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A MÁQUINA DE ELETROEROSÃO A FIO

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1. Introdução

Trata-se de uma máquina de corte de perfil (contorno) de componentes. O princípio de uma máquina de eletroerosão consiste em usinar o material gerando séries de faíscas.

Figura 1

Máquina de eletroerosão

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2. História

A invenção do método de tratamento dos metais por faísca elétrica (erosão elétrica) foi apresentada em 1943 pelo casal de cientistas soviéticos Natalya e Boris Lazarenko. A tecnologia encontrou rapidamente as suas aplicações industriais e a Suíça produz e exporta as suas máquinas desde 1952. A chegada da informática e dos comandos numéricos nos anos oitenta deu a esta tecnologia um impulso sempre notável.

3. Descrição da máquina

A máquina é composta por um grande tanque no qual são realizadas todas as operações de usinagem. Este tanque possui uma porta frontal que permite carregar o material e ajustar a máquina. No fundo do tanque encontra-se uma mesa à qual são fixadas as bandejas de material (placas de material bruto). A mesa é motorizada e pode deslocar-se longitudinal e lateralmente (eixos X e Y), por vezes também segundo eixos de rotação (A e B). Uma perfuração previamente efetuada atravessa o material bruto no exterior do contorno do componente a recortar. A bandeja é posicionada e solidamente fixada à mesa da máquina. Consoante a natureza do material, a espessura das bandejas e a complexidade do perfil do componente, pode-se empilhar várias bandejas na mesa da máquina e, na mesma operação, recortar tantos componentes quantas bandejas estiverem empilhadas. Na vertical do tanque, a máquina apresenta duas grandes bobinas de fio à maneira da fita magnética de um gravador. Uma contém o fio novo, a outra recebe o fio usado. O fio é de latão ou de cobre laminado, e o seu diâmetro pode variar de 0,02 a 0,3 mm consoante a capacidade da máquina e o componente a cortar. Um sistema de roletes permite guiar o fio e manter uma tensão ideal. À saída da máquina, o fio é guiado verticalmente pelo operador através do orifício previamente feito na cuba. É então guiado para o exterior do tanque e sobe verticalmente para se juntar à bobina de recuperação. Uma vez o contorno do componente registado no sistema informático da máquina, o operador pode fechar a porta frontal. Antes de a máquina começar a maquinagem do componente, a primeira etapa consiste em encher o tanque com uma solução dielétrica (água ou óleo mineral). Um dielétrico tem a propriedade de conduzir fracamente a corrente elétrica, mas deixa exercer-se livremente as forças eletrostáticas.

4. Princípio de funcionamento

O tabuleiro é imerso e atravessado pelo fio que constitui o elétrodo do sistema. Durante a usinagem, o fio se desenrola continuamente de uma bobina para outra. A máquina envia curtos impulsos de corrente elétrica ao fio. Ao ajustar precisamente a intensidade da corrente, produz-se uma faísca a cada impulso, provocando um arco entre o fio e a peça (a parede interior do furo feito no tabuleiro). A temperatura gerada pela sucessão de faíscas pode atingir 8.000 a 12.000 °C. A cada impulso, o material transforma-se localmente em plasma, que é expelido pelo dielétrico, deixando assim lugar a uma cratera. A sucessão de crateras cria o corte do componente. Ao longo do processo, a mesa da máquina e o tabuleiro deslocam-se simultaneamente nos eixos Y e Z, a fim de desenhar fielmente e com precisão o contorno do componente (a posição do fio é fixa). Algumas máquinas permitem inclinar a mesa, o que possibilita cortar planos inclinados.

5. Vantagens e desvantagens

O corte por eletroerosão a fio apresenta numerosas vantagens em relação às tecnologias de usinagem tradicionais. O diâmetro muito pequeno do fio é até dez vezes inferior ao das menores fresas. Isso permite ao fio cortar contornos muito mais complexos com uma precisão acrescida. Além disso, nunca há contato, e portanto nenhuma tensão mecânica, entre a ferramenta (o fio) e o componente. Isso permite, por exemplo, fabricar componentes longos e finos, como molas, sem risco de quebrá-los, como aconteceria numa fresadora ou num centro de usinagem. Ao empilhar as bandejas, é possível multiplicar o número de componentes fabricados durante um mesmo ciclo. No entanto, esse número é limitado e o avanço da máquina não é muito elevado (0,2 a 10 mm/min). Por essa razão, prefere-se, sempre que tecnicamente possível, a estampagem à eletroerosão quando se trata de produzir componentes em grande série. Por fim, apenas os materiais condutores de eletricidade são, logicamente, elegíveis para essa tecnologia.

6. Exemplos de componentes produzidos por eletroerosão

Desde que o material seja condutor, a lista de aplicações é quase infinita. Da carrura de caixa ao menor e mais fino das molas de um movimento, as vantagens da tecnologia justificam muitas vezes a escolha da eletroerosão. A eletroerosão também é amplamente utilizada para produzir as matrizes e os punções das estampas. Esta tecnologia permitiu reduzir consideravelmente os custos de fabricação das ferramentas de estampagem até então inteiramente moldadas mecanicamente na massa. Por fim, é particularmente apreciada para a fabricação de pequenos componentes finos, com perfis complexos, bem como para pequenas séries e prototipagem, pois não requer a fabricação de ferramentas específicas, como é o caso das operações de fresagem ou de estampagem.