數(shù)控電火花成形機(NCSEDM機床)各項工藝指標(biāo)雖然已達到了很高的水平,可是在高速銑(HSM)迅速發(fā)展的今天,其發(fā)展空間仍受到了一定的擠壓。但由于HSM在加工凹型腔時還存在一定的問題,包括深槽窄縫的加工,內(nèi)清角的加工,棱邊清晰的加工,細(xì)微、復(fù)雜、精密加工,深型腔(L/D≧5)的加工等,還有超硬材料的加工也不是HSM的特長,因此還是顯示了NCSEDM機床的發(fā)展前景。從NCSEDM機床的新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品的發(fā)展角度來看,國外幾個著名廠商還是處于領(lǐng)先優(yōu)勢。
日本牧野公司的電極自動交換(AEC)和工件自動交換(AWC)的EDGE2全自動NCSEDM機床。AEC采用EROWA ITS系統(tǒng)、3R宏系統(tǒng)或牧野的Y形系統(tǒng),分直接交換式和旋轉(zhuǎn)式二種。直接交換式電極容量為4根,旋轉(zhuǎn)式電極容量為8~32根,使用卡盤適配器交換時最大電極重量(含電極夾具)40 kg,AEC交換時間一般為20s;AWC具有通用性的工件庫和工件貨盤交換裝置,容易確認(rèn)的平面工件庫適合于復(fù)雜模具加工。采用輔助工作臺,以便于大工件的自動交換,采用工作液快速處理技術(shù),使下一個工件的交換變得更快、更可靠。該機床還具有工作液恒溫控制(±0.5 ℃),Ra0.18μm的超精加工技術(shù)(電極:直徑40 mm銅,工件:NAK80),R0.015mm的銳角加工技術(shù)以及添加劑為μSC的混粉加工技術(shù)等。日本沙迪克公司的AM45L同樣是全自動的NCSEDM機床,具有電極和工件自動交換功能,采用的是EROWA系統(tǒng)。
瑞士夏米爾公司也開發(fā)了混粉加工技術(shù),ROBOFORM 350γ混粉加工機床,該機床采用1.5 L罐裝Gamma M1×50混粉,可以用混粉工作液進行粗、精加工,并在同一臺機床上可實現(xiàn)普通工作液和混粉工作液二種加工方式,從混粉加工轉(zhuǎn)換到普通工作液加工,約需2 h的過濾時間,而從普通工作液轉(zhuǎn)換成混粉加工,只要30 min的準(zhǔn)備時間。混粉加工時不用過濾器。混粉的使用壽命為400h,甚至更長一些?;旆劭梢詫崿F(xiàn)Ra0.2μm的精加工,即使加工面積的大小變化,也能加工出Ra0.2μm的工件表面。例如,加工30mm×30mm×5mm的型腔,材料為W300鋼,用同樣的加工工藝,普通工作液Ra0.5μm,而混粉工作液Ra0.18μm,而且縮短了加工時間,降低了約30%的電極損耗。
阿奇夏米爾的ROBOFORM 350γ機床,采用了混粉加工技術(shù)
以上從技術(shù)先進性介紹的全是國外機床,但從中可以看出:國外廠商已認(rèn)識到中國用戶需求水平在不斷提高,重視開拓全自動NCSEDM機床的中國巿場。包括AEC、AWC、專家系統(tǒng)等成套的全自動NCSEDM機床在國內(nèi)還沒有開發(fā),雖有AEC及專家系統(tǒng)的NCSEDM機床,但在實際應(yīng)用中還存在不少問題。AEC在實際生產(chǎn)中應(yīng)用不多,并缺乏按加工類別細(xì)分,適合各種加工條件的完善的專家系統(tǒng)。因此,我們的機床從實驗室的工藝水平到生產(chǎn)廠的出廠工藝水平,再到用戶實際使用的工藝水平,實際上是逐步下降的。除了其他各種因素外,機床操作中較多的人工干預(yù)是造成上述問題的重要原因。提高自動化程度,避免或減少人工干預(yù)是解決這一問題的有效途徑。所以,提高EDM自動化水平是EDM的重要發(fā)展方向。混粉加工已有較長的歷史了,日本的沙迪克、三菱、牧野等公司都開發(fā)應(yīng)用了混粉加工技術(shù),而瑞士阿奇夏米爾公司卻遲遲不動,這次瑞士夏米爾公司展出了混粉加工技術(shù)ROBOFORM 350γ。這樣國外知名廠商都各自開發(fā)了混粉加工技術(shù),這也從另一方面說明混粉加工有其重要的應(yīng)用價值。從這些來看,我國的NCSEDM機床近年來發(fā)展不快。
國內(nèi)LSWEDM機床呈現(xiàn)迅速發(fā)展的趨勢。本屆模展上展出LSWEDM機床的除最早開發(fā)生產(chǎn)的蘇州電加工機床研究所、蘇州三光集團等外,還有上海大量、北京安德、蘇州寶瑪?shù)绕髽I(yè)。臺灣企業(yè)在大陸生產(chǎn)LSWEDM機床并參加展出的公司有:上海京美、昆山喬懋、蘇州群倫、昆山慶鴻等。國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)并具有代表性的LSWEDM機床開發(fā)生產(chǎn)企業(yè)是蘇州所和蘇三光等,其DK76系列產(chǎn)品在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平。以蘇三光的DK7632為例,該機床開發(fā)的高峰值電流(近千安培)、窄脈寬(納秒級)、無電解、無限流電阻電源,使最大加工速度達到350 mm2/min,最佳表面粗糙度可達Ra0.3μm;無電解加工技術(shù)為消除工件變質(zhì)層,提高加工表面質(zhì)量創(chuàng)造了條件;取消放電回路限流電阻和功率釋放電阻,不但可簡化結(jié)構(gòu),而且與有電阻相比,可節(jié)能40%~60%;機床還具有工藝數(shù)據(jù)庫和多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)通訊等特點。該機床達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平及國際同類產(chǎn)品的先進水平。
專用數(shù)控電火花加工機床不多,最近通過鑒定的蘇州電加工機床研究所的數(shù)控電火花輪胎模加工機床具有明顯的創(chuàng)新性和實用性。該機床適用于人力車、摩托車、卡車、轎車等輪胎模制造,特別適用于高速輪胎模的制造。該機床的“一種環(huán)件花紋電火花加工專用設(shè)備的床體”專利技術(shù),提出了電火花輪胎模具加工專用設(shè)備合理的運動分布及整機布局;機床的卸荷技術(shù),使機床的承載量與同規(guī)格機床相比提高了將近一倍,擴大了輪胎模的加工范圍,并使該部件的成本降低了20%,現(xiàn)已申請國家專利;精確的多自由度調(diào)節(jié)機構(gòu),使運動軸之間、運動軸與安裝面之間達到了較高的綜合精度,結(jié)合高精度的電極裝夾柄,保證了模具中型腔位置的準(zhǔn)確性和一致性;精確的分度功能和高性能的Z軸伺服特性,提高了模具中由花塊型腔的底面和側(cè)面所形成的空間組合曲面精度,保證了輪胎的圓度和動平衡性能。機床的自適應(yīng)控制高效脈沖電源,實現(xiàn)了高性能穩(wěn)定加工;專用數(shù)控系統(tǒng)及專用軟件,功能強大,操作簡單,自動化程度高;升降式油槽可實現(xiàn)浸入式加工,避免了由于沖液加工引起的火災(zāi)危險等。機床自開發(fā)生產(chǎn)以來,已銷售了300多臺,產(chǎn)值達2700多萬元,具有良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。