模具精雕機

精雕機（CNC engraving and milling machine）它是數控工具機的一種，並不是從來就有的概念，這一概念最先由佳鐵提出並實現的。2007年我國的精雕機產業產能已經超過10000台/年,產值超過15億RMB。目前精雕機的生產主要以廣東、北京、浙江三大板塊主導。

一般認為精雕機是使用小刀具、大功率和高速主軸電機的數控銑床。國外並沒有精雕機的概念，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，並且成本很高。國內開始的時候只有數控雕刻機的概念，雕刻機的優勢在雕，如果加工材料硬度比較大也會顯得力不從心。精雕機的出現可以說填補李兩者之間的空白。精雕機既可以雕刻，也可銑削，是一種高效高精的數控工具機。

基本介紹

• 中文名：模具精雕機
• 外文名：CNC engraving and milling machine
• 屬性：數控工具機的一種
• 提出者：佳鐵

精雕機介紹

精雕機和雕刻機、加工中心（電腦鑼）在外觀結構上都非常類似，下面就三者進行比較分析：

從概念上講：

武漢雕刻機

加工中心：港台、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控工具機。第一台加工中心出現在1958年的美國。它可以實現了工件一次裝夾後即可進行銑削、鑽削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工，功能特彆強調“銑”。

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

精雕機：顧名思義。就是可以精確雕、也可銑，雕刻機的基礎上加大了主軸、伺服電機功率，床身承受力，同時保持主軸的高速，更重要的是精度很高。雕銑機還向高速發展，一般稱為高速機，切削能力更強，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型機體積在4m*3m，小型的850型機也在2.5m*2.5m；精雕機次之，比較大型的750型機一般在2.2m*2m；雕刻機最小。

從機械結構上講：

加工中心一般採用懸臂式，精雕機和雕刻機一般多用龍門式架構，龍門式又分為棟樑式和定梁式，目前精雕機以定梁式居多。

從指標數據上講：

主軸最高轉速（r/min）：加工中心8000；雕精雕機最常見240000，高速機最低30000;雕刻機一般與雕銑機相同，用於高光處理的雕刻機可以達到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；精雕機次之，一般在十千瓦以內；雕刻機最小。

切削量：加工中心最大，特別適合重切削，開粗；精雕機次之，適合精加工；雕刻機最小。

速度：由於精雕機和雕刻機都比較輕巧，它們的移動速度和進給速度比加工中心要快，特別是配備直線電機的高速機移動速度最高達到120m/min

精度：三者的精度差不多。

從加工尺寸上講：工作檯面積可以比較好的反應這個。國內加工中心（電腦鑼）最小的工作檯面積（單位mm，下同）在830*500（850機）；精雕機的最大的工作檯面積在700*620（750機），最小的是450*450（400機）；雕刻機一般不會超過450*450，常見的是45*270（250機）。

從套用對象上講：加工中心用於完成較大銑削量的工件的加工設備，大型的模具，硬度比較的材料，也適合普通模具的開粗；精雕機用於完成較小銑削量，小型模具的精加工，適合銅工、石墨等的加工；低端的雕刻機則偏向於木材、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。

一般認為：加工中心、精雕機既可以做產品，也可以做模具，雕刻機只可以做產品。

區別

還是讓我們首先搞清楚三個機型區別：

1. --數控銑和加工中心用於完成較大銑削量的工件的加工設備

2. --數控精雕機用於完成較小銑削量，或軟金屬的加工設備

3. --高速切削工具機用於完成中等銑削量，並且把銑削後的打磨量降為最低的加工設備

深入分析上述設備的結構可以幫我們做出正確的選擇

一、--從機械角度

工具機的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分：工作檯，滑板，十字花台等為移動部分，床座，立柱等為非移動部分

1、--數控銑加工中心：

非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求非常好

優點：能進行重切削；缺點：由於移動部分同樣龐大，犧牲了工具機靈活性，對於細小的部分和快速進給無能為力。

2、--數控精雕機

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

優點：可進行比較細小的加工，加工精度高。對於軟金屬可進行高速加工；缺點：由於鋼性差所以不可能進行重切削。

3、--高速切削工具機

非移動部分鋼性要求非常好移動部分鋼性要求比較好，而且儘可能的輕巧。

優點：能進行中小量的切削（例一般φ10的平底刀，對於45號鋼（300）深切深度以0.75為好）；缺點：正確使用下能發揮高效，低成本，使打磨量變為極少。不正確使用，馬上就會使刀具的廢品堆積如山。

如何從機械上做到上面又輕、剛性又好矛盾的要求，關鍵在於機械結構上的功夫。

1、--床體採用高低筋配合的網狀架構，有的直接採用蜂巢的相接的內六角網狀結構

2、--超寬的立柱和橫樑，大家知道龍門式的結構由於其極好的對稱性和極佳的鋼性被高速切削設備廠家一直做為首選結構。

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

4、--從材料上講一般採用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的矽（Si）從而改變了鐵的內部結構，使之更加耐衝壓，剛性上有顯著提高。

5、--工具機的剛性主要用於克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強大衝擊，所以導軌、絲桿要求粗一些，以及加強連線部分剛性

二、--從數控角度分析

1、--數控銑加工中心對數控系統要求速度一般，主軸轉速0~8000RPM左右

2、--精雕機要求高速的數控系統，主軸轉速3000~30000RPM左右

3、高速切削工具機要求高速的數控系統以及極好的伺服電機特性，主軸轉速1500~30000RPM左右

三、--編程軟體上分析

從軟體的角度上講，數控銑加工中心，高速切削工具機精雕機都可以使用標準的CAD/CAM軟體如：MasterCam Cimatron PE UG等。

銑床通常以為Cimatron刀路較好一點，新版的軟體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），使結果和設計圖形更加貼進，CAD部分剛大量採用直觀的三維實體造型如Solidworks等再通過IGS等轉入CAM軟體進行加工。

不過不用擔心，CAD/CAM的發展速度遠勝於工具機的CNC的發展速度。

雕刻加工因其刀具的特殊性的有相當的細小的角度控制，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合實際。

加工中心是為了完成多種工序於自動狀態的數控設備，主要是對於一些固定的大批量的生產作業，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，對於模具行業和小批量生產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，當數控銑來使用，使用刀庫對數控系統的成本上來講很簡單，但主軸和刀庫、空壓機以及各種刀柄等會增加成本，所以對於一台設備的差價大於10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對於生產量同一品種不到一、二百個的工件儘量不要使用加工中心，效率太低。

有什麼好辦法提高效率，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，刀往上一裝，一個按鈕，工具機自動對刀，直接加工，誤差在0.001~.0003μm內,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工具機與不帶刀庫，但是自動對刀的工具機相比，實踐中的效率後者遠高於前者。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，如此分析對於勞動力大把的國內模具加工，以及小批量工業零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應採用加工中心設備，另外，國內廠家的刀庫基本上還很多問題。進口的也相當貴。（BT40的10把刀庫不會低於10萬人民幣）。

五、高速切削設備的看法

精明的加工商一定會大量時間考慮工具機的準備時間和人員的人為因素所造成的損失，我們永遠記住不用在這方面提醒他們。而我們該做的是如何從工具機的加工時間上來給他們更高的加工效率，以及進可能的降低他們的打磨時間。甚至零打磨。高速切削設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餘力的宣傳高速切削的好處而讓人採用他們的設備。當然有些不實用的做法。在數控工具機行業8年內實戰經驗告訴我他們的成本應在60~70萬左右。如此之高的利潤率是讓我看到了他們的本質。國內的數控工具機的毛利應為（30~40%）之間。這是合理的，正直的利潤。如果您願意維護他們高利潤我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售後服務等等。我不敢相信他們的服務可以在1~2天內解決所有的問題。因為我們現有的科技還不能實現"固體傳真"。

從振興民族工業的角度上看應該支持國內工具機廠的發展。高速切削的本質是把刀具的行走的長度在短時間內走完。大家知道

距離=速度×時間

刀具的說明已經固定國切削的方式決定長了就意味著無利可圖提高速度就等於把時間縮短。

高速切削因當前的工具機本身的主軸和採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台設備不採用高速切削，而第二台或第三台則可考慮這種設備。

成功的做法例如：

1台仿形銑把大部分切削量完成（重切削）而剩於2~3mm的加工餘量，把剩餘的切削量在高速工具機上快速完成，這樣做有很多好處：

1）--重切削工具機很多，加工費很低

2）--加工量大，精度要求不高極易達到

3）--刀具便宜

4）--轉入高速切削後，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）--很多細微之處，如小角度導度等，細緻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，設備的協調本是取勝之道，因為它的剩餘量有2~3個mm所以在工作檯上XY上做兩個校準G54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對於切削量不大的工件則直接在高速工具機完成了。

六、還有一個問題要討論是主軸的問題

對於數控銑和加工中心因為要求低轉速大扭據，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升扭力的轉速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。對於精雕機來說要主軸工作在2~3萬RPM才可工作，迴轉精度一般2個μ左右，不然斷刀現象全很嚴重，所以一定要用電主軸，即電機和主軸是一體的。對於高速切削設備來講，要求內藏式電主軸，而且在低轉速時也要用一定的扭矩要有油水冷卻機來保持主軸工作溫度恆定主軸功率要在7.5~8KW以上,轉速要超過25000RPM。