JDHMS技术手册

雕刻加工及设备JDHMS技术手册JDHMS技术手册1、JDHMS的市场应用分析新的设备投入到它适合的领域，就会落叶生根，遍地开花，枝繁叶茂。那么JDHMS的市场到底在那儿，如何开发呢？我认为，我们需要注重下面这些环节。1.1、JDHMS可以适用的行业经过人们前期观望、尝试，雕铣加工逐渐被加工行业认可。这种加工主要集中在下面几个方面：1）注塑模具的划线，线宽在1-4毫米之间，深度宽度比例不超过5。2）注塑模具的残料清角，用1-3毫米刀具清除6毫米刀具剩余的材料。3）模具突出部分的细小形状，加工中心已经预留了加工位置。4）小型注塑模具的雕铣加工，这类没有6毫米以上的刀具的加工位置，或者很少。5）中小型模具的精加工。其实加工中心已经完成了精加工，但加工的表面质量没有雕铣加工的高。6）灯具的精加工，加工车灯的表面反光图案；7）工业模型加工，加工范围为500X400X80左右；8）鞋模加工，可以加工金属材料的鞋模；总之，雕铣机用雕刻机的价格，高速加工中心的品质正好迎合了黄岩、余姚等模具城的需求。1.2、JDHMS加工能力的认识1）JDHMS不能当作小型数控铣床JDHMS虽然具有铣加工能力，但这种能力和铣床相比差之甚远。在使用这类设备时，重点还是雕刻加工能力（3毫米以下刀具）。在推广这种设备时，需要明示客户这种区别，引导客户正确认识雕铣设备，不能鼓吹开粗能力，不要将设备的粗加工能力作为雕铣设备的关键指标。JDHMS的粗加工能力比较强，但和铣床必起来根本不在一个数量级。下面是一个加工45号钢的切削削率的对比表。设备类型最大切削效率刀具直径范围正常工作范围雕铣机1.2cm3/min（3毫米刀具）0.2~6.00.2~3.0小型铣床24.0cm3/min(10毫米刀具)3.0~20.06.0~20雕刻加工及设备JDHMS技术手册刀具直径切削效率3.00.210.0粗线：铣床细线：铣床加工铜的切削削率的对比表。设备类型切削效率刀具直径范围正常工作范围雕铣机4.8cm3/min（4毫米刀具）0.2~6.00.2~4.0小型铣床30.0cm3/min(10毫米刀具)3.0~20.06.0~20刀具直径切削效率4.00.210.0粗线：铣床细线：雕铣机加工ABS工程塑料切削削率的对比表。设备类型切削效率刀具直径范围正常工作范围雕铣机21.0cm3/min（6毫米刀具）0.2~8.00.2~6.0小型铣床60.0cm3/min(10毫米刀具)3.0~20.06.0~20雕刻加工及设备JDHMS技术手册刀具直径切削效率6.00.210.0粗线：铣床细线：雕铣机2）JDHMS可以看作是经济的高速铣类设备在模具加工领域，我们和高速铣承担的任务基本接近。主要是小刀具高转速精加工。有人认为高速铣可以进行粗加工。实际的情况并非如此。因为目前还没有一种设备能够在大范围粗加工的同时，又能保持精加工的性能。据称DMG(世界知名的机床制造商)在某地的一个销售中心销售了10台高速铣床后，销售人员自己也不敢卖这种机床了。因为销售人员在介绍机床时认为这种机床可以粗加工，结果那些模具制造厂真将它当作开粗、半精加工、精加工一体的机床，不久这些机床的性能急剧下降，使用者怨声迭起。我们在作市场的时候，一定要心中有数，不能盲目满足用户的要求，而要逐步引导用户，将雕铣机带入一个正确的轨道。不要夸大设备能力，不要吊高客户的期望值，否则，我们将会面临“吸引了几个客户，丢掉了整个市场”的被动局面。3）JDHMS的最大卖点是加工精度高精雕在行业中被任何的主要原因是“精雕的设备能出精活”。这是我们公司多年处心积虑追求的“精品策略”。在JDHMS上，我们继续要坚持这种策略。在宣传设备时，我们不贬低自己的粗加工能力，但宣传设备的精度。如果设备精度从0.03提高到0.02，看似数量变化不大，但精度提高了50%，设备的设计和制造难度会上一个台阶。JDHMS在加强机床刚性的同时，秉承了精雕设备最大的优点“加工精度高”。高精度体现在下面这些方面：a.小刀具加工断刀概率低b.零件的尺寸精度，工件的一致性好c.直侧面和曲面的表面粗糙度d.机床运行的稳定性好，故障率低；4）JDHMS的粗加工效率是JDPMS的3倍JDHMS的开粗能力虽然不能和铣床相比，但在同类设备中，其开粗能力并不比他们弱，而在精雕系列雕刻机中，它是开粗能力最强的设备，在保证刀具耐用度的前提下，它的加工45号的开粗效率是JDPMS的3倍。JDHMS的效率可以达到1.2cm3/min，而JDPMS的效率一般为0.4cm3/min。1.3、我们还需要开发一种这样的设备目前从事雕铣机开发的厂家很多，但大多说是跟风生产的设备，他们对设备的加工雕刻加工及设备JDHMS技术手册用途并不清楚，对设备的性能都有夸大的成分。许多人不了解雕铣机的参数，以为它是一台能雕能铣的设备。实际上，雕铣的铣加工能力还是很弱，尤其是它的高速主轴和设备刚性不允许它提供很好的切削效率。如何解决既能粗加工和精细雕刻加工之间的关系呢？我想我们应该开发一种介于雕刻机和中型加工中心之间的小型铣床。这种设备的用途是铣加工，而不是雕刻加工，需要满足以下参数：1）加工幅面600x500x300;2）主轴功率在5~10KW；3）主轴转速在2000~8000转，主要在5000转加工；4）加工的刀具直径直径范围是2~10毫米，以6毫米为主；5）机床的刚性在500N的左右力下，机床刚性可以保持在0.02毫米；6）加工45号钢的效率可以达到4.8厘米3/分钟;主要用于以下行业：1）鞋底钢模、铝模的粗加工和半精加工；2）金属字牌的粗加工和半精加工；3）中小型冲压模具的粗加工和半精加工，如镜框模具；4）玩具模具的粗加工和半精加工；目前南京四开已经生产出了类似的设备，命名为雕铣床。它的实现方法是采用双主轴结构。真正的使用模式是一台粗加工，一台或多台精加工。2、机床刚性分析2.1、JDHMS的刚性数据机床的刚性好，切削量就可以增大，切削效率可以提高，刀具的耐用度也能提高。根据实际测试，JDHMS在100N力的作用下，机床的变形量为：测量指标变形量说明主轴轴承变形0.005毫米不随Z轴行程变化而变化主轴跳动根部0.01毫米,30毫米位置0.02毫米螺母不要过紧，否则30毫米跳动将超过0.035毫米。跳动不随受力的变化而变化。Z=0位置指机头偏摆变形0.005毫米Y向X向的变形接近，不包括主轴变形Z=25位置指机头偏摆变形0.010毫米Y向X向的变形接近，不包括主轴变形Z=155位置指机头偏摆变形0.020毫米Y向X向的变形接近，不包括主轴变形雕刻加工及设备JDHMS技术手册2.2、JDHMS的刚性的刚性分析JDHMS的刚性是目前几种雕刻机型号中刚性最强的。但在刚性方面仍然有需要加强的地方。下面我们从影响刚性的几个要素分析JDHMS机床的刚性的加强措施：1）机床的整体结构刚性。JDHMS机床底座采用整体铸造，减振效果好，立柱和横梁采用钢结构，整体的结构刚性也比较好。2）机床的运动机构刚性。JDHMS的Y轴的导轨间距和直线轴承的间距大，刚性也比较好。而X轴Z轴的运动连接间距较小，相对刚性要弱一些；连接部件的刚性也是机床的刚性的重要因素。增大间距，可以增大力臂，减小弯曲变形。间距和变形量基本成线性关系。我们以X轴间距的变化为例，分析一下这种变形。机头的结构示意图如下：200400300400C(P)C(P)B(3P)A(2P)B(7/3P)A(4/3P)按照这个比例关系，端部受力为P，如果将滑块的距离增大达到300，同样的受力下，B位置的受力是原来的7/9，而在B位置相同变形的情况下，端部的变形是原有变形的11/15。所以合计变形将是原来的0.57。用类似的方法，我们可以估算出滑块间距和其他轴的变形。3）连接部件的刚性。连接部件包括连接的轴承和螺钉。型号和预紧力是影响刚性的重要因素。如果减小连接位置的变形，也能减小连接部位的受力变形。这种变形和最终的加工变形也是线性关系。JDHMS机床的机头和导轨之间的连接件数太多，降低了机床的刚性，使得加工振动不能很好的传递到横梁上去，如果采用整体结构，机头的刚性将强不少。4）主轴电机的刚性，主要包括主轴轴承的刚性和刀具夹持（筒夹）的刚性。JDHMS的主轴刚性较好。但夹持的跳动较大，在使用过程中，需要注意合理装刀，不要使用太大的力紧刀具。雕刻加工及设备JDHMS技术手册2.3、机床刚性对刀具耐用度的影响所有的刚性最后都体现到刀具的变形上，它对刀具耐用度的影响包括下面几个方面：1）刀具根部疲劳断裂。刀具变形增大，刀具在高速运动过程，在刀具根部出现应力集中，容易造成刀具的疲劳断裂。2）刀具刃部的疲劳破损。切削过程中刀具刃部存在着交替的切削、空行过程，刀具刃部容易出现疲劳破损，加快磨损，当机床的刚性比较弱时，这种疲劳破损的速度将加快。3）刀具后刀面的磨损。当机床刚性比较弱时，切削过程中材料与刀具后刀面的接触宽度增大，产生大量的热量，降低刀具的耐用度。而且当刀具的后刀面和已加工表面摩擦时，发出很大的声音，感觉切削十分费力。如果加工过程中机床变形反映刀刀具上超过的0.02毫米,刀具的磨损速度将十分迅速。如果低于0.01毫米，机床在切钢时才能体现出良好的性能，刀具使用寿命将大幅增加。原因是：小刀具铣加工的转速在10000转/分钟左右，正常的速度在0.1~1.0之间，如果双刃刀具在0.4米走刀的过程中，每齿每转进给量在0.02毫米。如果变形超过0.02毫米，加工切削过程的让刀将十分严重，已经切削的加工面有可能摩擦到后刀面，加工声音刺耳，刀具寿命快速减少。2.4、如何利用机床刚性从机床的刚性分析我们可以的得到下面这些方法：1）尽量将工件抬高，能用二次台面的最好使用二次台面。JDHMS的Z轴采用滑块不同动，导轨运动的形式，所以，机床在顶部的刚性最好。2）工件距离Z轴比较大时，将切削量降低一半进行切削。道理与1）中的相同，机床在根部的变形是中间的一倍，而一般试验提供的切削参数都是在机床中间高度的参数（Z=100）。3）刀具尽量装短一点，它可以减小主轴电机变形的影响，也能减小刀具的跳动。4）刀具的夹持不是越紧越好。刀具上的过紧时，刀具跳动增大，刀具耐用度降低。与此同时，JDHMS的刀具存在保护电机的作用，如果刀具上的过紧，误操作的容易损坏主轴电机，相反，如果夹持力比较适中，既能抱死刀具又能保护主轴。5）丝杠运动过程中交替出现受拉和受压两种状态，受压状态下，丝杠会出现失稳现象，而拉力作用的稳定性要好的多。所以在选择行切走刀时，尽量选择180度方向，这样的稳定性要好一些，切削过程也比较平稳（顺铣时采用推，逆铣时采用拉）。雕刻加工及设备JDHMS技术手册3、主轴电机的力学性能和耐用度分析3.1、电机功率及其力学性能JDHMS选择的是开源D120D20雕刻电主轴，曲线如下，n(rpn)600020000P(w)2200660电机的功率传输比一般在0.7~0.85之间，为了安全，我们取小值0.7计算。由此可以算出电机的最大输出扭矩是：Pmax=最大功率(2200)*传输比（0.7）=1540(w)Wmax=最大转速(20000)/60*每转角度（pi*2）=2093Mmax=最大输出功率(1540)/最大角速度（2093）＊1000=737mm*N从该图我们可以获得常用转速的技术参数如下：电机转速(rpn)扭矩（mm*N）电机功率(W)输出功率(0.7)(W)输出扭矩(0.7)(mm*N)刀具直径切削力Fz(N)200001050.42222001540735.3011470.59180001050.42219801386735.302735.30150001050.42216501155735.303490.20120001050.4221320924735.304367.65100001050.4221100770735.305294.1290001050.422990693735.306245.1080001050.422880616735.307210.0870001050.422770539735