EMAG ECM：PECM - 不同档次压花工具和模具生产的福音

2016-03-03 16:04:28

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。

　　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EMAGECM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，在汽车工业和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。

图2 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。

　　自2014年年底以来，正是这些优势，EMAG为一直使用PTS2500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PTS2500青睐有加。”Keller 解释说。

　　实践中的成本利器

　　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，PTS2500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

　　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着名的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。”