一般的机械车间由几十台,甚至几百台不同的机器组成,有些是为特定的目的而制造的,有些则是更通用的。在项目中,操作人员通常会根据需要在不同的系统之间进行切换,例如使用抛光机来完成一个工件或去除毛刺,或使用表面研磨机来平滑外观。
其中一种工具--称为放电加工系统,或称EDM--可以被列为现代车间中最有用的工具之一。该设备也被称为火花加工工具,使用火花或电力来切割材料。 它利用热能通过去除材料来进行切割。
它之所以如此特别,是因为它引入了一些相对创新的制造机会。它以令人难以置信的精度切割金属和硬质材料,并能产生复杂的形状和轮廓。它并不适合机械车间的每一项工作--但在有些情况下,使用电火花加工比传统加工方案更有利。
正如我们在大多数机器上看到的那样,电火花加工工具有不同的类型。在研究它们所能处理的一些任务之前,探讨一下目前存在的两种类型是有意义的:
传统的电火花加工
一个金属模具被用作电极来产生一个独特的形状。然后,该电极被打入需要成型的材料深处。这就产生了独特形状的负面印象,从而形成了一个模具。传统的电火花加工机也有许多其他名称,包括沉降式电火花加工机、沉模、空腔型、体积型和冲压式电火花加工机。
电火花加工
一根加热过的细线被用作电极,并有坚硬的钻石导向装置,以保持线的稳定和安定。然后,绷紧的线被用来切割材料。虽然电线不接触它所切割的东西的表面--放电会接触--但系统仍然自动释放新的电线,以保持切割平滑和无缝。
这两种类型的机器都可以用来切割或塑造难以置信的坚硬材料,如钨、钛、硬化钢和其他碳化物。传统的工具,特别是基于刀片的工具,在切割许多这些材料时效率低得可怜。
那么,与传统的加工技术相比,什么时候放电加工会是更好的选择?
一般来说,大多数机器都被设计成在自动化环境中使用,至少在大部分操作中是这样。然而,这并不一定意味着它们是低维护的,也不意味着它们可以被信任为无限期地运行。
另一方面,电火花加工机不太容易出现错误或中断,可以在最少的监督下运行,这使它们非常适合 "熄灯 "制造的机会。
在连续水平上实现自动化时,仍有一些事情需要考虑--如更换电极--但这既是可能的,也是实际的。电火花加工工具是可靠和高效的,这对任何制造商或机械车间管理员来说都是好消息。
即使有一些行业中最好的精度,仍然有一些机器在某些情况下不能使用,例如在制造尖锐的内角时。
电火花加工机则不然--尤其是基于线材的变体。当利用适当的线型、张力和进给时,有可能切割出尖锐和紧密的内角,并最终创造出其他方法无法实现的形状。例如,一个尖锐或方形的内角在传统机器上很难实现,因为切割工具通常是圆形的。
虽然从技术上讲电线是圆的,但电火花机床中使用的电线类型非常小,非常适合进行深或尖锐的切割,这在切割内角或在现有工件上做切口时也是很有好处的。
机加工车间通常使用的材料都很坚硬、牢固,而且在工作中具有不可思议的挑战性。这意味着,对于某些工具,我们的想法是创造出能够利用浅层切割和微调互动的设计--目标是将需要完成的工作降到最低。电火花加工机提供了完全不同的东西,它们可以在这些工件或材料上进行深而大的切割。
更重要的是,这些切割不会导致噪音、不良或低效的接缝,或麻烦的分割。换句话说,该工具每次都能提供一个干净、可靠的切割,无论需要多深。更不用说,它是什么材料并不重要,无论是钨还是一种硬质合金。
在制作模具时,操作人员往往更喜欢电火花加工机,而不是数控加工,因为这种技术可以切割出令人难以置信的坚固材料,从而制作出比石膏或塑料等材料更耐用的坚硬模具。
有时,为了制造一个模具,两种加工技术都要使用,首先用数控铣床制造出负的形状,然后用电火花线切割机制作更精确的边缘。
这是一种开发注塑模具的奇妙方式。而且,由于最终的模具材料更加坚固,它有助于降低成本--因为它们不需要经常更换--但也允许有更多的可能性,这是易碎或一次性使用的模具所不可能做到的。
当电火花制造的模具与增材制造工艺相结合时,就有可能完全重新想象加工和生产。
电火花加工机可以钻孔和切割许多材料,包括行业中一些最硬的材料。即使在满足严格的公差时,这种韧性也不会影响精度或可操作性。
碳化钨、淬火钢、钛、英科耐尔合金,甚至像哈氏合金--镍和钼的组合--都可以用电火花加工工具可靠地切割。这些材料在使用传统的切割和加工工具时,几乎不可能有很高的切割精度。
根据切割的速度,电火花加工工具确实可能会留下表面缺陷,如弹坑和麻点 - 主要是在快速进行时。在调整各种参数时,这可以作为一种优势。例如,在低功率下缓慢切割可以减少缺陷,并创造一个更平滑的表面,甚至留下一个镜面的表面。
操作员可以根据需要进行调整,既能提高成品的质量,又能减少额外的步骤。第一次就创造出镜面般的光洁度,意味着不需要其他工具来实现同样的结果。当然,这取决于产品的限制。由于电火花加工机的工作方式,同时进行精加工也是一种可能--比如在进行原始切割的同时对表面进行喷砂处理。这从整体上加快了生产速度,也可以帮助产生高质量的作品。
放电加工机不应该被用来切割像塑料或石膏这样的材料,所以该技术并不适合每一种情况或应用。也就是说,在处理硬质材料和金属时,放电加工比传统的解决方案有许多好处。
团队将受益于前所未有的精度,可以选择做更深的切割,创造更锋利的边缘,同时遇到的阻力要小得多。电火花加工工具也是非常可靠的,而且不容易出错,这意味着它们可以在需要的情况下尽可能多地运行,即使在自动化的 "熄灯 "设施中也是如此。
至少,机械厂没有理由不在设施中或车间里配备一些放电加工工具。