“電火花”加工技術(shù)的創(chuàng)新工藝淺述
近20年來(lái)，電火花（EDM）在工業(yè)中作為一種職業(yè)，人們?cè)谶M(jìn)入勞務(wù)市場(chǎng)時(shí)對(duì)它的興趣減少了。原因可能是各級(jí)學(xué)校中對(duì)學(xué)生提供職4L培訓(xùn)的機(jī)會(huì)太少了。由于人手短缺，加工工業(yè)的反應(yīng)是采用先進(jìn)技術(shù)提高機(jī)床的工作性能。今天的機(jī)床可以普通工人完成過(guò)去要有數(shù)年經(jīng)驗(yàn)的操作者才能完成的加工任務(wù)，另一個(gè)新貢獻(xiàn)是機(jī)床可以日夜開(kāi)工，而沒(méi)有什么困難。
EMD最不利的因素是時(shí)間，工時(shí)的安排決定著能否按用戶(hù)的要求準(zhǔn)時(shí)交貨。故機(jī)床的無(wú)人操作工作能力是極其重要的。在優(yōu)化工程設(shè)計(jì)、制造中。以及與今日技術(shù)相稱(chēng)的最好的方法都意味著，在總工時(shí)中調(diào)整機(jī)床的時(shí)間要減少。
Tech Mold公司總裁BillKushmaul高興地指出：“我們統(tǒng)計(jì)過(guò)實(shí)際的放電加工時(shí)間，在一般模具午間里EDM設(shè)備的實(shí)際放電加工時(shí)間僅占一周168小時(shí)工作時(shí)間的20％一30％o采用最先進(jìn)的設(shè)備和自動(dòng)化技術(shù)可以得到戲劇性的改善。”
作為三菱電機(jī)EDM和North—SouthMachinerv有限公司1998EDM革新獎(jiǎng)西區(qū)的獲得者，Tech Mold已經(jīng)在模具制造中使用了幾乎是最創(chuàng)新的自動(dòng)化系統(tǒng)。它用3R的WorkmanRobot系統(tǒng)裝備了三麥電機(jī)的VXl0數(shù)控電火花成形機(jī)。Tech Mold把它的加工時(shí)間從每周36小時(shí)增加到150小時(shí)，即增加3倍多。實(shí)際上沒(méi)有其它使用EDM的制造廠能夠無(wú)人看管加工零件達(dá)到這個(gè)速度。
Kushmal說(shuō)：“EDM的自動(dòng)化能真正保證我們實(shí)際需要的長(zhǎng)期無(wú)人看管加工。模具車(chē)間有這樣一種感覺(jué)。模具制造是屬于傳統(tǒng)的老式業(yè)務(wù)。實(shí)際上模具制造者需要有盡可能多的自動(dòng)化，以保持自身的競(jìng)爭(zhēng)力和滿(mǎn)足用戶(hù)的要求”。VXl0確實(shí)幫助我們做到了這一點(diǎn)。
1998年的EDM創(chuàng)新獎(jiǎng)授予用戶(hù)廠，是為了獎(jiǎng)勵(lì)其在生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)先并創(chuàng)造性地使用EDM。這僅是每年給EDM用戶(hù)的5個(gè)地區(qū)獎(jiǎng)中的一個(gè)。所有5個(gè)地區(qū)獎(jiǎng)獲得者將在IMTS98上爭(zhēng)奪國(guó)家獎(jiǎng)，雖然已經(jīng)設(shè)立了五個(gè)地區(qū)獎(jiǎng)和一個(gè)國(guó)家獎(jiǎng)，但三菱電機(jī)EDM制造廠仍希望增加公眾對(duì)EDM作為精密加工中先導(dǎo)的現(xiàn)代化技術(shù)的認(rèn)識(shí)。
自動(dòng)化的EDM
Kushmaul長(zhǎng)期關(guān)心和努力尋找模具制造的自動(dòng)化技術(shù)。因?yàn)橐粋€(gè)問(wèn)題是EDM技師要花費(fèi)大量時(shí)間去調(diào)整機(jī)床和更換電極米加工一個(gè)新的工件；另一個(gè)問(wèn)題是熟練的工人討厭在晚上或周末加班，所以電火花加工僅僅有白班，最多也就干到傍晚。當(dāng)獲得第—臺(tái)三菱電機(jī)的VXl0數(shù)控電火花成形機(jī)后，Kushmaul的自動(dòng)化計(jì)劃才真正開(kāi)始了。
“盡可能地利用晚上和周末的時(shí)間生產(chǎn)，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是比什么都重要的事?！盞ushmaul指出。現(xiàn)在，VXl0連接了3RRobot可編程刀庫(kù)，就可以在無(wú)人看管露下從星期5下午一直工作到星期一早晨。3RRobot刀庫(kù)有個(gè)1．829m高的轉(zhuǎn)臺(tái)，可以貯存和交換72個(gè)工件和72個(gè)電極，而完全不需要人看管，工件和電極都已托盤(pán)了。當(dāng)一個(gè)工件加工完后由機(jī)械手取走，隨后再取起用過(guò)的電極。接著在刀庫(kù)內(nèi)選定下一個(gè)工件和電極，逐安裝，不管是電極或工件在夾盤(pán)上安裝的精度都在2μM以?xún)?nèi)。
實(shí)現(xiàn)Tech Mold白功化的關(guān)鍵之一是VXl0的輸入系統(tǒng)，在三菱電機(jī)叫做ESPER(容易和簡(jiǎn)單的編程專(zhuān)家系統(tǒng))，它提供的是人機(jī)對(duì)話(huà)的自動(dòng)編程。輸入的數(shù)據(jù)包括粗、精加工電極的數(shù)量，電極的尺寸，加工的標(biāo)和加工深度。
以此信息，ESPER系統(tǒng)即可為該工件編輯最有效的成套規(guī)準(zhǔn)。由一個(gè)極富有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的技師才能編出的程序，ESPER系統(tǒng)無(wú)需人的協(xié)助就可以組裝出米了。機(jī)床首先可以用測(cè)頭檢測(cè)工件和電極的實(shí)際尺寸，然后機(jī)械手取下測(cè)頭，裝上放電加工所需的電極。結(jié)果是需要更換電極的次數(shù)大為減少。
在星期五的下午，當(dāng)Tech Mold的操作工為Vx準(zhǔn)備好了整個(gè)周末的加工任務(wù)后，僅僅需要給以12鍵的指令設(shè)定其動(dòng)作，ESPER就可以完全支持3RRobot刀庫(kù)的工作，整個(gè)周末的自動(dòng)運(yùn)行時(shí)間使機(jī)周的工作時(shí)間增加了約60小時(shí)，這比通常從星期一期五的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間多一倍。無(wú)人操作就是有利于十產(chǎn)效率，降低成本和減少人工。
用模糊邏輯控制工作可做得更多
為了完成如此長(zhǎng)時(shí)間的完全無(wú)人看管工作所需的指令，在VXl0比原有的CNC還前進(jìn)了—步，它采用了模糊邏輯控制。模糊邏輯控制的優(yōu)點(diǎn)在于，它考慮了所有的加工條件，并做出相適應(yīng)的調(diào)節(jié)。使用模糊邏輯控制的機(jī)床會(huì)不斷監(jiān)控所有加工條件的實(shí)標(biāo)效率，而不是想象的或理論的效率。然8后模糊邏輯同時(shí)開(kāi)始調(diào)整以尋求最佳的規(guī)準(zhǔn)參數(shù)，以滿(mǎn)足高效放電加工效率。一個(gè)高性能的傳感器可測(cè)出微小的放電狀態(tài)的變化，這種微小的變化是人類(lèi)所不能感覺(jué)到的，反饋信息送到32位的微處理器，VXl0的模糊邏輯系統(tǒng)在接受到這些數(shù)據(jù)后，同步做出反應(yīng)，調(diào)整參數(shù)。
Kushmaul指導(dǎo)他的EDM操作工去研究改進(jìn)系統(tǒng)的模糊邏輯，他說(shuō)：“我們要知道我們能否通過(guò)巧妙地處理控制來(lái)進(jìn)一步改善其性能。我們必須事先小心地調(diào)整好軟件以適合我們工作的類(lèi)型和放電加工條件?！?/span>
kushmaul說(shuō)：“我所以喜歡VXl0的模糊邏輯是因?yàn)樗冀K是起積極作用的。而其它系統(tǒng)可能開(kāi)始起點(diǎn)作用，但是，當(dāng)加工狀況有所變化后，它會(huì)趨于保守，加工速度明顯下降。這一系統(tǒng)始終維持良好的適應(yīng)，進(jìn)行過(guò)程的不斷優(yōu)化，反應(yīng)速度很快?！?/span>
VXl0模糊邏輯與系統(tǒng)新開(kāi)發(fā)的精細(xì)脈沖電源(FP電源)協(xié)調(diào)工作。三菱電機(jī)開(kāi)發(fā)的FP電源技術(shù)成功地解決了EDM加工中二次放電的問(wèn)題。二次放電增加了加工鐵屑的排放量，電極損耗加大，表面粗糙度變差。FP電源幾乎可完全排除二次放電。如二次放電消失，它的環(huán)作用就大大減少。Kushmanl指出，在長(zhǎng)期無(wú)人看管工作時(shí)減少二次放電是非常重要的，他還發(fā)現(xiàn)使用這一自動(dòng)系統(tǒng)后，工件的表面粗糙度大力改善。這一非?？煽康能浖头浅？煽康挠布嘟Y(jié)合，保證了周末長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)人看管工作能得到很好的效果。
展望
最近Tech Mold已經(jīng)用三萎電機(jī)的機(jī)床完成了過(guò)去曾用原先機(jī)床放電加工過(guò)的兩個(gè)項(xiàng)目。Kushmaul發(fā)現(xiàn)VXl0采用了自動(dòng)化措施后的加工時(shí)間大大縮短了。原因之一是模糊邏輯反應(yīng)速度快和有ESPER自動(dòng)編程，所以我們給定的工件加工時(shí)間減少了。Kushmaul指出：CNCEDM許諾是我們可以得到一個(gè)熟練的專(zhuān)家級(jí)操作工所具有的技巧，而VXl0一定會(huì)給我們?！叭缤嗌倌昵澳菢?，無(wú)人操作并沒(méi)有改變?nèi)藗儗?duì)進(jìn)入EDM勞務(wù)市場(chǎng)沒(méi)有足夠興趣這一事實(shí)，而VXl0確實(shí)可以幫助車(chē)間用較少的人工完成同樣的加工作務(wù)?！?br />
蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司53年從業(yè)電火花機(jī)床研發(fā)生產(chǎn)以來(lái)，其下產(chǎn)品有：線(xiàn)切割機(jī)床，去毛刺機(jī)床，中走絲線(xiàn)切割，火花機(jī)，電火花成型機(jī)，電火花小孔機(jī)，取斷絲錐機(jī)-公司一條龍服務(wù)，提供技術(shù)支持。
