雕刻机知识简介

目 录




一、数控设备CNC加工 1

二、CAD -Computer Aided Design 计算机辅助设计 1

三、CAM -Computer Aided Manufacturing 计算机辅助制造 1

四、工作原点与机器原点 2

五、产品应用 (Application) 2

六、机器配置 Machine Configuration 2

1.主轴(Spindle) 3

风冷和水冷对比 (air-cooled spindle/water-cooled spindle) 3

自动换刀主轴和普通主轴对比(待完善) 3

不同功率主轴的加工材料和加工材料的厚度(待解答) 3

品牌(Brand) 4

2.工作的行程(决定了加工材料的大小) 4

X Y Z的工作行程决定机器加工工件大小 4

3.电机 4

步进电机和伺服电机(stepper motor/ servo motor) 5

常用电机品牌 5

4.驱动器(driver) 6

常用驱动器品牌 6

不同的电机配什么样的驱动器 6

5.变频器(inverter) 6

常用变频器品牌 6

变频器的功率配主轴的功率(待解答) 6

变频器的作用 6

6.装夹方式:夹具或者真空吸附 6

普通台面(夹具,T型槽台面) T-slot Table 7

车床夹具 7

真空吸附台面 Vacuum Table 8

各种型号台面价格 8

真空泵 Vacuum pump 8

真空台面和T型槽结合的台面 9

7.控制系统(Control System) 9

1. MACH3 控制系统 9

2. DSP手柄系统 10

3. 运动版卡控制系统 13

4. 工控机控制系统 13

8.床身移动和龙门移动 13

七、 补充 14

传动方式 14

重型机床 14

参数内容 14



一、数控设备CNC加工

CNC - Computerized Numerical Control 计算机数控技术

是一种新型加工技术,主要工作是编制加工程序,将原来的手工活转为电脑编程。数控机床进给加工路线是指,车刀从刀点开始运动起,直至返回该点并结束加工程序所经过的路径,包括切削加工的路径以及刀具切入切出等。非切削空行程路径,而精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。因此,确定路线的重点是。确定粗加工及空行程的进给路线。数控加工是指用数控的加工工具进行的加工。CNC是指数控机床由数控加工语言进行编程控制,通常为G代码,数控加工G代码语言告诉数控机床的加工刀具,采用何种笛卡尔位置坐标,并控制刀具的进给速度和主轴转速,以及工具变冷器、冷却剂等功能。最常见的数控加工方式有数控铣、数控车、数控EDM线切割。


二、CAD -Computer Aided Design 计算机辅助设计

指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以决定最优方案;各种设计信息,不论是数字的、文字的或图形的,都能存放在计算机的内存或外存里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速作出图形,使设计人员及时对设计做出判断和修改;利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移、复制和旋转等有关的图形数据加工工作。

软件:美国Autodesk 公司 Auto CAD

国产 浩辰CAD(苏州) 中望 CAD(广州)

Microstation


三、CAM -Computer Aided Manufacturing 计算机辅助制造

利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动,即通过直接或间接地把计算机与制造过程和生产设备相联系,用计算机系统进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制与操作的运行,处理产品制造过程中所需的数据,控制和处理物料(毛坯和零件等)的流动,对产品进行测试和检验等。

核心是计算机数值控制(简称数控编程),是通过计算机编程生成机床设备能够读取的NC代码,从而使机床设备运行,更加精确,更加高效,为企业节约大量的成本。

市面上的CAM软件有:UG NX、Pro/NC、CATIA、CAD/CAM一体化的中望3D、cimatron、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、Gibbs CAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimtron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam、Artcam......等等.


四、工作原点与机器原点

关于机器远点,雕刻机是由数控系统控制的工作单元,系统本身只知道当前位置相对于以前的位置,需要选取一个参考点,使机床上的任意位置都有一个固定坐标作为参数,这个参考点就是机器远点。使机器X、Y、Z三个方向的极限位置,只有一个。

关于工作原点,指工作坐标的原点,是为工作尺寸编程确定的原点,工作原点可由编程者选择,一般是工件加工的起始点。当选择“回工件原点”选项,刀尖会自动从当前位置回到工作原点,刀尖会主动从当时方位回到工作原点。工作原点可以在机器行程的任何位置设定,保存多个。


五、产品应用 (Application)

传统木工行业

板式家具行业 全屋定制行业

广告标识行业(亚克力,密度板,双色板,泡沫板,铝塑板,ABS板,木板)

模具行业:木模,保丽龙模具,铝模具。大型风电设备加工

石材加工行业

其他行业:包装,板材切割雕刻镂空等


General woodworking industry

Panel furniture industry

Sign making industry (acrylic, MDF, two-color board, foam board, aluminum-plastic board, ABS board, wood board)

Mold industry: wood mold, styrofoam mold, aluminum mold. Large wind power equipment processing

Stone processing industry

Other industries: packaging, sheet cutting, carving, hollowing, etc.


六、机器配置 Machine Configuration


1.主轴(Spindle)


风冷和水冷对比 (air-cooled spindle/water-cooled spindle)

  1. 水冷主轴电机顾名思义就是采用水循环来冷却主轴高速旋转后产生的热量,这种方式效果会很好,因为经过流通之后的温度不会超过40度。风冷主轴电机采用风扇方式来散热,它的效果肯定不如水冷。
    2.噪音方面。水冷主轴电机基本上没有噪音,但是风冷的主轴电机则很响。
    3.使用寿命方面。因为水冷主轴电机要注意保养、勤换水或者采用工业水冷却机,所以它的使用寿命要比风冷主轴电机要短。
    4.精度方面。水冷主轴电机轴向、径向跳动基本上都是在0.003毫米以下,这是风冷主轴电机(国产)远远不及的!
    5. 使用方便方面。由于水冷主轴需要接水泵,这样就需要个水桶盛水,需要连接一下水管,尤其在北方寒冷的冬季更容易结冰,可能有的客户会觉得比较麻烦;而风冷主轴就不会有这么多的使用问题。

总结:

风冷

优势:安装方便,维护成本低,受环境因素影响小,可配合台湾Delta变频器调节,寿命长,扭矩大,精度高,转动震动小。

劣势:价格较高,噪音大

水冷

优势:价格较低,工作噪音低,水冷效果好,适用于坚硬的实木,石材,软金属的高温作业

劣势:扭矩小,水循环维护成本高,安装有点复杂(水泵),寿命短,受环境因素影响较大(注意所在国家温度)

自动换刀主轴和普通主轴对比(待完善)

自动换刀(排式换刀和圆盘式换刀)

它具有独立的刀库,能在对工件进行加工中自动更换所需刀具,无需停止工作。能对复杂的图案雕刻时,选择不同的刀具,大大加速了工作效率、提高了产品质量。自动换刀雕刻机也是数控雕刻机设备发展的最终趋势。

普通主轴则为手动换刀

不同功率主轴的加工材料和加工材料的厚度(待解答)

(广告机:1.5-2.2kw 木工机:3.0-5.5kw 石材机:4.5-7.5kw 其中5.5kw最为常见)

情况不同,3kw是入门级别。与材质种类、材料厚度、机器功率、刀具质量都有关系,而且机械作业刀具切割并不是一步到位。刀具质量上,以日本、德国、瑞士为上乘。Z轴行程最大200.

品牌(Brand)

昌盛水冷主轴 翰琪HQD主轴

意大利HSD主轴,HSD主轴全部为风冷主轴 意大利HITECO(黑铁克)

对质量要求高的国家推荐使用意大利风冷主轴 HSD知名品牌(寿命长,世界各地售后服务,保障好)


2.工作的行程(决定了加工材料的大小)


X Y Z的工作行程决定机器加工工件大小





各轴以定义的速度各自或同时运动,到达指定的坐标值就停止。

国际板材标准:1.22*2.44

2*3


3.电机


步进电机和伺服电机(stepper motor/ servo motor)

关于步进电机

优势:工作过程中不丢步,加速比达30%,冷却效果好,运行流畅震动相对较小,省电

劣势:低频低速震动,扭矩较小,没有过载能力,负载过大运行过程会出现丢步或堵转现象,控制精度低,进度相应慢。

关于伺服电机

优势:具有步进电机的所有优点,且弥补步进电机的缺点,负载大时不丢步,及时反馈报备,精度高,进度快。

劣势:只能使用配套驱动,不能混搭

【百度资料】

伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

1,步进电机和伺服电机的控制精度不同。两相混合式步进电机步距角一般为1.8°,三相混合式步进电机步距角为1.2°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。对于带标准2500线编码器的伺服电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。

对于绝大多数用户而言,无论是机械传动精度,还是光电传感器来定位精度,都没有步进电机伺服电机的物理精度高,单方面追求电机的最高精度是没有必要的。

2,步进电机和伺服电机矩频特性不同。

步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在0~900RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为1000~3000RPM)以内,都能输出额定转矩。

3,步进电机和伺服电机过载能力不同。

4,步进电机和伺服电机运行性能不同。步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。,

5,交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。伺服电机是闭环系统,伺服驱动器可以自动修正丢失的脉冲,在堵转时也可以及时给控制器反馈,而步进电机是开环系统,必须通过足够的力矩余量来避免堵转。

6,步进电机和伺服电机速度响应性能不同。

7,步进电机从静止加速到工作转速需要100~2000毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,从静止加速到其额定转速3000RPM最短仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

常用电机品牌

日本安川 YASKAWA 官网:yaskawa.co.jp/

台湾台达 Delta 官网:deltagreentech.com.cn/

深圳雷塞 Leadshine 官网:szleadtech.com.cn/ leisai.com/


4.驱动器(driver)


常用驱动器品牌

台湾台达 Delta VFD-MS 系列

富凌 Fuling 官网:chinafuling.com/


不同的电机配什么样的驱动器

步进电机可以混搭驱动器

伺服电机只能使用配套驱动器


5.变频器(inverter)


常用变频器品牌

台湾台达 Delta VFD-MS 系列

富凌 Fuling


变频器的功率配主轴的功率(待解答)

一个标准:变频器功率大于等于主轴功率

变频器的作用

作用:用于主轴的无极调速. 有CNC给出模拟电压(0----+10V),控制变频器的输出频率.从而改变主轴电机的转速,通过传动机构(皮带或齿轮)传到主轴,而改变主轴的速度(转速)

数控操作启动,停止时不能马上从高速停止,或马上加速到高速,有个缓冲,变频器就是控制设备速度的。


6.装夹方式:夹具或者真空吸附


普通台面(夹具,T型槽台面) T-slot Table

优点:采用优质铝型材,耐高温耐氧化耐腐蚀,主要用于不易被吸附的,镂空的材料,比较厚或者比较薄的材料,异型材料,价格比较低,坚固耐用,固定效果较好。

缺点:人工固定,效率低,加工面积受限。

【百度百科】T型槽平台使用高强度铸铁HT200-300 工作面硬度为HB170-240,经过两次人工处理(人工退火600度-700度和自然时效2-3年),T型槽平台的工作面采用刮削工艺,T型槽平台工作面上可加工V形、T形、U形槽和圆孔、长孔等,可用来固定动力机械设备。使用该产品的精度稳定,耐磨性能好。T型槽平台工作面加工有T型槽,主要用来固定工件,是钳工工人用来调试设备,装配设备,维修设备的基础工作平面.


车床夹具

车床夹具是指在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具。车床夹具多数安装在主轴上;少数安装在床鞍或床身上。

1.定心式车床夹具:在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。

2.角铁式车床夹具:在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。

3.花盘式车床夹具:这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。




真空吸附台面 Vacuum Table

采用性价比高的PVC台面,硬度高,耐高温,耐腐蚀,变形量小,不需要人工固定材料。吸收材料自动。比T型槽更高效,需要连接真空泵。台面分为多区域,操作人员可以从全片加工切换到小部分加工,通过机器前面控制阀,区域很容易可以被关闭。

机器型号分区:

1325-4区 1530/2030-6区 2040-8区


【网络资料】背景:在机械加工的过程中,为了加工方便经常需要将被加工物体固定在工作台面上。而为了将被加工物体固定在加工台面上,工作台面上往往会设置有夹具等用于固定被加工物体。在一些加工过程中,设置夹具可以为加工生产带来一定的便利性,但在有些加工过程中会使得整个加工过程比较繁琐,导致生产效率低下。

随着木工行业的不断发展,木工市场对雕刻设备的要求也越来越高。在一些雕刻过程中,需要将被雕刻部件固定在雕刻机工作台面上。现有的木工加工设备,其一般为通过在工作台面上设置真空吸气孔,通过在工作台面上产生真空吸气,使得放置在工作台面上的工件与工作台面之间产生负压,从而保证工件能够稳固地固定在工作台面上。但是由于现有的工作台面其在实际使用时,其上的工件吸附不稳定,在加工过程中容易产生晃动,进而无法保证产品的加工雕刻质量。因此有鉴于此,对于如何寻找到一种结构简单、工作稳定可靠且能够产生稳定吸附力的真空台面结构就显得尤为重要。


关于木工雕刻机台面选择(特例

首先从材料固定上来说:普通铝型材的木工雕刻机使用的是夹具固定材料,技术工在上料之后,通过多个夹具固定好板材的四边,这样雕刻时就不会产生晃动,导致雕刻出现误差,而对于真空吸附台面的木工雕刻机来说,只要把材料推上台面之后就不用管它了,下料时只需轻轻一推,就能下料。使用真空吸附木工雕刻机的一大优点就是上下料方便,节省时间。

其次从价格上来说:成本上涨了,价格自然就贵了,真空吸附木工雕刻机多了一个真空泵和胶板台面,主轴电机功率也变大了,所以价格也多了好几千块,当然做木门橱柜门和衣柜的话,使用普通台面的木工雕刻机是肯定不行的,一定要选择真空吸附木工雕刻机。最后从耗电上来说:对比铝型材台面的木工雕刻机,真空吸附式的雕刻机耗电量要大是显而易见的,所以大家在考虑款式选择时,也要把这点考虑到位。以上三点就是这两款机型的主要区别,如果是以做镂空和浮雕为主的话,在经济实力紧张的情况下,小编推荐选择普通台面的木工雕刻机,如果是以木门橱柜门和全屋定制为主的话,一定要选择真空吸附台面的木工雕刻机。


各种型号台面价格

真空泵 Vacuum pump

真空泵主要是通过将工件和雕刻机台面之间的空气抽走,行成负压达到将工件牢牢固定在台面上的目的。

风泵:蜗壳泵,罗茨泵

水泵:性价比高,风量大,负压相对较高。

受环境影响大,维护成本高(加防冻液),运行过程中沸水容易伤人,对于新手而言不易操作(加水),体积大,质量大,比较笨重。功率:5.5kw 7.5kw

干式泵(无油泵):(通优泵,永盾泵,贝克泵)寿命长,维护成本低,风量大,负压能达到0.6-0.8MP,(一般而言0.4-0.6MP对于日常工作就足够),体积小,比较轻便,受环境影响较小

补充:选择真空泵一定要提前给客户确认电压

220V单相电最大只能用2.2kw泵

220V三相电最大只能用7.5kw泵

机器型号对应真空泵:

1325 1个5.5kw 1530 1个7.5kw 2030 2个5.5kw

2040 2个7.5kw 2060 3个7.5kw


真空台面和T型槽结合的台面

兼具T型槽和真空台面的优点(待补充

7.控制系统(Control System)

MACH3 控制系统

【百度百科】

是由美国ArtSoft公司开发的由Windows为平台的数控软件.系统版本必须为WIN XP或WIN2000.Mach3 软件使用PC电脑的LPT,或USB端口作为CNC设备的输入与输出,输出脉冲与方向信号,控制步进电机或伺服电机驱动器.从而实现控制数控机床.本软件支持所有国际标准G代码.最多控制6轴.能5轴联动带线形插补功能.能实现复杂零件高精度加工,最高控制精度为0.0001MM.复杂功能需求时,可用MODBUS装置控制如刀库,夹具,及屑料传送机构的控制.简单的系统用一个并口就能实现.复杂的两个并口就行.其外围开关点可用VB来编辑顺序输入输出.

Mach3是通过计算机打印口来控制机器运行的,它的输入和输出信号都是二进制数字,输入信号是通过并口加在输入上的电压,输出信号是输出脚针上的电压,电压大小的测量是以电脑的0伏线为基准。
Mach3 CNC控制软件是开放式数控系统, 操作简单,维护方便, 具有开放性、性能稳定、价格低廉的新型数控系统. 标准PC电脑完全转换为全功能的CNC控制器,最高6轴连动CNC控制,直接支持多种DXF, BMP,JPG,HPGL文件格式输入,视觉G代码显示,直接生成G代码,主轴转速控制,多重继电器控制,手摇脉冲生成,包括大量加工策略,视频展示,可以用触摸屏,全屏显示,数字化. 三维动态显示跟踪、自动对刀、程序跳段执行(断点记忆)

系统具有螺距误差补偿,反向间隙补偿,刀具长度补偿,刀尖半径补偿及磨损补偿功能.

轴向运动加速度及速度调节界面可根据其实情调整适应高速高精度加工.

注:一般很少用,北美、加拿大地区

DSP手柄系统

北京锐志天宏A11

简介:

两轴/三轴/四轴数控系统 等离子切割操作控制系统 数控机床系统 可接步进/伺服驱动

锐志天宏RZNC控制系统 DSP数控手柄 锐志天宏原装手柄 数控雕刻机手柄

手持运动控制系统 车床手柄控制器 机床控制手柄 锐志天宏RichAuto

特点:

◆全新的三轴运动方式,实现了全面的控制

◆支持XYZ驱动器,主轴变频器加工错误报警提示功能

◆存储空间大、U盘兼容性强,读取速度快、U盘加工更可靠

◆智能化的文件检查功能

◆具备参数备份、恢复功能,有效防止了重要参数丢失

◆抗干扰性更强,通过多项CE测试

◆智能加工记忆功能,支持断点、掉电功能

◆可以自定义编辑的I/O接口,给用户提供广泛的开发平台

参数:




维宏 NK105

详细网址:weihong.com.cn/chanpinz


参数如下:
















运动版卡控制系统

维宏 NC-studio


工控机控制系统

Syntec control system 6MA/6MB/20MA/200MA

维宏 NK260 NK280 NK300


8.床身移动和龙门移动

【百度百科】

平台移动雕刻机跟其他数控雕刻机最大不同的区别就是平台移动,而雕刻机龙门是固定的。而其他数控雕刻机在工作时都是龙门来回移动,雕刻机台面是固定的。相对台面移动,龙门固定的雕刻模式,虽然增加了驱动功率,但大大增加了雕刻精度和雕刻效率。这也是代表着国内数控雕刻机最先进的技术能力。

性能配置及性能参数

1、平台移动雕刻机机床身是是由厚壁钢管构造而成。床身经过有限元分析(FEA)和设计,为机床提供了一个刚硬稳定的加工平台并且所有床身部件在床身加工前就已经消除应力。

2、所有定位轴承、滚珠丝杠、线性导轨、齿条,都有机床控制系统的集中自动润滑系统来保养。这个是滚珠丝杠和线性导轨制造商一致推荐的方法。

3、平台移动雕刻机SUBA-CNC雕刻机机型主要部件均采用国际顶尖品牌,如台达交流伺服驱动系统,意大利HSD电主轴6kw主轴

4、机床Y轴采用双轨双边驱动,可以进行重切削

5、真空吸附台面分为六个加工区域,可单区加工也可同时加工,已提高加工效率

6、Z轴向由气动平衡系统支持,气动平衡系统是一个封闭环,其作用是操作中用气量最小化

7、采用电脑的上海维宏控制系统,确保机床高速、高精度加工

8、平台移动雕刻机适合多元化复杂性产品加工,较适合生产项目:密度板雕刻、橱柜门雕刻、电脑桌、板式家具雕刻等等






1325A

自动换刀9.0KW

6000-18000rpm

φ3.175mmφ4mmφ6mmφ12.7mm

1300x2500mm

1735A

自动换刀9.0KW

6000-18000rpm

φ3.175mmφ4mmφ6mmφ12.7mm

1700x3500mm

2030A

自动换刀9.0KW

6000-18000rpm

φ3.175mmφ4mmφ6mmφ12.7mm

2000x3000mm

2050A

自动换刀9.0KW

6000-18000rpm

φ3.175mmφ4mmφ6mmφ12.7mm

2000x5000mm



【网络资料】

需要知道床身移动跟龙门移动的雕刻机相比,优势何在?主要区别在于雕刻的效率跟精度。这两点可以说是雕刻需求当中最重要的两点,特别是一些对于雕刻精度跟效率有较高需求的雕刻机用户,床身移动的高配雕刻机明显要更加优于龙门移动的雕刻机。台面移动的雕刻机一般都是高配的,比如某款高端雕刻机,主轴用进口的HSD的,德国进口滚珠丝杠,进口方轨,加厚床身,正版维宏系统,自动换刀等等,这些比之平常的标配雕刻机的配件价格跟质量都要高上不少。
除了相关配件比之普通标配雕刻机要高不少之外,床身移动的雕刻机本身的驱动肯定也要相匹配,当然相应的消耗也会稍微高一些,但是相对而言,这点消耗比之能够完成更高精度和更高效率的雕刻工作所能获得的利润来说,完全不值一提,因为台面移动的高配雕刻机一般生产的产品都会档次比较高,其中的利润自然也很丰厚。


补充

传动方式

丝杆 ball screw

特点:精度高,速度慢

齿条 rack (直齿、斜齿)

特点:力量大


重型机床

床身采用8mm钢造成,精度高

出厂配置即为380V电压,50HZ频率,如客户有220V电压需求,另议


参数内容

X Y Z Working Area (X Y Z 行程)

Spindle Power (主轴功率)

X Y Z Traveling Positioning Accuracy (X Y Z 定位精度)

Table Surface (台面)

X Y Z Rail and Transmission (X Y Z 导轨传动)

Max. Rapid Travel Rate (最大空行速度)

Max. Working Speed (最大工作速度)

Cutting Thickness (切割厚度)

Spindle Speed (主轴转速)

Drive Motors (电机驱动)

Working Voltage (工作电压 V/HZ/项)

Command Language (运行指令)

Operating System (运行操作系统)

Interface (接口)

Software Compatibility (软件兼容)

Running Environment (工作环境)

发布于 2019-05-22