电火花加工设备的探测选项从简单到复杂。以下是线材、沉降片和钻孔 EDM 的选项。

使用安装在主轴上的触发式测头进行在机探测通常用于 CNC 铣床,以加快和简化设置。在自动探测程序识别固定零件或工件夹持装置上的几个点的位置以建立零件在机器上的确切位置后,机器的 CNC 可以自动调整原始工作坐标系以匹配它。这消除了匀场、零件轻推和其他耗时的工作,否则这些工作将需要使零件调平和对齐以完美匹配机器的坐标系。

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电火花加工 (EDM) 设备也是如此,无论是用于线切割、沉降片还是钻孔 EDM 工艺,因为探测循环会自动建立工件和电极对齐和尺寸,以重置坐标系并计算 2D 或 3D 工件偏移。也就是说,EDM 设备并不总是需要触发式探头。在某些情况下,电极本身可以用作探针。

位于密歇根州奥本山的Makino模具技术部门的EDM 产品线经理 Brian Pfluger指出,虽然在 EDM 设备上进行探测并不新鲜,但使用探测的趋势不仅是为了减少设置时间,而且测量用于过程控制和验证的加工特征。在这里,他分解了三种 EDM 工艺的常见探测选项:

1.线切割

在线机器上最简单的探测形式是使用在低压设置下通电的电线来电触发零件。在某些情况下,此 2D 探测例程可用于识别程序起点并确定零件特征位置和尺寸。然而,使用这种方法的探测精度并不高,探测程序基本上仅限于定位边缘、拐角和孔中心。(大多数机床制造商为这些类型的探测程序提供固定循环。Pfluger 先生指出,像这样的固定循环在牧野的 Hyper I 控制器上具有类似平板电脑的界面,包括支持视频的超链接以及这些循环和其他循环的说明。)

线切割 EDM 使用的线探测拾取周期要求工件表面清洁且合格,没有碎屑和毛刺。此外,线材质量和线材清洁度也会影响探测拾取精度。表面可能有油或石蜡的劣质导线会降低探测精度。同样地,高速镀层线的探测精度不如传统的普通黄铜线,而提供最佳拾取精度的是 A 型镀层线。因此,使用高速涂层线的商店可能会考虑另一种探测方法。

例如,Makino Inc.为其由 Renishaw MP250 测头和 Erowa ITS 空气夹头组成的线切割 EDM 设备提供手动加载的触发式探测系统选项。该系统安装在机器上头的侧面,但设计使探头的中心线位于导线的中心线。这样,可以在整个可用机器行程内进行探测。使用此方法的探测精度为 ±1 微米。

触发式测头也很有价值,因为它可用于触发零件的顶部或侧面以建立 Z 轴平面。通过在零件顶部探测三个点,一侧三点,另一侧两点,可以建立一个角上的零点,可以调整机器的U和V轴,使线材垂直于工件工件坐标系可以根据被固定零件的真实位置重新设置。这对于非常大的零件特别有用,例如模具块,这些零件可能难以使用垫片和其他方法精确调平和定位,以精确对齐零件以匹配机器的原生工作坐标系。

当线加工多晶金刚石 (PCD) 刀片钎焊到切削工具主体上时,这种探测方法也是必要的。鉴于可用于在线性 X 和 Y 轴以及旋转 C 轴上对齐刀片的刀片平台上的小区域,无法使用机器的导线作为探针。在进行适当的前角线加工之前,需要对刀片上的几个点进行触发式探测,以确定刀片平台在锁定的 C 轴位置中的位置。

尽管触发式探测系统提供高精度并且在 PCD 刀片加工等情况下可能是必需的,但它们是昂贵的机器选项。因此,Pfluger 先生说,Makino Inc.开发了一种替代的、成本更低、但更手动的探测方法,称为 3D Plane Find,它使用的是大多数商店已经必须执行 3D 零件调平才能调整的通用百分表垂直于工件表面的 U 轴和 V 轴。

用户将百分表安装在机器的上头,并用它来寻找工件表面上三个点的位置,就像触发式测头一样。为此,设置人员将指示器定位在一个点,将指示器归零,然后单击机器控件上的“获取位置”按钮以记录该点的位置。然后将百分表移动到零件表面上的第二个点,安装人员调整头部的 Z 轴,直到百分表回到零,并且类似地记录该位置。对第三个点重复此操作后,在单击控件上的“计算角度”按钮后建立零件表面平面。然后可以调整线 U 和 V 轴,使线垂直于零件表面。此过程比自动触发式探测更慢且精度更低,

2.电火花放电加工机

与电火花线切割一样,沉降片机的电极可用作零件探针。但是,它同样不如更高级的探测选项准确。例如,石墨电极的表面可能有碎屑,铜电极可能有铣削产生的毛刺。这两种情况都会限制探测的准确性。

这就是为什么使用工具球系统进行探测变得越来越普遍的原因。这些系统使用两个刚性工具球,一个安装在机器主轴上(通过 3R、Erowa、Hirschmann 或类似接口),另一个使用简单的磁性底座安装在机器工作台上。施加在主轴球上的低电压(约 5 伏)用于在零件上电触发点。

对于每个新工作,首先必须建立主轴球中心位置和台球中心(因此是电极和零件)之间的相关性。台球在台面上的位置并不重要。事实上,它通常必须根据要加工的新零件的尺寸或几何形状进行移动。

主轴球通过触碰零件来确定零件在工作台上的实际位置,从而对零件产生偏移。Makino的 Hyper I 控件为此提供了七个固定循环,其中四个最常见的是板中心、孔中心、角查找和测量角度功能。台球用于确定真实的电极尺寸、位置和偏移量。常见的固定循环包括板定心,这是一种四面拾取功能;孔居中;三点以圆柱形电极的内径或外径为中心。

用户可以选择在加工作业之前设置所有电极以建立每个电极的偏移量,或者可以将探测程序合并到加工程序循环中。使用后一种方法,机器自动执行探测程序以确定电极中心位置,因为在程序操作期间将每个新电极加载到机器中。

事实上,Pfluger 先生说,Makino Inc.为其名为 EDcam 的沉降片 EDM 设备提供离线编程软件,该软件可以使用电极和工件的 3D CAD 数据进行离线探测常规编程,以替代机器上的传统编程。该软件还根据 CAD 模型自动计算放电面积,以确定适当的 EDM 功率设置。该公司将在四月份发布一个版本的 EDcam,它提供了一个类似于 Hyper I 控件的界面。这样,机器设置和离线编程的界面是相同的。

3.钻孔电火花

对于航空航天和发电应用,例如在涡轮叶片和叶片的轮廓翼型表面上钻冷却膜孔,触发式探测是必不可少的。这主要是由于在五轴 EDM 设备上钻孔的工件的性质。

因为这些部件通常是铸件,所以从一个部件到另一个部件可能存在差异。在钻孔之前,通常需要对每个叶片或叶片翼型特征进行六点探测程序,以调整真实的铸件尺寸并确定机器上的实际翼型几何形状和位置。

对于这些应用,可以使用触发式探测系统,该系统在探头和机器内部的数据接收器之间具有光学或无线电通信功能,例如 Renishaw 光学 OMP 400 或无线电 RMP 600。Pfluger 先生说真的没有t 两者之间的成本或准确性差异。但是,如果车间有多个紧密安装在一起的紧凑型机器(例如钻孔 EDM 单元),则在使用光学系统时可能会出现干扰/通信错误问题。对于这种情况,无线电通信更安全,因为可以在特定机器上使用特定频率。

尽管探测对于这些应用至关重要,但一些车间选择不执行在机探测,因为它可以减少机器实际加工的时间。相反,他们可能会在坐标测量机 (CMM) 上执行离线探测,并将测量的偏移量传输到机器 CNC 中的偏移量寄存器。这需要标准化托盘工件夹持方法,以便在机器和 CMM 上进行可重复的零件定位。

用于过程控制的 EDM 机床探测

Pfluger 先生说,虽然许多 EDM 用户了解探测对加快设置的价值,但有些人并未充分挖掘探测在测量加工特征的大小或确定其位置方面的潜力,这对统计很有价值过程控制 (SPC) 分析和加工验证。这些探测程序可以作为零件程序的一部分包含在内,以便在 EDM 过程完成后自动进行特征测量。可以导出和保存测量数据,例如孔的直径或其中心位置。

虽然不可能使用生产零件的同一台机器来测量它,但可以在零件从机器中取出之前通过探测来验证过程。这是通过在机上探测测量与合格零件上的主 CMM 检测设备之间建立相关性来完成的。如果在机探测测量数据显示存在差异,则可以进行调整并执行额外的加工以使零件更接近标称目标值。通过相关性,如果机器上的探测测量值符合规范,用户就可以确信零件可以从机器中取出,而无需返工。

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