航空航天和醫(yī)療器械領(lǐng)域都極努力地推動(dòng)電火花機(jī)（EDM）在線測(cè)量的發(fā)展，原因在于這些行業(yè)的工廠需要嚴(yán)格按照工藝認(rèn)證要求進(jìn)行運(yùn)作。在這個(gè)過(guò)程中，他們必須記錄下包括電火花線切割在內(nèi)的所有制造及加工過(guò)程。
對(duì)于醫(yī)療器械制造廠，EDM線切割可以滿足批量不斷變小、加工的需求，而航空制造廠則采用EDM線切割切割大尺寸的重型復(fù)雜部件。但是，將這些類型的工件取下機(jī)床進(jìn)行檢驗(yàn)和驗(yàn)證顯著提高了出錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，因此延長(zhǎng)了部件整個(gè)加工周期。
EDM線切割機(jī)裝配了在線測(cè)量裝置后，工廠可以在EDM加工前后進(jìn)行檢驗(yàn)、確認(rèn)部件，無(wú)需從機(jī)器上取下部件。同樣，最近開發(fā)的EDM線切割機(jī)接觸式探頭在線測(cè)量系統(tǒng)使得機(jī)床可以讀出探頭數(shù)據(jù)、理解邏輯語(yǔ)句。這意味著機(jī)床可以測(cè)量布滿工作臺(tái)的經(jīng)過(guò)切割的零部件，標(biāo)識(shí)出那些可以移除的處于公差范圍內(nèi)的零部件，還可以送回那些需要重新切割，使之符合公差要求的部件。另外，未來(lái)裝配了氣動(dòng)夾頭夾持接觸式探頭后，整個(gè)流程可以不需要操作工的干預(yù)。
需要注意的是，實(shí)際上，通過(guò)利用線電極材料的電脈沖，EDM線切割機(jī)一直都能進(jìn)行在線探測(cè)。但是，當(dāng)機(jī)床利用這種電極，工廠只能進(jìn)行有限的測(cè)量，如找到中心、邊緣和角落。這個(gè)過(guò)程不能標(biāo)識(shí)壁的平直度或測(cè)量部件的其他輪廓。
同樣，采用電極絲測(cè)量，探頭（電極絲）和工件之間會(huì)存在一個(gè)縫隙，。這種探測(cè)方式的精度相當(dāng)高（可達(dá)±0.0001），但是會(huì)有其他一些變數(shù)，如部件上的毛刺、臟污和其他可能落在電極絲和工件之間的顆粒，使結(jié)果產(chǎn)生偏頗，從而造成讀數(shù)誤差。
對(duì)于精密的工業(yè)加工，工廠主要采用EDM線切割在線測(cè)量驗(yàn)證工件的切割正確性，并滿足關(guān)鍵部件輪廓參考點(diǎn)。不幸的是，這種探測(cè)/測(cè)量水平不可能用EDM電極線來(lái)作為探頭，主要原因在于電極線只能測(cè)量部件輪廓的最高點(diǎn)。
另外，即便利用電極線探頭可以實(shí)現(xiàn)這種先進(jìn)的探測(cè)，但在航空和醫(yī)療領(lǐng)域，都不能接受這種測(cè)量方法。主要是因?yàn)楫?dāng)測(cè)，EDM電極線產(chǎn)生的電脈沖/火花會(huì)在部件上形成印記，從而影響部件的整體性。
另一方面，使用圓形藍(lán)寶石球這種傳統(tǒng)探頭，接觸點(diǎn)會(huì)很細(xì)小，不會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生任何損害。而且，由于接觸點(diǎn)非常細(xì)小，正好接觸到殘?jiān)蛘系K物的可能性也非常低。
除了航空和醫(yī)療行業(yè)的嚴(yán)格要求外，由于EDM電極絲探測(cè)的天然局限，使得很多EDM制造商，包括阿奇夏米爾，努力開發(fā)新的產(chǎn)品，將準(zhǔn)確接觸的探頭結(jié)合到EDM絲線切割工藝中。另外，在線接觸式探測(cè)與傳統(tǒng)工具機(jī)甚至是辛克型電火花成型加工相結(jié)合并沒有任何新意，但是將其用到EDM線切割上則是一種新的能力。完成任務(wù)所需的所有單個(gè)技術(shù)組件都已經(jīng)具備，但是需要多年的開發(fā)才能準(zhǔn)確地知道，如何才能將這種探頭融入到EDM線切割中，進(jìn)行有效的在線接觸式測(cè)量。
EDMOEM制造商們克服了兩大障礙。一個(gè)是機(jī)械方面的難題，即如何裝配夾具，把探頭夾持在EDM頭部；在控制方面，探頭的功能必須與機(jī)床的CNC系統(tǒng)整合。
機(jī)械挑戰(zhàn)
大多數(shù)EDM頭部的設(shè)計(jì)不能支撐很大的重量，在頭部一側(cè)裝配實(shí)際的工具夾具會(huì)產(chǎn)生不平衡，影響EDM線切割加工。幸運(yùn)的是，有些品牌如GF阿奇夏米爾推出的EDM線切割機(jī)床，帶有很堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的頭部，可裝配夾具，。
機(jī)械方面的另一個(gè)難題是，需要能夠伺服驅(qū)動(dòng)Z軸，這在EDM線切割中并不需要。在線接觸式測(cè)量需要機(jī)器可以Z軸伺服驅(qū)動(dòng)，這樣探頭可以往下測(cè)量工件，結(jié)束后向上退出。但是，最重要的是，這種方式可以沿著Z軸方向，對(duì)任何點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量和記錄，測(cè)量壁厚即用這種方式進(jìn)行。
包括阿奇夏米爾在內(nèi)的大多數(shù)EDMOEM廠商，都可以通過(guò)在設(shè)備上配置Z軸伺服驅(qū)動(dòng)能力來(lái)解決這個(gè)難題。因?yàn)樵S多這些廠商已經(jīng)開發(fā)出辛克型EDM用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)這些Z軸系統(tǒng)以及如何使用探測(cè)器有了廣泛的了解。另外，這些現(xiàn)有的知識(shí)也有助于將傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于EDM線切割機(jī)的CNC系統(tǒng)。
控制難題
在線接觸式測(cè)量技術(shù)要求EDM線切割機(jī)的CNC系統(tǒng)有能力補(bǔ)償接觸式探針與機(jī)器頭部?jī)蓚€(gè)不同中心線的位置。業(yè)內(nèi)很多機(jī)器都有這種補(bǔ)償能力，因此也就不成問(wèn)題。
針對(duì)這一問(wèn)題，阿奇夏米爾開發(fā)出補(bǔ)償糾正功能。通俗而言，在標(biāo)定后，機(jī)器的控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確知道電火花絲線中心線和X-Y軸線上探測(cè)器的中心位置。在探測(cè)器進(jìn)入位，控制系統(tǒng)就可以對(duì)這個(gè)距離進(jìn)行補(bǔ)償。
對(duì)于EDM線切割在線測(cè)量控制系統(tǒng)而言，主要的挑戰(zhàn)是，設(shè)備對(duì)部件輪廓的關(guān)鍵，缺乏特定的周期。
阿奇夏米爾的解決方案是，在機(jī)器的控制系統(tǒng)內(nèi)部采用宏程序B編程。這種程序命令機(jī)器按照規(guī)定的位置移動(dòng)，在X、Y、Z軸上進(jìn)行測(cè)量，采集原來(lái)與EDM線切割工藝不相關(guān)的關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
利用探測(cè)到的數(shù)據(jù)，機(jī)器可以數(shù)學(xué)方程生成報(bào)告，驗(yàn)證部件切割前實(shí)際定位是否正確。，在切割后，所需測(cè)量部件關(guān)鍵點(diǎn)的尺寸或公差符合要求。
宏程序B編程使用了邏輯語(yǔ)句，EDM線切割機(jī)的CNC可以讀出“如果-那么”這樣的程序語(yǔ)句。如，如果特定工件的幾乎尺寸還沒有按照規(guī)定切削到位，CNC就會(huì)命令機(jī)器返回到那個(gè)部位進(jìn)行重新切割，直至達(dá)到規(guī)定要求。
你知道嗎？
EDM可以加工任何硬度的導(dǎo)電材料，加工精度可達(dá)0.001mm，不需要進(jìn)行機(jī)械動(dòng)作。由于具有這樣的特性，EDM成為模具和工具制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。
這種系統(tǒng)內(nèi)的高度邏輯不僅讓用戶了解到部件已經(jīng)按照規(guī)定尺寸切削完畢，可以移除，而且機(jī)器還可以按照測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行自我修正。機(jī)器的這種能力堪稱為最重大的成就，對(duì)“無(wú)人”生產(chǎn)將產(chǎn)生重大影響，并會(huì)持續(xù)推動(dòng)EDM線切割在線測(cè)量需求的發(fā)展。
自動(dòng)接觸測(cè)量
目前，機(jī)械夾具一般由人工安裝，用以?shī)A持EDM線切割機(jī)的在線測(cè)量探頭。但是，采用了氣動(dòng)卡盤后，可采用機(jī)器人更換工具，將探測(cè)器自動(dòng)裝卸到EDM線切割機(jī)上。
現(xiàn)今大多數(shù)工廠都會(huì)安排工人進(jìn)行部件審核。一名機(jī)器操作工將裝上探測(cè)器，測(cè)量部件，取下探測(cè)器，啟動(dòng)開車按鈕，繼續(xù)切割。切割后，再裝上探測(cè)器，運(yùn)行宏程序B編程，對(duì)部件的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。然后機(jī)器會(huì)標(biāo)識(shí)出，哪些部件符合規(guī)格要求，哪些需要再次切割。
就技術(shù)而言，完成無(wú)人EDM線切割工作，包括自動(dòng)在線進(jìn)行常規(guī)測(cè)量在內(nèi)的所需組件都已成為必備。但是，目前還很少有行業(yè)需要達(dá)到那種先進(jìn)的水平。
光學(xué)：另一種方法
除了接觸式測(cè)量，還有其他在線測(cè)量方法。如光學(xué)系統(tǒng)。它不“接觸”部件，而是記錄部件的圖像，進(jìn)行檢驗(yàn)。這樣的系統(tǒng)對(duì)于精密制造領(lǐng)域需要測(cè)量精細(xì)部位的部件特別有利。
采用阿奇夏米爾的光學(xué)系統(tǒng)后，制造廠商可以方便快捷地測(cè)量部件。在光學(xué)器系統(tǒng)前，配置了那種非常復(fù)雜精細(xì)的夾具，用來(lái)夾住部件，進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。另外，還需要確定部件的位置，而采用EDM電極絲測(cè)量會(huì)比實(shí)際切割部。舉例來(lái)說(shuō)，如果切割花費(fèi)了3，測(cè)量可能需要10。而采用了光學(xué)系統(tǒng)后，一瞬間的圖像就可以標(biāo)識(shí)清楚部件的軸向度、中心、切割起始點(diǎn)。
不管是光學(xué)系統(tǒng)，還是機(jī)械系統(tǒng)，都有各自的優(yōu)點(diǎn)。光學(xué)系統(tǒng)可以快速測(cè)量已經(jīng)切割好的部件（300點(diǎn)/秒），而探頭測(cè)量方法則需要實(shí)際移動(dòng)并接觸到那些測(cè)量點(diǎn)。但是，探頭測(cè)量方法可以測(cè)量部件頂部、中部和底部的腔。光學(xué)系統(tǒng)只能記錄部件的二維圖像，不能測(cè)量諸如有角度的側(cè)壁等部位。