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操作数据库缩短EDM加工周期

2019-04-20 00:00440
EDM模腔加工电极的几何形状非常复杂,其加工精度要求极高,这就对CNC编程人员提出了一个严峻的挑战。此外,由于电极采用小批量生产,因此缩短编程时间十分重要。

EDM模腔加工电极的几何形状非常复杂,其加工精度要求极高,这就对CNC编程人员提出了一个严峻的挑战。此外,由于电极采用小批量生产,因此缩短编程时间十分重要。EDM工具和合同生产承包供货商EDM Department公司在借助于DP Technology公司的Esprit CAM软件包的新型CNC编程软件之后,征服了这些挑战。该软件Knowledgebase知识库的设计特点可以帮助确定某一特定零件的最佳加工方法,或自动地选择最合适的加工周期、刀具和参数。

位于Illinois州的Bartlett公司的总裁Mark Raleigh先生说:“这种智能Knowledgebase知识库使我们能够将加工专业技术融入到软件中,它可以大幅度缩减编程时间。我们正在使用以知识为基础的加工技术来开发一个具有优化操作的知识库,我们将再一次利用优化操作,保证每一个程序达到尽可能高的生产效率”(见图1)。

图1 电信连接器电极上各个位置的尺寸
分别为0.0102in×0.056in,并用0.0059in
的刀具加工,这个零件的程序大小相当
于一张邮票的尺寸,有100多万条代码线

Raleigh先生于1978年开始从事EDM的模腔加工,并于1997年创建了EDM Department公司。最初,该公司将主要精力集中在咨询工作上,从而使Raleigh先生能够将其专业技术与一些工艺相结合。随着公司的发展,它发现一些客户对EDM模腔加工用的生产工具选择由外协工厂提供。今天,在该公司的业务中,生产业务占65%,咨询业务只占35%。

EDM线切割机床以导线作为电极进行加工,而EDM模腔加工机床则按照所需要的形状对工件进行加工。Raleigh先生说:“EDM模腔加工机床比EDM线切割机床具有更高的灵活性,因为其电极可以采用任何形状。对于加工高纵横比(孔径与长度之比)的模具而言,这种机床的应用非常普遍。”事实上,用于生产医疗产品的模具,如生产医疗注射器的模具,有时候其纵横比甚至超过5:1。满足这些应用领域的需求比较困难,因为其所需的模具非常昂贵,也易于脆裂。此外,许多这样的模具都采用高强度淬硬钢制造,这必然会增加作用在刀具上的应力。

EDM Department 公司以前采用2D CNC编程软件开发程序。采用这种方法存在这样一个问题:在确定零件的几何形状时,需要相当数量的三角形计算。而且,该软件也不能适应3D轮廓表面的变化。编程人员通过编写G代码可以生成简单的轮廓,并将其附加到程序之中,但这需要花费很长的时间,并且只适合于非常简单的轮廓。况且,该软件不支持新一代机床,如车铣复合机床和4轴加工中心。因此,在对这类机床编制程序时,其唯一的方法是再次编写G代码,以支持其先进的功能。

当Raleigh先生决定投资购置一套以实体模型为基础的CNC编程系统时,他选择了Esprit软件,因为它具有Knowledgebase知识库加工能力。Knowledgebase知识库让编程人员能够从数据库中拖放以前创建的加工程序,而不是从零开始创建新的操作程序。Raleigh先生说:“单调的编程功能实现自动化以后,可以节约更多的时间。同时,由技术熟练和经验丰富的编程人员对标准化操作进一步优化后,更有利于进一步缩短加工周期。随着时间的推移,该公司已经创建了一个加工操作数据库来处理其绝大部分的编程任务。nextpage

其中一个应用实例可以说明该软件如何帮助该公司解决注射器模具的加工问题,使其最后的精加工直径达到0.0052in(1in=25.4mm,下同),其公差为+0.0002in/-0。该成品的纵横比在11:1~12:1之间。电极本身的尺寸长度为0.18in,因此它甚至要求其纵横比超过30:1(见图2)。该公司在一台Roku-Roku HC-435型立铣床上生产这种零件,其整个加工范围内的重复定位精度为0.000019in。

图2 此电极直径为0.0053in,长度为
0.1800in,其纵横比超过30:1,Esprit软
件的模拟功能和Knowledgebase知识库
的加工能力缩短了这个零件的加工周期

Raleigh先生开始在Esprit软件中打开SolidWorks实体模型进行编程。然后,他根据它们是否最适合于EDM模腔加工机床、EDM线切割机床或根据机加工情况,将这个实体模型的特点分成三个文件处理。程序将自动地与实体模型结合在一起,并将几何形状进行组织,然后融入到各个特点之中。Raleigh先生审核了由这些程序选择的特点,并做出必要的修改。

下一步,是根据这些特点指定金属切削的操作程序。Raleigh先生和其他编程人员为该公司产品所具有的通用特点开发了加工操作程序,并将这些操作程序储存到Knowledgebase知识库中。当软件遇到类似特点时,将能够自动地应用这些操作程序。不但保证了所有程序都能够充分利用机床和刀具,而且还节约了具有相似特点零件的编程时间和加工周期。

然后,该公司应用Esprit软件模拟加工操作程序。模拟范围包括整个零件、刀具和机床,并使编程人员能够审核工艺过程中的每一个独立的切削过程。通过对加工工件与原先模具的设计进行比较,编程人员还可以检验“成品”的质量,并根据所模拟的模具放大,确定它是否符合客户的设计要求。

公司一般将程序段嵌入到子程序之中,使文件的大小保持在可管理的水平上。然后,将这些子程序结合到阵列之中,一般来说,采用这些子程序可以在一个夜班内制造70个电极,无需操作人员参与管理。该程序相对比较简单,因为电极完全与产品的外形匹配,从而降低了机床运动的复杂性。

编程人员还将抽象位置与刀具路径结合在一起。无论何时,只要当刀具经过其中某一位置时,它就会设定一个指示点。在这样情况下,如果工作需要终止,它就会在这个终止点上重新启动,从而可以避免空刀切削的现象。总之,新型软件帮助EDM Department公司缩短了编程时间,提高了加工生产效率。因此,该公司能够在较短的时间内为复杂的零件编程,并使其具有创建现实模拟的能力,从而减少了编程的错误率,并且有利于缩短机床的调试设置时间。Raleigh先生说:“我们优化机床加工操作的能力,以及将它们储存到数据库中,它们将迅速应用于各设计特点的能力缩短了加工周期,保证其经过优化的加工技术得到更好的利用。Esprit软件也使其更容易改变和评价加工操作程序,并使其变得更加实用,这有利于继续改进我们的编程方法。”

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