ES2234508T3 - Dispositivo de purificacion de liquidos de mecanizado para maquinas de electroerosion. - Google Patents

Dispositivo de purificacion de liquidos de mecanizado para maquinas de electroerosion.

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ES2234508T3 ES00128317T ES00128317T ES2234508T3 ES 2234508 T3 ES2234508 T3 ES 2234508T3 ES 00128317 T ES00128317 T ES 00128317T ES 00128317 T ES00128317 T ES 00128317T ES 2234508 T3 ES2234508 T3 ES 2234508T3
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Abstract

Un dispositivo de purificación de líquidos de mecanización para máquina de electroerosión (10) provisto de un electrodo (17) destinado a mecanizar una pieza (15) estando constituido el líquido de mecanización (14) por un líquido dieléctrico que contiene al menos primeras partículas (39) de un aditivo destinado a facilitar la electroerosión y segundas partículas (38) de contaminación que provienen del electrodo (17) y/o de la pieza (15) y que presentan una densidad más elevada que las primeras partículas (39), caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende al menos un dispositivo de decantación por ultrasonidos (11) que comprende un primer recipiente de decantación (30) para el líquido de mecanización (14) en el que está dispuesto un primer órgano de emisión de ultrasonidos (31) unido a un primer generador de ultrasonidos (33) cuya potencia puede ser regulada de manera que las segundas partículas (38) se decanten, mientras que las primeras partículas (39) quedan en suspensión enel líquido dieléctrico.

Description

Dispositivo de purificación de líquidos de mecanizado para máquinas de electroerosión.
El presente invento se refiere a un dispositivo de purificación de líquidos de mecanización para máquina de electroerosión provista de un electrodo destinado a mecanizar una pieza, estando constituido el líquido de mecanización por un líquido dieléctrico que contiene al menos primeras partículas de un aditivo destinadas a facilitar la electroerosión y segundas partículas de contaminación que provienen del electrodo y/o de la pieza y que presentan una densidad más elevada que las primeras partículas.
Se ha demostrado que, durante una mecanización por máquina de electroerosión, la adición de un aditivo en forma de polvo que presenta partículas del orden de algunas micras mejora en gran medida las prestaciones y rendimiento de la mecanización, véase por ejemplo el documento CH 670.785.
Durante la mecanización por electroerosión con polvos y partículas como aditivos, el principal elemento no resuelto es el filtrado y la purificación del líquido de mecanización utilizado y contaminado.
Se encuentran en este último las partículas del aditivo, partículas en forma de esférulas metálicas del material de la pieza y del electorado, así como partículas de carbono coloidal en forma de montoncitos submicrónicos en el caso de líquidos dieléctricos con carbono.
Un filtrado ideal no debería guardar más que el líquido dieléctrico y las partículas del aditivo. Los filtrados tradicionales no permiten sin embargo realizar el filtrado deseado, pues un filtrado grosero (> 20 \mum) deja pasar muchas esférulas metálicas finas. Por el contrario, un filtrado fino elimina, además de las esférulas metálicas, los polvos aditivos. Una separación magnética no funciona más que para las esférulas metálicas magnéticas, pero no para todas las demás esférulas.
El presente invento tiene por objeto de remediar estos inconvenientes y crear un dispositivo de purificación que permite obtener un elevado grado de purificación y esto por medios simples de emplear y con un coste moderado. El invento está caracterizado a este efecto por el hecho de que el dispositivo comprende al menos un dispositivo de decantación por ultrasonidos que comprende un primer recipiente de decantación para el líquido de mecanización en el que está dispuesto un primer órgano de emisión de ultrasonidos unido a un primer generador de ultrasonidos cuya potencia puede ser regulada de manera que las segundas partículas se decanten mientras que las primeras partículas quedan en suspensión en el líquido dieléctrico.
Estas características permiten obtener una purificación elevada de líquidos de mecanización y un dispositivo de coste moderado y con un modo de empleo simple y un funcionamiento rápido y fiable.
El dispositivo puede comprender además de manera ventajosa medios de conducción del líquido de mecanización contaminado al primer recipiente de decantación y al menos una abertura prevista en este último para la salida del líquido de mecanización purificado que contiene las primeras partículas.
Según un modo de ejecución ventajoso, el dispositivo comprende medios suplementarios para separar terceras partículas de contaminación constituidas por carbono coloidal que proviene de la descomposición del líquido de mecanización, comprendiendo estos medios suplementarios un segundo dispositivo de decantación por ultrasonidos con un segundo recipiente de decantación en el que está dispuesto un segundo órgano de emisión de ultrasonidos unido a un segundo generador de ultrasonidos, siendo la potencia de este último regulada de manera que las primeras partículas se decanten, mientras que las terceras partículas quedan en suspensión en el líquido de mecanización, comprendiendo este segundo recipiente de decantación una entrada unida a dicha abertura.
Este modo de ejecución está particularmente adaptado al tratamiento de los líquidos de mecanización de dieléctrico con carbono, tal como aceite, que permite purificar a un grado de pureza considerable.
Favorablemente, los medios suplementarios comprenden un recipiente de mezclado con órganos mezcladores, elementos de filtrado del líquido de mecanización obtenido por decantación a la salida del segundo recipiente de decantación y dispuestos para retener por filtrado las terceras partículas, un conducto para llevar el líquido dieléctrico filtrado de los elementos de filtrado a dicho recipiente de mezclado y medios de extracción y de transporte dispuestos para transportar las primeras partículas decantadas del segundo recipiente de decantación al recipiente de mezclado.
Por estas características, los líquido dieléctricos con carbono pueden ser purificados eficazmente y una reconstitución del líquido de mecanización completa puede ser efectuada de manera fiable y poco costosa.
Otras ventajas resaltan de las características expresadas en la reivindicaciones dependientes y de la descripción que expone a continuación el invento más en detalle con ayuda de los dibujos que representan esquemáticamente y a título de ejemplo dos modos de ejecución.
Las figs. 1 y 2 son vistas esquemáticas de un primer y segundo modos de ejecución.
Con referencia a la fig. 1, una máquina de electroerosión 10 está equipada con un primer modo de ejecución del dispositivo de decantación 11.
Esta máquina de electroerosión comprende un recipiente de trabajo 12 en el que está contenido un líquido de mecanización 14 y una pieza a mecanizar 15 montada sobre una mesa de trabajo 16. La máquina de electroerosión posee además un electrodo 17 que sirve de útil de mecanización montado sobre un husillo 18.
El líquido de mecanización 14 es puesto en circulación y controlado termostáticamente en el recipiente de trabajo 12 gracias a una instalación de remoción o mezcla 20 que comprende un circuito de bombeo 21 con una bomba de aspiración 22 y un intercambiador térmico 23 unido a un circuito de agua de refrigeración.
El líquido de mecanización 14 está constituido por un líquido dieléctrico en el que son puestas en suspensión primeras partículas de un aditivo destinado a facilitar la electroerosión y segundas partículas de contaminación que provienen del electrodo y/o de la pieza a mecanizar 15. Las primeras partículas podrán ser por ejemplo partículas de grafito con una densidad de 2 a 2,2 g/cm^{3} y de una granulometría elegida entre 1 y 100 \mum, de preferencia entre 1 y 10 \mum. Las segundas partículas se presenta generalmente en forma de esférulas metálicas arrancadas y expulsadas de la pieza a mecanizar y del electrodo durante descargas erosivas. Su densidad, superior a las de las primeras partículas está comprendida entre 4 y 20 g/cm^{3}.
La granulometría de éstas esférulas está generalmente comprendida entre 1 y 40 \mum.
Cuando el líquido dieléctrico contiene carbono, el líquido de mecanización puede además comprender terceras partículas en forma de partículas de carbono coloidal que provienen de la descomposición de líquidos dieléctricos bajo el efecto de las descargas erosivas y que tienen tendencia a flocular en montoncitos submicrónicos. La densidad de estas terceras partículas es inferior a 2 g/cm^{3} y su diámetro generalmente inferior a 0,5 \mum. Bien entendido que estas terceras partículas no existen en el caso de agua como líquido dieléctrico.
El primer modelo de ejecución del dispositivo de decantación 11 posee un recipiente de decantación 30 para el líquido de mecanización en el que está dispuesto un órgano de emisión de ultrasonidos 31 en forma de un sonotrodo. Este último está unido por una conexión 32 a un generador de ultrasonidos 33 de una frecuencia de 40 KHz y cuya potencia puede ser regulada, por ejemplo de 10 a 200 vatios. Un conducto 34 provisto de una bomba de aspiración 35 sirve de medio de conducción del líquido de mecanización contaminado al recipiente de decantación 30. Al menos una abertura 36 unida a un conducto de salida 37 permite reconducir el líquido de mecanización purificado de las segundas partículas de contaminación hacia la máquina de electroerosión, ya sea en un depósito anexo, ya sea directamente al recipiente de trabajo.
Los ultrasonidos son un medio muy eficaz para poner en suspensión partículas del tamaño de las primeras partículas de los polvos aditivos. La energía de los ultrasonidos para la puesta en suspensión de partículas debe ser tanto más importante cuanto mayor es la densidad de las partículas y más importante es su tamaño. Hay que observar que por debajo de un tamaño crítico, la densidad tiene menos importancia que el tamaño para la puesta en suspensión por difusión. La decantación es además desacelerada cuando la viscosidad del líquido de mecanización aumenta. Es por tanto posible realizar un dispositivo de decantación selectivo asistido por ultrasonidos de energía moderada. La potencia del generador de ultrasonidos 30 es regulada para cada densidad y viscosidad del líquido de mecanización y cada densidad y tamaño de las partículas a separar. La regulación óptima permite la decantación y la acumulación sobre el fondo del recipiente de decantación de la segundas partículas de contaminación 38, a saber las esférulas metálicas, guardando siempre en suspensión las primeras partículas 39 más ligeras del aditivo, tal como el grafito.
La potencia de este generador 33 es entonces regulada generalmente entre 10 y 150 vatios, de preferencia entre 4 y 100 vatios.
Tal dispositivo de decantación es suficiente para el caso del agua como líquido dieléctrico. Puede igualmente ser utilizado en esta forma si se acepta dejar subsistir con las primeras partículas las terceras partículas de carbono que provienen de la descomposición de un líquido dieléctrico con carbono, tal como el aceite.
La separación y la eliminación de las terceras partículas necesitan un dispositivo de purificación más completo del que se ha descrito un modo de ejecución con referencia a la fig. 2.
Este segundo modo de ejecución comprende un primer dispositivo de decantación 11 idéntico o similar al descrito con referencia a la fig. 1. Está además equipado con medios suplementarios 40 destinados a separar las terceras partículas de contaminación 41 del líquido de mecanización del que ya se han decantado las segundas partículas 38. Estos medios suplementarios comprenden un segundo dispositivo de decantación 45, elementos de filtrado 46 y un recipiente de mezclado 47, de decantación 50 en el que está depositado un segundo órgano de emisión de ultrasonidos 51, en forma de un segundo sonotrodo unido por una conexión 52 a un segundo generador de ultrasonidos 53.
El conducto 37 de salida del primer dispositivo de decantación 11 sirve de conducto de traída del líquido de mecanización que contiene las primeras y las terceras partículas.
El segundo generador de ultrasonidos 53 posee una frecuencia de 40 KHz y su potencia puede ser regulada por ejemplo entre 1 y 30 vatios de preferencia entre 5 y 20 vatios. Su potencia es por tanto regulada de manera más baja que la del primer generador 33. Es regulada para mantener en suspensión las terceras partículas 41, mientras que las primeras partículas se decantan y se acumulan sobre una banda transportadora 55 que sirve de medios de extracción y de transporte para conducir estas primeras partículas 39 por encima del recipiente de mezclado 47 donde son descargadas.
Un conducto de salida 56 provisto de una bomba 57 lleva el líquido de mecanización con las terceras partículas 41 hacia los elementos de filtrado 46. Estos últimos están dispuestos para retener el conjunto de las terceras partículas 41 y comprenden a este efecto al menos un filtro fino, por ejemplo un filtro de cartucho de papel. El líquido dieléctrico así purificado 58 es llevado por un conducto 59 al recipiente de mezclado 47 donde es mezclado con las primeras partículas por órganos mezcladores 60, tales como palas o una circulación de aire, etc. El líquido de mecanización purificado y así reconstituido es a continuación reconducido por una tubería 61 y una bomba 62 hacia la máquina de electroerosión.
Estos dispositivos de purificación son particularmente importantes para la mecanización en pieza elemental y en semi-acabado y permiten eliminar las partículas metálicas más gruesas que serían muy molestas durante la mecanización de acabado subsiguiente.
Queda bien entendido que los modo de realización descritos anteriormente no presentan ningún carácter limitativo y que pueden recibir todas las modificaciones deseables en el interior del marco tal como se ha definido por la reivindicación 1ª. En particular, podrían ser añadidos otros dispositivos, tales como un lavado y cualquier otro tratamiento de las primeras partículas del aditivo que salen del segundo recipiente de decantación 50, un dosificador para las primeras partículas que permiten obtener una concentración exacta de las primeras partículas en el líquido de mecanización contenido en el mezclador 47, un dispositivo de extracción, por ejemplo por transportador, de las segundas partículas metálicas de contaminación en el primer recipiente de decantación 30. El conjunto del dispositivo de purificación podrá ser integrado en la máquina de electroerosión o constituir una unidad separada de esta última.

Claims (6)

1. Un dispositivo de purificación de líquidos de mecanización para máquina de electroerosión (10) provisto de un electrodo (17) destinado a mecanizar una pieza (15) estando constituido el líquido de mecanización (14) por un líquido dieléctrico que contiene al menos primeras partículas (39) de un aditivo destinado a facilitar la electroerosión y segundas partículas (38) de contaminación que provienen del electrodo (17) y/o de la pieza (15) y que presentan una densidad más elevada que las primeras partículas (39), caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende al menos un dispositivo de decantación por ultrasonidos (11) que comprende un primer recipiente de decantación (30) para el líquido de mecanización (14) en el que está dispuesto un primer órgano de emisión de ultrasonidos (31) unido a un primer generador de ultrasonidos (33) cuya potencia puede ser regulada de manera que las segundas partículas (38) se decanten, mientras que las primeras partículas (39) quedan en suspensión en el líquido dieléctrico.
2. Un dispositivo según la reivindicación 1ª, caracterizado por el hecho de que comprende medios de conducción (34, 35) del líquido de mecanización contaminado al primer recipiente de decantación (30) y al menos una abertura (36) prevista en este último para la salida del líquido de mecanización purificado que contiene las primeras partículas (39).
3. Un dispositivo según la reivindicación 2ª, caracterizado por el hecho de que comprende medios suplementarios (40) para separar terceras partículas (41) de contaminación constituidas por carbono coloidal que proviene de la descomposición del líquido de mecanización, comprendiendo estos medios suplementarios (40) un segundo dispositivo de decantación por ultrasonidos (45) con un segundo recipiente de decantación (50) en el que está dispuesto un segundo órgano de emisión de ultrasonidos (51) unido a un segundo generador de ultrasonidos (53), y siendo regulada la potencia de este último de manera que las primeras partículas (39) se decanten, mientras que las terceras partículas (41) permanecen en suspensión en el líquido de mecanización, comprendiendo este segundo recipiente de decantación (50) una entrada unida a dicha abertura (36).
4. Un dispositivo según la reivindicación 3ª, caracterizado por el hecho de que los medios suplementarios (40) comprenden un recipiente de mezclado (47) con órganos mezcladores (60), elementos de filtrado (46) del líquido de mecanización obtenido por decantación a la salida del segundo recipiente de decantación (50) y dispuestos para retener por filtrado las terceras partículas (41), un conducto (59) de traída del líquido dieléctrico filtrado de los elementos de filtrado (46) a dicho recipiente de mezclado (47) y medios de extracción y de transporte (55) dispuestos para transportar las primeras partículas (39) decantadas del segundo recipiente de decantación (50) al recipiente de mezclado (47).
5. Un dispositivo según la reivindicación 4ª, caracterizado por el hecho de que dichos medios de extracción y de transporte están constituidos por una banda transportadora (55) dispuesta en el fondo del segundo recipiente de decantación (50) que llega hasta por encima del recipiente de mezclado (47) para descargar las primeras partículas (39) en este último.
6. Un dispositivo según la reivindicación 3ª, caracterizado por el hecho de que el primer generador de ultrasonidos (33) está regulado a una potencia comprendida entre 10 y 150 vatios, de preferencia entre 4 y 100 vatios y por el hecho de que el segundo generador de ultrasonidos (53) está regulado a una potencia menor, comprendida entre 1 y 30 vatios, de preferencia entre 5 y 20 vatios.
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