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東莞明科機(jī)械解答精雕機(jī)基本概念
時間:2017-10-13 09:15:25閱讀次數(shù):3340
東莞明科機(jī)械認(rèn)為精雕機(jī)（CNC engraving and milling machine）它是數(shù)控機(jī)床的一種。2007年我國的精雕機(jī)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)超過10000臺/年,產(chǎn)值超過15億RMB。目前精雕機(jī)的生產(chǎn)主要以廣東、北京、江蘇、浙江四大板塊主導(dǎo)。
一般認(rèn)為精雕機(jī)是使用小刀具、大功率和高速主軸電機(jī)的數(shù)控銑床。國外并沒有精雕機(jī)的概念，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會顯得力不從心。精雕機(jī)的出現(xiàn)可以說填補(bǔ)了兩者之間的空白。精雕機(jī)既可以雕刻，也可銑削，是一種高效高精的數(shù)控機(jī)床。
外形結(jié)構(gòu)
精雕機(jī)和雕刻機(jī)、雕銑機(jī)、加工中心（電腦鑼）在外觀結(jié)構(gòu)上都非常類似，下面就四者進(jìn)行比較分析：
從概念上講：
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)。
精雕機(jī)：顧名思義。就是可以精確雕、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): 雕銑機(jī)注重雕和銑，是介于精雕機(jī)和加工中心之間的過渡機(jī)型。相比精雕機(jī)，其優(yōu)點是機(jī)器鋼性更強(qiáng)，加工效率更高、功率大、適合做軟金屬的快速、重型切削。相比加工中心優(yōu)點是：加工軟金屬如銅、鋁的速度更快、鋼模的精加工速度效率更高。其缺點不宜進(jìn)行大型工件的開粗、重切削。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；精雕機(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，精雕機(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，目前精雕機(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；雕精雕機(jī)最常見240000，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；精雕機(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；精雕機(jī)次之，適合精加工；雕刻機(jī)最小。
速度：由于精雕機(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)）；精雕機(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；精雕機(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、精雕機(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。
機(jī)型區(qū)別
還是讓我們首先搞清楚三個機(jī)型區(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)控精雕機(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：
非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求非常好
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)控精雕機(jī)
非移動部分鋼性要求好移動部分鋼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：由于鋼性差所以不可能進(jìn)行重切削。
3、--高速切削機(jī)床
非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求比較好，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鋼性被高速切削設(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、--精雕機(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)床精雕機(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需要有相當(dāng)細(xì)小的角度控制，用TYPE3、JDPaint 為好。
一般認(rèn)為精雕機(jī)是使用小刀具、大功率和高速主軸電機(jī)的數(shù)控銑床。國外并沒有精雕機(jī)的概念，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會顯得力不從心。精雕機(jī)的出現(xiàn)可以說填補(bǔ)了兩者之間的空白。精雕機(jī)既可以雕刻，也可銑削，是一種高效高精的數(shù)控機(jī)床。
外形結(jié)構(gòu)
精雕機(jī)和雕刻機(jī)、雕銑機(jī)、加工中心（電腦鑼）在外觀結(jié)構(gòu)上都非常類似，下面就四者進(jìn)行比較分析：
從概念上講：
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)。
精雕機(jī)：顧名思義。就是可以精確雕、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): 雕銑機(jī)注重雕和銑，是介于精雕機(jī)和加工中心之間的過渡機(jī)型。相比精雕機(jī)，其優(yōu)點是機(jī)器鋼性更強(qiáng)，加工效率更高、功率大、適合做軟金屬的快速、重型切削。相比加工中心優(yōu)點是：加工軟金屬如銅、鋁的速度更快、鋼模的精加工速度效率更高。其缺點不宜進(jìn)行大型工件的開粗、重切削。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；精雕機(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，精雕機(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，目前精雕機(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；雕精雕機(jī)最常見240000，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；精雕機(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；精雕機(jī)次之，適合精加工；雕刻機(jī)最小。
速度：由于精雕機(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)）；精雕機(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；精雕機(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、精雕機(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。
機(jī)型區(qū)別
還是讓我們首先搞清楚三個機(jī)型區(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)控精雕機(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：
非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求非常好
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)控精雕機(jī)
非移動部分鋼性要求好移動部分鋼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：由于鋼性差所以不可能進(jìn)行重切削。
3、--高速切削機(jī)床
非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求比較好，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鋼性被高速切削設(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、--精雕機(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)床精雕機(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需要有相當(dāng)細(xì)小的角度控制，用TYPE3、JDPaint 為好。