7 Cenários-Chave Onde EDM Supera a Usinagem CNC Tradicional

A usinagem por descarga elétrica (EDM), às vezes chamada de "usinagem por faísca", é uma das ferramentas mais úteis e únicas no arsenal do maquinista. Em vez de implantar uma ferramenta de corte afiada, o processo usa faíscas para cortar através do material, abrindo novas possibilidades de manufatura.

Mas nem sempre é fácil identificar quando o EDM deve ser usado. Na verdade, alguns engenheiros podem estar tão acostumados à usinagem CNC convencional que nem consideram a possibilidade de usar EDM para suas peças ou protótipos — mesmo quando o EDM poderia melhorar massivamente a qualidade do produto final ou reduzir o custo total do projeto.

Este artigo tenta fornecer uma introdução rápida ao EDM discutindo sete situações específicas em que a usinagem por descarga elétrica pode ser preferível à usinagem convencional.

O que é EDM?

EDM é um processo de manufatura e prototipagem para peças metálicas. Uma máquina EDM é semelhante na construção a uma máquina CNC, com a distinção importante de que o EDM usa descargas elétricas (faíscas) para cortar através do material metálico em vez de uma ferramenta de corte afiada.

Então, como você controla uma faísca para fazê-la cortar metal? No processo EDM, uma ferramenta de metal macio ou grafite atua como um dos dois eletrodos, enquanto a peça de trabalho de metal condutivo atua como o outro. A máquina aplica tensão enquanto tanto a ferramenta quanto a peça de trabalho estão imersas em um líquido dielétrico. Esta configuração causa ruptura dielétrica do líquido que cria um arco elétrico poderoso o suficiente para remover material da peça de trabalho. O detrito é então lavado pela substituição do dielétrico líquido.

Existem dois tipos principais de usinagem por descarga elétrica:

EDM de penetração (Sinker EDM) usa uma matriz de metal como eletrodo e é útil para criar formas complexas, já que a matriz é pré-formada em uma forma específica.

EDM a fio (Wire EDM) usa um fio esticado e é útil para cortar chapas grossas e metais especialmente duros.

Vantagens do EDM sobre usinagem tradicional incluem:

• Capacidade de penetrar metais muito duros
• Capacidade de usinar formas complexas
• Redução de distorção em características finas

Não é adequado para todos os trabalhos. Além de ser inadequado para plásticos, o EDM é muito mais lento que a usinagem convencional, tornando o CNC melhor na maioria das situações.

Aqui estão sete situações específicas de engenharia em que o EDM pode produzir melhores resultados que uma máquina CNC convencional:

1. Quando cantos internos agudos são necessários

O EDM, especialmente o EDM a fio, brilha quando se usina cantos internos agudos, desde que o tipo de fio correto, tensão e condições de avanço sejam selecionados.

Ao usar uma máquina CNC convencional, um canto interno agudo ou quadrado é difícil de alcançar, já que as ferramentas de corte são tipicamente redondas e, portanto, deixam cantos arredondados (raio) na peça de trabalho. Existem soluções alternativas para este problema, como fresas de topo quadradas e rebaixos unilaterais, mas maquinistas frequentemente aceitam a necessidade de cantos internos arredondados.

Embora o fio usado no EDM a fio também seja redondo, ele é muito mais fino que uma ferramenta de corte CNC, podendo criar cantos internos virtualmente quadrados. Usando EDM a fio, o raio do canto pode ser reduzido a tão pouco quanto 0,005 polegadas.

2. Quando cortes muito profundos são necessários

Ao usar uma máquina CNC convencional, a fresagem de cortes profundos e cavidades requer uma ferramenta de corte longa. No entanto, ferramentas com alta relação comprimento:diâmetro podem causar vibração — vibração excessiva da ferramenta — e resultar em usinagem de má qualidade.

O EDM oferece uma solução para cortes muito profundos, já que não é suscetível a vibração. Na maioria dos casos, o EDM pode confortavelmente fazer furos com relação comprimento:diâmetro até 20:1, mas esta proporção pode ser tão extrema quanto 100:1 em certas situações.

3. Quando o material da peça de trabalho é muito duro

Um dos usos principais do EDM é usinar itens como matrizes, moldes e até mesmo ferramentas de corte de máquinas. Estes itens são frequentemente feitos de materiais excepcionalmente duros como aço endurecido ou carboneto de tungstênio, que são muito difíceis de penetrar com uma ferramenta de corte.

Uma vantagem do EDM é que a dureza destes metais não afeta grandemente a capacidade da máquina de atender tolerâncias apertadas.

Outros metais que podem ser cortados com EDM incluem Hastelloy (liga de níquel-molibdênio), titânio e ligas Inconel.

4. Quando as peças requerem acabamento espelhado

O EDM tipicamente produz peças com acabamento superficial consistindo de crateras ou marcas. No entanto, controlando rigidamente certos parâmetros, o processo pode produzir um acabamento superficial espelhado excepcional sem a necessidade de polimento.

Importante, o EDM não produz uma superfície direcional com "lay" como a usinagem convencional faz.

E usinando por EDM muito lentamente com baixa potência, é possível reduzir dramaticamente o tamanho das crateras ou marcas. É finalmente possível criar um acabamento superficial muito suave de cerca de 5 RMS (4 micro-polegadas Ra).

Outra maneira de criar um acabamento tipo espelho é introduzir pó abrasivo fino no líquido dielétrico, o que produz um efeito similar a jateamento de areia, mas enquanto a usinagem está ocorrendo em vez de depois.

5. Quando fabricando 24/7

Embora esta seja mais uma preocupação do fabricante do que do engenheiro, o EDM oferece possibilidades importantes quando se trata de automação e manufatura sem supervisão ou "lights-out".

Como o EDM é mais previsível que a usinagem convencional e menos suscetível a erros e interrupções, é possível automatizar uma máquina EDM e deixá-la rodando 24 horas por dia com supervisão mínima.

Se o fabricante puder automatizar o carregamento e descarregamento de peças de trabalho (e eletrodos), pode criar um fluxo de trabalho de manufatura altamente eficiente e automatizado.

6. Quando fazendo um molde

O EDM às vezes é preferível à usinagem CNC na fabricação de moldes, partly porque sua capacidade de cortar com precisão metais duros como aço para ferramentas. Às vezes, uma fresadora CNC ou EDM de penetração é usada primeiro, antes do EDM a fio ser usado para detalhes ou os cortes mais profundos.

Muitas empresas de injeção plástica usam uma combinação de usinagem CNC e EDM, escolhendo entre eles dependendo do trabalho.

7. Quando tolerâncias apertadas são requeridas

Usinagem de precisão é facilitada com o uso de EDM, já que pode alcançar tolerâncias muito apertadas. Importante, a peça de trabalho é improvável de sofrer deformação do EDM, já que não há contato físico.

Com múltiplas passadas, o EDM pode alcançar tolerâncias tão apertadas quanto +/- 0,0002". No entanto, as velocidades de corte precisam ser reduzidas significativamente para garantir o mais alto nível de precisão.

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