Exploración de nichos con nuevas tecnologías EDM

Extreme Wire EDM, ubicado en Grandville, Michigan, es un taller de mecanizado que tiene capacidades de torneado avanzadas. Sin embargo, no encontrará tornos convencionales en sus limpias instalaciones del Medio Oeste.

El taller se especializa en electroerosión por hilo (EDM) y abrió sus puertas en 1998. Poco después, fijó su mirada en el trabajo de electroerosión por hilo para moldes grandes y componentes de matrices. Los hermanos y copropietarios de la tienda, Karl y Brian Bernt, se dan cuenta de que es probable que este tipo de trabajo permanezca en los Estados Unidos y continúen comprando máquinas de alambre de gran capacidad para esos segmentos de la industria. De hecho, Extreme Wire EDM es el primer taller de EE. UU. en instalar una Robofil 640CC, una máquina de alambre fabricada por AgieCharmilles (Lincolnshire, Illinois) que acomoda piezas de trabajo de hasta 6,614 libras y tan grandes como 1,300 × 1,000 × 510 mm. Actualmente se está ordenando una segunda máquina de este tipo porque la primera está muy ocupada.

Dicho esto, los hermanos no tienen visión de túnel; buscan continuamente otros nichos de mecanizado potenciales que las últimas tecnologías de EDM les permitan seguir. Últimamente, el taller ha ganado trabajos de torneado complejos utilizando tecnologías de husillo desarrolladas específicamente para electroerosión por hilo. Si bien parte de ese trabajo complementa los pesados ​​componentes del molde que pasan por el taller (núcleo endurecido y pasadores eyectores, por ejemplo), la capacidad de tornear piezas de prácticamente cualquier dureza a 0,19 pulgadas de diámetro sin la presión del herramental y el calor asociados con el torneado ha abrió nuevas oportunidades en nuevos mercados.

Lo que es impresionante es que el taller agregó capacidades de torneado por electroerosión mientras las tecnologías estaban frescas y, a pesar de que no había trabajado, se alineó de inmediato para el equipo. Agregar tecnologías de mecanizado líderes de una manera tan proactiva requiere una medida de disciplina y una pizca de descaro. Esto se debe a que la inversión inicial necesaria para implementar una nueva tecnología de mecanizado suele ser alta. El costo a menudo disminuye a medida que más tiendas comienzan a aceptar y adoptar la tecnología. Además, existe la posibilidad de que el equipo nuevo y costoso se detenga por un tiempo antes de ganar dinero porque los clientes no están familiarizados con la tecnología alternativa y su potencial para sus aplicaciones particulares.

Extreme Wire EDM puede justificar esto. Al integrar nueva tecnología sin tener trabajo pendiente, el taller puede familiarizarse con sus capacidades, matices y limitaciones. Este tiempo de "práctica" le permite al taller tomar ventaja en la curva de aprendizaje y refinar el proceso antes de ofrecer la capacidad a sus clientes.

Torneado EDM de alta velocidad

Actualmente, el taller ofrece dos procesos de torneado EDM:torneado a través de la rotación continua de la pieza de trabajo y la técnica de "girar mientras se quema" de AgieCharmilles, que sincroniza la indexación de la pieza de trabajo con la alimentación de alambre. Ambos son adecuados para piezas de trabajo de prácticamente cualquier dureza.

El primer método utiliza un husillo portátil de alta velocidad H80R.MAC de Hirschmann Engineering USA (Elgin, Illinois) que se compró hace un par de años. Este husillo gira las piezas de trabajo a una velocidad de hasta 1500 rpm mientras el alambre de la máquina se mueve en los ejes X e Y para quemar el perfil de pieza deseado. Este husillo auxiliar se puede utilizar en cualquiera de las seis unidades EDM del taller. Puede proporcionar rotación en el eje A o B, dependiendo de si está orientado en línea con el eje X o Y de la máquina.

Alojado en acero inoxidable, el husillo sumergible mide 180 × 195 × 98 mm y tiene un accionamiento de CA de velocidad variable. Se atornilla a la mesa de una máquina y se conecta a una unidad de control que regula la velocidad. Extreme Wire EDM mantiene la unidad de control en un carro para que pueda transportarse a cualquier máquina que requiera el husillo. Las pinzas de precisión se utilizan para asegurar las piezas de trabajo para el torneado.

Mientras que las operaciones convencionales de torneado en torno requieren varias pasadas de herramienta para eliminar el material, el torneado por electroerosión erosiona todo el material que debe cortarse con cada pasada de desbaste y acabado. Por lo general, el taller realizará una pasada de desbaste y una o más pasadas de acabado, según el acabado superficial deseado. Esto es diferente a las operaciones típicas de electroerosión por hilo en las que se tallan trozos de material sólido de una pieza de trabajo. Una vez que se completa el perfil torneado, el alambre corta la pieza del material y la pieza se hunde suavemente hasta el fondo del tanque lleno de dieléctrico de la máquina. El taller realiza todas las operaciones de torneado completamente sumergido para garantizar un lavado efectivo.

Mike Wysocki es el técnico de electroerosión por hilo del taller que realizó gran parte de la experimentación inicial con el husillo de alta velocidad. El Sr. Wysocki sugiere que optimizar las operaciones de torneado EDM es similar a determinar la mejor combinación de velocidades de husillo y velocidades de avance para un torno CNC convencional. Por ejemplo, se requieren velocidades de husillo más rápidas para trabajos de diámetro pequeño. En la mayoría de los casos, el taller utilizará el software de programación PEPS de Vero International, Inc. (Wixom, Michigan) para delinear el perfil de la pieza y generar el programa de la pieza a partir del dibujo de un cliente.

Los hermanos Bernt admiten que a veces es un desafío lograr que los clientes comprendan los beneficios de este tipo alternativo de torneado. Algunos talleres de accesorios, por ejemplo, creen que pueden crear internamente componentes endurecidos de manera más rápida y económica, a pesar de que se requieren varios pasos. Por lo general, tienen que convertir el material en un torno, enviarlo para un tratamiento térmico (que puede distorsionar la pieza mecanizada) y luego realizar operaciones adicionales de mecanizado o rectificado para llevar el componente al tamaño final. La electroerosión por hilo puede convertir con precisión el material endurecido en una sola fijación, lo que no solo reduce la cantidad de veces que un taller debe tocar una pieza, sino que también reduce el costo total de fabricación.

El torneado por electroerosión por hilo también es efectivo para Porcerax II, un metal poroso que permite que los gases penetren a través del material para permitir la ventilación específica de las áreas del molde de difícil acceso. El maquinado o esmerilado convencional tiende a empujar el material hacia los poros, reduciendo la capacidad de ventilación. Esto no ocurre con EDM.

Giro y quemado simultáneos

Poco después de comprar el husillo de alta velocidad de Hirschmann, el taller invirtió en una unidad EDM AgieCharmilles Robofil 240 equipada con la característica opcional de "girar mientras se quema". El husillo utilizado para estas operaciones proporciona una rotación de indexación en sentido horario y/o antihorario servocontrolada que está sincronizada con la alimentación de alambre en los ejes X e Y. Esto permite que la máquina produzca geometrías helicoidales y otras formas complejas. La máquina y el husillo de indexación se compran como un paquete porque se necesitan servos especiales y componentes relacionados para permitir que la máquina produzca sus movimientos cuidadosamente coreografiados.

En la imagen superior derecha se muestran algunos ejemplos, que incluye una colección de componentes con geometrías helicoidales. Puede ser difícil imaginar que cada una de esas características se creó a partir de alambre EDM que permaneció normal a la línea central de la pieza de trabajo durante todo el paso.

Extreme Wire EDM hace la mayor parte de la programación de esta máquina manualmente. Sin embargo, se ha estado comunicando con Vero International, que está desarrollando software de programación para operaciones de giro mientras se quema dentro de su paquete PEPS CAM. La imagen CAD/CAM de la derecha muestra dos ranuras de leva curvas idénticas en lados opuestos mecanizadas a partir de material tubular. El truco consiste en rotar la culata de un lado a otro mientras el alambre corta ambas ranuras simultáneamente (vea la simulación en video en la parte superior de esta página). Esta función de software es muy nueva. De hecho, el taller realizó su primer corte de prueba de la pieza de la leva utilizando un programa de pieza generado por PEPS durante mi visita en agosto de 2008.

El husillo que se usa en la máquina de giro mientras se quema también se puede usar para la indexación discreta. El inserto de molde rectangular en la imagen mencionada anteriormente es un buen ejemplo de cómo se puede usar para crear una pieza prismática a partir de material redondo sólido. Después de indicar el material instalado en el husillo, la máquina corta los lados opuestos y luego indexa la pieza de trabajo 90 grados para cortar los otros dos lados. Esto elimina la necesidad de indicar la pieza varias veces, lo que sería necesario con un husillo que carece de capacidad de indexación. La indexación también es útil para crear muescas u otras características planas en una pieza torneada en una configuración.

Se dice que Hirschmann está desarrollando un husillo de alta velocidad que también se puede utilizar para dicho trabajo de indexación. Uno de los próximos pedidos de pinzas del taller es un candidato perfecto para esto. El taller podrá girar el perfil de una pinza y usar la indexación para crear las ranuras espaciadas uniformemente de la pinza en una configuración.

Mantener los recursos disponibles y disponibles

El taller invierte mucho para mantener a mano las herramientas y los consumibles de EDM necesarios. Por ejemplo, almacena varios tipos de alambre en tamaños que van desde 0,01 a 0,013 pulgadas. Al eliminar el tiempo para pedir dichos artículos, el taller puede entregar los trabajos a sus clientes más rápidamente. Su taladro EDM también ha sido equipado con una guía de varilla universal para eliminar la necesidad de comprar una gran cantidad de guías dedicadas para diámetros de varilla específicos. La guía universal se ajusta a varios tamaños de varillas, lo que permite que el taller almacene 40 diámetros de varillas diferentes, pero no 40 guías diferentes. Aunque la guía universal inicialmente era costosa, realmente resultó útil para acelerar las operaciones de reparación de agujeros para el taller.

Y aunque las máquinas del taller son obviamente recursos costosos, a los hermanos Bernt no les importa tener una o dos inactivas. Los clientes a menudo hacen pedidos de la nada, por lo que se puede configurar una máquina inactiva para ejecutar esos trabajos de inmediato. Es debido a estos trabajos calientes que el Sr. Wysocki comúnmente trabaja en el turno de noche. De esa manera, un trabajo que llega a las 5 p.m. se puede configurar para funcionar durante la noche y estar listo a la mañana siguiente. Debido a que trabajar en el turno de la noche no es particularmente divertido para la mayoría de las personas, los hermanos Bernt permiten que el Sr. Wysocki trabaje cuatro días a la semana para que pueda ser recompensado con fines de semana de tres días.

¿Qué sigue?

Aunque algunas de las piezas de trabajo que recibe el taller tienen un orificio de inicio, el taller promueve su capacidad de taladrado de orificios como un servicio para sus clientes. El taller continúa ganando trabajos muy altos, y su perforadora EDM existente apenas tiene la capacidad para aceptar tales piezas de trabajo. Por el momento, se ha agregado un bloque elevador personalizado de 6 pulgadas para elevar la columna de la perforadora para que pueda crear orificios de inicio para piezas de hasta 20 pulgadas de alto. Sin embargo, es probable que el taller agregue un taladro de orificio de mesa fija más grande.

Y aunque la electroerosión por hilo es su especialidad, los hermanos también están considerando equipos para la fabricación de chips. De acuerdo con su deseo de integrar tecnologías avanzadas, están considerando agregar máquinas herramienta que puedan realizar un mecanizado simultáneo de cinco ejes porque no todos los talleres ofrecen esa capacidad. Si eso sucede, es posible que volvamos a visitar este taller en algún momento en el futuro para perfilar sus éxitos al implementar otra técnica de mecanizado avanzada.

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