Qu'est-ce que l'électroérosion à fil ?

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Aujourd'hui, l'industrie s'est développée et la technologie a progressé. L'électroérosion à fil est une technologie d'usinage spécialisée. Elle est désormais plus largement utilisé Dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, des dispositifs médicaux et de l'outillage et du moulage, cette technique se caractérise par une haute précision, une productivité élevée, une faible consommation d'énergie et un faible coût. Elle a révolutionné les procédés d'usinage traditionnels et considérablement amélioré la qualité des pièces. Pour vous aider à comprendre l'électroérosion à fil, la partie suivante de cet article se concentrera sur sa définition, son principe de fonctionnement, ses composants, ses avantages et inconvénients, ainsi que ses utilisations. Commençons la discussion. Cela vous aidera à résoudre les problèmes liés à l'usinage par électroérosion à fil. Suite ci-dessous.

Présentation de l'électroérosion à fil

L'électroérosion à fil, ou WEDM, également appelée découpe au fil, est un type d'usinage qui utilise l'énergie électrique pour couper des matériaux conducteurs. C'est également un type d'usinage spécialisé. L'électroérosion peut remplacer certaines méthodes d'usinage plus anciennes. Elle utilise l'électricité plutôt que la force mécanique pour enlever la matière. Cela lui confère des caractéristiques uniques, absentes des méthodes traditionnelles.

L'histoire de l'électroérosion à fil remonte au milieu du XXe siècle. Des scientifiques soviétiques ont découvert que les étincelles électriques pouvaient faire fondre, oxyder et corroder les métaux. Ils ont découvert ce phénomène en étudiant la corrosion des contacts d'interrupteurs. Cela a conduit à l'invention de l'usinage par électroérosion, et en 1960, l'Union soviétique a inventé la machine à électroérosion par fil. Cependant, la Chine a été le premier pays à utiliser des machines d'électroérosion à fil dans la production industrielle. Plus tard, l'invention de cette méthode a grandement contribué au développement de l'industrie mécanique. Elle a permis de réduire le coût de fabrication des pièces de haute précision et d'élargir les méthodes de fabrication.

Principe de l'usinage par électroérosion à fil (WEDM)

Avant l'électroérosion à fil, la pièce brute doit être percée. Si la pièce est destinée à l'usinage interne, elle est montée sur la machine. La pièce est ensuite connectée à la borne positive de l'alimentation pulsée. Un fil de molybdène ou de cuivre est utilisé comme fil de coupe. Il est enfilé dans le trou pré-usiné. Il est connecté comme électrode-outil à la borne négative de l'alimentation pulsée haute fréquence. La découpe primaire est ensuite réalisée par étincelles et décharges.

L'alimentation pulsée fournit l'énergie d'usinage, tandis que le fluide de travail spécial pour l'électroérosion à fil élimine les débris générés pendant l'usinage. Un champ électrique agit sur la cathode et l'anode. Elles sont bombardées par un flux d'électrons et d'ions. Cela crée une source de chaleur soudaine et à haute température dans l'espace entre les électrodes, provoquant la fusion et la vaporisation localisées des métaux.

Le fluide de travail et le matériau de la pièce se vaporisent. La vapeur se dilate rapidement. La pièce fond et se vaporise sous l'effet combiné de la dilatation et du fluide de travail. Le matériau est éjecté du canal de décharge, ce qui complète la décharge par étincelle.

À l'impulsion suivante, le processus se répète jusqu'à ce que la pièce soit entièrement usinée. Actuellement, la plupart des machines d'usinage par fil sont contrôlées par micro-ordinateurs. Elles sont hautement automatisées. Le processus est programmé pour contrôler la trajectoire du fil de coupe.

Différents types de fils sont utilisés en électroérosion à fil. Parmi eux, on trouve le tungstène, le molybdène, le cuivre, l'âme en acier, les fils revêtus et les fils recuits. Le choix du fil se fait en fonction du matériau et de la précision de la pièce. Pour garantir la précision de l'usinage, il est conseillé de le mettre au rebut après chaque utilisation.

Composants de la machine de découpe de fil

La machine de découpe de fil dispose d'une table de travail, d'un mécanisme de déplacement de fil, d'un système d'alimentation en liquide, d'une alimentation par impulsions et d'un système de contrôle.

Table de travail

Également appelée table de découpe, elle se compose de trois parties : la palette centrale, la palette inférieure et la table de travail. La table de travail sert à installer le dispositif de fixation et la pièce à découper. Selon la situation d'usinage, le fonctionnement de la table peut être manuel ou automatique. La palette centrale et la palette inférieure sont entraînées par des moteurs pas à pas, eux-mêmes entraînés par des engrenages et des vis à billes pour le déplacement longitudinal et transversal de la table.

Mécanisme de marche sur fil

Il se compose principalement d'un cylindre de stockage du fil, d'un moteur d'entraînement du fil et d'une roue de guidage. Le cylindre de stockage du fil est monté sur la palette du cylindre et entraîné par le moteur d'entraînement du fil via un accouplement pour effectuer une rotation d'avant en arrière. Le mouvement de rotation d'avant en arrière du cylindre est transmis simultanément à la vis de la palette du cylindre via un engrenage, ce qui provoque un mouvement alternatif de la palette. Le fil-électrode est monté sur la roue de guidage et le cylindre de stockage du fil. Lorsque le moteur d'entraînement du fil démarre, le fil-électrode se déplace d'avant en arrière à une vitesse définie pour l'entraînement du fil.

Système d'alimentation en liquide

Il comprend un réservoir de liquide de travail, une pompe hydraulique et une buse. Il fournit suffisamment de fluide de travail pour le processus de coupe de la machine-outil. Le fluide de travail est principalement composé d'huile minérale, d'émulsion et d'eau déionisée. Ses principales fonctions sont le refroidissement des électrodes, des pièces et des poudres d'usinage, la décharge produite par la pression d'explosion, la déionisation de la zone de décharge et le décalaminage des produits de décharge.

Alimentation à impulsions

L'alimentation pulsée est l'équipement énergétique qui génère le courant pulsé. L'alimentation pulsée WEDM est l'un des équipements les plus critiques pour l'indice de performance du processus d'usinage WEDM. Elle doit répondre aux conditions de coupe et aux indices de performance du processus. Elle nécessite un courant de crête élevé, une impulsion étroite, une fréquence d'impulsion élevée, une faible perte de fil-électrode et un paramétrage aisé.

Système de contrôle

Le système de contrôle détermine directement le fonctionnement de la machine-outil. Il utilise les graphiques et les paramètres saisis par le client pour préparer le programme CNC. Ce programme contrôle le processus de découpe et la trajectoire du fil.

Matériaux pouvant être coupés par des machines d'électroérosion à fil

Les machines d'électroérosion à fil peuvent usiner des formes et des motifs complexes. Elles peuvent également usiner la plupart des matériaux conducteurs d'électricité, même les plus durs et les plus délicats. Voici quelques-uns des matériaux courants pouvant être usinés par ces machines :

AluminiumL'aluminium possède une excellente conductivité thermique et électrique. Cependant, il est naturellement mou et la découpe peut le rendre difficile. En effet, une accumulation de colle peut se former après la découpe.
TitaneL'électroérosion à fil traite très bien le titane. Ce procédé gère l'adhésivité du métal et décompose les copeaux plus longs. Cependant, il nécessite de l'eau déionisée pour éviter la génération de chaleur pendant la coupe.
AcierL'acier est un métal résistant. C'est pourquoi de nombreux fabricants préfèrent les machines d'électroérosion à fil aux machines à commande numérique. Cependant, ce matériau dégage beaucoup de chaleur et nécessite donc des mesures de sécurité.
Laiton:Le laiton ayant une résistance élevée à la traction, il est facile à couper à la machine. Cependant, comme c'est un métal tendre, il est lent à couper.
GraphiteLe graphite peut être difficile à couper avec des outils de coupe conventionnels. En revanche, l'électroérosion à fil est idéale pour la découpe du graphite. Grâce à son fil tranchant, l'électroérosion empêche les particules de tomber.

Différences entre l'électroérosion à fil et l'électroérosion conventionnelle

L'électroérosion à fil est supérieure à l'électroérosion conventionnelle. Bien que leur fonctionnement soit similaire, il existe quelques différences. Voici quelques-unes de ces différences :

Électrodes

Comme mentionné précédemment, l'usinage par électroérosion à fil utilise un fil fin et chaud comme électrode. En revanche, l'électroérosion classique utilise des électrodes en métaux à bonne conductivité électrique, comme le cuivre ou le graphite, pour générer une charge électrique. Les électrodes varient en taille et en forme et ne sont donc pas suffisamment lisses.

Par exemple, les électrodes rondes présentent la surface la plus lisse. Viennent ensuite les losanges, les triangles et les carrés. Lorsque l'électrode est placée dans la pièce, elle crée un moule qui laisse une image négative de la forme de la pièce.

Vitesse de coupe

Dans les procédés d'électroérosion classiques, les fils doivent pouvoir être pliés et façonnés de différentes manières. Pour fabriquer ces fils, le fabricant doit d'abord les concevoir et les façonner, ce qui prend du temps. La machine d'électroérosion à fil, quant à elle, peut être utilisée dès la mise en place du fil. Elle est donc idéale pour les tâches nécessitant une exécution rapide.

Précision

Dans l'usinage par électroérosion à fil, les fils d'électroérosion servent d'électrodes. Ils sont donc plus précis que l'électroérosion conventionnelle. Par exemple, les fils-électrodes peuvent couper des matériaux d'une épaisseur d'environ 0,004 pouce. Grâce à cette précision accrue, l'usinage par électroérosion à fil est mieux adapté aux pièces aux formes et motifs complexes. L'électroérosion conventionnelle, en revanche, est plus adaptée à la fabrication de pièces découpées plus rigides.

Applications

L'électroérosion à fil convient à de nombreuses applications. Elle permet en effet de couper des métaux ferreux et non ferreux. De plus, elle permet d'usiner des pièces très longues et de très petites dimensions. Ainsi, la taille et la forme ne limitent pas son utilisation. L'électroérosion conventionnelle, en revanche, permet d'usiner des matériaux plus durs et plus épais. Cela s'explique par le fait que la largeur de la ligne d'électrode d'une machine d'électroérosion à fil affecte son fonctionnement.

Applications de l'électroérosion à fil

L'électroérosion à fil a de nombreuses applications, notamment dans l'aérospatiale, le médical, l'automobile et la fabrication de moules. L'électroérosion à fil est populaire en raison de sa haute précision, de sa surface lisse, de l'absence de déformation thermique et de sa capacité à couper les métaux durs.

Aérospatial: Les aubes de turbines de moteurs et les composants de satellites exigent une précision extrême. L'excellente usinabilité du WEDM est idéale pour ces pièces.
Médical: Il peut être appliqué dans le domaine des équipements médicaux et des dispositifs médicaux, tels que les articulations artificielles, les prothèses et autres équipements médicaux et instruments chirurgicaux, les implants et autres dispositifs médicaux.
Automobile: Il peut couper une variété de pièces automobiles, telles que la carrosserie, les injecteurs, les engrenages et d'autres pièces.
Fabrication de moules : D'une manière générale, les moules nécessitent une grande précision des pièces, ils sont donc largement utilisés pour découper la forme et les détails des pièces.

Avantages de l'usinage par fil

Par rapport à traitement de fraisageL'électroérosion à fil présente de nombreux avantages. Elle convient aux pièces qui ne peuvent être usinées par fraisage. Ces pièces comprennent :

Le précision d'usinage est très élevé ; généralement, l'EDM peut atteindre des tolérances dimensionnelles de +/- 0,0002".
Il permet de réaliser des formes complexes, des trous profonds et des contre-dépouilles impossibles à réaliser par fraisage. De plus, il ne laisse aucune bavure après usinage.
Il permet d'usiner des métaux durs. L'excédent de matière est facilement éliminé sans usure de l'outil, comme avec un fraisage classique.
L'outil ne touche jamais la pièce pendant l'usinage. Ainsi, la pièce n'est pas déformée par la chaleur après l'usinage. Il est ainsi possible d'usiner des pièces très fines et précises.

Inconvénients de l'électroérosion à fil

Bien que le WEDM présente de nombreux avantages, il n’est pas une panacée et présente donc les avantages suivants limites:

Il est uniquement adapté à la découpe de matériaux conducteurs. Il ne peut pas traiter les matériaux non conducteurs tels que les plastiques, les composites et les matériaux naturels.
La vitesse de coupe est lente. S'agissant d'un usinage par électroérosion, il convient à certaines applications. pièces en petits lots.
Sensible aux influences environnementales. L'environnement de travail lors de l'usinage par électroérosion à fil affecte la coupe. Il est donc nécessaire de respecter les exigences d'usinage.
Le coût de traitement est élevé car le fil ne peut pas être réutilisé.

Conseils d'usinage lors de la coupe conique par électroérosion à fil

La coupe conique est plus difficile à éliminer que la coupe normale. Vous pouvez minimiser les risques de rupture de fil en augmentant l'intervalle de décharge.

Lors de la découpe de certaines pièces spéciales, la contrainte thermique générée par la découpe entraîne une déformation de la pièce et affecte sa précision. Il est possible de réduire la distance entre la buse supérieure et la surface supérieure de la pièce afin que le fluide de coupe refroidisse plus efficacement la pièce à usiner. Parallèlement, des surépaisseurs d'usinage différentes peuvent être prévues en fonction du matériau de la pièce afin de minimiser les erreurs d'usinage dues à la déformation thermique.

La dureté du fil électrode doit être respectée. Il est conseillé d'augmenter sa tension et de réduire l'énergie des impulsions de décharge individuelles. Cela réduira la déflexion du fil électrode.

Précautions à prendre lors de l'usinage par électroérosion à fil

Il peut être utilisé pour usiner de petits trous et des formes complexes, mais ne peut pas usiner de trous borgnes dans les pièces.

La fente étroite produite lors de l'usinage et la faible quantité de gravure métallique sont propices à la réutilisation des matériaux et à l'amélioration du taux d'utilisation des matériaux.

Lorsque la pièce est trop épaisse, le fluide a du mal à pénétrer et à combler l'espace. Cela affecte la précision et la rugosité, et réduit la qualité de la pièce.

Des fissures, des déformations et d'autres problèmes peuvent apparaître à la surface de la pièce pendant l'usinage. Un traitement thermique et un usinage d'ébauche appropriés doivent être effectués avant l'usinage. Cela permettra d'éliminer les défauts de matériau et de forme de l'ébauche et d'améliorer la précision de l'usinage.

La tendance future de l'usinage par électroérosion à fil

Avec le développement continu de l'aérospatiale, de la médecine, de la fabrication de moules et d'autres industries, les pièces futures deviendront de plus en plus complexes et les exigences en matière de traitement par découpe de fil deviendront de plus en plus élevées. Je pense que bientôt, la technologie de découpe de fil sera dans la précision de traitement, la vitesse de traitement, l'efficacité de traitement et les coûts de traitement seront encore améliorés, et elle deviendra une méthode de traitement à haute efficacité et de haute qualité.

Yonglihao Machinery est spécialisé dans l'usinage de pièces mécaniques. Fort d'une solide expérience et d'une expertise dans l'usinage par électroérosion à fil, nous sommes à votre disposition pour tous vos projets et besoins en électroérosion à fil. Nous vous fournirons des services professionnels et des solutions complètes.

FAQ

Quels matériaux peuvent être découpés par WEDM ?

Les machines WEDM peuvent couper tous les matériaux conducteurs tels que les métaux et les alliages. Ces matériaux comprennent l'acier, l'aluminium, le laiton, le tungstène et divers alliages d'acier inoxydable, de nickel et de titane. Elles sont principalement utilisées pour la découpe de matériaux durs.