數(shù)控雕銑機(jī)

　　數(shù)控雕銑機(jī)

　　雕銑機(jī)(CNC engraving and milling machine)它是數(shù)控機(jī)床的一種。是對應(yīng)傳統(tǒng)雕刻機(jī)的數(shù)控機(jī)床。.大都認(rèn)為雕銑機(jī)是使用小刀具、大功率和高速主軸電機(jī)的數(shù)控銑床。雕刻機(jī)的優(yōu)勢在雕，如果加工材料硬度比較大也會顯得力不從心。雕銑機(jī)的出現(xiàn)可以說填補(bǔ)兩者之間的空白。雕銑機(jī)既可以雕刻，也可銑削，是一種高效高精的數(shù)控機(jī)床。力瑪?shù)胥姍C(jī)是數(shù)控雕銑 機(jī)的杰出代作。

　　1概述

　　2007年我國的雕銑機(jī)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)超過10000臺/年,產(chǎn)值超過15億RMB。目前雕銑機(jī)的生產(chǎn)主要以廣東、北京、浙江三大地區(qū)主導(dǎo)。

　　加工模具他們是以加工中心(電腦鑼)銑削為主的，但加工中心有它的不足，特別是在用小刀具加工小型模具時會顯得力不從心，并且成本很高。國內(nèi)開始的時候只有數(shù)控雕刻機(jī)的概念，雕刻機(jī)的優(yōu)勢在雕，如果加工材料硬度比較大也不會顯得力不從心。

　　2數(shù)控雕銑機(jī)的特點

　　用途上與加工中心和雕刻機(jī)的區(qū)別

　　加工中心：港臺、廣東一帶稱之為電腦鑼，是帶有刀庫和自動換刀裝置的一種高度自動化的多功能數(shù)控機(jī)床。第一臺加工中心出現(xiàn)在1958年的美國。它可以實現(xiàn)了工件一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工，功能特別強(qiáng)調(diào)“銑”。

　　雕刻機(jī)：它主軸轉(zhuǎn)速高適合小刀具的加工，扭矩比較小，著重于“雕刻”功能，例如木材(專門加工木板的稱為木雕機(jī))、雙色板、亞克力板等硬度不高的板材，不太適合強(qiáng)切削的大工件。目前市面上的大多數(shù)打著雕刻機(jī)旗號的產(chǎn)品都是為加工工藝品為主，成本低，由于精度不高，不宜用于模具開發(fā);但也有例外的例如晶片雕刻機(jī)。

　　數(shù)控雕銑機(jī)：顧名思義。就是可以雕、也可銑，雕刻機(jī)的基礎(chǔ)上加大了主軸、伺服電機(jī)功率，床身承受力，同時保持主軸的高速，更重要的是精度很高。雕銑機(jī)還向高速發(fā)展，一般稱為高速機(jī)，切削能力更強(qiáng)，加工精度非常高，還可以直接加工硬度在HRC60以上的材料，一次成型。

　　從外觀體積上講：

　　加工中心體積最大，大型的1690型機(jī)體積在4m*3m，小型的850型機(jī)也在2.5m*2.5m;雕銑機(jī)次之，比較大型的750型機(jī)一般在2.2m*2m;雕刻機(jī)最小。

　　從機(jī)械結(jié)構(gòu)上講：

　　加工中心一般采用懸臂式，雕銑機(jī)和雕刻機(jī)一般多用龍門式架構(gòu)，龍門式又分為棟梁式和定梁式，目前雕銑機(jī)以定梁式居多。

　　從指標(biāo)數(shù)據(jù)上講：

　　主軸最高轉(zhuǎn)速(r/min)：加工中心8000;雕銑機(jī)最常見24000，高速機(jī)最低30000;雕刻機(jī)一般與雕銑機(jī)相同，用于高光處理的雕刻機(jī)可以達(dá)到80000，但那用的就不是一般的電主軸而是氣浮主軸。

　　主軸功率：加工中心最大，從幾千瓦到幾十千瓦都有;雕銑機(jī)次之，一般在十千瓦以內(nèi);雕刻機(jī)最小。

　　切削量：加工中心最大，特別適合重切削，開粗;雕銑機(jī)次之，適合精加工;雕刻機(jī)最小。

　　速度：由于雕銑機(jī)和雕刻機(jī)都比較輕巧，它們的移動速度和進(jìn)給速度比加工中心要快，特別是配備直線電機(jī)的高速機(jī)移動速度最高達(dá)到120m/min。

　　精度：三者的精度差不多。

　　從加工尺寸上講：工作臺面積可以比較好的反應(yīng)這個。國內(nèi)加工中心(電腦鑼)最小的工作臺面積(單位mm，下同)在830*500(850機(jī));雕銑機(jī)的最大的工作臺面積在700*620(750機(jī))，最小的是450*450(400機(jī));雕刻機(jī)一般不會超過450*450，常見的是45*270(250機(jī))。

　　從應(yīng)用對象上講：加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備，大型的模具，硬度比較的材料，也適合普通模具的開粗;雕銑機(jī)用于完成較小銑削量，小型模具的精加工，適合銅工、石墨等的加工;低端的雕刻機(jī)則偏向于木材、雙色板、亞克力板等硬度不高的板材加工，高端的適合晶片、金屬外殼等拋光打磨。

　　一般認(rèn)為：加工中心、雕銑機(jī)既可以做產(chǎn)品，也可以做模具，雕刻機(jī)只可以做產(chǎn)品。

　　補(bǔ)充：

　　在國外很早就有雕銑機(jī)的名詞(CNC engraving and milling machine)，嚴(yán)格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機(jī)還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機(jī)床(HSCMACHINE)。

　　從工藝上 與加工中心和雕刻機(jī)的區(qū)別

　　1. --數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設(shè)備 。

　　2. --數(shù)控雕銑機(jī)用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設(shè)備 。

　　3. --高速切削機(jī)床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為最低的加工設(shè)備 。

　　深入分析上述設(shè)備的結(jié)構(gòu)可以幫我們做出正確的選擇。

　　一、--從機(jī)械角度

　　機(jī)床的機(jī)械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作臺，滑板，十字花臺等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分。

　　1、--數(shù)控銑加工中心：

　　非移動部分剛性要求非常好移動部分剛性要求非常好。

　　優(yōu)點：能進(jìn)行重切削;缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機(jī)床靈活性，對于細(xì)小的部分和快速進(jìn)給無能為力。

　　2、--數(shù)控雕銑機(jī)

　　非移動部分剛性要求好移動部分剛性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。

　　優(yōu)點：可進(jìn)行比較細(xì)小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進(jìn)行高速加工;缺點：由于剛性差所以不可能進(jìn)行重切削。

　　3、--高速切削機(jī)床

　　非移動部分剛性要求非常好移動部分剛性要求比較好，而且盡可能的輕巧。

　　優(yōu)點：能進(jìn)行中小量的切削(例一般φ10的平底刀，對于45號鋼(300)深切深度以0.75為好);缺點：正確使用下能發(fā)揮高效，低成本，使打磨量變?yōu)闃O少。不正確使用，馬上就會使刀具的廢品堆積如山。

　　如何從機(jī)械上做到上面又輕、剛性又好矛盾的要求，關(guān)鍵在于機(jī)械結(jié)構(gòu)上的功夫。

　　1、--床體采用高低筋配合的網(wǎng)狀架構(gòu)，有的直接采用蜂巢的相接的內(nèi)六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　2、--超寬的立柱和橫梁，大家知道龍門式的結(jié)構(gòu)由于其極好的對稱性和極佳的剛性被高速切削設(shè)備廠家一直做為首選結(jié)構(gòu)。

　　3、--對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的距離，以克服不良力矩的問題。

　　4、--從材料上講一般采用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的硅(Si)從而改變了鐵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。

　　5、--機(jī)床的剛性主要用于克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強(qiáng)大沖擊，所以導(dǎo)軌、絲桿要求粗一些，以及加強(qiáng)連接部分剛性 。

　　二、--從數(shù)控角度分析

　　1、--數(shù)控銑加工中心對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速0~8000RPM左右 。

　　2、--雕銑機(jī)要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速3000~30000RPM左右 。

　　3、高速切削機(jī)床要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及極好的伺服電機(jī)特性，主軸轉(zhuǎn)速1500~30000RPM左右 。

　　三、--編程軟件上分析

　　從軟件的角度上講，數(shù)控銑加工中心，高速切削機(jī)床雕銑機(jī)都可以使用標(biāo)準(zhǔn)的CAD/CAM軟件如：MasterCam Cimatron PE UG等。

　　銑床通常以為Cimatron刀路較好一點，新版的軟件充分考究到刀具的每時每刻的切削量的均勻性，尤其是刀進(jìn)入走出工作的一刻的速度和圓滑性，以及在拐點的跟隨差算法問題(followingError)，使結(jié)果和設(shè)計圖形更加貼進(jìn)，CAD部分剛大量采用直觀的三維實體造型如Solidworks等再通過IGS等轉(zhuǎn)入CAM軟件進(jìn)行加工。

　　不過不用擔(dān)心，CAD/CAM的發(fā)展速度遠(yuǎn)勝于機(jī)床的CNC的發(fā)展速度。

　　雕刻加工因其刀具的特殊性的有相當(dāng)?shù)募?xì)小的角度控制，用TYPE3為好。

　　四、--刀庫自動換刀和全自動對刀要求

　　加工中心是一個體面的名詞，但我覺得對刀庫的要求一定要結(jié)合實際。

　　加工中心是為了完成多種工序于自動狀態(tài)的數(shù)控設(shè)備，主要是對于一些固定的大批量的生產(chǎn)作業(yè)，如果我們加工一個很多孔、牙的箱體，而且要天天做差不多的(一批量最小2百個以上)那就一定選加工中心，對于模具行業(yè)和小批量生產(chǎn)單位千萬不要動不動就上加工中心，因為見過太多的廠家買加工中心，當(dāng)數(shù)控銑來使用，使用刀庫對數(shù)控系統(tǒng)的成本上來講很簡單，但主軸和刀庫、空壓機(jī)以及各種刀柄等會增加成本，所以對于一臺設(shè)備的差價大于10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發(fā)生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對于生產(chǎn)量同一品種不到一、二百個的工件盡量不要使用加工中心，效率太低。

　　有什么好辦法提高效率，不使用刀庫，又不會造成人為的換刀誤差，只有全自動對刀系統(tǒng)，刀往上一裝，一個按鈕，機(jī)床自動對刀，直接加工，誤差在0.001~.0003μm內(nèi),與自動換時間來比,慢不了一點效率。如果是加工中心又無自動對刀裝置機(jī)床與不帶刀庫，但是自動對刀的機(jī)床相比，實踐中的效率后者遠(yuǎn)高于前者。又好請您注意自動對刀儀的最好品牌的價格如(Marposs)不過一萬元左右，而且不太可能損壞，如此分析對于勞動力大把的國內(nèi)模具加工，以及小批量工業(yè)零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應(yīng)采用加工中心設(shè)備，另外，國內(nèi)廠家的刀庫基本上還很多問題。進(jìn)口的也相當(dāng)貴。(BT40的10把刀庫不會低于10萬人民幣)。

　　五、高速切削設(shè)備的看法

　　精明的加工商一定會大量時間考慮機(jī)床的準(zhǔn)備時間和人員的人為因素所造成的損失，我們永遠(yuǎn)記住不用在這方面提醒他們。而我們該做的是如何從機(jī)床的加工時間上來給他們更高的加工效率，以及進(jìn)可能的降低他們的打磨時間。甚至零打磨。高速切削設(shè)備的閃亮登場是讓加工商怦然心動的事件。先不要考慮其昂貴的造價(150萬左右)，單從使用上講我認(rèn)為一定是那句老話：它對有些人來講是一塊香香的肉，對另外一些人來講是劇毒的毒藥，日本人以及歐洲人不遺余力的宣傳高速切削的好處而讓人采用他們的設(shè)備。當(dāng)然有些不實用的做法。在數(shù)控機(jī)床行業(yè)8年內(nèi)實戰(zhàn)經(jīng)驗告訴我他們的成本應(yīng)在60~70萬左右。如此之高的利潤率是讓我看到了他們的本質(zhì)。國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床的毛利應(yīng)為(30~40%)之間。這是合理的，正直的利潤。如果您愿意維護(hù)他們高利潤我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售后服務(wù)等等。我不敢相信他們的服務(wù)可以在1~2天內(nèi)解決所有的問題。因為我們現(xiàn)有的科技還不能實現(xiàn)"固體傳真"。

　　從振興民族工業(yè)的角度上看應(yīng)該支持國內(nèi)機(jī)床廠的發(fā)展。高速切削的本質(zhì)是把刀具的行走的長度在短時間內(nèi)走完。大家知道

　　距離=速度×?xí)r間

　　刀具的說明已經(jīng)固定國切削的方式?jīng)Q定長了就意味著無利可圖提高速度就等于把時間縮短。

　　高速切削因當(dāng)前的機(jī)床本身的主軸和采用的刀具的限制決定了它不可能是一定好，目前國外通用的做法是第一臺設(shè)備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮這種設(shè)備。

　　成功的做法例如：

　　1臺仿形銑把大部分切削量完成(重切削)而剩于2~3mm的加工余量，把剩余的切削量在高速機(jī)床上快速完成，這樣做有很多好處：

　　1)--重切削機(jī)床很多，加工費很低

　　2)--加工量大，精度要求不高極易達(dá)到

　　3)--刀具便宜

　　4)--轉(zhuǎn)入高速切削后，因為加工對象已接近成形，所以第一刀的切削量很均勻

　　5)--成形快速準(zhǔn)確

　　6)--免太多打磨，配合尺寸精確

　　7)--刀具雖貴，但時間短，切削量不大，性能價格比率很好

　　8)--很多細(xì)微之處，如小角度導(dǎo)度等，細(xì)致加工一次完成而不用電火花幫快，

　　9)--極好的表面光潔度(鏡面效果)

　　如此看來，設(shè)備的協(xié)調(diào)本是取勝之道，因為它的剩余量有2~3個mm所以在工作臺上XY上做兩個校準(zhǔn)G54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對于切削量不大的工件則直接在高速機(jī)床完成了。

　　六、還有一個問題要討論是主軸的問題

　　對于數(shù)控銑和加工中心因為要求低轉(zhuǎn)速大扭據(jù)，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升扭力的轉(zhuǎn)速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。對于雕銑機(jī)來說要主軸工作在2~3萬RPM才可工作，回轉(zhuǎn)精度一般2個μ左右，不然斷刀現(xiàn)象全很嚴(yán)重，所以一定要用電主軸，即電機(jī)和主軸是一體的。對于高速切削設(shè)備來講，要求內(nèi)藏式電主軸，而且在低轉(zhuǎn)速時也要用一定的扭矩要有油水冷卻機(jī)來保持主軸工作溫度恒定主軸功率要在7.5~8KW以上,轉(zhuǎn)速要超過25000RPM。