Niches verkennen met nieuwe EDM-technologieën

Extreme Wire EDM, gevestigd in Grandville, Michigan, is een machinewerkplaats met geavanceerde draaimogelijkheden. U zult echter geen conventionele draaibanken aantreffen in de schone fabriek in het Midwesten.

De winkel is gespecialiseerd in draadvonkbewerking (EDM) en opende zijn deuren in 1998. Kort daarna richtte het zijn pijlen op draadvonken voor grote matrijs- en matrijscomponenten. De broers en mede-eigenaars van de winkel, Karl en Brian Bernt, beseffen dat dit soort werk waarschijnlijk in de Verenigde Staten zal blijven en zullen draadmachines met grote capaciteit blijven kopen voor die industriële segmenten. Extreme Wire EDM is zelfs de eerste winkel in de VS die een Robofil 640CC installeert, een draadmachine vervaardigd door AgieCharmilles (Lincolnshire, Illinois) die werkstukken kan opnemen die zo zwaar zijn als 6.614 pond en zo groot als 1.300 × 1.000 × 510 mm. Een tweede dergelijke machine is momenteel in bestelling omdat de eerste zo druk is.

Dat gezegd hebbende, de broers hebben geen tunnelvisie; ze zijn voortdurend op zoek naar andere potentiële bewerkingsniches die ze met de nieuwste EDM-technologieën kunnen nastreven. De laatste tijd wint de werkplaats complexe draaiklussen met behulp van spindeltechnologieën die speciaal zijn ontwikkeld voor draadvonken. Hoewel een deel van dat werk een aanvulling vormt op de forse matrijscomponenten die door de werkplaats gaan - geharde kern en uitwerppennen, bijvoorbeeld - heeft het vermogen om onderdelen van vrijwel elke hardheid tot een diameter van 0,19 inch te draaien zonder de gereedschapsdruk en hitte die gepaard gaan met het draaien van draaibanken, opende nieuwe kansen in nieuwe markten.

Wat indrukwekkend is, is dat de winkel EDM-draaimogelijkheden heeft toegevoegd terwijl de technologieën nog vers waren en ondanks het feit dat er geen werk was, meteen in de rij stond voor de apparatuur. Het op zo'n proactieve manier toevoegen van toonaangevende bewerkingstechnologieën vergt een zekere mate van discipline en een vleugje chutzpah. Dat komt omdat de initiële investering die nodig is om een ​​nieuwe bewerkingstechnologie te implementeren over het algemeen hoog is. De kosten nemen dan vaak af naarmate meer winkels de technologie beginnen te accepteren en over te nemen. Bovendien bestaat de kans dat de dure nieuwe apparatuur een tijdje blijft staan ​​voordat ze geld verdienen, omdat klanten niet bekend zijn met de alternatieve technologie en het potentieel voor hun specifieke toepassingen.

Extreme Wire EDM kan dit rechtvaardigen. Door nieuwe technologie te integreren zonder dat er werk voor in de plaats komt, kan de winkel vertrouwd raken met zijn mogelijkheden, nuances en beperkingen. Deze "oefentijd" stelt de winkel in staat om een ​​voorsprong te nemen op de leercurve en het proces te verfijnen voordat het de mogelijkheid aan zijn klanten aanbiedt.

EDM-draaien met hoge snelheid

De werkplaats biedt momenteel twee EDM-draaiprocessen aan:draaien via continue werkstukrotatie en AgieCharmilles' "turn-while-burn"-techniek, die het indexeren van het werkstuk synchroniseert met draadaanvoer. Beide zijn geschikt voor werkstukken van vrijwel elke hardheid.

De eerste methode maakt gebruik van een draagbare H80R.MAC hogesnelheidsspil van Hirschmann Engineering USA (Elgin, Illinois) die een paar jaar geleden is gekocht. Deze spindel roteert werkstukken zo snel als 1.500 tpm, terwijl de draad van de machine in X- en Y-assen beweegt om het gewenste onderdeelprofiel te branden. Deze hulpspil kan worden gebruikt op elk van de zes EDM-eenheden van de winkel. Het kan draaien op de A- of B-as, afhankelijk van of het in lijn met de X- of Y-as van de machine is georiënteerd.

De onderwaterspindel is gemaakt van roestvrij staal en meet 180 × 195 × 98 mm en heeft een AC-aandrijving met variabele snelheid. Het wordt vastgeschroefd aan de tafel van een machine en wordt aangesloten op een besturingseenheid die de snelheid regelt. Extreme Wire EDM houdt de besturingseenheid op een kar zodat deze naar de machine kan worden gereden die de spil nodig heeft. Precisie spantangen worden gebruikt om de werkstukken vast te zetten voor het draaien.

Terwijl conventionele draaibewerkingen meerdere gereedschapsgangen vereisen om materiaal te verwijderen, erodeert EDM-draaien al het materiaal dat moet worden gesneden bij elke voor- en nabewerkingsgang. Doorgaans zal de werkplaats één voorbewerkingsgang en één of meer afwerkingsgangen nemen, afhankelijk van de gewenste oppervlakteafwerking. Dit is anders dan typische draadvonkbewerkingen waarbij slakken massief materiaal uit een werkstuk worden gesneden. Zodra het gedraaide profiel is voltooid, snijdt de draad het onderdeel uit de voorraad en het onderdeel zakt zachtjes naar de bodem van de met diëlektrische gevulde tank van de machine. De werkplaats voert alle draaibewerkingen volledig onder water uit om een ​​effectieve spoeling te garanderen.

Mike Wysocki is de draadvonktechnicus van de winkel die veel van de eerste experimenten met de hogesnelheidsspil uitvoerde. De heer Wysocki suggereert dat het optimaliseren van EDM-draaibewerkingen vergelijkbaar is met het bepalen van de beste combinatie van spilsnelheden en voedingen voor een conventionele CNC-draaibank. Voor werkzaamheden met een kleine diameter zijn bijvoorbeeld hogere spiltoerentallen vereist. In de meeste gevallen zal de winkel PEPS-programmeersoftware van Vero International, Inc. (Wixom, Michigan) gebruiken om het onderdeelprofiel te schetsen en het onderdeelprogramma te genereren op basis van de tekening van een klant.

De gebroeders Bernt geven toe dat het soms een uitdaging is om klanten de voordelen van dit alternatieve type draaien te laten begrijpen. Sommige armatuurwinkels denken bijvoorbeeld dat ze geharde componenten sneller en goedkoper in eigen huis kunnen maken, ondanks het feit dat er meerdere stappen nodig zijn. Ze moeten over het algemeen de voorraad op een draaibank draaien, deze verzenden voor warmtebehandeling (wat het bewerkte onderdeel kan vervormen) en vervolgens aanvullende bewerkingen of slijpbewerkingen uitvoeren om het onderdeel op de uiteindelijke maat te krijgen. Draadvonken kan gehard materiaal nauwkeurig in één opspanning draaien, waardoor niet alleen het aantal keren dat een winkel een onderdeel moet aanraken, wordt verminderd, maar ook de totale productiekosten worden verlaagd.

Draadvonken is ook effectief voor Porcerax II, een poreus metaal dat gassen door het materiaal laat dringen om gerichte ventilatie van moeilijk toegankelijke schimmelgebieden mogelijk te maken. Conventioneel machinaal bewerken of slijpen heeft de neiging om materiaal in de poriën te duwen, waardoor het ontluchtingsvermogen wordt verminderd. Dit gebeurt niet met EDM.

Gelijktijdig draaien en branden

Kort na de aankoop van de Hirschmann hogesnelheidsspil, investeerde de winkel in een AgieCharmilles Robofil 240 EDM-eenheid die was uitgerust met de optionele "draai-terwijl-brand"-functie. De spil die voor deze bewerkingen wordt gebruikt, biedt een servogestuurde, rechts- en/of linksdraaiende indexeringsrotatie die is gesynchroniseerd met de draadaanvoer op de X- en Y-as. Hierdoor kan de machine spiraalvormige geometrieën en andere complexe vormen produceren. De machine en de indexeerspindel worden als een pakket gekocht omdat er speciale servo's en aanverwante componenten nodig zijn om de machine zijn zorgvuldig gechoreografeerde bewegingen te laten produceren.

Enkele voorbeelden worden getoond in de afbeelding rechtsboven, die een verzameling componenten met spiraalvormige geometrieën bevat. Het kan moeilijk zijn voor te stellen dat elk van deze kenmerken is gemaakt van EDM-draad die de hele doorgang normaal bleef op de middellijn van het werkstuk.

Extreme Wire EDM doet het grootste deel van de programmering voor deze machine handmatig. Het heeft echter gecommuniceerd met Vero International, dat programmeersoftware ontwikkelt voor turn-while-burn-operaties binnen zijn PEPS CAM-pakket. De CAD/CAM-afbeelding rechts toont twee identieke, gebogen nokkengleuven aan weerszijden, vervaardigd uit buismateriaal. De truc is om de voorraad heen en weer te draaien terwijl de draad beide slots tegelijkertijd doorsnijdt (zie de videosimulatie bovenaan deze pagina). Deze softwarefunctie is erg nieuw. Tijdens mijn bezoek in augustus 2008 heeft de winkel zelfs de eerste testsnede van het nokonderdeel uitgevoerd met behulp van een door PEPS gegenereerd onderdelenprogramma.

De spil die wordt gebruikt op de draai-terwijl-brandmachine kan ook worden gebruikt voor discrete indexering. Het rechthoekige inzetstuk in de afbeelding hierboven is een goed voorbeeld van hoe dit kan worden gebruikt om een ​​prismatisch onderdeel te maken van massief rond materiaal. Na het aangeven van het materiaal dat in de spil is geïnstalleerd, snijdt de machine tegenoverliggende zijden weg en indexeert vervolgens het werkstuk 90 graden om de andere twee zijden te snijden. Dit elimineert de noodzaak om het onderdeel meerdere keren aan te geven, wat nodig zou zijn bij een spil die geen indexeringsmogelijkheid heeft. Indexeren is ook handig bij het maken van inkepingen of andere platte elementen in een gedraaid onderdeel in één opstelling.

Hirschmann zou een hogesnelheidsspil ontwikkelen die ook voor dergelijk indexeringswerk kan worden gebruikt. Een van de aankomende spantangbestellingen van de winkel is hiervoor een perfecte kandidaat. De winkel kan het profiel van een spantang omdraaien en indexering gebruiken om de gelijkmatig verdeelde sleuven van de spantang in één opstelling te maken.

Bronnen beschikbaar en bij de hand houden

De winkel investeert zwaar om de benodigde EDM-gereedschappen en verbruiksartikelen bij de hand te houden. Het heeft bijvoorbeeld meerdere soorten draad op voorraad in maten variërend van 0,01 tot 0,013 inch. Door het elimineren van de tijd om dergelijke artikelen te bestellen, kan de winkel sneller taken voor zijn klanten omdraaien. De EDM-gatboor is ook uitgerust met een universele staafgeleider, zodat het niet nodig is om een ​​groot aantal speciale geleiders voor specifieke staafdiameters te kopen. De universele geleider past zich aan verschillende hengelmaten aan, waardoor de winkel 40 verschillende hengeldiameters kan stockeren, maar niet 40 verschillende gidsen. Hoewel de universele gids aanvankelijk duur was, is het erg handig geweest om het maken van gaten in de winkel te versnellen.

En hoewel de machines van de winkel duidelijk kostbare middelen zijn, vinden de gebroeders Bernt het niet erg om er een of twee stil te laten staan. Klanten zullen vaak uit het niets bestellingen plaatsen, dus een inactieve machine kan worden ingesteld om die taken meteen uit te voeren. Vanwege deze hete banen werkt meneer Wysocki gewoonlijk in de nachtploeg. Zo, een klus die om 17.00 uur binnenkomt. kan worden ingesteld om 's avonds te werken en de volgende ochtend klaar te zijn. Omdat nachtdiensten voor de meeste mensen niet echt leuk zijn, laten de gebroeders Bernt meneer Wysocki vier dagen per week werken, zodat hij beloond kan worden met driedaagse weekenden.

Wat nu?

Hoewel sommige van de werkstukken die de winkel ontvangt een startgat hebben, promoot de winkel zijn boorcapaciteit als een service aan zijn klanten. De winkel blijft zeer groot werk binnenhalen en de bestaande EDM-gatboor heeft nauwelijks de capaciteit om dergelijke werkstukken te accepteren. Voorlopig is een aangepast 6-inch stijgblok toegevoegd om de kolom van de boormachine te verhogen, zodat deze startgaten kan maken voor onderdelen tot 20 inch. De winkel zal echter waarschijnlijk een grotere boormachine met vaste tafel toevoegen.

En hoewel draadvonken hun specialiteit is, kijken de broers ook naar apparatuur voor het maken van chips. In overeenstemming met hun wens om geavanceerde technologieën te integreren, overwegen ze werktuigmachines toe te voegen die gelijktijdig vijfassige bewerkingen kunnen uitvoeren, omdat niet alle werkplaatsen die mogelijkheid bieden. Als dat gebeurt, zullen we deze winkel misschien in de toekomst opnieuw bezoeken om hun successen te profileren met het implementeren van nog een andere geavanceerde bewerkingstechniek.

Klik hier voor meer informatie over andere leveranciers:Advantage Engineering Inc. en GF Machining Solutions LLC