 图1 来自三菱EDM机床公司的FA50V型EDM机床是Infinity EDM公司内安装的最大的EDM线切割机床，而且也是目前在美国加工车间中安装的惟一的最大的一台同类型机床。该公司的一名EDM机床操作人员Dan Haas先生正站在机床的81in宽的电解液槽旁安装一个新的电极丝线轴
十年前，当Rich Marx先生和Mike Knier先生开始经营自己的EDM线切割加工车间时，他们将车间命名为Infinity EDM公司。Infinity这个词是“没有极限”的意思，拥有一家加工能力没有极限的车间正是他们梦寐以求的。
当然，不管该公司叫什么名称，所有加工车间都必定会面临加工设备所固有的局限性这个问题。这些局限性，部分地决定了车间能够生产加工什么样的工件和为什么类型的客户提供服务等问题。为了发展业务，加工车间必须超越其目前所存在的局限性和添置新的加工设备。1998年以来，该车间一直就以无限的目标作为其发展的模式。
这台潜入式EDM线切割机无疑具有世界上最强的加工能力，可以切割加工很高的工件。因此，这样的一个加工车间购置一台如此庞大的机床并不令人惊奇。这是一台来自三菱EDM机床公司的FA50V型EDM机床，可以切割加工的工件高度达25.9in（1in=25.4mm），其中15.5in高的部分全部浸入到介质液中。工件加工的电解液槽宽度为81in，前后深度为72in，可容纳845gal的去离子水作为介质液体，可以加工的工件重量高达8800lb。这是该机床制造商生产的最大的EDM机床，也是目前在美国加工车间中安装的惟一的最大的EDM机床，配有10in立柱升降台，可以附加Z轴，以提高其加工能力。
这台机床安装于2007年11月，尽管在其交货前车间并没有安排特定的加工项目，但现在该机床已经忙得不可开交。Marx先生解释说：“在过去，我们每年不得不推掉3~4个的加工件，因为我们的EDM机床的电解液槽尺寸和Z轴高度无法满足这些工件加工的需要。”当然，新型机床也不只是完全为全负荷加工而准备的。该车间还有其他三台潜入式线切割机床，尺寸与FA30型机床相同，这些机床是除了FA50型机床外，三菱EDM机床公司所提供的最大的EDM机床。
这三台机床是公司多年来逐步购置的，安装后不久，车间内的工作就开始处于“满负荷”的状态了。因此，Marx先生和Knier先生确信，这种更大的新型机床将能吸引足够的工作量使其保持忙碌的工作状态，特别是能够加工那些以前无法承接的工件。
尽管如此，对于这个只有14名雇员的车间来说，购置这台机床也算得上是一个大胆的创举。在做出决策时，Knier先生和Marx先生对几个重要的因素进行了慎重的考虑。培训、灵活性、性能和维护等所有问题都必须得到解决。
在这些问题解决和机床安装就位以后，车间开始再一次考虑其局限性的问题，他们究竟可以为客户做些什么呢？
图2 Mike Knier先生（左）和Rich Marx先生正在一起检查一个轴承轴颈的加工作业卡，轴颈内部的花键需要采用FA50型EDM机床（可以从照片的背景中看到）线切割加工，这个工件的高度约为14in
潜入式切割加工提升车间水平
Marx先生和Knier先生在开始经营他们自己的车间前，一直在其他的EDM加工车间、生产厂和工具室工作。在获得有关EDM加工设备的编程和操作经验以后，他们一起萌发了创建一个车间的设想，并通过这个车间来实现超越通常性服务和可靠性极限范围的目标。
当他们筹建这个加工车间时，当地三菱EDM机床公司的经销商Schweda Machine Tool Sales公司从设备上给予了他们帮助。这个经销商的信心和技术协助，帮助Marx先生和Knier先生成功地开展了他们的业务。他们购置的第一批机床是一台FX20型和一台110HA型线切割机，这些机床至今还在该车间工作。该车间位于Jackson市郊工业园区的一个新厂房内，该地区距离Milwaukee市北约30英里。由于车间旁边还有空余的地方，因此其现在的规模已经扩大至9000ft2(1ft2=0.093m2)。现在，该车间拥有14台EDM线切割设备、2台高速钻床和各种工具室设备。
Infinity公司在开业的时候，虽然只承接了一些一般车间加工的工件，为客户提供冲压模、模具、夹具和其他领域应用的工具。但不久以后，它便开始发挥他的特长了，承接一些较大型工件的线切割加工。由于具有较高的加工能力，很快便帮助该车间建立起了卓绝的声誉。
该车间的老板说，极大的加工能力和潜入式线切割机是该车间走上这条道路的基础。所谓潜入式切割就是指工件浸没在充满电解液的槽内加工。其优点是：带有电解液槽的机床可以比非潜入式机床更容易获得有利的冲洗条件。在EDM线切割加工中，冲洗是一个关键条件，因为电火花侵蚀加工中形成的颗粒需要用清洁的介质液冲洗清除，同时冷却电极丝，以保持电极丝与工件表面之间的间隙和一致的电火花放电加工条件。如果冲洗条件不好会降低电极丝的切割速度，并导致电极丝的断裂。潜入式切割加工可以保证使电极丝和工件始终处在液槽内，在循环介质液体的包围之中。
Marx先生说：“我们的所有的大型机床都采用潜入式方法切割加工，因为我们切割加工的许多大型工件，其形状和厚度的变化都是不规则的，因此必须采用潜入式切割加工。”
Knier先生补充说：“为了达到一定的精度和优质的表面质量，车间一般要求工件采用多层撇除切割的方法加工，但也承接‘一次性切割’的工件加工。”正如Marx先生所解释的那样，客户送来的大部分大型模块，需要很长时间的高成本加工和处理。许多工件在抵达车间的时候几乎已经全部完工。从理论上来说，Infinity EDM公司只是为他们提供了精加工服务。他认为增加客户对我们的信赖和信心也是非常重要的，他说：“使我们获得成功的关键在于客户对我们的信赖和信心，我们能够为他们以合理的费用正确地加工出他们的工件。我们依赖于我们的雇员，懂得他们为工件增加的附加值也是非常关键的，但只占总附加值的小部分，因为客户的加工车间已经为这一附加值‘工作’了几个星期。保护客户的投资是最值得关心的头等大事，并且这种优先性必须在他们所显示的关怀和奉献中反映出来。”
如果要做出这个决策，灵活性是非常重要的。按照老板的说法，车间中每台EDM机床的操作人员都可以操作运行任何一台机床。Knier先生解释说：“正因为这个原因，我们坚持从同一个厂家引进设备，而且每台机床上都应安装同一类型的控制系统。”他指出，最新引进的机床确实是属于这种情况。“这样我们就不需要增加学习时间，以免处于落后的地位。我们希望新机床能够直接成为挣钱的加工设备。”
事实上，FA50V型机床在完成安装后就立即投入了生产。操作人员已经熟悉了这类机床的控制板和操作程序。
然而，从某种意义上来说，这台机床与车间中其他机床相比，还是有明显区别的。这种大小的机床具有非同寻常的设计特点，及令人关注的加工特性。
图3 日本工厂正在为Infinity公司制造的FA50V型机床外形，图中所示的白色部分为升降台，横跨于机床基座的（红色部分）滑板之上，该升降台可使Z轴铸造立柱比标准设计的FA50型机床提高10in
“立柱升降”选件
当Knier先生和Marx先生到经销商那里寻求比他们车间中安装的三台FA30型机床更大的机床时，他们清楚地知道了他们需要什么样的机床。该机床的电解液槽需要更大的尺寸和更大的容量。他们知道该机床还需要有特别大的Z轴高度，以便加工很高的工件。事实上，需要比标准设计的FA50型机床更大。在与Schweda and MC Machinery Sales公司的共同合作下，他们确信日本工厂可以设计和提供一个“立柱升降”选件。
标准的FA50V型机床配有行程范围0~16in的Z轴，可以使工件的整个高度全部潜入到介质液中。在“立柱升降”选件上增加了一个升降台，其位置处在X轴滑板与Z轴铸件之间，因此可使上面的加工头再提升10in。这使标准的0~16in行程转变成10~26in，可使其在上、下电极丝导向装置之间扩展。如果不需要附加的Z轴高度时，可在加工头之下插入一个10in的隔块，使上面的电极丝导向装置恢复到其下臂之上正常的0~16in的行程的位置上。但是，不管采用哪种设置，下导向装置始终保持在原来的位置上。在这种“正常位置”的情况下，机床可以切割加工全部浸入介质液中的工件。隔块被卸除以后，Z轴就恢复到其最大的高度。该隔块的安装和拆卸时间大约需要30min。
然而，增加的Z轴高度使电极丝的一部分高出介质液面，因此对暴露于空气的部分需要轴向冲洗。这意味着它的线切割速度会低于全潜入式切割时的最高速度。Knier先生和Marx先生认为，采用这种方法对切割很高的工件来说还是很合理的。
其他设计特点进一步显示出这台机床与众不同的功能。例如，下部的延伸臂可增加刚性，有利于固定下部电极丝导向装置的位置，使其达到39.4in的延伸长度。它也必须能够承受电极丝伸张时的推拉应力和液体介质的冲洗压力（约300psi）。
不锈钢液槽的四壁要有一定的延伸高度，在轴向冲洗超过液面的工件时，可防止介质液外溅。在这样的情况下，可在液槽的门上安装一个透明的挡板，防止液体外溢，并提高操作人员的可见度。
同样，液槽后面的密封板应由一定厚度的不锈钢板制成。这种由两部分制成的钢板应该能随着立柱前后运动，同时又能保持良好的密封状态，防止槽内的液体渗漏。不锈钢板和密封圈应具有自清洗功能，以减少维护时间。
这台机床装配有6个泵和一个大的排水口，以便在最短的时间内排空和注满液槽中的介质液。4个滤芯单元过滤介质液液体，这是FA30s型机床的两倍，这样可以使机床不仅能够得到充足的过滤，而且过滤寿命更长。
图4 当插入隔块时，上面的电极丝导向装置仍保持正常的行程位置，其下臂之上的行程范围为0~16in，隔块的两侧有一个把手，可以帮助安装和拆卸
电源
由于他们已经具有了高大工件的线切割加工经验，因此Marx先生和Knier先生都懂得应用这类线切割机床所需的最重要的因素——电源。FA50V型机床装有三菱公司的V500电源，这种供电系统特别适合于为切割高大工件的电极丝有效地提供能量。特别是它所提供的脉冲电能，可以最大程度地提高材料的切削量，同时还可使电极丝断裂的几率降到最低。
按照机床制造商的说法，这要求有一个非常精密的“方形波”，使其能够达到很高的初级电流而发出电火花，稳定地达到峰值电压，然后迅速地降落，完成一个周期。采用微处理机电路中的特殊“PowerMaster”算法来监控火花隙中的工作条件，并相应地调节电能的脉冲。
使新机床电源有效工作的另一个特点是：按照电缆线的长度和条件，微调发电机的设定值。因为新机床非常庞大，所以也必然需要更长的电缆线。但电缆线越长，其阻抗的负面效应也就越大，这将会引起能量的损失和降低切削效率。不管电缆线状态发生什么变化，运行VG（电压间隙）的微调程序来调节发电机的设定值，优化输出电压，就可以获得恒定的加工效果。
然而，没有一种电源可以保证电极丝永远不发生断裂。在粗切削加工过程中，由于模具块钢材的不纯或带有塑料残留物都有可能造成电极丝的断裂。虽然机床上的自动线切割二次攻丝系统具有很高的可靠性，但可能有必要采用手工二次攻丝。这显示了FA50V型线切割机床的大型介质液槽的突出特点，即拥有大量机动灵活的空间。
图5 图中所示的这排液泵，可以在1min之内排干和注满容积为845gal的介质液槽
灵活的空间
当大型工件“挤满”液槽的时候，像手工切割一类的二次攻丝操作将更为困难。FA50V型机床为操作人员提供了可以达到二次攻丝电极丝导向装置的多余空间。同样，大型液槽也简化了工件的装卸程序。例如，需要保留大型模具块吊运时的吊环、吊钩和起重链升降空间。Knier先生预见，需要在小型机床上多次装卡调试的工件可以有效地在大型机床上一次完成加工。他说：“除了开拓新的市场以外，对我们来说，新机床将能帮助我们获得某些特殊工件的加工，并且可以更快地加速这类工件进出车间的速度。”
多余的空间也有助于工件的调试设置和检验。易于确定开始切割加工的边缘位置，并且可以更方便地接近其他的基准面或零件的特殊位置。Marx先生说：“我们可以更容易地在内壁检查锥度，因为可以更好地接近模具块的底面。我们不需要将工件从机床上拉出来达到所要检查的区域。”
图6 这个模具的型芯占据了Infinity公司FA30型机床工作台的大部分位置，在安装FA50V型EDM机床前，这是该车间最大的潜入式EDM机床，新型机床可以加工大得多的工件，而且不需要壁对壁的线切割加工操作
无限遐想
Infinity公司的FA50V型机床安装在三台FA30型机床的旁边。公司的老板评论说，这些机床与车间内的其他线切割机床相比，曾经看起来是那么的庞大。Marx先生说：“但与我们最新安装的机床相比，它们看起来就不再是那么庞大了。”Knier先生和Marx先生有一个共同的想法，他们希望加工更大和更高的工件。这就是Infinity EDM公司所期盼的那种无限遐想。
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