Usinage du fil edm

Qu'est-ce que l'usinage par électroérosion à fil ?

L'usinage par électroérosion à fil (EDM) utilise des décharges pulsées pour éroder le métal, ce qui permet un usinage de précision sans contact de géométries filaires/complexes. En fonction de la vitesse du fil d'électrode et des caractéristiques du processus, cette technologie est classée en trois catégories principales : Fil à grande vitesse (WEDM-HS), fil à vitesse moyenne (WEDM-CS) et fil à faible vitesse (WEDM-LS).

Chacune présente des différences distinctes en termes d'efficacité d'usinage, de précision, de coût et de domaines d'application, formant collectivement une chaîne technologique complète allant de l'usinage grossier à la fabrication de composants de haute précision.

I. Principes techniques et comparaison des paramètres de base

1. Fil à grande vitesse (WEDM-HS) : Mode "priorité à l'efficacité" pour un retrait rapide

Vitesse d'alimentation du fil : 8-10 m/s (mouvement répétitif du fil de molybdène). Les cycles répétitifs à haute fréquence du fil d'électrode réduisent les coûts des consommables.

Précision du traitement : ±0,01-0,03 mm. Rugosité de surface Ra 2,5-3,5 μm due aux vibrations des mouvements à grande vitesse, nécessitant un polissage ultérieur.

Paramètres typiques : Largeur d'impulsion 100-200μs, courant de pointe 100-150A, vitesse de coupe 50-400 mm/min.

Limites techniques : Le processus de coupe en une seule passe laisse des stries distinctes sur les surfaces usinées, ce qui le rend inadapté aux exigences de finition élevée.

2. L'électroérosion à fil moyenne (WEDM-CS) : L'"approche équilibrée" de l'électroérosion à fil composite

Vitesse de dévidage du fil : 1-10 m/s (réglage variable de la vitesse). La vitesse élevée (8-10 m/s) est utilisée pendant l'ébauche pour plus d'efficacité, tandis que la vitesse faible (1-3 m/s) est utilisée pendant la finition pour plus de précision.

Précision d'usinage : ±0,005-0,01 mm. Permet d'obtenir une rugosité de surface Ra 0,65-1,5 μm grâce à trois étapes de coupe ou plus (coupe grossière → coupe fine → polissage).

Paramètres typiques : Courant de pointe de l'étape d'ébauche 80-120 A ; courant de pointe de l'étape de finition 10-20 A ; largeur d'impulsion 1-10 μs.

Avancée technique : Utilise un système d'asservissement en boucle fermée qui ajuste la tension et la position du fil d'électrode par rétroaction en temps réel, limitant la déformation du matériau à 0,005 mm.

3. Fil lent (WEDM-LS) : La "révolution de la précision" du mouvement unidirectionnel à faible vitesse

Vitesse d'alimentation du fil : 0,001-0,2 m/s (mouvement unidirectionnel du fil de cuivre), avec des électrodes à usage unique pour éliminer les erreurs dues à l'usure.

Précision du traitement : ±0,001-0,005 mm, rugosité de surface Ra 0,1-0,8 μm, permettant d'obtenir des finitions de type miroir.

Paramètres typiques : Largeur d'impulsion 1-10 μs, courant de crête 5-20 A, vitesse de coupe 0,1-1 mm/min.

Avantages techniques : Utilise une alimentation à impulsions non électrolytiques pour contrôler l'épaisseur de la couche de modification de la surface en dessous de 2μm, offrant une résistance à l'usure supérieure sur les arêtes des poinçons en carbure par rapport à la rectification mécanique.

II. Domaines d'application et analyse des scénarios de production

1. Coupe de fil à grande vitesse : Adapté à la production de masse

Applications typiques :

Usinage brut de composants mécaniques : ébauches de matrices d'emboutissage pour l'automobile, préformage de lames de cisailles.

Composants structurels de faible précision : Pièces de pinces, montages d'outillage simples.

Scénarios de production :

Un fabricant d'appareils électroménagers a réduit le temps de traitement d'une seule pièce pour les boîtiers de compresseurs de climatiseurs de 45 minutes (fraisage traditionnel) à 8 minutes, augmentant ainsi l'utilisation de l'équipement de 60%.

Une usine de moules du Zhejiang a atteint une production quotidienne de 200 matrices d'emboutissage grâce au découpage par fil à grande vitesse, triplant ainsi l'efficacité par rapport aux méthodes conventionnelles.

2. L'électroérosion à fil à vitesse moyenne : une fabrication de précision rentable

Applications typiques :

Fabrication de moules : Finition de précision des moules d'injection plastique et des moules de coulée sous pression.

Aérospatiale : Découpe des contours des structures de support des avions et des connecteurs des engins spatiaux.

Dispositifs médicaux : Formage de précision de lames chirurgicales et d'implants orthopédiques.

Scénarios de production :

Une usine d'électronique utilise le découpage à fil à vitesse moyenne pour traiter les cadres de téléphone en métal. Grâce à un processus de coupe en trois étapes, la rugosité de surface a été réduite de Ra3,2μm à Ra0,8μm, ce qui a permis d'augmenter les taux de rendement de 78% à 95%.

Un fabricant de composants aérospatiaux utilise le découpage à fil à vitesse moyenne pour les lames en alliage de titane. Le contrôle du fil à vitesse variable a minimisé la zone affectée par la chaleur, améliorant la résistance à la fatigue du matériau de 15%.

3. L'électroérosion lente par fil : une fabrication haut de gamme pour une précision extrême

Applications typiques :

Moules pour semi-conducteurs : Usinage de la microstructure pour les moules à grille de connexion et les moules d'emballage de puces.

Transmission de précision : Découpe de profils d'engrenages et d'engrenages à vis sans fin de haute précision.

Composants optiques : Moules pour lentilles asphériques, usinage de la cavité de la lentille de focalisation au laser.

Scénarios de production :

Une société de semi-conducteurs a utilisé le découpage à fil à vitesse lente pour des moules de découpage de plaquettes de 12 pouces. L'utilisation d'un fil électrode de 0,02 mm a permis d'obtenir des tolérances de largeur de fente de ±0,002 mm avec une durée de vie de l'outil atteignant 500 000 coups.

Une usine allemande de machines de précision a eu recours au découpage à fil à vitesse lente pour des engrenages de montres. La technologie d'échange à double fil a permis de réduire le temps de traitement de 8 heures à 3 heures tout en maintenant la rugosité de surface à Ra 0,05μm.

Les technologies de découpe du fil à haute, moyenne et lente vitesse représentent respectivement la recherche ultime de l'efficacité, du coût et de la précision dans la découpe du fil par électroérosion. Le découpage par fil à grande vitesse répond aux exigences de fabrication de base grâce à une production de masse à faible coût, tandis que le découpage par fil à vitesse moyenne permet d'atteindre un équilibre coût-performance grâce à un mouvement de fil composite et à des techniques de découpage en plusieurs passes.

Le découpage à fil à vitesse lente définit des normes de fabrication haut de gamme avec une précision de l'ordre du nanomètre. Grâce à l'intégration du contrôle intelligent, de l'usinage composite et des technologies de fabrication écologique, le découpage à fil par électroérosion passe d'une méthode de traitement unique à des cellules de fabrication intelligentes, fournissant un soutien technologique essentiel à des industries stratégiques telles que l'aérospatiale, les semi-conducteurs et les appareils médicaux.