¿Cómo manejar partes altas de electroerosionado con hilo?

Hacer lo que los otros no pueden. Ese ha sido el mantra de Extreme Wire EDM desde sus inicios. Sus propietarios comprendieron que la clave para tener éxito en el juego del electroerosionado no era sólo tomar los trabajos intrincados y las grandes piezas de trabajo que su competencia no podía manejar, sino también descubrir los procesos y las prácticas para hacer de este un nicho rentable. Los propietarios no tuvieron ninguna duda en pagar una gran suma por equipos avanzados, porque sabían que el retorno vendría con el tiempo en forma de una mejor producción. La estrategia está sirviendo, pues las ventas de la compañía se han incrementado 25% cada año desde sus comienzos en 1998, y su lista de clientes continúa creciendo.

Con los años, Karl y Brian Bernt, copropietarios y hermanos, han comprado máquinas con tamaños de mesa cada vez más grandes, reflejando una tendencia hacia trabajos de moldes de mayor tamaño en Estados Unidos. Sin embargo, estas máquinas con capacidad para acomodar tales piezas de trabajo, son sólo una parte del rompecabezas. Las fijaciones efectivas y los cambios rápidos de trabajos resultan igualmente vitales, porque un mecanismo ocioso no genera dinero.

Reducir el tiempo de alistamiento es un problema común, sin importar el proceso de mecanizado. El electroerosionado con hilo, sin embargo, es inusual en la medida en la que la sección central de la mesa de trabajo de la máquina es hueca, permitiendo a los cabezales guiar el hilo a través de sus cortes. La importancia de esto radica en que el hilo de corte no puede alcanzar la porción de una pieza de trabajo que esté en contacto con la mesa. Eso significa que la pieza de trabajo tendrá que apartarse rápidamente y acomodarse una segunda vez para cortar el área antes inaccesible. Como comenta Karl Bernt, esas ligeras diferencias están perdidas para algunos fabricantes de moldes que, a menudo, piensan que los talleres de electroerosionado con hilo sólo pueden poner un bloque de molde en una máquina y comenzar a cortar.

Para partes extremadamente grandes o largas, puede no haber alternativa para sujetar la pieza de trabajo directamente sobre la mesa. Por otro lado, los componentes más pequeños se prestan para un sistema de fijación modular con pallet que Extreme usa con buenos resultados. Este sistema de cambio rápido ofrece una forma de cambiar trabajos en materia de minutos, lo cual incrementa la cantidad de tiempo de corte para cada máquina. También ofrece una forma de llevar las partes fuera de la mesa para permitir, en algunos casos, el mecanizado completo en un solo alistamiento.

Acerca de la sujeción
Karl Bernt, veterano con 15 años de experiencia en electroerosionado con hilo, después de trabajar en algunos talleres de fabricación de moldes, decidió comenzar su propia compañía. Extreme tiene raíces clásicas de garaje: en este caso, era un garaje en funcionamiento para reparación de autos. En aquellos días, no era sorprendente encontrar a Bernt ocupando la noche allí para sacar más tiempo usando el Robofil 290, que había adquirido nuevo en Agie Charmilles (Lincolnshire, Illinois, E.U.). Pronto compró los derechos del negocio a su compañero, el propietario del garaje, y se mudó a Grandville, Michigan, Estados Unidos. Bernt pagó el alquiler de la instalación actual de la compañía durante los ocho años anteriores y no tiene planes inmediatos de comprar su propio edificio. Como explica, el alquiler es económico y sus máquinas ya están pagas, de modo que él escoge gastar su dinero en lo que le hará producir más.

Extreme tiene actualmente cinco unidades de electroerosionado con hilo Charmilles Robofil y una electroerosionadora para barrenado (hole popper) HD20. Tres de estas máquinas están en red para agilizar la carga de programas de piezas y monitorear las máquinas fuera de sitio. Cuatro de las cinco máquinas de hilo tienen capacidad de roscado automático con hilo y corte sumergido. Ninguna máquina es del mismo tamaño de otra, lo cual brinda la opción de que una parte se ajuste lo mejor posible a la máquina.

El sistema de fijación modular de Hirschmann Engineering USA (Buffalo Grove, Illinois) puede usarse en cualquiera de estas máquinas. Sus tres componentes principales son una unidad de sujeción, un pallety una prensa de tornillo. La unidad de sujeción se asegura a los agujeros roscados existentes localizados alrededor de la mesa de la máquina. Las mandíbulas de la prensa de tornillo, instaladas en el pallet, sujetan la pieza de trabajo desde los lados (en el caso de una prensa horizontal) o en la parte superior e inferior (prensa vertical). Un mecanismo de bloqueo en la unidad de sujeción asegura el ensamblepallet/prensa de tornillo/pieza de trabajo a la mesa, hasta una precisión de posicionamiento y repetibilidad de 0,002 mm (0.00008 pulgadas). Una o más unidades de sujeción pueden ubicarse en cualquier punto alrededor de la mesa. Cuando se sujeta, el pallet extiende la pieza en el centro de la mesa, donde los cabezales de corte tienen una mejor oportunidad de alcanzar la pieza de trabajo completa.

Cada nuevo trabajo que usa el sistema de fijación con pallet comienza en la estación de alistamiento de herramental de Extreme. Una unidad de sujeción del sistema fijación se instala en la mesa de granito de la estación. Durante el alistamiento, un pallet con prensa de tornillo se fija en la unidad de sujeción y las mandíbulas de la prensa se juntan con fuerza para agarrar la pieza de trabajo.

La prensa de tornillo vertical utiliza mandíbulas dobles que se ajustan independientemente para sujetar piezas de trabajo de varias alturas. Ya que las dos mandíbulas se instalan por separado en el pallet, también pueden asegurar partes que podrían tener espesores diferentes en los puntos de sujeción. Bernt ha trabajado con Hirschmann durante años para desarrollar mandíbulas verticales más altas, que sostengan piezas de trabajo de mayor espesor. Las versiones actuales pueden asegurar partes hasta de 115 mm de altura y tienen capacidad de 66 libras (aunque Extreme ha instalado partes hasta de 100 libras de peso). Bernt prueba ahora mandíbulas que pueden asegurar piezas de trabajo hasta de 160 mm de altura.

La decisión de agarrar la parte horizontal o verticalmente depende, en gran medida, de la geometría de la pieza de trabajo, del perfil a cortar, de la cantidad de material extra que el fabricante de moldes provee para la sujeción, y de dónde debe indicarse la parte. La sujeción vertical de las piezas de trabajo algunas veces permite un mejor acceso a una esquina para levantar cuando se indique un nuevo trabajo. Las prensas de tornillo horizontales pueden interferir con los cabezales de la máquina y obstaculizar el acceso del hilo a ese sitio. Esto puede afectar también la cantidad de corte que es posible completar, ya que los cabezales deben parar cerca de la prensa para evitar colisiones. En este caso, se requerirían dos alistamientos para mecanizar la parte. Hay algunas instancias similares en las cuales las mandíbulas verticales podrían esconder una sección de la pieza de trabajo que requiere mecanizado, de modo que las mandíbulas horizontales podrían ser una mejor elección.

Tiempo de quemado
El taller programa los trabajos con tiempos de quemado cortos para el tiempo diurno y luego alista trabajos que tienen tiempos de quemado largos para realizarlos durante la noche o el fin de semana. Gran número de unidades de sujeción pueden instalarse alrededor de la mesa para permitir el alistamiento de varios trabajos, pero normalmente no se hace durante el día. Esto se debe a que el tiempo de programación de varios trabajos podría tomar mucho más tiempo que un solo trabajo. El sistema de fijación permite sacar más rápido un trabajo terminado, colocar otro, cargar un nuevo programa de parte y comenzar a cortar. El trabajo desatendido durante horas, por otro lado, no se presta para alistamiento de varias partes alrededor de la mesa.

Algunos de los trabajos difíciles que la compañía ha obtenido después involucran ángulos de corte drásticos, requeridos generalmente para placas en bloques de moldes o áreas variables en matrices o dados. Las mesas seno montadas directamente en la mesa de la máquina podrían usarse para dar estos ángulos, pero entonces los beneficios del sistema de fijación modular se perderían. Bernt ha modificado los cabezales de tres de las máquinas de hilo de la compañía para realizar cortes a 45 grados, aproximadamente 15 grados más que la oferta original de las máquinas.

El posicionamiento repetible de la pieza de trabajo en el sistema de fijación con pallet es útil cuando un cliente tiene un trabajo ‘caliente’ que debe entregarse rápidamente. Extreme es capaz de parar un trabajo que esté en proceso en una máquina, instalar y cortar el nuevo trabajo, y luego montar y terminar el trabajo interrumpido. El taller adicionó una placa de montaje en su electroerosionadora para barrenado (hole popper), sobre la cual podrían montar una unidad de sujeción del sistema de fijación. La capacidad de fijación con cambio rápido en la máquina para barrenado es útil cuando, por ejemplo, luego de comenzar un trabajo en una máquina de hilo, se cae en la cuenta de que el cliente olvidó uno de los agujeros iniciales. En lugar de retirar la pieza de trabajo de las mandíbulas de la prensa de tornillo y perder la posición de la parte en la máquina, el ensamble completo pallet/prensa/pieza de trabajo, puede retirarse de la mesa de la máquina de hilo y cargarse en la unidad de sujeción de la electroerosionadora para barrenado. Una vez se adiciona el agujero, el ensamble de pallet completo puede instalarse de nuevo en la unidad de sujeción de la máquina de hilo para completar el trabajo de corte.

La electroerosionadora de hilo también se ha equipado con una guía de barrena universal para eliminar la necesidad de comprar guías específicas para diámetros de barrena dados, lo cual sería muy costoso. La guía universal, que se ajusta a varios tamaños de barrena, permite a Extreme mantener en inventario 40 diámetros de barrena diferentes (pero no 40 dados diferentes). Para ajustar un nuevo tamaño de barrena, se fijan tres dados alrededor de la barrena para guiarla mientras taladra un agujero.

Trabajos más grandes
Extreme mecaniza piezas de trabajo que son demasiado grandes para usarse con el sistema de fijación modular y requieren métodos de sujeción convencionales. Para partes inusualmente largas, la compañía retiró el tablero de acceso del robot de su máquina Robofil 440 y fabricó un encerramiento de modo que la máquina pueda aceptar partes mucho más largas que el ancho de la mesa. La búsqueda por mecanizar partes grandes es también una razón por la que casi toda máquina de hilo tiene capacidad automática de roscado. En casos como la parte mostrada en la imagen 3, el roscado manual sería imposible. El roscado automático también resulta ventajoso para piezas de trabajo que requieren varias operaciones de corte para permitir el mecanizado sin atención humana.

Extreme utiliza hilo estratificado en tres de sus máquinas y recomienda hilo CC en sus dos máquinas CC. Aunque es más costoso que el bronce, el alambre o hilo estratificado se usa para la mayoría de trabajos porque corta más rápido. El hilo de bronce se usa para partes de más de 6 pulgadas de altura, porque puede mantener mejor una pared recta y precisa. Normalmente, el hilo de diámetro grande también permite que la máquina corte más rápido, de modo que la compañía utiliza hilo de diámetro 0.010 pulgadas para diferentes trabajos. El espesor del hilo está limitado por el tamaño de radio de las características.

Ya que las partes más altas crean más viruta y ocasionan un taponamiento más rápido de los filtros, Extreme es totalmente disciplinado en el mantenimiento de rutina de las máquinas. Además, la velocidad de corte podría reducirse y la presión de descarga se incrementaría para descargar la viruta del corte. Bernt cree que el secreto para el electroerosionado con hilo efectivo es una descarga adecuada. Antes que todo, retira el material de residuo para permitir que el hilo queme mejor nuevo material. Segundo, ayuda a mantener la rectitud del hilo durante el corte. Finalmente, elimina las condiciones secas que producen chispa en máquinas no sumergidas. El corte sumergido también ayuda en el proceso de descarga para permitir ángulos más inclinados y partes con más precisos contornos.

Consejo amable
Bernt sugiere que los fabricantes de moldes discutan la porción de electroerosionado con hilo de sus proyectos con su taller de electroerosionado, de modo que las piezas de trabajo sean preparadas para facilitar tal operación. Algunos fabricantes de moldes piensan que están haciendo un favor a los talleres al retirar una gran cantidad de material de los bordes de la pieza de trabajo. Esto en realidad puede hacer más daño que bien. Un corte con alambre cerca del borde de la parte tiende a vibrar, causar un bajo acabado superficial de la pared y reducir drásticamente la velocidad de corte. Como mínimo, debe haber 0.1 pulgadas de material alrededor de los bordes para permitir buenas condiciones de descarga y lograr un acabado de calidad, sugiere Bernt. Además, es mejor que los lados del bloque sean rectificados o mecanizados al final.