核心提示:冲压模具与电火花线切割加工技术-

法律顾问:赵建英律师

冲压模具与电火花线切割加工技术-

昨天因为发了一篇慢走丝加工的文章,被一位读者无厘头的怼了一顿,恰好也有网友想多了解一下慢走丝,咱们就抓住这个契机,简单说一说慢走丝加工技术吧。

近年来,我国模具工业有了长足的进步。2005年模具产销值为610亿人民币,2010年约1120亿,平均每年以20%~25%的速度增长。模具的技术水平同样有显着提高,一些国产优质模具的性能已接近国外同类产品的先进水平,而这些优质模具大多数为塑料模和冲压模。冲压模的加工离不开电火花线切割机床。据统计,我国约有80%的WEDM用于冲压模加工。

图片 1然而,咱们昨天说的是慢走丝切割加工技术,与精雕加工的技术是两种技术,确切的说,是两个行当。另外,谈技术大家千万别上升到爱国层面,技术服务的是市场,是客户,客户要求你达到什么要求,你就只能买什么级别的设备,国内很多大厂,甚至很多航空企业里买了国外高端的加工设备很多的,难道他们不爱国吗。其实技术是无国界的,我们不能闭关锁国,我们要进步,但也要技术交流,不说了,说多了就唠叨了,正常人都明白的。。。”
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我国先进水平的冲压模现状

{“type”:1,”value”:”慢走丝加工

标志着冲压模先进水平的是高精度、长寿命、多工位级进模,它具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长、生产效率高和低耗材耗能的特点,是我国重点发展的精密模具品种之一。

前几天看报道,说日本沙迪克生产出了世界上第一台突破纳米级加工精度的慢走丝电火花加工机。消息一出,很多加工界的大咖很吃惊,毕竟大家都在微米级别,这个纳米级太吓人了,至于这个消息是否真实,小编也没有查到相关的资料,持怀疑态度,当然,如果有知道的读者,大家可以跟我们补充一下。

有代表性的电机铁芯自动叠片硬质合金多工位级进模,精度达2m,步距精度达3m,双回转精度1,拼块精度1m,表面粗糙度Ra0.1~0.4m,寿命1亿次;美国奥伯格、日本黑田、法国宝捷时等电机铁芯双排自动叠片模,精度为1m,步距精度2m,模具寿命2亿次。虽然精度已接近国外先进水平,但寿命有一定差距。

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高水平的空调器翅片多工位级进模,精度达2m,凸、凹模的工作面近千处,冲裁间隙为0.01mm的达300多处,一次冲出翅片数达36列,模具寿命2亿次以上;日本日高精机、美国OAK、意大利GBS公司制造的36~72列数翅片级进模,精度达2m,步距精度3m,寿命5亿次以上。同样,精度已接近国外先进水平,但模具寿命有较大差距。

实现纳米级慢走丝加工,虽然说这条消息有待考证,但是小编意外的查到资料,日本沙迪克倒是有纳米加工中心机,AZ250实现表面光洁度
0.08umRz(0.011umRa)的精密镜面切削加工(日本自主式纳米加工技术),主轴120000转每分钟。

体现高难度成形的彩管电子枪零件25工位硬质合金级进模,精度达2m,模具在高速冲床上应用,冲制0.245mm厚的无磁不锈钢,经各道工序后,制品精度达±5m,模具寿命3千万次以上;日本东芝、日本日立等公司制造的彩管电子枪零件级进模,精度为2m,步距精度3m,模具寿命5千万次以上。同样模具寿命有差距。

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高性能的集成电路框架32工位级进模,精度达2m,在高速冲床上冲速达350~500次/分,寿命为3千万次以上;日本山田、美国奥伯格等公司制造的100条脚以上的集成电路框架模,精度达2m,步距精度3m,模具寿命1亿次。

该加工机床的配置大家可以在网上检索到资料,小编就不多介绍了,这种设备主要应用于光学和医疗领域,出口据说是有限制的。

还有如自主创新的手机连接器50工位级进模,精度达2μm,步距精度3μm,模具寿命2亿次;数码相机弹簧片18工位级进模、接插件46工位级进模等都达到了较高的水平。

还是说慢走丝,数控电火花线切割加工包括快走丝加工与慢走丝加工,它们广泛应用于模具制造行业。慢走丝是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝,一般为铜丝和钼丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电,产生6000度以上高温,蚀除金属、切割成工件的一种数控加工机床。

在模具专家罗百辉看来,具有代表性的我国精密、复杂、高效、长寿命冲压模的制造水平(精度、表面粗糙度等)已接近或达到国外先进水平,而以上这些模具的型孔、定位孔等关键部位基本上都依靠精密WEDM进行加工,说明我国精密、复杂、高效、长寿命冲压模的技术进步与WEDM技术进步密切相关。

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我国的WEDM分为低速走丝电火花线切割机及高速走丝电火花线切割机两类。精密、高效、复杂、长寿命冲压模一般由LSWEDM进行加工。

为了适应对各种结构精密、形状复杂、使用寿命较长的冲压模具制造精度和表面质量的要求不断提高,慢走丝线切割加工技术得到了迅猛的发展,以逐渐替代了快走丝加工技术在精密模具制造领域原有的地位。随着这种技术各方面工艺指标的提升,它在生产中正在发挥着其它加工技术不可替代的作用。

LSWEDM国内外现状及其在冲压模中的应用

慢走丝的加工过程,咱们还是分享一下昨天的视频,看的比较清晰:

总体来说,LSWEDM的技术含量在机床行业属高新技术产品,但从国内外发展情况来看,它本身的技术水平大致可分颠娴病的表现为:顶级、高档、中档三个层次。

多次切割技术的产生,从根本上提高了慢走丝加工的精度和表面质量。一次切割得到粗加工件,二次切割提高尺寸精度,三次及三次以上切割提高工件的表面质量。而在拐角等一些特殊部位,为了进一步提高切割精度,人们又想出了动态拐角处理等策略。

◆顶级机

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这种LSWEDM代表了当前最高水平,但基本上都是瑞士和日本的产品。这种机床的最大切割速度为400~500mm2/min,最高加工精度可达±1m,表面粗糙度Ra为0.05m,加工表面无变质层,具有φ0.02mm的细丝切割功能,功能齐全,自动化程度高。例如:瑞士阿奇的AGIECUTVERTEX系列机床,其加工工件的轮廓精度Tkm(Tkm=±[最大值-最小值]/2)为±1m,Ra为0.05m,加工表面无变质层;瑞士夏米尔的ROBOFIL2050TW、6050TW双丝切割机床,最高加工精度±1m,Ra为0.05m,具有完美的加工表面质量;还有如日本三菱、牧野、沙迪克生产的相关机床。

瑞士GF的慢走丝加工件

这类机床最大特点是不但加工精度高,而且表面无变质层,可以直接完成模具的精密加工,所加工的模具寿命已达到机械磨削水平。

再加上慢走丝机床的回路精度、机械精度、脉冲电源精度、伺服控制精度等硬件能力的提升,有了这些软硬件的支持,使得慢走丝加工的精度达到了极高的水准,可以达到1微米的量级,对刀精度可以达到2微米,不论是在干湿环境中,都不会对工件造成损伤。

◆高档机

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这类机床一般都具有自动穿丝功能,无电阻防电解电源,有的也有细丝(φ0.03mm)切割功能,最大切割速度400~500mm2/min,加工精度一般在±3m,Ra为0.2~0.3m,这类机床基本上也由瑞士和日本公癫闲的后期症状司生产。例如:瑞士阿奇的AGIECUTEXCELLENCE系列,其加工精度±1.5m,Ra为0.1m,具有较高的水平;又如:瑞士阿奇的AGIECUTPROGRESS系列机床,第一次切割加工,其切割速度为350~500mm2/min的情况下,Ra可达0.8m,具有很大的实用价值,这在高档机中属佼佼者。具有高档机水平的机床还有瑞士夏米尔、日本三菱、沙迪克、牧野生产的相关机床。

用慢走丝线切割加工的单个杉树槽

这类机床也广泛用于精密冲压模加工,但有的还需研、磨配合加工。

采用慢走丝加工工艺,厚工件加工以及小圆角、窄缝、窄槽及微细零件的微精加工精度都能够得到充分的保证。

◆中档机

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瑞士、日本在中国的独资企业为了适应中国市场的需要,同时也生产一些中档机床。如:日本沙迪克特种生产的有关型号机床;大连三菱FA系列中有关型号的机床;瑞士夏米尔ROBOFIL380、390机床以及北京阿奇夏米尔生产的XENON机床等。这些机床一般在60~80万元/台。台湾及台湾在大陆生产的企业一般也在生产中档水平的LSWEDM。

各档次慢走丝加工机床的技术水平

中档机床一般都具有无电阻、防电解电源、切割速度为300~400mm2/min,加工精度可达±5m,Ra为0.4~0.5m。

可将慢走丝加工机床分为顶级、高档、中档、入门四个档次。生产慢走丝机床的典型厂家有瑞士GF加工方案、日本牧野、日本三菱、日本沙迪克、日本西部、日本法兰克等。

应该指出,根据国外所提供的机床资料,各公司加工精度的评价方法不尽相同,用于评价加工精度的加工工件材料、形状、尺寸也不同,因此,关于顶级机、高档机、中档机的表述仅供参考。

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由于LSWEDM精密加工技术与加工表面完整性技术的结合,使LSWEDM加工技术上了一个新台阶,并推动了精密、复杂、长寿命冲压模加工技术的进步,使LSWEDM在精密冲压模加工中具有不可替代的作用。随着模具工业的迅速发展,LSWEDM的市场也在不断扩大,2003年LSWEDM国内年产量仅8双鸭山市治癫痫病专业的是哪家00台,至2004年已达1800台,2005年达2400台,2006年初步统计约3500台,产值约25~30亿人民币。预计今后还有更大的发展空间。

顶级慢走丝加工机床代表了目前的最高水平,主要由瑞士、日本制造。这类机床的加工精度能保证在±0.002mm以内,最高加工效率可达400~500mm?/min,表面粗糙度可达Ra0.05μm,具有完美的加工表面质量,表面几乎无变质层,能使用Φ0.02mm的电极丝进行微精加工,主机大都具有热平衡系统,一些机床采用在油中进行切割加工。这类机床功能齐全,自动化程度高,可以直接完成模具的精密加工,所加工的模具寿命已达到机械磨削水平。

HSWEDM的技术进步

日本沙迪克的慢走丝机床演示:

HSWEDM同样用于冲压模加工,但一般以中、低档模具为主。由于它的实用性、癫病的前兆有哪些经济性,所以在国内有较大的市场,目前年产量达3.5~4.0万台/年左右,产值约14亿人民币。模具制造企业基本上都装备了这类机床,有的多达15~20台,可是这类机床加工精度较低(尺寸精度0.015mm),加工表面质量较差,但近来HSWEDM技术水平有了较大的进步。

高档慢走丝加工机床基本上由瑞士和日本公司生产,精度在±0.003mm左右,表面粗糙度能达到Ra

根据LSWEDM多次切割实现精密加工的原理,开始对HSWEDM进行多次切割技术的研究,并有所突破。如上海大量、苏州新火花等一些企业开发生产了多次切割HSWEDM新产品,提高了加工精度,改善了表面质量。实现多次切割加工技术,主要解决的问题是:加工过程中电极丝空间形位变化的控制,为此,采用高耐磨性的导向装置、恒张力的控制机构以及采用走丝速度程控调节等措施,这是实现多次切割的基本条件;窄脉宽、高峰值电流的新型脉冲电源是提高多次切割工艺水平的重要保证;又如:采用短程往复走丝、改变跟踪控制方法、进行系统工艺试验开发多次切割软件等;提高机床的运动精度对多次切割的HSWEDM显得更为重要。

中档慢走丝加工机床一般由瑞士和日本公司在中国的制造工厂生产,一些中国的台湾机的技术水准也能达到这个档次,其配置和性能满足了国内大多数精密线切割加工的要求。最佳表面粗糙度达Ra<0.4μm,切割精度可达±0.005mm。

多次切割提高了HSWEDM的加工工艺水平。例如:苏州新火花公司的多次切割HSWEDM,在三次切割后表面粗糙度Ra≤1.2μm时,平均加工速度≥50mm2/min,加工工件表面光泽,无切割条纹。机床的最大切割速度190mm2/min,最佳表面粗糙度Ra0.8μm;上海大量TP系列的多次切割HSWEDM,在进行三次切割后Ra≤1.0μm,加工精度≤6.0μm。以该公司加工的八方工件为例,说明多次切割技术在HSWEDM上的应用,使HSWEDM加工工艺水平有较大提升。

入门级慢走丝加工机床一般是中国台湾机床或者国内自主研发生产的机床,其配置和性能满足国内普通模具与零件的加工要求。一般多使用切一修一,切一修二的工艺,能稳定达到表面光洁度在Ra0.8μm左右,加工精度在±0.008mm。

WEDM模具加工技术的展望

瑞士GF慢走丝线切割工艺,将可取代杉树槽的拉削加工方式:

随着多工位级进模的不断发展,由单排级进模技术向双排多列级进模技术发展;而且多工位级进模的功能越来越复杂。以电机铁芯自动叠片多工位级进模为例,有铁芯大规格自动叠片、铁芯双排扭槽叠片、多排直槽叠片、大回转叠片、双回转叠片等。因此,模具结构越来越复杂、制造难度越来越大、精密加工的要求越来越高,为了满足模具发展的需要,推动了WEDM向更高层次的发展,而代表WEDM高层次发展方向的应属LSWEDM。在LSWEDM的加工过程中,为了减少人的干预,保证达到预期的工艺指标,自动化、信息化是LSWEDM的发展方向。

另外,双丝加工是高端慢走丝机床的功能,如瑞士GF加工方案的慢走丝机床在45S内能够实现0.25mm和0.1mm电极丝之间的自动转换。在主切加工时,采用较大直径的电极丝,可以使用较大的放电能量,获得极高的切割效率;修切加工时使用小直径的电极丝,以获得极小的内圆角半径。双丝加工使得整体效率得以大幅度提升,并且可以获得更小的内角半径,完成清角和窄缝的高精密加工。

在顶级机、高档机完善的专家系统及电极丝自动交换(多工位自动穿丝、双丝切割自动换丝)的基础上,进一步实现工件自动交换,以自动完成全部加工过程,减少人的干预,以达到预定的加工目标。

图片 9慢走丝机床市场怎么样?”
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瑞士阿奇的AGIEVISONCNC系统与机器人或装卸装置及与网络功能相配合,组成智能化的制造系统。例如,美国的Chelar工模具公司的瑞士阿奇EVOLUTION3LSWEDM,配用能安装10个工件托盘的SD10型机械手及PROWN&SHARPECMM测量机后,实现全自动无人看管运行,机床年运行工时已达6800h。

{“type”:1,”value”:”又回归到开始的那个梗了,同样的效果,铣削加工不就行了吗,为什么还要慢走丝呢?每一项加工技术存在即有意义,替代哪能这么容易。

瑞士夏米尔公司千禧版的CNC系统是基于WINDOWSNT操作系统,在ROBOFIL240CC/440CC上控制内装的QCRW型机械手,具有能装卸重达100kg工件的托盘。此外,CNC系统具有接入局域网的标准配置,机上还装有一个RJ-45接口和以太网卡。

慢走丝定位的是高精度,大家为什么看到严丝合缝的模具这么震撼,就是因为这种加工精度高,产品品质好,有一定的行业地位。相比于快走丝,这种加工方式比较干净,符合现在环保的要求。有很多模具都需要慢走丝加工,市场前景还是不错的,当然,至于购买那个企业的设备,还是要看设备的价位、精度的稳定性和客户的要求,这是市场决定的,与爱国可没关系。

在自动化、信息化方面,还有日本沙迪克公司CNC系统、日本三菱的64位CNC系统等,有了这些功能完备的系统,配以标准化机械接口,通过3R系统或EROWA系统的机械手,可方便地实现工件的自动交换。

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来源:直观学机械整理,欢迎转载

资料参考:前沿数控技术、知乎、老段说智造

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