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雕铣机和雕刻机、加工中心(电脑锣)区别详解

来源:http://www.cqxn023.com/news/81.html       发布时间:2018-04-20

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【前言】
常常有学员问我,数控铣编程和精雕编程有什么区别,下文以分析机床结构、性能上的比较,重庆西南模具数控编程老师来告诉大家,两者的区别。希望看到此文的朋友,能够举一反三,多思多想,天天进步。
【设计理念】
雕铣机和雕刻机、加工中心(电脑锣)在外观结构上都非常类似,下面就三者进行比较分析:
【概念】

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。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。
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。
【外观体积】

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;雕刻机最小。

【机械结构】

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,龙门式又分为栋梁式和定梁式,雕铣机以定梁式居多。
【指标数据】

主轴最高转速(r/min):加工中心8000;雕铣机最常见24000,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;雕铣机次之,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;雕铣机次之,适合精加工;雕刻机最小。
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);雕铣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,硬度较高的材料,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,高端的适合晶片、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。
刀库:加工中心,有刀库的是加工中心,没有刀库被称为电脑锣或者数控铣;雕铣机一般不配刀库,即使选配刀库也是12把刀的伞式刀库、或者6把刀的直列式刀库;雕刻没有刀库。
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【补充】

在国外根本没有有雕铣机的名词(CNC engraving and milling machine),严格地讲雕是铣的一部分,所以外国只有加工中心的概念,并且由此衍生出小型加工中心的概念来代替雕铣机。购买雕刻机还是购买数控铣式加工中心是需要自己考虑的问题,要看实际生产需要。另外,还有盛行的高速切削机床(HSCMACHINE),国内则称为高速机。
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. --数控雕铣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
 
【机型区别】
【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。
2、--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,同时保持一定的刚性。
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。
3、--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刚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
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【数控角度】

1、--数控铣加工中心对数控系统要求速度一般,主轴转速1~8000RPM左右
2、--雕铣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
【编程软件】

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。
【要求】

加工中心是一个体面的名词,但我觉得对刀库的要求一定要结合实际。
加工中心是为了完成多种工序于自动状态的数控设备,主要是对于一些固定的大批量的生产作业,如果我们加工一个很多孔、牙的箱体,而且要天天做差不多的(一批量最小2百个以上)那就一定选加工中心,对于模具行业和小批量生产单位千万不要动不动就上加工中心,因为见过太多的厂家买加工中心,当数控铣来使用,使用刀库对数控系统的成本上来讲很简单,但主轴和刀库、空压机以及各种刀柄等会增加成本,所以对于一台设备的差价大于10万元人民币,而且编程人员要头脑清醒。不然悲剧就会发生,问题也相对增多了不少。效率上如何,对于生产量同一品种不到一、二百个的工件尽量不要使用加工中心,效率太低。
有什么好办法提高效率,不使用刀库,又不会造成人为的换刀误差,只有全自动对刀系统,刀往上一装,一个按钮,机床自动对刀,直接加工,误差在0.001~.0003μm内,与自动换时间来比,慢不了一点效率。如果是加工中心又无自动对刀装置机床与不带刀库,但是自动对刀的机床相比,实践中的效率后者远高于前者。又好请您注意自动对刀仪的最好品牌的价格如(Marposs)不过一万元左右,而且不太可能损坏,如此分析对于劳动力大把的国内模具加工,以及小批量工业零件的加工如果充分考虑资金的利用价值一定不应采用加工中心设备,另外,国内厂家的刀库基本上还很多问题。进口的也相当贵。(BT40的10把刀库不会低于10万人民币)。
【看法】

从振兴民族工业的角度上看应该支持国内机床厂的发展。高速切削的本质是把刀具的行走的长度在短时间内走完。大家知道
距离=速度×时间
刀具的说明已经固定好的切削方式决定了就意味着提高速度就等于把时间缩短。
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,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。
【主轴问题】

对于数控铣和加工中心因为要求低转速大扭矩,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,不然断刀现象会很严重,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。
人们直观上的感觉是小幅面的是雕刻机,大幅面的是雕铣机,或叫雕凿机、镂铣机,或干脆统称大雕刻机。其实它们是两类不同结构的机器,但工作原理大致相同,都是由X、Y、Z三轴驱动,由电子控制器控制移动。
【注意事项】
1.雕铣机锣钢料必须转速在10000转以上,很多用电脑锣的朋友没有用过雕铣机,用电脑锣加工的思维来使用雕铣机是错误的,对于电脑锣来说开粗要有力必须转速打慢,转速过快,容易将刀具烧掉,铣床也是一个道理,所以铣床有设置快慢档。这是因为电脑锣和铣床只有在低转速的时候才可以获得较大的扭矩。而雕铣机用的电主轴,必须转速要达到10000转左右的高速,才可以输出大扭矩,如果用电脑锣的思维在雕铣机开粗的时候也将主轴转速打到2000转左右,很容易将电主轴报废。
2.转速过低,电主轴的声音沉閟,加工的时候锣的吃力,有时主轴转不了,变频器报警过载。严重的会导致电主轴报废。
3.加工时也要冲油,电脑锣开粗时完全不用冲油,但雕铣机开粗一样要冲油,主轴高速旋转,温度上升,不冲油很容易导至刀具磨损
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