利用新的 EDM 技术探索利基

Extreme Wire EDM 位于密歇根州格兰维尔，是一家拥有先进车削能力的机加工车间。但是，您不会在其干净的中西部工厂找到传统车床。

这家车间专门从事电火花线切割加工 (EDM)，并于 1998 年开业。不久之后，它便将目光投向了大型模具和冲模部件的电火花线切割加工。兄弟和商店的共同所有者 Karl 和 Brian Bernt 意识到这种类型的工作很可能会留在美国，并继续为这些行业领域购买大容量的线材机器。事实上，Extreme Wire EDM 是美国第一家安装 Robofil 640CC 的工厂，这是一款由 AgieCharmilles（伊利诺伊州林肯郡）制造的线材机器，可容纳重达 6,614 磅和 1,300 × 1,000 × 510 毫米的工件。目前正在订购第二台这样的机器，因为第一台太忙了。

也就是说，兄弟们没有狭隘的眼光；他们不断寻找最新的 EDM 技术可能允许他们追求的其他潜在加工领域。最近，该车间使用专为电火花线切割开发的主轴技术赢得了复杂的车削工作。虽然其中一些工作补充了通过车间的重型模具部件（例如硬化型芯和顶针），但能够将几乎任何硬度的零件车削到直径为 0.19 英寸的能力，而无需与车床车削相关的工具压力和热量。在新市场开辟新机遇。

令人印象深刻的是，该车间增加了 EDM 车削功能，而技术是新鲜的，尽管它没有立即为设备排队。以这种积极主动的方式添加领先的加工技术需要一定的纪律性和一点点胆量。这是因为实施新加工技术所需的初始投资通常很高。随着更多商店开始接受和采用该技术，成本通常会降低。此外，由于客户不熟悉替代技术及其在特定应用中的潜力，因此昂贵的新设备可能会在一段时间内无法盈利。

Extreme Wire EDM 能够证明这一点。通过集成新技术而无需排队等待，商店可以熟悉其功能、细微差别和局限性。这段“练习”时间让商店在向客户提供能力之前，可以在学习曲线上抢占先机并完善流程。

高速电火花车削

该车间目前提供两种 EDM 车削工艺——通过连续工件旋转进行车削和 AgieCharmilles 的“边烧边车”技术，该技术使工件分度与送丝同步。两者都适用于几乎任何硬度的工件。

第一种方法使用几年前购买的 Hirschmann Engineering USA（伊利诺伊州埃尔金）的便携式 H80R.MAC 高速主轴。该主轴以 1,500 rpm 的速度旋转工件，同时机器的线材在 X 和 Y 轴上移动以燃烧所需的零件轮廓。该辅助主轴可用于车间的六个 EDM 单元中的任何一个。它可以提供A轴或B轴旋转，具体取决于它是否与机器的X轴或Y轴对齐。

潜水主轴采用不锈钢外壳，尺寸为 180 × 195 × 98 mm，并配有变速交流驱动器。它用螺栓固定在机器的工作台上，并连接到调节速度的控制单元。 Extreme Wire EDM 将控制单元放在推车上，因此可以将其推到需要主轴的任何机器上。精密夹头用于固定车削工件。

虽然传统的车床车削操作需要多次刀具走刀来去除材料，但 EDM 车削会侵蚀所有必须在每次粗加工和精加工走刀时切削的材料。通常，车间将根据所需的表面光洁度进行一次粗加工和一次或多次精加工。这与从工件上雕刻出固体材料块的典型线切割 EDM 操作不同。车削轮廓完成后，金属丝从毛坯上切下零件，零件轻轻下沉到机器的电介质填充罐的底部。该车间在完全浸没的情况下执行所有翻转操作，以确保有效冲洗。

Mike Wysocki 是该车间的电火花线切割技术员，他对高速主轴进行了大部分初步试验。 Wysocki 先生建议优化 EDM 车削操作类似于确定传统 CNC 车床的主轴速度和进给率的最佳组合。例如，小直径工作需要更快的主轴速度。在大多数情况下，车间将使用 Vero International, Inc.（密歇根州威克瑟姆）的 PEPS 编程软件来勾勒零件轮廓并根据客户的图纸生成零件程序。

伯恩特兄弟承认，让客户了解这种替代车削类型的好处有时具有挑战性。例如，一些夹具商店相信他们可以在内部更快、更经济地制造硬化组件，尽管需要多个步骤。他们通常必须在车床上车削毛坯，将其送去进行热处理（这可能会使加工零件变形），然后进行额外的加工或磨削操作以使零件达到最终尺寸。线切割加工可以在一个夹具中准确地车削硬化的毛坯，这不仅减少了车间必须接触零件的次数，而且还降低了整体制造成本。

电火花线切割对 Porcerax II 也很有效，Porcerax II 是一种多孔金属，可以让气体渗透到材料中，从而有针对性地对难以进入的模具区域进行排气。传统的机械加工或研磨往往会将材料推入孔隙中，从而降低排气能力。 EDM 不会发生这种情况。

同时转动和燃烧

购买 Hirschmann 高速主轴后不久，该车间就投资购买了配备可选“边烧边转动”功能的 AgieCharmilles Robofil 240 EDM 装置。用于这些操作的主轴提供伺服控制的顺时针和/或逆时针分度旋转，与 X 轴和 Y 轴送丝同步。这使机器能够生产螺旋几何形状和其他复杂形状。机器和分度主轴是作为一个包购买的，因为需要特殊的伺服系统和相关组件才能使机器产生精心设计的运动。

右上角的图像显示了一些示例，其中包括一组具有螺旋几何形状的组件。很难想象这些特征中的每一个都是由在整个走刀过程中保持垂直于工件中心线的 EDM 线创建的。

Extreme Wire EDM 手动为这台机器进行大部分编程。然而，它一直在与 Vero International 进行沟通，后者正在开发其 PEPS CAM 包中的边烧边操作编程软件。右侧的 CAD/CAM 图像显示了两个相同的弯曲凸轮槽，它们位于对侧，由管材加工而成。诀窍是在导线同时切割两个槽的同时来回旋转库存（参见本页顶部的视频模拟）。这个软件功能非常新。事实上，在我 2008 年 8 月访问期间，该车间使用 PEPS 生成的零件程序对凸轮零件进行了第一次测试切割。

边烧边转动机器上使用的主轴也可用于离散分度。上图中的矩形模具嵌件是一个很好的例子，说明了如何使用它从实心圆形坯料中创建棱柱形零件。指示安装在主轴中的毛坯后，机器将相对的两侧切掉，然后将工件转位 90 度以切割其他两侧。这消除了多次指示零件的需要，这对于缺乏分度能力的主轴是必需的。索引还有助于在一个设置中在车削零件中创建凹口或其他平面特征。

据说 Hirschmann 正在开发一种也可用于此类分度工作的高速主轴。该商店即将下达的夹头订单之一就是完美的候选者。商店将能够在一个设置中翻转筒夹的轮廓并使用索引来创建筒夹的均匀间隔槽。

保持资源可用和手头

该车间投入巨资以备有必要的 EDM 工具和耗材。例如，它库存多种类型的电线，尺寸从 0.01 到 0.013 英寸不等。通过消除订购此类商品的时间，该商店能够更快地为客户提供工作机会。它的 EDM 孔钻还配备了通用杆导向装置，无需为特定杆直径购买大量专用导向装置。通用导向器可调整到各种杆尺寸，允许商店储存 40 种不同直径的杆，但不是 40 种不同的导向器。虽然通用指南最初很昂贵，但它确实派上了用场，可以加快商店的开孔操作。

虽然商店的机器显然是昂贵的资源，但伯恩特兄弟不介意让一两台机器闲置。客户经常会突然下订单，因此可以设置一台闲置的机器来直接运行这些工作。正是因为这些热门工作，Wysocki 先生经常上夜班。这样，下午 5 点就来的工作。可以设置为在晚上运行，并在第二天早上准备好。因为上夜班对大多数人来说并不是特别有趣，所以伯恩特兄弟允许 Wysocki 先生每周工作四天，这样他就可以获得三天周末的奖励。

下一步是什么？

虽然车间收到的一些工件有一个起始孔，但车间确实将其钻孔能力作为一项服务推广给客户。该车间继续赢得非常高的工作，其现有的 EDM 钻孔钻几乎没有能力接受此类工件。目前，已经添加了一个定制的 6 英寸立管块来提升钻孔钻柱，这样它就可以为高达 20 英寸的零件创建起始孔。不过，店里很可能会增加一个更大的固定台孔钻。

虽然线切割是他们的专长，但兄弟俩也在关注芯片制造设备。为了满足他们整合先进技术的愿望，他们正在考虑增加能够同时进行五轴加工的机床，因为并非所有车间都提供这种能力。如果发生这种情况，我们可能会在未来某个时候重新访问这家商店，以了解他们在实施另一种先进加工技术方面取得的成功。

要了解有关其他供应商的更多信息，请单击此处：Advantage Engineering Inc. 和 GF Machining Solutions LLC