论精密铣削技术在民用雕刻设备的应用

2013-09-18王硕

电大理工 2013年4期

王硕

沈阳市装备制造工程学校(沈阳 110026)

近些年，数控雕刻技术在国民生产中的应用越来越普遍，其高效、精密、可靠的加工手段在装饰材料、广告制作、艺术品加工等行业中都占据着举足轻重的地位。数控雕刻技术所使用加工手段为铣削加工，铣削加工在制造业中一直很受重视，尤其是数控铣床的高速发展，使铣削加工的重要地位日益凸显，而民用雕刻设备由于市场占有率低，发展较晚，缺少专业人才等原因，其加工的精密程度一直不高。

国内品牌数控雕刻机的基本使用方法是由编程人员设置刀具选择、加工路径规划、切削用量等相关的参数就可以自动生成数控雕刻程序并传输至数控机床即可完成加工。因此，数控雕刻加工中的雕刻刀及其它相关参数的选择及确定是在人机交互状态下完成的，这也要求编程人员应熟练掌握雕刻刀选择及其它参数的确定的基本原则，在编程时充分考虑数控雕刻的特点。研究掌握数控雕刻设备铣削功能，对于雕刻高精度的产品和提升产品质量和加工效率具有很重要的现实意义。

1 数控雕刻常见加工材质及问题

日常生产使用中，数控雕刻常见的加工材质有：压克力板；中、高密度板；铝板；各类原生木材；石材等其他材料。不同的加工对象，在加工中常出现的现象有：亚克力板在加工时常有烟和异味产生,以及粘屑和爆口现象；密度板和原生木材在加工中常出现发黑冒烟和毛刺过多的现象；铝板加工常出现粘刀现象等问题。解决这些问题，重要就是选择合适的雕刻刀及切削用量。

2 数控雕刻常用刀具的种类及选择

数控雕刻所使用的刀具种类很多，为了能够适应数控雕刻机自动化程度高、高速和高效的特点，其所选用的刀具正朝着标准化、模块化和通用化的方向发展。数控雕刻刀具的主要类型以铣削刀具为主，为了满足高效和特殊的加工要求，又发展了各种特殊用途的专用刀具(常见刀具及使用见表1。数控雕刻刀具的分类有多种方法，根据刀具结构可分为：(1)整体式铣刀，整体铣刀又可分为一体式和焊接式；(2)装配铣刀；(3)组合铣刀。从切削工艺上可分为：球头铣刀；单刃、多刃铣刀；锥度铣刀；尖刀；切刀等。数控雕刻刀具的材质常见类型有：(1)硬质合金，常用于加工亚克力板，密度板，木材，各类金属等；(2)金刚石，常用于雕刻石材，玻璃等。

加工中选择刀具的原则有：

(1)根据切削量选择。密度板、木材、PVC等大切削量深雕加工应选择双刃大排屑螺旋铣刀，这既有良好的排屑功能，又能达到刀具的受力平衡；亚克力、铝板切割加工则适用单刃螺旋铣刀，加工中切削热产生少，速度快，效率高。

(2)根据成型面选择。单一成型表面应选择与表面相吻合的成型刀具，便于提高加工效率，提高加工质量；而对于复杂表面雕刻则应图形细腻程度选择相应规格的圆底刻刀或尖刀。

(3)根据表面质量要求选择。亚克力加工表面如要求达到磨砂效果，推荐使用双刃、三刃螺旋铣刀；上下面无毛刺切割加工，推荐使用单刃，双刃上下切铣刀；压克力镜面雕刻加工推荐使用金刚石雕刻刀；粗加工刨花板等推荐使用多条纹铣刀。

表1 常见刀具及使用

3 切削用量的选择

数控雕刻加工中，切削用量的参数主要包括雕刻刀的切削速度、进给速度和加工深度。

雕刻刀的切削速度取决于雕刻刀转速和雕刻刀的半径，数控雕刻的加工特点是高速度切削，一般常见雕刻机主轴的回转速度设在3000rpm以上，虽然高速度加工为雕刻加工带来了较高生产效率和良好的表面质量。但也带来了一系列的安全问题，因此在雕刻加工中，当雕刻机主轴回转速度达到或超过9000rpm时，除了小尺寸的刀具外，应该禁止使用装配铣刀，如果整体铣刀是焊接形式的，也应该仔细对焊缝进行探伤检查。动平衡不好的雕刻刀在高速运转中也会爆裂等失效形式。

雕刻加工中最重要的一个加工参数就是进给速度，一般在选择时主要根据被加工产品的加工精度和表面质量要求，另外也要参照雕刻刀和产品的材料性质。而雕刻机的最大进给速度则受设备的刚度和进给系统的性能限制。在切割字体或其他图形轮廓时，不适合选择大的进给量，因为在雕刻时轮廓的拐角处往往由于惯性或工艺系统变形造成“超程”或“欠程”现象，小的进给量能减小这种现象造成的误差。确定进给速度的一般原则：

(1)当被加工产品的加工质量能够达到要求时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。

(2)在加工复杂型面以及精雕时，宜选择较低的进给速度。

(3)雕刻刀在空走或者是回原点时，可以选择雕刻机系统所给定的最高进给速度，以提高生产效率。

加工深度(背吃刀量)的确定。数控雕刻加工中，最常见的就是一次加工成型，也就是背吃刀量等于工件的加工余量。这种选择的前提是保证加工表面质量，且雕刻机、工件和刀具的刚度允许，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。