La chose qui m'a époustouflé quand je l'ai appris pour la première fois
L'usinage par décharge électrique (EDM en abrégé car personne ne dit tout) utilise l'électricité pour couper le métal. Ce n'est pas un outil rotatif. Pas un laser. Juste... des étincelles.
De minuscules éclairs contrôlés.
Je sais que j'ai l'air d'inventer, mais je jure que c'est littéralement ce qui se passe. Vous avez une électrode (l'outil) et votre pièce (la chose que vous coupez), et il y a un petit espace entre elles rempli de fluide diélectrique (généralement de l'huile ou de l'eau déminéralisée), et vous venez de... le zapper. Encore et encore. Des milliers de fois par seconde. Chaque étincelle vaporise un tout petit peu de métal.
Mon collègue Jake (un Jake différent de tous les autres Jake que j'ai mentionnés, nous avons juste beaucoup de Jakes apparemment) a essayé de m'expliquer cela le deuxième jour et j'ai pensé qu'il me faisait une blague. "On coupe l'acier avec de l'électricité ?" Ouais mec. Sauvage.
Pourquoi cela existe-t-il (parce que l'usinage régulier fonctionne bien, n'est-ce pas ?)
Alors voici le problème : l'usinage traditionnel utilise des fraises rotatives. Fraises, tours, tout ça. Fonctionne très bien pour la plupart des choses.
Mais que se passe-t-il si votre rôle est :
Matériau super dur (comme le carbure ou l'acier à outils trempé)
Formes vraiment complexes avec des coins serrés
Parois minces qui fléchiraient ou se briseraient sous l’effet des forces de coupe
Possède des fonctionnalités internes que vous ne pouvez pas atteindre avec un outil de rotation
C'est là qu'intervient l'EDM. Comme il ne touche pas physiquement la pièce (il y a toujours ce petit espace), il n'y a pas de force de coupe. Et comme il est électrique, peu importe la dureté du matériau : s'il conduit l'électricité, vous pouvez l'électroérosion.
Je me souviens que nous avions ce travail, le client voulait ces minuscules canaux de refroidissement à l'intérieur d'un moule en acier trempé. Comme des passages de 0,020" de diamètre qui se tordent et tournent. Pas moyen de percer ça, pas moyen de le fraiser. Mais avec EDM ? Nous l'avons fait. Cela a pris une éternité mais nous l'avons fait.
(Eh bien, techniquement, notre gars plus expérimenté, Steve, l'a fait. J'ai regardé et essayé de ne toucher à rien parce que c'était comme le deuxième mois pour moi.)
Types d'EDM (et oui, il y en a plus d'un)
Wire EDM (ce sur quoi je passe la plupart de mon temps)
C'est comme... ok, imaginez une scie à ruban, mais au lieu d'une lame, il y a un mince fil de laiton (généralement 0,010" de diamètre, parfois plus fin, parfois plus épais). Et au lieu de couper en sciant, il coupe par étincelles.
Le fil se déplace à travers la pièce, alimentant constamment du fil neuf, de sorte que vous coupez toujours avec une nouvelle électrode. Le fil usagé est collecté dans une poubelle et vous le vendez au ferrailleur. Nous recevons environ 200 $ tous les deux mois pour le fil usagé, ce qui est bien, je suppose.
Notre boutique dispose de deux électroérosions à fil :
Mitsubishi MV2400R (celui sur la photo, acheté d'occasion en 2019 pour environ 85 000 $ je pense ? Peut-être 90 000 $)
Sodick AQ327L (plus récent, 2022, nous a coûté... Je veux dire 180 000 $ mais ne me citez pas là-dessus)
L'électroérosion à fil est idéale pour :
Coupes-traversantes (coupe complète d'une pièce)
Travail de poinçonnage et de matrice
Pièces de précision où la tolérance est serrée (nous maintenons régulièrement ±0,0002")
Pièces nécessitant une très bonne finition de surface
Inconvénients :
LENT. Comme vraiment lent. La coupe d’acier trempé épais peut prendre 1 à 2 pouces carrés par heure.
Le fil se casse. Oh mon Dieu, le fil se casse. Vous êtes à mi-chemin d'une coupe de 6 heures etinstantanéle fil se casse et maintenant vous devez le remettre en place et recommencer (enfin, pas complètement, vous pouvez généralement reprendre, mais c'est toujours ennuyeux)
Le système diélectrique a besoin d’un entretien constant ou il devient génial
Sinker EDM (Ram EDM, Plunge EDM, peu importe comment vous l'appelez)
C'est là que vous disposez d'une électrode façonnée (généralement en cuivre ou en graphite) et que vous la « coulez » dans la pièce, brûlant le matériau pour créer une cavité.
Nous avons un plomb dans notre boutique – un ancien Makino EDNC43. Je l'ai acheté d'occasion, je pense qu'il date de 2008 ou quelque chose du genre. Le coût était... 35 000 $ peut-être ? Cela fonctionne bien mais c'est plus lent que les plus récents.
C'est pour cela que vous utilisez :
Cavités de moisissures
Formes 3D complexes
Trous borgnes et poches
Gravure (bien qu'il existe de meilleures façons de le faire maintenant)
Le problème avec l'EDM à plomb est que vous devez d'abord fabriquer l'électrode. Donc, si vous avez besoin de créer une cavité de moule complexe, vous devez d'abord usiner une électrode de cuivre ou de graphite dans la forme exacte souhaitée (mais en arrière/inverse), PUIS vous utilisez cette électrode pour graver la cavité dans l'acier.
C'est comme... des étapes supplémentaires. Mais parfois, c'est la seule façon de faire quelque chose.
Mon premier travail d'électroérosion à plomb consistait à créer une simple poche carrée. Il m'a fallu 3 essais parce que je n'arrêtais pas de foirer le calcul du décalage des électrodes. Steve m'a trouvé devant la machine, l'air confus et m'a dit "As-tu tenu compte de la surcoupe ?" et je me suis dit "le quoi ?"
De bons moments. (Pas vraiment, je me sentais idiot.)
EDM pour petits trous (EDM de forage)
Nous n'en avons pas mais je les ai utilisés dans des magasins précédents. Fondamentalement, il réalise de minuscules trous profonds en utilisant un tube rotatif en laiton ou en cuivre comme électrode.
Idéal pour les trous de démarrage (pour fil EDM), les trous de refroidissement dans les moules, les buses d'injecteur de carburant, tout ça. Peut percer des trous aussi petits que 0,008" de diamètre, parfois plus petits.
Ces machines sont relativement bon marché – entre 30 000 et 40 000 $ neuves pour une machine de base. Mais nous n’en avons pas encore besoin, car nous pouvons sous-traiter les travaux occasionnels de forage de trous à moindre coût que de posséder la machine.
À quelle vitesse est-ce ? (Spoiler : pas très)
C'est la partie qui frustre les clients qui ne comprennent pas l'EDM.
Découpe grossière par fil EDM dans l'acier : peut-être 10 à 20 pouces carrés par heure (dépend de l'épaisseur et des paramètres) Coupes de ragréage (passes de finition pour une meilleure finition de surface) : beaucoup plus lentes, comme 5 à 10 pouces carrés par heure par passe, et vous pouvez effectuer 3 à 4 passes de ragréage.
EDM à plomb : très variable, mais chiffre de 0,5 à 2 pouces cubes par heure pour l'ébauche
J'ai reçu un appel client la semaine dernière pour une question sur une pièce. "Combien de temps cela prendra-t-il?"
Moi : « Environ 18 heures de temps machine » Client : « Pour quoi faire ? Il ne fait que 4 pouces de long ! Moi:respiration profonde"Oui, mais c'est de l'acier à outils H13 trempé avec quatre coupes complexes- et vous voulez une tolérance de 0,0001" et une finition 8Ra donc... ouais. 18 heures."
Ils sont allés ailleurs. Ils reviendront lorsque l'autre magasin ne pourra pas le faire. (Cela est déjà arrivé.)
Le temps d’installation est l’endroit où vous perdez vraiment de l’argent
La découpe réelle peut durer 18 heures, mais la configuration ? Cela peut prendre encore 4 à 6 heures.
Tu dois :
Fixez la pièce (et il vaut mieux qu'elle soit d'équerre et de niveau sinon vos tolérances sont grillées)
Chargez le programme (si vous en avez un, parfois vous l'écrivez à partir de zéro)
Définir les points zéro et les références
Vérifiez la tension des fils et les guides
Assurez-vous que le réservoir diélectrique est propre et à la bonne résistivité
Testez un coin pour vérifier que tout est là où vous pensez qu'il se trouve
J'ai gâché un morceau de matériau de 3 000 $ une fois parce que j'avais mal réglé mon zéro Y- de 0,100". La pièce était de la ferraille. Je me sentais malade. Le patron n'était... pas content. Mais il était cool à ce sujet parce que je n'étais là que depuis 6 mois et nous faisons tous des erreurs.
(Pensez encore à cette partie parfois. Trois mille dollars. Ugh.)
La situation des fluides diélectriques
Alors tu te souviens quand j'ai dit qu'il y avait du liquide dans l'espace ? C'est ce qu'on appelle le fluide diélectrique. C'est super important.
Pour l'électroérosion à fil, nous utilisons de l'eau déminéralisée avec des additifs spéciaux. Doit être maintenu à la bonne résistivité - trop conducteur et vous obtenez des courts-circuits d'arc, pas assez conducteur et les étincelles ne se formeront pas correctement.
Nous avons ce système DI (système de déionisation) qui filtre et maintient constamment l'eau. Cela coûtait environ 8 000 $ lorsque nous l'avons acheté. La résine doit être changée tous les 6 à 12 mois à 400 $ pièce.
L'eau sent bizarrement. Pas mal, juste... bizarre. Et il fait froid parce que la machine est équipée d'un refroidisseur pour la maintenir à environ 68 degrés F. En été, quand il fait 95 degrés F dehors et que la climatisation de notre magasin peut à peine suivre, mettre la main dans le réservoir diélectrique est plutôt agréable en fait.
Pour l'électroérosion par plomb, nous utilisons un diélectrique à base d'huile-. Ça sent horrible, ça se répand partout, ça prend feu si on n'y fait pas attention (ça ne nous est pas encore arrivé, je touche du bois, mais j'ai entendu des histoires).
Précision et finition de surface (la partie vraiment cool)
C'est là que l'EDM brille vraiment.
L'électroérosion à fil peut facilement contenir ±0,0002" (soit 0,005 mm pour vous, les gens métriques). Lors d'une bonne journée avec tout réglé ? Nous avons atteint ±0,0001", ce qui est insensé.
La finition de surface dépend des paramètres - - la coupe brute peut être de 125 Ra ou pire, mais après 3-4 passes d'écrémage, vous pouvez descendre à 8 Ra ou mieux. C'est cette étrange surface presque semblable à du verre qui est vraiment satisfaisante à regarder.
Sinker EDM peut obtenir une finition de surface encore meilleure si vous en avez vraiment besoin – j'ai vu des finitions 4Ra qui ressemblent à des miroirs. Mais cela prend une éternité.
La précision vient du fait qu'il n'y a pas de déviation de l'outil (car il n'y a pas de force de coupe), pas d'usure de l'outil au sens traditionnel du terme, et que les machines modernes ont un très bon servocommande.
Types et paramètres de fils (devenir ringard pendant une seconde)
Le fil standard est en laiton - généralement un diamètre de 0,010" pour la plupart des travaux. Mais il y a aussi :
Fil de 0,008" pour des coins plus serrés
Fil de 0,012" pour ébaucher plus rapidement les pièces épaisses
Fils revêtus (revêtus de zinc ou de tungstène) pour applications spécifiques
Fil de molybdène pour cas particuliers (nous ne le stockons pas, trop cher)
Nous utilisons peut-être 20 à 30 bobines de fil par mois ? Chaque bobine coûte environ 80 à 120 $ selon le type et l'endroit où nous achetons. Cela s’additionne.
Les paramètres sont tout cet art noir de l'ampli, le temps d'activation-, le temps d'arrêt-, la tension, la tension du fil, la pression de chasse... il y a comme 20+ paramètres que vous pouvez modifier. Les machines plus récentes ont des paramètres automatiques-qui fonctionnent correctement, mais pour les tâches délicates, vous devez procéder manuellement.
Steve a un cahier – un véritable cahier papier – avec tous ses paramètres préférés pour différents matériaux. Il fait ça depuis 25 ans et... il le sait. J'apprends encore. J'ai des paramètres qui fonctionnent mais ils ne sont pas optimisés comme les siens.
Coûts (c'est-à-dire pourquoi nous facturons un tarif d'atelier de 150 $/heure)
Paiement machine : ~2 800 $/mois (pour le Sodick plus récent, le Mitsubishi est payé) Fil : ~2 000 $/mois
Filtres/résine/entretien : ~800$/mois Consommation électrique : probablement 400-500$/mois juste pour le système DI des EDM : 400-500$/an en résine Consommables divers (guides, alimentations, etc.) : 1 200$/an
En plus, vous savez, le loyer de l'immeuble, mon salaire, celui de Steve, l'assurance, tout ça.
Ainsi, lorsque nous citons 150 $/heure pour le temps d'électroérosion à fil, nous ne devenons pas riches. C'est juste... ce que ça coûte de faire fonctionner ce truc.
Un client s’est disputé une fois avec moi à propos du tarif. « Je peux obtenir du fraisage CNC pour 85 $/heure ! »
Ouais mon pote, mais ta fraiseuse CNC ne peut pas couper l'acier à outils trempé à une tolérance de 0,0002" avec une force de coupe nulle, donc... des pommes et des oranges.
Problèmes courants (qui me donnent envie de crier)
Rupture de fil- – Cela a déjà été mentionné, mais cela mérite d'être répété. Rien de pire que de revenir du déjeuner et de constater que la machine s'est arrêtée avec un fil cassé 4 heures après 10 heures de coupure. Le Sodick le plus récent est doté d'un refiletage automatique, ce qui aide, mais sur le Mitsubishi, vous devez enfiler manuellement. Des trucs amusants.
Contamination diélectrique-- Si le réservoir est sale (particules métalliques, huiles, peu importe), votre qualité de coupe va au diable. Nous sommes censés nettoyer le réservoir chaque semaine. Vraiment ? Ehh... plutôt toutes les 2-3 semaines si nous sommes honnêtes. Je devrais probablement le faire davantage.
Erreurs de servos-- Parfois, la machine pense qu'il y a un court-circuit alors qu'il n'y en a pas, ou vice versa, et vous obtenez ces étranges erreurs de servo. 90 % du temps qu'un redémarrage corrige le problème. Les 10 % restants, vous les appelez la technologie.
Problèmes de cône-- Le fil EDM peut couper droit ou conique (murs inclinés). Parfois, vous voulez une réduction, parfois non. Obtenir la compensation de cône exactement correcte est... délicat. J'ai raté ça une fois sur un jeu de matrices et les pièces ne se sont pas assemblées. J'ai dû les recouper. C'était une mauvaise journée.
Usure des électrodes(EDM à plomb) - Votre électrode de cuivre ou de graphite s'use au fur et à mesure que vous l'utilisez. Vous devez compenser cela. Parfois, vous fabriquez plusieurs électrodes pour un même travail, car la première s'use à mi-chemin. C'est ennuyeux.
Le programme plante-- J'ai perdu un programme de 12 heures une fois à cause d'un crash de PC. Je n'avais pas sauvegardé assez récemment. J'ai dû recréer 3 heures de travail. Maintenant, j'économise de manière obsessionnelle. Ctrl+S est la mémoire musculaire.
Est-ce que ça vaut la peine d’apprendre ?
je fais craquer les jointures parce que je suis évidemment partial ici
Écoutez, l'EDM est une compétence de niche. Tous les magasins ne disposent pas de ces machines. Mais les magasins qui le font ? Ils peuvent facturer des tarifs majorés parce que tout le monde ne peut pas faire ce travail.
Je gagne actuellement environ 28 $/heure en tant qu'opérateur/programmeur EDM. Steve gagne plus de 38 $/heure parce qu'il a beaucoup plus d'expérience et peut gérer des tâches vraiment complexes. C'est... décent ? Pas étonnant, mais meilleur que les taux d'usinage généraux dans notre région qui sont plutôt de 20 à 22 $/heure.
La sécurité de l'emploi semble plutôt bonne. Nous sommes toujours occupés. Ateliers de moulage, aérospatiale, dispositifs médicaux, outillage et matrices : toutes ces industries ont besoin de travaux d'électroérosion.
Le comparer à d'autres processus
CONTRE. Fraisage CNC :
EDM : aucune force de coupe, fonctionne sur des matériaux durs, peut créer des formes complexes
CNC : plus rapide, moins cher à l'heure, plus polyvalent pour les matériaux souples
Quand utiliser l'EDM : matériaux durs, aucune déviation autorisée, caractéristiques internes complexes
CONTRE. Découpe Laser :
EDM : meilleure précision, aucune zone affectée par la chaleur, permet de réaliser des matériaux épais
Laser : BEAUCOUP plus rapide, idéal pour les feuilles fines, moins cher pour les découpes 2D simples
Quand utiliser l’EDM : matériaux épais, tolérances serrées, fonctionnalités 3D
CONTRE. Jet d'eau :
EDM : meilleure précision et finition, fonctionne uniquement sur des matériaux conducteurs
Jet d'eau : plus rapide, fonctionne sur tout (même le verre ou la pierre), capacité de matériaux plus épais
Quand utiliser l’EDM : Besoin de précision, envie d’une bonne finition, le matériau conduit l’électricité
Ils ont tous leur place. J'ai vu des magasins avec les trois.
L'avenir de ce genre de choses
Les machines plus récentes deviennent plus rapides avec de meilleurs générateurs et systèmes de contrôle. Le Sodick que nous avons acheté en 2022 est environ 30 % plus rapide que le Mitsubishi pour le même travail.
Il y a également plus d'automatisation : filetage automatique des fils, mesure automatique, changement d'outil automatique pour l'électroérosion à platine. Rend la vie plus facile.
Certains magasins se lancent dans l’automatisation avec des robots chargeant et déchargeant les pièces. Nous n'en sommes pas encore là (trop petit), mais je pourrais éventuellement le voir.
La programmation assistée par l'IA- commence également à être une chose, ce qui est... intéressant ? Un peu effrayant pour la sécurité de l'emploi, mais cela pourrait aussi faciliter la programmation. Le jury n'est toujours pas là.
Alors, quel est le résultat ?
se penche en arrière et réalise que ça est encore devenu très long
L'EDM est ce processus très utile mais spécialisé auquel la plupart des gens ne pensent jamais. Mais ce téléphone que tu tiens ? Il a probablement des pièces fabriquées avec EDM. La voiture que tu conduis ? L'EDM a été utilisé pour fabriquer certains moules pour pièces en plastique. Des implants médicaux ? EDM.
C'est partout, juste caché.
Si vous envisagez de vous lancer dans la fabrication, les compétences en EDM sont précieuses. Ce n'est pas aussi exigeant physiquement que l'usinage manuel, c'est bien payé et il y a toujours du travail.
Si vous êtes propriétaire d'un magasin et envisagez d'acheter un EDM... faites vos recherches. Ils sont chers, ils sont lents, mais pour certains travaux, ils sont irremplaçables. Nous ne survivrions probablement pas sans les nôtres.
Si vous êtes simplement curieux de savoir ce qu'est l'EDM... eh bien, maintenant vous le savez. C'est un éclair contrôlé qui coupe le métal. Cool, non ?
Si vous êtes curieux de savoirEDM à plombaprès avoir lu tout ça ? Mec, c'est là que ça devient vraiment intéressant.-observer une électrode brûler lentement une cavité dans de l'acier trempé est comme... fascinant. Vous devriez totalement visiter un magasin et le voir en personne de temps en temps. Bien plus cool que moi qui en parle ici.