Usinage par décharge électrique (EDM) : principes, avantages et limites

Qu'est-ce que l'EDM ?

L'EDM, également connu sous le nom d'usinage par décharge électrique (EDM) ou EDM, est l'un des quatre procédés d'usinage les plus populaires. Méthodes d'usinage CNC, Aux côtés de fraisage CNC, Tournage CNC et broyage.

L'EDM est une méthode d'usinage par électroérosion qui diffère totalement du principe de l'usinage par impulsions par décharge électro-corrosion entre l'électrode de l'outil et l'électrode de la pièce. Comme des étincelles peuvent être observées pendant le processus de décharge, on parle d'EDM.

Selon les différents processus EDM, l'EDM peut être divisé en découpe de fil EDM, formage de perforation EDM, meulage et alésage EDM, usinage rotatif conjugué synchrone EDM, usinage de petits trous à grande vitesse EDM, renforcement de surface et lettrage EDM, etc.

À l'heure actuelle, la technologie EDM est largement utilisée pour traiter divers matériaux à point de fusion élevé, haute résistance et haute ténacité, tels que l'acier trempé, l'acier inoxydable, l'acier pour matrice, le carbure cémenté, etc., ainsi que des pièces avec des surfaces complexes et des exigences particulières telles que les moules.

Dans cet article, nous examinerons son fonctionnement, ses avantages, ses limites de traitement et ses applications. Commençons !

Le principe de base de l'EDM

Le principe de l'EDM consiste à éliminer l'excès de métal en se basant sur le phénomène de corrosion électrique de la décharge d'étincelles pulsées entre l'outil et la pièce (électrodes positives et négatives), de manière à atteindre les exigences de traitement prédéterminées pour la taille, la forme et la qualité de surface de la pièce. Les électrodes de la pièce et de l'outil sont respectivement connectées à deux électrodes avec des polarités différentes de l'alimentation en énergie pulsée. Des matériaux résistants à l'électrocorrosion tels que le cuivre, le graphite, l'alliage cuivre-tungstène et le molybdène sont couramment utilisés pour les électrodes d'outils avec une bonne conductivité électrique, un point de fusion élevé et un traitement facile. Pendant le processus d'usinage, l'électrode de l'outil est également perdue, mais elle est inférieure à la quantité d'enlèvement de métal de la pièce, et même proche de l'absence de perte.

En tant que fluide de décharge, le fluide de travail joue également le rôle de refroidissement et d'élimination des copeaux pendant le traitement. Les fluides de travail couramment utilisés sont des fluides à faible viscosité, à point d'éclair élevé et à performances stables, tels que le kérosène, l'eau déionisée et les émulsions. VMT est une usine d'usinage avec plus de dix ans d'expérience dans l'usinage CNC. Elle dispose d'équipements complets, tournage/fraisage/rectification/perçage/usinage CNC. Les partenaires qui ont des besoins en matière de traitement de pièces sont invités à nous appeler pour un devis.

Lorsqu'une tension d'impulsion est appliquée entre les deux électrodes, lorsqu'un espace approprié est maintenu entre la pièce et l'électrode, le fluide de travail entre la pièce et l'électrode de l'outil sera décomposé pour former un canal de décharge.

Une température élevée instantanée est générée dans le canal de décharge, ce qui fait fondre et même vaporiser le matériau à la surface de la pièce, et vaporise également le fluide de travail, qui se dilate thermiquement rapidement et explose au niveau de l'espace de décharge. Puits électriques.

Une fois la décharge d'impulsion terminée, après un certain temps, le fluide de travail est rétabli dans son état d'isolation. La tension d'impulsion agit à plusieurs reprises sur la pièce et l'électrode de l'outil, le processus ci-dessus se répète en continu et le matériau de la pièce est progressivement érodé.

Le système servo ajuste en continu la position relative de l'électrode de l'outil et de la pièce, et l'alimente automatiquement pour assurer la décharge d'impulsion normale jusqu'à ce que les pièces requises soient traitées.

Avantages de la GED

L'usinage par électroérosion (EDM) n'utilise pas d'énergie mécanique ni de force de coupe pour enlever le métal ; il exploite directement l'énergie électrique et thermique. Comparé à l'usinage CNC, l'EDM présente les caractéristiques suivantes :

①Il convient au traitement de matériaux difficiles à traiter par les méthodes d'usinage CNC traditionnelles, présentant les caractéristiques de « la douceur surmonte la rigidité ». Étant donné que l'enlèvement de matière est obtenu par érosion thermique par décharge, l'aptitude au traitement du matériau dépend principalement des propriétés thermiques du matériau, telles que le point de fusion, la capacité thermique spécifique, la conductivité thermique (conductivité thermique), etc., et n'a presque rien à voir avec les propriétés mécaniques telles que la dureté et la ténacité. Le matériau de l'électrode de l'outil n'a pas besoin d'être plus dur que la pièce à usiner, de sorte que la fabrication de l'électrode est relativement facile.

② Il peut traiter des pièces aux formes spéciales et complexes. Comme il n'y a pas de mouvement de coupe relatif entre l'électrode et la pièce, il n'y a pas de force de coupe pendant l'usinage, il convient donc aux pièces à faible rigidité et à l'usinage fin. En raison du temps de décharge d'impulsion court et de la zone relativement petite affectée par la chaleur sur la surface usinée du matériau, il convient au traitement de matériaux sensibles à la chaleur. De plus, comme la forme de l'électrode de l'outil peut être simplement copiée sur la pièce, elle est particulièrement adaptée au traitement de surfaces à parois minces, à faible rigidité, élastiques, fines et de forme complexe, telles que le traitement de moules à cavités complexes.

③Il peut réaliser l'automatisation du processus de traitement. Les paramètres électriques dans le processus d'usinage CNC sont plus faciles à réaliser par contrôle numérique, contrôle adaptatif et contrôle intelligent que les quantités mécaniques, ce qui permet d'effectuer facilement des processus d'ébauche, de semi-finition et de finition et de simplifier le processus. Après avoir défini les paramètres d'usinage, aucune intervention manuelle n'est nécessaire pendant le processus d'usinage CNC.

④ Il peut améliorer la conception structurelle et améliorer la qualité de la structure. Après l'EDM, la structure en mosaïque et en soudage peut être modifiée en une structure complète, ce qui non seulement améliore considérablement la fiabilité de la pièce, mais réduit également considérablement le volume et la qualité de la pièce, et peut également raccourcir le cycle de traitement du moule.

⑤ Le processus de fabrication des pièces peut être modifié. Étant donné que l'EDM n'est pas affecté par la dureté du matériau, il peut être traité après la trempe, ce qui permet d'éviter la déformation due au traitement thermique pendant la trempe. Comme dans la fabrication de matrices de moulage sous pression ou de forgeage, la matrice peut être trempée à une dureté supérieure à 56 HRC.

Les limites de l'EDM

L'EDM a ses avantages uniques, mais en même temps, elle présente également certaines limites, qui se traduisent par les aspects suivants :

① Principalement utilisé pour le traitement des matériaux métalliques. Les matériaux non conducteurs isolés tels que les plastiques et les céramiques ne peuvent pas être usinés CNC. Cependant, des études récentes ont montré que les matériaux extra-durs non conducteurs tels que les semi-conducteurs et le diamant polycristallin peuvent également être traités dans certaines conditions.

② L'efficacité de l'usinage CNC est relativement faible. En général, la vitesse de traitement par unité de courant de traitement ne dépasse pas 20 mm3/(A·min). Par rapport à l'usinage, le taux d'enlèvement de matière de l'EDM est relativement faible. Par conséquent, l'usinage par enlèvement de matière est souvent utilisé pour éliminer la majeure partie du stock, suivi de l'EDM. De plus, il existe une contradiction importante entre la vitesse d'usinage CNC et la qualité de surface, c'est-à-dire que la vitesse d'usinage est très faible pendant la finition et l'usinage grossier est souvent limité par la qualité de surface.

③ La précision de l'usinage CNC est limitée. L'électroérosion entraîne des pertes d'électrodes. Comme l'électroérosion utilise l'électricité et la chaleur pour éroder le métal, l'électrode subit également des pertes, et ces dernières se concentrent principalement dans les angles vifs ou sur la surface inférieure, ce qui affecte la précision du formage. Bien que les machines-outils les plus récentes aient pu réduire le taux de perte relatif des électrodes à moins de 1 % lors de l'usinage d'ébauche et à 0.1 % voire moins lors de la finition, le problème de la faible perte d'électrode lors de la finition doit encore être étudié plus en détail. 

④ Il y a des couches métamorphiques et même des microfissures sur la surface usinée CNC. En raison de la chaleur instantanée élevée générée sur la surface usinée pendant l'EDM, une déformation par contrainte thermique se produira, entraînant une couche métamorphique sur la surface usinée. surface des pièces usinées CNC.

⑤ Restriction du rayon d'angle minimum. Dans des circonstances normales, le rayon d'angle minimum obtenu par EDM est légèrement supérieur à l'écartement de décharge d'usinage, généralement de 0.02 à 0.03 mm. Si l'électrode est endommagée ou si la tête de translation est utilisée pour l'usinage, le rayon d'angle augmentera également, ce qui est impossible à réaliser. Un véritable angle droit parfait.

⑥ Limitation des conditions de traitement externes. Pendant l'EDM, la pièce de décharge doit être dans le fluide de travail, sinon cela provoquera une décharge anormale, ce qui gênera l'observation de l'état de traitement et la taille de la pièce sera également affectée.

⑦ La « brillance » de la surface usinée CNC. La surface usinée CNC est composée de nombreuses piqûres de décharge d'impulsion. En général, la surface après finition n'a pas de « brillance » après l'usinage CNC et doit être polie pour émettre de la « lumière ».

⑧ Problèmes techniques d'usinage CNC. L'EDM est un travail hautement technique et la maîtrise est la clé du succès de l'usinage, en particulier pour les équipements à faible degré d'automatisation, la sélection des méthodes de traitement, la sélection des normes électriques, le serrage et le positionnement des électrodes, la surveillance de l'état d'usinage et la détermination de la surépaisseur d'usinage ont beaucoup à voir avec le niveau technique de l'opérateur. Par conséquent, l'accumulation d'expérience en EDM est cruciale.

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