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精雕机基本概念

来源:神工精雕机 发布时间:2012-6-19 10:13:03
精雕机基本概念
 
基本概述 
   
  精雕机(CNC engraving and milling machine)它是数控机床的一种。2007年我国的精雕机产业产能已经超过10000台/年,产值超过15亿RMB。目前精雕机的生产主要以广东、北京、江苏、浙江四大板块主导。 
     
 [1] 
一般认为精雕机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。国外并没有精雕机的概念,加工模具他们是以加工中心(电脑锣)铣削为主的,但加工中心有它的不足,特别是在用小刀具加工小型模具时会显得力不从心,并且成本很高。国内开始的时候只有数控雕刻机的概念,雕刻机的优势在雕,如果加工材料硬度比较大也会显得力不从心。精雕机的出现可以说填补了两者之间的空白。精雕机既可以雕刻,也可铣削,是一种高效高精的数控机床。 
  外形结构 
  精雕机和雕刻机、雕铣机、加工中心(电脑锣)在外观结构上都非常类似,下面就四者进行比较分析:  
  从概念上讲:  
  加工中心:港台、广东一带称之为电脑锣,是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。第一台加工中心出现在1958年的美国。它可以实现了工件一次装夹后即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工,功能特别强调“铣”。 
    雕刻机:它主轴转速高适合小刀具的加工,扭矩比较小,着重于“雕刻”功能,例如木材(专门加工木板的称为木雕机)、双色板、亚克力板等硬度不高的板材,不太适合强切削的大工件。目前市面上的大多数打着雕刻机旗号的产品都是为加工工艺品为主,成本低,由于精度不高,不宜用于模具开发;但也有例外的例如晶片雕刻机。 
    精雕机:顾名思义。就是可以精确雕、也可铣,雕刻机的基础上加大了主轴、伺服电机功率,床身承受力,同时保持主轴的高速,更重要的是精度很高。  
  雕铣机:雕铣机注重雕和铣,是介于精雕机和加工中心之间的过渡机型。相比精雕机,其优点是机器钢性更强,加工效率更高、功率大、适合做软金属的快速、重型切削。相比加工中心优点是:加工软金属如铜、铝的速度更快、钢模的精加工速度效率更高。其缺点不宜进行大型工件的开粗、重切削。雕铣机还向高速发展,一般称为高速机,切削能力更强,加工精度非常高,还可以直接加工硬度在HRC60以上的材料,一次成型。 
    从外观体积上讲:  
  加工中心体积最大,大型的1690型机体积在4m*3m,小型的850型机也在2.5m*2.5m;精雕机次之,比较大型的750型机一般在2.2m*2m;雕刻机最小。 
    从机械结构上讲:  
  加工中心一般采用悬臂式,精雕机和雕刻机一般多用龙门式架构,龙门式又分为栋梁式和定梁式,目前精雕机以定梁式居多。  
  从指标数据上讲:  
  主轴最高转速(r/min):加工中心8000;雕精雕机最常见240000,高速机最低30000;雕刻机一般与雕铣机相同,用于高光处理的雕刻机可以达到80000,但那用的就不是一般的电主轴而是气浮主轴。 
    主轴功率:加工中心最大,从几千瓦到几十千瓦都有;精雕机次之,一般在十千瓦以内;雕刻机最小。  
  切削量:加工中心最大,特别适合重切削,开粗;精雕机次之,适合精加工;雕刻机最小。  
  速度:由于精雕机和雕刻机都比较轻巧,它们的移动速度和进给速度比加工中心要快,特别是配备直线电机的高速机移动速度最高达到120m/min  
  精度:三者的精度差不多。  
  从加工尺寸上讲:工作台面积可以比较好的反应这个。国内加工中心(电脑锣)最小的工作台面积(单位mm,下同)在830*500(850机);精雕机的最大的工作台面积在700*620(750机),最小的是450*450(400机);雕刻机一般不会超过450*450,常见的是45*270(250机)。 
    从应用对象上讲:加工中心用于完成较大铣削量的工件的加工设备,大型的模具,硬度比较的材料,也适合普通模具的开粗;精雕机用于完成较小铣削量,小型模具的精加工,适合铜工、石墨等的加工;低端的雕刻机则偏向于木材、双色板、亚克力板等硬度不高的板材加工,高端的适合晶片、金属外壳等抛光打磨。 
  一般认为:加工中心、精雕机既可以做产品,也可以做模具,雕刻机只可以做产品。  
机型区别 
  还是让我们首先搞清楚三个机型区别:  
  1. --数控铣和加工中心用于完成较大铣削量的工件的加工设备  
  2. --数控精雕机用于完成较小铣削量,或软金属的加工设备  
  3. --高速切削机床用于完成中等铣削量,并且把铣削后的打磨量降为最低的加工设备  
  深入分析上述设备的结构可以帮我们做出正确的选择  
  一、--从机械角度  
  机床的机械分为两个部分,移动部分和不移动部分:工作台,滑板,十字花台等为移动部分,床座,立柱等为非移动部分  
  1、--数控铣加工中心:  
  非移动部分钢性要求非常好移动部分钢性要求非常好  
  优点:能进行重切削;缺点:由于移动部分同样庞大,牺牲了机床灵活性,对于细小的部分和快速进给无能为力。  
  2、--数控精雕机  
  非移动部分钢性要求好移动部分钢性要以灵活为前题下,尽可能的轻一些,同时保持一定的钢性。  
  优点:可进行比较细小的加工,加工精度高。对于软金属可进行高速加工;缺点:由于钢性差所以不可能进行重切削。  
  3、--高速切削机床  
  非移动部分钢性要求非常好移动部分钢性要求比较好,而且尽可能的轻巧。  
  优点:能进行中小量的切削(例一般φ10的平底刀,对于45号钢(300)深切深度以0.75为好);缺点:正确使用下能发挥高效,低成本,使打磨量变为极少。不正确使用,马上就会使刀具的废品堆积如山。 
    如何从机械上做到上面又轻、刚性又好矛盾的要求,关键在于机械结构上的功夫。  
  1、--床体采用高低筋配合的网状架构,有的直接采用蜂巢的相接的内六角网状结构  
  2、--超宽的立柱和横梁,大家知道龙门式的结构由于其极好的对称性和极佳的钢性被高速切削设备厂家一直做为首选结构。  
  3、--对于移动部分有与数控铣显著的不同之处是加宽了很多导轨与导轨之间的距离,以克服不良力矩的问题。  
  4、--从材料上讲一般采用了米汉那铸铁,也就是孕育铸铁,在浇注铁水时加入一定比例的硅(Si)从而改变了铁的内部结构,使之更加耐冲压,刚性上有显著提高。 
    5、--机床的刚性主要用于克服移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击,所以导轨、丝杆要求粗一些,以及加强连接部分刚性  
  二、--从数控角度分析  
  1、--数控铣加工中心对数控系统要求速度一般,主轴转速0~8000RPM左右  
  2、--精雕机要求高速的数控系统,主轴转速3000~30000RPM左右  
  3、高速切削机床要求高速的数控系统以及极好的伺服电机特性,主轴转速1500~30000RPM左右  
  三、--编程软件上分析  
  从软件的角度上讲,数控铣加工中心,高速切削机床精雕机都可以使用标准的CAD/CAM软件如:MasterCam Cimatron PE UG等。  
  铣床通常以为Cimatron刀路较好一点,新版的软件充分考究到刀具的每时每刻的切削量的均匀性,尤其是刀进入走出工作的一刻的速度和圆滑性,以及在拐点的跟随差算法问题(followingError),使结果和设计图形更加贴进,CAD部分刚大量采用直观的三维实体造型如Solidworks等再通过IGS等转入CAM软件进行加工。 
    不过不用担心,CAD/CAM的发展速度远胜于机床的CNC的发展速度。  
  雕刻加工因其刀具的特殊性需要有相当细小的角度控制,用TYPE3、JDPaint 为好。

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