發布日期：2022-10-09 點擊率：51
本文首先縱論當今中國模具巿場競爭和EDM設備選用的是是非非，然後闡述2003年EDM技術的若干新突破，重點介紹瑞士阿奇公司的Hyperspark脈沖電源。
漫話中國模具市場的競爭和EDM設備的選用
這幾年模具工業發展很快，香港、臺灣省和日本的模具廠紛紛登陸，中國東南一帶模具城遍地都是，你只要拿圖紙來，心中有個底價，那怕是很低很低，也不會讓你空手而歸，總會有接單子的，因為低價有低價的做法，這就是說中低檔模具的市場已相當成熟了。但是那些重要前方產業，如汽車、摩托車、手機、電腦中的中高檔模具，大多數還是進口來的，國內的模具車間不過做點修修補補的工作。那些完成了原始積累的模具企業，是在做些技術改造，翻新設備，但步子邁得不大，眼睛也就盯著一些數控入門機。國營大廠就看領導人的眼光和魄力了，可是大多數為了減少風險，也是圖省勁，原來用那家的設備就買那家，或者兄弟單位人家用什麼他們就買什麼。項目上有多少錢就花多少，認為只要夠用就行了。如此發展的結果中低檔市場是做大了，而利潤豐厚的中高檔市場我們進不去。我們要成為世界工廠可不是僅僅靠廉價勞動力，做大就未必沒有風險，中低檔市場也會飽和，這幾年的價格戰打下來，有不少企業就維持不下去。出路就是一條，要做強，再大的風險也要奔高附加值的中高檔模具市場，我們是落後，但只要用好後發優勢，看清楚世界模具市場的發展趨勢，就直奔今日熱點的工藝和設備而去，利用好國內經濟大發展的形勢，上檔次，創利潤新高，企業進入良性循環，才有希望逐步縮短和先進國家模具工業的差距。目前的低水平價格戰造成混亂局面，模具行業日子不好過，模具設備供應商同樣難熬，因為市場普遍需要的是普通的標準型機，在拼價格，那些國外廠商就看他海外生產搞得好不好，而不是看設備的技術含量高不高，為了維持各自的市場份額，一場混戰使EDM技術層面上概念愈來愈模糊。當然一些有檔次的廠商加緊推出其新技術，想把水澄清，并積極推薦高檔模具的加工工藝，引導用戶向上看，把注意力投向高檔標準型機，這當然是供應商能跳出惡性價格戰的唯一通道。這又何嘗不是我們模具廠要走的路。在面對市場、供應商和用戶實際上是同一戰壕的戰友。
EDM是個復雜的綜合體，多參變數，它可以善變而適應市場上日新月異的要求，無論是移植各種先進技術，如信息技術，直線電機高速驅動技術，還是從機理研究出發，在脈沖電源的能量控制和間隙狀態的人工智能調整技術方面都在使EDM的性能不斷改進，用戶只要想得到的，EDM大概都能做到。但高度綜合，用戶對參數的選配就很難掌握，只能走傻瓜機的路子。參數都由數控軟件—專家系統給出，操作者只要按工作圖要求下指令好了，過去用戶大多想向供應商要線路圖紙，為了好自行修理，那時技術講座上亦好問“實質”問題，想自行攢機，現在再不會有這等事，即使專業維修隊伍也只是照本宣科，對其中之機理不甚了了。由於用戶進一步脫離對參數的選擇權，當供應商炒作時用戶已失去正確判斷能力，使用戶選購時理性成份下降，或者是感到情況如此復雜，在一片茫然中無奈地接受“都差不多”的結論。有些用戶輕信了那些宣傳和諾言。在安裝運行中，操作者首先感到不對，但生怕老板說他技術不精炒魷魚不敢說。到老板感到不出活是真有問題時，又怕影響企業聲譽，訂單跑掉，所以還在向同行吹噓此設備如何之好，這樣非要到這一片都上當才真相大白。此時該供應商已打了一個時間差足足撈了一筆了。當然品牌機的廠商不會這樣做，相反要下大力氣把新技術說清楚，會舉辦很多講座，把新技術和應用掛鉤，通過用戶最熟悉的加工實例把道理講清楚。現在各品牌機之間的水平相差的確不是很大，而是各具特色。往往是看哪些性能對您更合拍。但即使是一點點也不要放過，說實在的，用戶自己在市場上的競爭能力也不一定有絕對優勢，也許這一點點就可以使天平傾斜，把所希望的合同拿到手。所以在選購設備時決不能毛估估，差不多，一定要把握EDM技術的最新動向，抓住市場熱點，以追求最大的效益。
2003年EDM技術的若干新突破
在2003年EDM技術有什麼突破，這就首先要提到瑞士阿奇公司的Hyperspark。
在高速銑風行世界的今天，SEDM(電火花成形加工)并不見衰敗，而日益扮演重要角色。但對SEDM的效率提高更為迫切。似乎人們想到的第一個措施就是提高SEDM坐標軸的速度，這樣用來抬刀的非加工時間可以減少，然而，由於提高速度而帶來的好處僅限於小截面電極，特別是深型腔。此外，超過一定的速度加工就會不穩定，電極損耗明顯增加，效率反而下降，這是因為要保證足夠高的穩定放電，間隙中一定的污染是必須的，而不是愈乾凈愈好。太乾凈，伺服系統必須進給到使電極和工件非常接近，否則無法擊穿放電，在點火後要非常快的脫離，以免撞到工件表面，這就容易引起振蕩。伺服軸的高速和高加速度會在機構內產生很高的動載荷，影響機床的使用壽命，其實傳統的提高SEDM效率的手段是脈沖電源和適應控制，後者即人工智能沖洗等專家系統。阿奇公司的Hyperspark就是一種新的脈沖電源。
從脈沖電源著手提高加工速度，通常是加大脈沖電流，若損耗不變，則表面粗糙度加大，有更寬的放電間隙，這樣粗加工所節省的時間被更長的精加工抵消了。而且今後SEDM的主要應用場合在中小復雜型腔，大電流根用不上。理論上說在低損耗、加工表面粗糙度和放電間隙不變的前題下提高加工速度，只能是多通道放電，一個脈沖產生兩個凹坑。但這在機理層面上是否定的，EDM只能單通道放電，一個瞬間只能有一個放電柱，形成一個凹坑。可是能不能形成兩個緊靠?放電，也是一個脈沖打兩個坑的同樣效果呢？答案是肯定的，這就是阿奇公司的Hyperspark。
Hyperspark脈沖電源是將一個長脈沖放電形成要求尺寸的放電凹坑後，突加一個大電流，沖斷放電通道，在這過程中通道內壓力驟降，凹坑內過熱的材料蒸發和飛濺，形成第一次材料從工件上拋出。同時放電通道轉移開始形成第二個放電凹坑和第二次材料拋出。這樣就是一個脈沖形成連續的兩次放電。突加脈沖電流的想法并不新，而創新之處是如何正確找到突加電流中斷第一次放電的時間，它取決於間隙的微觀狀態和放電區域局部的幾何形狀下放電形成要求的凹坑尺寸的速度，憑借此次檢測，從而得到最佳放電頻率。這樣脈沖電流的增加，并不影響表面粗糙度、電極損耗和加工間隙，但加工效率是提高了。
從電流波形來看，第一波電流小一點，時間長一點，這樣兩次打出凹坑尺寸一致。第二次放電沒有擊穿過程，沒有出現瞬間的空載波，也就沒有電子轟擊陽極(工具電極)，雖然第二波電流大一點，時間短一點，通常損耗會大一點，但兩因素疊加扯平，電極損耗沒有變化。
Hyperspark脈沖電源從理論上說，在排屑條件好，型腔經過預銑，加工馀量均勻的情況下，加工速度可以提高一倍，而對如下實例，增產的幅度為25～40%。
例一，燕尾形薄板電極(15×1mm)加工深度20mm，不帶Hyperspark的電火花成機加工用時70min，用上Hyperspark僅需50min，也即速度提高40%。表面粗糙度，放電間隙和電極損耗都一樣。()采用抬刀排屑，長度損耗僅0.2mm);
例二，直徑20mm的球面電極，加工深度20mm，最終表面粗糙度要求Ra1.6μm，采用Hyperspark後速度提高25%;
例三，EDM3石墨薄片電極20×1mm，斜度1°，加上深度40mm，最終表面粗糙度Ra1.6μm，并要求均勻一致。不使用Hyperspark需230min，使用Hyperspark僅170min，速度提高了36%，采用抬刀排屑，電極長度損耗0.3mm，表面質量極好。
上述三個加工實例都是常見的型腔，面積不大，效果明顯。可見Hyperspark脈沖電源研發的方向和SEDM市場熱點完全合拍，非常適合加工中小型復雜型腔。還值得一提的是其PLS(自學系統)功能，它可連續記憶和分析平動加工在各個方向上的工作狀況，對於出現問題(間隙污染，起弧)的地方把位置和間隙狀況記下來，當下次要過此處前采取必要的調整措施(改變電參數和伺服參數)，逐步將故障排除。這是第一次將智能技術引進平動加工中。
總之，SEDM最新的發展是精密機床、精密伺服和精密的脈沖電源，是全方位的提高性能。既可以把伺服軸的加速度和速度調上去，以適應窄槽深腔的高抬刀要求，也可以調下來適應大面積小間隙精加工，特別是對於有廣闊天地的微細型腔，故在低電壓小電流加工中微調的性能大有改善。
和SEDM相比，WEDM在提高加工速度方面的研發是早了一步，繼2002年夏米爾公司的C.C.脈沖電源將最高切割速度推上400mm2/min後，各大品牌商幾乎全跟上了，按照各自的標準，有的達到了500mm2/min或更高。但夏米爾公司最近公開了它的脈沖電源波形，C.C.脈沖電源高速切割之謎終於揭開了。
C.C.脈沖電源和常規電源不一樣，是正反向放電，平均電壓當然為零，沒有電解作用，和過去的AE電源(無電解電源)比，反向不但有電壓而且還放電，效率肯定上去了。EDM業內人士都清楚，窄脈寬精加工時工件接負極，雖然損耗稍大但放電穩定，故在交換極性的放電中放電一定穩定，有利於效率的提高，損耗稍大可以用走絲速度稍慢來彌補。
上述Hyperspark和C.C.脈沖電源的研發，都是在EDM機理層面上取得突破，它使EDM性能的提升都有了質的飛躍。只要我們抓住機會，EDM新技術將會給模具工業注入新的活力。
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