Corte por Hilo CNC: Definición, Proceso y Aplicaciones

En lugar de cortar el material, la electroerosión (EDM) lo funde o vaporiza, produciendo virutas relativamente pequeñas y proporcionando una línea de corte muy precisa. La aceptación industrial ha llevado a una amplia variedad de aplicaciones de EDM, ya que es muy versátil, puede cortar metales duros y usa un espacio de trabajo relativamente pequeño.

Diferencias entre corte por hilo y EDM convencional

Hay dos tipos principales de máquinas EDM: convencional o de hundimiento, y de hilo o corte. El EDM convencional, como se describe arriba, usa la herramienta para dispersar la corriente eléctrica. Esta herramienta, el cátodo, recorre la pieza de metal, el ánodo, y la corriente eléctrica reacciona para fundir o vaporizar el metal. Como resultado de la acción de un fluido dieléctrico, usualmente un aceite de hidrocarburo, en el que tanto el cátodo como la pieza están sumergidos, los finos residuos producidos en el proceso son lavados lejos del componente.

El EDM de corte por hilo (WCEDM) transporta la corriente electrificada mediante un hilo delgado tensado que actúa como cátodo y se guía a lo largo de la trayectoria de corte o hueco deseada. El fluido dieléctrico en este caso —usualmente agua desionizada— se pasa a través de la incisión durante su duración, sirviendo nuevamente para alejar partículas y controlar chispas. El hilo delgado permite cortes precisos, con huecos estrechos (rutinariamente ~0,015 pulgadas, con cortes más finos disponibles) y tolerancias posibles de ±0,0001 pulgadas. Esta precisión mejorada permite realizar cortes tridimensionales complejos y produce punzones, matrices y placas de desprendimiento de alta precisión.

El equipo de corte por hilo EDM son instrumentos controlados por computadora (CNC), que pueden controlar el hilo en un eje tridimensional para proporcionar mayor flexibilidad. Los cortes rectos se hacen cambiando las coordenadas x-y del cuchillo, y los cortes más complejos se obtienen añadiendo un eje de movimiento a las guías del hilo. Están disponibles máquinas y servicios de EDM por hilo de cuatro y cinco ejes. Mientras que el EDM convencional no siempre puede producir esquinas cerradas o patrones muy complejos, la mayor precisión del EDM por hilo permite patrones y cortes complejos. Además, la máquina de EDM por hilo es capaz de cortar rutinariamente metales de hasta 0,004 pulgadas de espesor y más de 16 pulgadas de grosor, con secciones más gruesas posibles.

Un hilo ED a cierto espesor de material simplemente evaporará el metal, eliminando así cualquier contaminación potencial. El hilo WCEDM emite chispas desde todos los lados, lo que significa que el corte debe ser más grueso que el propio hilo. En otras palabras, como el hilo está rodeado por un anillo de corriente, la trayectoria de corte más pequeña y precisa posible es el diámetro extra del anillo y el hilo; los técnicos pueden acomodar fácilmente esta dimensión extra. Los fabricantes continúan produciendo hilos cada vez más finos para permitir kerfs más pequeños y precisión aún mayor.

Aplicaciones del corte por hilo EDM

Debido a su versatilidad, los fabricantes usan máquinas EDM para una amplia gama de aplicaciones. Como este proceso puede cortar piezas muy pequeñas, a menudo es la opción ideal para producir piezas pequeñas y muy detalladas que normalmente serían demasiado delicadas para otras opciones de mecanizado. Además, el proceso es rentable para diseños de bajo volumen y puede resultar beneficioso para prototipado incluso si el diseño real se hace de manera diferente.

Tenga en cuenta que el hilo en el proceso se mueve constantemente y no puede reutilizarse. Como resultado, el hilo de cobre, latón u otro metal puede ser de kilómetros de largo, lo que aumenta el coste del proceso. Y aunque el proceso no usa fuerza y por tanto no genera rebabas y puede usarse en artículos delicados, ciertamente existe la posibilidad de estrés térmico.

La mayoría de las operaciones de EDM por hilo comienzan con un corte en bruto con una velocidad de avance bastante alta y alto flujo dieléctrico. Los pases de acabado subsiguientes requieren cortes más pequeños con flujo dieléctrico reducido para lograr la tolerancia de las superficies terminadas. El flujo dieléctrico reducido previene la distorsión del hilo durante estas transiciones.

Los cortes que no comienzan a lo largo del borde de la pieza (como agujeros) requieren taladrado previo para permitir que el hilo pase. Muchas máquinas de EDM por hilo tienen electrodos de taladrado de agujeros pequeños para este propósito, lo que permite hacer agujeros de inicio en acero endurecido sin el uso de brocas convencionales. Los taladros de agujeros pequeños suelen usar un electrodo EDM montado en un mandril rotativo con dieléctrico bombeado a través del electrodo para lavar el agujero. El proceso de hacer agujeros pequeños en material endurecido usando taladros EDM independientes a veces se llama "hole pop-up".

Ventajas

La principal ventaja de una máquina de EDM por hilo sobre una EDM convencional es que la alimentación continua de hilo minimiza el desgaste que ocurre con un electrodo estacionario. Sin embargo, una máquina de EDM por hilo puede usar mucho hilo, lo que aumenta los costes. Muchas máquinas de EDM por hilo son autoenhebrables, así que si el hilo se rompe, el proceso puede continuar casi continuamente.

Otra ventaja importante es la capacidad de cortar piezas después del tratamiento térmico, lo que elimina la posibilidad de deformación resultante del post-tratamiento. Además, como el EDM por hilo no aplica presión de la herramienta sobre la pieza, las piezas pequeñas y delicadas se mecanizan fácilmente. Los requisitos de fijación son mínimos comparados con los métodos de mecanizado convencionales. Se pueden lograr superficies muy finas.

Restricciones

Comparado con muchos métodos de mecanizado, el EDM es un proceso lento, aunque las velocidades han aumentado a lo largo de los años debido a avances tecnológicos. La productividad puede aumentarse apilando piezas idénticas y cortándolas todas a la vez. Están disponibles máquinas multi-cabezal para cortar múltiples piezas idénticas simultáneamente. Como el EDM por hilo es un proceso térmico, algunos esfuerzos pueden transmitirse a la pieza.

Aunque relativamente sencillo de realizar, el mantenimiento de máquinas de EDM por hilo puede ser más exigente que el requerido para herramientas de máquina convencionales. Los consumibles también pueden ser más costosos. Estos costes a veces pueden suavizarse por el hecho de que casi todas las máquinas de EDM por hilo están diseñadas para operar desatendidas, salvo para carga y descarga. La ausencia de rebabas en las piezas terminadas también puede ahorrar mano de obra o tiempo al eliminar el paso de desbarbado.