Qu’est-ce qu’une machine d’électroérosion à fil ?
Les machines d’électroérosion à fil sont des machines-outils qui traitent des matériaux en utilisant le phénomène de décharge électrique liquide, qui se produit lorsqu’un fil est mis sous tension dans un liquide, comme l’eau ou l’huile, en tant qu’électrode.
Le fil sous tension produit des étincelles dans le liquide, et le métal en fusion est refroidi à plusieurs reprises et dispersé par le liquide, formant la forme extérieure du matériau traité. Un fil de laiton ultrafin d’un diamètre d’environ 0,05-0,3 mm est utilisé pour le fil de traitement.
La machine se caractérise également par le fait qu’elle peut, en principe, traiter les matériaux les plus durs, à condition qu’ils aient la propriété de conduire l’électricité, puisqu’il s’agit d’un processus sans contact qui décharge uniquement l’électricité du fil utilisé pour le traitement et n’entre pas en contact direct avec le matériau à traiter.
Utilisations des machines d’électroérosion à fil
Les machines d’électroérosions à fil sont utilisées lorsque des matériaux extrêmement durs doivent être usinés avec précision. Il s’agit par exemple de la production de moules de presse et de l’usinage des arêtes de coupe des outils en carbure.
Les machines d’électroérosions à fil peuvent traiter n’importe quel matériau conducteur d’électricité. Il s’agit par exemple du carbure cémenté, du titane, de l’acier inoxydable, du molybdène et de l’inconel. Il convient toutefois de noter que le temps de traitement varie en fonction de la taille et du matériau à traiter.
Principe des machines d’électroérosion à fil
L’électroérosion à fil se déroule de la manière suivante, après que la matière à usiner a été immergée dans le fluide de travail de la machine :
- Le fil, qui est dans un état isolant, et la matière à usiner s’approchent l’un de l’autre dans le fluide de travail.
- Une décharge d’étincelles est déclenchée et un courant pulsé circule, ce qui génère des températures de plusieurs milliers de degrés celsius et fait fondre le matériau traité.
- Les hautes températures générées provoquent une explosion de vapeur dans le fluide de travail, qui fait sauter le métal fondu et l’élimine.
- L’eau pénètre dans les zones concaves créées dans le matériau enlevé et le refroidit.
Le processus ci-dessus est répété le long de la forme à usiner, qui est réalisée par électroérosion à fil. Les avantages sont que même les matériaux les plus durs peuvent être usinés et qu’un usinage de précision est possible, mais d’un autre côté, la vitesse d’usinage est fondamentalement lente et ne convient pas à la production de masse en raison de la méthode d’usinage décrite ci-dessus.
Un autre inconvénient est qu’il n’est pas possible d’usiner la partie inférieure de la pièce ou de l’usiner dans le sens horizontal.
Caractéristiques des machines d’électroérosions à fil
Les machines d’électroérosions à fil présentent trois caractéristiques principales
1. Capacité à usiner une grande variété de formes avec une grande précision
Les machines d’électroérosion à fil peuvent usiner des formes complexes avec une grande précision, car l’usinage est effectué avec des fils ultrafins selon un programme préenregistré. Un exemple de l’utilisation de ces caractéristiques est l’usinage de minuscules engrenages.
En raison des caractéristiques des engrenages en tant que pièces, la précision de l’usinage est directement liée aux différences de performance des engrenages, telles que “la forme du trou de l’arbre doit être proche d’un cercle parfait” et “la forme de l’extrémité de la dent doit être correcte”. Les engrenages fins peuvent nécessiter un usinage avec une précision dimensionnelle de 0,05 mm de diamètre ou moins. Toutefois, cette précision est difficile à atteindre avec les méthodes d’usinage normales comme le taillage.
En revanche, l’électroérosion à fil utilise un fil ultrafin, de sorte que même les trous au centre des engrenages et les formes des pointes de dents peuvent être usinés à la dimension voulue.
2. L’usinage de matériaux difficiles à couper est possible
Comme l’énergie électrique de la décharge coupe le matériau traité, il est possible d’usiner des matériaux conducteurs, quelle que soit leur dureté. Un exemple d’utilisation de cette caractéristique est l’usinage ultra-précis des matrices de presse. Les matrices de presse sont soumises à une pression extrêmement élevée pendant le processus de pressage et utilisent donc un métal dur comme matériau de la matrice.
Comme il est difficile d’usiner des formes complexes avec un haut degré de précision en utilisant des méthodes de traitement normales telles que le découpage, on utilise le découpage par électroérosion à fil.
3. Aucune force extérieure n’est appliquée au matériau traité
L’électroérosion à fil est un procédé sans contact, ce qui signifie qu’aucune charge n’est appliquée au matériau traité. Par conséquent, par rapport aux procédés de coupe et de découpage, il n’y a pas de bavures sur la surface coupée et aucun travail de chanfreinage n’est nécessaire.
Structure des machines d’électroérosion à fil
La structure d’une machine d’électroérosion à fil se compose des éléments suivants :
- Le fil
- Une unité d’entraînement pour alimenter le fil
- Une table sur laquelle est placé le matériau à usiner
- Un réservoir de traitement pour stocker le fluide de traitement
- Une unité de déionisation
- Unité d’alimentation électrique
- Dispositif NC
Les circuits de décharge sont divisés en deux types : les circuits de décharge à condensateur et les circuits de décharge à transistor, les circuits de décharge à transistor étant capables de contrôler l’énergie électrique pendant la décharge par rapport aux circuits de décharge à condensateur.
L’augmentation de la puissance augmente la vitesse d’usinage, mais la rugosité de la surface coupée devient plus importante. Inversement, une puissance plus faible ralentit la vitesse d’usinage, mais la rugosité de la surface devient plus fine.