Nieuwe automatisering maakt EDM's sneller en efficiënter

Hoewel EDM's de voordelen bieden dat ze nauwe toleranties aanhouden, aan bijna elk metaal werken en zeer geschikt zijn voor delicate of kwetsbare onderdelen, zijn deskundige operators voor de machines steeds moeilijker te vinden en kunnen robots het gat niet altijd opvullen. Geautomatiseerde processen in de machines, nieuwere ontwerpen en functies van Industrie 4.0 helpen het probleem op te lossen.

Eric Ostini, productmanager voor GF Machining Solutions (Lincolnshire, IL), wiens vader en grootvader beiden met EDM werkten, zei:"Nadat ik was afgestudeerd en dacht dat ik alles over EDM wist, vertelde mijn vader me dat na een paar jaar in het vak Ik zou beseffen dat ik niets van EDM af wist, want vroeger zouden ze eigenlijk naar de generator kunnen luisteren en weten wat ze op de machine moeten aanpassen. Tegenwoordig is alles geautomatiseerd. Je weet niet wat je in het verleden moest doen om deze machines te laten werken. Je drukt gewoon op een knop en ze werken.”

Machinefabrikanten hebben het voor operators overbodig gemaakt om het "wat" en "waarom" van wat er intern gebeurt te begrijpen, waardoor hun gebrek aan kennis en ervaring wordt goedgemaakt.

"We maken dingen meer geautomatiseerd, niet alleen omdat de technologie in die richting gaat, maar ook vanwege de kennis van de mensen die de apparatuur gebruiken", voegde Ostini eraan toe. “Het is heel moeilijk om goede operators te vinden. Als je de machine meer geautomatiseerd kunt maken, zodat hij veel kan wat een goede machinist kan, dan kan zelfs een middelmatige machinist schitteren.”

Bij Belmont Equipment and Technologies (Madison Heights, MI) verifieert een intern ontwikkeld circuit voor multi-lead onderdeeldetectie op een werkstukopspanning van een klant dat onderdelen correct worden geladen door sensoren aan te raken, waardoor het verkeerd laden van een onderdeel en de tijd wordt geëlimineerd. -verslindende tussenkomst van de operator in het installatieproces.

Het bedrijf heeft ook bewerkingssoftware ontwikkeld om gebruik te maken van ingebouwde technologie met de mogelijkheid om deze te bewerken om aangepaste instellingen voor specifieke toepassingen te creëren. "Afhankelijk van de capaciteiten of kennis van de machinist, zijn de machines zo gemaakt dat de beginner de machine kan bedienen met voorinstellingen en de gezel om instellingen aan te passen voor taakspecifieke toepassingen, die vervolgens kunnen worden uitgevoerd door iedereen die volgt", zegt Tony Tyll, vice-president directeur operaties voor Belmont.

Pallets voor onderdelen en elektroden

Net als andere soorten werktuigmachines, kunnen EDM's palletwisselaars gebruiken om het productieproces te automatiseren, volgens Greg Langenhorst, technisch marketingmanager voor MC Machinery Systems Inc. (Elk Grove Village, IL), een full-line distributeur van werktuigmachines, waaronder Mitsubishi EDM's. “Als je geautomatiseerde opstellingen gebruikt voor draadvonken of zinkvonken, worden werkstukken, zowel voor zinkelektroden als onderdelen, meestal opgesteld op een gereedschapsbasis met referenties. Een zinkelektrode zou bijvoorbeeld op een gereedschapspallet kunnen worden opgesteld. Het grafiet zou in de grafietfrees gaan voor bewerking, dan automatisch worden verplaatst en in een boorkop worden geplaatst voor inspectie door een CMM.”

Voor geautomatiseerde draadvonkenproductie van kleinere onderdelen, gebruiken Mitsubishi EDM's een Mitsubishi zes-assige robot om werkstukken in en uit de EDM te wisselen. In dit gelede systeem kan het werkstuk verticaal of horizontaal zijn, met de goede kant naar boven of ondersteboven of onder een hoek omdat de robot dat type articulatie aankan.

“Voor grotere werkstukken gebruiken we System 3R of Erowa robots. Over het algemeen hebben die units een vaste vlakke grijper die het werkstuk uit het gereedschapsrek grijpt en precies in dezelfde richting op de machinetafel legt. Een robot zou een flip-type of roterende grijper nodig hebben om de kop en tafel op een zinklood te laden of hangende elektrodeblanco's om te keren op de tafel van een grafietmolen, "zei Langenhorst.

De Erowa Compact 80 is een relatief nieuwe robot die elektroden en werkstukken kan verwisselen op een zinkvonk in de Z-as. Hij verwerkt pallets tot 11,8 × 11,8″ (300 × 300 mm) met onderdelen tot 176 lb (80 kg). "Het kan worden gebruikt om een ​​werkcel te maken als je het tussen een grafietmolen en een zinklood plaatst", zegt Langenhorst. "Het kan grafietblanks in de molen laden en afgewerkte elektroden eruit trekken, en vervolgens de werkstukken op het zinklood laden en de elektroden vers uit de molen pakken en ze meteen gebruiken."

Hij merkte op dat een van de EDM-klanten van MC Machinery een matrijzenmakerij is die grote, rechthoekige armaturen van het frametype gebruikt. “Ze kunnen één groot onderdeel of meerdere werkstukken op dat frame/de tafel laden, net zoals je normaal zou doen op de EDM als je het 's nachts of in een weekend wilt laten draaien. Er is één frame nodig met vier of vijf verschillende afgewerkte stukken en een ander geladen frame wordt er weer in geplaatst. De werkstukken zijn vooraf van de machine op het frame/de tafel afgesteld, zodat ze allemaal vierkant en waar zijn. Vervolgens kunnen alle nulpunten door CMM worden gelokaliseerd en naar de machine worden gestuurd om te worden geladen met het onderdeelprogramma om machinetijd te besparen, of worden gemeten zodra ze met de draad op de machine zijn geladen voordat het programma wordt uitgevoerd."

Om de mogelijkheden van zelfs niet-experts te verbeteren, heeft Makino Inc. (Auburn Hills, MI) onlangs een reeks functies voor bewaking op afstand uitgebracht, HyperConnect genaamd, en heeft het verschillende functies in zijn bestaande Hyper-i-besturingssysteem ontwikkeld om de mogelijkheden van de operator te verbeteren, waaronder de E- Tech Doctor-functie die de kennis en ervaring van een geavanceerde operator vastlegt en deze omzet in een gemakkelijk te gebruiken functie voor operators van alle vaardigheidsniveaus.

"Door de intelligentie en het vermogen van onze adaptieve energietechnologieën te verbeteren, wordt het vaardigheidsniveau van de machinist verminderd dat nodig is om hoogwaardige resultaten te bereiken", zegt Brian Pfluger, Makino EDM-productmanager. "De machine kan meer zelf doen door een robuuster, zelfaanpassend vermogen te hebben, en dit maakt de operators vrij om hun tijd te besteden aan andere winkelactiviteiten."

Als een fabrikant robots gebruikt, zijn sommige draad- en zinkvonkmachines van Sodick Inc. (Schaumburg, IL) uitgerust met gesegmenteerde valtankdeuren om de binnenkant van de machines toegankelijk te maken voor robotarmen. "Hoe meer je sommige van deze processen kunt automatiseren, [operators] kunnen aan belangrijkere dingen werken of aan meer dingen tegelijk", zegt Evan Syverson, additive business development manager bij Sodick.

Om haar EDM's eenvoudiger en gemakkelijker te bedienen te maken, heeft MC Machinery Systems een op kennis gebaseerd systeem gecreëerd. Een draadvonkmachine gebruikt bijvoorbeeld verschillende draaddiameters en bewerkt verschillende werkstukmateriaalsoorten en -diktes. “Voor elk type job hebben we wat we E-Packs noemen, dit zijn vermogensinstellingen, voedingssnelheidswaarden en freesoffsetwaarden die betrekking hebben op specifieke jobs. Een datatabel in de machinebesturing heeft al die informatie, zodat de operator alleen vragen over de machinebesturing hoeft te beantwoorden om het type draad, het werkstukmateriaal en de dikte en de gewenste nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking te kiezen. De machine rekent het allemaal voor ze uit. Als er één of vijf passen nodig zijn, doet de machine dat helemaal alleen.

“We hebben ook een schuifbalk op de machinebesturing die de keuze biedt tussen snelheid aan de linkerkant en nauwkeurigheid aan de rechterkant”, vervolgt Langenhorst. “Als je de schuif naar rechts duwt, vertraagt ​​het de machine en worden de hoeken nauwkeuriger. Als je niet zoveel nauwkeurigheid nodig hebt en je wilt snelheid, duw je hem helemaal naar links. Als je iets er tussenin wilt, kun je dat kiezen.”

Besturing voor robots maken

Toen Ostini van GFMS zei dat een operator met een basiskennis van EDMing slechts op een knop hoeft te drukken om de machine te laten werken, bedoelde hij dat letterlijk. Dankzij softwarewijzigingen kan een operator het vermogen aanpassen door op één knop te drukken, afhankelijk van wat hij wil doen.

Als de machinist 10-15% sneller wil snijden dan standaard, kan hij op een knop drukken en past de software alle generatorinstellingen aan. Omgekeerd, zei Ostini, laten we zeggen dat het vrijdag is en tijd om naar huis te gaan. De machinist kan op een knop drukken en de machine gaat in de conservatieve of eco-modus. In dit geval vertraagt ​​de draad drastisch.

In het verleden zou dat tot onnauwkeurigheden in het onderdeel leiden, zei Ostini. "Maar omdat we de technologie rond deze instelling hebben ontwikkeld, hebben we de generator aangepast zodat we nog steeds dezelfde nauwkeurigheid behouden, maar hij bespaart 30-35% op zijn draadverbruik." GFMS heeft vergelijkbare automatisering met één knop toegevoegd aan de kant van de diesinker.

GFMS heeft ook meet- en validatiefuncties toegevoegd aan EDM's met behulp van scopes en Renishaw tasters om er zeker van te zijn dat de machinist een taak correct heeft ingesteld. Na het snijden kunnen de sonde en de scoop opnieuw worden gebruikt om de taak te valideren voordat het werkstuk wordt verwijderd.

"In onze CUT 1000-machines hebben we bijvoorbeeld een systeem genaamd IVU [integrated vision unit], dat meet wat er is gesneden en u vertelt voordat u het onderdeel uit de machine haalt of het onderdeel correct is gesneden", zei Ostini. "Zo niet, dan repareer je het daar of schrap je het."

Belmont Equipment and Technologies biedt verschillende modellen die zijn ontworpen rond de mate van automatisering die de klant nu of in de toekomst wil doen. "Dit kan oplossingen met zich meebrengen variërend van een compleet robotsysteem tot een voorbedraad ontwerp met mechanische veranderingen die later een gemakkelijke toevoeging mogelijk maken", aldus Tyll.

Industrie 4.0 en gegevensanalyse

Hoewel gekwalificeerde operators moeilijk te vinden zijn, helpen sommige elementen van Industrie 4.0 om het verschil te maken door efficiëntie in operaties te creëren. Een van de doelstellingen van Industrie 4.0 is het creëren van de mogelijkheid om machinegegevens te verzamelen die kunnen worden geanalyseerd om problemen te identificeren.

"Veel klanten zijn op zoek naar de gegevensfeedback die hen de kennis van het proces geeft om te analyseren hoe ze hun machines op de meest efficiënte manier kunnen bedienen", aldus Tyll. “Daarnaast stelt het hen in staat om problemen te identificeren voordat ze beginnen. Met verschillende offline softwarepakketten die de analytische kant afhandelen, werken we samen met onze klanten om de verbindingen tot stand te brengen die nodig zijn voor de feedback.”

Probleemoplossing is een belangrijk onderdeel van Industrie 4.0, beaamt Ostini. "Als je iets ziet, wil je weten waarom", zei hij. "En daar moeten de analyses intuïtiever zijn." Hij gaf een voorbeeld van een winkeleigenaar die kijkt hoe lang een machine al dan niet snijdt. Hij merkt in de data dat het om 16.00 uur meer uit dan aan lijkt te zijn, en vraagt ​​zich af waarom dat zo is.

"Dat is wanneer je naar andere gegevens moet kunnen kijken", zei Ostini. "Het kan onderhoud zijn, of uitval vanwege een alarm, of uitval omdat de operator een onderdeel aan het opzetten is." Een bedrijf in Indiana deed dat en merkte gedurende de week een constante hik op. Dus ze keken naar de gegevens en merkten op dat het bij een wisseling van dienst was. Er was een dip in de productie omdat de machinist die wegging een baan in de machine had en de machinist die eraan kwam niet wist wat het was, dus hij moest het uitzoeken. Als gevolg hiervan voegde het bedrijf 15 minuten toe aan elke dienst om een ​​overlap te creëren, zodat de twee operators een overdracht konden doen. Het bedrijf maakte een schatting van de wijziging na een jaar en realiseerde zich dat ze $ 100.000 bespaard hadden, zelfs rekening houdend met het extra loon van de operator.

Float-sensoren voorkomen morsen

Sodick heeft zijn EDM's toegankelijk gemaakt voor robots en de toegang voor mensen gemakkelijker gemaakt met zijn drop-tankdeuren. De functie bevindt zich op de ALN-serie draadvonken en de AG-serie zinkmachines.

"Het is vooral handig op het gebied van automatisering, want in plaats van dat iemand fysiek de deur opent, is de deur laag genoeg zodat een robot binnen kan komen om je gereedschap of je werkstuk te vervangen", zegt Syverson.

Door de uit meerdere segmenten bestaande wanden van de deur die in elkaar zakken, kan een tank gedeeltelijk worden geopend. Hierdoor hebben operators toegang tot het werkstuk zonder de tank volledig te legen en de deur helemaal te openen. Ook heeft de deur een vlottersensor, zei Syverson. “Dus die tank loopt tijdens het verspanen vol met diëlektricum en je wilt natuurlijk niet de deur laten zakken met een tank vol vloeistof. Als het waterpeil te hoog is, stopt het eigenlijk bij het waterpeil in plaats van verder te dalen, waardoor een accidentele lekkage wordt voorkomen.”

De AG-zinkloodserie is voorzien van gekoelde lineaire motoren en een C-asoptie die kan draaien met snelheden tot 2000 tpm.

Bij Makino zijn nieuwere machines in staat om meer zelf te doen. Opties zijn onder meer geautomatiseerde gereedschapswisselaars voor zinkvonken, en een automatisch draadinrijgsysteem voor draadvonken, die beide de onbemande werking van de machine verlengen. Automatisering op een hoger niveau omvat doorgaans het gebruik van robotica om het werkstuk te verwisselen om het machinegebruik te verbeteren, en kan het onderhoud van meerdere machines door één robot omvatten.

De nieuwe HyperConnect biedt vier functies om toegang op afstand en netwerkcommunicatie te verbeteren wanneer de machines zijn aangesloten op een intern netwerk. Met EDM Mail heeft de machine de mogelijkheid om e-mailupdates over de machinestatus te verzenden, inclusief machinestilstand, een poging om machinestilstand en productieverlies tot een minimum te beperken. Met EDM Viewer kan de operator de machinebesturing op afstand bewaken en openen op een pc of smart device. Hierdoor kan een machinist precies 'zien' waar en wat de machine doet tijdens onbeheerd gebruik. Met Machine-to-Machine Viewing kan de machinist elke andere op het netwerk aangesloten Hyper-i-besturing direct vanaf de machinebesturing bekijken zonder zijn werkgebied te hoeven verlaten. En met PC Viewer kan de operator alle programma's en gegevens van een netwerk-pc openen en weergeven op het 24″ (610 mm) display van de machine. Met deze functie kan de operator elke taak uitvoeren die nodig is om de machine te bedienen vanaf de Hyper-i-besturing, inclusief andere gespecialiseerde software zoals Microsoft Office of gespecialiseerde CAD/CAM-software.

Naast de eerder genoemde E-Tech Doctor, heeft Makino verschillende andere functies van het Hyper-i-besturingssysteem ontwikkeld, waaronder meerdere voorgeprogrammeerde oppakcycli (inclusief het nivelleren van een werkstuk zonder dat interne sondes nodig zijn), meetverificatie en het volgen van machinegebruik en rapportage.

"Het idee van de gebruiksvolgfunctie is om een ​​winkel te voorzien van de nodige tools om de effectiviteit en efficiëntie van hun huidige processen te bewaken, wat een veelvoorkomend gebrek is voor de meeste winkels", aldus Pfluger. "Deze nieuwe trackingtool biedt de mogelijkheid om het machinegebruik 24/7 te meten en verbeterpunten te identificeren."