新しいEDMテクノロジーでニッチを探る

ミシガン州グランドビルにあるExtremeWireEDMは、高度な旋削能力を備えた機械工場です。ただし、中西部の清潔な施設には従来の旋盤はありません。

このショップはワイヤー放電加工（EDM）を専門としており、1998年に開業しました。その後すぐに、大きな金型および金型部品のワイヤーEDM作業に目を向けました。兄弟とショップの共同所有者であるKarlとBrianBerntは、この種の作業が米国に残る可能性が高いことを認識しており、これらの業界セグメント向けに大容量のワイヤーマシンを購入し続けています。実際、Extreme Wire EDMは、AgieCharmilles（イリノイ州リンカーンシャー）が製造した、6,614ポンドから1,300×1,000×510mmのワークピースに対応するワイヤーマシンであるRobofil640CCを設置した最初の米国のショップです。最初のマシンは非常に忙しいため、2番目のそのようなマシンは現在注文中です。

とはいえ、兄弟にはトンネル視力がありません。彼らは、最新のEDMテクノロジーによって追求できる可能性のある他の潜在的な機械加工のニッチを継続的に探しています。最近、このショップは、ワイヤーEDM用に特別に開発されたスピンドル技術を使用して複雑な旋削加工の仕事を勝ち取っています。その作業の一部は、ショップを通過する大量の金型コンポーネント（硬化したコアやエジェクタピンなど）を補完しますが、旋盤の旋削に関連する工具の圧力と熱を除いて、ほぼすべての硬度の部品を直径0.19インチに旋削する機能があります。新しい市場に新しい機会を切り開いた。

印象的なのは、テクノロジーが新鮮で、すぐには機能しなかったにもかかわらず、ショップがEDMターニング機能を追加したことです。このような積極的な方法で最先端の機械加工技術を追加することは、規律とchutzpahのsmidgenの測定を取ります。これは、新しい機械加工技術を実装するために必要な初期投資が一般的に高いためです。その後、追加のショップがテクノロジーを受け入れて採用し始めると、コストはしばしば減少します。さらに、顧客が代替技術とその特定のアプリケーションの可能性に慣れていないため、高価な新しい機器がお金を稼ぐ前にしばらく座っている可能性があります。

ExtremeWireEDMはこれを正当化することができます。新しいテクノロジーを待ち行列に入れずに統合することで、ショップはその機能、ニュアンス、制限に慣れることができます。この「練習」の時間により、ショップは学習曲線を先取りし、顧客に機能を提供する前にプロセスを改善することができます。

高速EDMターニング

このショップは現在、2つのEDM旋削プロセスを提供しています。連続的なワークピースの回転による旋削と、ワークピースのインデックス作成をワイヤフィードと同期させるAgieCharmillesの「ターンターンバーン」技術です。どちらも、ほぼすべての硬度のワークピースに適しています。

最初の方法では、数年前に購入したHirschmann Engineering USA（Elgin、Illinois）のポータブルH80R.MAC高速スピンドルを使用します。このスピンドルは、機械のワイヤーがX軸とY軸で移動し、目的の部品プロファイルを焼き付ける間、ワークピースを1,500rpmの速度で回転させます。この補助スピンドルは、ショップの6つのEDMユニットのいずれでも使用できます。機械のX軸またはY軸に沿って方向付けられているかどうかに応じて、A軸またはB軸の回転を提供できます。

ステンレス鋼で収容された水中スピンドルは、180×195×98 mmの大きさで、可変速度のACドライブを備えています。機械のテーブルにボルトで固定し、速度を調整するコントロールユニットに接続します。 Extreme Wire EDMは、コントロールユニットをカートに保持しているため、スピンドルが必要なマシンに移動できます。精密コレットは、旋削用のワークピースを固定するために使用されます。

従来の旋盤旋削加工では、材料を除去するために複数の工具パスが必要ですが、EDM旋削では、ラフパスとフィニッシュパスごとに切削する必要のあるすべての材料が侵食されます。通常、ショップは、希望する表面仕上げに応じて、1回の荒削り​​パスと1回以上の仕上げパスを取ります。これは、固体材料のスラグがワークピースから切り出される一般的なワイヤ放電加工操作とは異なります。回転プロファイルが完了すると、ワイヤーが部品をストックから切断し、部品が機械の誘電体で満たされたタンクの底に静かに沈みます。ショップは、効果的なフラッシングを確実にするために、完全に水没したすべての旋削作業を実行します。

Mike Wysockiは、高速スピンドルの初期実験の多くを実行したショップのワイヤ放電加工技術者です。 Wysocki氏は、EDM旋削加工の最適化は、従来のCNC旋盤のスピンドル速度と送り速度の最適な組み合わせを決定することに似ていると示唆しています。たとえば、小径の作業には、より速いスピンドル速度が必要です。ほとんどの場合、ショップはVero International、Inc.（ミシガン州ウィクソム）のPEPSプログラミングソフトウェアを使用して、部品プロファイルの概要を示し、顧客の図面から部品プログラムを生成します。

Bernt兄弟は、この代替タイプの旋削の利点を顧客に理解させるのは難しい場合があることを認めています。たとえば、一部のフィクスチャショップは、複数の手順が必要であるにもかかわらず、硬化したコンポーネントをより速く、より手頃な価格で社内で作成できると考えています。彼らは通常、旋盤でストックを回転させ、熱処理のために送り出し（機械加工された部品を歪める可能性があります）、その後、コンポーネントを最終的なサイズにするために追加の機械加工または研削操作を実行する必要があります。ワイヤ放電加工は、硬化したストックを1つの固定具で正確に回転させることができるため、ショップが部品に触れる回数を減らすだけでなく、全体的な製造コストも削減できます。

ワイヤ放電加工は、ガスが材料を透過してアクセスが困難な金型領域のターゲットベントを可能にする多孔質金属であるPorceraxIIにも効果的です。従来の機械加工または研削は、材料を細孔に押し込む傾向があり、通気能力が低下します。これはEDMでは発生しません。

回転と燃焼の同時

ヒルシュマン高速スピンドルを購入した直後、ショップはオプションの「燃焼中回転」機能を備えたAgieCharmilles Robofil240EDMユニットに投資しました。これらの操作に使用されるスピンドルは、X軸およびY軸のワイヤ送給と同期する、サーボ制御された時計回りおよび/または反時計回りのインデックス回転を提供します。これにより、機械はらせん形状やその他の複雑な形状を生成できます。機械とインデックススピンドルはパッケージとして購入されます。これは、機械が慎重に振り付けられた動きを生成できるようにするために、特別なサーボと関連コンポーネントが必要になるためです。

いくつかの例が右上の画像に示されています。これには、らせん形状のコンポーネントのコレクションが含まれています。これらの機能のそれぞれが、パス全体でワークピースの中心線に垂直に保たれたEDMワイヤから作成されたとは想像しがたいかもしれません。

Extreme Wire EDMは、このマシンのプログラミングのほとんどを手動で実行します。ただし、PEPSCAMパッケージ内でターンターンバーン操作用のプログラミングソフトウェアを開発しているVeroInternationalと通信しています。右側のCAD/CAM画像は、チューブストックから機械加工された反対側の2つの同一の湾曲したカムスロットを示しています。トリックは、ワイヤーが両方のスロットを同時に切断している間にストックを前後に回転させることです（このページの上部にあるビデオシミュレーションを参照してください）。このソフトウェア機能は非常に新しいものです。実際、このショップは、2008年8月の私の訪問中に、PEPSで生成されたパーツプログラムを使用して、カムパーツの最初のテストカットを実行しました。

バーン中のターンマシンで使用されるスピンドルは、ディスクリートインデックスにも使用できます。上記の画像の長方形のモールドインサートは、これを使用してソリッドラウンドストックからプリズムパーツを作成する方法の良い例です。スピンドルに取り付けられたストックを示した後、マシンは反対側をスライスし、次にワークピースに90度のインデックスを付けて、残りの2つの側をカットします。これにより、インデックス機能がないスピンドルで必要となる、パーツを複数回表示する必要がなくなります。インデックス作成は、1つのセットアップで回転したパーツにノッチやその他のフラットなフィーチャを作成する場合にも役立ちます。

ヒルシュマンは、このようなインデックス作成作業にも使用できる高速スピンドルを開発していると言われています。ショップの今後のコレット注文の1つは、これに最適な候補です。ショップは、コレットのプロファイルを変更し、インデックスを使用して、1つのセットアップでコレットの等間隔のスロットを作成できるようになります。

リソースを利用可能で手元に置いておく

このショップは、必要なEDMツールと消耗品を手元に置いておくために多額の投資を行っています。たとえば、0.01〜0.013インチの範囲のサイズの複数のタイプのワイヤを在庫しています。このような商品を注文する時間をなくすことで、ショップは顧客の仕事をより迅速に変えることができます。そのEDMホールドリルにはユニバーサルロッドガイドも装備されており、特定のロッド直径用の専用ガイドを豊富に購入する必要がありません。ユニバーサルガイドはさまざまなロッドサイズに調整できるため、ショップでは40種類のロッド径をストックできますが、40種類のガイドはストックできません。ユニバーサルガイドは当初は費用がかかりましたが、ショップの穴あけ作業をスピードアップするのに非常に役立ちました。

ショップの機械は明らかに高価なリソースですが、Bernt兄弟は1人か2人が遊んでいることを気にしません。顧客は突然注文することが多いので、アイドル状態のマシンをセットアップして、それらのジョブをすぐに実行できます。ウィソッキ氏が夜勤でよく働くのは、これらの熱い仕事のおかげです。そうすれば、午後5時にやってくる仕事です。夕方に実行し、翌朝の準備ができるように設定できます。夜勤をすることはほとんどの人にとって特に楽しいことではないため、ベルント兄弟はウィソッキ氏が週に4日働くことを許可し、週末に3日間の報酬を得ることができます。

次は何ですか？

ショップが受け取るワークの中にはスタートホールが付いているものもありますが、ショップは顧客へのサービスとしてその穴あけ機能を宣伝しています。ショップは非常に高い仕事を勝ち取り続けており、既存のEDMホールドリルはそのようなワークピースを受け入れる能力がほとんどありません。当面は、カスタムの6インチライザーブロックを追加して、ホールドリルの支柱を持ち上げ、20インチもの高さの部品の開始穴を作成できるようにします。ただし、このショップでは、より大きな固定テーブルの穴あけドリルを追加する可能性があります。

ワイヤーEDMは彼らの専門ですが、兄弟たちはチップ製造装置にも注目しています。先進技術を統合したいという思いから、5軸同時加工が可能な工作機械を追加することを検討しているのは、すべてのショップがその機能を提供しているわけではないからです。その場合は、将来的にこのショップを再訪して、さらに別の高度な機械加工技術を実装した成功のプロファイルを作成する可能性があります。

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