淺談電火花（EDM）技術(shù)發(fā)展前途 在制造工業(yè)處于不斷變化的狀態(tài)之中。新的材料、更快速的加工技術(shù)和更先進(jìn)的零部件不斷地引進(jìn)到模具制造領(lǐng)域，幫助模具制造商滿足他們永無止境的要求，以進(jìn)一步縮短他們的交貨時(shí)間。EDM技術(shù)也毫無例外地脫離不開這條規(guī)律。下面幾家的供貨商對(duì)一些新技術(shù)做了評(píng)價(jià)并闡明了他們的觀點(diǎn)。 索引： Gabriele Carinci（Agie, Ltd.有限公司總裁）：當(dāng)我回顧的時(shí)候，確信生產(chǎn)廠將以提高生產(chǎn)率的方式繼續(xù)向前發(fā)展。現(xiàn)在正是模具制造商困難的時(shí)候。他們需要配備能干的制模工、CNC專家、真正能夠勝任工作和進(jìn)行操作管理的人員。另一個(gè)問題是如何簡(jiǎn)化整個(gè)工藝，使模具制造商能夠提高和擴(kuò)大生產(chǎn)，同時(shí)仍按客戶的需求，保持所生產(chǎn)模具的精度和表面光潔度，讓模具表面有一個(gè)的質(zhì)量。現(xiàn)在我們還在尋求另一種提高生產(chǎn)能力的方法。在工廠內(nèi)實(shí)施自動(dòng)化加工單元，將2臺(tái)或幾臺(tái)EDM系統(tǒng)同時(shí)連成一體，配備機(jī)械控制裝置和機(jī)械手，將需要加工的零件和進(jìn)給的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在控制系統(tǒng)中。通過這種方式，人們才能夠提高生產(chǎn)率。 Gisbert Ledvon（Char-milles Technologies市場(chǎng)營銷）：我們能夠在EDM加工機(jī)床上（特別是在刻模機(jī)上）看到更多的自動(dòng)化系統(tǒng)，如托盤交換器和電極更換器。在線切割機(jī)床上，我已經(jīng)看到了更加先進(jìn)的增強(qiáng)裝置。特別是對(duì)于模具制造商而言，它們具有更大的靈活性，在攻絲切割方面精度更高。我認(rèn)為，模具制造商更需要這種機(jī)床，因?yàn)樵诟鞣N情況下，應(yīng)用線切割EDM機(jī)床的廠家并不很多。 工業(yè)界已傾向于使用更適合于客戶的控制系統(tǒng)。零件和維護(hù)系統(tǒng)將通過CD光盤提供用戶，并與機(jī)床一起使用。用戶可以在CD光盤上搜索一個(gè)零件，找出所需要的信息，然后調(diào)取這一信息并向其發(fā)出指令。用戶需要更多的工具使機(jī)床保持正常運(yùn)行，而無需別人手把手的教或者叫別人為他找一個(gè)零件。這一切都將有效地提高機(jī)床的工作效率。 模具設(shè)計(jì)者在縮小電極及電極設(shè)計(jì)方面把系統(tǒng)提供給模具設(shè)計(jì)者使用。設(shè)計(jì)電極時(shí)系統(tǒng)將能提供出縮小電極的*方案，然后，把該資料打印出來。模具制造商可以按照設(shè)定的尺寸制造，以便在刻模機(jī)上zui有效地切削加工這一零件。 Fritz Wittwer（Erowa Technology, Inc.技術(shù)公司工程副總裁）：EDM加工的速度總是非常緩慢。每一個(gè)生產(chǎn)廠都在努力提高他們的技術(shù)，包括其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、編程系統(tǒng)或沖洗系統(tǒng)，對(duì)于不同的階段采用不同的方法。如果觀察一下所有的EDM設(shè)備制造商，其中在托盤方面所做的工作幾乎都是一樣的，到處都可以看到機(jī)械手系統(tǒng)，這就是目前EDM在自動(dòng)化方面的發(fā)展趨勢(shì)。大的工具更換裝置也占?jí)旱箖?yōu)勢(shì)，技術(shù)使操作員更換工具的時(shí)代越來越遠(yuǎn)。新技術(shù)已將操作員置于作為機(jī)床加工單元管理員的位置上，由他負(fù)責(zé)及時(shí)地提供零件、工具、CNC程序和工裝夾具，以便使機(jī)床每天24h不停地運(yùn)行。 Jason Habib（Makino公司EDM應(yīng)用工程師）：適應(yīng)性技術(shù)和高速進(jìn)給技術(shù)是我們需要保持在位置所需的技術(shù)。適應(yīng)性控制是非常重要的，因?yàn)槿藗冎饕獄ui關(guān)心的問題是電弧放電和它們zui終的光潔度。高速進(jìn)給和線性電機(jī)的應(yīng)用越來越普遍。 自動(dòng)化是一個(gè)重大的發(fā)展，我們?cè)谙蚯巴七M(jìn)的是機(jī)器的無人化操作時(shí)代。我們的客戶希望能以盡可能少的人進(jìn)行工作。對(duì)于較小的工廠而言，我們要讓他們知道，只需花費(fèi)時(shí)間做些調(diào)試設(shè)置工作，其余一切工作，如像高速進(jìn)給、先進(jìn)的適應(yīng)性控制系統(tǒng)等在工件調(diào)試設(shè)置以后，將由機(jī)器自動(dòng)完成。 Greg Langenhorst（三菱EDM公司機(jī)床銷售產(chǎn)品）：從整體而言，自動(dòng)化畢竟是一項(xiàng)zui大的創(chuàng)新，它受到市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)。許多的模具被發(fā)往中國、葡萄牙和巴西生產(chǎn)，因?yàn)槟抢锏膭趧?dòng)力價(jià)格低廉。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)，節(jié)約現(xiàn)有設(shè)備的每一秒時(shí)間，需要組合成一個(gè)自動(dòng)化加工單元。只有這樣，設(shè)備才能長(zhǎng)時(shí)期的運(yùn)行，也可降低勞動(dòng)密集強(qiáng)度，同時(shí)可以節(jié)約操作人員的附加費(fèi)用。 實(shí)現(xiàn)無人化操作的關(guān)鍵在于，機(jī)床因無人操作必須以原來的速度運(yùn)行，而且運(yùn)行必須可靠，并配有能模擬一個(gè)操作員工作能力的積極適應(yīng)性控制系統(tǒng)。一旦機(jī)床能夠100%有效地進(jìn)行無人化作業(yè)時(shí)，就可以添加機(jī)械手，延長(zhǎng)一般尚未達(dá)到的工作時(shí)間，以進(jìn)一步提高機(jī)床的峰值效益。 EDM與高速銑削共存 那么怎樣消除EDM，高速銑削共存機(jī)床加工中的“嗡嗡聲”？ Carinci（Agie公司）：由在采用高速銑削的情況下，如果是屬于模腔的粗加工，也許是采用高速銑削技術(shù)更為可取。然而，在今天的某些應(yīng)用領(lǐng)域，采用高速銑削加工在技術(shù)能力上還是無法達(dá)到的，如相關(guān)的“刀具長(zhǎng)度”與“模腔深度”之比、關(guān)鍵的小圓角加工等問題。
采用0.02mm電極絲的EDM機(jī)床 根據(jù)我的看法，高速銑削技術(shù)與EDM刻模加工技術(shù)之間存在著一種共存關(guān)系。這種關(guān)系的存在是十分必要的，也是重要的，因?yàn)橄嗷ブg又可以形成一種的競(jìng)爭(zhēng)。由于同時(shí)采用了高速銑削技術(shù)與刻模加工技術(shù)，在應(yīng)用方面將會(huì)發(fā)生一些敏感的變化，因?yàn)槿坎捎酶咚巽娤鳟吘乖诩夹g(shù)上還存在某些障礙。相對(duì)于EMD加工技術(shù)而言，采用高速銑削技術(shù)，人們必須選用適合于某一特定應(yīng)用領(lǐng)域的刀具（如需考慮切削長(zhǎng)度、切削速度、材料硬度、需要的圓角半徑、刀具費(fèi)用等等）。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，都必須同時(shí)應(yīng)用高速銑削和EDM這兩種加工技術(shù)，只有這樣才能節(jié)約從車間到車間之間所需的加工時(shí)間，達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)所需的生產(chǎn)成本目標(biāo)。 Ledvon（Charmilles公司）:在這一點(diǎn)上，我認(rèn)為這些新技術(shù)并沒有威脅到原來的技術(shù)，它們只不過是EDM刻模加工的補(bǔ)充技術(shù)而已。高速銑削技術(shù)允許在整塊的石墨和一個(gè)電極座架上切削多電極形狀。這提高了機(jī)床和工具更換裝置的能力，因?yàn)樵谝粋€(gè)工具更換裝置座架上有多個(gè)電極。但我發(fā)現(xiàn)采用高速銑削存在以下問題：只能切削某些尺寸的模腔和某些深度的模腔，如果您有一些小的加強(qiáng)筋和小的細(xì)節(jié)處需要加工，采用高速銑削就達(dá)不到那些地方，只有采用EDM才能達(dá)到一定的加工深度和達(dá)到客戶需要的精度和光潔度。 而且，模具需要有很長(zhǎng)的使用壽命，因此需要用鋼材制造，如果材料的硬度太高，應(yīng)用高速銑削加工就會(huì)受到限制。但重要的是，設(shè)備的投資和每小時(shí)的操作成本是相當(dāng)貴的，刀具也相當(dāng)昂貴，如果想確保一定的精度，保證小圓角的良好光潔度，就需要保證頻繁地更換刀具。考慮到這些因素，我認(rèn)為將來高速銑削加工還不能替代EDM加工技術(shù)，它們將結(jié)合成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，幫助模具制造商更加有效、容易地生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率，克服來自海外模具制造商廉價(jià)模具的威脅。 Langenhorst（三菱EDM公司）:硬質(zhì)材料的銑削技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，但也面臨著可怕的前景。試圖采用球面端銑刀或在模具表面上設(shè)置特殊的結(jié)構(gòu)件是無法達(dá)到模腔內(nèi)的小圓角處和真正細(xì)微處的，因此采用這種加工技術(shù)是不可能的。但這是一項(xiàng)很有前途的技術(shù)，有助于加速工藝生產(chǎn)。高速石墨銑削加工是一項(xiàng)令人驚奇的創(chuàng)新，生產(chǎn)的電極速度越快、越經(jīng)濟(jì)，它可以使其他工藝的效益越高。但硬質(zhì)材料的銑削技術(shù)永遠(yuǎn)不可能全部替代EDM加工技術(shù)。如果任何事情在某種程度上需要幫助提高工作水平的話，那么請(qǐng)到EDM加工部門來解決。可以采用銑削加工某些東西而達(dá)到某一個(gè)點(diǎn)。但如果需要加工模腔中比較小的圓角或具體細(xì)節(jié)部分時(shí)，將需要EDM作為zui終的加工工藝。 EDM前景廣闊 貴公司正在開發(fā)哪些EDM技術(shù)以對(duì)抗這種“威脅”？ Carinci（Agie公司）:Agie公司已經(jīng)檢查了如何發(fā)揮刻模機(jī)與線切割系統(tǒng)之間的人/機(jī)與操作員接口界面的潛力，這樣可以用有限的EDM知識(shí)，更有效地做好工作。例如，我們zui近觀察了一下客戶調(diào)試設(shè)置線切割機(jī)床或刻模機(jī)所需的時(shí)間，根據(jù)不同的精度、個(gè)人的能力和經(jīng)驗(yàn)，其所需的時(shí)間是幾分鐘或幾個(gè)小時(shí)不等。于是，我們開發(fā)了一種機(jī)上測(cè)量系統(tǒng)，可自動(dòng)測(cè)量工件確切的傾斜度。然后，控制系統(tǒng)能根據(jù)對(duì)這一傾斜度的編程程序，自動(dòng)調(diào)整整個(gè)幾何形狀，從而生產(chǎn)出一個(gè)的零件。 Ledvon（Charmilles公司）:我們將有更專業(yè)化的應(yīng)用技術(shù)，因?yàn)槲覀儽仨氝m應(yīng)高速銑削加工制造的電極，它將向客戶易于向自動(dòng)化的方向發(fā)展，那時(shí)再也不需要有一名工程師來運(yùn)行一臺(tái)自動(dòng)化EDM機(jī)床了。有一個(gè)軟件程序?qū)⒖刂茩C(jī)械手和EDM機(jī)床，而且將來還有新的解決方案，在PC機(jī)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)上，來運(yùn)行機(jī)械手、EDM機(jī)床和高速銑床。就XY運(yùn)動(dòng)的速度以及類似這樣的一些東西而言，將來也可能會(huì)在機(jī)械發(fā)展方面有所進(jìn)展。
直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的EDM機(jī)床 Wittwer（Erowa公司）:為了保持EDM技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)性，我們采取了4個(gè)步驟，使組合式生產(chǎn)觀念可以把用戶的EDM機(jī)床每年運(yùn)行時(shí)間達(dá)到6000多個(gè)小時(shí)。 *個(gè)步驟是托盤化。工具和托盤可以自動(dòng)變換。 第二個(gè)步驟是組織化。每一個(gè)模具制造商需要有組織地在機(jī)床的外面，將工作流動(dòng)程序編入到EDM機(jī)床之中。我們提供的工作站可以使用戶在機(jī)床的外面調(diào)試工具和模具零件，這樣機(jī)床可以不斷地運(yùn)行，無需額外的調(diào)試時(shí)間。 第三個(gè)步驟是采用機(jī)械手。我們提供一些不同的工具更換裝置和機(jī)械手系統(tǒng)，在第二班和第三班工作或周末工作時(shí)，在無人參與的情況下，由上述系統(tǒng)完成對(duì)EDM機(jī)床的上、下料任務(wù)。 第四個(gè)步驟是采用工藝控制軟件。用戶可以應(yīng)用這一軟件更加有效地管理通過EDM機(jī)床工件的加工流動(dòng)方向。這樣，在機(jī)床進(jìn)行模具的燒蝕加工前，用戶就能保證所有的CNC程序、偏置數(shù)據(jù)和所有其他燒蝕或加工下一個(gè)工件所需的信息是完整的。 這四個(gè)步驟就是我們所需要的，可使加工成本降低到較低的水平，以便能夠使其與其他技術(shù)相競(jìng)爭(zhēng)，更重要的是可以縮短產(chǎn)品入市的時(shí)間。 Habib（Makino公司）：Makino公司的EDNC（CNC EDM機(jī)床）整條生產(chǎn)線采用兩種形式：一種是標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床，另一種是HQSF（表面光潔度）機(jī)床。這些機(jī)床將在電介質(zhì)液體中加入一種添加劑和采用低功率設(shè)定值，其加工表面光潔度可以達(dá)到超級(jí)水平。這一工藝叫做DDM加工技術(shù)或稱作擴(kuò)散式放電加工技術(shù)。 Langenhosrst（三菱EDM公司）：1992年，我們首先在線切割機(jī)床上推出了一種防電解電源，提高了表面光潔度，使銹蝕和腐蝕降低到zui低水平。在切削碳化物合金時(shí)，也減少了鈷的損耗，但降低了一點(diǎn)兒切削速度，以便使加工的零件達(dá)到更高的質(zhì)量。我們zui后找到了一種新的設(shè)計(jì)方法，使得電源速度再次加快。在線切割機(jī)床方面，我們將全部精力集中在降低維修方面，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。所有客戶都說他們沒有時(shí)間進(jìn)行機(jī)床的維修，機(jī)床必須保持運(yùn)行工作狀態(tài)。為此，我們?cè)噲D盡zui大努力減少維修區(qū)域，創(chuàng)立了一種所謂自清洗方法。 Naughton（Sodick公司）：我們采用了*不同的方案。機(jī)床上帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的不是采用滾珠絲杠，而是采用了直線電機(jī)，使用磁鐵的直線電機(jī)。由于不存在物理接觸，因此其反應(yīng)時(shí)間要比使用滾珠絲杠快得多，如果反應(yīng)時(shí)間越快，那么切削速度也就越快，因?yàn)樗鼘?shí)際上改變了切削條件，其切削速度要高于由滾珠絲杠傳動(dòng)的機(jī)床。由于反應(yīng)時(shí)間很快，軸的移動(dòng)速度是那么高，它本身就能產(chǎn)生自然的沖洗力，因此永遠(yuǎn)不需要輔助沖洗口。 我們也設(shè)計(jì)生產(chǎn)了一臺(tái)高速自動(dòng)線切割攻絲機(jī)，其自動(dòng)線切割攻絲時(shí)間（AWT）約12s，以前大約為65s。另一向新的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)對(duì)我們機(jī)床的遠(yuǎn)距離監(jiān)視和遙控，有了這套系統(tǒng)，工廠的老板不用親自到車間中去，就可以檢查車間內(nèi)的機(jī)械設(shè)備工作情況。 本文由 蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司整理發(fā)布。 |
