Que signifie EDM dans l'usinage ? Explication de l'usinage par électroérosion

Durcissez un insert de moule à 52 HRC et la fraise qui l'a façonné à l'état mou cesse d'être une option. Le rayon du coin est de 0,3 mm, la nervure a une profondeur de 40 mm et l'outil ne peut tout simplement pas pénétrer dans la cavité. C’est à ce moment-là qu’EDM entre dans la conversation.

EDM signifie usinage par électroérosion. Rien ne touche la pièce. Une électrode façonnée et la pièce à usiner reposent dans un réservoir de fluide diélectrique, une tension pulsée comble l'écart entre elles et des milliers de petites étincelles érodent le métal un cratère à la fois. Étant donné que l'action de coupe est thermique plutôt que mécanique, la dureté du matériau n'est plus le facteur limitant. C'est pourquoi l'EDM reste le processus par défaut pour les cavités de moule, les matrices trempées et toute géométrie qu'une fraise rotative ne peut pas atteindre.

Que signifie EDM dans l'usinage ?

EDM est l'abréviation d'usinage par électroérosion. Sur les dessins plus anciens et dans les conversations en atelier, vous entendrez également l'usinage par étincelle, l'érosion par étincelle ou l'érosion par étincelle. L'électroérosion par enfonçage, l'électroérosion par enfonçage, l'électroérosion à vérin et l'électroérosion à fil sont tous des sous-types de la même famille de processus plutôt que des technologies concurrentes.

La méthode est née de recherches menées dans les années 1940, lorsque l'érosion électrique contrôlée a été développée en un processus d'usinage pratique par les chercheurs soviétiques B. R. Lazarenko et N. I. Lazarenko. Ce qui a transformé un effet de laboratoire en outil de production, c'est l'asservissement : la machine doit maintenir un écart mesuré en centièmes de millimètre tandis que des centaines ou des milliers de décharges se produisent chaque seconde.

Trois conditions définissent chaque opération EDM :

• La pièce à usiner doit conduire l’électricité.
• Il faut disposer d'une électrode en forme de cavité souhaitée, ou en fil EDM, d'un fil.
• L'espace entre l'électrode et la pièce doit être inondé de fluide diélectrique propre.

Comment l’érosion par étincelles élimine le métal

Une machine d'électroérosion par enfonçage ne coupe pas. Ça brûle. Le cycle se répète des milliers de fois par seconde :

1. La tête servo fait avancer l'électrode jusqu'à ce que l'espace soit suffisamment petit pour que le diélectrique se brise.
2. Un canal de décharge se forme, le courant circule et la température du plasma en ce point unique dépasse le point de fusion de la pièce.
3. Un petit cratère de métal fondu et vaporisé est éjecté de la surface.
4. L'impulsion se termine, le diélectrique éteint le cratère et le servo se rétracte légèrement pour que du liquide frais puisse éliminer les débris.

Étant donné que l'électrode ne touche jamais la pièce à usiner, il n'y a aucune force de coupe, aucun broutage et aucune déviation de l'outil. C'est pourquoi l'EDM peut laisser un coin interne pointu qu'une fraise, qui porte toujours son propre rayon, ne pourra jamais produire.

Les principaux types d’EDM

L'EDM est une famille de processus et le format des électrodes est ce qui sépare les membres. Une machine à enfoncer plonge une électrode façonnée dans une cavité, une machine à fil fait passer un mince fil mobile à travers une plaque et une machine à petits trous utilise un tube rotatif.

Si vous pesez les deux options les plus courantes, la répartition pratique est simple : les cavités borgnes et les détails tridimensionnels vont à une machine à couler, tandis que les profils traversants et les plaques à tolérance serrée vont à une machine à fil. Un examen plus approfondi EDM à plomb et EDM à fil montre où les deux se chevauchent et où ils ne se chevauchent pas.

Ce que l'EDM fait bien et où il échoue

Le résumé honnête est que EDM achète des capacités avec le temps de cycle. Utilisez-le là où la géométrie ou le matériau exclut la coupe conventionnelle.

Points forts

• Usine tout matériau conducteur quelle que soit sa dureté, y compris l'acier à outils à 60 HRC, les alliages de carbure, de titane et de nickel.
• Aucune force de coupe, si bien que les parois minces, les nervures fines et les caractéristiques délicates survivent à l'opération.
• Coins internes pointus et fentes étroites et profondes qu'aucun couteau rotatif ne peut produire.
• Finitions soignées avec circuits générateurs dédiés, souvent de l'ordre du micron.

Limites

• La pièce à usiner doit conduire l’électricité, c’est pourquoi le verre, les plastiques et la plupart des céramiques sont exclus.
• Les taux d'enlèvement de métal sont inférieurs à ceux du fraisage, ce qui rend l'ébauche de grands volumes coûteux.
• Le processus laisse une couche refondue ou blanche qui peut devoir être retirée sur les pièces critiques en fatigue.
• Les électrodes s'usent et doivent être habillées ou remplacées, et le fluide diélectrique doit être filtré et géré.

ZNC, PCN et CNC : ce que signifient les lettres sur une machine d'électroérosion

Les étiquettes des machines sur une EDM par enfonçage utilisent trois acronymes. Ils décrivent la part de la machine qui est sous contrôle numérique, et c'est là le principal facteur de prix et de qui peut faire fonctionner la machine.

ZNC : commande numérique sur l'axe Z

Sur une machine ZNC, l'axe Z, qui correspond à la plongée de l'électrode, est asservi, tandis que X et Y sont positionnés à la main à l'aide de volants et de cadrans. Ce sont les bêtes de somme du travail simple de moulage et d'emboutissage : rapides à mettre en place pour des empreintes uniques et peu exigeantes pour l'opérateur. Un exemple typique est le ZNC 450 EDM Machine à enfoncer / EDM à plomb En option : armoire de commande EDM Voir le produit → Machine de classe ZNC-450, dimensionnée pour les travaux de petites et moyennes cavités.

PNC : commande numérique programmable

X, Y et Z sont tous programmables, de sorte que la machine positionne automatiquement l'électrode et exécute des programmes en plusieurs étapes. Cela couvre les moules multi-empreintes et les travaux répétitifs où le positionnement manuel prendrait du temps. Les machines de cette classe, comme le PNC 450 EDM Machine à enfoncer / EDM à plomb En option : Boîtier électrique en acier tungstène PNC (DC) Voir le produit → Le PNC-450 se situe entre le ZNC manuel et la CNC entièrement programmée en termes de capacité et de prix.

CNC : commande numérique par ordinateur

La CNC complète ajoute une interpolation orbitale et multi-axes, des programmes stockés et, sur les modèles plus grands, un changement automatique d'électrode. C'est le choix idéal pour les cavités tridimensionnelles complexes, les courses sans surveillance et les ateliers qui nécessitent des résultats reproductibles d'une équipe à l'autre. Les enveloppes de travail plus importantes suivent la même logique, c'est pourquoi un CNC 650 EDM Machine à enfoncer / EDM à plomb En option : boîtier électrique CNC (servomoteur AC/Japon Panasonic) Voir le produit → La machine de classe CNC-650 est généralement spécifiée lorsque des cavités détaillées et des blocs de moule plus grands doivent fonctionner sur une seule plate-forme.

EDM contre le fraisage et le meulage : choisissez par géométrie, pas par habitude

La sélection du processus se résume généralement à trois questions : quelle est la dureté du matériau, quelle est la profondeur et l'étroitesse de la caractéristique et quelle doit être la finesse de la surface ? Le fraisage gagne en termes de taux d'enlèvement chaque fois qu'une fraise peut physiquement atteindre la géométrie. Le meulage gagne lorsque vous avez besoin de planéité et de contrôle dimensionnel sur des surfaces accessibles. L'EDM gagne lorsque la géométrie est inaccessible ou que le matériau est déjà durci.

La conséquence pratique est un flux de travail en deux étapes que la plupart des ateliers de moulage exécutent déjà : fraiser la cavité en douceur, en laissant une marge uniforme, puis traiter thermiquement et finir avec EDM. Sauter l'étape EDM signifie soit accepter un rayon de fraise dans le coin, soit payer pour une fraise plus petite et un cycle de fraisage beaucoup plus long.

Que vérifier avant d'acheter un EDM

Les fiches techniques se ressemblent ; les différences apparaissent dans l'enveloppe de travail et dans le comportement de la machine un vendredi après-midi. Demandez ces chiffres avant de comparer les prix :

• Dimensions du réservoir de travail et poids maximum de la pièce, mesurés avec le porte-électrode et le mandrin en place.
• Déplacements X, Y et Z et si la course Z est suffisante pour les longueurs d'électrodes réellement utilisées.
• Plage de puissance du générateur, finition de surface la plus fine qu'il peut atteindre et nombre de programmes pouvant être stockés.
• Changeur d'électrodes ou capacité du magasin, si l'usinage sans surveillance fait partie du plan.
• Filtration diélectrique, refroidissement et capacité du réservoir, qui déterminent à la fois les coûts de fonctionnement et l'uniformité de la finition.
• Disponibilité des pièces de rechange et temps de réponse du service réaliste dans votre région.

Nantong New Era Technology construit des machines-outils CNC depuis plus de 20 ans et produit des machines d'enfonçage ZNC, PNC et CNC, depuis les petites cavités jusqu'aux grands blocs de moules, ainsi que des centres d'usinage verticaux et horizontaux, des rectifieuses de surface et des machines de gravure. Si vous souhaitez comparer des modèles avec votre propre mélange de pièces, il est utile de commencer par le Gamme de machines d'enfonçage EDM et travaillez vers l'extérieur à partir de la plus grande cavité que vous prévoyez brûler.

FAQ : EDM dans l'usinage

Les trois lettres sur le dessin vous disent avant tout une chose : la pièce ne peut pas être finie avec une fraise rotative, soit parce que le matériau est trop dur, soit parce que la géométrie est trop serrée. Une fois que cela est clair, les décisions restantes concernent l'électrode, la classe de contrôle et l'enveloppe de travail, et ce sont des questions auxquelles tout constructeur de machines devrait être capable de répondre avec des chiffres réels plutôt qu'avec des adjectifs.