Les applications en expansion pour l'électroérosion à fil

Nov 21, 2023

Photo publiée avec l'aimable autorisation de Makino.

L'électroérosion à fil (EDM) existe depuis des décennies, mais cette technologie n'a jamais éclipsé les autres procédés d'usinage en atelier. C'est parce que l'EDM offre une proposition de valeur intéressante : il est capable de couper n'importe quelle pièce conductrice, quelle que soit sa dureté, là où l'enlèvement de métal conventionnel est difficile ou impossible, mais le processus lui-même est progressif. Les experts s'accordent à dire que les magasins ont toujours été quelque peu inquiets lorsqu'il s'agit d'adopter cette technologie.

"L'EDM a eu la stigmatisation d'être un art noir", a déclaré Brian Pfluger, responsable de la ligne de produits EDM, Makino, Mason, Ohio. "Les magasins avec peu ou pas d'expérience n'étaient pas disposés à explorer cette technologie, mais il y a certainement eu un changement ces derniers temps."

"Bien que l'EDM à fil ne détienne toujours qu'une petite part de marché, il a définitivement sa place", a déclaré Steve Raucci, chef de produit EDM, Methods Machine Tools, Inc. "L'aérospatiale et le médical sont quelques-uns des secteurs industriels qui mettent en œuvre l'EDM, mais l'arme à feu L'industrie est un autre acteur important sur le marché de l'EDM. L'EDM est un processus lent, mais il y a encore des pièces qui doivent être produites avec un fil. Parfois, il n'y a pas d'autre moyen de le faire.

Les fabricants se sont concentrés sur la taille et la finesse du processus EDM. Cependant, au cours des dernières années, le processus lui-même a atteint un plateau. Il y a eu quelques domaines d'amélioration. Par exemple, les experts ont fait valoir qu'il y a encore 10 ans, les composants aérospatiaux critiques pour la sécurité n'auraient jamais été produits sur un EDM. Cependant, les alimentations et les câbles ont été adaptés pour garantir que les pièces peuvent être produites sans refonte et avec une épaisseur de matériau variable avec facilité.

"Lorsque vous devez produire des angles vifs ou des nervures profondes, des caractéristiques qu'un outil de fraisage conventionnel ne peut pas maîtriser, l'électroérosion à fil est une excellente option", a déclaré Sean Smith, directeur des ventes - Canada, GF Machining Solutions, Mississauga, Ont. "Ces machines sont polyvalentes, et nous voyons surtout un besoin dans les domaines où les matériaux deviennent plus durs, avec une forte teneur en nickel, ce qui exerce une pression accrue sur l'outillage et les broches. L'EDM est parfait pour ces applications."

L'EDM a conquis une part de marché unique, et bien que certaines fonctionnalités aient atteint un plateau, un développement est venu dans la taille de l'enveloppe de travail.

"Nous constatons une augmentation de la taille des pièces dans les industries que l'EDM a tendance à desservir", a déclaré Evan Syverson, directeur commercial des additifs et HSM, Sodick Inc., Schaumburg, Ill. "Cela a vraiment commencé à influencer certaines des spécifications et la conception de ces machines. L'empreinte de la machine augmente en réponse au type de travail que nous voyons, en particulier dans l'axe Z. »

Au-delà des secteurs traditionnels, la fabrication additive métallique (FA) est une nouvelle opportunité de marché pour l'EDM. La plupart des fabricants proposent une gamme de machines EDM, des modèles de base aux machines haut de gamme avec toutes les cloches et sifflets. Cependant, les machines conçues pour les pièces métalliques imprimées en 3D ont une fonction très spécifique.

"Les pièces métalliques 3D sont construites sur une plaque de base, qui doit être retirée", a expliqué Syverson. "Lorsqu'une pièce est imprimée, elle a généralement une course d'axe XY relativement large, mais pour la retirer de cette plaque, elle doit être réorientée, afin qu'elle puisse être droite et séparée avec un fil EDM."

Ces machines ont besoin d'un axe Z relativement élevé pour pouvoir accueillir les pièces et n'ont pas besoin d'être capables d'effectuer plusieurs passes de pièces ou de produire une très haute précision. L'EDM pour les pièces imprimées en 3D nécessite une vitesse générale et la capacité de base de retirer une pièce de la plaque de base. De plus en plus de fabricants se concentrent sur la fourniture de machines conçues pour ce segment de marché à mesure que la FA devient plus courante.

Les dernières commandes intuitives permettent même à l'opérateur le moins expérimenté d'effectuer des réglages très précis et de niveau expert sur la machine sans avoir besoin de connaître la technologie sous-jacente. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Makino.

Les fabricants de cette technologie ont adapté le système pour le rendre facile à utiliser, dissipant l'idée que l'EDM est une sorte de "magie noire" que seuls les experts dans le domaine peuvent opérer.

"La mise à niveau des systèmes de contrôle a permis d'éliminer la peur de l'inconnu, où les opérateurs ne veulent pas appuyer sur les mauvais boutons ou ne comprennent pas comment interagir avec la machine", a déclaré Pfluger.

Les dernières commandes intuitives permettent même à l'opérateur le plus inexpérimenté d'effectuer des réglages très précis et de niveau expert sur la machine sans nécessairement avoir besoin de connaître la technologie sous-jacente. Les interfaces graphiques, qui fournissent de nombreuses commandes adaptatives, permettent à l'opérateur d'ajuster facilement les paramètres pour s'adapter au travail. Ceci est particulièrement important car il peut souvent être difficile de trouver des opérateurs qualifiés qui ont déjà une expérience EDM.

"Les commandes et la technologie sont devenues plus simples et faciles à utiliser qu'elles ne l'étaient il y a seulement 10 ans", a déclaré Raucci. "L'interface permet à l'opérateur de sélectionner le diamètre du fil, l'épaisseur du matériau, etc. La machine calculera les paramètres de coupe nécessaires pour accomplir le travail." Raucci a ajouté qu'il s'agissait d'une amélioration significative au cours des dernières années. Lorsqu'il a débuté dans l'entreprise, les paramètres de coupe se trouvaient dans les manuels, et si ce qu'un opérateur recherchait n'était pas inclus, il devait jouer avec les spécifications pour obtenir les bonnes options.

"Maintenant, tout ce que vous avez vraiment besoin de savoir, c'est la taille de la pièce, la tolérance que vous recherchez, la qualité de surface que vous essayez d'obtenir, ainsi que le fil que vous choisissez", a déclaré Smith. "C'est maintenant aussi simple que de remplir les blancs sur la commande. La machine prend le relais à partir de là."

Les machines sont également dotées de fonctionnalités permettant de gagner en productivité. Les fabricants ont reconnu que l'ajout d'un mode économique ou d'options d'économie d'énergie est bénéfique pour les utilisateurs qui utilisent la machine dans des scénarios d'extinction.

Smith donne l'exemple de l'exécution d'un travail pendant le week-end, où il n'y a pas d'urgence à terminer la pièce le plus rapidement possible. Des fonctionnalités telles que le mode économie réduiront les paramètres de fonctionnement, économisant le fil et la consommation d'énergie. Ainsi, au lieu d'avoir une pièce terminée le samedi après-midi à plein coût d'exploitation, la pièce peut être terminée plusieurs heures plus tard avec la machine fonctionnant en mode d'économie d'énergie.

"L'une des grandes poussées sur le marché ces jours-ci est la possibilité d'enfiler le fil dans l'espace", a déclaré Pfluger. Lorsqu'un fil se casse, ce qui peut arriver, cette capacité permet de réenfiler le fil directement au point de rupture plutôt que de devoir revenir au début.

"Vous ne pourriez presque pas avoir d'opérations d'extinction des feux s'il n'y avait pas de système de détection de rupture", a déclaré Syverson.

Les fabricants se concentrent sur le développement d'enfile-fils avancés qui augmentent la productivité, offrent une meilleure fiabilité et améliorent le traitement des pièces. Disposer d'un système qui détecte également les ruptures de fil et alerte l'opérateur facilite la remise en marche et le fonctionnement efficace de la machine.

La rétention des limaces empêche les limaces de tomber et élimine le besoin de pinces. Un système d'alimentation automatique du fil peut s'enfiler à travers le trait de scie, ce qui permet une utilisation complète de cette fonctionnalité. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Methods Machine Tools.

Les enfileurs de fil et les systèmes de détection de rupture sont des composants importants, mais Pfluger a expliqué que l'un des plus gros coûts de fonctionnement de la machine, en plus de payer un opérateur pour faire fonctionner la machine, est le fil lui-même. De plus en plus de fabricants se concentrent sur le développement de paramètres de machine plus efficaces qui consomment moins de fil tout en maintenant la qualité des pièces.

Cela a conduit de nombreux fabricants à proposer désormais une technologie de fil de grand diamètre. Par exemple, Pfluger a expliqué que le fil le plus courant a un diamètre de 0,25 mm, mais de plus en plus d'opérateurs utilisent un fil de plus gros calibre, comme un fil de 0,3 mm de diamètre, car il offre des avantages de vitesse. En règle générale, plus la machine fonctionne rapidement, plus un opérateur doit sacrifier la finition et les performances de précision des tailles de fil traditionnelles en utilisant un fil de plus grand diamètre. Cependant, les fabricants développent des paramètres optimisés sur la machine qui offrent la même finition de surface et la même précision en utilisant le calibre supérieur que le fil traditionnel fournit. Cela permet de gagner jusqu'à 20 % de temps de cycle, en particulier dans les coupes grossières. Il réduit également la consommation de fil, ce qui entraîne des économies de coûts importantes.

L'EDM à fil présente des limitations intégrées et des variables machine qui rendent difficile l'automatisation, c'est pourquoi l'automatisation robotique n'a jamais été une tendance courante avec cette technologie. Mais les experts s'accordent à dire que de plus en plus de clients demandent des moyens d'automatiser le processus.

"Nous voyons de plus en plus de cellules EDM avec une automatisation spécialisée", a déclaré Raucci. "Il y a dix ans, rien de tel n'existait. Les cellules ont tendance à avoir plusieurs machines EDM avec automatisation du système ferroviaire. Cette tendance devient de plus en plus populaire en raison de l'augmentation des coûts de main-d'œuvre et du manque d'opérateurs qualifiés."

Raucci a noté qu'il y avait encore un grand fossé dans ce que les clients recherchent. Il a dit que certains aiment la machine standard avec un seul opérateur, tandis que d'autres interviennent avec des capacités complètes d'extinction des feux. Cela pourrait inclure une table rotative avec une automatisation supplémentaire et une sonde. L'intégration du palpage garantit la qualité des pièces, ce qui peut être extrêmement bénéfique pour quiconque cherche à exécuter des opérations sans éclairage.

"L'ajout d'automatisation est définitivement un moyen pour les clients d'être plus compétitifs sur le marché", a ajouté Smith. "Ils peuvent aller d'un système de changeur de palettes très basique jusqu'à des robots multiaxes qui aident à charger les machines."

Les experts ont convenu que l'automatisation et les opérations d'extinction facilitent l'accès des magasins à la technologie. Cependant, Smith a averti que les magasins qui cherchent à intégrer une cellule robotisée doivent également s'assurer qu'ils ont toujours suffisamment de fil pour tirer pleinement parti de la technologie. Pour la plupart, les machines d'aujourd'hui peuvent supporter environ 55 livres. de fil, ce qui donne environ 80 heures de temps de coupe et d'énergie sans surveillance.

"La technologie elle-même a parcouru un si long chemin au fil des ans", a déclaré Syverson. "Si un opérateur peut utiliser les commandes et le logiciel de programmation embarqué, la machine fonctionne essentiellement d'elle-même. Et maintenant, avec l'automatisation, il existe plus de moyens que jamais pour les ateliers de tirer parti des capacités uniques de l'EDM."

La rédactrice adjointe Lindsay Luminoso peut être jointe à [email protected].

Solutions d'usinage GF, www.gfms.com

"L'une des grandes poussées sur le marché ces jours-ci est la capacité d'enfiler le fil dans l'espace", a déclaré Brian Pfluger. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Makino.

Makino, www.makino.com

Méthodes machines-outils, www.methodsmachine.com

Sodick, www.sodick.com