超快速插补和接近绝对真空

从海洋深处到最远的大气层,从仅有几克重的零件到主轴上需要近一兆瓦的零件,从钟表到直径超过一米的齿轮,从用于大规模生产的机床到设计为仅使用一次的机床,几乎没有 NUM 未涉及的领域。

TECHMETA Engineering 跨越了一个新的领域,在接近绝对真空领域实现了电子束焊接机。

TECHMETA Engineering 成立于 1964 年,位于法国 Haute Savoie,是电子束焊接机的全球领导者。这种真空焊接工艺不需要添加材料,焊接是通过熔化零件的金属部分来完成的。如此可确保高质量的接头,没有氧化或环境污染,焊缝可以达到显著的穿透力,从而保证出色的机械性能。此外,由于采用单程工艺,零件的变形很小,因此通常无需焊后加工。应用领域广泛:国防、核能、航空、汽车和研究。为了促进出口发展(占其产量的近 80%),并专注于专有技术,TECHMETA Engineering 需要一个可靠且值得信赖的高性能 CNC 系统合作伙伴。在经历了众多挑战的测试活动后,TECHMETA Engineering 决定与 NUM 合作。

电子束焊接的基本原理对于那些在 LCD 和 LED 版本出现之前就了解电视的人来说可能很熟悉,但所涉及的参数量级与我们的老式电视机没有任何相似之处。阴极由灯丝加热,在达到几十千伏的电位后发射电子(几百毫安),以几公里/秒的速度撞击待焊接的零件。在此路径上,几个用于调节光束强度的装置,聚焦光束,最终使光束按照明确定义的轮廓振动,然后以使金属局部熔化的能量撞击零件。

所有这些参数,以及零件的​​定位,都必须能够在这个过程中不断变化,这个过程发生在准绝对真空中。

在使用更复杂的功能之前,必须确保 Flexium+ 系统与环境兼容。要知道,即使是地球的磁力也会影响光束路径,因此电机必须不产生干扰,并与真空操作兼容。这包括从限制加热的能力(根据定义,对流是不可能的)到不存在电磁辐射,再到轴承的润滑。NUM的电机完全符合这些标准,并且它们连接到单根电缆的能力限制了大气和真空区之间的接口数量。NUM设备的适应性还有助于避免电气点火的风险,该风险在一定的压力值下达到最大值:在 10-2 大气压下,300 V 电压足以在相距几毫米的两个元件之间产生电弧(Paschen 定律)。

当然,要使 Flexium+ 取得成功,不仅仅需要出色的硬件功能。例如,有一个项目专为亚洲客户设计,包括五台有明确要求的机床。

由于采用了符号化编程和可定制的G功能,在工件连续移动的情况下,对电子枪参数(强度、加速度、聚焦等)的实时精细控制并不构成任何特殊问题。然而,要确保完美的焊接,仅仅让电子束的撞击点精确地遵循定义的轨迹是不够的;制造商和焊工的所有专业知识都在这里发挥作用。视情况而定,该撞击点必须能够围绕理论点“振动”,而不是以随机方式,相反,要根据选定或编程的轮廓以及可编程的频率进行。这种振动轨迹的元素可以是十微秒的数量级,这与通常的插补能力相去甚远。通过附加的偏转线圈,Flexium+ 系统将把所有需要的特性施加到光束上。这些光束控制值被称为“电轴”,正是由于 NUM 数控系统的强大功能和模块化特性,才实现了如此高性能,但我们在此不再赘述。仍然需要计算参数,特别是对于振动路径,这远不是最具挑战性的。系统的灵活性和开放性还有助于与视觉系统进行双向对话,该视觉系统既可以准确定位光束的位置(对最轻微的磁干扰敏感),也可以监控分型线。任何偏差都会由动态操作实时纠正。

整个设置还包括在 FS194i 上运行的监控程序,除了生成多达 512 个单元的 ISO 程序外,还控制每个焊接的参数(真空、速度、焦点、偏转等),并确保焊接零件的可追溯性。

Flexium+的任务已完成,但客户对此案例有何看法?设计办公室的 Vaudaux 先生和 Creton 先生表示,他们赞赏系统的模块化和与其他元素进行通信的能力,以及集成工具 (Flexium Tools),它允许使用单个软件包对整个安装进行编程和设置。技术总监 Betemps 先生强调了与 NUM 公司的良好关系,NUM 始终能够提供必要的支持和答案。这符合 NUM 提供最佳硬件、软件和服务的理念,使我们的客户能够以合作方式发展其竞争优势。正如 NUM 法国公司总监 Barsanti 先生所说:“我们产品的强大功能和灵活性,结合我们工程师的经验,使我们能够为 TECHMETA Engineering 提供一流的解决方案,但不要误会,这是一个关于对工作充满热情的人的故事”。

(September 2022)