Mecanizado por descarga eléctrica (EDM): Una técnica revolucionaria más allá del CNC

Muchas de las palas de turbina, stents y piezas de acabado de espejos ópticos de hoy se fabrican usando procesos EDM. Aquí tiene lo que necesita saber sobre liberar sus materiales de su forma bruta mediante chispas.

Es eléctrico. Es fascinante. Y está teniendo un impacto real en la fabricación. Zion Market Research estima la industria del mecanizado por descarga eléctrica en aproximadamente $4.6 mil millones en 2017 — y espera que crezca a casi $8 mil millones para 2024.

Un número creciente de talleres de torneado y fresado CNC están usando EDM para crear características de piezas que de otro modo serían imposibles de mecanizar. Estos componentes se encuentran principalmente en las industrias aeroespacial y médica. La industria automotriz actual generalmente no usa EDM excepto en algunas aplicaciones de utillaje.

El EDM implica la adopción de nuevas prácticas de mecanizado. No es maquinaria CNC "tradicional". Hay electrodos de grafito y cobre que entender y gestionar, una necesidad de sujeción de pieza adecuada y software específico para la aplicación.

Nada de esto es particularmente difícil de hacer, pero como cualquier nueva tecnología, requiere cierta inversión inicial y una mente abierta. La buena noticia para los talleres de trabajo es que el EDM abre puertas que de otro modo permanecerían cerradas.

¿Qué es el mecanizado por descarga eléctrica y cómo funciona?

El mecanizado por descarga eléctrica utiliza energía eléctrica para "erosionar" el material de la pieza de trabajo. Genera una serie de chispas de alta frecuencia entre una pieza de trabajo eléctricamente conductiva y un electrodo hecho de cobre, latón, grafito o tungsteno, y aleaciones de cada uno de ellos.

Al saltar la chispa del electrodo a la pieza de trabajo, arrastra partículas microscópicas de material que luego son eliminadas por un fluido dieléctrico. El fluido es generalmente agua desionizada o un aceite especializado no conductor. Son posibles acabados extremadamente finos, así como precisiones medidas en micras.

Existen tres tipos distintos de EDM: EDM de hilo, también llamado "WEDM", taladros EDM, y EDM convencional, o "de hundimiento". Todos se basan en el mismo principio de erosión de alta energía y están disponibles con hasta cinco ejes de movimiento — pero puede obtener más ejes con un accesorio rotativo.

Los tres pueden mecanizar todo, desde aluminio hasta carburo, siempre que el material sea conductor. Una diferencia clave, sin embargo, es el electrodo, que puede considerarse como una herramienta de corte.

¿Qué es el EDM de hilo?

El WEDM utiliza una bobina de hilo de aleación de cobre o latón que se alimenta continuamente a través de la pieza de trabajo. Piénselo como una sierra de cinta de alta precisión.

Los diámetros de hilo típicos van desde 0,004 pulgadas hasta 0,012 pulgadas, aunque hay hilos de hasta 0,0006 pulgadas disponibles. El WEDM se usa ampliamente en la industria de herramientas y matrices, y para cortar ranuras pequeñas y características similares difíciles en componentes médicos.

Para profundizar, vea este video. Fuente: ReliableEDM

¿Qué es el taladrado EDM?

El taladrado EDM, o "perforadores de agujeros", se basa en un electrodo tubular con fluido dieléctrico fluyendo a través de su centro y saliendo de manera similar a una broca refrigerada.

Como señala Evan Syverson, gerente de negocio aditivo y HSM en Sodick Inc., los taladros EDM son el método principal para producir orificios difusores en detalles de álabes y palas de motores a reacción.

Para profundizar, vea este video. Fuente: EDM Precision

¿Qué es el EDM de hundimiento?

Los electrodos usados con EDM de hundimiento (típicamente grafito o cobre) a menudo se mecanizan en una imagen espejo o inversa de la forma de la pieza de trabajo, aunque también se usan formas redondas, cuadradas y otras. Al igual que con el taladrado EDM, el electrodo puede hacerse rotar, orbitar o sumergirse dentro y fuera de la pieza de trabajo, aumentando las tasas de remoción de metal mientras genera una variedad de geometrías únicas.

Sea cual sea la tecnología, expertos como Eric Ostini, gerente de producto EDM para GF Machining Solutions, y sus colegas señalan rápidamente las tres cosas más importantes sobre EDM: lavado, lavado y lavado. Eso es porque, sin un lavado eficiente, ocurre un cortocircuito, seguido de disminución de productividad, mala calidad de la pieza y posible daño al electrodo.

Para profundizar, vea este video. Fuente: Tooling U-SME

¿Cuándo se necesita EDM?

¿Dónde puede usar EDM en su taller? Brian Pfluger, gerente de línea de producto EDM para Makino Inc., dice que a medida que los materiales de la pieza de trabajo se vuelven más difíciles de mecanizar por medios convencionales, el proceso EDM se vuelve más atractivo y productivo. Ejemplos incluyen el aumento en las relaciones longitud-diámetro y en cualquier lugar donde se necesiten herramientas de corte extremadamente pequeñas.

El EDM ofrece algunas ventajas sobre el fresado y torneado. Como el EDM es un proceso sin contacto, es posible mecanizar piezas de trabajo extremadamente pequeñas, de paredes delgadas, en panal o altas sin preocupación por la deflexión.

No hay rebabas con EDM. Esquinas internas agudas con radios de hasta 0,001 pulgadas son posibles. Materiales costosos como oro o platino pueden mecanizarse con pérdida virtualmente nula de material a virutas. Y mantener un par de "décimas" es pan comido con EDM, incluso en aleaciones de alto níquel difíciles, como Rene 41 y L-605, donde hay poca necesidad de preocuparse por el desgaste rápido de la herramienta.

Los fabricantes aeroespaciales usan EDM para producir los orificios formados en palas de turbina. Las empresas médicas lo usan para cortar stents, clips y mecanizar los dientes en diminutos clips de caimán. Los fabricantes de engranajes lo usan para producir piñones únicos. Los fabricantes de componentes ópticos hacen acabados de espejo con él.

La lista continúa.

¿Qué tipo de utillaje se usa con EDM?

A pesar de sus amplias capacidades, el EDM no es más difícil de operar que cualquier otra máquina CNC. Las máquinas EDM tienen los mismos ejes X, Y y Z. Muchos sistemas EDM tienen controles conversacionales similares a tornos y centros de mecanizado, mientras que otros soportan el uso de G-code, ciclos enlatados y software de programación fuera de línea.

Los tornos y abrazaderas usados para sujetar piezas de trabajo son también similares a los usados en otras partes del taller, pero generalmente están hechos de acero inoxidable serie 400 en lugar de acero para herramientas y hierro fundido.

Los procesos de mecanizado EDM son significativamente diferentes, sin embargo, con énfasis en el lavado, estrategias de orbitado, retención de reborde y número de pasadas de acabado. Pero no es nada que cualquier maquinista calificado no pueda entender rápidamente.

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