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Auteur(s)
-
Daniel KREMER : Ingénieur des Arts et Métiers - Professeur à l’École nationale supérieure des arts et métiers
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’usinage par électroérosion est une technique procédant par fusion, vaporisation et éjection de la matière. L’énergie est apportée par des décharges électriques passant entre deux électrodes, la pièce et l’outil.
Cette technique modifie les caractéristiques de la matière en surface et en sous-couche (augmentation de la dureté, présence de contraintes résiduelles de traction d’origine thermique, présence de microfissures). Il s’ensuit une meilleure résistance à la corrosion et à l’usure, mais une baisse notable de la tenue en fatigue des pièces. La surface usinée est faite de cratères, sa rugosité est grossière en ébauche (Ra = 10 à 30 µm) ; elle peut être bonne en finition (Ra = 0,4 à 1,6 µm). Le débit de matière est plutôt faible : de l’ordre du centimètre cube en ébauche, du millimètre cube, voire moins, en finition.
Ce ne peut pas être une technique de grande série. Les décharges passant entre les deux électrodes, il y a aussi enlèvement de matière sur l’outil, qui s’use (usure volumétrique de 0,5 %, en ébauche, à 30 % ou plus en finition).
Sa très grande qualité est la précision, qui peut être meilleure que 0,01 mm, à condition de maîtriser l’usure de l’outil.
L’électroérosion est utilisée dans divers secteurs de l’industrie, pour usiner des matériaux conducteurs ou semi-conducteurs : aciers trempés, alliages métalliques réfractaires, certains composites, etc. Le plus gros utilisateur est le secteur de l’outillage : moules de verrerie, d’injection de matière plastique, matrices, poinçons, filières. Le procédé est aussi utilisé en aéronautique, pour des perçages ou usinages sur aubes ou disques de turbine. Les autres utilisateurs sont le domaine nucléaire, le domaine médical (prothèses, aiguilles), la mécanique générale et l'automobile pour des applications particulières (perçage d’injecteurs Diesel, découpe de petites séries en Formule 1).
L’électroérosion est incontournable pour réaliser des formes complexes dans des matériaux à hautes caractéristiques mécaniques. Ses concurrents potentiels sont l’usinage à grande vitesse (qui ne permet pas cependant d’obtenir des détails aussi fins) et le prototypage rapide, qui est plus flexible, mais pas encore assez précis.
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5. Autres applications
5.1 Fraisage
La première évolution dans ce domaine a consisté à utiliser la technique de reproduction de forme par défonçage avec des électrodes de forme simple ou complexe, et à les animer de mouvements plus complexes :
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combinaison d’une avance dans la direction z avec une rotation autour de l’axe z (mouvement hélicoïdal d’axe z) ;
-
combinaison d’une avance dans la direction z avec une translation circulaire autour de l’axe z (mouvement planétaire d’axe z) ;
-
interpolation linéaire ou circulaire dans l’un des trois plans principaux (xy, yz, zx) ;
-
mouvement complexe avec une commande numérique 5 axes (avance de la tête combinée avec rotation de la pièce).
Cette technique permet :
-
de réaliser des formes complexes avec des électrodes de forme simple ;
-
de réaliser des détails dans des régions inaccessibles directement ;
-
de calibrer des surfaces ;
-
d’améliorer la rugosité ;
-
de reprendre des rayons internes trop importants, dus à l’usure des arêtes de l’électrode.
Une évolution récente appelée fraisage est une technique utilisant des électrodes cylindriques déplacées à l’aide d’une commande numérique, ce qui élimine la nécessité de fabriquer des électrodes de forme complexe. L’électrode est animée d'un mouvement de rotation à grande vitesse (jusqu’à 8 000 tr/min). L’usinage est obtenu par enlèvement de couches successives, ce qui facilite la compensation automatique de l’usure. Le taux d’usure est mesuré après chaque passe et la position de l’électrode est corrigée avant la passe suivante, si nécessaire.
Comme l’enlèvement de matière est local et que l’usure peut être compensée, on peut accepter des densités de courant plus élevées qu’en défonçage classique, afin d’obtenir un débit de matière suffisant. Le procédé est apte à fournir des pièces de qualité semblable à celle du défonçage, dans des temps comparables. Il est limité par la dimension minimale des électrodes utilisées (diamètre 0,8 mm), ce qui peut expliquer ses difficultés...
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Autres applications
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALBINSKI (K.) - The polarity of electrodes in electrodischarge machining - . Int. Symp. for Electro Machining, ISEM XI p. 95-103 (avr. 1995).
-
(2) - BENKIRANE (Y.) - Contribution à l’étude du polissage assisté par ultrasons - . Thèse de Doctorat ENSAM (21 mai 1996).
-
(3) - BENKIRANE (Y.), KREMER (D.) - Ultrasonic flow polishing process - . International Journal of Forming Processes, vol. 4 (2000).
-
(4) - BRINKSMEIER (E.), CAMMETT (J.T.), KÖNIG (W.), LESKOVER (P.), PETERS (J.), TÖNSHOFF (H.K.) - Residual stresses-measurement and causes in machining process - . Annals of the CIRP, vol. 31/21982 p. 491-510 (1982).
-
(5) - DAUW (D.F.) - EDM machining through automation - . EDM Digest, vol. XI, no 3, (1989).
-
(6) - DIBITONTO (D.D.), EUBANK (T.P.), PATEL (M.R.), BARRUFET (M.A.) - Theoretical...
ANNEXES
1 Principaux fournisseurs de machines d’usinage par électroérosion et leurs représentants en France
1.1 Machines de reproduction de forme par défonçage et de perçage
AEG Elotherm (D) repr : Val de Loire Machines Outils
AGIE (CH) repr : AGIE France
AMCHEN (GB) repr : Omnitechnique
ARD (ROC) repr : Omnitechnique
Charmilles Technologies (CH) repr : Charmilles Technologies France
Cormac (I) repr : Rosilio Machines Outils
Ingersoll Maschinen und Werkzeuge GmbH (D) repr : Mac’Sys
Makino (J) repr : Makino France
Mecaprob Engineering (F)
Mitsubishi Electric (J) repr : Mac’Sys
ONA (E) repr : ONA Electroerosion France
Raycon (USA) repr : Omnitechnique
SKM (ROC) repr : Mark’Techno
Sodick (J) repr : Celada France
HAUT DE PAGE1.2 Machines de découpe par fil
AGIE (CH) repr : Agie France
ARD (ROC) repr :...
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