7 Escenarios Clave Donde el EDM Supera al Mecanizado CNC Tradicional

El mecanizado por descarga eléctrica (EDM), a veces llamado "mecanizado por chispa", es una de las herramientas más útiles y únicas en el arsenal del maquinista. En lugar de desplegar una herramienta de corte afilada, el proceso utiliza chispa para cortar a través del material, abriendo nuevas posibilidades de fabricación.

Pero no siempre es fácil identificar cuándo se debe usar EDM. De hecho, algunos ingenieros pueden estar tan acostumbrados al mecanizado CNC convencional que ni siquiera consideran la posibilidad de usar EDM para sus piezas o prototipos —incluso cuando el EDM podría mejorar masivamente la calidad del producto final o reducir el costo total del proyecto.

Este artículo intenta proporcionar una introducción rápida al EDM discutiendo siete situaciones específicas en las que el mecanizado por descarga eléctrica puede ser preferible al mecanizado convencional.

¿Qué es el EDM?

El EDM es un proceso de fabricación y prototipado para piezas metálicas. Una máquina EDM es similar en construcción a una máquina CNC, con la importante distinción de que el EDM utiliza descargas eléctricas (chispa) para cortar a través del material metálico en lugar de una herramienta de corte afilada.

Entonces, ¿cómo controlas una chispa para que corte metal? En el proceso EDM, una herramienta de metal blando o grafito actúa como uno de dos electrodos, mientras que la pieza de trabajo de metal conductor actúa como el otro. La máquina aplica voltaje mientras tanto la herramienta como la pieza de trabajo están sumergidas en un líquido dieléctrico. Esta configuración causa una ruptura dieléctrica del líquido que crea un arco eléctrico lo suficientemente potente para remover material de la pieza de trabajo. Los desechos son luego eliminados al reemplazar el líquido dieléctrico.

Hay dos tipos principales de mecanizado por descarga eléctrica:

EDM de hundimiento utiliza un molde de metal como electrodo y es útil para crear formas complejas, ya que el molde está preformado en una forma específica.

EDM por hilo utiliza un hilo tenso y es útil para cortar placas gruesas y metales especialmente duros.

Ventajas del EDM sobre el mecanizado tradicional incluyen:

• Capacidad para penetrar metales muy duros
• Capacidad para mecanizar formas complejas
• Reducción de distorsión en características finas

No es adecuado para todos los trabajos. Además de ser inadecuado para plásticos, el EDM es mucho más lento que el mecanizado convencional, lo que hace que el CNC sea mejor en la mayoría de situaciones.

Aquí hay siete situaciones de ingeniería específicas en las que el EDM puede producir mejores resultados que una máquina CNC convencional:

1. Cuando se necesitan esquinas internas agudas

El EDM, especialmente el EDM por hilo, sobresale al mecanizar esquinas internas agudas, siempre que se seleccionen el tipo de hilo, tensión y condiciones de avance correctos.

Al usar una máquina CNC convencional, una esquina interna aguda o cuadrada es difícil de lograr, ya que las herramientas de corte son típicamente redondas y, por lo tanto, dejan esquinas redondeadas (radio) en la pieza de trabajo. Hay soluciones alternativas para este problema, como fresas de extremo cuadrado y subcavidades unilaterales, pero los maquinistas a menudo aceptan la necesidad de esquinas internas redondeadas.

Aunque el hilo usado en EDM por hilo también es redondo, es mucho más fino que una herramienta de corte CNC, por lo que puede crear esquinas internas virtualmente cuadradas. Usando EDM por hilo, el radio de la esquina puede reducirse a tan solo 0.005 pulgadas.

2. Cuando se requieren cortes muy profundos

Al usar una máquina CNC convencional, el fresado de cortes profundos y cavidades requiere una herramienta de corte larga. Sin embargo, las herramientas con una alta relación longitud:diámetro pueden causar vibración —vibración excesiva de la herramienta— y resultar en mecanizado de mala calidad.

El EDM ofrece una solución para cortes muy profundos, ya que no es susceptible a la vibración. En la mayoría de los casos, el EDM puede hacer cómodamente agujeros con una relación longitud:diámetro de hasta 20:1, pero esta proporción puede ser tan extrema como 100:1 en ciertas situaciones.

3. Cuando el material de la pieza de trabajo es muy duro

Uno de los usos principales del EDM es mecanizar artículos como troqueles, moldes e incluso herramientas de corte de máquinas. Estos artículos a menudo están hechos de materiales excepcionalmente duros como acero endurecido o carburo de tungsteno, que son muy difíciles de penetrar con una herramienta de corte.

Una ventaja del EDM es que la dureza de estos metales no afecta en gran medida la capacidad de la máquina para cumplir tolerancias ajustadas.

Otros metales que pueden cortarse con EDM incluyen Hastelloy (una aleación de níquel-molibdeno), titanio y aleaciones Inconel.

4. Cuando las piezas requieren un acabado espejo

El EDM típicamente produce piezas con un acabado superficial que consiste en cráteres o marcas. Sin embargo, al controlar estrechamente ciertos parámetros, el proceso puede producir un acabado superficial excepcional tipo espejo sin necesidad de pulido.

Importante, el EDM no produce una superficie direccional con "rayas" como lo hace el mecanizado convencional.

Y al mecanizar con EDM muy lentamente con baja potencia, es posible reducir dramáticamente el tamaño de los cráteres o marcas. Finalmente, es posible crear un acabado superficial muy suave de alrededor de 5 RMS (4 micro-pulgadas Ra).

Otra forma de crear un acabado tipo espejo es introducir polvo abrasivo fino en el líquido dieléctrico, lo que produce un efecto similar al granallado, pero mientras el mecanizado está teniendo lugar en lugar de después.

5. Cuando se fabrica las 24 horas

Aunque esto es más una preocupación del fabricante que del ingeniero, el EDM ofrece importantes posibilidades en cuanto a automatización y fabricación desatendida o "lights-out".

Dado que el EDM es más predecible que el mecanizado convencional y menos susceptible a errores e interrupciones, es posible automatizar una máquina EDM y dejarla funcionando las 24 horas con supervisión mínima.

Si el fabricante puede automatizar la carga y descarga de piezas de trabajo (y electrodos), puede crear un flujo de trabajo de fabricación altamente eficiente y automatizado.

6. Cuando se fabrica un molde

El EDM a veces es preferible al mecanizado CNC cuando se fabrican moldes, partly debido a su capacidad para cortar con precisión metales duros como acero para herramientas. A veces se usa primero un fresadora CNC o EDM de hundimiento, antes de usar EDM por hilo para detalles o los cortes más profundos.

Muchas empresas de moldeo por inyección usan una combinación de mecanizado CNC y EDM, eligiendo entre ellos según el trabajo.

7. Cuando se requieren tolerancias ajustadas

El mecanizado de precisión se facilita con el uso de EDM, ya que puede lograr tolerancias muy ajustadas. Importantemente, es poco probable que la pieza de trabajo sufra deformación por EDM, ya que no hay contacto físico.

Con pasadas múltiples, el EDM puede lograr tolerancias tan ajustadas como +/- 0.0002". Sin embargo, las velocidades de corte deben reducirse significativamente para asegurar el nivel más alto de precisión.

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