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    通过高速铣削和电火花加工的结合降低模具制造成本

    放大字体  缩小字体 发布日期:2022-09-08 23:33:53    来源:本站    作者:标准件之家    浏览次数:829
    导读

    当今,电火花加工和高速铣削是制造模具的关键工艺,这两种工艺既相互竞争,又相互补充。近十年来,随着超硬刀具、驱动技术、机床和控制技术的不断发展,高速铣削已在部分场合替代了电火花加工。高速铣削工艺在加工自由曲面及体积较大的型腔时,有着无可比拟的

    目前,电火花加工和高速铣削是制造模具的关键技术。这两种技术相互竞争,相互补充。近十年来,随着超硬刀具、驱动技术、机床和控制技术的不断发展,高速铣削在某些场合已经取代了电火花加工。高速铣削技术在加工自由曲面和大型型腔时具有无可比拟的高效率。由于其加工精度高,表面质量好,可以避免后续的补充加工,大大简化了生产工艺。但在加工深、窄或极小的内圆角半径型腔,加工复杂几何零件,加工硬度在60 HRC以上的模具零件时,电火花加工具有比高速铣削更好的技术和经济优势。因此,将高速铣削和电火花加工结合起来,可以实现优势互补,即通过工业机器人和工件库将电火花加工机床和高速铣床连接成一个单元或系统,实现自动化加工,从而提高生产效率,降低单件成本,提高加工精度,缩短生产工艺时间和交货时间,从而增强企业竞争力。近5 ~ 6年来,欧洲生产电火花机床和高速铣床的公司如德国OPS-Ingersoll、瑞士GF Agie夏米尔、德国Exeron等纷纷推出集电火花和高速铣削于一体的加工单元或模具中心等自动化集成加工设备。GF阿奇夏米尔公司在其位于舍恩Schorndorf的应用和服务中心展示了一种集成铣削和EDM的线性加工装置,以展示其在模具制造领域中EDM和高速铣削的相关技术,该技术用于制造注塑模芯的嵌件。加工中心(米克隆UCP 600 VARIO)和EDM机床(Form 2000)通过沿轨道行走的机器人(Workmaster Linear-System 3R)操作和运输电极和工件托盘。该装置为模块化结构,可根据需要进行扩展。据报道,该设备可以降低46%的制造成本。加工单元接受加工任务为订单后,可以从CAD/CAM开始,包括编程、机床控制、工件托盘的装夹、电极和铣刀的选择、机床启动、成品工件的去除、框架库中工件的存取。工人只需在装卸站将工件托盘装入加工单元的框架库中。通过自动化解决方案,将两种不同加工方式的机床集成在一起,实现工件的全面高效加工。客户可以带着他们的处理任务来到应用中心,使用GF阿奇夏米尔的专有技术来帮助他们找到合适的解决方案。德国Ruhla模具制造公司是一家制造注塑模具、冲压模具和弯曲模具的小企业,有45名员工。几年前由于公司业务的发展,现有的两台机床一年的EDM产能只能达到5000小时,但实际需要8000小时。然而,购买的电极和外部电火花加工往往无法满足工厂的质量要求。当时Ruhla公司的领导在Schorndorf的GF阿奇夏米尔公司应用与服务中心看到了EDM的自动化解决方案,于是决定与GF阿奇夏米尔公司合作。2008年初,该公司安装了一个集成了EDM和石墨电极高速铣削的全自动加工装置(图1)。当时这套设备是欧洲首创。通过投资一套高度现代化的加工设备,该公司的技术竞争力大大增强。

    图1集电火花和高速铣削于一体的全自动加工单元(来源:Ruhla模具制造公司)。这套加工单元主要由以下设备组成:两台电火花加工机床(Agietron Impact 2和AT hyper park 2HS);高速加工中心(米克朗HSM 300图形大师);CMM(Vista);蔡司公司的);关节式工业机器人(搬运技术公司);识别系统(Flashident);来自Zwicker系统公司);系统管理软件(Zwicker Systems公司);装卸站和装载站(处理单元)。下一个加工单元的操作方式:设计石墨电极,高速铣削电极,然后由机器人将电极存放在框架式中间库中(图2)。工人从外面的框架仓库取下电极,在CMM上测量,然后把电极放回仓库的任意位置,识别系统把位置信息传输到管理系统。在装载和卸载站,工件被夹持在工件托盘上,并通过装载站传送到加工单元。在加工单元中,工件托盘由关节式工业机器人操作。在加工过程中,机器人将工件托盘存储在框架库上,存储位置由识别系统确认。在后续处理之后,机器人将托盘送回卸载位置。图2目前加工单元有300个电极托盘存放位和24个工件托盘存放位。行走在空齿条轨道上的关节式机器人为一个加工中心和两个电火花加工机床提供电极坯和电火花加工用电极。(资料来源:GF阿奇夏米尔)共有四名员工在装卸站、测量站和处理单元制定加工计划、设计电极并从事一些辅助服务。处理单元也可以在无人看管的情况下操作。自投入使用以来,其主要应用效果是:电火花加工能力提高了3000小时左右,电极制造时间缩短了70%左右,提高了设备的柔性。Ops-ingersoll公司向贝克曼模具厂提供了一套由电火花制成的装置。

    形加工机床Gantry 500、一台高速铣床OPS 650、一个料库和一台机器人组成的模具中心。由任务管理系统协调加工过程,根据任务优先原则对加工进行排序。料库有装有发讯芯片的8个工件托盘和180个电极夹头,机器人和机床由此能可靠识别任何一种工件。模具中心可24小时可靠运行。工件能在一次装夹后完成综合加工,大大提高了加工质量,成倍提高了加工速度和产量,从而缩短了供货时间。

    在这里,对艾克隆(Exeron)公司和它的自动化加工系统Cxo-Cell作一简单介绍,艾克隆公司是一家有着30年制造电火花加工机床历史的著名企业。该公司为了提升自己在模具加工设备领域里的竞争力,几年前,它收购了Chiron公司高速加工中心的Digma品牌。目前,该公司推出的自动化加工系统是由一台电火花加工中心exeron 312、一台铣削中心exeron HSC 300 、一台6轴工业机器人和一个回转式料库(exeron AWEX 150/10)组成。

    从上述介绍的情况可以看出,高速铣削和电火花加工的结合,体现了模具加工工艺朝着高效低成本发展的趋势。同时还可以看出,模具生产企业显然是特别注重这种自动化集成的解决方案应由既生产电火花加工机床,又制造高速铣床的一家公司来供应,同掌握这两种工艺的厂家进行合作,无疑可获得工艺上不偏不倚的建议和投资决策的帮助,这种一揽子解决方案同时也方便于设备的维护和检修。

    目前,通过系统自动化技术,集成不同加工工艺已是模具制造技术的发展趋势。电火花成形加工和高速铣削集成到了一个加工单元或加工系统中,充分发挥各自的工艺优势,明显提高了设备生产效率、缩短制造和供货时间,提高加工精度以及降低单件成本,从而提高了企业的竞争力,而这些成果对于采用单独运行的设备是难于取得的。

     
    (文/标准件之家)
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