创新的电火花加工

创 新 的 电 火 花 加 工

Innovative EDM

采用先进的电火花加工技术无人加工的可能性大大提高

近20年来， EDM在工业中作为一种职业，人们在 进入劳务市场时对它的兴趣减少了。原因可能是各级学 校中对学生提供职4L培训的机会太少了。由于人手短 缺，加工工业的反应是采用先进技术提高机床的工作性 能。今天的机床可以普通工人完成过去要有数年经验的 操作者才能完成的加工任务，另一个新贡献是机床可以 日夜开工，而没有什么困难。

EMD最不利的因素是时间，工时的安排决定着能 否按用户的要求准时交货。故机床的无人操作工作能力 是极其重要的。在优化工程设计、制造中。以及与今日 技术相称的最好的方法都意味着，在总工时中调整机床 的时间要减少。

Tech Mold公司总裁Bill Kushmaul高兴地指出：“我 们统计过实际的放电加工时间，在一般模具午间里 EDM设备的实际放电加工时间仅占一周168小时工作时 间的20％一30％ o采用最先进的设备和自动化技术可以 得到戏剧性的改善。”

作为三菱电机EDM和North―South Machinerv有限 公司1998EDM革新奖西区的获得者， Tech mold已经在 模具制造中使用了几乎是最创新的自动化系统。它用 3R的Workman Robot系统装备了三麦电机的VXl0数控 电火花成形机。Tech Mold把它的加工时间从每周36小 时增加到150小时，即增加3倍多。实际上没有其它使用 EDM的制造厂能够无人看管加工零件达到这个速度。

Kushmal说：“EDM的自动化能真正保证我们实际 需要的长期无人看管加工。模具车间有这样一种感觉。 模具制造是属于传统的老式业务。实际上模具制造者需 要有尽可能多的自动化，以保持自身的竞争力和满足用 户的要求”。VXl0确实帮助我们做到了这一点。

1998年的EDM创新奖授予用户厂，是为了奖励其 在生产过程中优先并创造性地使用EDM。这仅是每年 给EDM用户的5个地区奖中的一个。所有5个地区奖获 得者将在IMTS98上争夺国家奖，虽然已经设立了五个 地区奖和一个国家奖，但三菱电机EDM制造厂仍希望 增加公众对EDM作为精密加工中先导的现代化技术的 认识。

自动化的EDM

Kushmaul长期关心和努力寻找模具制造的自动化 技术。因为一个问题是EDM技师要花费大量时间去调 整机床和更换电极米加工一个新的工件；另一个问题是 熟练的工人讨厌在晚上或周末加班，所以电火花加工仅 仅有白班，最多也就干到傍晚。当获得第―台三菱电机 的VXl0数控电火花成形机后， Kushmaul的自动化计划 才真正开始了。

“尽可能地利用晚上和周末的时间生产，对我们 来说是比什么都重要的事。” Kushmaul指出。现在， VXl0连接了3R Robot可编程刀库，就可以在无人看管露 下从星期5下午一直工作到星期一早晨。3R Robot刀库 有个1．829m高的转台，可以贮存和交换72个工件和72 个电极，而完全不需要人看管，工件和电极都已托盘 了。当一个工件加工完后由机械手取走，随后再取起用 过的电极。接着在刀库内选定下一个工件和电极，逐 安装，不管是电极或工件在夹盘上安装的精度都在2μM 以内。

实现Tech Mold白功化的关键之一是VXl0的输入 系统，在三菱电机叫做ESPER(容易和简单的编程专 家系统)，它提供的是人机对话的自动编程。输入的数 据包括粗、精加工电极的数量，电极的尺寸，加工的 标和加工深度。

以此信息，ESPER系统即可为该工件编辑最有效 的成套规准。由一个极富有实际经验的技师才能编出的 程序， ESPER系统无需人的协助就可以组装出米了。 机床首先可以用测头检测工件和电极的实际尺 寸，然后机械手取下测头，装上放电加工所需的电极。 结果是需要更换电极的次数大为减少。

在星期五的下午，当Tech Mold的操作工为Vx 准备好了整个周末的加工任务后，仅仅需要给以12 键的指令设定其动作， E S P E R就可以完全支持3R Robot刀库的工作，整个周末的自动运行时间使机 周的工作时间增加了约60小时，这比通常从星期一 期五的实际运行时间多一倍。无人操作就是有利于 十产效率，降低成本和减少人工。

用模糊逻辑控制工作可做得更多

为了完成如此长时间的完全无人看管工作所需的 指令，在VXl0比原有的CNC还前进了―步，它采用了 模糊逻辑控制。模糊逻辑控制的优点在于，它考虑了所 有的加工条件，并做出相适应的调节。使用模糊逻辑控 制的机床会不断监控所有加工条件的实标效率，而不是 想象的或理论的效率。然8后模糊逻辑同时开始调整以 寻求最佳的规准参数，以满足高效放电加工效率。一个 高性能的传感器可测出微小的放电状态的变化，这种微 小的变化是人类所不能感觉到的，反馈信息送到32位的 微处理器， VXl0的模糊逻辑系统在接受到这些数据 后，同步做出反应，调整参数。

Kushmaul指导他的EDM操作工去研究改进系统的 模糊逻辑，他说：“我们要知道我们能否通过巧妙地处 理控制来进一步改善其性能。我们必须事先小心地调整 好软件以适合我们工作的类型和放电加工条件。”

kushmaul说：“我所以喜欢VXl0的模糊逻辑是因 为它始终是起积极作用的。而其它系统可能开始起点作 用，但是，当加工状况有所变化后，它会趋于保守，加 工速度明显下降。这一系统始终维持良好的适应，进行 过程的不断优化，反应速度很快。”

VXl0模糊逻辑与系统新开发的精细脉冲电源(FP 电源)协调工作。三菱电机开发的F P电源技术成功地 解决了EDM加工中二次放电的问题。二次放电增加了 加工铁屑的排放量，电极损耗加大，表面粗糙度变差。 FP电源几乎可完全排除二次放电。如二次放电消失， 它的环作用就大大减少。 Kushmanl指出，在长期无人 看管工作时减少二次放电是非常重要的，他还发现使用 这一自动系统后，工件的表面粗糙度大力改善。这一非 常可靠的软件和非常可靠的硬件相结合，保证了周末长 时间的无人看管工作能得到很好的效果。

展望

最近Tech Mold已经用三萎电机的机床完成了过去 曾用原先机床放电加工过的两个项目。 Kushmaul发现 VXl0采用了自动化措施后的加工时间大大缩短了。原 因之一是模糊逻辑反应速度快和有ESPER自动编程， ；所以我们给定的工件加工时间减少了。Kushmaul指 出：CNC EDM许诺是我们可以得到一个熟练的专家级 操作工所具有的技巧，而VXl0一定会给我们。“如同 多少年前那样，无人操作并没有改变人们对进入E D M 劳务市场没有足够兴趣这一事实，而VXl0确实可以帮 助车间用较少的人工完成同样的加工作务。”