卧式电火花线切割加工

        几十年来，电火花线切割加工（WEDM），一直是在立式机床上进行，若将它设计成在卧式WEDM机床上进行，将一定会使人耳目一新。一款型号为UPJ-2的卧式WEDM机床，由 Makino 公司（美国总部在俄亥俄州的梅森）开发，在IMTS2004第一次展出。它不只是简单地从总体结构设计上将常用的立式WEDM机床调换成卧式状态。而是一种主要为了满足北美市场需要，例如为满足加工微小型齿轮模具、纤维光学零件、墨水喷射喷嘴和医疗器械等微小型精密零件的需要开发的新产品。在设计中，根据这些零件的使用要求和经分析研究，选择卧式结构可能具有更多的优点，而决定将机床设计制造成卧式的WEDM设备。
        
        虽然能进行卧式WEDM是这种机床的最明显的特点，但它能使用小至0.00078英寸的极细直径的电极丝进行加工，则具有着更重要的意义（据 Makino 公司位于密歇根州的Auburn Hills技术中心的产品经理John Shanahan介绍，0.00078英寸是人体血细胞直径的2.5倍）。
         Makino公司开发的UPJ-2卧式
WEDM机床。正在通过使用连
续运动着的电极丝，贯穿零件
毛坯的两端，卧式加工着装夹
并浸泡在工作液中的精密零件。
        但是，使用如此细的电极丝进行WEDM，对机床设计师将主要面临来自两个方面的挑战：
        
        1.在使用如此细的电极丝进行WEDM中，可靠的自动穿丝将是必须首先面对的第一个难题。经过多次试验研究，找出的最终解决方案是，设计一个管状结构的穿丝系统，实行自动穿丝。它是通过使用正、负空气压力，拉、推直径为0.00078英寸的电极丝，穿过直径为 0.0019英寸的零件引丝孔。通常大多利用负空气压力即真空吸力，将电极丝从引丝孔口的V型锥面自动地穿过引丝孔。当然在使用中，它比孔口没有V型锥面的引丝孔的可靠性要高。
        
        2.将要面对的第二个难题是，提高电极丝的伸张力。机床设计了一个能自动作用一恒定的重力到电极丝上的电极丝伸张系统。以保证在WEDM中的电极丝具有足够的伸张力。
        
        根据Shanahan先生介绍，通过研究，构思出的以上解决方案没有使机床结构变得很复杂，但操作起来仍和立式机床一样容易方便 。
        
        使用较细电极丝、采用卧式传送方案的重要意义在于，它能对精密的小型零件进行超精度加工（这一优点对于类似航空用伺服控制阀零件加工相当重要，它可使长方型通油孔的圆弧半径加工得很小，极大地提高伺服机构的控制精度）。电极丝卧式传送方案还需要将C轴设计为与立式机床成垂直位置安装的机床床头箱内，加工时，将零件装夹在一个位于Erowa托盘上的标准夹具上，并由机器人对零件进行自动装卸。
         图示链轮齿齿形即是
使用直径为0.00078
英寸的电极丝
WEDM而成。
        如此设计的C轴的旋转运动还能与X、Y运动的协调配合，对复杂几何形状的零件诸如有复杂腔型的模具等进行加工，是卧式WEDM机床所具有的又一主要特点。
        
        不仅如此，卧式WEDM还能使碎屑和接头的处理（这些处理通常是最让操作者头疼的事情）变得非常简单容易。为机床设计的碎屑和接头处理装置，能在加工中自动将碎屑处理干净和只留下容易处理的极小接头，解决了长期存在着的碎屑堆积，严重影响了线切割速度提高的技术难题和大大减少了以往还需对接头进行二次切割等辅助时间，同时也避免了对零件可能造成的损伤。加之，很细的电极丝具有快速传输电流的能力，而对零件的切割速度又是与电流传输速度成正比，所以较大地提高了机床的WEDM速度，还能在较大范围内进行自动化生产，提高生产效率。
        
        机床床身同大多数坐标测量机相同，由花岗岩材料制成，具有很强的抗振能力和减少高温对零件产生的影响。
        
        机床一般须安装在恒温工作室，保证加工中的温差在 1°F 以内。机床工作行程：X、Y和Z轴分别为7.87、7.78和2.36英寸，U 和 V 轴均为±0.394英寸，能加工零件的最大重量是44磅。