(1)雕模放電加工機

放電加工技術趨勢與分析

工研院機械所精密機械與控制技術組

數值控制部研究員林瑞誑

一、前言

放電加工機是模具加工不可缺少的生產設備，而國產放電加工機的產量雖已是世界第一，但大多為中、低階產品，近年來由於工研院機械所與國內業界共同努力成功開發高附加價值的線切割機產品，估計2002年國內線切割機產量超過500台，居世界第三大生產國，僅次於瑞ㄗ與日本，也使得國內業界在這世界不景氣中，不至於大幅衰退的現象，本文紡針對目前雕模放電加工機、線切割機及細孔放電加工機技術之世界趨勢及著名知名大廠開發之功能規格�以探討及分析，希望有助於國內廠商提昇產品形象及競爭力。

雕模放電加工機

(1)SODICK

SODICK在1999年推出配備以線性馬達驅動的AQ系列雕模EDM後，至今其EDM產品各軸向均以線性馬達驅動為其�準配備，AP1L標榜超微細、超微小及超機密加工，最大電流8A，最小驅動單妞0.1um，加速度1.2G，最高速度達36m/min，故其結構為低震動、高剛�、熱溫昇冷卻控制且Z軸具輕量化、安定性及高剛�的特色以改善排渣及提昇薄片直深加工的效率，另外典�搭配新開發的高速、安定品質的SVC放電迴路以提昇修細加工的效率。

目前SODICK所開發之超修細回路(SQ回路)，可達到0.5μmRy之表面粗度。細加工時間亦ㄙ幅縮減。另外新超硬回路(STP回路)適用於超硬合金之加工，使電極磨耗大幅縮減。在SODICK各機種中，AQ系列適用於油或水加工，AP系列僅適用於油加工，LN1之最大同時控制軸數為4軸，LN10則為8軸。SODICK CNC EDM或WEDM分為AQ系列、AM系列、AP系列及K系列。此外在型中加”L”表示線性馬達驅動，加”R”表示使用SODICK開發之主軸頭。

圖1. Sodick AQ35L三軸皆為Linear Motor[1]機型

(2)MITSUBISHI

三菱電機也推出MA2000配備線性馬達之雕模EDM，且其排渣速度更進一步達到60m/min，而加速度則達到4G，以快速、穩定、自動化及精密加工為訴求。EDSCAN8E(創成、雕模、細孔三合一)結合CAD/CAM進虫澈span>3D複雜曲面加工技術應用，無需成形電極的加工設備，利用棒狀電極進行�電切削模具成形加工，若用原雕模放電加工機需電極成形製作相較之下可縮短為其1/6加工時間，尤其是在做微細加工時更顯出其功效，因為微細成形放電加工很難將電極成形再放電加工，所以電極直徑大小與有效加工面積有一定的比例關係，如圖3所示，選擇不對反而增加加工時間，因為大面積的成形加工還是利用電極成形再進行�模放電加工較為有效率，EDSCAN8E另外提供線電極放電研磨機構(WEDG)來加工所需尺寸的棒電極再進行�電加工，如圖5所示。

圖2. EDSCAN8E[2]

圖3 電極直徑大小與有效加工面積關係曲線[2]

圖4 EDSCAN8E加工例[2]

圖5 EDSCAN8E電極成形裝置(WEDG)[2]

圖6 EDSCAN8E自動換電極裝置[2]

MAKINOEDGE2S及EDNC157S，其中EDG2S亦予進行�孔放電。

此兩台機型之特色如下：

(a)EDGE2S(EDM / DRILL EDM兩用機)

·使用MAKINO開發之MGF電源，除了基本之加工回路之外，另提供微細回路。

·手動電極guide及自動電極guide。

·自動guide交換機構，可放置6個guide於此機構。

·具有特製MA head之內藏式C軸 (轉速10~1000rpm)。

·自動電極交換機構。於展示場中搭配System 3R旋轉式ATC。

·使用MAKINO之粉末，可改善加工效率。

·最小加工孔徑0.03mm(深度0.3mm)

(b)EDNC157S

·排渣速度可達40m/min。

·最大工件質粥10噸。

·最大電極質粥500kg。

·加速度可達1.5G。

·R-porcess control：於粗加工時，預測side gap並自動設定高速加工條件。

·MAKINO特製之Rib head 配合 R-process control可節省70%加工時間。

·使用一般之加工頭排渣速度為15m/min，使用MAKINO特製之Rib head可達40m/min。

MAKINO之EDM可分為EDNC-S系列及EDNC系列。EDNC-S可於加工液中添加MAKINO之粉末，以改善加工效率，如圖8所示。目前EDNC-S系列之機種有EDGE2S、EDNC43S/65S/85S/106S/106WS/156S/156WS/157S/207S等，EDNC系列之機種有EDGE2、EDNC43/65/85/106/106W/156/156W/157/207等。

MAKINO基本放電電源MGF具有下列放電回路：低消耗加工回路、邋�加工回路、超邋�加工回路、超邋�(梨面)加工回路、梨面加工回路(MF-3，EDNC65以下機種專用)、CPBOX1(EDNC85以上機種專用)、超硬加工回路(EDNC65以上機種專用)、大面積加工回路(DD回路，特別附屬品)。加工條件控制法則有A jump、jump量控制、jump週期控制、高速jump量控制。另外還有再加工控制、大面積控制、R伺服控制、放電伺服速度控制等。

圖7 MAKINO EDGE2S機種[3]

圖8 MAKINO 粉末放電加工結果[3]

(4)為了提供模具業者更佳更快的解決方�，及強化本身在國際上的競爭力，大廠在系統整合上也各有動作。如George-Fisher集團旗下的AGIE-CHARMILLES除了AGIE及CHARMILLES兩家EDM製造大廠外，近來又涵括了Decatool 及3R(ATC製造商)，Micron(切削工具機製造商，提供電極雕刻蕙)，Intech(放電週邊耗材供應商)，並在取得北京AGIE的完全經燮�後，推出低階品牌ACTSPARKS，再配合自行善發之CAD/CAM軟體△企圖提供模具業者從高階到低成本機種，從軟體帕硬驚�整廠整線之total solution。相較於AGIE-CHARMILLES的動作，MAKINO及SODICK也不遑多讓。MAKINO是由切削工具機的製造商跨入EDM領域，而SODICK則由於線性馬達的放電機種的開發成功，跨入雕刻蕙的領域，兩家也都各自擁有專用的CAD/CAM系統，可提供模具業者從工作/電極的繪圖設計，經電極製作，工件粗加工、EDM製程、WEDM製程等到最終產品製出，皆可由一系統主機監控，在一貫化的自動流程中產出，並減少製程的時間浪費。

所示

圖9 AGIE INNOVATION 2[4]

雕模放電加工機規格�析

廠商

機種系列

最佳表面粗糙度

操作介面

驅動系統

排渣速度

特殊加工迴路

CAD/CAM整合監控系統

ATC

備註

SODICK

AQ35、55、75L

Ry0.5μm(粉末加工)

Windows(具傳統介面及導引精靈)

三軸線性馬達，0.1μm光學尺迴授

36m/min

粉末SQ 迴路, 超硬迴路STP

DIPRO/WIN(自行敞展)

搭配EROWA或3R

AM35、55、75L

Ry0.5μm(粉末加工)

Windows

Z軸配線性馬達，0.1μm光學尺迴授

Z軸36m/min

粉末SQ 迴路, 超硬迴路STP

DIPRO/WIN

搭配EROWA或3R

A85L、A10L

Windows

W軸為線性馬達

AP1L

Ry0.31um

Windows

三軸線性馬達，0.1μm光學尺迴授

36m/min

1.2G

SVC迴路

DIPRO/WIN

8支ATC

New

三菱

MA2000

Windows

三軸線性馬達，0.1μm光學尺迴授

60m/min(加速度4G)

ED-CELL

3R

New

VX

Rmax0.2μm(粉末加工), Rmax 1.3μm(sf修細迴路)

Windows

定位解析度0.1μm

GM粉末迴路,低消耗路,SF修細迴路

ED-CELL

3R

EX

Rmax0.6μm(粉末加工)

Windows

定位解析度0.5μm

M粉末迴路,低消耗路,SF修細迴路

ED-CELL

3R

EA8/12

Windows

定位解析度0.05μm

全無電阻迴路

ED-CELL

3R

Makino

Edge2、3S(小型機)

Rmax1μm(粉末加工)

DOS

AC伺服馬達，0.25μm定位解析度

10m/min

DDM粉末迴路、Super spark高速加工迴路

EDCam

配自行敞展之8-16把刀ATC，可搭配EROWA或3R 夾頭，

EDNC43, EDNC 65, EDNC 85,

Rmax1μm(粉末加工)

DOS

AC伺服馬達，0.25μm 定位解析度(EDNC65以上可加配線性馬達之W軸,排渣速度40m/min,圖六)

約5m/min

DDM粉末迴路、Super spark高速加工迴路

EDCam

搭配EROWA或3R ATC

AGIE

Exact, Innovation,Impact, Compact, Advance

Ra0.2μm

Windows

AC伺服

無

Autonomy及AGIE Vision