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Sep 18, 2023

Penser en dehors de la boîte EDM

Avec FABTECH 2022 à Atlanta qui approche à grands pas, il est peut-être temps de repenser

Avec FABTECH 2022 à Atlanta qui approche à grands pas, il est peut-être temps de repenser les rôles traditionnels de l'usinage par décharge électrique

Lorsque les vendeurs EDM (usinage par décharge électrique) frappent aux portes, leur liste de prospects varie en fonction du type d'équipement qu'ils essaient de vendre.

Pour les électroérosions à enfonçage, les fabricants de moules sont la cible évidente. Les fabricants d'outils et de matrices sont les acheteurs les plus probables d'électroérosion à fil (WEDM), un nombre croissant d'entre eux allant aux ateliers de travail et aux fabricants de dispositifs médicaux. Et alors que les trous de départ pour le travail WEDM étaient autrefois la seule responsabilité des soi-disant perceuses de trous EDM, un nombre important de ces machines étonnamment polyvalentes brûlent maintenant sur les planchers de production des producteurs de composants de turbines à gaz.

Mais qu'en est-il des tôleries ? Et les fabricants d'acier de construction ? Pour ces applications, les instructions ont été claires : continuez à conduire.

Il est peut-être temps de freiner. L'EDM dans toutes ses nombreuses saveurs n'est qu'un outil de plus dans une boîte à outils de fabrication de plus en plus bien équipée, qui comprend des ajouts relativement nouveaux comme l'impression 3D, la découpe et le soudage au laser, les centres d'usinage à cinq axes et les tours multitâches.

Le bon vieux temps où les machines-outils relevaient de catégories strictes s'estompe lentement à mesure que les ateliers de tous types et de toutes tailles deviennent plus intégrés verticalement, flexibles et bien arrondis.

En tant que tel, EDM se fait enfin remarquer par les magasins qui, à un moment donné, auraient peut-être eu du mal à déchiffrer l'acronyme.

« Nous avons récemment eu une application qui nécessitait l'usinage d'une série de profils complexes en vue d'une opération de soudage », a déclaré Dale Hedberg, directeur de l'exploitation chez Methods Machine Tools Inc., basé à Sudbury, Mass., qui fournit les systèmes Fanuc RoboCut EDM.

Étant donné que l'électroérosion à fil n'utilise aucun outil, mais une bobine de fil, ne génère aucune force de coupe et est capable de couvrir des distances relativement longues et d'usiner de grandes caractéristiques avec une déviation minimale, c'était l'approche la plus rentable.

"A tort, l'EDM était trop souvent considéré comme un dernier recours", a reconnu Hedberg. "Mais avec cette boutique, l'EDM n'était pas seulement une solution viable, c'était la solution préférée. Si davantage de fabricants envisageaient l'EDM, je pense qu'ils seraient agréablement surpris."

Une partie de cette nouvelle étreinte est due à une plus grande convivialité. Hedberg a souligné la nouvelle technologie qui a fait évoluer le processus EDM pour le rendre plus simple, plus efficace et intuitif, éliminant la complexité technique nécessaire pour faire fonctionner l'équipement EDM existant. Le fonctionnement sans surveillance est beaucoup plus fiable et les vitesses de coupe sont plus rapides, ce qui réduit le coût d'exploitation total. Les commandes sont non seulement plus rapides que leurs prédécesseurs, mais aussi faciles à utiliser qu'un smartphone.

"Nous avons présenté notre Fanuc RoboCut α-CiC il y a environ un an", a déclaré Hedberg, notant que la machine avait été dévoilée à l'IMTS en septembre. "Nous trouvons constamment de nouvelles applications qui peuvent être appliquées dans n'importe quel atelier, y compris les fabricants."

Mark Cicchetti voit des applications similaires. Le directeur technique de la division EDM d'Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, Cicchetti a souligné un besoin croissant de machines à banc fixe, ressuscitant le surnom traditionnel de "fil mobile" de l'industrie. La série AccuteX AU de la société, par exemple, offre un poids de table maximum de 22 000 lb. [9 979 kg], jusqu'à 31" [787,4 mm] de hauteur Z, et offre des capacités de "rinçage ouvert", ce qui signifie que la pièce n'est pas immergée pendant la coupe.

"Un fabricant d'acier architectural peut boulonner une grande poutre en acier à la table, soutenir l'autre extrémité à l'extérieur de la machine et découper toutes les formes nécessaires dans la pièce", a-t-il déclaré. "Ce serait beaucoup plus précis qu'avec un plasma ou un laser, et ce n'est même pas possible sur tous les centres d'usinage sauf les plus grands. En fait, l'un de nos clients est un fabricant bien connu d'équipements de terrassement, et il utilise l'un de nos électroérosions à fil AU-10i pour découper une série de trous de forme étrange dans la périphérie d'un anneau en acier de 117 pouces [2 972 mm] utilisé dans l'une de ces machines."

Il a également noté l'utilisation de WEDM pour découper des rainures de clavette dans les matrices de rouleaux en acier trempé pour le formage continu de bobines métalliques et le cintrage de tuyaux, de tubes et de canaux. Cicchetti était également ravi de discuter de la nouvelle technologie introduite à l'IMTS. Dans le cas d'Absolute, l'annonce la plus pertinente en termes de traitement de la tôle était la série AP, un moteur linéaire WEDM offrant une précision de positionnement de 0,00006 "(1,52 microns), conçu pour la fabrication de matrices progressives ou "partout où une très haute précision est requise".

Des précisions extrêmes comme celles-ci étaient autrefois le seul domaine des rectifieuses et des aléseuses de gabarit. Bien que quelques-uns d'entre eux soient encore utilisés, pratiquement tous ces travaux sont désormais effectués sur des centres d'usinage CNC ou des équipements EDM haut de gamme. Heureusement, pour les fabricants d'aujourd'hui, il n'y a pas de pénurie de constructeurs de machines-outils fournissant l'un ou l'autre ou les deux, comme c'est le cas avec Makino Inc., basée à Mason, dans l'Ohio.

Comme ses rivaux, le chef de produit Makino EDM, Brian Coward, a remarqué que les fabricants utilisaient WEDM pour découper des formes étranges dans des composants en tôle et en acier architectural, et pour la finition de trous nécessitant une grande précision. Et comme plusieurs de ses pairs l'ont indiqué, Coward voit également un nombre croissant d'ateliers ajouter l'usinage par décharge électrique à leurs capacités. Grâce à l'introduction de sa technologie WEDM HEAT (technologie appliquée à haute énergie) il y a plusieurs années, Makino et d'autres peuvent désormais s'attendre à une plus grande vitesse dans leurs opérations de travail des métaux.

"Par rapport à la plupart des travaux d'électroérosion à fil, les tolérances dans ces situations ne sont généralement pas très exigeantes", a déclaré Coward. "Ce qui est plus important, c'est la vitesse, une déclaration qui peut également être faite dans l'emboutissage automobile, par exemple, où ils traitent des matériaux plus épais et où l'écart entre le poinçon et la matrice est beaucoup plus grand qu'avec l'emboutissage profond ou les matrices progressives. L'Extreme est la première machine de l'industrie à utiliser un fil de 0,016" (0,4 mm) de diamètre, ce qui permet à nos clients d'usiner même des matériaux épais très rapidement. "

À quelle vitesse? Dans un exemple, une matrice d'estampage D2 de 4" [101,6 mm] d'épaisseur qui prenait autrefois cinq heures à couper avec un fil de 0,010" [0,254 mm] nécessitait un peu plus de deux heures sur l'Extreme, une amélioration de 57 %. Et parce que la machine utilise un fil à double revêtement exclusif conçu spécifiquement pour le générateur d'étincelles de Makino, beaucoup moins de fil a été nécessaire, ce qui a encore réduit les coûts d'usinage. "À l'origine, Makino a conçu l'Extreme pour découper des pièces métalliques imprimées en 3D à partir de plaques de construction", a noté Coward. "Plus nous l'utilisions, cependant, plus nous trouvions d'applications. C'est littéralement deux fois plus rapide, sans augmenter les coûts de consommables."

Comme pour les perceuses, les fraises en bout, les plaquettes indexables et tous les autres outils de coupe utilisés dans n'importe quel atelier d'usinage CNC, les coûts des consommables sont un gros problème pour quiconque fait de l'électroérosion par fil pour gagner sa vie. Mike Bystrek, responsable national des produits EDM à fil chez le distributeur Mitsubishi MC Machinery Systems Inc., Elk Grove Village, Illinois, a noté que le fil est la dépense la plus importante, suivi des filtres, de l'électricité et du remplacement des guides.

En termes simples, plus la bobine se déroule rapidement par pouce de trait de scie créé, plus le coût d'exploitation de la machine est élevé. Bien sûr, cela ne compte pas dans le nombre de passes d'écrémage nécessaires pour obtenir la précision et la finition de surface souhaitées, mais il n'en reste pas moins que Mitsubishi et d'autres constructeurs de machines-outils ont fait de grands efforts pour optimiser l'utilisation du fil dans la mesure du possible. Bystrek a noté que les centres technologiques de MC Machinery ont franchi une étape supplémentaire en créant et en testant des conditions de coupe spécifiques aux matériaux pour tous les métaux utilisés aux États-Unis.

« Que votre atelier coupe D2, A2, CPM ou autre, nous avons développé des conditions de coupe qui offrent les meilleures performances de la machine, la finition de surface et la précision des pièces dans les plus brefs délais et avec la consommation d'eau la plus faible possible », a-t-il déclaré.

Cela simplifie également l'utilisation de la machine. Selon Bystrek, "Étant donné que bon nombre des opérateurs EDM les plus expérimentés sont proches de l'âge de la retraite, nous avons concentré nos efforts sur la facilité d'utilisation de nos commandes pour ceux qui viennent d'entrer dans l'industrie. Tout est très intuitif, il n'y a pas de conjectures ou d'ajustements nécessaires, et avec les conditions de coupe optimisées que nous venons de mentionner, même les personnes les moins qualifiées peuvent à peu près se rendre à la machine et obtenir de bons résultats."

C'est une bonne nouvelle pour les fabricants ou toute autre personne sans une équipe de chevaliers EDM Jedi prête. Il en va de même pour la capacité de voir l'état de la machine en temps réel et de comprendre quels événements ont pu se produire récemment, si la maintenance arrive à échéance et de recevoir des alertes si quelque chose ne va pas. Sodick Inc. de Schaumburg, Illinois, a présenté ces fonctionnalités et bien d'autres lors de l'IMTS de cette année, en l'appelant "l'Internet des objets de Sodick".

L'ingénieur produit Kazuki Morita était là. "Historique d'exploitation, planification des travaux, conditions de coupe actuelles - les clients de Sodick peuvent désormais gérer cela et d'autres fonctions de la machine à partir de leur smartphone ou de leur ordinateur", a-t-il déclaré. "Et en supposant que le client lui en ait donné l'autorisation, Sodick IoT permet à nos techniciens d'accéder à distance à la machine. Ils peuvent modifier les paramètres de la machine et mettre à jour les versions logicielles, et s'il y a un problème, ils peuvent souvent le résoudre sans se rendre sur place."

Kazuki a convenu de la nécessité de minimiser les coûts d'exploitation sans sacrifier la vitesse. C'est l'idée derrière une autre introduction relativement nouvelle - iGroove - qui utilise un dispositif à piston sous le guide inférieur pour faire tourner le fil pendant les coupes de finition et présenter en permanence une nouvelle surface à la pièce. "Il est particulièrement efficace sur les pièces plus épaisses, mais dans de nombreux cas, nous constatons une consommation de fil jusqu'à 40 % inférieure", a-t-il ajouté.

Il est évident que les avantages de l'iGroove de Sodick et des autres technologies avancées d'EDM abordées ici s'étendent bien au-delà du monde de la tôlerie et de l'acier de construction. Les magasins de toutes tailles et de tous types bénéficieront de capacités et d'une facilité d'utilisation plus grandes qu'à tout autre moment de la longue histoire d'EDM. Eric Ostini, responsable du développement commercial pour GF Machining Solutions LLC (GFMS), Lincolnshire, Illinois, a déclaré qu'il y avait un intérêt continu pour le forage de trous de fil, de plomb et d'EDM dans tous les secteurs de l'industrie manufacturière, mais a ajouté que les véhicules électriques (EV) et maintenant la loi CHIPS de l'administration Biden alimentent le feu EDM.

"Le gros problème de ces dernières années a été le marché des véhicules électriques, les constructeurs automobiles et leurs fournisseurs de niveau produisant toutes sortes de nouvelles batteries, connecteurs, boîtiers, etc.", a-t-il affirmé. "Évidemment, cela signifie beaucoup d'outillage, donc nous avons vu beaucoup d'activités autour de l'estampage et des matrices de formage, dont beaucoup pour les micro-composants. Et maintenant que le gouvernement a adopté le projet de loi pour la fabrication domestique de circuits intégrés, cela va inonder le marché de capitaux d'investissement, c'est pourquoi nous avons commencé à répondre à un grand nombre de demandes d'équipements EDM et d'autres machines-outils. "

Le moment ne pouvait pas être meilleur. Ostini a coché une foule de produits et de technologies récemment introduits. Il s'agit notamment du CUT X de la société (le X signifie extrême), qui remplacera les WEDM bien connus de la série CUT, utilisera des têtes imprimées en 3D et tirera parti des capacités de « double fil » de GFMS. Cela s'accompagne d'un nouveau contrôle - l'UNIQUA - qui "combine les capacités de Charmilles avec la façon de faire d'Agie".

Il existe également des capacités ISPS et TurboTech qui empêchent la rupture de fil tout en augmentant les vitesses de coupe de 20 à 40 %, et un autre module appelé iWire pour éliminer le gaspillage de fil. "iWire ajuste la vitesse du fil en fonction de l'épaisseur du matériau", a déclaré Ostini. « Supposons que vous coupiez une matrice d'estampage ou une matrice de formage et que la pièce passe de trois pouces [76,2 mm] à un demi-pouce [12,7 mm] d'épaisseur, ou peut-être que vous frappez une grande cavité au centre de la pièce. iWire le détectera et ralentira automatiquement la bobine. Nous avons constaté une réduction de 30 % des coûts de fil grâce à cela. l'industrie dans son ensemble."

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