Ejercicio 1
 

1.- Enunciado del problema
2.- Cálculo de los pretaladrados
3.- Volumen a erosionar
4.- Estimación del tiempo de erosión
5.- Medida final del agujero
6.- Precauciones al realizar el ejercicio
7.- Controles a realizar

1.- Enunciado del problema

    Se trata de un ejercicio muy simple, pero en el que se pueden verificar todos los conceptos enunciados. Se intentará comprobar lo siguiente, en cinco casos:

  1. Las diferencias reales existentes entre la limpieza por presión y la limpieza por aspiración, como son la conicidad y el arranque de material por minuto.

  2. La rugosidad lateral después del proceso, y ver su coincidencia con las tablas.

  3. La medida del gap y comparación con las tablas.

  4. El desgaste volumétrico del electrodo.

  5. Desgaste lineal del electrodo. Forma en que queda su extremo después de la operación.

  6. Arranque de material por medio de la medición del tiempo de mecanizado.

  7. Funcionamiento de la máquina.

  8. Se comprobará que en Electroerosión es prácticamente igual trabajar con cualquier tipo de acero como material de la pieza. Para ello se realizará el mismo ejercicio con dos tipos de aceros: Un acero F-111 y otro acero para matrices (F-521) templado con una dureza de 63 Rc.

  9. Asímismo se probarán para el electrodo los dos materiales que más se utilizan hoy día en este proceso: Cobre y grafito.

    Se realizarán como ejercicios los siguientes:

Fig.E1.1 Fig.E1.2
Fig. E1.1  PIEZA Fig. E1.2  ELECTRODO

  • Con electrodos de Ø 20 mm, bien de cobre o de grafito se realizarán 5 agujeros en pieza de acero F-521 templado o F-111, según los casos.

  • Se realizará un pretaladrado de Ø d, variable según el caso, de forma que el tiempo de erosión sea mínimo.

  • La altura de la pieza será variable según el caso.

  • Se realizarán los regímenes siguientes:

Ejercicio
número		 Pieza Electrodo Polaridad Intensidad
Excitación		 ti
Puntos		 Limpieza a través de pieza Altura mecanizable h (mm)
1.1 F-521 / 63 Rc E-Cu + 4.4 8 Presión 30
1.2 F-111 E-Cu + 4.4 8 Presión 10
1.3 F-521 / 63 Rc E-Cu + 3.4 10 Aspiración 30
1.4 F-111 C + 4.4 7 Presión 10
1.5 F-521 / 63 Rc C - 4.4 7 Aspiración 10

2.- Cálculo de los pretaladrados

Ejercicio 1.1 y 1.2.

    El nivel de intensidad IV exige en la pareja cobre-acero una superficie mínima frontal de erosión de 200 mm2 (Tabla A 4.4). Por ello para estos casos el pretaladrado será:

p (202 - d2) / 4 = 200 mm2

    Por tanto,    d = ( 202 - (200 x 4) / p ) ½ = 12,05 mm    

    Se realizará pretaladrado de Ø 12 mm, con lo que se tiene una superficie de 201 mm2.

Ejercicio 1.3.

    El nivel III (Tabla A 3.4), para cobre-acero exige una superficie mínima de 100 mm2. Por ello se realizará pretaladrado de Ø 16 mm con lo que se tendrá una superficie de 113 mm2.

Ejercicio 1.4.

    El nivel IV (Tabla B 4.4) para la pareja grafito(+)-acero, exige 100 mm2 de superficie mínima. Se realizara un pretaladrado de Ø 16 mm. Superficie de 113 mm2.

Ejercicio 1.5

    El nivel IV (Tabla C 4.4) para la pareja grafito(-)-acero exige 150 mm2 de superficie mínima. Pretaladrado de Ø 14 mm con lo que se tiene una superficie de 160 mm2.

3.- Volumen a erosionar

Ejercicio número Superficie
frontal
S (mm2)		 Altura a
mecanizar
h (mm)		 Volumen a
erosionar
V (mm3) : S x h
1.1 201 30 6.030
1.2 201 10 2.010
1.3 113 30 3.390
1.4 113 10 1.130
1.5 160 10 1.600

4.- Estimación del tiempo de erosión

    Se calcula con la fórmula:

t(min) = Volumen a erosionar (mm3) / VW (mm3 / min)

    En ella VW se puede extraer de las tablas.

Ejercicio
Número		 Volumen a
erosionar
(mm3)		 Arranque
de material
(mm3 / min)		 Tiempo
(min)
1.1 6.030 95 63,5
1.2 2.010 95 21,2
1.3 3.390 39 8,7
1.4 1.130 130 8,7
1.5 1.600 260 6,2

5.- Medida final del agujero

    Si el electrodo está perfectamente pulido, se obtendrá una superficie cilíndrica cuyo diámetro será ligeramente mayor que el del electrodo. No obstante en aquellos casos en que la limpieza sea por presión a través de la pieza, se dará erosión lateral o parásita, por lo que aparecerá una ligera conicidad, siendo algo mayor la medida en la parte superior, por donde se ha comenzado a erosionar, que en la inferior.
    La médida teórica del agujero será:

M.N (Medida nominal) = M.E (Medida del electrodo) + 2 Gap (g)

Ejercicio
número		 Gap
g (mm)		 Medida
electrodo
(mm)		 Medida
agujero
(mm)
1.1 0,080 20 20,160
1.2 0,080 20 20,160
1.3 0,058 20 20,116
1.4 0,088 20 20,176
1.5 0,104 20 20,208

    Con lo calculado hasta ahora se puede rellenar una ficha de trabajo para los 5 casos, que se presenta para este ejercicio número 1.

ELECTROEROSION

FICHA DE TRABAJO     EJERCICIO NUMERO 1

Datos del
problema		 Electrodo núm. 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Operación (Desbaste: D, Acabado: A) - - - - -
Material electrodo E-Cu E-Cu E-Cu C C
Material pieza F-521
63Rc		 F-111 F-521
63Rc		 F-111 F-521
63Rc
Número de piezas a realizar 1 1 1 1 1
Estado superficial deseado (Nr) 36-39 36-39 33-36 45 45
Rugosidad total (µm) . . . . .
Reglaje
Generador		 Polaridad electrodo . . . .

-

Nivel intensidad Excitación 4.4 4.4 3.4 4.4 4.4
Tiempo impulso Puntos (ti) 8 8 10 7 7
Tiempo pausa Puntos (to) 2 2 2 7 7
K.C. Puntos 7 7 7 8 8
Limpieza Forma Pr Pr Asp Pr Asp
Presión (bar) - - - - -
Datos para
cálculos		 Menor medida por lado (mm) - - - - -
Espacio entre electrodo y pieza (mm) 0,08 0,08 0,058 0,088 0,104
Desgaste volumétrico relativo sV (o/o) 6 6 0,5 0,5 17
Arranque Vw (mm3/min) 95 95 36 130 260
Superficie mínima (mm2) 200 200 100 100 150
Superficie a trabajar (mm2) 201 201 113 113 160
Volumen a arrancar (mm3) 6030 2010 3390 1130 1600
Estimación tiempo mecanizado (min) 63,5 21,2 87 8,7 6,2
Resultados finales Tiempo real de mecanizado (min) . . . . .
Superficie obtenida (Nr) . . . . .
Observaciones . .

6.- Precauciones al realizar el ejercicio

    Aparte de las contenidas en los Libros de Instrucciones, se quiere reincidir en lo siguiente:

Fig.E1.3
Fig. E1.3

  1. Verticalidad del electrodo.- En éste, como en otros casos, se debe de controlar perfectamente la verticalidad del electrodo (Fig. E1.3), ya que si no la superficie lateral del electrodo se convierte en frontal, pues el movimiento del cabezal es vertical. Con ello se desvirtúa la forma del agujero y sus medidas. Dicha verticalidad se controla por medio de un comparador, ayudándose del movimiento rápido del electrodo.

  2. Al principio de la erosión la superficie frontal de erosión no es la calculada, sino menor. Por ello se debe de comenzar en un régimen más bajo del que luego se va a trabajar (p.e. Intensidad I, impulso 6), para posteriormente, conforme se ve la chispa que rodea a todo el electrodo, subir al régimen deseado.

Fig.E1.4
Fig. E1.4

  1. Puede darse el que en agujeros pasantes, al final del proceso, se produzcan cortocircuitos y el avance se haga irregular y que haya dificultades para pasar totalmente el electrodo por el agujero. Ello puede ser debido a varias causas, en las que interviene siempre la forma del electrodo después de haberse desgastado (Fig. E1.4).

        Puede ocurrir que la sección frontal haya disminuido, en cuyo caso es conveniente bajar la intensidad.
        Puede suceder que en la punta del electrodo y dada su forma se haya formado una corona de productos que provienen de la erosión, y que dificultan el paso del líquido dieléctrico. En este caso conviene seguir la operación limpiando con temporizador.

  2. Siempre, durante la operación se ha de regular la máquina de forma que no se produzcan oscilaciones en el amperímetro. Este debe de marcar la cantidad señalada en las tablas de Tecnología. Asímismo un buen mecanizado exige que el reloj comparador del control de profundidad avance con regularidad.
        Tanto el amperímetro como el reloj comparador son los dos mejores controles de una máquina de Electroerosión, y se deben mantener según se ha dicho controlando el avance del servo y con una buena limpieza.
        Asímismo el captador de cortocircuitos (K.Control) se ha de regular en una posición en la que la operación sea estable.

7.- Controles a realizar

    Una vez realizados los cinco ejercicios se pueden realizar los siguientes controles:

  1. Tiempo de mecanizado: En los cinco casos se debe de medir el tiempo que tarda en mecanizar y compararlo con el tiempo calculado. En los casos de limpieza por aspiración los tiempos deben de ser menores.

  2. En los casos 1.1 y 1.2 y en los casos 1.4 y 1.5 se debe de comprobar que da lo mismo erosionar una pieza de acero templado que una de F-111. El ejercicio núm. 1.1 debe de tardar aproximadamente tres veces más que el 1.2, por tener que mecanizar tres veces más de volumen, debido a la altura. En el caso 1.4 debe de tardar aproximadamente el doble que en el caso 1.5, ya que el arranque de material es la mitad.

  3. Control de la conicidad. Se debe de comparar los casos de limpieza por presión y por aspiración, pues en éstos no debe de aparecer conicidad. Dicha conicidad se puede medir bien en los casos en que la pieza tiene 30 mm de altura.

  4. Control del gap: Midiendo los diámetros interiores el gap se puede calcular como

        gap (mm) = ( Ø Agujero (mm) - Ø Electrodo (mm) ) / 2

  5. Control del desgaste. El método más exacto de medir el desgaste es pesando el electrodo antes y después de la operación, con una balanza cuya precisión depende del peso del electrodo. Por ejemplo en los casos 1.1, 1.2 y 1.3 de electrodos de cobre, se requiere una balanza de 0,01 gr. de precisión.
        Llamando
        P: peso del electrodo antes de la operación
        P': peso del electrodo después de la operación
        P - P': peso del electrodo que se ha desgastado
        Como el peso específico ( d ) del cobre es 8,95 Kg/dm3, o bien 0,00895 gr/mm3.

                Volumen desgastado: Vd = (P - P') / d

        Si V es el volumen de material arrancado, el desgaste volumétrico relativo será:
            sV = Vd / V x 100  (tanto por 100) 

    Fig.E1.5
    Fig. E1.5

        Si no se dispone de una balanza, se puede realizar aproximadamente de la forma siguiente, (Fig. E1.5).

        - Se mide la longitud l1 del electrodo antes de erosionar.
        - Se mide l2, aproximadamente en la mitad de (d2 - d1) / 2.
        - Se miden d1 y d2.
        - Se asemeja el volumen desgastado a un anillo circular.

        El volumen desgastado será:

            Vd = p (d22 - d12) / 4 x (l1 - l2)
        Se calcula sV como en el caso anterior:
        Entre los cinco ejercicios (1.1 al 1.5) se hallan casos de pequeño desgaste, caso 1.3, en el que se ha sacrificado la velocidad de arranque, por un desgaste menor, casos de desgaste fuerte (6 por 100), casos 1.1 y 1.2, en los que incluso se ha exagerado, y casos de desgaste muy alto, caso 1.5, como corresponde al caso de electrodo de grafito (-).

  6. Control de la rugosidad. Se puede realizar con rugosímetro o visualmente por medio del Rugotest.
        Se debe comprobar que para los mismos regímenes los electrodos de grafito dan superficies más rugosas que los de cobre.

 

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