électroérosion

1. USINAGE PAR
ÉLECTROÉROSION :

2. 1 - Usinage par électroérosion :
a ) Comprendre l'électroérosion :

3. La meilleure image que l'on puisse en donner est celle d'un orage d'une violence
inouïe, dévastatrice. Des centaines de milliers de décharges électriques par
seconde. Une suite ininterrompue d'éclairs spectaculaires, l'impact de chacun d'eux
laissant des traces indélébiles et atteignant des températures vertigineuses.
b ) L'histoire :

4. • 1954 les débuts
• 1965 générateurs d'impulsions statiques
• 1970 érosion planétaire
• 1980 enfilage automatique
• 1990 contournage avec compensation automatique du gap
• 2000 300 mm2 / min
c ) la base :
L'électro-érosion est un procédé d'usinage qui consiste à enlever de la matière
dans une pièce en utilisant des décharges électriques comme moyen d'usinage.
Cette technique se caractérise par son aptitude à usiner tous les matériaux
conducteurs de l'électricité (métaux, alliages, carbures, graphites, etc.) quelle que
soit leur dureté. Pour usiner par électro-érosion, 4 éléments sont nécessaires:

5. Le diélectrique (eau ou huile minérale) a comme tâche de réduire la température
dans la zone d'usinage, d'enlever les particules métalliques résiduelles et de
permettre la création de l'étincelle.

6. • d ) Le processus physique :
Le processus d'étincelage comprend 6 phases :

7. 2 - l'usinage par étincelage :
Produites par un générateur d'étincelles, ces dernières vont, par intervalle régulier, créer
une succession de cratères dans la pièce. Chaque étincelle dégage une température
comprise entre 8000 et 12000 °C. La grosseur du cratère dépend de l'énergie régulée par
le générateur d'étincelles. La portée de l'étincelle varie entre quelques microns et 1mm.

8. 3 - Etats de surface / Vitesse d’ usinage :
Les états de surface dépendent de la
dimension des étincelles. Si elles sont
énergiques, l'état de surface sera grossier,
par contre, la vitesse d'usinage sera rapide.
Si elles sont faiblement énergiques, l'état de
surface sera fin, par contre, la vitesse
d'usinage sera lente.

9. 4 – Remarques :
✔ Les états de surface les plus fins peuvent atteindre un Ra de 0.10. L'effet visuel est
proche du poli d'un miroir. Les états de surface standard, faciles à obtenir, sont
équivalents à un Ra 0.8/1 (N5 - N6).
✔ Les vitesses d'usinage en électro-érosion sont modérées. En fonction de l'énergie des
décharges, l'enlèvement de matière va de 1 à plusieurs milliers de mm3/minute.
✔ Bien qu'il utilise des décharges électriques, le procédé ne présente aucun danger pour
l'utilisateur ni pour l'environnement.
5 - L‘ enfonçage :

10. L'électro-érosion par enfonçage reproduit dans une pièce métallique la forme d'un outil
appelé électrode.
Les moules d'injection pour pièces plastiques sont très fréquemment usinés par
enfonçage.
La forme donnée à l'électrode est celle qu'aura l'objet moulé.
Dans la zone d'usinage, chaque décharge crée un cratère dans la pièce (enlèvement de
matière) et un impact sur l'outil (usure de l'outil-électrode).
Il n'y a jamais de contact mécanique entre l'électrode et la pièce.
L'électrode est le plus souvent en cuivre ou en graphite.
6 – Le Fil :

11. L'électro-érosion par fil découpe dans une pièce, à l'aide d'un fil métallique (électrode), un
contour programmé.
Les matrices d'extrusion, les poinçons de découpe sont très fréquemment usinés au fil.
La découpe est toujours traversante. Pour commencer un usinage il faut préalablement
réaliser un trou dans la pièce ou débuter depuis le bord.
Dans la zone d'usinage, chaque décharge crée un cratère dans la pièce (enlèvement de
matière) et un impact sur le fil (usure de l'outil-électrode).
Le fil peut s'incliner permettant ainsi de créer des pièces avec dépouilles ou avec des
profils différents en haut et en bas de la pièce.
Il n'y a jamais de contact mécanique entre l'électrode et la pièce.
Le fil est le plus souvent en cuivre stratifié ou en laiton. Le fil mesure entre 0.02 et 0.3 mm
de diamètre.

12. 7 – Avantages de l’ électro-erosion :
a ) abolition de certaines contraintes :
✔ L‘ usinage de métaux très durs en traditionnel entraîne des risques de casse d'outils,
alors que ce type de matériaux (alliages, acier traité, titane…) est tout à fait
envisageable en vue d'un usinage en électo-érosion.
En électro-érosion, aucune limite de dureté.

13. ✔ le fraisage d'un trou carré ou d'une gorge profonde est limité par le rayon d'angle de
lafraise alors, que ce type de forme est tout à fait envisageable par électro-érosion.
⮚En usinage traditionnel, pas d'angles vifs possibles.
⮚En électro-érosion, aucune difficulté pour les
angles vifs.

14. ✔ Aucun effort mécanique :
pour maintenir la pièce en place lors de l'usinage, l'absence d'efforts mécaniques en
électro-érosion abolit les systèmes de fixation complexes, et longs à mettre en œuvre, de
l'usinage traditionnel.
⮚Le bridage en usinage traditionnel :
⮚Le bridage en électro-erosion :

15. 8 - Comparaison avec des usinages conventionnels :

16. 9 - Inconvénients de l’électroérosion :
✔ Il ne permet que l’usinage de matériaux conducteurs d’électricité.
✔ L’ outil s’use cela mène a remplacer fréquemment l’électrode-outil dans le cas de
l’usinage en série.
✔ La surface obtenue sur la pièce est enlevée par fusion et vaporisation, donc la structure
superficielle est altérée sur le plan métallique.

17. 9 – Exemple pratique :
étude et la réalisation d’une pièce (griffe diagonale) usinée par électroérosion.
a) Données de depart :
Pour faire l'étude de l'usinage des matrices par électroérosion on dispose des
données suivantes :
▪ Dessin de définition de la pièce (matrice)
▪ Matière de l'électrode utilisée (graphite)
▪ Matière de matrice (Z100CDV5)
▪ Mode d'obtention des ébauches de matière
▪ Diélectrique utilisé TISKA 46(Pétrole brute + huile)
▪ Mode opération général

18. Dessin de définition de la pièce (matrice)
Matière de matrice (Z100CDV5)

19. • Les paramètres primaires :
⮚ L'état de surface
⮚ Les distances d'étincelle
⮚ L'usure des électrodes
⮚ Les enlèvements de matière sur la pièce à usiner
• Les paramètres secondaires:
⮚ la vitesse de déroulement du travail.
⮚ la régularité et bonne marche de l’usinage.
⮚ Calcul des dimensions des électrodes.
⮚ Calcul des longueurs utiles des électrodes.
⮚ Calcul du temps d'usinage.

20. D'après le tableau; la nuance Z100CDV.5 est un acier fortement allié pour travail à froid.
b) Processus d'usinage :
b – 1 Usinage:
▪ Traçage de la matrice.

21. ▪ Réglage de l'outil avec la machine.
On fixe l’outil sur la sonotrode de la machine d électroérosion à l’aide des vis.
▪ Réglage de la profondeur (comparateur 5/30mm).
▪ La surface de contact de la matrice doit être bien polie.
▪ Serrage de matrice: Il faut bien serrer la matrice sur la table de travail de machine.

22. ▪ Il faut remplir le bac de diélectrique avant la marche de la machine.
b – 2 La machine utilisée:
Type de la machine : Charmilles (P 203) Dont les caractéristiques sont :
o Poids de la machine................................................................... 4000kg
o Poids de générateur.....................................................................400kg
o Bac de filtration rempli de diélectrique.......................................2200kg
o Source de courant triphasé avec système de production prévu pour une puissance de
générateur................................................................................ lOkva
o Hauteur max de la broche..............................................................3m
o Générateurs.........................................................................à relaxation
Pour le bon fonctionnement de l'usinage de la machine électroérosion
Doit suive les paramètres suivants :
⮚ Respect de l'espace entre électrode et la matrice

23. ⮚ Positionnement (centrage) de l'electrode
⮚ Renouvellement du diélectrique respecté
⮚ Le bon choix d'un régime de coupe
b – 3 Polissage :
Après l'usinage par électroérosion on est obligé de faire un polissage par ce qu'il y des
gouttelettes et micro fissures. Le polissage, est effectué à l’aide de petites fraises, il peut
nous donner une rugosité finition Ra =3.2, malheureusement le temps de polissage est
très long . Dans notre cas la matrice de crochet le temps de polissage est égal à peu près
à 1 jour. Le polissage est suivi d'un contrôle.
Le polissage se fait dans la zone intérieure de la forme de pièce.

24. b – 3 Montage des électrodes :
Afin de diminuer le temps de montage des électrodes ainsi qu'économiser la matière, on
prévoit : un système facile à réaliser pouvant supprimer les erreurs de formes produites
sur la pièce.
b – 4 Centrage de l'électrode outil :
Disposant du dessin de définition de pièce finie avec cotation (matrice dans laquelle on a
tracé l'empreinte). On prévoit un centrage électrique par lampe témoin de la machine
suivant deux centrages, l'un transversal et l'autre longitudinal dans lesquels on remet le
comparateur à zéro et d'après la cote relevée sur le dessin on centre l'outil en le déplaçant
d'une longueur égale à cette cote.

25. b – 5 Réglage de la distance inter électrode :
Comme pour le centrage de l'électrode outil on fait appel à la lampe témoin et le comparateur.
Après avoir amené l'outil jusqu'à la pièce l'avertisseur (lampe) nous détecte le contact à ce
moment-là, et à l'aide du comparateur qui Sera mis, on peut régler la distance inter électrode
ce qui rendra la course vide de l'outil nul.
b – 6 Renouvellement du diélectrique :
Sachant que le graphite par ses résidus pollue le diélectrique et que ce dernier a pour rôle
principal l'évacuation de la matière enlevée et le refroidissement de la zone de contact des
deux électrodes, on doit prévoir le renouvellement abandon de celui-ci.
b – 7 Choix d'un régime de coupe optimal :
Le phénomène d'électroérosion dépend de l'énergie mise en jeu, on remarque une bonne
corrélation entre l'énergie d'une décharge et la matière enlevée sur la pièce. Donc il faut
décomposer toute opération d'électroérosion en deux-phases :
❖ l ère phase : Une débauche à grande vitesse donc une grande intensité courant et une
rugosité médiocre.
❖ 2ème phase : La deuxième phase et une phase de finition à faible vitesse de travail donc
l'intensité de courant diminuée et un bon état de surface ce qui conduit à u temps de
polissage réduit.

26. b – 8 Fabrication des électrodes :
Pour la fabrication des électrodes il faut suivre les étapes Suivantes :
I. On prend une tôle d'aluminium d'épaisseur qui varie 4+6 mm pour faire le gabarit de
l'outil
I. On dessine la forme de l'électrode (pointage)
I. On coupe cette forme (la lime) et après on ajoute la forme désirée

27. IV. on passe à la machine à copier (DECKEL) pour faire l'outil
IV. On met dans le premier pal pair le gabarit et dans la deuxième une pièce de matière
graphite pour construire la forme de l’outil suivant :