Tutorial_EDM

5/8/2018 Tutorial_EDM - slidepdf.com

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MICRO-ELECTROEROSIÓN: Revisión general



MICRO-ELECTROEROSION: Revisión general

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INDICE

INDICE ......................................................................................................................... 2 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 3 2. REVISIÓN HISTÓRICA ............................................................................................ 4 3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO .............................................................................. 6 4. MATERIALES ........................................................................................................ 11

4.1 MATERIALES MECANIZABLES................................................................................................ 11 4.2 MATERIALES UTILIZADOS COMO ELECTRODO......................................................................... 11 4.3 FLUIDO DIELÉCTRICO ........................................................................................................... 12

5. APLICACIONES ..................................................................................................... 13 6. DIFERENCIAS ENTRE MACRO Y MICRO ............................................................ 15 7. RETOS DE FUTURO .............................................................................................. 17 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 18




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1. INTRODUCCIÓN

El mecanizado por electroerosión[1] es un proceso de fabricación que se englobadentro de los del tipo de procesos de fabricación no convencionales y que está basadoen la eliminación de material de una pieza mediante una serie de descargas eléctricasrepetitivas (generalmente producidas por generadores de pulsos eléctricos a pequeñosintervalos de tiempo), que tienen lugar entre una herramienta denominada electrodo yla pieza mencionada anteriormente; todo ello en presencia de un fluido dieléctrico.Este fluido hace posible evacuar las partículas erosionadas (principalmente con laforma de pequeñas esferas huecas) siendo de extrema importancia mantener estalimpieza de una forma continua.

La electroerosión es uno de los primeros procesos de mecanizado no convencionalesaplicado para producción. Las siglas del proceso en inglés: Electro DischargeMachining, se usan como nombre abreviado (EDM): en el caso de penetración, eshabitual que la abreviatura sea SEDM (sinking EDM) y en el caso del hilo WEDM (wireEDM).

El proceso de la electroerosión es, hoy en día, un proceso de fabricación utilizado enla industria para el mecanizado de alta precisión de todo tipo de materialesconductores tales como metales, aleaciones metálicas, grafito, cerámicas, entre otros,de cualquier dureza.

Básicamente, hay dos tipos diferentes de procesos de electroerosión: el proceso deelectroerosión por penetración y el proceso de electroerosión de corte por hilo. En laelectroerosión por penetración se reproduce en la pieza la forma de la herramientautilizada (que se denomina electrodo), mientras que en el proceso de electroerosión decorte por hilo, un cable o hilo de metal (electrodo) es usado para cortar un contornoprogramado sobre la pieza.

El reducido valor de las fuerzas del proceso y la baja tasa de arranque por descarga(Unit Removal Rate – UR) hacen de la electroerosión un proceso adecuado para elmecanizado de detalles de reducidas dimensiones y piezas miniaturizadas.

Los últimos avances que se han producido internacionalmente en el campo de laelectroerosión (tanto en penetración como en hilo) se han orientado a la realización dedetalles de dimensiones micrométricas en piezas de alta precisión. En el caso de laelectroerosión por penetración a esta escala, es habitual referirse al proceso como“microelectroerosión”, mientras que en el caso del hilo se habla de “electroerosión porhilos finos” o “microelectroerosión por hilo”.

En el presente documento se presenta básicamente el fenómeno de la electroerosión,las bases históricas, las diferencias al escalar el proceso y los últimos avances en el

campo de la microelectroerosión.




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2. REVISIÓN HISTÓRICA

El fundamento del método [2] es conocido desde hace casi 200 años (en 1786 el físicoinglés Priestley observó pequeños cráteres frente a los electrodos entre los cualessaltaba la chispa) y en centró su primera aplicación en la preparación de solucionescoloidales de metales.

Sin embargo, la aplicación de las descargas para obtener determinadas formasgeométricas, se remonta a la Primera y Segunda Guerra mundial. Inicialmente no seconsideró el potencial de esta técnica, por la baja productividad y el escaso control delproceso. En los primeros diseños, el desgaste del electrodo y de la pieza eransimilares ya que los controles no podían evitar la aparición de numerosos arcoseléctricos (no deseados en el proceso). La distancia entre el electrodo y la pieza(“gap”) se controlaba con sistemas oscilatorios o vibratorios, permitiendo reducir eldesgaste del electrodo pero los resultados no eran adecuados.

El impulso definitivo del proceso (inicialmente el de penetración) fue llevado a cabo enel año 1943, en Moscú, por un matrimonio de científicos soviéticos: los doctores Boris

y Natalya Lazarenko. Estas personas desarrollaron varios componentes, siendo elcircuito de relajación (circuito RC) y el primer circuito con servo control para mantenerconstante el valor del gap, los avances definitivos para impulsar esta técnica dentro delcampo de la fabricación. Sus desarrollos se recogieron en un estudio titulado "Sobre lainversión del efecto de desgaste de las descargas eléctricas" [3], publicado el 23 deabril de 1943 por B.N. Zolotych, colaborador de dichos científicos y uno de losinvestigadores que más hicieron por el desarrollo de esta tecnología.

El circuito de relajación (figura 1) desarrollado por el matrimonio Lazarenko fue la basede los generadores de electroerosión de las máquinas comerciales hasta hace pocotiempo, siendo utilizada en algunos modelos actuales de máquinas de electroerosióny, nuevamente aplicado en los generadores de los equipos de microelectroerosión.

Figura 1. Esquema del circuito RC desarrollado por los Lazarenko.

Hacia 1964 aparecieron los primeros generadores de chispa transistorizados, hoy endía extendidos a gran parte de los modelos comerciales.

El siguiente gran avance en el campo de la electroerosión se dió en 1969 con laintroducción de la máquina de electroerosión por hilo desarrollada por BerndSchumacher.

Tensión

Resistencia

Condensador

Electrodo

Pieza




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Desde entonces, las mejoras en el proceso han ido ligadas a las mejoras en laelectrónica de control: controles numéricos, generación de chispa, mayor número deejes en máquinas de hilo, sistemas automáticos de enhebrado, etc.

También ha sido importante la mejora en el control dimensional y en la composición delos materiales utilizados como electrodos tanto por penetración como por hilo.

Desde los años 70 hasta ahora, el proceso de mecanizado por hilo ha aumentado 20veces su productividad, los costes de proceso se han reducido a una tercera parte y elacabado superficial es 15 veces mejor que antes [4].

Figura 2. Evolución del mercado y la investigación en EDM [4]

Los últimos avances en el campo de la electroerosión siguen dos tendencias claras:aumentar la productividad del proceso con mayor potencia por chispa y con mayorfiabilidad; disminuir la potencia de la chispa para poder mecanizar cantidades máspequeñas de material y producir formas geométricas de dimensiones menores

(microelectroerosión).Las empresas están realizando esfuerzos para mejorar las capacidades de sussistemas y estudiar el proceso, e incluso para desarrollar nuevas herramientas (hilos yguías) para permitir el corte con hilos cada vez más finos y electrodos de dimensionescada vez menores.

En Japón los trabajos llevados a cabo por los profesores Kunieda y, especialmenteMasuzawa, han supuesto los avances más importantes llevados a cabo en el campode la electroerosión y la microelectroerosión.

El Prof. Masuzawa desarrollo en 1985 el sistema de afilado de electrodo medianterectificado por electroerosión – WEDG (Wire Electro Discharge Grinding), que hapermitido fabricar electrodos de hasta Ø6µm, sin salto para la realización demicroorificios. El Profesor Kunieda ha desarrollado técnicas de electroerosión en seco,simulaciones del proceso, etc. Entre otros muchos trabajos [5].




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3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Existen diversas teorías acerca del proceso pero es el modelo termoeléctrico el quemejor ha quedado sustentado por la experimentación práctica [1]. En las siguientesfiguras se representa, paso a paso, lo que se cree que realmente sucede durante unciclo del proceso de la electroerosión. Werner [6], Houman [7] y Poco Graphite [8].

El electrodo cargado se acerca a la superficie de la pieza a mecanizar, habiendo entreambos un aceite aislante que se conoce con el nombre de fluido dieléctrico. Aunqueun fluido dieléctrico es buen aislante, una diferencia de potencial lo suficientementeelevada puede producir que el fluido se rompa dando lugar a fragmentos iónicos quepermiten que se establezca un paso de la corriente eléctrica entre el electrodo y lapieza de trabajo. La presencia de las partículas metálicas y de grafito que seencuentran en suspensión en el fluido dieléctrico pueden ayudar a la anteriortransferencia eléctrica de dos formas diferentes. Por un lado, las partículas, que sonconductores eléctricos, ayudan en la ionización del aceite dieléctrico y, además,pueden transportar la carga eléctrica directamente. Por otro lado, dichas partículaspueden hacer la función de catalizador en la ruptura eléctrica del fluido. Así, el campo

eléctrico creado es mayor en el punto donde la distancia entre el electrodo y la piezaes menor. En esta fase del proceso (ver la figura 3),

Figura 3. Fase 1 del ciclo del proceso de la electroerosión

En la siguiente fase (ver la figura 4), mientras que aumenta el número de partículasiónicas, las propiedades aislantes del fluido dieléctrico comienzan a disminuir a lo largode un estrecho canal, que se sitúa donde el valor del campo eléctrico es más elevado.Es justo en este momento cuando la diferencia de potencial alcanza su valor máximo,siendo el valor de la intensidad de corriente todavía nulo.




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Según puede observarse en la figura 5, se establece el paso de una corriente eléctricaya que el fluido deja de comportarse como aislante. Además, la diferencia de potencialcomienza a disminuir.


En la siguiente fase (ver figura 6), la cantidad de calor producida crece de una formarápida, mientras que el valor de la corriente eléctrica aumenta y el valor de ladiferencia de potencial continua disminuyendo. El calor generado vaporiza parte del

fluido, de la pieza y del electrodo, haciendo que comience a formarse un canal dedescarga entre el electrodo y la pieza.




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En la figura 7 puede observarse cómo se origina una burbuja de vapor que intentaexpandirse hacia fuera, quedando limitada su expansión por el movimiento de losiones hacia el canal de descarga. Dichos iones son atraídos debido alextremadamente intenso campo electromagnético que se genera. Al mismo tiempo, elvalor de la corriente eléctrica continúa aumentando mientras que el de la diferencia depotencial sigue disminuyendo.


Hacia la fase del final del tiempo de impulso (ver la figura 8), la corriente eléctrica y ladiferencia de potencial se estabilizan, mientras que la cantidad de calor y de la presiónproducidas en el interior de la burbuja de vapor alcanzan su valor máximo; al mismotiempo, parte del material de la pieza es eliminado. La capa de material justo debajode la columna de descarga se encuentra en estado de fusión, aunque permanece ensu lugar debido a la presión de la burbuja de vapor. El canal de descarga estáconstituido ahora por un plasma formado a partir de material de la pieza, aceitedieléctrico y carbón vaporizados, debido al elevado valor de la intensidad de corrienteque lo atraviesa.




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En la fase del comienzo de tiempo de pausa (ver la figura 9), tanto el valor de lacorriente eléctrica como el de la diferencia de potencial disminuyen hasta cero.Además, la temperatura disminuye rápidamente, colapsándose así la burbuja de vapory produciendo que el material fundido sea expulsado hacia el exterior de la pieza aelectroerosionar.


En la siguiente fase (ver la figura 10), nuevo fluido dieléctrico fluye hacia la zona que

antes ocupaba el material arrancado, limpiándola de sus restos y templando lasuperficie de la pieza. El material de la pieza en estado de fusión pero que no esexpulsado hacia el exterior, solidifica dando lugar a lo que se conoce con el nombre dela capa refundida (en la nomenclatura anglosajona se la denomina recast layer).




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En la última fase del proceso de la electroerosión (ver la figura 11), el materialexpulsado solidifica en la forma de minúsculas esferas, dispersas en el dieléctrico, junto con pequeños trozos de carbón procedentes del electrodo (en el caso de queéste sea de grafito). El vapor sobrante sube hasta la superficie. Si el valor del tiempode pausa fuera demasiado pequeño, los restos del material de la pieza y, en menorgrado, del electrodo, que son los que forman la denominada viruta del proceso, seirían acumulando, haciendo así que la chispa se volviera inestable y pudiéndose darlugar a una situación de arco eléctrico, de corriente continua, que podría estropeartanto el electrodo como la pieza. Con respecto al tamaño de las partículas de virutaproducidas durante el proceso, los resultados experimentales indican que éste sigueuna distribución estadística normal y que sus valores obtenidos se adaptan bastantebien al modelo teórico propuesto en sus trabajos por Rajurkar [9].

Existen también algunos estudios, tales como en Schumacher [10], en los que seafirma que la contaminación de la zona del gap de trabajo, debido a las partículaserosionadas en el proceso, tiene influencia sobre el proceso de ignición, la localizaciónde la descarga eléctrica así como la anchura del gap.

Toda la anteriormente vista secuencia del proceso de la electroerosión representa unúnico ciclo del proceso que puede repetirse hasta 250 000 veces cada segundo. Encada momento, sólo puede estar ocurriendo un único ciclo.





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4. MATERIALES

4.1 Materiales mecanizables

En principio la única condición para que un material pueda mecanizarse por EDM esque éste sea conductor eléctrico. Dentro de este grupo se engloban la mayoría de los

materiales utilizados en la industria metal mecánica tales como aceros, aluminio, latón,bronce, cobre, titanio, etc. Algunos materiales como el Silicio, Germanio etc. sonsemiconductores (metaloides) y, dependiendo del tipo de dopaje y la estructura, esposible mecanizarlos por EDM o no.

Finalmente, es posible recurrir a técnicas que permiten mecanizar cerámicas.

En general, dada la baja productividad de la electroerosión, el proceso se usa paramateriales muy duros (aceros templados, carburo de tungsteno, etc.), cuando hacefalta gran precisión en formas regladas (electroerosión por hilo) o cuando se necesitanaristas vivas (usando varios electrodos con forma) o radios de acuerdo muy pequeñosen superficies regladas.

4.2 Materiales utilizados como electrodoLas máquinas de WEDM utilizan un hilo fino metálico para el corte. Se permite ciertaerosión del hilo debido a que éste se encuentra circulando continuamente a través dela pieza desde una bobina, pero una erosión excesiva del mismo puede romperlo. Estarotura es el problema dominante práctico y económico del corte por hilo. En este tipode mecanizado, el agua es el dieléctrico usual más utilizado, y como electrodo sepresentan los hilos basados en cobre, acero y molibdeno (con distintos recubrimientosy propiedades mecánicas para permitir realizar cortes rectos o inclinados de precisión).En microWEDM el hilo es de un material con mayor resistencia (tungsteno para cortesrectos, molibdeno para cortes inclinados) y el dieléctrico utilizado es un aceite de corte,o bien keroseno (en algún caso agua desionizada), al permitir un gap menor.

Figura 12. Composición de hilo Bedra Microcut® [11]

En las máquinas de electroerosión por penetración, los materiales utilizadoshabitualmente para el electrodo son el grafito (de distintas clases), el cobre y el cobre-

tungsteno. En el caso de microEDM, hasta Ø0.20 mm se pueden encontrar electrodostubo hechos de cobre, latón o tungsteno. Por debajo de esta medida los de cobre sontotalmente desaconsejables ya que es difícil maniobrar con ellos (introducirlos enpinzas y guías) sin deformarlos plásticamente; los de latón tienen un comportamientoadecuado aunque la manipulación es muy complicada. Se trata de una opciónadecuada por precio y por prestaciones para la realización de taladros rectos. No sonadecuados para realizar taladros orbitando o para el proceso de fresado, ya que sonpoco rígidos e introducen errores en el mecanizado; finalmente los de tungsteno sonlos únicos que pueden encontrarse en dimensiones inferiores a Ø0.20 mm. En elmercado hay electrodos tubo hasta Ø0.10 mm hechos en tungsteno. Su manipulaciónes complicada en las dimensiones más pequeñas, pero la elevada rigidez deltungsteno facilita pasar el electrodo por la pinza y las guías.




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4.3 Fluido dieléctrico

Como dieléctricos se utilizan agua desionizada y fluidos basados en hidrocarbonosque permiten reducir el tamaño del gap, estabilizar las vibraciones del hilo (cuando seaplica en WEDM) y ramificar las descargas de modo que se obtengan mejores

acabados superficiales. El gap más reducido implica mayores problemas de limpieza.Lo habitual es utilizar agua desionizada en electroerosión por hilo y aceite en lasmáquinas de electroerosión por penetración convencionales. En el caso demicroelectroerosión, ambos dieléctricos se utilizan en ambas modalidades de proceso,así es habitual encontrar máquinas de hilos finos que usen aceite como dieléctrico(SODICK, MAKINO) y máquinas de microelectroerosión que usen agua desionizada(SARIX) para realizar taladros profundos.

En el caso de electroerosión por hilo, el agua corta 10 veces más rápido que el aceite[12] por lo que la productividad es mucho más elevada, sin embargo el gap esbastante elevado (5~10 µm), muy apropiado para piezas gruesas. Se pueden obtenerbuenos resultados (hasta Ra 0.15 µm con 5 pasadas) aunque suele aparecer una

pequeña zona resolidificada que se puede pulir fácilmente. El mantenimiento del aguadesionizada implica un coste elevado en resina, control de evaporación, cambio delagua, etc.

En el aceite, en coste de mantenimiento es aproximadamente del 50%, por otro lado,la mayor resistividad del aceite respecto agua facilita la generación de descargas demenor energía (mejores acabados) y permite que el gap sea menor que en agua. Elaceite reduce el gap a 2~20 µm. No oxida la pieza, no sufre electrolisis y no ataca alcobalto de los composites. La calidad superficial obtenida con aceite es algo superior(Ra<0.04 µm) y más duradera, además el aceite da lugar a un corte más estable conhilos finos.




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5. APLICACIONES

Las principales aplicaciones del proceso de microelectroerosión son: pequeñosmatrices de precisión para corte, moldes de precisión, componentes de ingenieríamédica, sensores y ópticas, relojería (engranajes y agujeros pequeños) y elmecanizado de electrodos pequeños múltiples.

Las primeras aplicaciones de esta tecnología datan de los años 90 en las que seaplicaron hilos finos para el desarrollo de sistemas micromecánicos y componentesfluídicos para medicina no-invasiva (TiNi) y micromecanismos para la industriamicrofarmaceútica /microquímica [13]. Siendo un proceso muy lento en aquella épocapor lo que se limitó su aplicación en centros de investigación y universidades.

El uso de la electroerosión para micromoldes es aún hoy en día muy importanteporque permite mecanizar metales templados y aleaciones duras que soportan mejorel desgaste que produce la inyección de plásticos técnicos con fibras.

Algunas compañías reconocidas por el uso de hilos finos en su trabajo son:

Maroney Company [14] en Northridge, California, (http://www.maroneycompany.com)utiliza máquinas Agie Evolution y dedica un 10% de su producción al mecanizado EDMcon hilos finos. Esta empresa realiza la planificación del trabajo para hacer coincidir lostrabajos con hilos finos. Es proveedora en exclusiva de componentes especiales parael Ministerio de Defensa y Espacio Americano y para la NASA (sistema de propulsióndel Pathfinder en Marte). Han fabricado el espectrómetro de masas más pequeño delmundo. El trabajo de esta empresa es la realización de series de 2~3 piezas, siendo ellímite máximo de ~100 piezas. Aplicaciones que han realizado son: sistemas depalpado a distancia, catéteres arteriales, sistema de medida de insulina, etc.

Speciaty Tool & Engineering [15] en Minneapolis,( http://www.specialtytool-eng.com)Minessota, desarrolla sistemas para la industria de discos duros (guías de metal duropara introducir los cables al disco duro) instrumentos médicos (htas. Para endoscopía).Utilizan máquinas de electroerosión Fanuc con hilo de Ø0.05 mm.

Miniature Tool and Die (MTD) (http://www.miniaturetool.com) hace moldes de 1.5 mmde longitud con paredes de 38 µm utilizando fresado y EDM con tecnologías deproceso de semiconductores.

Figura 13 – Microsensor con ranuras de 0.051 mm (izda.). Matriz de extrusión con

ranuras de 25 µµµµm (dcha.)

Helmut Christmann GmbH (http://christmann-gmbh.de/fx) es una empresa alemanasituada en Birkenfeld que lleva muchos años trabajando con hilos finos [16]. Laempresa está especializada en la producción de moldes, punzones y matrices de altaprecisión, producción y desarrollo de sistemas mecánicos de precisión. Así mismotiene otras áreas de trabajo. Tradicionalmente había utilizado máquinas de AGIEaunque cuenta con máquinas Sodick AP200L y puede trabajar con hilos de hasta




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Ø0.03 mm. Se considera la mejor empresa en el trabajo preciso por electroerosión enAlemania.

Figura 14 – Taller de la empresa Helmut Christmann GMBH. La empresa asegura obtener radios de esquina de 0.024 mm con tolerancias de ±1 µm

y rugosidades medias de 0.04 µm. Los sectores para los que trabaja son: electrónica(contactos, conectores, estructuras conductoras), medicina (cirugía invasiva), industriarelojera (engranajes), industrial del automóvil (componentes diversos), sistemas derefrigeración (microbombas), industria aerospacial (cámaras de combustión demotores), ortodoncia (implantes).

Figura 15 – Algunos ejemplos de piezas mecanizadas por thin-WEDM

La empresa alemana Profiform GMBH se ha hecho un hueco para el desarrollo demoldes de precisión para la inyección de plástico y punzones. Utiliza máquinas deAgie (11 máquinas, destacando una Agiecut Vertex y una Agiecut Excellence 2F), lossectores para los que trabaja son: electrónica, medición luminosa e ingeniería óptica,automóvil, medicina y aerospacio.

Figura 16 – Piezas mecanizadas por Profiform GmbH




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6. DIFERENCIAS ENTRE MACRO Y MICRO

El proceso de microelectroerosión es un proceso en auge, tanto por el interés de laindustria, como por el creciente número de aplicaciones que está haciendo uso de ella.

Conceptualmente, el proceso no difiere de la electroerosión convencional, por lo que

resulta muy intuitivo comprender la tecnología que se aplica para realizar elmecanizado y el tipo de geometrías que se pueden obtener. Sin embargo, tanto elproceso como los medios utilizados presentan importantes diferencias respecto alproceso convencional.

La diferencia más notable entre microEDM y EDM (considerando tanto hilo comopenetración) es que el radio del canal de plasma que se forma en cada descarga dejade ser mucho menor que el tamaño del electrodo, llegando a ser del mismo orden demagnitud [17]. El electrodo, al ser tan pequeño (por WEDG es posible fabricarelectrodos de Ø5µm y el tamaño de los hilos más pequeños que se ofertancomercialmente Ø0.020 mm aunque Bedra presentó las primeras muestras de hilosØ0.015 en el ISEM XIV), presenta una capacidad limitada de conducción de calor y

una masa pequeña para disipar el calor formado en la zona de descarga. Una energíade chispa excesiva da lugar a la rotura del hilo (o a la volatización del electrodo enpenetración), siendo necesario limitar la energía de la descarga.

Simultáneamente a los efectos energéticos, el efecto de la presión de dieléctrico sobreel electrodo varía substancialmente respecto al caso normal, ya que el electrodo,aunque presenta un área de presión menor, también presenta una rigidez inferior porlo que el comportamiento del electrodo ante la acción del dieléctrico es más “nervioso”y resulta además más difícil evacuar el material eliminado, ya que el gap es muchomás reducido y los fluidos utilizados presentan la misma viscosidad, densidad, etc..

Al igual que en electroerosión convencional, para obtener mayor precisión esnecesario reducir las vibraciones del electrodo y su desgaste. Esto presenta una

limitación que, si bien es conocida en electroerosión convencional, resulta mucho másrestrictiva en microelectroerosión. En cada descarga el electrodo se desgasta enproporción más que en la electroerosión convencional y queda debilitado, siendo lareducción de la sección efectiva proporcional a la energía de descarga. En el caso delhilo, la fuerza de tracción máxima que se puede aplicar al hilo dependerá de la secciónefectiva del mismo y, por ello, es necesario ejercer un control de tensión mucho máspreciso que en hilos convencionales (0.20~0.33 mm) ya que la rotura se puedeproducir con fluctuaciones de tensión de apenas 3~5 gramos.

En micro-EDM se busca reducir al máximo la energía de cada chispa con el fin decontrolar la cantidad de material mecanizado por chispa (conocido como UR o URR -Unit Removal Rate [18][19]) y utilizar electrodos e hilos de diámetros muy pequeños.

El compromiso entre productividad, precisión y reducción de la energía de descarga(mantener mayor sección efectiva) debe estimarse según la aplicación:

- en aplicaciones de mayor precisión será necesario reducir la energía

- cuando sea necesario alcanzar mayor productividad, la energía por pulsodeberá incrementarse, siendo necesario reducir mucho los avances (y la tensión delhiloen WEDM).

De estas ideas, se pueden extraer algunas de las claves para poder mecanizar conelectrodos tan pequeños [18][19]:

- Controlar la energía por pulso

- Controlar la tensión en el sistema de tracción del hilo




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- Aumentar la estabilidad del gap obtenida por el sistema de control (evitarfluctuaciones en la descarga)

- Aumentar la precisión de posicionamiento de la máquina (el gap será muyreducido por lo que es necesario establecer un control que de pasos más finos)

Todo esto lleva a afirmar que, para microelectroerosionar, se requiere la máquinaadecuada, el electrodo adecuado, el programa y control adecuados, sistemas demedida adecuados y, finalmente, el operario debe ser el adecuado con el fin demanipular los electrodos y establecer las condiciones adecuadas [14].




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7. RETOS DE FUTURO

Dentro del campo de la electroerosión y, especialmente la microelectroerosión haymuchos campos de investigación de gran relevancia para el futuro.

El primero de estos campos y, por extraño que pueda parecer, es conocer qué sucede

realmente durante la electroerosión. tal y como el profesor Schumacher recogía en supresentación sobre el estado del arte de la electroerosión en el congreso ISEM XV[20], pese a ser un proceso industrializado y ampliamente aplicado, aún hay variasteorías sobre qué sucede en la descarga que no acaban de explicar completamente elproceso. Las particularidades del proceso: mecanizado sumergido en un fluido con ungap de apenas unas micras, aparición de gas con restos de material proyectados aaltas velocidades y elevadas temperaturas y rangos de repetición cercanos al Mhz,hacen que el proceso sea difícil de modelizar y cualquier medida un auténtico desafíopara los sistemas más avanzados.

Las medidas con cámaras de alta velocidad, sensores de gran rango de frecuencia,etc. han permitido conocer un poco mejor qué sucede en el proceso. Sin embargo hay

discrepancias y el conocimiento real es limitado.En el campo micro, el proceso es aún poco fiable. Los hilos se utilizan lejos de sulímite elástico para evitar roturas, lo cual disminuye tanto la productividad como laprecisión alcanzable en el mecanizado con hilos finos. En el campo de la penetración,la mayoría de las máquinas son aún limitadas en cuanto a capacidades deinterpolación, etc. y, tanto el desgaste, como la productividad es muy limitada.

Especialmente en el campo del microfresado por electroerosión, el desgaste delelectrodo es un campo en el que se está trabajando, conjuntamente con el desarrollode programas CAM capaces de tener en cuenta el desgaste y compensarlo en lamisma trayectoria del electrodo.

El elevado precio de máquinas, componentes, puesta a punto, asistencia técnia(normalmente centralizada en el país de origen ya que, incluso en los modelosofertados por marcas mayoritarias como Agie, Charmilles o Sodick, son modelos muyespecíficos y la asistencia técnica debe realizar se desde la central europea o desde lacentral de la marca) y la necesidad de expertos operarios con dedicación a lamáquina, hace que la aplicación mayoritaria en la industria sea difícil de momento.

Finalmente, aún hay un largo camino hasta que se disponga de tablas tecnológicaspara ambos procesos que permitan llevar las máquinas a la industria y trabajar comolos sistemas actuales.




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BIBLIOGRAFÍA

1 I. Puertas Arbizu y C. J. Luis Pérez. UPNA. “El menos convencional de losmecanizados”.http://www.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/Articulo.asp?A=12068

2 J B. Giraudi, C. Altini, Universidad de Buenos Aires. Facultad Ingeniería. “Apuntesde clase: electroerosion” http://www.fi.uba.ar/materias/6727/electroerosion.pdf

3 Lazarenko B R, 1943, “About the Inversion of Metal Erosion and

Methods to Fight Ravage of Electric Contacts”. Moscow, WEI-Institut. (Russian)

4 Jablonowski, J., What's New in EDMs?, Modern Plastics International, Marzo1999.

5 Wire EDM goes Horizontal. Modern Machine Shop, November, 2004

6 Werner, A. R.; Olson, P. C., EDM - A Metal Remoal Process, Society ofManufacturing Engineers, 1968.

7 Houman, L., What's New in Edm Power Supplies and Machines, Society ofManufacturing Engineers, 1973.

8 Poco Graphite, Inc., EDM Technical Manual, Poco Graphite Inc., 1993.

9 Rajurkar, K.P; Pandit, S.M., Formation and Ejection of EDM Debris, Journal ofEngineering for Industry, Febrero 1986.

10 Schumacher, B.M.,About the Role of Debris in the Gap during ElectricalDischarge Machining, Annals of the CIRP, 1990.

11 http://www.bedra.com/produkte/bedra_edm/microerosion/microcut/microcut/ index_ger.html

12 M. Wilke, Makino GmbH, “Shaping the Invisible” Micro EDM Applications.13 FANUC Robotics Web page: http://www.fanuc.co.jp

14 Albert M. “Fine Wire is just Fine”, Moder Machine Shop On-line – GardnerPublications Inc. – http://www.msonline.com/articles/099904.html.

15 Albert M. “Wire EDM in the Extreme”, Modern Machine Shop On-line – GardnerPublications Inc. – http://www.msonline.com/articles/029706.html.

16 Christmann H., “Mikroschneiderosion in der Anwendung”, FachtagungFunkenerosion – Zukunftstechnologie im Werkzeug – und Formenbau, 1999,ADITEC GmbH

17 Katz Z., Tibbles C.J. “Analysis of Micro-scale EDM process”, International Journalof Advanced Manufacturing Technologies, 25 (2005) - 923-928.

18 Masuzawa T., “Micro EDM”. Proceedings of the ISEM XIII (2001). 3-19. FundaciónTekniker. ISBN 932064-0-7.

19 Masuzawa T., “State of the Art Micromachining”. Anals of CIRP Vol 49/02/2000.473-488

20 B. M. Schumacher, “After 60 years of EDM the discharge process remains stilldisputed,” J. Mater. Process. Tech., vol. 149, p. 376, 2004

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