Las aplicaciones en expansión de la electroerosión por hilo

Nov 21, 2023

Foto cortesía de Makino.

El mecanizado por electroerosión (EDM) por hilo existe desde hace décadas, pero esta tecnología nunca ha eclipsado otros procesos de mecanizado en el taller. Esto se debe a que la electroerosión por electroerosión ofrece una interesante propuesta de valor: es capaz de cortar cualquier pieza que sea conductora, independientemente de su dureza, donde la eliminación de metal convencional es desafiante o imposible, pero el proceso en sí es gradual. Los expertos coinciden en que los comercios siempre han estado algo recelosos a la hora de adoptar esta tecnología.

"EDM ha tenido el estigma de ser un arte negro", dijo Brian Pfluger, gerente de línea de productos de EDM, Makino, Mason, Ohio. "Los talleres con poca o ninguna experiencia no estaban dispuestos a explorar esta tecnología, pero ciertamente ha habido un cambio últimamente".

"Aunque la electroerosión por hilo aún tiene una pequeña participación de mercado, definitivamente tiene su lugar", dijo Steve Raucci, gerente de productos de electroerosión de Methods Machine Tools, Inc. "La industria aeroespacial y médica son algunos de los sectores industriales que implementan la electroerosión, pero las La industria es otro gran actor en el mercado de la electroerosión. La electroerosión es un proceso lento, pero todavía hay piezas que se deben producir con alambre. A veces, no hay otra forma de hacerlo".

Los fabricantes se han centrado en cuán pequeño y fino podría ser el proceso de EDM. Sin embargo, en los últimos años, el proceso en sí se ha estancado un poco. Ha habido algunas áreas de mejora. Por ejemplo, los expertos argumentaron que incluso hace 10 años, los componentes aeroespaciales críticos para la seguridad nunca se habrían producido en un EDM. Sin embargo, las fuentes de alimentación y el cable se han adaptado para garantizar que las piezas se puedan producir sin necesidad de refundición y con diferentes espesores de material con facilidad.

"Cuando necesita producir esquinas afiladas o nervaduras profundas, características que una herramienta de fresado convencional no puede alcanzar, la electroerosión por hilo es una excelente opción", dijo Sean Smith, gerente de ventas de Canadá, GF Machining Solutions, Mississauga, Ontario. "Estas máquinas son versátiles, y especialmente vemos una necesidad en áreas donde los materiales son cada vez más duros, con un alto contenido de níquel, lo que ejerce una mayor presión sobre las herramientas y los husillos. La electroerosión por electroerosión es perfecta para estas aplicaciones".

EDM ha capturado una cuota de mercado única, y aunque ciertas características se han estancado, un desarrollo ha llegado en tamaño de envolvente de trabajo.

"Estamos viendo un aumento en el tamaño de las piezas en las industrias a las que tiende a servir EDM", dijo Evan Syverson, gerente comercial de aditivos y HSM, Sodick Inc., Schaumburg, Ill. "Eso realmente ha comenzado a influir en algunas de las especificaciones y el diseño de estas máquinas La huella de la máquina está creciendo en respuesta al tipo de trabajo que estamos viendo, particularmente en el eje Z".

Más allá de los sectores tradicionales, la fabricación aditiva de metal (AM) es una nueva oportunidad de mercado para EDM. La mayoría de los fabricantes ofrecen una gama de máquinas EDM, desde modelos básicos hasta máquinas de primera línea con todas las campanas y silbatos. Sin embargo, las máquinas diseñadas para piezas metálicas impresas en 3D tienen una función muy específica.

"Las piezas metálicas en 3D se construyen sobre una placa base, que debe retirarse", explicó Syverson. "Cuando se imprime una pieza, por lo general tiene un recorrido del eje XY relativamente amplio, pero para retirarla de esa placa, es necesario reorientarla para que pueda estar en posición vertical y separarse con una electroerosión por hilo".

Estas máquinas necesitan un eje Z relativamente alto para poder acomodar las piezas y no es necesario que puedan realizar varias pasadas de piezas o producir una precisión muy alta. EDM para piezas impresas en 3D requiere velocidad general y la capacidad básica para eliminar una pieza de la placa base. Más fabricantes se centran en proporcionar máquinas diseñadas para este segmento de mercado a medida que la FA se vuelve más común.

Los últimos controles intuitivos permiten que incluso el operador más inexperto realice ajustes muy precisos y de nivel experto en la máquina sin necesidad de conocer la tecnología subyacente. Foto cortesía de Makino.

Los fabricantes de esta tecnología han adaptado el sistema para que sea fácil de usar, disipando la noción de que EDM es una especie de "magia negra" que solo los expertos en el campo pueden operar.

"La actualización de los sistemas de control ha ayudado a eliminar el miedo a lo desconocido, donde los operadores no quieren presionar los botones equivocados o no saben cómo interactuar con la máquina", dijo Pfluger.

Los últimos controles intuitivos permiten que incluso el operador más inexperto realice ajustes muy precisos y de nivel experto en la máquina sin necesidad de conocer la tecnología subyacente. Las interfaces gráficas, que proporcionan numerosos controles adaptables, facilitan al operador ajustar los parámetros para adaptarse al trabajo. Esto es especialmente importante porque a menudo puede ser un desafío encontrar operadores calificados que tengan experiencia previa en electroerosión.

"Los controles y la tecnología se han vuelto más simples y fáciles de operar que hace 10 años", dijo Raucci. "La interfaz permite al operador seleccionar el diámetro del alambre, el grosor del material, etc. La máquina calculará los parámetros de corte necesarios para realizar el trabajo". Raucci agregó que esta es una mejora significativa en los últimos años. Cuando comenzó en el negocio, los parámetros de corte se encontraban en los manuales, y si no se incluía lo que un operador estaba buscando, tendría que jugar con las especificaciones para obtener las opciones correctas.

"Ahora, todo lo que realmente necesita saber es el tamaño de la pieza de trabajo, la tolerancia que está buscando, la calidad de la superficie que está tratando de lograr, junto con el alambre que elija", dijo Smith. "Ahora es tan fácil como llenar los espacios en blanco en el control. La máquina toma el control desde allí".

Las máquinas también vienen con funciones que ayudan a aumentar la productividad. Los fabricantes han reconocido que agregar un modo económico u opciones de ahorro de energía es beneficioso para los usuarios que operan la máquina en escenarios de apagones.

Smith da el ejemplo de ejecutar un trabajo durante el fin de semana, donde no hay prisa por terminar la pieza lo más rápido posible. Funciones como el modo económico reducirán los parámetros operativos, ahorrando cables y consumo de energía. Entonces, en lugar de tener una pieza terminada el sábado por la tarde funcionando con los costos operativos completos, la pieza puede terminarse varias horas más tarde con la máquina funcionando en modo de ahorro de energía.

"Uno de los grandes impulsos del mercado en estos días es la capacidad de enhebrar el cable en el espacio", dijo Pfluger. Cuando un cable se rompe, lo que puede suceder, esta capacidad permite que el cable se vuelva a enhebrar justo en el punto de ruptura en lugar de tener que volver al principio.

"Casi no podría tener operaciones de apagado de luces si no tuviera un sistema de detección de roturas", dijo Syverson.

Los fabricantes se centran en desarrollar enhebradores de alambre avanzados que aumenten la productividad, ofrezcan mayor confiabilidad y mejoren el procesamiento de piezas. Tener un sistema que también detecta roturas de cables y alerta al operador facilita que la máquina vuelva a funcionar de manera eficiente.

La retención de babosas evita que las babosas caigan y elimina la necesidad de abrazaderas. Un sistema automático de alimentación de alambre puede enhebrar la ranura, lo que permite la plena utilización de esta función. Foto cortesía de Methods Machine Tools.

Los enhebradores de alambre y los sistemas de detección de roturas son componentes importantes, pero Pfluger explicó que uno de los mayores costos de operación de la máquina, además de pagarle a un operador para que la haga funcionar, es el alambre mismo. Más fabricantes se están enfocando en desarrollar configuraciones de máquina más eficientes que consuman menos alambre y mantengan la calidad de la pieza.

Esto ha llevado a muchos fabricantes a ofrecer tecnología de alambre de gran diámetro. Por ejemplo, Pfluger explicó que el cable más común tiene un diámetro de 0,25 mm, pero cada vez más operadores usan un cable de mayor calibre, como un cable de 0,3 mm de diámetro, porque ofrece beneficios de velocidad. En general, cuanto más rápido opera la máquina, más tiene que sacrificar el operador el rendimiento de acabado y precisión de los tamaños de alambre tradicionales que utilizan alambre de mayor diámetro. Sin embargo, los fabricantes están desarrollando configuraciones optimizadas en la máquina que brindan el mismo acabado de superficie y precisión usando el calibre más alto que el alambre tradicional. Esto permite un ahorro de tiempo de ciclo superior al 20 por ciento, especialmente en cortes preliminares. También reduce el consumo de cables, lo que genera importantes ahorros de costos.

Wire EDM tiene algunas limitaciones integradas y variables de la máquina que dificultan la automatización, razón por la cual la automatización robótica nunca ha sido una tendencia común con esta tecnología. Pero los expertos coinciden en que cada vez más clientes preguntan sobre formas de automatizar el proceso.

"Estamos viendo más y más células EDM con automatización especializada", dijo Raucci. "Hace diez años no había nada como esto. Las celdas tienden a tener múltiples máquinas EDM con automatización del sistema de rieles. Esta tendencia se está volviendo más popular debido al aumento de los costos de mano de obra y la falta de operadores calificados".

Raucci señaló que todavía hay una gran división en lo que buscan los clientes. Dijo que a algunos les gusta la máquina estándar con un solo operador, mientras que otros saltan con capacidades completas de apagado automático. Esto podría incluir una mesa giratoria con automatización adicional y una sonda. La incorporación del sondeo garantiza la calidad de la pieza, lo que puede ser extremadamente beneficioso para cualquiera que busque ejecutar operaciones sin luz.

"Agregar automatización es definitivamente una forma de que los clientes sean más competitivos en el mercado", agregó Smith. "Pueden ir desde un sistema cambiador de tarimas muy básico hasta robots multieje que ayudan a cargar las máquinas".

Los expertos coincidieron en que las operaciones de automatización y de apagado de luces están facilitando que los talleres accedan a la tecnología. Sin embargo, Smith advirtió que los talleres que buscan incorporar una celda robótica también deben asegurarse de tener siempre suficiente suministro de cables para aprovechar al máximo la tecnología. En su mayor parte, las máquinas de hoy pueden contener alrededor de 55 libras. de alambre, lo que da aproximadamente 80 horas de energía y tiempo de corte sin supervisión.

"La tecnología en sí ha recorrido un largo camino a lo largo de los años", dijo Syverson. "Si un operador puede usar los controles y el software de programación integrado, la máquina esencialmente funciona sola. Y ahora, con la automatización, hay más formas que nunca para que los talleres aprovechen las capacidades únicas de EDM".

Se puede contactar con la editora asociada Lindsay Luminoso en [email protected].

Soluciones de mecanizado GF, www.gfms.com

"Uno de los grandes impulsos en el mercado en estos días es la capacidad de enhebrar el cable en el espacio", dijo Brian Pfluger. Foto cortesía de Makino.

Makino, www.makino.com

Métodos Máquinas Herramientas, www.methodsmachine.com

Sodick, www.sodick.com