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电火花不再是“非传统”或“非标准”加工。事实上,EDM现在是第四个最流行的加工过程中,销量超过其他所有的进程除了铣削,车削和磨削,从1960年机床市场约0.5%的EDM销售额增长到1998年的市场约6%。
中软1999年机床市场,EDM的份额进一步增加,因为EDM销售掉低于机床销售为一体。 EDM的实力的增强是基于其价格/性能比的迅速提高,由改进的性能和经济性上EDM的优势日益认识的金属加工行业普遍取得了可行的新的应用程序。
销售和性能都大幅提升为线材和RAM(开模),EDM,但是这两个过程一般都出彼此相。每个进程一直受到重要,但不同的趋势。
电火花线切割机床
丝线切割机白手起家,在70年代初,并已取得了稳步进展,从20世纪80年代中期出现于20世纪90年代中期,最快速的流程改进。进展发生在价格/性能六个关键措施。
1.速度
对于大多数应用最大的优势已经在名义切割速度的提高,即,切割速度下获得的理想条件。从约1平方英寸在70年代初速度提高每小时约3平方英寸每小时在20世纪70年代中期,然后升约800%,至28-30平方英寸,每小时在20世纪90年代中期。在实际应用中取得实际平均切割速度一直比标称的速度是少了,但也上升比例。的原因速度增加主要是高冲洗压力和更快的固态发生器电路,允许设置的优化。也有助于在电极丝的质量和品种,现已特种合金丝的改善。
随着速度的增加,可能每小时削减或每天的作业数比例增加。采取更高的速度优势并避免具有更快的机器闲置在晚上,EDM厂商推出越来越有效的自动穿线系统,断线预防策略和工件装载自动化。
2.工件尺寸
起初,线切割用几乎全部的冲压模具和拳。因此,早期的应用具有2至4英寸的最大工件高度。作为模具,塑料挤出模具及各种零部件生产商寻求线切割的优势,建设者扩大了机器的最大工件尺寸的能力。尺寸在所有轴增加,但基本上更多的Z轴。在热门机型中最大的XYZ出行量的实际走势也显示在图1(下图)。
尺寸的增加,部分来自新的机械配置,比如结合固定工件的设计与轴的高效和准确堆叠。
3.锥度
因为最早模型主要设计用于模具制造,1-度模具浮雕为4或5英寸是通常可能的最大斜度。满足模具的较宽的要求,塑料挤出模具和生产零件,最大可用锥度被显着增加,在20世纪80年代中期,并再次在90年代初,以使今天,30度的锥形,以约16英寸可在最畅销的车型。这个进程示于图2(右下图)。
增加的锥度开辟了线切割显著新的应用程序。例如,由于早期的机器锥度能力是有限的,在塑料挤出模头传统上在许多薄片,其中层叠在一起制成。随着今天的机器,头可切在一块,显着降低挤出废品率和提高吞吐率,在塑料挤出机。
4.价格
在所有这些性能和功能改进,正在发生的同时,高品质的机器的价格下降了近75%,经通胀因素调整,如图1。许多因素促成了价格的下跌。机器的电子部分,从已在计算机行业更多的处理能力以较低的价格取得了同样的价格/性能比的趋势中受益。每年生产的机器的数量从几个增加到数百甚至数千,给厂家规模的前所未有的经济性。此外,新的机械设计以更低的成本实现更高的精度。
5.精度
最大可能的精确度已经从大约0.001英寸的首款车型提高到今天的约0.00005英寸。在20世纪80年代中期开始,运营商的努力和经验,实现0.00020.0001或准确性英寸来到大幅下降。例如,在70年代和80年代初期,运营商不得不预先切割成一个样本,并建立相应的设置一个新的几何形状,可以准确地切割前。这些步骤是不必要的今天。
在几个季度的发展负责这一改进的精度事半功倍。配备最新的机器技术确保了削减遵循编程的几何非常准确。玻璃鳞片保证,尽管机器使用情况以及显著温度变化小时连续精度。利用冷却介质,机列“thermostabilized”,以确保线材垂直。总之,目前的模型是75%比早期型号更便宜但有三到五倍的准确。
6.没有照管操作
在20世纪70年代中期,线切割机取得了许多小时的无人操作的日子,因为在切割速度是如此之慢。随着切削速度的增加,但是,需要有几个特点,保持不加注意,同样的操作时间。
也许最重要的创新已越来越可靠,高效的自动穿线系统。这些系统允许一系列工件的细节,诸如模具开口或全工件,待切割无人照管。第一个系统,该系统是1980年左右推出,有一个120秒的周期时间,并没有充分可靠。最新的系统具有少得多的部分,一个28秒的周期时间和一致的可靠性,穿线孔是唯一的0.002英寸直径大于所述金属丝的尺寸时也是如此。换句话说,它们可以拧0.010英寸钢丝consistentcy成0.012英寸的孔。
最新的系统还提供了搜索功能。参照图3(在右边)。
自动工件装载,进一步提高无人照管操作,使工作日内在机器上演。然而,加载系统的有效利用,需要纪律的车间调度和规划,使工件和方案始终提供及时的基础。然而,这些努力都是值得的。一些商店,例如,有报道在这样的自动化系统每周超过100小时的切割。
带或不带自动工件装载,当工件包含蛞蝓无人照管加工的有效性受到了限制。冲压模具是一个最好的例子。通常情况下,一台机器可以运行在无人照管晚上,因为粗加工和完成每一个最开放的,但它必须离开附加由制表蛞蝓。操作者必须接着编程机切断每个塞,再穿入每个开口,粗糙和完成切割的标签区域,移动到下一个段塞,并依此类推。此过程会占用的操作者,所述丝机,如果是搭载机器人。
与此相反,一个塞排出系统自动离开最小标签,安全地敲落蛞蝓和处置,然后粗,精加工切割的标签区域离开开口完成后,机器进行到下一开口之前。
考虑这种情况。如果与15的开口的工作被装载在箱为无人照管切削过夜,一个段塞排出系统将保存在第二天早上约2小时的操作人员和机器时间。因为机器输出通常受限于操作者的时间进行编程,准备并装载工件为无人照管的操作,一个典型的商店可以期望对每两小时的燃烧时间的操作者的时间至少一小时。在这种情况下的话,释放了每天2小时的运营商应该产生每天4个额外的刻录时间。以50元每小时燃烧,这种刺弹出的系统可以增加销售额,每天200元,这相当于每年$50,000恒定的劳动率。附加销售代表一个段塞排出系统的五到十倍的价格。此外,在同样的销售水平,这种刺弹射系统降低运营商的成本大约每年15 000美元。储蓄即使加班减少更大。
在当熟练的EDM运营商正在日益稀缺的时期,简单易用的机器已经提高了双方经济的运行,并允许商店在更多的机器更少的传播技术工人,甚至在白班。自适应控制系统,如GFAGIECHilles试验专家,自动调节冲洗压力,频率和线张力。这个自动化省去了操作员调整这些变量切成份或不同厚度的部分时。
拉姆(开模)EDM
EDM取得其外观与1955年左右推出手动模坠手动机器的性能,直到20世纪70年代中期逐渐好转,于是轨道的能力显著缩短周期时间和所需的电极数量。 1980年前后,第一台计算机数控(CNC)EDM单位进行了介绍。到了这个时候,公羊电火花加工过程是早已确定的,因此,数控机床的性能以较慢的速度比丝电火花做跟随他们推出的性能提升。改进相对于手动电火花最大是需要产生的空腔,而不是在周期时间的工时。
例如,(在左边)示于图4中的带肋电极将需要约4小时的操作者的时间,1960年,和4.5小时的燃烧时间。在1970年,操作者的时间会下降至3小时,烧时间至3.5。到了80年代中期,运营商需要不到半小时,燃烧时间在3个小时。在过去的两年中,这些数字正在下降,甚至更远。
我们前面提到的,在丝线切割机,增加产量和降低成本的店大部分来自提高切割速度。在RAM EDM,相应的改进来自于获得每天还有更多的切削时间与CNC操作。这两个进程得益于每个零件减少工时。从手动到CNC允许操作机器过渡到运行几乎所有的时间上的第一个转变,广泛开展在无人照管模式,第二个和第三个转变。而手动机一般燃烧每天6小时,对数控机床一个现实的目标是每天16小时。许多商店做的好得多。
1.价格
今天的领先制造商提供了现代数控机床的RAM(不换刀或C轴),在大约相同的价格,因为他们在20世纪70年代中期提出手动机,经通胀因素调整。甚至当添加必要的期权成本,调整后的价格为新机是差不多的价格将在哪个手动机的人造卫星被提供在70年代末。任何增加的购买价格显着地由减少循环时间和巨大减少工时和增加每天烧伤小时抵销。
2.缩短周期时间和劳动时间
新一轮的循环时间减少了开始于1999年反映CNC模具坠引进适应性极强发电机。这些发电机实现自己的优势较早的机型通过优化工艺和通过控制加工的积极性。 GFAGIECHilles'先导专家3,例如,脉动频率与脉动长度是根据实际的切削深度的调整,从而提高了在困难条件下冲洗切割性能。
新的电机伺服控制和一个2微第二加工循环时间允许所述电极的更快缩回脉动期间。该系统监视每个火花,并立即削减了坏火花,优化的过程。该发生器还可以自动适应粗剪时的电流密度。这一特性显着地提高了对自由形式的形状的电极的性能。精加工时,系统监控切割用污染传感器,反应比以前的发电机技术快10倍,以保护表面的完整性和一致性。
3.没有照管操作
店铺正在转向工件的机器人装载提高无人照管操作,提高产量每台机器和减少刀具的交货时间。一个典型的系统中,所述的Roboform2400 QCR,在图5(右)示出,是代表目前市场上的机器人系统。机器人被安装在机器上,并在机器的数控直接控制机器和机器人两者。其它优点对本系统包括adapative控制,在电极更换时间减少了50%,并减少占地空间。
4.易用性
为了进一步降低操作者的时间,最新的系统提供更容易使用的编程。一个典型的系统允许操作员完成所有程序离线在一台个人电脑,然后简单地下载所有的机器。 GFAGIECHilles'的IPS(智能编程系统)采用这种方法,例如。相比于早期的编程技术,今天的先进系统减少编程时间和燃烧时间约25%的大多数运营商。谁使用EDM只有每周一次仍然可以达到有效的机器性能的运营商。
5.精度
柱塞电火花的精度在很大程度上取决于电极的准确性。价格实惠,高速石墨铣床的引入使得它更容易为商铺,生产显著更精确的电极,并且这样做非常有效。
最新的RAM模型精度也有所改善。这些改进是在微机械加工特别明显。例如,火花电蚀腔时0.1英寸平方或更小的,最新的发电机可以容纳在浅切口由于在弯道65%的磨损少角半径内侧约0.001英寸。这些操作可以与约6倍更少的电极来进行,并且可以实现更快的循环时间。
在表面平坦显著改进也已实现。例如,在一个9×6英寸空腔0.0003英寸总偏差是可以实现的今天的放电加工。
6.客户支持
对于一个主要的技术供应商的任何一个必要的责任是有效支持其用户群。在20世纪50年代,60年代和70年代,甚至,EDM公司规模相对较小,通常有周围美国只有少数服务工程师。今天,领先的EDM制造商提供更多的支持。例如,GFAGIECHilles拥有位于32个不同的主要市场在北美60多个服务工程师。其他制造商也显示为他们的客户提供服务方面的承诺。总之,EDM制造商现在正与其他主要机床厂商的大联盟比赛。
EDM,正确选择
由于速度的重大进展,工件尺寸和几何复杂性,准确性,易用性,无人操作,行业教育,客户支持和承受能力,EDM巩固了其在模具制造的主导地位,并越来越多地被应用到零部件的生产。
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关键字:电火花