高（gāo）速銑削和電火花（huā）加工的結合降低模具製造成本
2013-5-9 來源： 作者：
電火花加工（gōng）和高速銑削是製造模具的關鍵工藝，這兩種工藝既相互（hù）競爭（zhēng），又相互補充。近十年來，隨著超硬刀具、驅動技術、機床和控製（zhì）技術（shù）的不斷發展，高（gāo）速銑削已在部分場合替代了電火花加工。高速銑削（xuē）工藝在加工自由曲麵及體積較（jiào）大的型腔時，有著無可比擬的高效率，並由於加工精度高和表（biǎo）麵質量好，從（cóng）而可免去後續（xù）的補充（chōng）加工，大大簡化了生產工藝流程。然而，電火花成形加工工藝，在諸如加（jiā）工較深、較窄或有著極（jí）小的內圓（yuán）角半徑的（de）型腔和加工複雜幾何形狀的零件，以及在加工（gōng）硬度超過60 HRC的模具零件時，則有著比高（gāo）速銑削（xuē）更（gèng）好的（de）技術經濟優勢。
由此可見，通過高速銑削和電火花加工（gōng）兩種工藝的相互結合，實現優勢互補，也就是通過（guò）工業機器人和工（gōng）件儲存（cún）庫把（bǎ）電火花（huā）加工機（jī）床和高速銑床連接成一個單元，或一個係統（tǒng）， 實現自動（dòng）化（huà）加工，由此（cǐ）來提高生產效率、降低單件成（chéng）本、提（tí）高加工精度和縮（suō）短生產流程時間及供貨時（shí）間，從而增強企業的競爭力（lì）。
近5～6年來（lái），在歐洲生產電火花（huā）加工機床又同時製造高速銑床的諸如像德（dé）國的歐普（pǔ）斯（sī）-英格索爾（OPS-Ingersoll）、瑞士的GF阿（ā）奇夏米爾（GF Agie Charmilles）和德國的艾克隆（Exeron）等公司（sī）紛紛推出集成（chéng）電火花加工和高速銑削加工的（de）加工單元或模具中心等自動化綜合加（jiā）工設備。
GF阿奇夏米爾公司為在模具（jù）製造領域裏展（zhǎn）示自己在電火（huǒ）花加工和高速（sù）銑削加（jiā）工方麵的相關技術，在其舍（shě）恩多夫（Schorndorf）的應用和服務中心裏陳列了一個集成銑削加工和電（diàn）火花（huā）加工的線型加工單元，用於製（zhì）造（zào）注塑模型芯的鑲（xiāng）件。高（gāo）效加工中心（Mikron UCP 600 Vario）和電火花（huā）加工機床（Form 2000）通過沿軌道行走的機器人（Workmaster Linear-System 3R）操（cāo）作搬運電極和工（gōng）件托盤（pán）。該單（dān）元係（xì）模塊化結構，可根據需要進行（háng）擴充。據報道，采用該設備可降低46%的製造費（fèi）用。
該加工單元在接受作為訂（dìng）單的加工任務後，就可從（cóng）CAD/CAM開始，從編程、機床（chuáng）控製、工件（jiàn）托盤夾緊、電（diàn）極和銑刀的選取，機床的加工啟動和已（yǐ）加（jiā）工完的工件成品取下以及（jí）在框架式儲存（cún）庫上工件的存取均可自動進（jìn）行（háng），而工人隻需（xū）在裝卸（xiè）料工位把工件托（tuō）盤裝到加工（gōng）單元的框架式儲（chǔ）存庫上。通過自動化（huà）解決方案把兩種不（bú）同加工方式的機床集成在一起，實現工件的綜合高效加（jiā）工。客戶可（kě）以拿著他們的加（jiā）工任務來到應用中心，利用GF阿（ā）奇夏米爾公司的專有技術幫助找到合適的解決方案。
德國Ruhla模（mó）具製造公司是一（yī）家製造注塑模、衝模和（hé）彎曲模的小（xiǎo）型企業，有職工45人。前（qián）幾年，由於公司業務的開拓和發展，現有兩台機床的電火花（huā）加工能力，一年隻能達到5000個小時，而實際需要8000個小時。而外購的（de）電極和外麵的電火花加工往往不能符合廠裏的質量要求。當時Ruhla公司的領導（dǎo）在Schorndorf的GF阿奇夏（xià）米爾（ěr）公司的應用（yòng）和服務中心裏（lǐ）看到（dào）了電火花成形加工的自動化解決方案，因此決定和GF阿奇夏（xià）米爾公司進行合作。在（zài）2008年初，在公司裏安裝了一個全自動、集（jí）成電火花成形加工和高速銑削石墨電極的加工單元，在當時，這（zhè）一（yī）套設備是（shì）歐洲的首台設備，通過投資於高度現代化的加（jiā）工單元，在技（jì）術上大大提升了公司的競爭能力。
這（zhè）一套加工單元主要（yào）由下列設備（bèi）組成：
◇ 兩台電火（huǒ）花成形加工機床（Agietron Impact 2和（hé）AT Hyperspark 2 HS）；
◇ 高速加工（gōng）中心（Mikron HSM 300 Graphite Master）；
◇ 三（sān）坐標測量機（Zeiss公司的（de）Vista）；
◇ 關節型工業機器人（Handling Tech公司）；
◇ 識別係統（Zwicker係統公司的Flashident）；
◇ 係統管（guǎn）理軟（ruǎn）件（Zwicker係統公（gōng）司（sī））；
◇ 裝（zhuāng）卸（xiè）料工位和（加工單元的）上料工位。
加工單元的運行方式：設計石墨電（diàn）極、電極的高速銑削，然（rán）後由機器人將（jiāng）電極存放到框架（jià）式中（zhōng）間儲存庫（kù）裏。工人在外麵從框架（jià）式倉庫上取下電極，在三坐標測量機上進行測量，然後把電極放回料庫任何一個位置上，由識別（bié）係（xì）統將位置信息傳給管理係統。在裝卸料工位工件夾緊在工件托盤上，通過上料（liào）工位（wèi）傳輸（shū）給加工單元。在加工單元內，由關節型工業機器（qì）人來操（cāo）作工件（jiàn）托盤，在進行加工工序期間，機器人把工件托盤存放在框架式料庫上，由識別係（xì）統確認這個存放位置。在後續加工結束後，機器人又把托（tuō）盤送回到卸（xiè）料（liào）位置。
總共有四名職工分別為加工單元擬訂加工規劃、設計電極和在裝（zhuāng）卸（xiè）料工位、測量工位以及加工單元上從事一些輔助服務工作（zuò）。加工單元也可以在無人看管的情況下運行（háng）。
加工單元（yuán）投入使（shǐ）用以來（lái），其主要使用效果表現在電火花成形加工的能力（lì）提高約3000個小時，電極的製造（zào）時間縮（suō）短約70%和提（tí）高了設備的柔性（xìng）。
歐普斯—英格索爾公（gōng）司為Beckmann模具製造廠提供了一（yī）套由一台（tái）電火花成形加工機床（chuáng）Gantry 500、一台高（gāo）速銑床OPS 650、一個（gè）料庫和一台機器人組（zǔ）成的模具中（zhōng）心。由任務管（guǎn）理係統協（xié）調（diào）加工過程（chéng），根據任務優先原則對加工進行排序。料庫有裝有發訊芯片的8個工件托盤和180個電極（jí）夾頭，機器人和機床由此能可（kě）靠識別任何一種（zhǒng）工（gōng）件。模具中心可24小時可靠運行。工（gōng）件能在一次裝夾後完成綜合加工，大大提高了加工質量，成倍提（tí）高了加工速度和產（chǎn）量，從而縮（suō）短了供（gòng）貨時間。
在這裏，對艾克隆（Exeron）公（gōng）司和它的自動化加工係（xì）統Cxo-Cell作一簡單介紹，艾克隆公司是（shì）一家有著30年製（zhì）造電（diàn）火花加工機床曆史的著名企業。該公司為了提升自（zì）己在模具加工（gōng）設備領域裏的競爭力，幾年前，它收（shōu）購了Chiron公（gōng）司高速加工中心的Digma品牌。目前，該公司推出的自動化加工係統是由一台電火（huǒ）花加工中心exeron 312、一台（tái）銑削中心exeron HSC 300 、一台6軸工業機（jī）器人和一個（gè）回（huí）轉式料庫（kù）（exeron AWEX 150/10）組成。
從上述介紹的情況可以看出，高速（sù）銑削和電火花加工的結合，體（tǐ）現了模具加工工藝朝著高效低成本發展的趨勢。同時還可以看（kàn）出，模具生產企業顯然是特別注重這種自動化集成的解（jiě）決方案應由既生產電（diàn）火花加工機（jī）床，又製（zhì）造（zào）高速銑床的一家公司來供應，同掌握這（zhè）兩種工藝的廠家進行合作，無疑（yí）可獲得工藝上不偏不倚的建（jiàn）議和投資決策的幫助，這種一攬子解（jiě）決方案同時也方便於設備的維護和檢修。
目前，通過係統自動化技術，集成不同加工工藝已是模具製造技術的發展趨勢（shì）。電火花（huā）成形加工和高速銑削集（jí）成到了一個加工單元或加工係統中（zhōng），充（chōng）分發揮各自的工藝優勢，明顯提高了設備生產效率、縮（suō）短製造和供貨時間，提高加（jiā）工精度以及降低單件成本（běn），從（cóng）而提高了企業的競爭力，而這（zhè）些成（chéng）果對於采用（yòng）單獨運行的設備是難於取得的。
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