数控雕铣教程

广东技术广东技术师范学院工业中心2013数控雕铣教程兰通联广东广州天河广广广东东东技技技术术术师师师范范范学学学院院院工工工业业业中中中心心心2目录第1章概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41.1数控雕铣机的产生„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„41.2雕铣机和雕刻机、加工中心的区别„„„„„„„„„„„„„„41.3数控雕铣机的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„61.4数控雕铣机的应用领域„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7第2章雕铣刀具与加工编程参数„„„„„„„„„„„„„„„„„92.1常用刀具材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„92.2数控雕铣机常用刀具及其用途„„„„„„„„„„„„„„„102.3数控雕铣机的加工编程参数„„„„„„„„„„„„„„„„122.4雕铣机加工注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13第3章数控雕铣机的基本操作„„„„„„„„„„„„„„„„„„143.1数控机床的坐标系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„143.2工件的装夹与校正„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„153.1基本结构和控制面板说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„183.2系统常用菜单子目录介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„20第4章雕刻软件JDPaint„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„234.1JDPaint用户界面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„244.2三维坐标系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„314.3雕刻参数简介及雕刻路径相关知识„„„„„„„„„„„„„„334.4文字雕刻实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37第5章SurfMill曲面造型实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„435.1曲面造型实例一：基础建模„„„„„„„„„„„„„„„„„435.2曲面造型实例二：盘子„„„„„„„„„„„„„„„„„„„505.3曲面造型实例三：连杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„545.4曲面造型实例四：外帽„„„„„„„„„„„„„„„„„„„595.5曲面造型实例五：三角开关凸模„„„„„„„„„„„„„„„67第6章综合例子编程、加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„73广广广东东东技技技术术术师师师范范范学学学院院院工工工业业业中中中心心心36.1实例介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„736.2调入图形文件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„746.3工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„746.4选择加工刀具、作辅助图形、确定工件原点„„„„„„„„„„776.5填刀具路径„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„796.6加工模拟„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„83第7章浮雕应用实例教程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„857.1实例一小象的制作过程„„„„„„„„„„„„„„„„„„857.2实例二金鱼的制作及刀具路径„„„„„„„„„„„„„„„957.3实例三灰度图转浮雕„„„„„„„„„„„„„„„„„„„104广广广东东东技技技术术术师师师范范范学学学院院院工工工业业业中中中心心心4第1章概述1.1数控铣雕机的产生随着我国进一步的对外开放，工业生产的快速发展，我国正成为世界性的制造、加工中心。生产企业只有通过高新技术的广泛运用、标准化的运作制度，才能在激烈地市场竞争中获胜。近年来，在模具加工行业中，人们一直在探索一种比较完美的加工方式来代替电火花成型加工，以避免工件表面质量因电加工后产生型面微观裂纹。由于传统的电火花成型加工对于深型腔、深槽窄缝有优势，但对微细复杂型腔、花纹或图案型腔和大型面高光洁度等等存在一定加工难度，同时加工工艺较多、时间较长。而高速铣削方式在这些模具加工上具有很大的优势，同时，伴随着能加工高硬度材料刀具技术的发展，高速数控铣床在模具加工中的应用越来越广泛；但随着模具工业对加工表面要求的提高，要求刀具半径越来越小，于是高速铣削出现了另一种分支—高速铣雕机。它结合了铣削和高速雕刻的共同优点。数控雕铣机作为机电一体化高新技术在模具制造业急切呼唤中产生的最富有生产效率的现代化机器设备，它完美的性价比为工业制造企业制订的低成本、高利润目标提供了可靠而坚实的保证，受到广大工业企业的热烈欢迎！一般认为雕铣机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。国外并没有雕铣机的概念，加工模具他们是以加工中心（电脑锣）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，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李两者之间的空白。雕铣机既可以雕刻，也可铣削，是一种高效高精的数控机床。1.2雕铣机和雕刻机、加工中心的区别雕铣机和雕刻机、加工中心在外观结构上都非常类似，下面就三者进行比较分析：1.2.1从概念上讲加工中心：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。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。广广广东东东技技技术术术师师师范范范学学学院院院工工工业业业中中中心心心5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。1.2.2从外观体积上讲加工中心体积最大，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。从机械结构上讲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，目前雕铣机以定梁式居多。1.2.3从指标数据上讲主轴最高转速（r/min）：加工中心8000；雕铣机最常见240000，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。1.2.4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，高端的适合晶片、金属外壳等抛光打磨。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。1.2.5关于主轴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，所广广广东东东技技技术术术师师师范范范学学学院院院工工工业业业中中中心心心6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。1.3数控雕铣机特点与传统的数控加工比较，数控雕铣机是高速铣削加工。高速铣削加工是一种高转速、小进给和快走刀的加工方式，形象地称为“少吃快跑”的加工方式。有如下特点。1.3.1专业的数控雕铣机加工工艺以“等量切削”技术为核心的数控雕铣机工艺，避免了加工吃刀用量不均的问题，保证了产品精细度指标的实现，并降低了精细加工的断刀概率，提高了加工效率。数控雕铣机对象的特点是图案复杂、细节丰富、造型奇特、成品精细。要实现这样的加工要求，则必须使用小尺寸的刀具作为基本加工刀具，在很多情况下，数控雕铣机机使用的雕刻刀具刀尖直径不足0.5毫米甚至到0.1毫米以下。使用小刀具进行精细雕刻是数控雕铣机的一个最基本的特征，数控雕铣机系统的所有其他特点都围绕这个基本的特点和要求而产生。1.3.2高精度、高转速的主轴电机由于数控雕铣机使用小尺寸的刀具铣削加工，所用刀具的直径小，加工中为保证刀具的切削线速度和切削能力，势必要提高刀具的旋转速度，使用具有高转速能力的主轴电机。主轴电机旋转速度高，可为小刀具提供高的切削速度，并确保小刀具在雕刻中能有较好的切削能力。制造精度高，旋转噪音低，刀具装卡跳动量小，为小刀具平稳地进行铣削加工提供了良好的工作环境。1.3.3轻型精密的机床结构数控雕铣机适合小工件、小加工量并能满足一定加工精度要求的轻型加工，所以雕刻机的整体结构较为精巧，具有较强的刚性和齐全的配置。整体铸件结构，为高精度的运动单元提供了稳定的工作平台，确保了雕刻机运动平稳、噪音低、雕刻成品光洁度好。1.3.4尺寸精度高、耐磨性能好、专业性强的雕刻刀具刀具是保证数控雕铣机成品精细和加工效率高的最为关键因素之一，在使用高速主轴电机和计算机辅助加工技术(CAM)的前提下，数控雕铣机机所使用的刀具的尺寸精度高、耐磨性好。不同的工艺使用不同的刀型，使用专业刀具加工相应的业务和材料。1.4.5高效平稳的控制系统数控雕铣机控制系统采用了行进的微步细分控制算法，机床运动高速平稳，分辨率高，可达0.003mm/步。另外，也有部份机型使用伺服驱动单元，机床各项性能指标又有较大幅度的提高。1.2.6功能强大的控制软件广广广东东东技技技术术术师师师范范范学学学院院院工工工业业业中中中心心心7控制软件工作界面灵活便捷，功能丰富，实现了多项独具特色的雕刻管理功能，如选择雕刻功能、雕刻时间计算功能等。适合单件或批量产品雕刻。1.2.7以完整的精雕雕刻系统作为依托根据小刀具雕刻的基本特点，并结合当前制造业先进的高速铣削理念，精雕科技提出了小刀具高速雕刻思想，主要目标是提高雕刻效率和雕刻精度，减少小刀具的磨损率，在实际加工中的表现为“高转速、快进给、小进给、匀切削、高效率”。此项技术是一项整体的系统技术。精雕雕刻CAD/CAM软件独创的“等量切削”功能能够生成具有均匀切削用量的刀具路径，为高速雕刻的实现提供了最基本的技术保证。数控雕铣机的特有的专业优势为“小刀具的快速铣削”，擅长做“常规大刀具无法加工的业务”。1.4数控雕铣机技术的应用领域数控雕铣机技术适用于制造各种标牌、广告、建筑模型、模具、小五金、装饰品、工业模型等。1.4.1工业模具的加工（1）制革工业：不少皮革，特别是人造革制品，需带有商标、厂名或仿制成某种动物的皮纹，其轧制皮革的轧辊或压花版都需事先雕刻加工。原来的方法是在钢辊上先镀铜，化蚀后再镀铬，因蚀刻加工深度较浅，加之磨损，镀层易脱落，使用寿命短。如在钢辊上直接雕刻，既节省成本又可提高强度和使用寿命。（2）注塑和压缩模具：诸如日用品、家电、炊具及工业塑料制品，制鞋业胶底等都需在