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CNC雕刻機數(shù)控銑高速銑之間對比分析
閱讀：539 發(fā)布時間：2013-1-25
CNC雕刻機在國內(nèi)的發(fā)展上直到zui近的一兩年才有較大的發(fā)展，相關加工廠和使用單位時刻以敏銳的眼光盯著廠家的動向，這也是身為雕銑機主機生產(chǎn)廠家一點也不松懈的真正原因所在。
作為用戶當然要選合適的設備，如果選型不當，不但不能*反而令陷入為機器打工的苦澀局面。那么什么樣的機床才是好機床？
我們認為好機床的定義是這樣的：
能夠在短期內(nèi)收回投資的機床才是好機床。
數(shù)控機床的設計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準，這樣花錢和掙錢的比例關系將直接影響您的生意，所以仔細分析功能進行選型是有效投資的必要條件。
在國外很早就有雕銑機的名詞（CNCengravingａndmillingmachine），嚴格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床（HSCMACHINE）。
還是讓我們首先搞清楚三個機型區(qū)別：
1.數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設備
2.數(shù)控雕銑機用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設備
3.高速切削機床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為zui低的加工設備
深入分析上述設備的結(jié)構可以幫我們做出正確的選擇
一、從機械角度分析分析
機床的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分。工作臺、滑板、十字花臺等為移動部分，床座、立柱等為非移動部分。
1、數(shù)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(yōu)點：能進行重切削；
缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機床靈活性，對于細小的部分和快速進給無能為力。
2、數(shù)控雕銑機
非移動部分鋼性要求好
移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。
優(yōu)點：可進行比較細小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工；
缺點：由于鋼性差所以不可能進行重切削。
3、高速切削機床
非移動部分鋼性要求非常好
移動部分鋼性要求比較好，而且盡可能的輕巧。
優(yōu)點：能進行中小量的切削（例一般φ10的平底刀，對于45號鋼（300）深切深度以0.75為好）；
缺點：正確使用下能發(fā)揮，低成本，使打磨量變?yōu)闃O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輕、剛性好的矛盾的要求，關鍵在機械結(jié)構上功夫。
1、床體采用高低筋配合的網(wǎng)狀架構，有的直接采用蜂巢的相接的內(nèi)六角網(wǎng)狀結(jié)構
2、超寬的立柱和橫梁，大家知道龍門式的結(jié)構由于其*的對稱性和的鋼性被高速切削設備廠家一直做為結(jié)構。
3、對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導軌與導軌之問的距離，以克服不良力矩的問題。
4、從材料上講一般采用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的硅（Si）從而改變了鐵的內(nèi)部結(jié)構，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。
5、機床的剛性主要用于克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強大沖擊，所以導軌、絲桿要求粗一些，以及加強連接部分剛性。
二、從數(shù)控角度分析分析
1、數(shù)控銑加工中心對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速O～8000RPM左右。
2、雕銑機．要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速3000～30000RPM左右。
3、高速切削機床要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及*的伺服電機特性，主軸轉(zhuǎn)速1500～30000RPM左右。
三、編程軟件上分析
從軟件的角度上講，數(shù)控銑加工中心，高速切削機床雕銑機都可以使用標準的CAD/CAM軟件如：MastercamCimatronPEUG等。
銑床通常以為Cimatron刀路較好一點，新版的軟件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(jié)果和設計圖形更加貼進，CAD部分剛大量采用直觀的三維實體造型如Solidworks等再通過IGS等轉(zhuǎn)入CAM軟件進行加工。
不過不用擔心，CAD/CAM的發(fā)展速度遠高于機床的CNC的發(fā)展速度。
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，加工中心是為了完成多種工序于自動狀態(tài)的數(shù)控設備，主要是對于一些固定的大批量的生產(chǎn)作業(yè)，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zui小200個以上）那就一定選加工中心，對于模具行業(yè)和小批量生產(chǎn)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(shù)控銑來使用，使用刀庫對數(shù)控系統(tǒng)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，所以對于一臺設備的差價大于10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發(fā)生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對于生產(chǎn)量同一品種不到一、二百個的工件盡量不要使用加工中心，效率太低。
有什么好辦法提率，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(tǒng)，刀往上一裝，一個按鈕，機床自動對刀，直接加工，誤差在0.001～0.003μm內(nèi)，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機床與不帶刀庫，但是自動對刀的機床相比，實踐中的效率后者遠高于前者。又好請您注意自動對刀儀的品牌的價格如（Marposs）不過一萬元左右，而且不太可能損壞，如此分析，對于勞動力大把的國內(nèi)模具加工，以及小批量工業(yè)零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應采用加工中心設備，另外，國內(nèi)廠家的刀庫基本上還很多問題。進口的也相當貴。（BT40的10把刀庫不會低于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機床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機床的加工時間上給他們更高的加工效率，以及盡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砰然心動的事件。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余力的宣傳高速切削的好處而讓人采用他們的設備。當然有些不實用的做法。在數(shù)控機床行業(yè)8年內(nèi)實戰(zhàn)經(jīng)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(zhì)。國內(nèi)的數(shù)控機床的毛利應為（30～40％）之間。這是合理的，正直的利潤。如果您愿意維護他們*我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售后服務等等。我不敢相信他們的服務可以在1～2天內(nèi)解決所有的問題。因為我們現(xiàn)有的科技還不能實現(xiàn)“固體傳真”。
從振興民族工業(yè)的角度上看，應該支持國內(nèi)機床廠的發(fā)展。高速切削的本質(zhì)是把刀具的行走的長度在短時間內(nèi)走完。大家知道：
距離=速度×時間
刀具固定切削方式?jīng)Q定：長了就意味著無利可圖，提高速度就等于把時間縮短。
高速切削因當前的機床本身的主軸和采用的刀具的限制決定了它不一定好，目前國外通用的做法是*臺設備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮這種設備。
成功的做法例如：
一臺仿形銑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機床上快速完成，這樣做有很多好處：
1）重切削機床很多，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(zhuǎn)入高速切削后，因為加工對象已接近成形，所以*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
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，細致加工一次完成而不用電火花幫忙
9）*的表面光潔度（鏡面效果）
如此看來，設備的協(xié)調(diào)本是取勝之道，因為它的剩余量有2～3個mm所以在工作臺上XY上做兩個校準G54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對于切削量不大的工件則直接在高速機床完成了。
六、討論主軸的問題
對于數(shù)控銑和加工中心因為要求低轉(zhuǎn)速大扭力，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升扭力的轉(zhuǎn)速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。
對于雕銑機來說要主軸工作在2～3萬RPM才可工作，回轉(zhuǎn)精度一般2個μ左右，不然斷刀現(xiàn)象全很嚴重，所以一定要用電主軸，即電機和主軸是一體的。對于高速切削設備來講，要求內(nèi)藏式電主軸，而且在低轉(zhuǎn)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恒定主軸功率要在7.5～8KW以上，轉(zhuǎn)速要超過25000RPM。
作為用戶當然要選合適的設備，如果選型不當，不但不能*反而令陷入為機器打工的苦澀局面。那么什么樣的機床才是好機床？
我們認為好機床的定義是這樣的：
能夠在短期內(nèi)收回投資的機床才是好機床。
數(shù)控機床的設計使用壽命一般為7年，主要是數(shù)控方面的使用壽命為準，這樣花錢和掙錢的比例關系將直接影響您的生意，所以仔細分析功能進行選型是有效投資的必要條件。
在國外很早就有雕銑機的名詞（CNCengravingａndmillingmachine），嚴格地講雕是銑的一部分，是購買雕刻機還是購買數(shù)控銑式加工中心是經(jīng)常要問自己的問題。另外，還有目前盛行的高速切削機床（HSCMACHINE）。
還是讓我們首先搞清楚三個機型區(qū)別：
1.數(shù)控銑和加工中心用于完成較大銑削量的工件的加工設備
2.數(shù)控雕銑機用于完成較小銑削量，或軟金屬的加工設備
3.高速切削機床用于完成中等銑削量，并且把銑削后的打磨量降為zui低的加工設備
深入分析上述設備的結(jié)構可以幫我們做出正確的選擇
一、從機械角度分析分析
機床的機械分為兩個部分，移動部分和不移動部分。工作臺、滑板、十字花臺等為移動部分，床座、立柱等為非移動部分。
1、數(shù)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(yōu)點：能進行重切削；
缺點：由于移動部分同樣龐大，犧牲了機床靈活性，對于細小的部分和快速進給無能為力。
2、數(shù)控雕銑機
非移動部分鋼性要求好
移動部分鋼性要以靈活為前題下，盡可能的輕一些，同時保持一定的鋼性。
優(yōu)點：可進行比較細小的加工，加工精度高。對于軟金屬可進行高速加工；
缺點：由于鋼性差所以不可能進行重切削。
3、高速切削機床
非移動部分鋼性要求非常好
移動部分鋼性要求比較好，而且盡可能的輕巧。
優(yōu)點：能進行中小量的切削（例一般φ10的平底刀，對于45號鋼（300）深切深度以0.75為好）；
缺點：正確使用下能發(fā)揮，低成本，使打磨量變?yōu)闃O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輕、剛性好的矛盾的要求，關鍵在機械結(jié)構上功夫。
1、床體采用高低筋配合的網(wǎng)狀架構，有的直接采用蜂巢的相接的內(nèi)六角網(wǎng)狀結(jié)構
2、超寬的立柱和橫梁，大家知道龍門式的結(jié)構由于其*的對稱性和的鋼性被高速切削設備廠家一直做為結(jié)構。
3、對于移動部分有與數(shù)控銑顯著的不同之處是加寬了很多導軌與導軌之問的距離，以克服不良力矩的問題。
4、從材料上講一般采用了米漢那鑄鐵，也就是孕育鑄鐵，在澆注鐵水時加入一定比例的硅（Si）從而改變了鐵的內(nèi)部結(jié)構，使之更加耐沖壓，剛性上有顯著提高。
5、機床的剛性主要用于克服移動部分在高速移動時對非移動部分的強大沖擊，所以導軌、絲桿要求粗一些，以及加強連接部分剛性。
二、從數(shù)控角度分析分析
1、數(shù)控銑加工中心對數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速O～8000RPM左右。
2、雕銑機．要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速3000～30000RPM左右。
3、高速切削機床要求高速的數(shù)控系統(tǒng)以及*的伺服電機特性，主軸轉(zhuǎn)速1500～30000RPM左右。
三、編程軟件上分析
從軟件的角度上講，數(shù)控銑加工中心，高速切削機床雕銑機都可以使用標準的CAD/CAM軟件如：MastercamCimatronPEUG等。
銑床通常以為Cimatron刀路較好一點，新版的軟件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(jié)果和設計圖形更加貼進，CAD部分剛大量采用直觀的三維實體造型如Solidworks等再通過IGS等轉(zhuǎn)入CAM軟件進行加工。
不過不用擔心，CAD/CAM的發(fā)展速度遠高于機床的CNC的發(fā)展速度。
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，加工中心是為了完成多種工序于自動狀態(tài)的數(shù)控設備，主要是對于一些固定的大批量的生產(chǎn)作業(yè)，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zui小200個以上）那就一定選加工中心，對于模具行業(yè)和小批量生產(chǎn)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(shù)控銑來使用，使用刀庫對數(shù)控系統(tǒng)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，所以對于一臺設備的差價大于10萬元人民幣，而且編程人員要頭腦清醒。不然悲劇就會發(fā)生，問題也相對增多了不少。效率上如何，對于生產(chǎn)量同一品種不到一、二百個的工件盡量不要使用加工中心，效率太低。
有什么好辦法提率，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(tǒng)，刀往上一裝，一個按鈕，機床自動對刀，直接加工，誤差在0.001～0.003μm內(nèi)，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機床與不帶刀庫，但是自動對刀的機床相比，實踐中的效率后者遠高于前者。又好請您注意自動對刀儀的品牌的價格如（Marposs）不過一萬元左右，而且不太可能損壞，如此分析，對于勞動力大把的國內(nèi)模具加工，以及小批量工業(yè)零件的加工如果充分考慮資金的利用價值一定不應采用加工中心設備，另外，國內(nèi)廠家的刀庫基本上還很多問題。進口的也相當貴。（BT40的10把刀庫不會低于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機床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機床的加工時間上給他們更高的加工效率，以及盡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砰然心動的事件。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余力的宣傳高速切削的好處而讓人采用他們的設備。當然有些不實用的做法。在數(shù)控機床行業(yè)8年內(nèi)實戰(zhàn)經(jīng)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(zhì)。國內(nèi)的數(shù)控機床的毛利應為（30～40％）之間。這是合理的，正直的利潤。如果您愿意維護他們*我想在相同時間就不可能掙更多的錢。更要考慮到售后服務等等。我不敢相信他們的服務可以在1～2天內(nèi)解決所有的問題。因為我們現(xiàn)有的科技還不能實現(xiàn)“固體傳真”。
從振興民族工業(yè)的角度上看，應該支持國內(nèi)機床廠的發(fā)展。高速切削的本質(zhì)是把刀具的行走的長度在短時間內(nèi)走完。大家知道：
距離=速度×時間
刀具固定切削方式?jīng)Q定：長了就意味著無利可圖，提高速度就等于把時間縮短。
高速切削因當前的機床本身的主軸和采用的刀具的限制決定了它不一定好，目前國外通用的做法是*臺設備不采用高速切削，而第二臺或第三臺則可考慮這種設備。
成功的做法例如：
一臺仿形銑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機床上快速完成，這樣做有很多好處：
1）重切削機床很多，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(zhuǎn)入高速切削后，因為加工對象已接近成形，所以*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
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，細致加工一次完成而不用電火花幫忙
9）*的表面光潔度（鏡面效果）
如此看來，設備的協(xié)調(diào)本是取勝之道，因為它的剩余量有2～3個mm所以在工作臺上XY上做兩個校準G54的檔板就完成工件裝夾的問題，而對于切削量不大的工件則直接在高速機床完成了。
六、討論主軸的問題
對于數(shù)控銑和加工中心因為要求低轉(zhuǎn)速大扭力，所以一定需要主軸變速箱來的減速比來提升扭力的轉(zhuǎn)速低而精度差是不可避免的，所以不大可能用小半徑刀具。
對于雕銑機來說要主軸工作在2～3萬RPM才可工作，回轉(zhuǎn)精度一般2個μ左右，不然斷刀現(xiàn)象全很嚴重，所以一定要用電主軸，即電機和主軸是一體的。對于高速切削設備來講，要求內(nèi)藏式電主軸，而且在低轉(zhuǎn)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恒定主軸功率要在7.5～8KW以上，轉(zhuǎn)速要超過25000RPM。