PECM ——非凡的 EMAG 技术工艺:是不同档次压花工具和模具生产的福音

国际金属加工网 2016年01月08日

对一种成功的产品来说,包装的重要性怎么被夸大都不为过。 包装很大程度上影响着 许多客户的购买决策力。 因此,许多不同领域的公司对包装设计的研发越来越精心。 例如,通过压花突出包装的外观。 然而,所需的压花冲头的制造却对工具和模具制造 商提出了额外的要求。 作用到包装上的冲头具有非常精细的浮雕和图案。 同时还必须 调试稳定才能使生产的工艺过程具有成本效益。 怎样有效地生产这些部件呢? 位于德国 Gaildorf 的EMAG ECM 有限公司采用电子化学加工(ECM)的方法,为包装行业和其 他领域提供一种能够替代今天最常用的两种加工方法:研磨雕刻法或 EDM 法的另外一 种极具吸引力的方法。 这种新型技术的应用将极大地降低各种档次的生产成本。

只要看看包装行业最常使用的压花工具就会立即明白此类工具要求非同寻常的金属加工的精度。首先要在冲头表面需要绘制复杂的 3D 图案或文字。 每一个细节都要加工进工具钢中,加 工精度需要达到微米的程度。 之后才能使嵌入到纸板箱或包装纸表面的图案达到要求的精确细 致。 然而,除了较软的包装材料,对数以百万计的笔划进行非常迅速的处理最终会导致加工工 具达到其极限,尤其是使用研磨或电火花加工工具时。 导致这种现象的原因可以在加工方法中找到: 铣削加工会导致形成毛刺,因此必须在后续的加工步骤中去除这些毛刺。 如果使用20 EDM 法,很高的温度会对压花冲头材料的结构造成影响。 这样就不能避免在模具中产生细微裂纹的风险。

提高了工件的稳定性

出于这些需要考虑的因素,制造压花工具、模具、和冲头的替代方法引起了合同制造商和包装专家的关注。 精密的电子化学加工(PECM)在这方面提供了非常好的机会,按照 EMAG ECM公司执行经理 Richard Keller 的说法: “多年来,我们一直在使用这种方法,在汽车工业航空领域不断地取得成功,同时我们正在不断地改进 PECM 方法。 通过新的 PTS 系列方法,现在我们开辟了全新的使用空间。 即使加工要求严格的 3D 结构,也能在这些机器上顺利完成,而刀具几乎没有磨损。 这样大大降低了刀具的成本,且生产出的工件的稳定性也随之得到极大提高。”

高品质的表面 电化学工艺以非常温和的方式去除材料。 工件变成正极,而工具变成负极。 电解质溶液在两者之间流动,金属离子从工件中分离出来。 由于阴极(工具)是反向绘制的图案,因此仅在所 需的位置去除工件材料。 高强度的合金,如镍基合金和硬质材料,通常可以使用 ECM 方法进 行加工,不会有任何困难。 最终的加工效果就是获得高品质的表面,并且没有毛刺,不会引起 材料结构的变化。 EMAG 工程师们已经对 PECM(精密电化学加工)的工艺技术进行了改进。

例如,电解质溶液的流动间隙可以变得异常狭窄。 除此之外,通过振动机械运动,优化了电解 质的输送。 这样就确保了特别有效和精确地去除材料。

自去年年底以来,正是这些优势,EMAG 为一直使用 PTS 2500 机器制造压花工具的中国的工具 制造商创造了极大的效益。“开始,客户只是给我们发送了一个需要进行压花的黄铜的阴极图 案。 我们将其作为 PECM 的实际阴极,使用 PECM 加工第一批压花成品模具。 这使得我们的中 国客户在技术和经济影响方面有了一个非常准确的认识,这种方法非常适合他们的应用领域。 之后他们便对 PTS 2500 青睐有加,” Keller 解释说。

实践中的成本利器

50 显而易见,在生产成本和生产质量方面具有决定性的优势: 在 PECM 加工过程中几乎不涉及阴 极磨损,所以与铣削加工或 EDM 加工相比成本大幅度降低。 因此几乎不需要更换加工工具 (阴极)。 同时,生产出的压花工具、模具和冲头的稳定性和质量也大大提高,这是因为加工 出的所有零部件都具有很高的表面品质,没有毛刺,不会改变材料结构。 PECM 法比较而言速 度也很快,对于中国制造商来说,PTS 2500 对材料的去除率达到每秒 0.15 到 0.2 毫米。 “对此 类应用来说,这是一个巨大的数字,” Keller 说。 “一定记住,电化学在加工时,整个表面的 材料同时被均匀地去除掉。 另一方面,雕刻铣刀需要一行一行地清除材料,因此完成这个作业 需要的时间相对较长。”

模块化概念提供了更多的可能性

60 在 AMB 2014 展会上,来自 EMAG ECM 公司的专家们第一次向公众展出了 PTS平台。 随后,该系列产品继续在各个领域续写成功的故事。 EMAG 集团的综合机械专业知识已经在市场上确立了决定性的优势。 其优势表现在产品创新,如Mineralit 机身、智能软件和硬件接口以及高效的自动化系统中。 另外在许多应用领域,高性能的刀具进给装置: 高达四轴的配置,可同时并列加工 20 至 30 个零件等都卓显其超群的技术特性。 这样使成本效益从中级单位数量提高到高级单位数量。 “总而言之,我们对目前的发展很满意,” Keller 针对目前的情况总结说。

“自从 AMB 以来,我们已经售出了六台机器,需求量仍在增加。 特别是在飞机制造业中,我们的技术已被多家著名的 OEM 商所使用。 同时我们正在向新的市场领域迈进,其中包装行业 就是一个例证。 我们期待未来几年继续在这条道路上走下去。”

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PTS 2500 的标配为一个 Z 轴,也可以根据应用要求配置 X 轴、Y 轴和 C 轴。 应用于汽车工业中的部件生产已经可以使用 24 把刀具同时进行加工。

包装行业的压花工具: 采用 PECM,用工具钢制成的图片的每一个细节精度都达到微米。此处显示的是一枚硬币的冲头: 1. 客户提供的黄铜模板,2. 用 PECM 加工正面印记, 3. 压花冲头—用 PECM 在高强度材料(INOX)中加工背面印记。

COMPARISON OF PRODUCTIVITY: EDM vs. ECM

EDM 利于加工样品,因为它涉及的机械设备较为简单并且钻机和电极复杂性较低。

由于单位数量增加,ECM 方法因其对工具的磨损较低并能产生较长的使用寿命而具有显著的优势。


Richard Keller,EMAG ECM 公司执行经理

关于埃马克 逆向思维的创新加工技术创立了埃马克公司的行业领先地位。1992 年埃马克公司匠心独具,首次推出构思巧妙的倒立式车床,大获成功。此后,埃马克公司再接再厉,又研发出了新的倒立 式多功能生产中心。如今,埃马克已名符其实成为世界上倒立式机床举足轻重的制造商

埃马克集团总部设在德国萨拉赫市,传统悠久,机床制造经验丰富。其工艺技术全面而完善, 能为用户提供加工盘类件、轴类件和箱体类零件的机床和生产系统。不管是车床,还是磨床、滚齿机、激光焊接机、热套装配设备、电化学加工设备或是感应加热设备——埃马克集团几乎 能为所有的应用提供最佳的生产方案。 了解更多关于埃马克的信息,请访问:www.emag-china.com

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