論精密銑削技術(shù)在民用雕刻設(shè)備的應(yīng)用

王 碩

沈陽(yáng)市裝備制造工程學(xué)校(沈陽(yáng) 110026)

近些年，數(shù)控雕刻技術(shù)在國(guó)民生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越普遍，其高效、精密、可靠的加工手段在裝飾材料、廣告制作、藝術(shù)品加工等行業(yè)中都占據(jù)著舉足輕重的地位。數(shù)控雕刻技術(shù)所使用加工手段為銑削加工，銑削加工在制造業(yè)中一直很受重視，尤其是數(shù)控銑床的高速發(fā)展，使銑削加工的重要地位日益凸顯，而民用雕刻設(shè)備由于市場(chǎng)占有率低，發(fā)展較晚，缺少專業(yè)人才等原因，其加工的精密程度一直不高。

國(guó)內(nèi)品牌數(shù)控雕刻機(jī)的基本使用方法是由編程人員設(shè)置刀具選擇、加工路徑規(guī)劃 、切削用量等相關(guān)的參數(shù)就可以自動(dòng)生成數(shù)控雕刻程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床即可完成加工。因此，數(shù)控雕刻加工中的雕刻刀及其它相關(guān)參數(shù)的選擇及確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這也要求編程人員應(yīng)熟練掌握雕刻刀選擇及其它參數(shù)的確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控雕刻的特點(diǎn)。研究掌握數(shù)控雕刻設(shè)備銑削功能，對(duì)于雕刻高精度的產(chǎn)品和提升產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)控雕刻常見加工材質(zhì)及問題

日常生產(chǎn)使用中，數(shù)控雕刻常見的加工材質(zhì)有：壓克力板；中、高密度板；鋁板；各類原生木材；石材等其他材料。不同的加工對(duì)象，在加工中常出現(xiàn)的現(xiàn)象有：亞克力板在加工時(shí)常有煙和異味產(chǎn)生,以及粘屑和爆口現(xiàn)象；密度板和原生木材在加工中常出現(xiàn)發(fā)黑冒煙和毛刺過多的現(xiàn)象；鋁板加工常出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象等問題。解決這些問題，重要就是選擇合適的雕刻刀及切削用量。

2 數(shù)控雕刻常用刀具的種類及選擇

數(shù)控雕刻所使用的刀具種類很多，為了能夠適應(yīng)數(shù)控雕刻機(jī)自動(dòng)化程度高、高速和高效的特點(diǎn)，其所選用的刀具正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和通用化的方向發(fā)展。數(shù)控雕刻刀具的主要類型以銑削刀具為主，為了滿足高效和特殊的加工要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具(常見刀具及使用見表1。數(shù)控雕刻刀具的分類有多種方法，根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：(1)整體式銑刀，整體銑刀又可分為一體式和焊接式；(2)裝配銑刀；(3)組合銑刀。從切削工藝上可分為：球頭銑刀；單刃、多刃銑刀；錐度銑刀；尖刀；切刀等。數(shù)控雕刻刀具的材質(zhì)常見類型有：(1)硬質(zhì)合金，常用于加工亞克力板，密度板，木材，各類金屬等；(2)金剛石，常用于雕刻石材，玻璃等。

加工中選擇刀具的原則有：

(1)根據(jù)切削量選擇。密度板、木材、PVC等大切削量深雕加工應(yīng)選擇雙刃大排屑螺旋銑刀，這既有良好的排屑功能，又能達(dá)到刀具的受力平衡；亞克力、鋁板切割加工則適用單刃螺旋銑刀，加工中切削熱產(chǎn)生少，速度快，效率高。

(2)根據(jù)成型面選擇。單一成型表面應(yīng)選擇與表面相吻合的成型刀具，便于提高加工效率，提高加工質(zhì)量；而對(duì)于復(fù)雜表面雕刻則應(yīng)圖形細(xì)膩程度選擇相應(yīng)規(guī)格的圓底刻刀或尖刀。

(3)根據(jù)表面質(zhì)量要求選擇。亞克力加工表面如要求達(dá)到磨砂效果，推薦使用雙刃、三刃螺旋銑刀；上下面無(wú)毛刺切割加工，推薦使用單刃，雙刃上下切銑刀；壓克力鏡面雕刻加工推薦使用金剛石雕刻刀；粗加工刨花板等推薦使用多條紋銑刀。

表1 常見刀具及使用

3 切削用量的選擇

數(shù)控雕刻加工中，切削用量的參數(shù)主要包括雕刻刀的切削速度、進(jìn)給速度和加工深度。

雕刻刀的切削速度取決于雕刻刀轉(zhuǎn)速和雕刻刀的半徑，數(shù)控雕刻的加工特點(diǎn)是高速度切削，一般常見雕刻機(jī)主軸的回轉(zhuǎn)速度設(shè)在3000rpm以上，雖然高速度加工為雕刻加工帶來了較高生產(chǎn)效率和良好的表面質(zhì)量。但也帶來了一系列的安全問題，因此在雕刻加工中，當(dāng)?shù)窨虣C(jī)主軸回轉(zhuǎn)速度達(dá)到或超過9000rpm時(shí)，除了小尺寸的刀具外，應(yīng)該禁止使用裝配銑刀，如果整體銑刀是焊接形式的，也應(yīng)該仔細(xì)對(duì)焊縫進(jìn)行探傷檢查。動(dòng)平衡不好的雕刻刀在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中也會(huì)爆裂等失效形式。

雕刻加工中最重要的一個(gè)加工參數(shù)就是進(jìn)給速度，一般在選擇時(shí)主要根據(jù)被加工產(chǎn)品的加工精度和表面質(zhì)量要求，另外也要參照雕刻刀和產(chǎn)品的材料性質(zhì)。而雕刻機(jī)的最大進(jìn)給速度則受設(shè)備的剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。在切割字體或其他圖形輪廓時(shí)，不適合選擇大的進(jìn)給量，因?yàn)樵诘窨虝r(shí)輪廓的拐角處往往由于慣性或工藝系統(tǒng)變形造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象，小的進(jìn)給量能減小這種現(xiàn)象造成的誤差。確定進(jìn)給速度的一般原則：

(1)當(dāng)被加工產(chǎn)品的加工質(zhì)量能夠達(dá)到要求時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。

(2)在加工復(fù)雜型面以及精雕時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度。

(3)雕刻刀在空走或者是回原點(diǎn)時(shí)，可以選擇雕刻機(jī)系統(tǒng)所給定的最高進(jìn)給速度，以提高生產(chǎn)效率。

加工深度(背吃刀量)的確定。數(shù)控雕刻加工中，最常見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。這種選擇的前提是保證加工表面質(zhì)量，且雕刻機(jī)、工件和刀具的剛度允許，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控雕刻機(jī)床作為新型民用設(shè)備，在生產(chǎn)加工中的遇到的問題多種多樣，上述內(nèi)容僅僅概括了在使用中對(duì)于數(shù)控雕刻設(shè)備刀具及參數(shù)選擇的普遍性因素，對(duì)于各類專業(yè)機(jī)床還應(yīng)根據(jù)加工對(duì)象不同進(jìn)行具體情況具體分析，這些經(jīng)驗(yàn)就需要您長(zhǎng)期的積累了。

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