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数控雕铣机、雕刻机和加工中心的优势你都懂吗?

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数控雕铣机、雕刻机和加工中心的优势你都懂吗?

发布日期:2020-07-08 作者: 点击:

雕铣机是数控机床的一种,是对应传统雕刻机的数控机床。它是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。


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。雕铣机的出现可以说填补了雕刻机和加工中心之间的空白。雕铣机既可以雕刻,也可铣削,是一种高精的数控机床。


加工模具一般是以加工中心铣削为主的,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,在国外很早就有雕铣机的名词而且严格地讲雕是铣的一部分,是购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是经常要问自己的问题。另外,还有目前盛行的高速切削机床(HSCMACHINE)。


1、用途上与加工中心和雕刻机的区别

加工中心: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。


数控雕铣机:顾名思义。就是可以雕、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。


2、外观体积上的区别

加工中心体积较大,大型的1690型机体积在4m*3m,小型的850型机也在2。5m*2。5m;雕铣机次之,比较大型的750型机一般在2。2m*2m;雕刻机较小。


3、整体机械结构上的区别

加工中心一般采用悬臂式,雕铣机和雕刻机一般多用龙门式架构,龙门式又分为动梁式和定梁式,目前雕铣机以定梁式居多。



4、指标数据上区别

主轴较高转速(r/min):加工中心8000;雕铣机较常见24000,高速机较低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:加工中心较大,从几千瓦到几十千瓦都有;雕铣机次之,一般在十千瓦以内;雕刻机较小。


切削量:加工中心较大,特别适合重切削,开粗;雕铣机次之,适合精加工;雕刻机较小。


速度:由于雕铣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较高达到120m/min。


精度:三者的精度差不多。


5、加工尺寸上区别

工作台面积可以比较好的反应这个。国内加工中心较小的工作台面积(单位mm,下同)在830*500(850机);雕铣机的较大的工作台面积在700*620(750机),较小的是450*450(400机);雕刻机一般不会超过450*450,常见的是45*270(250机)。


6、从应用对象上的区别

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;雕铣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,高的适合晶片、金属外壳等抛光打磨。


一般认为:加工中心、雕铣机既可以做产品,也可以做模具,雕刻机只可以做产品。


7、从工艺上与加工中心和雕刻机的区别:

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  ;数控雕铣机用于完成较小铣削量,或软金属的加工设备;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低的加工设备。


8、从机械角度上区别优缺点:

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。

数控铣加工中心:

非移动部分刚性要求非常好移动部分刚性要求非常好。

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。


数控雕铣机

非移动部分刚性要求好移动部分刚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:由于刚性差所以不可能进行重切削。



还有现在比较常用的高速切削机床,非移动部分刚性要求非常好,移动部分刚性要求比较好,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:正确使用下能发挥效高,低成本,使打磨量变为较少。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


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;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较佳的刚性被高速切削设备厂家一直做为首要结构;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。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。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。


9、从数控角度分析

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;雕铣机要求高速的数控系统,主轴转速3000~30000RPM左右;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  。


10、编程软件上分析

从软件的角度上讲,数控铣加工中心,高速切削机床雕铣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的有相当的细小的角度控制,用TYPE3为好。


11、主轴的区别

对于数控铣和加工中心因为要求低转速大扭据,所以一定需要主轴变速箱来的减速比来提升扭力的转速低而精度差是不可避免的,所以不大可能用小半径刀具。



对于雕铣机来说要主轴工作在2~3万RPM才可工作,回转精度一般2个μ左右,不然断刀现象全很严重,所以一定要用电主轴,即电机和主轴是一体的。对于高速切削设备来讲,要求内藏式电主轴,而且在低转速时也要用一定的扭矩要有油水冷却机来保持主轴工作温度恒定主轴功率要在7。5~8KW以上,转速要超过25000RPM。


补充:高速切削设备的看法

高速切削的本质是把刀具的行走的长度在短时间内走完。高速切削因当前的机床本身的主轴和采用的刀具的限制决定了它不可能是一定好,目前国外通用的做法是第一台设备不采用高速切削,而第二台或第三台则可考虑这种设备。


成功的做法例如:1台仿形铣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机床上快速完成,这样做有很多好处:


1)重切削机床很多,加工费很低

2)加工量大,精度要求不高极易达到

3)刀具便宜

4)转入高速切削后,因为加工对象已接近成形,所以第一刀的切削量很均匀

5)成形快速准确

6)免太多打磨,配合尺寸精确

7)刀具虽贵,但时间短,切削量不大,性能价格比率很好

8)很多细微之处,如小角度导度等,细致加工一次完成而不用电火花帮快,

9)极好的表面光洁度(镜面效果)


如此看来,设备的协调本是取胜之道,因为它的剩余量有2~3个mm所以在工作台上XY上做两个校准G54的档板就完成工件装夹的问题,而对于切削量不大的工件则直接在高速机床完成了。


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