새로운 EDM 기술로 틈새 탐색

미시간주 그랜드빌에 위치한 Extreme Wire EDM은 선삭 가공 능력을 갖춘 기계 공장입니다. 그러나 깨끗한 중서부 시설에서는 기존의 선반을 찾을 수 없습니다.

전선 방전 가공(EDM)을 전문으로 하는 이 공장은 1998년에 문을 열었습니다. 얼마 지나지 않아 대형 몰드 및 다이 부품을 위한 와이어 EDM 작업에 눈을 돌렸습니다. 형제와 상점 공동 소유주인 Karl과 Brian Bernt는 이러한 유형의 작업이 미국에 남아 있을 가능성이 높다는 것을 깨닫고 해당 산업 부문을 위한 대용량 와이어 머신을 계속 구매합니다. 실제로 Extreme Wire EDM은 AgieCharmilles(일리노이주 링컨셔)에서 제조한 와이어 머신인 Robofil 640CC를 설치한 미국 최초의 매장으로, 최대 6,614파운드와 최대 1,300 × 1,000 × 510mm의 공작물을 수용합니다. 첫 번째 기계가 너무 바빠서 두 번째 기계가 현재 주문 중입니다.

그렇지만 형제에게는 터널 비전이 없습니다. 그들은 최신 EDM 기술이 추구할 수 있는 다른 잠재적인 가공 틈새를 지속적으로 찾습니다. 최근에는 와이어 EDM을 위해 특별히 개발된 스핀들 기술을 사용하여 복잡한 선삭 작업을 수주했습니다. 이러한 작업 중 일부는 작업장을 통과하는 무거운 금형 구성요소(예:경화 코어 및 이젝터 핀)를 보완하는 반면, 선반 선삭과 관련된 툴링 압력과 열을 제외하고 거의 모든 경도의 부품을 직경 0.19인치로 돌릴 수 있습니다. 새로운 시장에서 새로운 기회를 열었습니다.

인상적인 것은 기술이 신선하고 장비에 즉시 정렬된 작업이 없음에도 불구하고 작업장이 EDM 선삭 기능을 추가했다는 것입니다. 이러한 사전 예방적 방식으로 선도적인 가공 기술을 추가하려면 규율과 약간의 훈계가 필요합니다. 새로운 가공 기술을 구현하기 위해 필요한 초기 투자가 일반적으로 높기 때문입니다. 그러면 추가 상점이 기술을 수용하고 채택하기 시작하면서 비용이 감소하는 경우가 많습니다. 또한 고객이 대체 기술과 특정 응용 프로그램에 대한 잠재력에 익숙하지 않기 때문에 값비싼 새 장비가 잠시 동안 방치되어 돈을 벌 수 있을 가능성이 있습니다.

Extreme Wire EDM은 이것을 정당화할 수 있습니다. 대기 중인 작업 없이 새로운 기술을 통합함으로써 매장은 기능, 뉘앙스 및 제한 사항에 익숙해질 수 있습니다. 이 "연습" 시간을 통해 매장은 학습 곡선에서 앞서 시작하고 고객에게 기능을 제공하기 전에 프로세스를 개선할 수 있습니다.

고속 EDM 터닝

현재 이 공장은 연속 공작물 회전을 통한 선삭과 공작물 인덱싱을 와이어 공급과 동기화하는 AgieCharmilles의 "번 중 회전" 기술의 두 가지 EDM 선삭 프로세스를 제공합니다. 둘 다 거의 모든 경도의 공작물에 적합합니다.

첫 번째 방법은 몇 년 전에 구입한 Hirschmann Engineering USA(Elgin, Illinois)의 휴대용 H80R.MAC 고속 스핀들을 사용합니다. 이 스핀들은 공작물을 최대 1,500rpm으로 회전시키고 기계의 와이어가 X축과 Y축으로 이동하여 원하는 부품 프로파일을 태웁니다. 이 보조 스핀들은 공장의 6개 EDM 장치 중 하나에서 사용할 수 있습니다. 기계의 X축 또는 Y축과 일치하는지 여부에 따라 A 또는 B축 회전을 제공할 수 있습니다.

스테인리스 스틸로 제작된 수중 스핀들의 크기는 180 × 195 × 98mm이며 가변 속도 AC 드라이브가 있습니다. 그것은 기계의 테이블에 볼트로 고정되고 속도를 조절하는 제어 장치에 연결됩니다. Extreme Wire EDM은 제어 장치를 카트에 유지하므로 스핀들이 필요한 기계로 이동할 수 있습니다. 정밀 콜릿은 선삭 가공물을 고정하는 데 사용됩니다.

기존 선반 선삭 작업에서는 재료를 제거하기 위해 여러 번의 공구 패스가 필요하지만 EDM 선삭은 각 황삭 및 정삭 패스로 절단해야 하는 모든 재료를 부식시킵니다. 일반적으로 작업장은 원하는 표면 조도에 따라 하나의 황삭 패스와 하나 이상의 마무리 패스를 사용합니다. 이것은 공작물에서 단단한 재료의 슬러그를 조각하는 일반적인 와이어 EDM 작업과 다릅니다. 회전된 프로파일이 완료되면 와이어가 스톡에서 부품을 절단하고 부품이 기계의 유전체로 채워진 탱크 바닥으로 부드럽게 가라앉습니다. 효과적인 플러싱을 위해 모든 선삭 작업은 완전히 잠긴 상태에서 수행됩니다.

Mike Wysocki는 고속 스핀들로 초기 실험의 대부분을 수행한 작업장의 와이어 EDM 기술자입니다. Wysocki는 EDM 선삭 작업을 최적화하는 것이 기존 CNC 선반의 스핀들 속도와 이송 속도의 최상의 조합을 결정하는 것과 유사하다고 제안합니다. 예를 들어, 직경이 작은 작업에는 더 빠른 스핀들 속도가 필요합니다. 대부분의 경우 공장에서는 Vero International, Inc.(Wixom, Michigan)의 PEPS 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 부품 프로필의 개요를 설명하고 고객 도면에서 부품 프로그램을 생성합니다.

Bernt 형제는 고객이 이러한 대체 선삭 유형의 이점을 이해하도록 하는 것이 때때로 어렵다는 점을 인정합니다. 예를 들어 일부 고정 장치 공장은 여러 단계가 필요함에도 불구하고 강화된 구성 요소를 더 빠르고 저렴하게 사내에서 만들 수 있다고 믿습니다. 그들은 일반적으로 선반에서 재고를 돌려서 열처리(가공된 부품을 왜곡할 수 있음)를 위해 보낸 다음 구성 요소를 최종 크기로 만들기 위해 추가 가공 또는 연삭 작업을 수행해야 합니다. Wire EDM은 하나의 고정 장치에서 경화된 스톡을 정확하게 회전시킬 수 있으므로 작업장에서 부품을 만져야 하는 횟수를 줄일 뿐만 아니라 전체 제조 비용을 절감할 수 있습니다.

와이어 EDM 선삭은 가스가 재료를 통해 침투하여 접근하기 어려운 금형 영역을 대상으로 배출할 수 있도록 하는 다공성 금속인 Porcerax II에도 효과적입니다. 기존의 기계가공 또는 연삭은 재료를 기공으로 밀어 넣는 경향이 있어 배출 능력이 감소합니다. EDM에서는 발생하지 않습니다.

동시 굽기와 굽기

Hirschmann 고속 스핀들을 구입한 직후, 이 공장은 옵션인 "번 굽기" 기능이 장착된 AgieCharmilles Robofil 240 EDM 장치에 투자했습니다. 이러한 작업에 사용되는 스핀들은 X축 및 Y축 와이어 공급과 동기화되는 서보 제어 시계 방향 및/또는 반시계 방향 인덱싱 회전을 제공합니다. 이를 통해 기계는 나선형 형상 및 기타 복잡한 모양을 생성할 수 있습니다. 기계와 인덱싱 스핀들은 기계가 신중하게 안무된 움직임을 생성할 수 있도록 하려면 특수 서보 및 관련 구성 요소가 필요하기 때문에 패키지로 구입합니다.

나선형 형상이 있는 구성 요소 모음이 포함된 몇 가지 예가 오른쪽 상단 이미지에 나와 있습니다. 전체 패스에 대해 공작물 중심선에 수직으로 유지된 EDM 와이어에서 이러한 각 기능이 생성되었다는 것은 상상하기 어려울 수 있습니다.

Extreme Wire EDM은 이 기계에 대한 대부분의 프로그래밍을 수동으로 수행합니다. 그러나 PEPS CAM 패키지 내에서 턴-위-번(turn-while-burn) 작업을 위한 프로그래밍 소프트웨어를 개발 중인 Vero International과 통신하고 있습니다. 오른쪽의 CAD/CAM 이미지는 튜브 스톡에서 가공된 반대쪽에 있는 두 개의 동일한 곡선 캠 슬롯을 보여줍니다. 트릭은 와이어가 두 슬롯을 동시에 절단하는 동안 스톡을 앞뒤로 회전시키는 것입니다(이 페이지 상단의 비디오 시뮬레이션 참조). 이 소프트웨어 기능은 매우 새로운 기능입니다. 실제로 2008년 8월에 제가 방문했을 때 PEPS에서 생성된 부품 프로그램을 사용하여 캠 부품의 첫 번째 테스트 컷을 작업장에서 수행했습니다.

번 굽기 기계에 사용되는 스핀들은 개별 인덱싱에도 사용할 수 있습니다. 위에서 언급한 이미지의 직사각형 몰드 인서트는 솔리드 라운드 스톡에서 프리즘 부품을 생성하는 데 사용할 수 있는 좋은 예입니다. 스핀들에 장착된 스톡을 표시한 후 기계는 반대쪽 면을 절단한 다음 공작물을 90도 인덱싱하여 나머지 2면을 절단합니다. 이렇게 하면 인덱싱 기능이 없는 스핀들에 필요한 부품을 여러 번 표시할 필요가 없습니다. 인덱싱은 또한 한 번의 설정으로 회전된 부품에 노치 또는 기타 평면 형상을 생성하는 데 도움이 됩니다.

Hirschmann은 이러한 인덱싱 작업에도 사용할 수 있는 고속 스핀들을 개발하고 있다고 합니다. 상점의 다가오는 콜렛 주문 중 하나가 이에 대한 완벽한 후보입니다. 상점은 콜렛의 프로필을 돌리고 인덱싱을 사용하여 한 번의 설정으로 콜렛의 균일한 간격의 슬롯을 생성할 수 있습니다.

가용한 리소스 유지

이 공장은 필요한 EDM 툴링과 소모품을 유지하기 위해 막대한 투자를 하고 있습니다. 예를 들어, 0.01~0.013인치 크기의 여러 유형의 와이어를 보유하고 있습니다. 그러한 품목을 주문하는 시간을 없애줌으로써 상점은 고객의 작업을 더 빨리 돌릴 수 있습니다. EDM 홀 드릴에는 범용 로드 가이드가 장착되어 있어 특정 로드 직경에 대한 전용 가이드를 많이 구입할 필요가 없습니다. 범용 가이드는 다양한 로드 크기에 맞게 조정되어 상점에서 40개의 다른 로드 직경을 보유할 수 있지만 40개의 다른 가이드는 보유할 수 없습니다. 범용 가이드는 처음에는 비용이 많이 들지만 매장의 작업 속도를 높이는 데 정말 유용했습니다.

그리고 가게의 기계는 분명히 값비싼 자원이지만, Bernt 형제는 한두 명이 유휴 상태로 앉아 있는 것을 개의치 않습니다. 고객은 종종 갑자기 주문을 하기 때문에 이러한 작업을 즉시 실행하도록 유휴 시스템을 설정할 수 있습니다. Wysocki 씨가 일반적으로 야간 근무를 하는 것은 이러한 핫한 직업 때문입니다. 그렇게 하면 오후 5시에 들어오는 일이 있다. 저녁에 실행되고 다음날 아침에 준비되도록 설정할 수 있습니다. 대부분의 사람들에게 야간 근무는 특별히 재미가 없기 때문에 Bernt 형제는 Wysocki 씨가 일주일에 4일 일할 수 있도록 허용하여 주말 3일의 보상을 받을 수 있도록 합니다.

다음은 무엇입니까?

작업장에서 받는 일부 공작물에는 시작 구멍이 있지만 작업장은 고객에 대한 서비스로 구멍 드릴링 기능을 홍보합니다. 공장은 계속해서 매우 높은 작업을 수주하고 있으며 기존 EDM 홀 드릴은 그러한 작업을 수용할 수 있는 능력이 거의 없습니다. 당분간은 맞춤형 6인치 라이저 블록이 추가되어 최대 20인치 높이의 부품을 위한 시작 구멍을 생성할 수 있도록 구멍 드릴의 기둥을 들어 올립니다. 그러나 매장에서는 더 큰 고정 테이블 구멍 드릴을 추가할 가능성이 높습니다.

그리고 와이어 EDM이 그들의 전문 분야인 반면 형제들도 칩 제조 장비에 주목하고 있습니다. 첨단 기술을 통합하고자 하는 열망에 따라 모든 공장에서 이러한 기능을 제공하지 않기 때문에 동시 5축 가공을 수행할 수 있는 공작 기계 추가를 고려하고 있습니다. 그런 일이 발생하면 우리는 또 다른 고급 가공 기술을 구현한 성공 사례를 소개하기 위해 미래의 어느 시점에 이 공장을 다시 방문할 수 있습니다.

추가 공급업체에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오. Advantage Engineering Inc. 및 GF Machining Solutions LLC