Obtener cortes perfectos con PCD mediante electroerosión por hilo

Obtener cortes perfectos con PCD mediante

Rudolf Wilhelm15/03/2003
Las herramientas con plaquitas de PCD tienen éxito en todo el mundo para el trabajo de materiales de construcción ligera y materiales de alta abrasión. En la fabricación de este tipo de herramienta es muy importante obtener gran precisión y alta calidad de superficie en el corte del diamante. La erosión por hilo es un proceso especialmente apto para esta tarea. Los rectificados posteriores son casi siempre innecesarios.
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Máquina de electroerosión por hilo para realizar herramientas PCD
Las herramientas equipadas con plaquitas de diamante policristalino (PCD) permiten velocidades de corte y calidad de acabado extremadamente altos. Por eso son ahora imprescindibles en muchos sectores del mecanizado de alta velocidad, como por ejemplo en la fabricación de coches, en la industria aeronáutica y de la navegación espacial, en la producción de máquinas o en la industria hidráulica; donde además se exige un acabado impecable.

Para la producción de herramientas de PCD se aplica un proceso que ya ha sido utilizado en gran porcentaje para el corte de metales, y que presenta un segmento de mercado interesante para muchos fabricantes de herramientas: la erosión.

La empresa Vollmer Werke se dedica desde hace más de 10 años al desarrollo de máquinas de erosión para trabajar herramientas de PCD. Tradicionalmente reconocido como fabricante de afiladoras para sierras circulares y otros tipos de herramientas de corte, Vollmer tiene ahora también amplia experiencia en el proceso de erosión.

Las herramientas con plaquitas de diamante policristalino (PCD) producidas con máquinas de erosión Vollmer se utilizan para trabajar materiales "modernos" de construcción ligera, como son el aluminio, magnesio, materiales de fibra de abrasión alta, plásticos o también materiales MMC (metal matrix composite). Así como también en sierras circulares, fresas o molduras en el sector de la madera.

Dos formas de erosión

En el desarrollo de máquinas de erosión se han tomado dos direcciones: la erosión por hilo y la erosión por electrodos de disco. La característica exclusiva de la erosión por hilo es su universalidad. Con el electrodo de hilo se puede fabricar y también reafilar casi todos los tipos de herramientas diamantadas, también las geometrías de diente complicadas. Debido a su versatilidad, combinada con su alta precisión y una excelente superficie de corte, la máquina de erosión por hilo es una parte imprescindible en la fabricación o reafilado de herramientas equipadas con plaquitas de PCD.
Fresa circular perfilada

Proceso de mecanización:

Erosionar el perfil con ángulos libres radiales y laterales

Proceso de erosión:

Desbaste, acabado

Detalles de la herramienta

Tipo de mango: HSK-63

Ø hasta los cortes: 60 mm

Nº de dientes: 5

Total de placas: 5

Calidad del PCD: DB 002

Tiempos

Tiempo de medición: 9 min

Tiempo de erosión: 194 min

Herramienta escalonada

Proceso de mecanización:

Erosionar el perfil con ángulos libres radiales y laterales

Proceso de erosión:

Desbaste, acabado

Detalles de la herramienta:

Tipo de mango: SK-40

Ø hasta los cortes: 19-42mm

Nº de dientes: 2

Total de placas: 10

Calidad del PCD: DB 010

Tiempos

Tiempo de medición: 4 min

Tiempo de erosión: 86 min

Erosión por hilo de herramientas PCD para mecanizar metales

Vamos a examinar en detalle el proceso de la erosión por hilo, porque es el proceso dominante para fabricar y reafilar herramientas PCD en el sector del metal. Las máquinas desarrolladas por Vollmer se venden en dos versiones:

En la QWD-755 la herramienta se sujeta por un solo punto. Con la QWD-760 se pueden mecanizar las herramientas entre dos puntos.

Características importantes de ambas máquinas son la construcción rígida y libre de vibraciones sobre una base de fundición de acero polimerizado, 2 ejes CNC giratorios y 3 ejes CNC translatorios y el sistema horizontal del hilo que trabaja la herramienta por encima. Al girar el eje E patentado, se ajusta el electrodo de hilo a los flancos laterales de la herramienta. Se ha integrado un sistema de medición en la máquina para tomar las medidas de los perfiles de la herramienta y posicionar el dibujo que queremos dar a la herramienta en la zona de trabajo. Por eso los procesos de medición y erosión se pueden efectuar con una sola fijación de la herramienta, lo cual presenta un requisito indispensable para obtener una alta precisión.

En las máquinas de erosión marca Vollmer se usan electrodos de hilo con diámetros de 0,25 mm y 0,15 mm, aunque el diámetro de 0,25 mm representa la versión estándar. Así se pueden obtener rendimientos altos junto con una alta calidad de la superficie del corte. El diámetro de hilo de 0,15 mm se utiliza cuando tenemos radios muy pequeños en las herramientas. En la zona de electro-erosión el hilo se desplaza horizontalmente y se refrigera mediante dieléctrico.

Las herramientas con plaquitas de diamante policristalino (PCD) producidas con máquinas de erosión Vollmer se utilizan para trabajar materiales "modernos" de construcción ligera
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Erosión por hilo de una herramienta

Todo depende del generador de erosión

El generador de erosión ha sido desarrollado especialmente para la electroerosión de herramientas de PCD. Las características de dicho generador han sido optimizadas especialmente para este tipo de aplicación. Así se pueden obtener altas velocidades en el proceso de desbaste y superficies de excelente calidad en el acabado. Los resultados son tiempos de electroerosión cortos y calidades de la superficie del corte especialmente buenas de Ra ≤ 0,2 mm.

El proceso de electroerosión se puede dividir en varias etapas: el desbaste grueso, desbaste fino, acabado grueso y acabado fino.

En el desbaste se puede cortar toda la placa de PCD donde el hilo de erosión entra completamente en el material, como también cortes parciales donde sobre material en el perfil. Esta posibilidad permite un proceso óptimo de erosión respecto a la duración del mismo y a la calidad de la superficie. La zona lateral del PCD influido durante el desbaste se elimina durante los procesos del acabado y acabado fino, resultando un corte bien hecho y por eso muy afilado.

El operario puede modificar individualmente los parámetros estándar del generador para optimizar el proceso a su gusto o mecanizar herramientas con geometrías complicadas.

Dieléctrico con aceite sintético

El dieléctrico se basa en aceite sintético y ha sido optimizado para su uso en la erosión de herramientas diamantadas. Es un requisito indispensable para obtener un proceso de electroerosión efectivo. Al contrario que el agua desionizada el uso de aceite no causa ningún peligro o riesgo, como por ejemplo la oxidación de herramientas, máquinas y accesorios. Instalaciones de desionización de agua complicadas, que precisan muchos esfuerzos de mantenimiento, no son necesarios.

Las herramientas de PCD que se utilizan en el proceso de arranque de viruta metálica se han ido desarrollando desde diseños básicos a herramientas cada vez más complejas. Impulsos significantes para este desarrollo han sido debidos a la optimización del proceso de arranque de viruta, cada vez más y más aplicaciones de mecanización deben ser realizadas mediante una sola herramienta. Esto se traduce en geometrías muy complejas. Además hay que dotar a las herramientas de PCD con ángulos de ataque, ángulos axiales y ángulos libres. Adicionalmente han sido solucionados otros problemas, como por ejemplo la erosión de superficies exteriores de piezas con forma acampanada; dichas herramientas trabajan con cortes PCD situados por el interior.

El dieléctrico se basa en aceite sintético y ha sido optimizado para su uso en la erosión de herramientas diamantadas
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Fresa circular perfilada

Software y la complejidad de la herramienta

Debido al desarrollo de las herramientas de PCD, el software para la producción de programas de erosión ha sido dispuesta de la siguiente forma:

- Para herramientas estándar se usa la probada "Técnica de menú Vollmer" con sistemas CAD estandarizados para trabajar con CAD/CAM. La programación se realiza a base de menús fáciles de entender y asistidos con gráficos, mediante la introducción de datos geométricos y tecnológicos. En la mayoría de las herramientas este sistema es suficiente.

- También se pueden programar las herramientas con el sistema ExProg de nueva generación. Posee múltiples ventajas, especialmente para trabajar herramientas muy complicadas, como por ejemplo las de forma de campana. Y está totalmente integrado con los dibujos en CAD.

Este sistema está basado en Windows y es programable sin limitaciones, ofrece al operario perspectivas totalmente nuevas y da muchas oportunidades para encontrar soluciones creativas. El perfil de la herramienta se dibuja en un sistema CAD/CAM o se introduce mediante un archivo DXF que ya tengamos creado.

Se ha integrado un sistema de medición en la máquina para tomar las medidas de los perfiles de la herramienta y posicionar el dibujo que queremos dar a la herramienta en la zona de trabajo

Para todo tipo de herramientas PCD

Debido a la versatilidad de las máquinas de erosión por hilo se pueden erosionar casi todos los tipos de herramientas PCD para el mecanizado de metal, no importa si se trata de herramientas para fresar, taladrar, cepillar, avellanar o de forma escalonada, roscada y perfilada. Estas máquinas ofrecen también la solución óptima al trabajar herramientas con forma de campana con perfiles interiores y/o perfiles exteriores. Debido a la calidad de la superficie y del corte, las herramientas erosionadas casi siempre están listas para su uso sin la necesidad de un rectificado posterior
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Empresas o entidades relacionadas

T.A. Vollmer España, S.L.

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