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机床设计之家

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日志

 
 

电火花加工机床 以柔克刚  

2014-08-01 14:35:06|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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模具技术的发展使型面更加复杂,微细型腔更多,而且随着对模具寿命要求的不断提高,模具材料随之更硬。对此,电火花加工机床有其独特的优越性。

高速走丝线切割机床是中国独创的机床。它自20世纪60年代以来经过30多年的不断发展和完善,现已成为模具加工不可缺少的装备,也是中国模具生产企业中装备数量最多的电火花加工机床。它可以在较低的价位上满足一般模具加工的需要,但随着模具制造的要求越来越高和面对低速走丝线切割机床的高性能,它就面临相当严峻的形势。今后高速走丝切割机床的发展策略应该是扬长避短,以发展中低档机床为主,使机床向适当的加工精度、良好的加工稳定性和容易操作及优良的性价比的方向发展。目前低速走丝电火花线切割机床和电火花成形机床的进口量很大,特别是数控电火花加工机床,中国机床市场占有率较低。对比国内外产品,中国设备与国外先进设备之间确实存在较大差距。

日益加剧的市场竞争要求模具的制造周期越来越短,工业产品零件大型化和精度地不断提高要求模具日趋大型化和精密化。电火花加工技术亦要跟上这些要求。不断提高电火花加工机床的可靠性、继续降低电极损耗、进一步简化操作、提高自动化程度及降低机床成本,仍旧是电火花加工机床的发展方向。随着环保要求的提高和绿色制造战略的提出,绿色电火花加工的概念已被提上议事日程,并且已被提到电火花加工的可持续战略的高度。

电加工行业的里程碑

王克明 西班牙欧纳机床股份有限公司中国代表处首席代表

电加工机床传统的过滤系统由于采用一次性滤芯,几乎成为成本和污染的代名词。精明的用户不但知晓更换滤芯带来的直接购买成本、更换过程的人工成本和停机成本等显性成本,更知晓由于不良过滤系统而导致的生产效率下降、品质不稳定等导致时间浪费以及订单周期加长而带来的隐性成本。随着环保意识的逐步深入人心,以及环保法律法规的建立健全,由于一次性耗材的废弃而导致的环保性潜在成本亦得到越来越多规范企业的重视。

西班牙欧纳机床股份公司于1952年制造出首台电火花机床。在过去的60多年间,不断创造出多项电加工领域的领先技术工艺,包括BES专家系统、SAAC智能脉冲电源、AES反电解加工、Microfine复合放电直接镜面加工、RIB高速跳跃深槽加工以及Aqua-Prima免维护过滤系统。其中Aqua-Prima终身免维护过滤系统堪称“电加工行业的里程碑”。


欧纳NX系列电火花成型机床

Aqua-Prima终身免维护过滤系统是基于完全物理性质的机械式过滤方式,不会产生二次污染或再污染,更不会需要额外的添加剂来转移或嫁接成本。系统包括:矿物质滤芯、 自清洁机构、废渣回收器和废液回收器。矿物质滤芯能够持续不断的提供高达1μm的过滤质量,这样电加工过程中二次放电就会得到有效控制,从而提高电加工的表面完整性,包括重熔层的有效控制、表面粗糙度的均匀性提高、表面微观裂纹的抑制等。这对提高和稳定电加工质量的可靠性及稳定性至关重要。Aqua-Prima自清洁机构使得这种“持续不断提供高质量加工液”的能力伴随整个机床的寿命期。免去了更换滤芯而产生的材料费、人工费、停机费、误工费、管理费等直接成本费用,更加节省了交货周期、节省了机床的折旧费等间接费用,使得运用费用大幅降低。根据实际的测算,初期对给系统的投资在不到一年的时间就能回收。Aqua-Prima回收器可以把过滤过程中带出的电解液再回收利用,而不产生任何浪费。更加重要的是它还能回收加工过程产生的废“弃”物。在贵金属加工行业,废“弃”物的回收会带来可观的额外收入。使用者对比后立即理解了过去滤芯的“包月”供应商可以低价提供优惠服务的奥秘。

Aqua-Prima终身免维护过滤系统对环境的贡献是不言而喻的。这不但体现在使用方减少废弃物,更重要的是整个供应链上减少了对诸如木材原料、化学添加剂、化学粘合剂以及其他的能源的无谓消耗。

Aqua-Prima终身免维护过滤系统在实际应用中,体现出很多的优势。比如模具行业关心的抛光时间可以有效减少。根据欧纳客户的反馈,可以把一个在传统火花机上加工而需要月20?h的抛光工序较少到不足4?h。而航空航天工业的应用更加广阔,因为重熔层可以被有效地控制在<4μm的范围内。这对于诸如叶片的气膜孔的加工、气膜孔端簸箕坑的加工、导向叶片的密封槽的加工、以及高压涡轮叶片的叶形整形、涂层前序处理等,都能保证其电加工表面的完整性要求。在汽车模具行业,轮胎模具材料为铝合金,氧化铝给普通过滤芯带来致命性的损伤,其过滤芯的寿命不到切割其他材料时的三分之一。而Aqua-Prima终身免维护过滤系统可以完全不受影响,适合于所有的材料切割。Aqua-Prima终身免维护过滤系统堪称“电加工行业的里程碑”。

欧纳的40余款NX系列电火花成型机床,以及20余款AF系列电火花线切割机床都配备了Aqua-Prima终身免维护过滤系统。

老牌新军 电加工市场显神威

您听说过斗山机床吗?面对这个问题,相信绝大多数业内人士的回答都是肯定的。但是在电加工领域中,“斗山”这个名字几乎无人知晓,这并不是因为斗山的设备不好,而是因为它进入这个领域的时间尚短,在这里它只能算做一名“新秀”。2012年,斗山在韩国SIMTOS展览会上首次展出了其NW系列高精度浸入式电火花线切割机床。NW系列包括NW370、NW570、NW800和NW1100四种型号,其中NW370和NW570已升级为NW370Ⅱ和NW570Ⅱ。NW系列机床是斗山不断创新的机床技术的结晶,在韩国总部斗山拥有一支30余人的专业研发团队负责电加工设备的开发,团队中除了拥有在电加工行业造诣深厚的工程师之外,还特意聘请了来自俄罗斯的专家。NW系列采用的AC电源装置就是这个团队专门研发的。


DOOSAN NW1100高精度浸入式电火花线切割机床

在韩国市场的不俗表现,为斗山开拓更广阔的市场建立了充分的信心,中国作为全球制造业发展最迅速的国家理所当然成为了斗山的首选。2012年5月,斗山正式吹响了进军中国电加工市场的号角,华东地区则成为其第一个切入点。此外,中国中高端市场蕴藏的巨大潜力,也是吸引斗山进军中国的原因之一。

俗话说的好,万事开头难,对于想要在高手林立的电加工市场中分得一块“蛋糕”更是如此。在与竞争对手的正面交锋中,优异的产品性能和过硬的产品质量成为了斗山最有力的武器。NW系列机床在精密横截面加工、复杂形状加工、上下异形加工、锥面加工和重叠加工等方面都具有极佳的表现,能够大幅改善产品表面光洁度,进而提高生产效率。其拥有专利的AC电源装置可有效防止电解腐蚀,实现了粗加工及精加工的高速化,可提高表面光洁度最高达到Ra0.22μm,拥有加工过程中防止断线控制技术。粗加工和精加工的分开,保证了放电电路板稳定工作且提高第一次加工速度。为改善表面光洁度而增加的回路装置,在第四次加工阶段表面光洁度可达到Ra0.22μm或更小。通过应用功率恢复电路,稳定了放电电流且降低了机床功率消耗,放电功率提高65%。


北京绅名嘉业国际贸易有限公司 金昌熙先生

NW系列采用电加热方式的自动接线装置,这样在水中加工同样能够提高接线成功率,即使在加工中断线,也能够在原位置自动接线。采用伺服电机提高了接线成功率,更改电极丝直径时无需更换其他部件,采用电切方式提高了接线率和稳定性。此外,为了保证电压稳定性,增加了AWT电源供给电路板,自动接线三阶段功能同样使接线成功率提高。

NW系列采用便捷高效的Vision 640iW系统,操作界面简便易懂。使用标准型高精度光栅尺,保证了机床的精度和表面光洁度。自动润滑装置通过向直线运动导轨和滚珠丝杠自动喷射润滑剂,保证了设备的稳定性和耐久性。其三层内部过滤器提高了过滤效率,且在二次加工中保证了高速稳定的加工。NW370/570采用新型工作台移动方式,在加工中小型工件时,X轴和Y轴与Z、U轴和V轴完全分开,使刚性增强,结构紧凑能够最大限度的节约工作时间和空间。NW800采用通过斗山特有的模拟技术设计的立柱移动方式,拥有极高的刚性和稳定的结构。NW1100同样是经过结构分析和模拟方案设计的产品,采用安全性更高的Y轴立柱式移动方式,是大型模具加工的最优化设计。

目前斗山的所有电加工设备都从韩国原装进口,产品质量得到了严格的保证。电加工设备的售后服务也全部由韩国总部来负责,虽然相隔两地,但是这并不影响其售后响应时间,斗山保证将会以最快的速度赶到客户的身边。对于在电加工市场的发展前景,斗山充满信心,相信经过不懈的努力,斗山必将成为电加工领域中的佼佼者。

最新的高性价比机床FORM20

瑞士GF阿奇夏米尔公司推出的全新设计的高精密数控电火花成形机床FORM20,由于其通用性、可靠性和使用方便性成为市场上性价比最高的机床系列。

对于通用模具行业,同时某些特定行业,比如航空航天、汽车以及信息通讯行业,新机床提供了确保成功的特性和优异的性能。新的瑞士设计的FORM20机床提高了标准型电火花机床的门槛。瑞士原装的脉冲电源和其他标准配置定会使FORM20机床成为客户产品加工链中的全面型合作伙伴。

紧凑 创新 节约空间

秉承为客户创造更多价值的设计理念,FORM20机床是市场上同类标准型电火花机床中占地面积最小的。仅仅1?m的机床宽度,却能装下800mm×500mm大小的工件。小的占地面积,更多的装载空间,为用户节约大量租金成本。

高性能低成本的脉冲电源

FORM20机床的核心是瑞士阿奇夏米尔公司原装的高端智能高效脉冲电源(IPG电源)。最为市场上最强大的电火花脉冲电源,IPG脉冲电源集成了高性能和低成本的特性。它不间断优化每一个脉冲,即使在加工最好的表面粗糙度时也能大幅度地降低电极损耗。几分之一秒内就会优化放电过程从而加工出特别一致的表面质量。

FORM20的最大加工电流是80?A,电控柜有冷却循环系统。通过电控柜防尘装置和冷却循环系统的温度监测和稳定装置确保了电控股内的电气元件长时间和可靠的使用寿命。

TECFORM编程专家

内置在FORM20机床内的TECFORM编程专家系统为用户自信、安全和快速地获得机床的最佳性能和理想的加工结果。该系统无需操作者调整放电参数。自动选择的最佳加工参数提高了加工效率,从而大幅度地提高了生产时间。

人机操作界面提升了生产率

在对大量模具工厂进行调查研究基础上发展而来的最新一代的AC FORM操作界面优化了模具制造的工艺。该操作系统的架构和布局完全是研究了这些调查数据和人机工程学专家的意见后发展而成的。GF阿奇夏米尔的最新操作界面使用非常简单,他的成功不仅在于更好的支持模具加工企业的生产,而且在未来和他们一起发展。

更容易的工件准备

从简单的Z轴方向测量到沿C轴旋转测量工件,这些最通用的测量循环都集成在FORM20机床内。这些测量循环可以对工件进行定位,因此操作者无需调整工件。这样,工件安装在加工区域内时无需花时间手动校正就可以尽快地开始加工。

各种选件

多种选件延伸了FORM20机床原本令人深刻的加工能力。这些选件包含混粉加工技术,优化了大面积加工的速度和表面质量。经济型的线性电极库,FORM20机床4个工位。坚固的C轴选件可联动数控加工和大惯量加工。

新的欧吉索放电技术“EAGLE POWERTEC”

总部位于德国布尔巴赫的欧吉索公司(OPS-INGERSOLL)是世界上诸多模具制造商的高端技术伙伴。基于长时间在石墨电火花加工、高速加工和自动化的经验,能够为模具制造商提供世界上最高效的技术。

欧吉索火花机拥有独特的龙门结构设计,不仅使有效的空间内加工行程更广,还方便工件装夹和加工其每个角落。高达1.4g的抬刀加速度,大大减少辅助放电时间,提高效率50%以上。即使加工深腔,也不需要冲液,没有积碳问题。独一无二的脉冲形状自适应控制,每个放电脉冲都是理想的形状,确保即使是小间隙放电,也能做到高材料去除率和最小化电极损耗,大大节省了制造成本和电极材料成本。

更多利润用石墨

欧吉索独一无二的模具效率提升技术,现在模具行业再也没有理由避石墨而不谈了。恰恰相反:采用EAGLE POWERTEC技术,能够成功地使放电加工过程达到了前所未有的稳定性。特别是在石墨加工方面,这种能力能够得到充分发挥。在材料去除率提高的同时放电间隙最小化,使得电极损耗再次显著大幅降低,因此使用盈利前景好的石墨电极已经成为未来放电加工的必然之路。


模具加工自动化生产线,包括一台高速加工中心、一台火花机和一台三坐标测量仪,可拓展

材料去除率翻倍

自适应的脉冲形状、特别高效的过程监控、显著提高的抬刀冲流能量的组合成就极高的过程稳定性,进行石墨粗加工时材料去除率可翻一番。同时电极损耗基本可以消除,因此许多应用中只需要一个电极就能完成。另外,自适应的脉冲形状导致火花间隙的减小,达到更好的表面精度。卓越的过程控制,使放电加工即使在加工硬质合金时也不需冲液,显著提高材料去除率和表面精度。“EAGLE POWER JUMP”高速抬刀技术通过显著优化的放电和抬刀时间提高效率;缩短加工时间可达50%;抬刀速度可达18m/min。

实际应用

通过EAGLE POWERTEC技术最大限度节省成本。以多型腔石墨加工(8腔重复模)为例。在制造复杂的电极时,制造成本常常高于放电加工本身的成本。EAGLE POWERTEC技术在很多情况下省去精加工电极,只用一个电极就能完成全部加工。由于省去了第二个电极的制造成本,成本极大降低。此外,还省去了测量和设定的辅助时间。节省了时间和成本,实现高盈利。

自动化生产线

作为一家全面产品及服务供应商,欧吉索推出了新概念——先进技术组合与工程设计优良的自动化解决方案的完美结合。通过生产周期的优化和生产过程的标准化使产能得到提升。我们为客户量身定制、整体交付全面解决方案,使效率最大化。

运用新的EAGLE MultiChange linear自动化生产线,一切均可实现。实践证明,可靠的SICOM导轨保证系统在标准模式下,可以轻松搬运130kg的承重。该系统可以连接个别定位的旋转刀库,并连接测量仪器,以及各种型号的放电成型和高速加工机床。其他厂商的同类机床、甚至其他技术也可以连接进自动化生产线。该系统可以随时进行拓展,可以增加机床台数,增加刀库或延伸导轨。

自动化制造技术使生产周期缩短,工作流程更灵活,带来额外的产能。标准化的应用使精度显著提高,在精度和质量方面带来明显优势。

有效提高生产效率的U3机床

2012年,牧野正式推出了可有效提高加工效率的U3线切割放电加工机床,其高质量面粗度、准确的重复精度以及高速加工有效地提高了生产质量。

U3机床采用精密圆型导丝嘴系统,能够保证良好的微小锥度的加工精度。?0.4mm的初始孔可以实现100%的自动穿线成功率,即使穿线孔距很近也可以完成自动穿线。其可选电极丝直径为?0.1mm、?0.15mm、?0.2mm、?0.25mm和?0.3mm。圆型导丝嘴安装时无需做精度调整,整个安装过程可在45s内完成。导丝嘴安装在精密的定位螺纹孔内以保证其垂直度。精密加工的配合面保证了导丝嘴的位置精度。牧野定位导向技术的运用,即导线系统在导丝嘴与导电块之间安装了一个蓝宝石材质的V型导向块,确保了导电块即使有所磨损也能保证铜丝与导电块之间的接触良好。

U3机床简单可靠且紧凑的机头设计,为自动穿线提供了强大的喷射水柱,能够冲走导丝嘴表面的污物,保证了自动穿线的稳定性。同时,新的导电块自动锁定系统可以快速完成导电块的调整和锁紧。

U3机床的高效率双喷射自动穿线系统可以在上机头圆型导丝嘴的上部和内部喷射出小直径的高压水柱。当穿线孔状况不好或者断线恢复时,机床会自动开启敲啄走线系统,提高自动穿线的成功率。双喷射系统和敲啄走线系统保证了圆型导丝嘴的高速穿线,在推荐的线径和工件高度范围内,可以轻松地在10s内完成自动穿线。同时,新的熔断剪线系统适用于所有线径,剪线后线段没有毛刺,进一步确保了穿线的成功率。

U3机床使用标准条件3刀加工就可以达到Rz3μm的面粗度,生产效率得到了大幅提高,特别是能够满足精密金属冲压模具对级进模的加工要求。U3机床的锥度补偿功能包括适应角度补偿、分散补偿和刃口补偿。可在机床上直接使用千分表进行测量,无须将工件取下测量,大大节省了加工时间,提高了加工效率。

U3机床的程序制作精灵可以指导操作人员通过简单的3个步骤在最短的时间内独立完成机床的操作。第一步为工程界面,该界面用来设定加工条件和加工方法,操作人员可以从牧野庞大的加工条件库中轻松地找到最适合的加工方法;第二步为设置界面,在此界面中可以进行工件装夹的设置;第三步为操作界面,在这里主要显示的是加工状态信息。

U3机床配备了可调节高度的15英寸旋转式键盘输入触摸屏,操作非常简便,可使操作人员更加灵活地适应各项工作,提高了工作效率。其工作台易于接近,可以通过机械吊具实现各类大型工件的装卸。

要想获得稳定的几何精度,必须依靠良好的机械结构,而不是依赖电子补偿。U3机床模块化的机械结构,即使在恶劣的环境下也能保持良好的刚性。

在冲压行业,时间至关重要。牧野U3线切割放电加工机床加工3刀即可达到Rz3μm的表面光洁度。机床的机械结构可确保各部件之间的运动能适应任何场合的加工。这种集速度、重复精度和面粗度为一体的机床大大提高了生产效率。

性能全面革新的新一代机床MV系列

MV系列线切割放电加工机床为三菱电机最新推出的高精度线切割放电加工机床。适用于各种高精度模具加工以及航空航天等精密零部件加工。有MV1200、MV2400两种规格和S、R两个级别,MV1200 X、Y、Z三轴行程为400mm×300mm×220mm,可加工810mm×820mm×305mm工件;MV2400 X、Y、Z三轴行程为600mm×400mm×310mm,可加工1050mm×700mm×215mm工件;两种规格U、V轴移动量分别为120mm×120mm和150mm×150mm,可对应±45°大角度锥度加工(选配)。

MV系列线切割放电加工机采用套筒式直线电机驱动,克服了普通平板式直线电机只能利用与导轨相对应的90°范围磁通量的技术局限,全周360°利用磁通量,高效变换磁通量为驱动力,同时大幅减少用电量和散热量,通过减少温度和电磁效应对精度的影响,实现机床长久精度的保持。采用纳秒响应的光电驱动系统(Opt Drive System),搭载三菱自行开发的伺服放大器和M700系列数控系统, 加配绝对值光栅尺,通过光纤传输技术提高响应速度和控制精度,从而提高加工精度。

此外,革新的自动穿丝功能可以对应电极丝弯曲率范围从3%扩展到10%,适合各种穿丝模式(喷水、无水、水中断丝点穿丝)并保证自动穿丝成功率。在保证加工速度和精度的前提下,节能性和运行成本的降低是MV系列机床的另外一大特点。与三菱以往机型对比,可实现耗电量最多削减69%、过滤器成本最高降低45%、电极丝消耗量最多减少46%、离子交换树脂成本最高降低25%的节能效果。

自1966年在中国市场销售低压配电产品,三菱电机作为自动化产品的综合供应商,满足市场对从自动化产品到加工机的各种需求,并且在社会基础设施建设、汽车、半导体和机床等各个领域支持着中国制造业的快速发展。三菱电机自动化(中国)有限公司,作为三菱电机工业自动化产品在中国的销售和服务机构,以降低TCOE为主体理念,致力于帮助中国客户构筑最合适的整合解决方案,提高客户从企画、设计到运用、维护等整个过程的使用效率,为客户降低综合成本。其业务范围覆盖工业自动化和机电一体化产品,包括可编程控制器、触摸屏、变频调速器、交流伺服系统和数控系统等,丰富的产品线为中国用户提供全面支持。

作者:沙琳倩 文章来源:MM《现代制造》  

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