guidé le long du chemin de coupe ou de l'entrefer désiré. Le fluide diélectrique dans ce cas — généralement de l'eau déionisée — est passé à travers l'incision pendant sa durée, servant à nouveau à chasser les particules et contrôler les étincelles. Le fil fin permet des coupes précises, avec des entraux étroits (routinièrement ~ 0,015 pouce, avec des coupes plus fines disponibles) et des tolérances possibles de +/- 0,0001 pouce. Cette précision améliorée permet des coupes tridimensionnelles complexes et produit des poinçons, matrices et plaques de décolletage hautement précis.

L'équipement d'électroérosion à fil est des instruments à commande numérique (CNC), qui peuvent contrôler le fil sur un axe tridimensionnel pour fournir une plus grande flexibilité. Les coupes droites sont faites en changeant les coordonnées x-y du couteau, et les coupes plus complexes sont obtenues en ajoutant un axe de mouvement aux guides de fil. Les machines et services d'électroérosion à fil à 4 et 5 axes sont disponibles. Alors que l'électroérosion conventionnelle ne peut pas toujours produire des coins serrés ou des motifs très complexes, la précision accrue de l'électroérosion à fil permet des motifs et coupes complexes. De plus, la machine d'électroérosion à fil est capable de couper routinièrement des métaux jusqu'à 0,004 pouce d'épaisseur et plus de 16 pouces d'épaisseur, avec des sections plus épaisses possibles.

Un fil ED à une certaine épaisseur de matériau vaporisera simplement le métal, éliminant ainsi toute contamination potentielle. Le fil WEDM émet des étincelles de tous les côtés, ce qui signifie que la coupe doit être plus épaisse que le fil lui-même. En d'autres termes, puisque le fil est entouré par un anneau de courant, le plus petit et plus précis chemin de coupe possible est le diamètre supplémentaire de l'anneau et du fil ; les techniciens peuvent facilement accommoder cette dimension supplémentaire. Les fabricants continuent de produire des fils de plus en plus fins pour permettre des entraux plus petits et une précision encore plus fine.

Applications de l'électroérosion à fil

En raison de sa polyvalence, les fabricants utilisent les machines d'électroérosion pour une large gamme d'applications. Comme ce processus peut couper de très petites pièces, c'est souvent le choix idéal pour produire de petites pièces très détaillées qui seraient normalement trop délicates pour d'autres options d'usinage. De plus, le processus est rentable pour les conceptions à faible volume et peut s'avérer bénéfique pour le prototypage même si la conception réelle est faite différemment.

Veuillez noter que le fil dans le processus est en mouvement constant et ne peut pas être réutilisé. Par conséquent, le cuivre, le laiton ou autre fil métallique peut faire des kilomètres de long, ajoutant au coût du processus. Et bien que le processus n'utilise pas de force et ne produit donc pas de bavures et peut être utilisé sur des articles délicats, il y a certainement la possibilité de stress thermique.

La plupart des opérations d'électroérosion à fil commencent par une coupe brute avec un débit d'alimentation assez élevé et un débit diélectrique élevé. Les passes de finition subséquentes nécessitent des coupes plus petites avec un débit diélectrique réduit pour atteindre la tolérance des surfaces finies. Le débit diélectrique réduit empêche la distorsion du fil pendant ces transitions.

Les coupes qui ne commencent pas le long du bord de la pièce (comme les trous) nécessitent un pré-perçage pour permettre au fil de passer. De nombreuses machines d'électroérosion à fil ont de petits électrodes de perçage de trous pour ce but, ce qui permet de faire des trous de départ dans l'acier trempé sans utiliser de forets conventionnels. Les petits perceuses de trous utilisent généralement une électrode d'électroérosion montée dans un mandrin rotatif avec un diélectrique pompé à travers l'électrode pour nettoyer le trou. Le processus de fabrication de petits trous dans un matériau durci en utilisant des perceuses d'électroérosion autonomes est parfois appelé perçage par étincelage.

Avantages

L'avantage principal d'une machine d'électroérosion à fil sur une machine d'électroérosion conventionnelle est que l'alimentation continue du fil minimise l'usure qui se produit avec une électrode stationnaire. Cependant, une machine d'électroérosion à fil peut utiliser beaucoup de fil, ce qui augmente les coûts. De nombreuses machines d'électroérosion à fil sont auto-enfilantes, donc si le fil casse, le processus peut continuer presque continuellement.

Un autre avantage important est la capacité de couper des pièces après traitement thermique, ce qui élimine la possibilité de déformation résultant du post-traitement. De plus, comme l'électroérosion à fil n'applique pas de pression à l'outil sur la pièce, les petites pièces délicates sont facilement usinées. Les exigences de fixation sont minimales par rapport aux méthodes d'usinage conventionnelles. Des surfaces très fines sont possibles.

Restrictions

Comparé à de nombreuses méthodes d'usinage, l'électroérosion est un processus lent, bien que les vitesses aient augmenté au fil des ans grâce aux avancées technologiques. La productivité peut être augmentée en empilant des pièces identiques et en les coupant toutes à la fois. Des machines multi-têtes sont disponibles pour couper plusieurs pièces identiques simultanément. Parce que l'électroérosion à fil est un processus thermique, certaines contraintes peuvent être transmises à la pièce.

Bien que relativement simple à effectuer, la maintenance des machines d'électroérosion à fil peut être plus exigeante que celle requise pour les outils de machine conventionnels. Les consommables peuvent aussi être plus coûteux. Ces coûts peuvent parfois être atténués par le fait que presque toutes les machines d'électroérosion à fil sont conçues pour fonctionner sans surveillance, sauf pour le chargement et le déchargement. L'absence de bavures sur les pièces finies peut aussi faire économiser en main-d'œuvre ou temps en éliminant l'étape d'ébavurage.