新的自动化使 EDM 更快、更高效

虽然 EDM 具有保持严格公差、几乎可以加工任何金属以及非常适合加工易碎或易碎零件的优点，但越来越难找到知识渊博的机器操作员，而机器人也不能总是填补这一空白。机器中的自动化流程、更新的设计和工业 4.0 的功能正在帮助解决这个问题。

GF Machining Solutions（伊利诺伊州林肯郡）的产品经理 Eric Ostini，他的父亲和祖父都曾在 EDM 工作，他说：“我毕业后认为我对 EDM 了如指掌，我父亲告诉我，在这个行业工作了几年之后我会意识到我对 EDM 一无所知，因为在过去，他们实际上能够听发电机的声音并知道在机器上调整什么。今天，一切都是自动化的。您不知道过去必须做什么才能使这些机器正常工作。你只需按下一个按钮，它们就会起作用。”

机器制造商让操作员无需了解内部发生的“什么”和“为什么”，从而弥补了他们缺乏知识和经验。

“我们正在让事情变得更加自动化，不仅因为技术正朝着这个方向发展，还因为使用设备的人的知识，”奥斯蒂尼补充道。 “很难找到好的运营商。如果你可以让机器更加自动化，做到很多优秀操作员可以做的事情，那么即使是平庸的操作员也能大放异彩。”

在 Belmont Equipment and Technologies (Madison Heights, MI)，内部开发的专有电路用于在客户工件夹具上检测多引线零件，通过触摸传感器验证零件是否正确加载，从而消除零件的错误加载和时间- 在设置过程中耗费操作员干预。

此外，该公司还开发了加工软件，以利用板载技术，能够对其进行编辑，为特定应用创建自定义设置。 “根据操作员的能力或知识，这些机器允许新手使用预设操作机器，而熟练工可以为特定工作的应用程序自定义设置，然后任何人都可以运行这些设置，”副总裁 Tony Tyll 说Belmont 运营总裁。

零件和电极托盘

MC Machinery Systems Inc.（伊利诺伊州埃尔克格罗夫村）的技术营销经理 Greg Langenhorst 表示，与其他类型的机床一样，EDM 可以使用托盘更换器来自动化生产过程，该公司是机床的全线分销商，包括三菱电火花。 “当您为线切割或沉降 EDM 使用任何类型的自动化设置时，工件（包括沉降电极和零件）通常设置在带有参考的工具底座上。例如，可以在工具托盘上设置沉降电极。石墨会进入石墨磨机进行加工，然后自动移动并设置在卡盘中，供三坐标测量机检查。”

对于小型零件的自动线切割 EDM 生产，三菱 EDM 使用三菱六轴机器人来交换进出 EDM 的工件。在这个铰接系统中，工件可以是垂直的或水平的，正面朝上或倒置或成一定角度，因为机器人可以处理这种类型的关节。

“对于较大的工件，我们使用 System 3R 或 Erowa 机器人。通常，这些单元有一个固定的平面夹具，可以将工件从工具架中抓取出来，并以完全相同的方向将其放置在机床工作台上。机器人需要翻转式或旋转式夹具将头部和工作台装载到沉降片上，或将悬挂的电极坯料倒置到石墨磨的工作台上，”Langenhorst 说。

Erowa Compact 80 是一款相对较新的机器人，可以在 Z 轴上的沉降 EDM 上交换电极和工件。它可以处理最大 11.8 × 11.8 英寸（300 × 300 毫米）的托盘和最大 176 磅（80 千克）的零件。 “当你把它放在石墨磨和沉降片之间时，它可以用来创建一个工作单元，”Langenhorst 说。 “它可以将石墨坯装入磨机，将成品电极拉出，然后将工件装入沉降片，将刚从磨机出来的电极抓起来，立即投入使用。”

他指出，MC Machinery 的 EDM 客户之一是一家使用大型矩形框架型夹具的模具车间。 “他们可以在该框架/工作台上装载一个大零件或多个工件，就像您通常在 EDM 上运行一样，如果您想在夜间或周末运行它。它需要一个框架和四个或五个不同的成品件，然后放回一个不同的加载框架。工件在框架/工作台上从机器预设，因此它们都是方形和真实的。接下来，所有零点都可以通过 CMM 定位并发送到机器加载零件程序以节省机器时间，或者在运行程序之前用电线加载到机器上测量一次。”

为了提高非专家的能力，牧野公司（密歇根州奥本山）最近发布了一套称为 HyperConnect 的远程监控功能，并在其现有的 Hyper-i 控制系统中开发了多项功能以提高操作员能力，包括 E- Tech Doctor 功能可获取高级操作员的知识和经验，并将其转化为适用于所有技能水平的操作员的易于使用的功能。

“提高我们自适应电源技术的智能和能力有助于降低实现高性能结果所需的操作员技能水平，”牧野 EDM 产品经理 Brian Pfluger 说。 “这台机器拥有更强大的自适应能力，能够自行完成更多工作，这让操作员可以将时间转移到其他车间活动上。”

如果制造商使用机器人，则 Sodick Inc.（伊利诺伊州绍姆堡）的一些线材和沉降片 EDM 机器系列配备了分段式油箱门，以便机械臂可以进入机器内部。 Sodick 增材业务开发经理 Evan Syverson 表示：“这些流程的自动化程度越高，[操作员] 就可以处理更重要的事情或同时处理更多事情。”

为了使其 EDM 更简单、更易于操作，MC Machinery Systems 创建了一个基于知识的系统。例如，电火花线切割机使用不同的线径并加工不同的工件材料类型和厚度。 “对于每种类型的工作，我们都有我们所说的 E-Packs，它们是与特定工作相关的功率设置、进给率值和刀具偏移值。机器控制中的数据表包含所有这些信息，因此操作员只需回答机器控制上的问题即可选择线材类型、工件材料和厚度以及所需的精度和表面光洁度。机器为他们解决了所有问题。如果要通过一次或五次，机器会自己完成所有这些。

“我们在机器控制上还有一个滑杆，可以在左侧速度和右侧精度之间进行选择，”Langenhorst 继续说道。 “当您将滑块推到右侧时，它会减慢机器速度并使拐角更加准确。如果您不需要那么高的准确性并且想要速度，则将其一直推到左侧。如果你想要介于两者之间的东西，你可以选择它。”

为机器人制作控件

当 GFMS 的 Ostini 说具备电火花加工基本知识的操作员只需按下按钮即可使机器工作时，他的意思是字面意思。由于软件的改变，操作员可以通过按一个按钮来调整功率设置，这取决于他想要做什么。

如果操作员想要比标准速度快 10-15%，他可以按下一个按钮，软件会调整所有发电机设置。相反，奥斯蒂尼说，假设现在是星期五，该回家了。操作员可以按下按钮，机器将进入保守或生态模式。在这种情况下，电线的速度会急剧下降。

奥斯蒂尼说，在过去，这会导致零件不准确。 “但是因为我们围绕这个设置开发了技术，我们已经调整了发电机，以便我们仍然保持相同的精度，但他节省了 30-35% 的电线使用量。” GFMS 在压片机方面添加了类似的一键式自动化。

GFMS 还使用示波器和 Renishaw 探头为 EDM 添加了测量和验证功能，以确保操作员正确设置工作。切割完成后，可以再次使用探头和示波器在工件被移除之前进行工作验证。

“例如，在我们的 CUT 1000 机器中，我们有一个称为 IVU [集成视觉单元] 的系统，它可以测量切割的内容，并在您从机器中取出零件之前告诉您零件是否正确切割，”Ostini 说。 “如果没有，你要么直接修复它，要么废弃它。”

Belmont Equipment and Technologies 提供不同的模型，这些模型围绕客户现在或将来可能想要做的自动化水平而设计。 “这可能需要解决方案，从完整的机器人交钥匙系统到带有机械变化的预接线设计，以便以后轻松添加，”Tyll 说。

工业 4.0 和数据分析

虽然很难获得合格的运营商，但工业 4.0 的一些元素正在通过提高运营效率来帮助弥补差异。工业 4.0 的目标之一是创造收集机器数据的能力，以便对其进行分析以识别问题。

“许多客户正在寻找数据反馈，这将使他们了解流程知识，以分析如何以最有效的方式操作他们的机器，”Tyll 说。 “除此之外，它还允许他们在开始之前发现问题。有了几个处理分析方面的离线软件包，我们与客户合作建立反馈所需的联系。”

Ostini 表示，故障排除是工业 4.0 的关键部分。 “一旦你看到一些东西，你就会想知道为什么，”他说。 “这就是分析需要更加直观的地方。”他举了一个店主的例子，看看机器切割与不切割多长时间。他在数据中注意到下午 4 点似乎关闭多于开启，并想知道为什么会这样。

“那时你需要能够查看其他数据，”奥斯蒂尼说。 “可能是维护，也可能是由于警报而停机，或者是因为操作员正在设置零件而停机。”印第安纳州的一家公司做到了这一点，并在一周内注意到了持续的打嗝。因此，他们查看了数据，并指出它正处于换班期。生产出现了下滑，因为离开的操作员在机器上有一份工作，而进来的操作员不知道它是什么，所以他必须弄清楚。结果，该公司为每个班次增加了 15 分钟以产生重叠，以便两个操作员可以进行交接。该公司对一年后的变化进行了成本估算，发现他们节省了 100,000 美元，即使考虑到额外的操作员工资。

浮动传感器防止溢出

Sodick 让机器人可以使用其 EDM，并通过其副油箱门使人类更方便地使用。其特点在于其 ALN 系列电火花线切割机和 AG 系列沉降片机。

“这在自动化方面特别有用，因为无需有人亲自打开门，门足够低，机器人可以进来更换您的工具或更换您的工件，”Syverson 说。

由于门的多段墙相互降低，可以在中途打开一个水箱。这使操作员可以在不完全排空水箱和完全打开门的情况下接触工件。此外，门有一个浮动传感器，Syverson 说。 “所以在加工过程中，水箱中充满了电介质，你显然不想用装满液体的水箱降低门。如果水位太高，它实际上会停在水位而不是继续下降，防止意外溢出。”

AG 沉降片系列采用冷却式直线电机和 C 轴选项，可以以高达 2000 rpm 的速度旋转。

在牧野，较新的机器能够自行完成更多工作。选项可以包括用于电火花放电加工机的自动工具更换器和用于电火花线切割机的自动穿线系统，这两者都可以扩展机器的无人值守操作。更高级别的自动化通常包括使用机器人来交换工件以提高机器利用率，并且可以包括由一台机器人为多台机器提供服务。

当机器连接到内部网络时，新的 HyperConnect 提供了四种功能来改善远程访问和网络通信。借助 EDM Mail，机器能够发送有关机器状态的电子邮件更新，包括机器停机，以尽量减少机器停机时间和生产损失。使用 EDM Viewer，操作员可以在 PC 或智能设备上远程监控和访问机器控制。这允许操作员在无人看管的操作期间准确地“看到”机器在哪里以及在做什么。通过机器对机器查看，操作员可以直接从机器控制器查看任何其他联网的 Hyper-i 控件，而无需离开他的工作区域。借助 PC Viewer，操作员可以在机器的 24 英寸（610 毫米）显示屏上访问和显示来自联网 PC 的任何程序和数据。此功能允许操作员通过 Hyper-i 控制执行操作机器所需的每项任务，包括其他专用软件，例如 Microsoft Office 或专用 CAD/CAM 软件。

除了前面提到的 E-Tech Doctor，Makino 还开发了其他几个 Hyper-i 控制系统功能，包括多个固定拾取循环（包括在不需要内部探针的情况下平整工件）、测量验证和机器利用率跟踪和报告。

“利用率跟踪功能的想法是为商店提供必要的工具来监控其当前流程的有效性和效率，这对于大多数商店来说是一个常见的缺陷领域，”Pfluger 说。 “这种新的跟踪工具提供了 24/7 全天候测量机器利用率并确定需要改进的领域的方法。”