供干燥零件的专用烘箱和相应的
自动化装置为电火花加工单元
奠定了基础,三菱公司凭借着
电火花线切割机床FA10S,成为
赢得系统任务的领头者。在后
面位于FA10S电火花线切割机床
的右侧是用来干燥零件的专用
烘箱,在中间位置的是装卸工
业机器人,在最右边的是工件
库。今后在后面的位置还要安
置一台电火花加工机床。
整个生产工艺流程
对此,WeiB先生首先是寄希望于有36个职工、具有技术诀窍的富有活力的团队,他将有效的“硬”和“软”生产工艺流程作为进行有效服务的手段供团队支配。在进行服务时,生产工艺流程均能满足每一项生产技术上的要求:以高效的CAD/CAM系统开始,经所有的重要的切削工艺,直到少量的手动抛光作业。
盘形库(左图)不仅用于坯料的
准备,而且在今后还作为电火花
加工后续工序的中间库以及用来
存放成品件。模具坯料(中间图)
夹紧在专门的夹具里,进行高精
度测量然后放置在工具库里供生
产系统进行调用。在右边的图上
可看到Erowa公司的集成工具系
统,该系统通过轴颈进行夹紧,
在夹紧时,工具系统通过定心板
在X和Y轴方向进行找正,并通过
四个支承柱(脚)来确定Z轴的
距离。因为,支承柱是拧入安装
的,所以绝对要使这四个支承柱
精确保持同一高度。
在WeiB公司里,下列的成形模制造中,其有效服务(德文Dienstleistung—服务,其服务内容可包括维修、咨询、工程技术装备、培训等——译注)则占到销售额的80%:
◆ 切边刀和切边导座;
◆ 接合冲压凹模,锻压凹模,变径冲压凹模和挤压凹模;
◆ 组合模具;
◆ 镦头以及粗冲头和精冲头;
◆ 模腔、枢轴或齿轮模等构件;
◆ 各种螺纹成形工艺的特许模具,其中包括Taptite模具(用于制造自攻螺钉的模具——译注)。
的一瞥,在烘箱中硬质合金工件
既可通过热空气,也可用冷空气
进行吹干。干燥后,对工件进行
抛光,并从这里直接供给制造者
(右图)。这样,电火花加工系统把
交货时间从最高6周缩短到最多5周.
此外,其余销售额的百分比主要是从规格达496×396mm的压铸模以及车削和电火花线切割加工范围内小零件的对外提供纯粹的外协加工中获得的。
至于成形技术,WeiB先生熟悉,并且,他的职工也熟悉模具制造的每一种诀窍。企业负责人自信他的追求不是徒劳的:“我们常常必须从适应另一些供应商开始,”在为这些供应商提供服务时,挑战很少是由模具或者是模芯的几何形状产生的,而更多的是由于对表面质量有特别高的要求而引起的,weiB这样解释说:“在工件表面上,哪怕是每一个很小的缺陷和每个微小的刻痕,都将意味着我们的客户在随后的生产中必然会引起机件的过度磨损。因此,在这个问题上,如果我们稍稍降低要求,到时就会毁掉我们好的声誉。”
作为具体的实例,WeiB例举了制造自攻和自锁螺钉用的模芯,这种螺钉如在汽车制造业里是标准规范:“这种螺钉有一个稍有鼓凸的螺纹三角形,其螺纹外圆到螺纹内圆仅差0.2~0.3毫米。由此,这样一种螺钉就能在板材的塑性范围内运动,以致最终实现紧密连接。作为模具制造商的我们,对工作的高开支,这对汽车制造厂家是好事。因为,工件几何形状愈复杂、愈精细,那么,工件的机动精整(手动)加工就愈困难,甚至不可能实现。”而正因为如此,公司还保留着少量的手动抛光的作业位置,并将始终保留它。
准零件(左),WeiB成形模公
司以寻求合适的电火花线切割
机床,终于在三菱电气公司发
现了这种机床。中间图是WeiB
成形模公司产品中的一小部分。
在左边被切断的工件中,可
以很清楚地看到在钢护套中的
硬质合金基体。右图所示,采
用WeiB模具利用材料局部极度
变形制造的螺钉、铆钉和一般
冷成形件的坯件,对精度,尤其
是对表面质量有相当高的要求。
锋利的水破坏工件表面结构
然而,在这里,外部的自动化仍然是必要的。安排在前面的电火花加工工序在实施前不久,自动化还是一种憧憬,因为以硬质合金模芯为代表的电火花线切割和电火花加工不仅要实现自动化,而且在自动化过程中同样要显著地提高工件的加工精度和表面质量,以便全面加速生产工艺流程,特别是要进一步缩短精整(手动)加工的时间。对此,到那时决不由于缺少资金而使实施自动化落空,也许像人们所猜想的那样。其实人们是乐于使项目提前实现的,weiB就是这样想的。
但是,对于硬质合金的自动化加工干脆就没有合适的系统技术。这种不足之处的原因是同进行电火花加工时所采用的去离子水的性质有关。WeiB对我们解释并介绍说:“自硬质合金放入水槽的时刻起,视作用时间的长短,锋利的水便从材料上溶解掉多达百分之几毫米的钴,由此破坏了表面结构。所以,我们必须考虑适当的余量,随后在进行磨削、珩磨或进行抛光时将这些余量重新去除。对于外部几何形状或一般的孔,不会有太大的困难,而对于我们许多模芯精细的内轮廓可能会产生问题。所以,工件在电火花加工后立即要在烘箱内进行烘干,以降低后续加工的费用。 nextpage
引人注目的有64位容量的控制系
统。菱控制系统不仅提供开放式
接口,而且提供如用于过程检验和
表面加工优化的部分独特的特征。
最初发起实现过程自动化的是Erowa公司
严格地说,干燥这一过程迄今还不能实现自动化。因为在恰当的时间、恰当的位置上总需要一个操作人员。而正是因为在机床旁必须有人在场,这便节省了其余的自动化装置。对于WeiB来说,这是一个被迫的且不合乎时代发展的事,为此,他在他的供应商面前一再这样表述。
据Norbert WeiB的介绍,最初发起实现过程自动化的是Erowa公司:“德国的Erowa公司看出了我们的需要,给我们递交了一份自动化建议,这份建议包含一个专门按照我们的需求确定的烘箱,并且特地为了这个目的说服我们。”这样,自动化的幻想很快变成了目标,成为了一个具体的项目。
为此,首先确定了两个硬质合金基准工件,在这个基础上,在制造厂家进行测试工作。决定性的标准是在μm级精度的切削平行度情况下的切削速度、最佳的轮廓精度和极好的表面质量。“检测人员所得出的结果大部分令人失望和吃惊,”WeiB回忆。很快三菱电气以其令人信服的技术而得以成功。接着相当快地完成了设计。在第一阶段,投资于三菱的FA10S电火花线切割机连同Erowa的ERS-自动化系统,已提过的干燥工位、测量机PreSet 3D和作为协调用的Zwieker公司的任务管理系统Jobmanager,并在现场极其迅速地完成了系统建设。高速度完成系统建造任务,特别应归功于FA10S的三菱64位的开放式CNC控制系统,该控制系统按标准不仅提供与Erowa系统的最佳接口,而且提供了与Zwicker公司软件的最佳接口。
过程可靠和祄级精度
然而,在系统正常开始运转之前,还需要延续一段时间,但是,这个延续时间不作限定,正如Norbert WeiB强调的:“首先,我们要同我们的伙伴三菱或者更确切地说是Wotec公司,进入的是硬质合金新的加工领域。其次是我们不应忘记,我们是在涉及μm级精度的成果。目前,在一个集成(综合)的生产工艺流程中,这种加工不仅要在理论上,而且还需要在三班制的运转中保证工作可靠,甚至还要能重现制造。其要求远比只是采用单个设备进行加工要高得多。”
目前,在这些多个的加工工位上不可能以经验来进行工作。WeiB列举了以Erowa——工件适配器作为有待提供详细工作的典型实例:“Erowa的ITS系统(指多用途集成工具系统—译注),通过轴颈实现夹紧。该系统借助于定位板在X和Y方向上进行找正并通过四个支承柱确定Z轴距离。由于拧装了支承柱,这对可靠的过程是至关重要的,应确保四个支承柱处在同一高度上——其公差范围最大仅为1um。”
因此,最近的主要任务是逐步对过程优化进行探索,weiB继续说。但是这种花费显然是值得的。不管怎样,迄今的结论,结果完全是积极的。WeiB满意地说:“因为还是在测试阶段,我们即使还不可有高水平的经长期实践验证的经验值。但是,电火花线切割的自动化过程现在的运行是顺利的,在用肉眼观察工件时至少还没有发现锈膜,并且表面完全是干的,使随后的抛光作业变得容易并改善了抛光效果。这使我们至少确信,这些效果最终会反映在客户模具较长的使用寿命上。”
目标:每周7天24小时运行
目前为充分利用加工系统,WeiB认为:“我们以每个工件的加工时间平均为1个小时计算。当前我们对电火花线切割加工每周以工作5至6天,每天工作18个小时。在这种情况下,如果由我们完成所有夹具的预加工和内部的物流供应,并在系统中还安置一台电火花加工机床,那么,整个加工系统立即就能每周7天全天连续进行工作。”
随后将看到,Erowa的工业机器人把工件搬运到电火花线切割机上,并在线切割加工后将工件运到烘箱里,工件在烘箱里约停留10分钟以进行充分干燥。然后工件从这里重新放到工件库中以便随后进行电火花加工。使工件进行底孔和轮廓加工,到最后完成抛光等加工。“由此加快了制造过程,除了我们已经所述的以工件为基准的优点外,我们能把整个加工时间从目前的6周缩短到5周多一点。”