细丝很好

人类一直是探索者。我们想了解宇宙外层空间的卫星和行星。同样，我们想了解我们身体内部的器官和生命系统。为了到达那些自己无法到达的太遥远或太小的地方，今天的探险者正在开发前所未有的交通工具和仪器。

这些发明非常精确，而且通常非常小。在概念和设计上，它们代表了想象力和智慧的顶峰。在建筑方面，他们接近不可能。谁能制造出所需的元件，使其公差达到百万分之一英寸——一根头发的一分一秒的一分一秒的一分一秒?

位于洛杉矶附近的加州北岭的Maroney公司就是这样一家公司。这家商店很独特。它的装配机床、测量仪器和熟练的技术人员是独一无二的。它所执行的过程和程序是其他金工车间几乎无法复制的。然而，这家商店里几乎所有的机器和设备都是商用型号，没有经过修改或增强。

简言之，Maroney公司今天所做的是许多其他商店将来想做的，也许不得不做的。一个很好的例子是这家商店在移动式线放电机上使用非常细的线电极。电火花加工（EDM）一直以其无法完成的工作而闻名。线切割加工特别适用于需要创新甚至激进应用的极端情况。直径小于0.001英寸的电火花加工只是这一传统的延续，不仅是电火花加工的传统，也是Maroney公司的传统。

Maroney公司自1968年以来一直从事精密电火花加工。其第一台冲压式电火花加工是一种将电火花加工与跳汰镗床精度相结合的Charmilles/Hauser模型。有一段时间，这是美国唯一一台这样的机器。1995年，Maroney公司从Agie Ltd.（南卡罗来纳州戴维森）手中收购了一台Agiecut 270 HSS2SFF，该公司生产的第一台线切割机床是Agietron 15/30型，能够使用细导线。其最新的EDM，Agiecut Evolution，也在工厂订购，用于加工细金属丝（直径0.004英寸及以下）。它安装于1998年9月。三菱EDM（伊利诺伊州伍德戴尔）的多个ram和电线装置以及当前EDM（加利福尼亚州山景城）的一个小孔EDM钻机也在车间。

小丝的工作

在Maroney公司进行的电火花加工工作中，大约有10%左右涉及到细丝。尽可能地，需要细线的工作被安排在一致的位置，以使涉及的特殊安装程序最小化。该公司总裁约翰•卡梅伦(John Cameron)表示，没有所谓的典型的钢丝工作，因为所有的工作往往都是如此多样化和异国情调。然而，该样本具有代表性。

图1显示了一个齿轮驱动的螺旋钻，它是在前往火星的喷气推进实验室的深空2号探险。螺旋钻是计划于1999年12月穿透火星表面的探测器的一部分。在受到冲击时，探测器将收集土壤样品，使用探测器上的细丝EDMed仪器分析地下水分含量。花键齿轮组件用于驱动探测火星土壤如图2所示。

这不是Maroney Company第一次与EDM的外层空间。1968年，Maroney公司被选为TRW空间和防御的唯一来源供应商，用于在成功的Apollo 11个使命上供应在月球巡航模块（LEM）下降发动机上使用的所有计量套管和针脚阀。1997年，Maroney Company落在火星上，船上喷射推进实验室的Mars Pathfinder船上超过235个机械加工组件。这些组件中的大多数所需的特殊应用EDM，例如气囊缩回执行器组件的齿轮。这些齿轮从热处理的VASCOMAX C300 MAS MASSIC钢中摄入。根据卡梅伦先生的说法，这些齿轮中的任何地方都有最大的误差是1500万英寸的一英寸。齿齿都没有均匀的横截面;每个牙齿从ID到OD略微逐渐变细。

图3示出了为一个由喷气推进实验室赞助的项目制造的四极组件Maroney公司。这是被认为是世界上最小的质谱仪的一部分。中心部件采用0.001英寸直径的线束，通过0.750英寸厚的铜。“接吻”圈，由杆的配置形成的直径为0.016英寸。

虽然细钢丝的应用通常涉及一、二或三件的批量，但“批量生产”工作在Maroney也不是未知的。一个用于深孔石油钻井传感器的关键部件的100件订单就是一个例子。每个部件都由一段短管组成，其中有许多侧槽，每个槽与另一个槽成90度，槽之间留有0.0035英寸的卷筒。使用直径0.001英寸的金属丝来制造槽。这些槽允许管道以精确的方式左右弯曲或前后弯曲，以检测地下探测机构方向的微小变化。

细线材电火花加工也经常与其他类型的电火花加工结合使用。在最近的一项工作中，一种测量胰岛素位移的装置要求在一个1.875英寸高的不锈钢工件上开6个直径为0.070英寸的孔。孔的大小和位置都必须保持在±0.000050英寸。在这种情况下，孔首先在小孔EDM上预钻，然后用0.004英寸的金属丝完成尺寸。

在另一种情况下，通过用0.001英寸的线切割铜电极来制造用于动脉导管的叶轮，然后在RAM机上编辑部分。电极上的细节太小而无法磨削，几乎不需要角落半径。因为叶轮从钛被编辑，所以必须在三菱EDM上产生，这使得防止通常发生的特性“蓝色”，这通常会发生电线时该材料。

需要什么

据卡梅隆先生说，细线电火花加工需要几个关键要素：“你必须拥有合适的机器、合适的电线、合适的编程和控制软件以及合适的支持设备，尤其是测量和检验设备。最后，也是最重要的一点，你必须有一个合适的操作员，一个科学家和艺术家的组合。”

在Maroney Company，所有的精细线路都在Agie Equipment和大多数新进化上进行。该机器设计用于在X，Y和Z中将其在其工作包络中保持±3微米（0.00012英寸）的公差为13.8×10.0英寸。

在概念上，线切割机床相当简单。一股金属丝通过一个金属丝驱动系统从供应滑阀输送到工件。导线通过电触点通电，以特定作业所需的设定速度穿过工件。导线周围有一股去离子水流或一个去离子水浴，导线中的电流被脉冲接通或断开，产生火花，火花穿过导线和工件之间的间隙。每一个火花都会侵蚀工件上的一个微小颗粒，因为火花会沿着金属丝的长度不断地散发。通过相对于工件移动导线，火花作用侵蚀的通道沿着一条高度复杂的路径。从下方离开工件的废钢丝被收集到卷取盘上或切碎处理。

当然，在现实中，线机是相当复杂的。从供应线轴到处理线轴的移动是由一个系统的轧辊控制的，该轧辊夹紧电线并向下拉，而其他轧辊施加一个精确的张力，以保持它的直和紧。一组上、下导线导轨，一个在工件上方，一个在工件下方，将导线置于通过工件的路径上。

Agiecut Evolution的一个主要原因是它的线驱动系统的设计允许它在自动模式下可靠地运行，即使适用于这种尺寸的线。例如，导线导轨有v形开口，而不是甜甜圈状的环，用于定位和定位导线。V引导便于自动穿线，因为这个动作更像是在弓上划一个缺口，而不是穿线。V导轨带来的精度传统的V块使用的工具制造商，以保持圆柱形物体在表面板上的极其精确的测量，只有在一个非常小的规模。

张紧辊还允许在非常小的增量中调整线张力。令人惊讶的是，细线需要比传统尺寸更大的张力，但可接受的张力带很小，必须保持非常一致。

同样地，电源中的电路必须能够非常灵敏地监测火花间隙的情况，并与能够根据命令快速调整的高度响应的伺服系统相耦合。进化号上的伺服系统具有机械能力，可以在几分之一秒内将调整精度降到十分之一微米。

进化配备了Agie的新的Agievision控制单元。虽然这种控制被开发为新一代CNC，用于几种其他型号的AGIE线和RAM EDMS，但某些功能脱颖而出。一个是AGIESetup 3D，一个车载测量系统，可自动检测固定工件中的偏斜和/或倾斜，并调整线路以补偿。此功能速度速度和简化设置，最大限度地减少对拨号指示符的需求。更重要的是，由于工件位置的偏差，它最大限度地减少了切口中的不准确性。

因为细导线使用相对较低的电流水平，所以金属去除率相应较低。这使得某些工作的燃烧时间较长。然而，一个名为Pieceinsert的控件特性允许一个作业被“暂停”，而另一个较短的作业被替换。之后，机器可以返回到原始作业，并完全恢复到停止的位置。

Usersequence是另一个允许操作员同步操作以符合调度考虑的特性。例如，需要操作员注意的关键操作可以安排在序列的开始，也许是在日班的结束。要求较低的操作，如长直切或撇过，可以保留到无人值守模式过夜。

正确的线

最常用的电火花线材直径为0.010或0.012英寸，通常由普通黄铜制成。其他常用的线材尺寸有0.008和0.006英寸。镀有锌或其他合金的铜丝也很受欢迎，因为它允许更快的切割。钢芯线也有优点，因为它特别耐断裂。直径0.004英寸及更小的丝被认为是细丝。要使用这么小的金属丝，大多数金属丝机都需要安装特殊的金属丝导轨。有些机器不能使用小于0.002英寸的电线。

Maroney公司使用的0.001英寸钢丝由日本进口的特殊钨合金制成。钨的抗拉强度比黄铜高得多，所以它可以在不拉伸或断裂的情况下被更用力地拉着。从这个角度来看，人类头发的直径通常是0.003英寸。电线是这个尺寸的一部分是很难用肉眼看到的，所以有一个良好的照明区域是很重要的。

这是在使用细丝时自动丝攻丝可靠运行的一个很现实的原因。电线这么细，不仅很难看到，用指尖也几乎不可能感觉到。自动操作减少了手动操作电线的需要，减少了操作员所经历的挫折和浪费的动作。

Maroney公司还使用了直径为0.0005英寸的电线，取得了非常令人兴奋的结果。

合适的人

马罗尼公司一直以拥有最新的设备而自豪，但从一开始，公司的理念就是寻找有才华的机械师和技术人员，然后给他们最好的工作环境和最新的设备。这家公司规模很小——目前有12名员工在车间工作。

“最终，是你的员工让你与众不同，”卡梅隆解释道。“我们拥有的所有设备都可以在陈列室里找到，但技能和经验不是一蹴而就的。”卡梅隆指出，负责有线EDM部门的丹尼·米尼库斯(Danny Minikus)就是这种才能和热情的一个很好的例子。

在这个案例中，米尼库斯找到了马罗尼公司，而不是马罗尼找到了他。他听说了这家店的线材电火花加工的有趣和高要求的工作，想成为其中的一员。Minikus先生在加入公司时曾担任EDM运营商超过15年。

米尼库斯轻敲额头，描述了他喜欢电火花线切割和线切割的原因:“你必须思考。你必须要有创造力。每一份工作都是一个待解决的谜题。”他说，最困难的挑战往往是弄清楚如何支撑工件进行加工。当零件如此之小，需要用显微镜来检查时，普通的工具系统只能做到这一步。Minikus先生经常设计和建造特殊的夹具来固定小零件，尽可能使用EDM工艺。

Minikus先生通常同时参与多个EDM项目，所以经常会发现他同时与多个EDM单位合作。(Maroney的所有员工通常同时使用几台机器或多个流程，这使得工作更加有趣和多样化。)当一个作业在一台机器上运行时，Minikus可能正在建立另一台机器。然而，他自己处理所有涉及细线的工作。

Minikus先生还亲自维护线材机，确保按时定期完成日常维护。他指出，小的线切割需要特别注意保持机器清洁。更换电介质系统上的过滤器尤其重要，因为导线/工件间隙中的碎屑产生的不规则火花会中断EDM过程。

minkus先生报告说，如果遵循合理的操作和处理原则，细钢丝断裂的可能性并不比普通直径的钢丝更大。他说:“这是关键——要像你应该做的那样小心使用任何紧公差的电火花线切割。”然而，他确实承认，细金属丝是较不耐受的条件，不是最佳的。

虽然用细丝工作可能会令人沮丧，但Minikus先生的冷静和耐心风度是一个真正投入和专注于他的工作的人。

好的编程

Maroney公司使用DP Technology(加州Camarillo)的Esprit/W软件对其线材EDMs进行编程。这款基于windows的CAM软件不仅是专门为电火花线切割设计的，而且是专门为支持来自领先的电火花加工制造商的特定型号的电火花线切割而设计的。该软件开发人员与EDM建设者合作，以定制其产品，以更好地集成建设者的控制软件在机器。

例如，在软件中定制的功能包括设计成类似于机床输入窗口的agie特定输入屏幕，包括通用命令和短语、一组基于知识的加工(KBM)策略和特征识别功能。事实上，Maroney公司与DP Technology合作开发了Esprit软件例程，支持Agiecut Evolution上复杂的样条切割的多轴线操作。

Cameron先生指出，强大的CAD/CAM系统对于追求细线应用的商店尤为重要。”细线涉及到如此多的异国情调、独一无二的工件，通常具有复杂的几何结构和极其严格的公差，因此软件工具可以发挥作用。他说：“能够创建和查看多层和多种颜色的工件几何图形，让我们在解决问题时更具创造性。”它还通过可视化帮助我们制定更有效的线切割策略。”

对于细丝的实际考虑也很重要。编程软件必须能够计算导线路径数据在尽可能多的小数点，以避免舍入误差，并创建平滑的轴移动，使导线上的应力最小化。Agiecut Evolution将轴位置读数解析为15位浮点小数;编程软件必须在其NC代码中提供相应水平的精度。

实验室和工作室

尽管Maroney公司已经参与了一些相当吸引人的航空航天领域的应用，Cameron先生认为细线电火花加工对越来越多的用户将更具吸引力。他指出，例如，消费品和电子产品都在转向更小、更轻的包装。他预测，随着该国人口的老龄化，微型外科的发展也可能会加速。

另一方面，他认为细线电火花加工将永远是追求它的商店的专长。他说:“从本质上讲，细丝需要一种特殊的态度和奉献精神。”“你必须有一个结合了科学实验室的纪律和艺术工作室的风格的机械车间。”对于这种商店来说，马罗尼公司无疑是一个有价值的样板。

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