直线电机驱动电火花机床制造高品质精密模具

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直线电机驱动电火花机床制造高品质精密模具

On 五月 13, 2013, Posted by , in 技术创新, With No Comments

沙迪克公司的直线技术从商品化以来迎来了近十个年头,到2006年秋已累积销售量超过了1.5万台。沙迪克已上市的机床主要是线电极切割机与电火花成形加工机,无论哪一个品种都配置有3轴或4轴的直线电机。沙迪克每天都有数万台直线电机在运转。
本文对这样充分建立起来的直线技术所支撑的高品质精密模具制造及其能实现的加工工艺作一介绍。

直线技术与CNC技术
如图所示用直线电机驱动坐标轴进行加工获得的圆度精度。这表明经过5年之后的圆度精度仍未见恶化的直线电机特点的一个数据。在CNC机床的使用寿命中,至少可以说直线电机不存在老化的问题。
沙迪克公司的直线电机在运动控制器上采用了能实现高速控制的SMC(Sodick Motion Controller)。由于SMC在各轴上可独立选择PID控制及作为现代控制理论之一的滑动模式,所以可获得最佳的动态特性。另外,针对环境温度变化问题,在设计上使用了称为热变形多元匹配(Thermal Multi-fit)的精密热位移补偿,以尽量减小机械位移。热变形多元匹配通过测量机床各部位的温度,并使用多变量解析和有限元分析法,可实现高精度的补偿。
如图直线电机驱动的放电加工机床,把CNC机床的绝对指标“重复精度”提高到了最高水平,就是说这种机床即使经过5年后仍能重复精度误差达到亚微米以下。另外,只有在具备了这种高的重复性精度的基础上,像热位移补偿这样的尖端控制才能发挥最大限度的效果。

知识与智能
直线电机驱动放电机床的发展是熟练技能与高度再现性相结合。历来,熟练操作者的高超技能成为意会知识而难以进行体系化。另一方面,有组织的研发成果可通过可靠的数据库而变成模式知识,并成为参与新功能、新开发研究人员的基础。但直线电机驱动放电机床的高度再现性,也能把很多技能者的各种选择的结果准确地再现出来,从而把历史看作是意念知识的熟练操作者的高超技能变成了能加以体系化的结果。
台阶加工样品是将熟练技能者的加工工艺成功地实现自动化再现的一个加工实例。该功能称为TC-FTC,就像熟练操作者根据加工状态巧妙地调整切割参数那样进行动作。
可以相信,只要存在熟练者的高超技能,这种具有高度再现性的智能化技术就一定能继续发展。

任何人都能方便使用
锥度加工的部分画面。通过配备了视觉功能,实现了直觉接口。
这项试验缩短了直线电机驱动放电机床的操作培训时间,同时还把平常不用的功能变成了容易使用的辅助功能。如前面已经介绍的TC-FTC功能那样,这种CNC机床把现有认为是最高水准的加工,变成了任何人都能轻松地实现,容易学会的操作,这是对精密模具制造做出的很大贡献。

高自由度加工
当必须进行自动化时,手动操作的要素就会减少。一旦减少手动要求,操作者的技能和积极性也就没有了。即使能用自动化弥补现在的最高水平,那么要想瞄准超越该水平的领域,操作者的经验和思想还是不可缺少的。
针对这样的问题,直线电机驱动放电机床的应用,并非仅仅是黑匣子化的答案选择箱,而且还做成了具有NC程序输入支援,以及推荐操作者自成特点的加工条件的全般功能的结构。
其结果是,拥有卓越技能的熟练操作者可自由操作直线电机驱动放电机床,进而以超越为目标,支持高品位精密模具的制造。
用直线电机驱动线电极切割机加工的样品,在接插件模具上,主要使用了大长宽比的技术。相对筋的厚度,实现了使其长度达到100倍。
具有代表性的精密冲裁模具的长冲头的疑似形状,使用 30祄的电极丝,加工厚度为80mm,实现了高的直线度精度。
用直线电机驱动的电火花成形机加工出的极微小,并且是目前世界上最小的拐角R仅为3.5祄的样品。
这些高品质的精密模具样品是在用直线技术构筑的坚实基础之上完成加工的,将许许多多尖端技术作为支柱堆积起来的“技术”和“技能”予以具体化。

结束语
所期望的模具制造形态,不同行业是各不相同的。普及率高的行业为了提高最终用户的购买热情,以及向多品种少量生产改变和提高竞争力,还必须缩短交货期。本文介绍的加工实例把以往不能模具化的加工形态,通过模具化的实施,已可大幅度降低生产的成本。
这就是说,在所有的模具制造中能适应柔性的是直线技术。可以认为,直线技术将会担当世界生产的领导者。

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