高速銑（xǐ）削和電火花加工的結合降低模具製造（zào）成本
2013-5-9 來源： 作者：
電火花加工和高速銑削是製造模具的關鍵工藝，這兩種工藝既相互競（jìng）爭，又相互補充。近十年來，隨著超硬刀具、驅動技術、機床和控（kòng）製技術（shù）的（de）不斷發展，高速銑（xǐ）削（xuē）已（yǐ）在部分場合替代了電火花加工。高速銑削工藝在加工自由（yóu）曲麵及體積較大的型腔時，有著無可（kě）比擬的高效率，並由於加工精度高和表麵質量好，從而可免去（qù）後續的補（bǔ）充加工，大大簡化了生產工藝流程。然而，電火花成形加工工藝，在諸如加工較深、較（jiào）窄或有著極小的內圓角半徑的型腔（qiāng）和加（jiā）工複雜幾何形狀的零件，以（yǐ）及在加工硬度超過60 HRC的模具零件時，則有著比高速銑削更好的技術經濟優勢。
由此可見，通過高速銑削和電火花加工兩種工藝的相互結合，實現優勢互補，也就是（shì）通過工業機器人和工件儲存庫把電火花加（jiā）工機（jī）床和高速銑（xǐ）床（chuáng）連接成一個單元，或一個係統， 實現自動化加工，由此來提高生產效率、降低單件成本、提高加工精度和縮短生產流程（chéng）時間及供貨（huò）時間，從而（ér）增強企業（yè）的競爭力。
近5～6年來，在歐洲生產電火花加工機床又同時製造（zào）高（gāo）速銑床（chuáng）的諸如像德國的歐普斯-英格索爾（OPS-Ingersoll）、瑞士的GF阿奇（qí）夏米爾（GF Agie Charmilles）和（hé）德國的艾克隆（Exeron）等公司紛紛推出集成電火花加工和高速銑削加（jiā）工（gōng）的加工單元或模具中心等自動化綜合（hé）加工設（shè）備。
GF阿奇夏米爾公司為在模（mó）具製造領域裏展示自己在電火花（huā）加工和高速銑（xǐ）削（xuē）加工方（fāng）麵的相關技術，在其舍恩多夫（Schorndorf）的應用（yòng）和服務中心裏陳列了一個集成銑削加工和（hé）電火花加工的線型加工單元，用於（yú）製造注塑模型芯的鑲件。高效（xiào）加工中心（Mikron UCP 600 Vario）和電火花加工機床（Form 2000）通過沿軌道行走的機器人（Workmaster Linear-System 3R）操作搬運電極和工件托盤。該單元係模塊化結構，可根據需（xū）要進行（háng）擴充。據報道（dào），采用該設備可降低46%的製造費用。
該加工單元在接受作（zuò）為（wéi）訂單的加工任務後，就可從CAD/CAM開始，從（cóng）編程、機床控製、工件托盤夾緊、電極和銑刀的選取，機床的（de）加工啟（qǐ）動和已加工完的工件成品取下以及（jí）在框架（jià）式儲存庫上工（gōng）件（jiàn）的存取均可自動進行，而工人隻需在裝卸料工（gōng）位把工件（jiàn）托盤裝到加工單元的框架式儲存庫（kù）上。通過自動化解決方案把兩種不同加工方式的機床集成在（zài）一起，實現（xiàn）工件的綜合高效加工。客戶可以拿著他們的加工任務來到應用（yòng）中心（xīn），利用GF阿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模具製（zhì）造公司是一家製造注塑模、衝模和彎曲模的小型企業，有職工45人。前幾年，由於公司（sī）業務的開拓和發展，現有兩台機床的電火花加工能力，一年隻能達到5000個（gè）小時，而實際需要8000個小時（shí）。而外購的電極和外麵的（de）電火花加工（gōng）往往不能符合廠裏（lǐ）的質量要求。當時Ruhla公司的領導在Schorndorf的GF阿奇夏米爾公司的應（yīng）用和（hé）服務中（zhōng）心裏看到了（le）電火花成形加（jiā）工的自動化解決方案（àn），因此決定和GF阿奇夏米爾公司進行合作。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（zài）當時，這一（yī）套設備是歐洲的首台設備，通過投資（zī）於高度現代化的（de）加（jiā）工單元，在技術上大大提升了公司的（de）競爭能力。
這（zhè）一套加工單元主要由下列設備組成：
◇ 兩台電火花成形加（jiā）工（gōng）機床（Agietron Impact 2和AT Hyperspark 2 HS）；
◇ 高（gāo）速加工中心（Mikron HSM 300 Graphite Master）；
◇ 三坐標測量（liàng）機（Zeiss公司的Vista）；
◇ 關節型工（gōng）業機器人（Handling Tech公司）；
◇ 識別係統（Zwicker係（xì）統公司的（de）Flashident）；
◇ 係統管理軟件（Zwicker係統公司）；
◇ 裝卸料工位和（加（jiā）工（gōng）單元的）上料工位。
加工單元的運（yùn）行方式：設（shè）計石墨電極、電極的高速（sù）銑削，然後由機器人將電極存放到框架式中間儲存庫裏。工人在外（wài）麵從框架式倉庫上取下電極，在三坐標測量機上進行測量，然後把電極放回料庫任（rèn）何一個位置上，由識別係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（shàng），通過上料工位傳輸給加工單（dān）元。在加工單元內，由關節型工業機器人來操作工件（jiàn）托盤，在進行加（jiā）工工序期間，機器人把工件托盤（pán）存放在框架式料庫上（shàng），由識別係統確認這個存放位置。在後續（xù）加工結束後，機器人又把托盤送回到卸料位置。
總共有四名職工分別為加工單（dān）元擬訂加工規劃、設計電極和在裝卸（xiè）料工位、測（cè）量工位以及加工單元上從事（shì）一些（xiē）輔助服務工作。加工單（dān）元（yuán）也可以在無人（rén）看管的情況下運（yùn）行。
加工單元投入使用以來（lái），其（qí）主要使用效果表現（xiàn）在電（diàn）火（huǒ）花成形加工的能力提高約3000個（gè）小時，電極的製造時間（jiān）縮短（duǎn）約70%和提高了設備的（de）柔性。
歐普斯（sī）—英格索（suǒ）爾公司為Beckmann模具製造廠提供了一套（tào）由一台電火花成形加工（gōng）機床Gantry 500、一台高速銑床OPS 650、一個料庫和一台機器人（rén）組成的模具中（zhōng）心。由（yóu）任務管理係統協調加工（gōng）過程，根據任務優先原則對加工進行排序（xù）。料（liào）庫有裝有發訊芯（xīn）片的8個工件托盤和180個電（diàn）極夾頭，機器人和機床由此能可（kě）靠識別任（rèn）何（hé）一種工件。模具中心（xīn）可24小時（shí）可靠運行（háng）。工件能在一次裝夾後完成（chéng）綜合加工（gōng），大大提（tí）高了加工質量，成倍提高了加工速度和產量，從而縮短了供貨時（shí）間。
在（zài）這（zhè）裏，對（duì）艾克隆（lóng）（Exeron）公司和它的自動化加工係統Cxo-Cell作一簡單介紹（shào），艾克隆公司是一家有著30年製造電火（huǒ）花加（jiā）工機床（chuáng）曆史的著名（míng）企業。該公司（sī）為了提升自己在模具加工設備領域（yù）裏（lǐ）的（de）競爭力，幾年前，它收購（gòu）了Chiron公司高速加工中心的Digma品牌。目前，該公司推出的自動化加工係統是由一台電火花加工中心exeron 312、一台銑削中心exeron HSC 300 、一台6軸工業機器人和一個回轉式料庫（exeron AWEX 150/10）組成。
從上述介紹的情況可以看出，高速銑（xǐ）削和電火花加工的結合，體現（xiàn）了模具加工工（gōng）藝朝著高效（xiào）低成本發展的趨勢。同時還可以看出，模具生產企業顯然（rán）是特別注重這種自動化集成（chéng）的解決方案應由既生產電火花加工機床，又製造高速（sù）銑床的一家公司來供（gòng）應，同掌握這兩種（zhǒng）工藝的廠家進行合作，無疑可獲得工藝上不偏不倚的建議和投資決策的幫助，這種一攬（lǎn）子解決方案同時也方便（biàn）於設備的維護和檢修。
目前，通過係統自動化技術，集（jí）成不同加工工藝（yì）已是模具製造技術的（de）發展趨勢。電火花成形加工和（hé）高速銑削集成到了一個（gè）加工單元或加工係統中，充分發（fā）揮各自的工（gōng）藝優勢，明顯（xiǎn）提高了設（shè）備（bèi）生產效率、縮短製（zhì）造和供貨時間，提高加工精度以及降低單件成本，從而提高了企業的競爭力，而這些成果對於采用單獨運行的設備是難於取得的。
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