electroerosion DIY corte por Hilo

ForoMaquinas acaba de publicar el siguiente mensaje:

Bueno chicos, últimamente llevo bastante desconectado del foro, quiero compartir con vosotros el desarrollo de otra maquinita, increíble como me complico la vida.. en fin, lo bueno es que la maquina ya esta funcionando, aunque aun en modo prueba, espero que os guste

A este invento le voy a llamar mi “segueta eléctrica” :) hacia tiempo que quería acometer un proyecto relacionado con la electroerosion y con el proyecto “comodín/excusa” de la excavadora me decidí a acometerlo, todo viene de buscar métodos para tallar engranajes interiores, me pillo con ganas y con bastantes materiales de sobras de otras maquinas y me lance a ello

La verdad es que llevo tanto tiempo metido en esto que no se ni por donde empezar, tengo bastantes fotos y videos, creo que no tantas como para otros proyectos, pero bueno, a ver que sale

Descripción general del proceso:

La maquina usa electricidad para ir arrancando material de la pieza en cuestión, en este caso, hay un hilo que recorre un camino, ese hilo esta electrificado a una tensión que puede ser positiva o negativa, el mecanismo actúa, cuando acercamos ese hilo electrificado a una pieza metálica (es la única condición del material a cortar, que sea conductor), esta también esta electrificada, de manera que se puede cerrar un circuito eléctrico entre el hilo y la pieza a cortar, para que esto se pueda realizar necesitamos antes un medio no conductor (no totalmente conductor, mejor dicho) entre hilo-pieza a cortar en este caso se usa agua, filtrada y desionizada, para que sea adecuada, bien, este hilo en este medio acuático especifico, se va acercando a la pieza, y justo antes de tocarla, el agua que hay en medio se llega a ionizar, es decir, se vuelve conductora, en ese momento, salta una chispa de gran intensidad entre el hilo y la pieza que arranca parte de material (de ambos) si este proceso se repite miles de veces por segundo, lo que tenemos es un sistema capaz de mecanizar
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Descripción general de la maquina
La maquina mecánicamente es bastante simple únicamente mueve un arco por el que circula un hilo de latón calibrado (en mi caso de 0.25mm) en los ejes XY este hilo sale de una bobina , la estructura que soporta esa bobina tiene un sistema de frenado para mantener la tensión del hilo, recorre una serie de poleas, pasa atraves de 2 guías y llega al final del recorrido hasta el motor que tracciona de ella, obligandola a entrar en un tubo, al final de ese tubo hay un mecanismo troceador de ese hilo, si, el hilo se tira una vez usado, ese arco - eléctricamente aislado de la estructura principal – esta soportado por un sistema compuesto por 4guias y 8 patines lineales (la mitad por cada eje) las transmisiones son por husillos de bolas con correas y un motorcito por eje. Eso en cuanto al puente, la parte del agua consta de 3 depósitos, agua limpia-agua sucia y trabajo el agua que esta en el deposito de “guas sucias” es bombeada continuamente y a traves de unos filtros para quitar las partículas en suspensión y cae al deposito de “agua limpia” hay otra bomba coje esa agua la hace pasar por un filtro con resina de intercambio ionico (para quitarle la conductividad excesiva) y la vuelve a tirar al mismo deposito, este deposito de aguas limpias, esta comunicado con un rebosadero con el deposito de aguas sucias, por lo que el agua se esta renovando constantemente, del deposito de agua limpia es de donde se coje el agua para trabajar

Descripción del sistema de tratamiento de aguas:
Como ya he mencionado uso varios filtros para alcanzar la calidad del agua que necesito básicamente son 2 tipos:

Hay 2 filtros de celulosa trabajando en paralelo para quitar los sedimentos que se desprenden del proceso, son del tipo prefiltro del que se usan en las osmosis inversas domesticas

en esta foto:
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serian los 2 portafiltros que están a la derecha (solo uno tiene filtro instalado), el agua llega bombeada desde el deposito de aguas sucias hasta estos 2 filtros, estos le quitan las particulas solidas y sale al deposito de aguas limpitas :)

Un filtro de intercambio ionico, este cartucho estaría instalado, haciendo referencia a la foto anterior, es el primero por la izquierda, hay una bomba de agua dentro del deposito de aguas limpias que coge el agua de este deposito, la lleva al portafiltros con el cartucho de resina atraves de una válvula antiretorno y después de pasar por el filtro es devuelta al mismo deposito, esta resina se denomina de lecho mixto, esta compuesta de resinas anionicas y cationicas que atrapan los iones y cationes libres que pueda tener el agua, si a alguien le suena a raro, son las que se usaban (y se usan) para desmineralizar el agua de las planchas, esta resina tiene una vida util, cuando se saturan hay que cambiarlas, también decir que la bomba que mueve esta resina no funciona todo el tiempo, sino bajaría la conductividad hasta un punto en el que el arco eléctrico no saltaría, de eso se encarga un conductimetro el objetivo es tener el agua en aproximadamente 10-30 microsiemens

los depósitos:

hay 2 depósitos, mas bien uno grande con un tabique de separación, el grande se denomina de agua sucia porque ahí va a parar el agua usada del tanque de trabajo, entre ambos hay un tabique, por el que constantemente esta cayendo agua del deposito de agua limpia al de agua sucia.

El deposito de trabajo, este alberga el soporte sobre el que se sujetan las piezas a cortar y tiene taladrados 3 agujeros estos son :de llenado, vaciado y rebosadero, este ultimo es regulable, para controlar la altura maxima a la que llega el agua y evitar que –valga la redundancia- rebose y me ponga perdido de agua con voltios

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El primer agujero empezando por la izquierda, es el de llenado, recibe agua a través de una bomba y una válvula antiretorno, antes de llegar a la válvula hay una “Y” que desvía el caudal cuando se cierra la válvula de llenado el caudal se dirige a través de un tubo a la guía inferior, este chorro se encarga de desplazar las partículas de área de corte, para que no interfieran con dicho proceso, esta bomba de llenado es regulable las otras 2 van siempre a su velocidad nominal
Unas fotitos

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esta pieza es la que hace de bisagra para que el rebosadero pueda girar
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añadir que todos los depósitos son de cristal, ademas hay que tener en cuenta que este agua tan pura, es muy corrosiva, ataca hasta el inoxidable, aquí dejo un pequeño vídeo para que se vea un poco por encima como funciona el sistema de depuración

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Sistema de tracción de hilo:
Bueno, como ya he mencionado el hilo circula por el arco (no confundir con la velocidad de avance de los ejes) a una velocidad dada, que depende de varios parámetros, como son la potencia o el espesor entre otros, en mi caso esta velocidad es de unos 2-3m/min, después de ver otras maquinas diy que usan 2 bobinas, una que lleva el hilo nuevo y otra que recoge el hilo usado yo me decante por utilizar un sistema de tracción en línea con el hilo, de manera que cuando este sale de la maquina va a otro sistema donde se trocea y se tira (en mi caso intentare aprovechar el material fundiéndolo, aunque no se si esto es posible) para ello utilice un motorcito con sinfín y corona reciclados de un sofá con reposapiés eléctrico, y la verdad es que va increíblemente suave, pese a ser un motor de 25v se mueve desde 1v y parte el hilo como te pases con extrema facilidad y sin inmutarse, bueno, para ello tuve que mecanizar un soporte en aluminio con sus rodamientos, también tuve que mecanizar el eje, necesitaba esa forma, para mantener el hilo siempre en contacto con la polea de tracción, explico un poco como funciona, tras la ultima polea del circuito, esta obliga al hilo a rozar en 180º contra la polea de tracción, esto no es suficiente claro esta, por ello hay otra polea covexa que presiona a la de tracción que es cóncava apoyándose en una excéntrica, que esta siempre aplicando fuerza gracias a que esta unida a un brazo de palanca y un muelle, los radios de curvatura de ambas poleas no son iguales, la de empuje la convexa es ligeramente inferior a la de tracción, esto es así, para asegurarme que el punto de unión de ambas esta en la parte mas interna de la polea de tracción y mas concretamente, sobre el hilo, al final una imagen vale mas que mil palabras

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detalle de las diferentes partes
eje de arrastre (en acero)
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polea de empuje con leva excéntrica (acero,inox,bronce)

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conjunto motor:
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unos videos de pruebas:
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Bueno, una vez descrito el sistema de arrastre del hilo, ahora necesito un sistema que frene el hilo, ya que me interesa que el hilo este lo mas recto posible en la zona de corte, para ello se me ocurrió un sistema de frenado magnético, un imán se desplaza sobre un disco de acero y entre ambos hay una lamina de teflón, el imán es desplazable desde la parte interna del disco, hacia la externa, aumentando el par de frenado según se va distanciando del centro del disco, en la parte fija del soporte hay un dentado y en el soporte que lleva el imán también, de esta forma, no hay posibilidad que el imán se pueda desplazar mientras el hilo esta en marcha, la tensión del hilo, mantiene la bobina contra el soporte y el imán bloqueado

fotos:
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Una vez definido el sistema de tracción y frenado, hay que ver como se guía el hilo
la pieza fundamental es el arco, esta pieza es de arnite un plástico técnico, muy duro y no conductor ya que todo el sistema del hilo esta electrificado y no quiero que me cause cortos si este cable llegase a tocar otra pieza del mecanismo, sobre esta pieza, van una serie de poleas de latón, girando en ejes de acero inoxidable y sobre cojinetes de bronce, el hilo se hace pasar por una guía inferior y superior, estas guías llevan 2 bolitas, reguladas por 2 prisioneros, para que estén en contacto, y el canal que queda entre ellas, me sirve de guía por donde circulara el hilo de latón, la guía inferior lleva a su vez un mecanizado, para que lleve el agua desde el tanque de aguas limpias hacia la zona de corte y la guía superior, tiene intercalada una barra de metal duro, que es el punto de contacto eléctrico de todo el circuito del hilo
fotos:

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guia inferior
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esta pieza redirige el agua hacia la zona de corte
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guia superior
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croquis del circuito
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un video de cómo funciona todo el sistema
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El generador de las chispas:
He utilizado un generador diseñado por Ben Fleming en su libro "Build a Pulse EDM Machine: The Next Generation", es una fuente de tipo pulsada, aunque los pulsos no tienen realimentación del área de corte, es decir, los pulsos no varían con la carga de trabajo, esta fuente, controla la distancia entre el electrodo y la pieza de trabajo, midiendo el voltaje para ello, usa varios comparadores en un LM339, trabajando en modo ventana, hay 3 señales de voltaje, una fija que marca el voltaje “bajo”, una variable que es la que puedo modificar yo mediante un potenciómetro y define el voltaje “alto” y la ultima es el voltaje del arco, esta se hace pasar por un divisor de voltaje formado por 2 resistencias, mientras que el voltaje del arco este entre los voltajes “bajo” y “alto” no hay señal de salida, si la señal del arco cae por debajo del nivel “bajo” uno de los comparadores se activa y emite una señal de retroceso (pin 13 LM339) y si la señal del arco esta por encima del voltaje del potenciómetro, el otro comparador se activa y manda la señal de avance (pin 14 LM339) estas señales son las que yo uso para mandarselas al control y que avance o retroceda según los parámetros de la fuente de alimentación, es decir, le puedo decir a los ejes que avancen 10km/min que si las señales de control dicen que como max 0.1mm/min, pues es lo que hay y es como tiene que ser, de otra forma el hilo se partiría

Fotos
Generador
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funcionando:

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por ahora eso es todo, dado que aun me queda por construir el sistema de corte del hilo, tengo que hacer algo con el hilo usado, que ademas es hilo electrificado

creo que acabo de batir un record en cuanto a labrillos se refiere :D
salu2!


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