EDM 在无人值守腐蚀方面迈出一大步

自动化 EDM 流程不仅仅需要好的机器

在大多数情况下，EDMing 是一个无人值守的过程，或者至少是很少有人参与的过程。与 CNC 车床和加工中心不同，在夜间破碎的刀具会导致一个真正糟糕的早晨，下沉模腔或切割修整模具几乎不需要保姆——为什么不让机器在其上运行呢？当天大家都回家后自己的？如果电线断裂，EDM 将简单地穿一个新的。如果'trode短路，控制将尽最大努力恢复或关闭一切，直到它的人类主人来救援。没什么大不了的。

然而，要让 EDM 真正实现无人值守，需要的不仅仅是自动穿线器和智能电路。这意味着对机器人的投资不仅可以将电极装载到沉降片中，还可以将它们转移到附近的加工中心或从附近的加工中心进行加工。这意味着具有自动排屑和换线功能的电火花线切割机。这意味着远程监控、过程中测量系统和零件码垛。最重要的是，这意味着出色的组织和对持续改进的承诺。这是对时间和金钱的巨大投资，但对于任何愿意解决它的人来说，没有理由不能让昂贵的 EDM 资产全天候运行。

抓紧时间

任何自动化之旅中最简单的步骤之一就是将机器人放在沉降器 EDM 前，在那里它可以执行乍一看可能对许多机械师来说很奇怪的任务。 “许多拥有机器人的客户将它们用作大型工具更换器，”MC Machinery Systems Inc.（伊利诺伊州埃尔克格罗夫村）的国家线切割 EDM 产品经理 Mike Bystrek 说。 “模具制造商可能需要几十个电极来制造一个大型腔，而生产车间可能有一百个或更多电极在多个工作中运行，因此通常使用机器人而不是旋转木马或机架式工具更换器。”

机器人可以为多台机器提供服务，将电极从 EDM 带到石墨厂或加工中心。它可以在设置之前将电极带到坐标测量机 (CMM) 进行鉴定，将完成的工件运送到该坐标测量机，等待它们被测量，然后将它们放在架子上或将它们带回沉降片进行额外加工如有必要。它也可用于更换模架或嵌件，只要它们适合机器人的承载能力。

“这最后一部分实际上取决于工件的尺寸，”MC Machinery National Sinker 产品经理 Pat Crownhart 说。 “工件越大，机器人越大，价格也越高，但根据一般经验，任何适合 12 英寸（304.8 毫米）方形托盘的东西都可能是自动化的公平游戏。”

两人都同意使用沉降片 EDMing 正在增加机器人的使用，但 Crownhart 提供了几个原因，说明为什么它在线材机器上不太常见，其中主要是块状管理。 “对于传统的冲压和模具工作，或者在需要去除大量材料的航空航天部件上，它通常不适合自动化。”

打造更好的商店

无论 EDM 的类型或品牌如何，那些实现设备自动化的人显然都看到了丰厚的回报。交货时间更短。零件质量提高。尽管最初看起来可能是一笔巨额投资，但如果正确实施自动化，运营成本会下降，利润率会增长（通常是大幅增长）。

但没那么快。 Makino Inc.（俄亥俄州梅森）的 VMC/EDM 交钥匙和自动化经理 John Bradford 表示，EDM 所有者和操作员在进行任何自动化项目之前，应先稳定并优化其金属加工流程。这样做不仅为下一步铺平了道路，而且使商店更有能力。

他说：“客户经常与我们联系，他们对这种嗡嗡声感到兴奋。” “他们想知道如何使用自动化，但不明白您必须首先拥有一致、可靠的流程——自动化低效的流程不会让您更有效率。”

Makino EDM 产品线经理 Brian Pfluger 说，实现可靠的工艺始于拥有可靠的高质量机器。 “如果没有合适的机器平台，一个与所需零件质量相称的机器平台，试图在熄灯环境中操作是行不通的。机器的质量、定位反馈系统、热稳定性——都是构建自动化环境所需基础的关键组成部分。”

悲伤的真相

无论是下沉型腔、车削轴还是铣削型腔，我们行业的一个不便的事实是：独立机床的利用率通常不超过 40%，EDM 也不例外。诚然，具有一天周期时间的商店或每年生产数百万个相同小部件的商店享有比这更高的价值，但越来越复杂的零件产量越来越低的趋势，更不用说技术工人的永久短缺，这意味着商店必须自动化或死。

但自动化的真正含义是什么？将尽可能多的零件塞到桌子上并让机器熄灯运行是一种定义，尽管这种方法会导致增加的在制品 (WIP)，更不用说报废大量零件的可能性。

在一个完美的世界里，单件流是规则。设置时间与更改程序所需的时间一样长，并且机器不需要人来执行该设置。夹具成本远低于刚刚描述的高密度工件夹持方案，客户可以更快地获得零件，而且不会有超过一个坏零件，如果那样的话。

实现这一目标需要可重复、高精度的工具，以及能够控制加工过程的软件包。考虑设置沉降片 EDM 所需的每一条信息：零件位置、每个电极的形状和尺寸、它们的轨道模式以及尺寸和光洁度要求。任何自动化单元、铣床甚至机器人中常见的 CMM 都存在类似的要求。现在所有这些都必须自动管理，并且在机器人将每个零件移入机器时，生成的“数字数据包”必须伴随每个零件。

“数据管理是自动化的一个重要方面，”布拉德福德说。 “这里的目标应该是将操作员完全从物理环境中移除，并将他们移植到虚拟环境中——坐在电脑屏幕前，他们可以计划和安排工作、编写程序，并将他们的知识输入到流程计划中。与站在机床前手动输入这些信息相比，其正常运行时间要长得多。”

商店在听。在过去一年 Makino 引用的所有 EDM 设备中，包括自动化在内的设备的胜率几乎是单机设备的三倍。 “抛开复杂性不谈，你不能与利用率争论，”Pfluger 解释说。 “一台独立机器的正常运行时间可能达到 35%，而基本自动化将使您达到 60% 左右，如果您将单元控制器添加到组合中，您会看到 80% 或更高。”

人的因素

所有这些关于自动化的讨论可能会让 EDM 操作员对他们的工作感到紧张，但 Belmont Equipment and Technologies Co. (Madison Heights, MI) 的总裁兼首席运营官 Bob Ianitelli 表示没有什么好担心的。 “机器人不能做所有事情，在许多情况下，使用人工操作员更具成本效益，”他说。 “例如，我们与运行两班或三班的航空航天公司合作。他们有足够的合格人员到位，因此可能不存在自动化的迫切需求。但是，当车间需要额外的产量，但在正常工作时间之外找不到必要的熟练劳动力来为设备配备人员时，就应该考虑自动化。”

与本文中的其他消息来源一样，Ianitelli 指出，2018 年是自动化标志性的一年，“比其他任何时候都重要，”他说。这在很大程度上是由于人员短缺以及该行业许多人目前正在经历的需求激增。长话短说，自动化的需求不会很快消失。

Ianitelli 同意迄今为止提出的关于高精度工具、顶级消耗品和可靠设备的建议，但指出了一个可能被忽视的考虑因素：灭火。 “对于使用油电介质的机器，存在着火的可能性，”他说。 “当操作员在场并且可以使用灭火器时，这可能不是一个大问题，但任何在水下运行的熄灯操作都应该投资于高质量的灭火系统。客户应向当地市政当局查询法规和限制，因为这些可能会有所不同。”

根据复杂性，这些系统的成本可能很高，但与其他自动化投资一样，它们很容易证明是合理的。 “每家商店都是不同的，在工具、机器人、软件系统和所有其他方面进行大量支出之前，显然有许多变量需要考虑，”Ianitelli 解释说。 “也就是说，我们的许多客户在两年内收回投资，而其他客户则在短短六个月内收回投资。这完全取决于应用程序以及您要完成的任务。”

放下坦克

Sodick Inc.（伊利诺伊州绍姆堡）的营销经理 Evan Syverson 警告商店在启动任何自动化投资之前要彻底自我教育。 “EDM 已经是一个相当无人化的过程；自动化只会将其提升到一个新的水平，”他说。 “最重要的是评估您的要求并确保您拥有适合这项工作的设备。我最近参观了一家商店，该商店确信他们需要一个完整的线性生产单元。实际上，他们所需要的只是一个相对简单的机器人来为他们的坠子提供电极。他们本可以花很多钱。”

商店投资新机器也不是先决条件——前提是旧的 EDM 仍然机械完好，具有便于机器人访问的副油箱等功能，以及一些远程监控手段。然后，一定要把它带入自动化领域。

“你可以自动化你想要的一切，但如果没有人告诉你刚刚出了什么问题或状态是什么，你将失去宝贵的机器时间，”Syverson 说。 “这是工业物联网 (IIoT) 产生重大影响的一个领域。现在远程管理设备、安排工作和更好地跟踪一切变得容易得多；商店变得更加灵活、高效，并为人们打开了许多大门。”

直而窄

Syverson 认识到他的客户不需要线性制造单元，但并非所有 EDM 车间都是如此。 Erowa Technology Inc.（伊利诺伊州阿灵顿高地）的区域经理 Fred Holzmacher 表示，投资这样一个系统有一些充分的理由。

“更大的模具车间和那些希望自动化多台设备的人发现线性单元更具成本效益，”他说。 “假设您有足够的工作让机器人保持忙碌，并且循环时间足够长，可以为每台机器提供服务，那么总体投资就会减少。您可以从小处着手，并随着需求的增长通过在一端添加几英尺的轨道来添加它。在沉降片、电线、电极铣刀上使用相同的机器人很容易——任何使用相同工具平台的机器。而线性单元通常带有单元控制器，大大提高了调度的灵活性和易用性。”

最后一点对于努力寻找熟练操作员的商店尤其重要，如今几乎所有人都如此；由于单元控制器配备了复杂的软件，因此适应不断变化的工作负载变得更加简单。 “假设您的客户刚刚打电话说他们的生产线出现故障，并且想知道他们多久可以得到替换零件，”他解释道。 “使用单元控制器，您只需在屏幕上抓取下一个作业，然后将其放到任何您想要的位置。软件会处理剩下的事情。”

在没有单元控制器的情况下，这种日常活动必须由人来管理——这个人了解哪些工作可以在哪里运行，然后到生产车间重新编程机器人。使用单元控制器，可以轻松管理具有数十个甚至数百个不同作业的生产队列，并避免代价高昂的错误。

Holzmacher 说：“使用线性系统，您确实可以物有所值。” “因为有了控制器，你可以获得比标准机器人更高的智能水平。您可以将作业安排更长时间，并且更容易决定哪些机器运行哪些作业以及何时运行。这并不是说独立机器人没有自己的位置——我们仍然销售很多——但是线性系统可以将你带到一个新的水平。”

喝 Kool-Aid

Mark Cicchetti 一直在那里并做到了这一点。在担任 Absolute Machine Tools Inc.（俄亥俄州 Lorain）的 EDM 部门的技术总监之前，Cicchetti 拥有自己的车间，在那里他面临着与现有客户相同的许多困难。他的建议？在追求自动化之前尽可能完善您的流程。

“我们首先在车间的每台机器上安装相同的工件夹持系统，”他说。 “您可以将零件或电极从电线接到沉降片，从铣床到磨床，从车床到三坐标测量机，无需重新定位即可。”

标准化的工件夹具使 Cicchetti 和他的团队能够在 CMM 上离线预设所有每月大约 600 个作业——不再需要在机器中触发。它使他们能够在制造过程中的任何步骤轻松验证零件特征是否与 CAD 数据相匹配——不再需要检查夹具，不再浪费时间拾取基准点。而且因为他们现在知道所有东西在哪里，所以可以离线模拟流程，将生成的程序和偏移量捆绑到一个整洁的包中，准备上传到机床。

底线是：标准化的工件夹具使 Cicchetti 无需自动化即可将 EDM 利用率从每年 3,500 小时提高到 5,000 小时以上。

“我现在让一个人设置六台机器，而不是三个人每人设置两台机器，并在大约五分之一的时间内完成，”他说。 “我们在没有机器人的情况下完成了这一切——如果我们有机器人，结果会更好。”

首要任务

具有讽刺意味的是，现在 Cicchetti 站在了围栏的另一边，他发现自己在挑战店主和经理，让他们重新思考他们的流程，以提高机械利用率并努力实现自动化。 “我们出售一台机器并让客户在第二年回来购买第二台机器的情况并不少见，”他说。 “当他们告诉我他们只运行了 3,500 小时时，我建议仔细研究一下他们的制造过程可能是一个更好的主意。”

Cicchetti 解释说，作为一项规则，第二台机器的平均利用率下降，而第三台机器的平均利用率下降得更多。但是通过预先采用正确的工具，一切都会变得流线型。它在车间强加纪律，为最大限度地利用机器铺平道路。可重复性得到保证。如果自动化是有意义的，那么商店和它的员工就准备好了。

“你可以添加机器，你可以添加工具，但如果你不优化流程和每个相关人员的责任，你永远不会成功，”他说。 “整个文化都必须改变。如果没有愿景和范式转变，向自动化制造的过渡将更加困难。但对于那些能够实现它的人来说，自动化是本垒打。”