EDM Hilo – Introducción Como introducción al módulo de erosión de hilo (EDM Hilo) se van a tratar de explicar una serie de conceptos generales sobre esta tecnología.
Generalidades La máquina de electroerosión por hilo es una máquina-herramienta que puede cortar un perfil deseado en una pieza por medio de descargas eléctricas que saltan entre la pieza, que va fijada en la mesa controlada por el control CNC, y el hilo (de cobre o latón), que se desplaza continuamente como herramienta.
Máquina de Hilo
La máquina de electroerosión por hilo puede cortar una pieza, independientemente de su dureza, ya que la mecanización se lleva a cabo por un proceso de arranque eléctrico y termodinámico producido por las descargas. Es por esto que se puede utilizar el acero templado como material para las piezas a mecanizar. El control numérico acciona los motores que mueven la mesa, según el perfil que se quiera cortar por la acción de las descargas enviadas desde el hilo. Las señales de mando de los motores se originan en el CNC a partir de la información almacenada en la cinta perforada que ha sido programada previamente según las dimensiones del plano. El generador proporciona los impulsos eléctricos que darán lugar a las descargas que saltarán entre el hilo y la pieza.
Como liquido dieléctrico se utiliza agua desionizada, que se obtiene a partir de agua normal mediante resinas desionizadoras. Este líquido dieléctrico es movido desde su depósito por una bomba que lo envía a la zona de trabajo. Debido a la utilización del hilo comercial de cobre o de latón, el precio del material del electrodo es muy inferior al caso de electroerosión por penetración, en que el electrodo tiene que ser mecanizado para darle la forma necesaria en cada caso. La técnica de electroerosión por hilo no tiene peligro de incendio debido a la utilización de agua y gracias al trabajo completamente controlado automáticamente, es posible dejar la máquina trabajando durante la noche, sin riesgo. La técnica de electroerosión por hilo se utiliza en las siguientes aplicaciones:
Punzones y matrices de corte. Matrices para plástico. Matrices metálicas para pulvimetalurgia. Matrices de extrusión y de embutición. Prototipos, pequeñas series, piezas de recambio. Plantillas. Calibres. Levas de disco. Herramientas de troquelado de corte fino y normal. Electrodos para electroerosión convencional.
Ejemplos de piezas fabricadas mediante electroerosión por hilo
Mediante la técnica de corte por hilo se puede producir en un solo proceso el producto final, así el plazo de entrega del producto puede ser acortado extremadamente, comparado con el sistema tradicional que se sirve de las máquinas convencionales de arranque de viruta. En la mayor parte de las aplicaciones consideradas, la electroerosión por hilo permite una reducción de costos de fabricación entre el 30 y el 60% en comparación con procedimientos convencionales.
Máquina ONA-EBAGOKI
Ventajas de la aplicación de la electroerosión por hilo La electroerosión por hilo presenta, en relación con los métodos convencionales, ventajas en las áreas de concepción de las piezas, preparación del trabajo y mecanizado. Por otra parte, su flexibilidad y las posibilidades que ofrece en cuanto a una integración del trabajo, desde la concepción del mismo hasta la fabricación final, garantizan una organización y resultados muy superiores a los métodos convencionales. A continuación se detallan las ventajas específicas de cada área, así como su justificación: Concepción de las piezas
Utillajes más compactos, debido a la posibilidad de suprimir chasis de matrices.
Simplificación de piezas, por la posibilidad de realizar matrices más complicadas. Normalización de elementos, por la utilización de placas normalizadas sobre las que se pueden mecanizar mediante la electroerosión con hilo toda clase de orificios de corte, centrado, etc.
Preparación del trabajo
Preparación rápida del trabajo, no es necesario el estudio de electrodos ni su fabricación. Puesta en fabricación inmediatamente, el plazo de puesta en fabricación a partir del diseño puede ser inferior a una jornada. Tecnología simplificada, las variables de trabajo son menos que en el mecanizado convencional.
Fabricación
Tiempos de fabricación reducidos, volumen de material a arrancar mínimo. No son necesarios utillajes, el electrodo de hilo es universal y sirve para cualquier configuración de pieza. Trabajo automático, el trabajo se desarrolla sin vigilancia suplementaria. Alta utilización de la máquina, como consecuencia de la posibilidad de trabajo automático. Mano de obra sin cualificación especial, porque el mecanizado mediante electroerosión por hilo, no exige conocimientos tecnológicos previos especiales y el operario puede ser formado en poco tiempo.
Calidad
Menos rechazos, debido a que el trabajo se desarrolla automáticamente y a la posibilidad de comprobación gráfica previa del programa. Tiempos de control reducidos, los controles intermedios no son necesarios. Rebarbas mínimas en las piezas obtenidas con el utillaje, debido a la precisión de ajuste de punzones y matrices. Se evitan las deformaciones de tratamiento térmico, puesto que el tratamiento se realiza antes del corte.
Flexibilidad
Facilidad de modificación, los programas pueden ser fácilmente modificables sobre la misma máquina. Rapidez de puesta a punto, posibilidad de corte rápido de prototipos para su ensayo.
Integración
Posibilidad de coordinar, de manera sencilla, el diseño, la preparación del trabajo y la fabricación, en virtud de las facilidades ofrecidas por el sistema de corte por hilo y la programación de la máquina.
Clasificación de las Piezas
En los trabajos de erosión de hilo se pueden encontrar diferentes tipos de piezas, ateniéndose a la geometría. Las diferentes formas geométricas se pueden clasificar en dos grandes grupos:
Un Contorno + Un Angulo: Las piezas cuya geometría viene definida por un contorno (perfil) y una simple inclinación del hilo. Este ángulo de inclinación del hilo se puede considerar bien a derecha o bien a izquierda. Además dicho ángulo, puede ser variado a lo largo del contorno, tanto en su magnitud como en su dirección. Este grupo de piezas puede abarcar más del 99% de la producción habitual.
Dos Contornos: Las piezas cuya geometría viene definida por dos contornos diferentes, los cuales representan los perímetros superior e inferior. Estas piezas no llegan a suponer (salvo en contadas excepciones) el 1% de la producción.
Inclinación del Hilo Tal como ha quedado dicho en el punto anterior, las piezas cuya geometría se engloba en el primer grupo (un contorno + un ángulo), se pueden definir por una inclinación del hilo a derechas o a izquierdas. Para aclarar lo que representa inclinar el hilo a derechas o a izquierdas, se dispone de la figura que se muestra a continuación.
Inclinación del Hilo
Para aclarar con más detalle como se determina si el hilo se inclina a derechas o a izquierdas, se puede recurrir al siguiente método: se ha de observar el hilo en la dirección de avance en el momento de cortar la pieza, después se ha de prestar atención a la parte del hilo que queda por encima de la pieza; pues bien, si la parte superior del hilo se desplaza hacia la derecha, esto significa que el hilo se está
inclinando a derechas, mientras que si el desplazamiento lo lleva a cabo hacia el lado izquierdo, esto significa que el hilo se está inclinando a izquierdas. Por otro lado cabe destacar que cuando se está generando un programa CN, es exactamente igual generar un código de inclinación a derechas de un ángulo especificado, que generar el código de inclinación a izquierdas con el valor inverso (negativo) del mismo valor del ángulo. Esto es, el control numérico entenderá de igual modo un código de inclinar 5 grados a derechas que -5 grados a izquierdas, y viceversa.
Parámetros de Corte En la tecnología del corte por hilo se han de tener en cuenta varios parámetros, los cuales están continuamente relacionados entre sí. A continuación se enumeran algunos de estos parámetros: Parámetros de Potencia: - Tensión del Hilo - Velocidad del Hilo - Pausas etc... Sobreespesor: - Offset Estos parámetros varían en función del material a mecanizar, la calidad del mecanizado a obtener, etc...; los valores de dichos parámetros es frecuente encontrarlos en la información entregada por el fabricante de la máquina, en algunos casos en los manuales de usuario y en otros casos incorporados en el propio control numérico. Offset: El offset es un valor igual al radio del hilo más el "GAP". Esto es, un hilo de 0.25 mm de diámetro realiza una ranura al mecanizar, de mayor tamaño. La diferencia entre la anchura de la ranura realizada al cortar y el diámetro del hilo, es a lo que se llama "GAP". El valor del GAP varía en función de ciertos parámetros. Algunos de estos parámetros son: material a mecanizar, condiciones tecnológicas seleccionadas para el corte, etc...
Tipos de mecanizado La diversidad de piezas a cortar por erosión de hilo puede conllevar diferentes tipos de mecanizado. Uno de los modos de clasificar, de una forma sencilla, los tipos de mecanizados que se pueden realizar es el siguiente:
Mecanizados de un solo contorneado (una sola pasada). Mecanizados de varias pasadas (desbaste y acabado). Como más adelante se explicará, esto es posible debido a la posibilidad de dejar cuellos (pestañas) inicialmente. Estos cuellos se cortan una vez que se ha terminado de mecanizar el contorno. Este tipo de mecanizado suele requerir que se
modifiquen los parámetros de corte (tanto los de potencia, como el offset) entre las diferentes pasadas de contorneado. Los mecanizados con cuellos se llevan a cabo debido a dos principales causas:
con el fin de conseguir mayor calidad en la pieza final, tanto en lo referente a conceptos dimensionales, como superficiales. con el fin de poder cortar más de un contorno en un mismo programa cuando la máquina dispone de sistema de enhebrado automático.
Sistema CAD/CAM 2D EDM El software que vamos a utilizar es el ProCAM 2D, que es el sistema CAD/CAM de TEKSOFT para Windows, del cual explicaremos su módulo EDM. Este software se puede conseguir, en versión de prueba y sometido a ciertas restricciones, directamente de la página web de TekSoft www.teksoft.com. Entre sus características más destacadas respecto a su módulo EDM están las siguientes:
Permite el modelado y el cálculo de la trayectoria de la herramienta para piezas de 2 ejes con ángulo de inclinación del hilo constante o variable. Soporta el modelado y el cálculo de la trayectoria de la herramienta para piezas de 4 ejes (2 contornos). Soporta varias transiciones de esquinas y cambios en la inclinación, offset y potencia en cualquier punto a lo largo de la trayectoria de herramienta calculada. Inserta automáticamente comandos de enhebrado y corte del hilo si estos son soportados por la máquina CNC. Soporta compensación elíptica en trayectorias de herramienta de hilo de 4 ejes. Permite programar múltiples pasadas para operaciones de desbaste y acabado con cálculo automático del corte del cuello (pestaña).
Los requerimientos básicos del sistema para este software son:
Windows 95, 98 or NT CPU: Pentium RAM: 32 MB mínimo (128 MB recomendados para mecanizado de superficies)
Ejemplos de piezas fabricadas mediante electroerosión por hilo
Secuencia del proceso CAD/CAM 2D para el módulo EDM A continuación se va a explicar la secuencia de pasos a seguir para generar un programa CNC mediante la programación CAD/CAM 2D. Para llevar a cabo esta explicación se va a partir de la selección de un postprocesador (generador de programas) el cual tiene la función de convertir en programa de control numérico las diferentes trayectorias del hilo que hayan sido generadas. En este caso se va a seleccionar el postprocesador PRIMA o PRIMAENH (Prima enhebrado para máquinas con enhebrado automático) de ONA ELECTROEROSION. Se ha de aclarar que tanto el manejo del sistema, como el proceso de trabajo a seguir, es exactamente igual para todos los postprocesadores. Esto quiere decir, que no importa que la máquina disponga de enhebrado automático o no, o que el control numérico sea Sodick, Agie o cualquier otro. Secuencia de operaciones
Los pasos que se siguen para generar un programa CN mediante la programación del sistema CAD/CAM 2D de TekSoft para Windows son los siguientes:
1.
2. 3. 4.
5. 6. 7. 8.
Dibujar en el sistema CAD la geometría necesaria para la configuración de las operaciones de mecanizado, para ello se habrá de dibujar, al menos, todos los contornos que intervengan en el mecanizado, o bien podremos importar la geometría directamente de otro sistema CAD mediante algunos de los interfaces DXF, IGES o CDL. Seleccionar el postprocesador, esto supone seleccionar el control numérico al cual se pretende enviar posteriormente el programa CN generado. Configurar el Sistema, se han de introducir unos valores generales a una serie de parámetros los cuales condicionarán el mecanizado. Definir las herramientas, en este punto es donde se introducen al control numérico todos los parámetros tecnológicos de corte con los que tanto el postprocesador como el control numérico estén configurados para enviar en el propio programa CN. Generar los contornos, los contornos son las geometrías de los diferentes cortes a realizar en un mismo programa de control numérico. Generar las superficies, se indica el tipo de pieza que se desea cortar: corte vertical (2 ejes), corte a un ángulo constante (2 ejes), corte con variaciones de ángulo (2 ejes) o cortes generados mediante dos contornos diferentes (4 ejes). Generar los caminos de herramienta, se indica el tipo mecanizado que se desea realizar: una única pasada o varias pasadas. Postprocesar el fichero CAM para obtener el código CN.
Vamos a ver todos estos pasos con una serie de ejemplos, empezando por uno sencillo donde se siguen uno a uno y paso por paso los puntos anteriores detallando todos los comandos a ejecutar, y continuando por otros un poco más complejos donde se obvian algunos comandos ya explicados en el primer ejemplo y solo se describen comandos que aporten conceptos nuevos no explicados previamente. Se han incorporado una serie de películas para visualizar el funcionamiento de las distintas operaciones. Para observarlas se necesita el visor de SCREENCAM (897Kb) (scplayer.zip 411Kb). A lo largo del desarrollo de estos ejemplos se van a ver las distintas posibilidades de mecanizado mediante hilo EDM: Respecto a los contornos de definición podemos ver los siguientes casos:
2 ejes y ángulo constante a lo largo del contorno. 2 ejes y ángulo variable a lo largo del contorno. 4 ejes (2 contornos de definición).
Respecto a los tipos de contorneado podemos distinguir:
Contorneado simple, una sola pasada. Contorneado múltiple, varias pasadas de desbaste y acabado. EDM destructivo, se utiliza para comer material en agujeros y cajeras.
