EDM: consejos para escoger la máquina correcta

Los equipos de electroerosión son una necesidad complementaria en el taller ya que permiten realizar operaciones que, en los maquinados convencionales, resultan casi imposibles. Es crucial evaluar cuidadosamente el tipo de máquina a adquirir en función de las aplicaciones para las que se destine y estar atentos a elementos como la calidad de mesa de bancada y de las guí­as, los sistemas de verificación de indicadores para su mantenimiento, además del uso del hilo adecuado para cada propósito. En este texto el autor propone algunas ideas para que, desde la preconfiguración hasta la alimentación automática, consideremos los aspectos claves.

 

El proceso de electroerosión por hilo permite cortar geometrí­as que simplemente no serí­an posibles de generar con procesos tradicionales. Esta tecnologí­a puede aplicarse para cortar piezas de materiales difí­ciles de mecanizar, y el nivel de precisión, complejidad y el acabado superficial que se logra con este proceso hoy en dí­a lo hacen apto para aplicarse incluso como etapa final en industrias como la aeronáutica, médica y de electrónicos. Su nicho tradicional ha sido el de la fabricación de partes para herramental, como troqueles, punzones, boquillas de extrusión y se utiliza cada vez más en la fabricación de caracterí­sticas funcionales en moldes de inyección.

Como sucede en todos los casos de escogencia de maquinaria, no existe una sola máquina que cumpla absolutamente con todos los requerimientos de cada cliente. Sobre todo, al incluir el factor precio en la ecuación. Las más rápidas, capaces y precisas pueden subir la factura en el rango alto de los cientos de miles de dólares. Pero también es posible conseguir máquinas sencillas en las decenas de miles de dólares. En el caso de una máquina de electroerosión por hilo, se busca que la velocidad de corte sea la más alta posible, con el menor gasto de hilo, alta durabilidad de sus piezas de desgaste, que pueda cortar piezas de gran altura y sobre todo una excelente capacidad de trabajo sin necesidad de supervisión.

Sin supervisión

Seguramente, todos los que han erosionado con hilo alguna vez saben lo que se siente volver a la mañana siguiente, después de dejar la máquina para que terminara un trabajo durante la noche, para darse cuenta que no avanzó sino algunos milí­metros de corte y no pudo continuar por no poder enhebrar el hilo después de una rotura. Y es que, a la hora de escoger una máquina para esta tecnologí­a, uno de los aspectos que más interesan para sacar provecho a la inversión, es su utilización en la mayorí­a de horas posibles en el año.

Teniendo en cuenta que los fines de semana y festivos pueden llegar a ser hasta 30 % de las horas totales disponibles, se vuelve cada vez más importante contar con un proveedor de máquinas de electroerosión que pueda ofrecer sistemas que hagan que los equipos trabajen sin supervisión, incluso durante dí­as enteros.

 

Para esto es necesario contar con dispositivos de enhebrado automático de hilo, para pasar de un bolsillo de corte a otro sin ayuda del operario. Este sistema debe ser lo suficientemente robusto para lograr enhebrar el hilo también en el caso de rotura del mismo en condiciones complejas, de ángulo o de ranuras estrechas y grandes alturas de corte.

 

Además de esto, existen máquinas que ofrecen como opción poder cargar carretes de hilo grandes, de hasta 25 kg, que permiten tener suficiente material de electrodo para todos los trabajos. Por último, por supuesto, está la opción de automatizar la carga y descarga de piezas en la máquina mediante robots.

Dependiendo del tipo de producción, algunos temas de calidad de los componentes de la máquina son claves. Comenzando con la mesa de trabajo. Algunos fabricantes se toman la molestia de endurecer la mesa de trabajo para garantizar que, por muchos años, las piezas que se colocan allí­ permanezcan perpendiculares al hilo y no se levanten al ajustarlas debido a rayones o impactos que generan falta de uniformidad de la superficie de apoyo. Una buena máquina también se mide por ser menos intensiva en mantenimiento, con guí­as y escobillas durables, sistemas que verifiquen el estado de los filtros y la concentración de iones en el dieléctrico, que tradicionalmente es agua desionizada.

Más productividad con nuevos desarrollos en el generador y doble hilo

Los desarrollos en maquinaria de corte con hilo por electroerosión han aumentado el uso de este sistema en la manufactura de moldes, debido al incremento en velocidad de corte, mejora de la calidad superficial, su reducción sensible en la profundidad del material afectado térmicamente (grietas y cambio en la microestructura) y, por supuesto, debido a la mejora continua en la precisión geométrica del maquinado, lo cual lo hace indicado para la fabricación final de guí­as y ranuras para insertos, entre otras aplicaciones.

Al igual que en el proceso de electroerosión por penetración, la fabricación de una superficie de baja rugosidad mediante el corte con hilo se logra rebajando secuencialmente la cantidad de energí­a de las descargas eléctricas, removiendo así­ cantidades más y más pequeñas de material, con lo cual se logran cráteres de menor profundidad y diámetro.

 

 

Estudios desarrollados por centros de investigación en conjunto con empresas fabricantes de maquinaria y de hilos para electroerosión han determinado que la mejor productividad se da cuando se cambia de hilo dependiendo de la aplicación.

Por ejemplo, para el desbaste grueso se utiliza un hilo de bronce recubierto de diámetro grande (0.25 – 0.3 mm) y los pases de acabado superficial se hacen con un hilo diferente, como un hilo estándar, sin recubrir, de 0.1 mm de diámetro, para reducir costos.

De esta manera se puede lograr lo mejor de los dos mundos. El hilo de diámetro mayor soporta descargas eléctricas de gran energí­a, aumentando la tasa de remoción de material, y así­ se incrementa también la tasa de corte (es factible alcanzar valores de hasta 400 mm2/min). El hilo de diámetro menor, con sus descargas eléctricas menores, da un mejor acabado superficial y puede lograr geometrí­as finas, entrando en esquinas que el hilo más grande no podrí­a fabricar.

Enhebrado automático

El sistema funciona con una unidad de revenido del hilo. Al sumarlo a los sistemas de enhebrado con chorro de agua, se logra un proceso de enhebrado automático de muy alta confiabilidad. Durante el sistema de revenido, el hilo se calienta, se tensa y se le corta la punta. Esto con el fin de que el extremo libre esté lo más recto posible, ya que debe cruzar por la ranura del material, entrar por la boquilla inferior y ser halado por el sistema de transporte del hilo, todo esto automáticamente en una pieza sumergida en el dieléctrico.

Si la necesidad del taller no es de alta precisión ni de geometrí­as de gran complejidad, existen máquinas que solo generan conicidades de hasta 5° y prometen una precisión de posicionamiento de máximo 0.02 mm con velocidades de corte de solo 180 mm2/min.

 

Este tipo de máquinas pueden ser suficientes para un taller que quiere aprovechar el proceso de la electroerosión para cortar piezas de gran altura en materiales difí­ciles de mecanizar, pero que no necesariamente debe producir una pieza final en esta máquina, o donde las superficies de corte no son las que van a llevar la funcionalidad del producto.

 

Es importante escoger una máquina que tenga las últimas caracterí­sticas para ahorrar costos. Por ejemplo, algunas máquinas tienen un modo que minimiza el consumo de hilo al reducir su velocidad de alimentación. Las máquinas que ahorran energí­a y consumibles optimizando el flujo de dieléctrico apagando ciertas bombas o ciclos de filtrado cuando no son necesarios, son una gran opción hoy en dí­a.

Dieléctrico de aceite

Para el caso de las aplicaciones con mayores exigencias de acabado superficial y de precisión, algunos fabricantes de maquinaria, como GF Agie Charmilles, han desarrollado máquinas de corte por hilo usando dieléctrico basado en aceite. Las principales ventajas que tiene el uso de este sistema es que las piezas que están sumergidas no presentan corrosión. Aún cuando los generadores de la mayorí­a de las máquinas con tanque de agua hoy en dí­a tienen sistemas que evitan en gran parte los problemas galvánicos propios del proceso, siempre hay momentos en que la pieza está sumergida sin que el generador esté encendido. En estos casos, se genera corrosión en piezas de acero, o incluso en carburos de tungsteno, donde la matriz de cobalto se pierde y debilita las piezas, en muchos casos en los filos y bordes.

Otra ventaja del aceite es que las piezas alcanzan un mejor acabado superficial. Se pueden lograr valores de hasta Ra 0.05 µm con bordes mucho más afilados. Esto reduce notablemente el esfuerzo de procesos posteriores de lapeado o pulido, disminuyendo los costos de fabricación. Hoy, todaví­a existe una desventaja clave, que es la velocidad de corte en este tipo de máquinas: aún sigue siendo menor que cuando se corta en agua. De esta manera se vuelve necesario para el usuario evaluar hasta dónde le es razonable reducir cierto nivel de productividad cuando sus piezas requieren el nivel de precisión o de protección contra la corrosión que ofrece una máquina con tecnologí­a para dieléctrico de aceite.

Cortes rectos

Para reducir la vibración del hilo cuando está haciendo un giro en una esquina, es importante que las máquinas tengan una estrategia definida para optimizar los parámetros de corte.

 

Estas estrategias incluyen disminuir la potencia eléctrica del generador, aumentar la tensión del hilo y regular el flujo de dieléctrico para mantener el mismo offset con respecto a la pieza, para evitar la solución más común en la industria, que siempre ha sido ralentizar la velocidad de avance en las esquinas, lo que claramente reduce la competitividad del proceso.

 

Otros controles de máquina incluso hacen una doble pasada en las esquinas. Primero, con una alta potencia, que puede dejar el corte con la protuberancia propia del hilo que se deforma durante la curva y, luego, se devuelve con menos potencia de corte, pero mayor velocidad para remover las imperfecciones. Este tipo de estrategias permite tener paredes con rectitudes que alcanzan los 1 o 2 µm, especialmente necesarias en la fabricación de troqueles finos.

Agarre y preconfiguración

El tema del alistamiento previo de las piezas incluye también la fabricación de los agujeros para enhebrar el hilo. Aunque hay máquinas que ofrecen este sistema como accesorio interno, su uso hace que se pierda tiempo principal de corte por hilo. Por esta razón es mejor tener una máquina de perforado rápido dedicada a hacer este tipo de agujeros en muy poco tiempo y por un costo muy bajo.

 

Aun cuando las máquinas tienen sistemas de localización de las piezas, centrado de agujeros, generación de ófsets de posicionamiento, entre otros, usando el hilo como 'palpador', se debe tener en cuenta que, si se hace esto para cada pieza en una producción en serie, se perderá tiempo valioso de máquina para el corte.

 

Por esto se sugiere que se realice la mayor cantidad posible de pre localización y referenciamiento de las piezas en estaciones fuera de la máquina, para que los trabajos puedan comenzar con el menor tiempo posible de medición antes del corte.

Pensar en la pieza que cae

El trabajo desatendido en electroerosión por hilo tiene la desventaja de tener que prepararse para la caí­da de los núcleos de material sobrante cuando se corta un bolsillo en una pieza. Si no se tiene ninguna precaución, este núcleo puede caer sobre las boquillas, golpear el hilo y romperlo fácilmente o trabar el movimiento de la máquina. Tradicionalmente esto se soluciona utilizando cintas adhesivas, pegantes epóxicos, e incluso en algunas ocasiones pegantes conductores de la electricidad.

Los últimos desarrollos tienden a usar la misma presión de las boquillas de chorro, que pueden configurarse con diferentes valores tanto arriba como abajo. Se puede hacer caer el núcleo recortado incrementando más la presión de la boquilla superior que la inferior. Si se quiere recoger el núcleo por encima del agujero se incrementa la presión inferior sobre la de la boquilla superior. Este último sistema está reservado normalmente para núcleos pequeños. Para los de gran tamaño sigue siendo necesaria una programación cuidadosa que deje algunos puntos de sujeción antes de que se corte completamente la pieza y sea sujetada.