Dans l'industrie manufacturière, les machines-outils à fil se généralisent. Elles sont réputées pour leur découpe de haute précision. La WEDM est un équipement de pointe. Elle utilise un fil métallique fin (fil électrode) comme électrode. De plus, elle fait passer un courant pulsé entre le fil et la pièce. La pièce est ainsi découpée grâce à l'effet électrocorrosif de la décharge pulsée. Elle repousse les limites des méthodes traditionnelles et permet ainsi d'usiner des pièces complexes et précises.
Cet article vous permettra d'explorer le principe d'usinage des machines-outils de découpe au fil et les différents types de machines. Il vous permettra également d'identifier les matériaux qu'elles peuvent découper et leurs caractéristiques. Il vous permettra également d'en comprendre les avantages et les limites. Il vous permettra également d'explorer ses applications et les techniques d'usinage pour différents matériaux. Comprendre ces aspects nous permettra d'y voir plus clair. Il illustre le rôle clé de la découpe au fil dans l'industrie manufacturière moderne.
Table des matières
Qu'est-ce que l'usinage par électroérosion à fil ?
L'usinage par électroérosion à fil (WEDM), également appelé électroérosion à fil, est un type d'usinage particulier. Son principe de base consiste à utiliser un fil métallique fin en mouvement (un fil-électrode) pour projeter une décharge d'étincelles pulsées sur la pièce. Cette opération fait fondre et vaporiser le matériau, le coupant ainsi.
Comment fonctionne l'électroérosion à fil ?
Le principe de fonctionnement du WEDM repose sur le phénomène de décharge électrique par étincelles. Lors de ce processus, le fil-électrode et la pièce à usiner sont connectés aux pôles positif et négatif de l'alimentation électrique. Lorsqu'ils se rapprochent d'une certaine distance, un champ électrique se forme dans le fluide de travail (généralement de l'eau déionisée ou un autre liquide isolant). L'intensité du champ électrique augmente, provoquant la formation d'étincelles entre la pièce et le fil-électrode à la tension de décharge. La chaleur de l'étincelle fait fondre et vaporiser la pièce. Le souffle emporte ensuite le matériau fondu, ce qui entraîne l'enlèvement de matière.
Composants d'une machine d'électroérosion à fil
La machine est composée de plusieurs pièces qui, ensemble, donnent au matériau la forme souhaitée. Voici les composants de la machine.
Outils CNC
Les outils CNC contrôlent l'ensemble du processus d'usinage par électroérosion à fil. Ce contrôle comprend la maîtrise du séquençage du parcours du fil et la gestion automatique du processus de coupe. Il est important de noter que la sophistication de l'outil CNC détermine le niveau d'erreur et le temps d'usinage.
Alimentation électrique
Le bloc d'alimentation est le composant qui délivre des impulsions (de 100 V à 300 V) au fil-électrode et à la pièce. De plus, il contrôle la fréquence et l'intensité des charges électriques qui traversent le fil-électrode pour interagir avec la pièce. Afin de fournir la qualité et le type de charge nécessaires pendant le processus de découpe au fil, un bloc d'alimentation hautement performant est nécessaire.
Fil
Le fil sert d'électrode pour créer la décharge électrique. La forme et l'épaisseur de la pièce influencent directement le diamètre du fil. On utilise généralement des fils de diamètre compris entre 0,05 et 0,25 mm. Les principaux types de fils utilisés sont :
Fils de laiton
Le laiton est le fil d'électroérosion le plus courant en raison de ses excellentes propriétés conductrices. C'est un alliage de cuivre et de zinc, et plus la teneur en zinc est élevée, plus le fil coupe rapidement. Cependant, un équilibre doit être trouvé. En effet, une teneur en zinc supérieure à 40% diminue la vitesse de corrosion du fil de laiton.
Fils zingués
Comme son nom l'indique, on l'obtient en appliquant un revêtement de zinc pur ou d'oxyde de zinc sur la surface du fil. Les fabricants utilisent des fils zingués pour améliorer la vitesse d'usinage.
Fils recuits par diffusion
Le recuit par diffusion permet de créer des fils à teneur en zinc plus élevée (supérieure au zinc 40%). Il consiste à revêtir les fils de couches de zinc pur. Ces fils sont idéaux pour la production en série et peuvent usiner de nombreux matériaux.
Milieu diélectrique
Le procédé d'électroérosion à fil doit être réalisé dans une cuve remplie de fluide diélectrique. Ce liquide empêche les fines particules de la pièce de se fixer au fil-électrode. Le fluide le plus courant est l'eau déionisée, car elle refroidit le procédé et confère à la pièce un bel état de surface.
Électrodes
Les électrodes de la machine sont le fil (cathode) et la pièce (anode). Le servomoteur contrôle le fil-électrode, garantissant qu'il n'entre en contact avec la pièce à aucun moment pendant le processus d'électroérosion à fil.
Types de machines WEDM
Pour comprendre les différents types de machines WEDM, il faut d'abord savoir qu'elles peuvent être classées selon différents critères, par exemple par type de chariot, domaine d'utilisation ou type de construction. Voici quelques types courants de machines WEDM :
Classification par type de fil voyageur
Une machine de découpe à fil à avance rapide est une machine où le fil-électrode défile à une vitesse plus élevée. Elle utilise généralement du fil de molybdène. Sa précision d'usinage et sa qualité de surface sont relativement faibles, mais son coût d'usinage est également faible. Elle convient à l'usinage de pièces ne nécessitant pas une précision excessive. La machine-outil de découpe à fil à avance lente, généralement en cuivre, est relativement lente à faire défiler le fil-électrode. La précision d'usinage est élevée, la qualité de surface est bonne, mais son coût d'usinage est plus élevé. Elle est couramment utilisée pour l'usinage de haute précision. pièces de formes complexes.
Divisé par domaine d'application
Une machine de découpe au fil ordinaire utilise un usinage par électroérosion conventionnel. Elle utilise généralement la technologie du fil rapide. Elle est également utilisée pour l'usinage de pièces industrielles courantes, telles que les pièces mécaniques, les moules, etc. Elle diffère des machines-outils de découpe au fil de précision. De plus, elle utilise un usinage par électroérosion avancé, offrant une grande stabilité et une grande précision de contrôle. Elle utilise généralement une technologie de fil à alimentation lente.
Divisé par forme structurelle
Selon leur structure, les machines-outils de découpe au fil verticales et les machines-outils de découpe au fil à chambre. Les premières sont principalement équipées d'une broche perpendiculaire à la table de travail et d'une pièce horizontale. Elles conviennent à l'usinage de pièces de petite et moyenne taille, faciles à observer et à utiliser. Les secondes sont équipées d'une broche parallèle à la table et d'une pièce horizontale ou inclinée. Elles sont principalement adaptées à l'usinage de grandes pièces et de pièces de forme.
Quels sont les matériaux adaptés au WEDM ?
L'un des facteurs les plus importants lors de l'utilisation de l'électroérosion à fil est la conductivité électrique du matériau. Une bonne conductivité garantit une circulation fluide du courant. Il en résulte une impulsion de décharge stable qui enlève la matière efficacement et avec précision. Seule une bonne conductivité électrique du matériau traité permet d'usiner les pièces par électroérosion à fil. Le choix du matériau adapté à l'usinage par électroérosion à fil est donc crucial pour la qualité de la pièce finale.
Matériaux métalliques
Les matériaux métalliques présentent généralement une bonne conductivité électrique et sont largement utilisés en génie mécanique. L'électroérosion à fil est donc plus adaptée à l'usinage des métaux. Par exemple, l'acier (acier au carbone, acier allié, etc.), l'acier inoxydable, le carbure, le titane et ses alliages, ainsi que d'autres matériaux métalliques. L'acier au tungstène et le carbure de tungstène sont également utilisés dans le carbure cémenté. Ces matériaux sont durs et résistants à l'usure. Ils sont parfaits pour la fabrication de moules et d'outils de haute précision par électroérosion à fil. Les alliages haute température sont courants dans les moteurs et les turbines d'avion. Ils conservent une bonne résistance à haute température. Voici quelques-uns des matériaux métalliques couramment utilisés :
Aluminium
L'aluminium possède d'excellentes propriétés de conductivité thermique et électrique. Cependant, il est naturellement mou et peut être difficile à couper avec ce procédé. En effet, l'aluminium peut former un dépôt collant après usinage.
Titane
L'usinage par électroérosion à fil est idéal pour le titane. Ce procédé résiste à l'adhérence de cet alliage et fragmente les copeaux longs. Cependant, l'eau déionisée est nécessaire comme diélectrique pour contrôler la production de chaleur pendant l'usinage.
Acier
L'acier est un métal très résistant. De nombreux fabricants privilégient donc l'utilisation d'une machine d'électroérosion à fil plutôt que d'une machine CNC. Cependant, ce matériau génère beaucoup de chaleur ; il est donc nécessaire de prendre les précautions nécessaires.
Laiton
Le laiton est facile à couper à la machine grâce à sa grande résistance à la traction. Cependant, la vitesse de coupe doit être lente, car c'est un métal tendre.
Graphite
Il peut être difficile de couper le graphite avec des outils de coupe conventionnels. Cependant, le procédé d'électroérosion à fil est adapté, car le fil est tranchant, ce qui empêche l'arrachement des particules.
Matériaux non métalliques
L'électroérosion à fil traite principalement les matériaux conducteurs. Grâce à des techniques spéciales, elle peut également traiter des matériaux non métalliques comme le graphite et la céramique. Le graphite est lui-même conducteur d'électricité et peut donc être traité directement par électroérosion à fil. Les matériaux céramiques, en revanche, ne sont généralement pas conducteurs d'électricité, ce qui rend le procédé légèrement plus complexe. Avant l'usinage, la surface céramique est recouverte d'une fine couche de matériau conducteur d'électricité, tel que du cuivre ou de l'argenture. Des dispositifs conducteurs spéciaux peuvent également être utilisés. Ils maintiennent et soutiennent la pièce en céramique et garantissent le passage du courant pendant l'usinage. Il est également possible d'immerger la céramique dans un fluide de travail contenant des particules conductrices, ce qui lui confère des propriétés conductrices temporaires. Ces dispositifs peuvent être utilisés avec des fils électrodes adaptés à la découpe des matériaux céramiques.
Matériaux spéciaux
Certains nouveaux matériaux composites peuvent également être usinés par découpage au fil. Il s'agit notamment des composites à matrice métallique et à fibres de carbone. Cependant, cela n'est possible que dans des conditions particulières. Le métal du composite à matrice métallique doit être bien réparti et présenter une bonne conductivité électrique. Le découpage au fil peut alors être réalisé. L'usinabilité des composites à matrice métallique dépend principalement de leur microstructure et de la nature des phases qui les constituent. Les composites renforcés de fibres de carbone peuvent également être usinés par usinage au fil, mais ils ne sont généralement pas utilisés, et d'autres méthodes plus adaptées sont généralement utilisées, telles que l'usinage mécanique, le traitement laser, etc.
Avantages du traitement par décharge électrique par fil coupé
Par rapport aux autres méthodes de traitement, l'électroérosion à fil présente les avantages suivants :
- Haute précision : L'usinage par électroérosion à fil permet d'obtenir une grande précision d'usinage, notamment pour les pièces de formes complexes et de petite taille, ce qui présente des avantages considérables. Il permet également d'obtenir un excellent état de surface. Pour y parvenir, meilleure finition de surface en EDM, Il convient d'accorder une attention particulière à l'optimisation des paramètres électriques, au choix des matériaux des électrodes, au choix des fluides d'usinage, à la technologie des vibrations haute fréquence, à la servocommande de précision et au post-traitement de surface approprié. Grâce à ces technologies, l'état de surface peut être considérablement amélioré pour répondre aux exigences d'usinage des pièces de haute précision.
- Traitement d'une large gamme de matériaux conducteurs : Tant que le matériau conducteur peut être traité, quelles que soient son épaisseur, sa taille et sa dureté, il est adapté à tous les types de matériaux de dureté, notamment le carbure cémenté, la céramique, les métaux, etc., et présente une forte adaptabilité.
- Convient pour l'usinage de pièces aux formes complexes : L'usinage par usinage par fil permet de traiter des courbes CNC complexes. Il prend en charge des formes flexibles, comme un mélange de lignes droites et d'arcs. Il peut même gérer la conicité en déplaçant les lignes supérieures et inférieures.
- Ne produit pas de contrainte mécanique : L'usinage n'exige aucun effort de coupe. Il réduit l'impact et l'échauffement de la pièce. Il est adapté aux pièces à parois minces et aux matériaux fragiles. Il réduit la déformation et les contraintes de la pièce.
Limites de l'usinage par fil
Bien que le traitement par découpe au fil présente de nombreux avantages, il présente également certaines limitationsLes inconvénients sont les suivants :
- La vitesse de traitement est relativement lente. La découpe au fil est rapide. Cependant, pour les matériaux épais et durs, elle est plus lente que les autres méthodes. Elle convient à l'usinage de précision et à la production en petites séries, mais ne convient pas à l'usinage rapide de grandes séries.
- La gamme de traitement est limitée. La découpe au fil ne peut traiter que les matériaux conducteurs ; les matériaux non conducteurs tels que le plastique, le caoutchouc, etc. ne peuvent pas être traités.
- Remplacement fréquent du fil d'électrode. Le fil d'électrode, en cours de traitement, continue de s'user, se corrode sans cesse sous l'effet des étincelles électriques et se rompt facilement. Il est donc nécessaire de le remplacer fréquemment, ce qui augmente la durée de vie. coût de traitement.
Applications courantes du traitement par fil
Le traitement par fil est largement utilisé dans de nombreux domaines industriels grâce à ses caractéristiques matérielles de haute précision et à sa capacité de traitement de formes complexes.
Fabrication de moules
Les moules exigeant une grande précision, et nombre d'entre eux étant fabriqués avec du métal comme matière première, avec une grande précision et la capacité de traiter des formes complexes, l'usinage par usinage au fil est largement utilisé dans la fabrication de moules, tels que les moules d'injection, d'emboutissage, de moulage sous pression et d'extrusion. traiter avec précision Cavités, noyaux et structures profilées complexes pour garantir la précision et la qualité des moules. L'électroérosion à fil est l'une des meilleures méthodes de fabrication de moules.
domaine aérospatial
Les pièces utilisées dans les secteurs aéronautique et aérospatial exigent une précision, une fiabilité et une sécurité élevées, car un défaut d'usinage minime peut entraîner de graves dommages. Par conséquent, l'électroérosion à fil permet d'optimiser les exigences de conception et d'améliorer la précision. Utilisée pour l'usinage des pales de moteurs d'avion, des pièces d'engins spatiaux, etc., l'électroérosion à fil répond aux exigences de haute précision et de formes complexes.
Fabrication de produits électroniques
De nos jours, la société évolue rapidement. Les produits électroniques gagnent en popularité et les exigences en matière de fonctionnalité et de performance sont de plus en plus élevées. Dans l'industrie électronique, la découpe au fil permet de traiter tous types de connecteurs électroniques, de connecteurs et autres pièces de précision.
Fabrication d'équipements médicaux
Dans la fabrication de dispositifs médicaux, l'usinage par décharge électrique par fil est utilisé pour fabriquer des instruments chirurgicaux de haute précision, des implants, des outils dentaires, etc.
fabrication automobile
Dans le domaine de la fabrication automobile, l'usinage par décharge électrique par fil est principalement utilisé dans le traitement des moules automobiles, des pièces de moteur, des pièces de système de transmission, etc.
Instruments et équipements de précision
Pour de nombreux instruments de précision, les exigences de tolérance des pièces sont relativement strictes et la taille des pièces n'est pas particulièrement grande, de sorte que l'usinage par décharge électrique par fil dans la fabrication d'instruments de précision et de pièces d'équipement joue un rôle important, comme les instruments optiques, les équipements médicaux, les instruments de mesure, etc., il existe une large gamme d'applications, peuvent être traitées de minuscules pièces et des composants de haute précision et pour fournir une bonne finition de surface.
Conseils pour l'utilisation de l'usinage par fil
La découpe par électroérosion (WEDM) est une méthode d'usinage de haute précision adaptée à la fabrication de pièces aux formes complexes et aux matériaux de haute dureté. Yonglihao Machinery bénéficie de nombreuses années d'expérience et de compétences professionnelles en la matière. Voici quelques techniques d'usinage possibles :
Sélection du fil d'électrode approprié
Le choix du matériau du fil électrode (comme le molybdène ou le tungstène) et de son diamètre dépend des exigences de précision et des conditions d'usinage. Un fil électrode plus fin améliore la précision. Cependant, il se casse facilement et est utilisé pour les usinages de précision. Un fil électrode plus épais est plus stable, mais légèrement moins précis. Il convient aux pièces de grandes dimensions et à la coupe rapide.
Optimiser les paramètres de traitement et le chemin
L'optimisation porte sur la largeur et l'intervalle d'impulsion, le courant de décharge, la vitesse de coupe et d'autres paramètres d'usinage. Grâce à l'expérience, il est possible de déterminer les paramètres les plus adaptés aux matériaux et aux formes des pièces. Cela améliorera l'efficacité et la qualité de surface. D'autre part, le point de départ et la trajectoire de coupe sont judicieusement disposés afin d'éviter les coupes répétées et fréquentes, réduisant ainsi le temps d'usinage et la perte de fil d'électrode.
Utiliser un liquide de refroidissement efficace
Utilisez un liquide de refroidissement à haute efficacité (par exemple de l'eau déionisée) pour le refroidissement et le rinçage afin de réduire l'influence thermique et d'empêcher l'accumulation de produits de décharge sur la surface du fil d'électrode et de la pièce.
Entretien régulier des équipements
Calibrez régulièrement l'équipement de découpe au fil pour garantir la précision et la stabilité du traitement. Remplacez régulièrement les pièces usées ou vieillissantes.
Conclusion
Cet article présente d'abord la définition et le principe de l'électroérosion à fil. Il présente ensuite les différents types de machines-outils. Il aborde ensuite les matériaux adaptés à la WEDM. Il examine également les avantages et les inconvénients du procédé. Enfin, il aborde les utilisations courantes et présente des techniques d'usinage pour vous aider à comprendre la WEDM. Si vous avez d'autres questions sur d'autres aspects de l'électroérosion à fil, n'hésitez pas à nous contacter ; nous y répondrons. électroérosion à fil Pour tous vos besoins et projets, contactez-nous. Nous vous fournirons des devis préliminaires et une assistance professionnelle. Au plaisir de vous lire.
FAQ
Le WEDM peut-il couper des matériaux non métalliques ?
En règle générale, le WEDM ne convient qu'aux matériaux conducteurs. Les matériaux non métalliques tels que les plastiques et les céramiques ne peuvent pas être traités par ce procédé. Cependant, dans certains cas, des matériaux non métalliques bénéficiant d'un traitement spécial ou de pièces conductrices ajoutées peuvent être traités par WEDM. Cependant, cela reste rare.
Quelle est la précision du traitement WEDM ?
Le procédé WEDM permet d'atteindre une très grande précision. Il peut respecter des tolérances aussi faibles que 0,0001 pouce, ce qui le rend idéal pour les applications de précision.
Le WEDM est-il rentable pour la production à haut volume ?
Le WEDM est généralement moins coûteux pour les productions de petite et moyenne série. Il convient également aux applications exigeant une grande précision. Pour la production de masse, d'autres méthodes peuvent s'avérer plus économiques.