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浅谈电火花技术发展前途
点击次数:3039 发布时间:2010-09-03
 

浅谈电火花(EDM)技术发展前途

在制造工业处于不断变化的状态之中。新的材料、更快速的加工技术和更先进的零部件不断地引进到模具制造领域,帮助模具制造商满足他们永无止境的要求,以进一步缩短他们的交货时间。EDM技术也毫无例外地脱离不开这条规律。下面几家的供货商对一些新技术做了评价并阐明了他们的观点。

索引: 

Gabriele Carinci(Agie, Ltd.有限公司总裁):当我回顾的时候,确信生产厂将以提高生产率的方式继续向前发展。现在正是模具制造商困难的时候。他们需要配备能干的制模工、CNC专家、真正能够胜任工作和进行操作管理的人员。另一个问题是如何简化整个工艺,使模具制造商能够提高和扩大生产,同时仍按客户的需求,保持所生产模具的精度和表面光洁度,让模具表面有一个的质量。现在我们还在寻求另一种提高生产能力的方法。在工厂内实施自动化加工单元,将2台或几台EDM系统同时连成一体,配备机械控制装置和机械手,将需要加工的零件和进给的数据储存在控制系统中。通过这种方式,人们才能够提高生产率。

Gisbert Ledvon(Char-milles Technologies市场营销):我们能够在EDM加工机床上(特别是在刻模机上)看到更多的自动化系统,如托盘交换器和电极更换器。在线切割机床上,我已经看到了更加先进的增强装置。特别是对于模具制造商而言,它们具有更大的灵活性,在攻丝切割方面精度更高。我认为,模具制造商更需要这种机床,因为在各种情况下,应用线切割EDM机床的厂家并不很多。

工业界已倾向于使用更适合于客户的控制系统。零件和维护系统将通过CD光盘提供用户,并与机床一起使用。用户可以在CD光盘上搜索一个零件,找出所需要的信息,然后调取这一信息并向其发出指令。用户需要更多的工具使机床保持正常运行,而无需别人手把手的教或者叫别人为他找一个零件。这一切都将有效地提高机床的工作效率。

模具设计者在缩小电极及电极设计方面把系统提供给模具设计者使用。设计电极时系统将能提供出缩小电极的*方案,然后,把该资料打印出来。模具制造商可以按照设定的尺寸制造,以便在刻模机上zui有效地切削加工这一零件。

Fritz Wittwer(Erowa Technology, Inc.技术公司工程副总裁):EDM加工的速度总是非常缓慢。每一个生产厂都在努力提高他们的技术,包括其驱动机构、发电机、编程系统或冲洗系统,对于不同的阶段采用不同的方法。如果观察一下所有的EDM设备制造商,其中在托盘方面所做的工作几乎都是一样的,到处都可以看到机械手系统,这就是目前EDM在自动化方面的发展趋势。大的工具更换装置也占压倒优势,技术使操作员更换工具的时代越来越远。新技术已将操作员置于作为机床加工单元管理员的位置上,由他负责及时地提供零件、工具、CNC程序和工装夹具,以便使机床每天24h不停地运行。

Jason Habib(Makino公司EDM应用工程师):适应性技术和高速进给技术是我们需要保持在位置所需的技术。适应性控制是非常重要的,因为人们主要zui关心的问题是电弧放电和它们zui终的光洁度。高速进给和线性电机的应用越来越普遍。

自动化是一个重大的发展,我们在向前推进的是机器的无人化操作时代。我们的客户希望能以尽可能少的人进行工作。对于较小的工厂而言,我们要让他们知道,只需花费时间做些调试设置工作,其余一切工作,如像高速进给、先进的适应性控制系统等在工件调试设置以后,将由机器自动完成。

Greg Langenhorst(三菱EDM公司机床销售产品):从整体而言,自动化毕竟是一项zui大的创新,它受到市场的驱动。许多的模具被发往中国、葡萄牙和巴西生产,因为那里的劳动力价格低廉。为了进一步提高生产,节约现有设备的每一秒时间,需要组合成一个自动化加工单元。只有这样,设备才能长时期的运行,也可降低劳动密集强度,同时可以节约操作人员的附加费用。

实现无人化操作的关键在于,机床因无人操作必须以原来的速度运行,而且运行必须可靠,并配有能模拟一个操作员工作能力的积极适应性控制系统。一旦机床能够100%有效地进行无人化作业时,就可以添加机械手,延长一般尚未达到的工作时间,以进一步提高机床的峰值效益。

EDM与高速铣削共存

那么怎样消除EDM,高速铣削共存机床加工中的“嗡嗡声”?

Carinci(Agie公司):由在采用高速铣削的情况下,如果是属于模腔的粗加工,也许是采用高速铣削技术更为可取。然而,在今天的某些应用领域,采用高速铣削加工在技术能力上还是无法达到的,如相关的“刀具长度”与“模腔深度”之比、关键的小圆角加工等问题。
 
采用0.02mm电极丝的EDM机床

根据我的看法,高速铣削技术与EDM刻模加工技术之间存在着一种共存关系。这种关系的存在是十分必要的,也是重要的,因为相互之间又可以形成一种的竞争。由于同时采用了高速铣削技术与刻模加工技术,在应用方面将会发生一些敏感的变化,因为全部采用高速铣削毕竟在技术上还存在某些障碍。相对于EMD加工技术而言,采用高速铣削技术,人们必须选用适合于某一特定应用领域的刀具(如需考虑切削长度、切削速度、材料硬度、需要的圆角半径、刀具费用等等)。在许多应用领域,都必须同时应用高速铣削和EDM这两种加工技术,只有这样才能节约从车间到车间之间所需的加工时间,达到竞争所需的生产成本目标。

Ledvon(Charmilles公司):在这一点上,我认为这些新技术并没有威胁到原来的技术,它们只不过是EDM刻模加工的补充技术而已。高速铣削技术允许在整块的石墨和一个电极座架上切削多电极形状。这提高了机床和工具更换装置的能力,因为在一个工具更换装置座架上有多个电极。但我发现采用高速铣削存在以下问题: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强筋和小的细节处需要加工,采用高速铣削就达不到那些地方,只有采用EDM才能达到一定的加工深度和达到客户需要的精度和光洁度。

而且,模具需要有很长的使用寿命,因此需要用钢材制造,如果材料的硬度太高,应用高速铣削加工就会受到限制。但重要的是,设备的投资和每小时的操作成本是相当贵的,刀具也相当昂贵,如果想确保一定的精度,保证小圆角的良好光洁度,就需要保证频繁地更换刀具。考虑到这些因素,我认为将来高速铣削加工还不能替代EDM加工技术,它们将结合成一个团队,帮助模具制造商更加有效、容易地生产,提高生产率,克服来自海外模具制造商廉价模具的威胁。

Langenhorst(三菱EDM公司):硬质材料的铣削技术具有广阔的应用前景,但也面临着可怕的前景。试图采用球面端铣刀或在模具表面上设置特殊的结构件是无法达到模腔内的小圆角处和真正细微处的,因此采用这种加工技术是不可能的。但这是一项很有前途的技术,有助于加速工艺生产。高速石墨铣削加工是一项令人惊奇的创新,生产的电极速度越快、越经济,它可以使其他工艺的效益越高。但硬质材料的铣削技术永远不可能全部替代EDM加工技术。如果任何事情在某种程度上需要帮助提高工作水平的话,那么请到EDM加工部门来解决。可以采用铣削加工某些东西而达到某一个点。但如果需要加工模腔中比较小的圆角或具体细节部分时,将需要EDM作为zui终的加工工艺。

EDM前景广阔

贵公司正在开发哪些EDM技术以对抗这种“威胁”?

Carinci(Agie公司):Agie公司已经检查了如何发挥刻模机与线切割系统之间的人/机与操作员接口界面的潜力,这样可以用有限的EDM知识,更有效地做好工作。例如,我们zui近观察了一下客户调试设置线切割机床或刻模机所需的时间,根据不同的精度、个人的能力和经验,其所需的时间是几分钟或几个小时不等。于是,我们开发了一种机上测量系统,可自动测量工件确切的倾斜度。然后,控制系统能根据对这一倾斜度的编程程序,自动调整整个几何形状,从而生产出一个的零件。

Ledvon(Charmilles公司):我们将有更专业化的应用技术,因为我们必须适应高速铣削加工制造的电极,它将向客户易于向自动化的方向发展,那时再也不需要有一名工程师来运行一台自动化EDM机床了。有一个软件程序将控制机械手和EDM机床,而且将来还有新的解决方案,在PC机为基础的控制系统上,来运行机械手、EDM机床和高速铣床。就XY运动的速度以及类似这样的一些东西而言,将来也可能会在机械发展方面有所进展。
 
直线电机驱动的EDM机床

Wittwer(Erowa公司):为了保持EDM技术的竞争性,我们采取了4个步骤,使组合式生产观念可以把用户的EDM机床每年运行时间达到6000多个小时。

*个步骤是托盘化。工具和托盘可以自动变换。

第二个步骤是组织化。每一个模具制造商需要有组织地在机床的外面,将工作流动程序编入到EDM机床之中。我们提供的工作站可以使用户在机床的外面调试工具和模具零件,这样机床可以不断地运行,无需额外的调试时间。

第三个步骤是采用机械手。我们提供一些不同的工具更换装置和机械手系统,在第二班和第三班工作或周末工作时,在无人参与的情况下,由上述系统完成对EDM机床的上、下料任务。

第四个步骤是采用工艺控制软件。用户可以应用这一软件更加有效地管理通过EDM机床工件的加工流动方向。这样,在机床进行模具的烧蚀加工前,用户就能保证所有的CNC程序、偏置数据和所有其他烧蚀或加工下一个工件所需的信息是完整的。

这四个步骤就是我们所需要的,可使加工成本降低到较低的水平,以便能够使其与其他技术相竞争,更重要的是可以缩短产品入市的时间。

Habib(Makino公司):Makino公司的EDNC(CNC EDM机床)整条生产线采用两种形式:一种是标准机床,另一种是HQSF(表面光洁度)机床。这些机床将在电介质液体中加入一种添加剂和采用低功率设定值,其加工表面光洁度可以达到超级水平。这一工艺叫做DDM加工技术或称作扩散式放电加工技术。

Langenhosrst(三菱EDM公司):1992年,我们首先在线切割机床上推出了一种防电解电源,提高了表面光洁度,使锈蚀和腐蚀降低到zui低水平。在切削碳化物合金时,也减少了钴的损耗,但降低了一点儿切削速度,以便使加工的零件达到更高的质量。我们zui后找到了一种新的设计方法,使得电源速度再次加快。在线切割机床方面,我们将全部精力集中在降低维修方面,以减少机床的停机时间。所有客户都说他们没有时间进行机床的维修,机床必须保持运行工作状态。为此,我们试图尽zui大努力减少维修区域,创立了一种所谓自清洗方法。

Naughton(Sodick公司):我们采用了完全不同的方案。机床上带动工作台移动的不是采用滚珠丝杠,而是采用了直线电机,使用磁铁的直线电机。由于不存在物理接触,因此其反应时间要比使用滚珠丝杠快得多,如果反应时间越快,那么切削速度也就越快,因为它实际上改变了切削条件,其切削速度要高于由滚珠丝杠传动的机床。由于反应时间很快,轴的移动速度是那么高,它本身就能产生自然的冲洗力,因此永远不需要辅助冲洗口。

我们也设计生产了一台高速自动线切割攻丝机,其自动线切割攻丝时间(AWT)约12s,以前大约为65s。另一向新的发展是实现对我们机床的远距离监视和遥控,有了这套系统,工厂的老板不用亲自到车间中去,就可以检查车间内的机械设备工作情况。

本文由 苏州中航长风数控科技有限公司整理发布。

 

 
 
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