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数控精雕技术 第一节 精雕CNC雕刻简介第二节 精雕CNC雕刻系统简介第三节 精雕机基本操作第四节 锥度平底刀的磨制第五节 基本雕刻加工第六节 文字雕刻第七节 曲面加工 第一节 精雕CNC雕刻简介 一 传统雕刻与CNC雕刻传统雕刻 加工产品的质量取决于雕刻人员的经验技巧 雕刻技能的继承性差 整个行业的发展缓慢 CNC雕刻 传统雕刻技术和现代数控技术结合的产物 秉承了传统雕刻精细轻巧 灵活自如的操作特点 同时利用了传统数控加工中的自动化技术 并将二者有机的结合在一起 是一种先进的雕刻技术 第一节 精雕CNC雕刻简介 二 CNC雕刻特点1 加工对象 文字 图案 纹理 小型复杂曲面 薄壁件 小型精密零件 非规则艺术浮雕曲面等 加工对象特点 尺寸小 形态复杂 成品要求精细2 工艺特点 只能且必须使用小刀具加工 3 产品特点 尺寸精度高 产品一致性好 4 数控加工特点 高转速 小进给和快走刀的高速铣削加工 形象地称为 少吃快跑 的加工方式 第一节 精雕CNC雕刻简介 三 CNC雕刻流程 CAD建模 CAM编程 数控系统 CNC雕刻机 第一节 精雕CNC雕刻简介 四 精雕CNC雕刻系统的基本组成 PhotoShop CorelDraw AutoCAD Pro E 3D扫描仪 平面扫描仪 3D测量机 MasterCam 产品说明 实物原型 JPG PLT DXF IGES SMP VRML STL NC JDPaint软件 几何模型 平面雕刻 曲面雕刻 刀具路径 精雕CNC雕刻机 EN3D软件 操作设置 数控系统 刀具运动 雕刻成品 第一节 精雕CNC雕刻简介 五 精雕CNC雕刻机的应用领域1 广告业2 模具业3 批量型产品加工 1 广告业 1 胸牌和标牌 1 广告业 2 文字切割 水晶字和PVC字 1 广告业 3 三维清角雕刻 1 广告业 4 浮雕文字及标识 1 广告业 5 建筑模型 返回 2 模具业 1 高频模 用于制鞋 箱包 服装等行业 单模不带刀口线的曲面高频模 1 高频模 单模 肩章高频模 1 高频模 单模 鱼鳞纹高频模及实物 1 高频模 单模 带刀口线的高频模 1 高频模 上下模 上下模 阴阳模 2 模具业 2 滴塑模 用于服装 箱包 鞋业 礼品业 商标业和装饰业等行业 鞋材 2 滴塑模 商标 2 滴塑模 商标 2 滴塑模 工艺礼品 2 模具业 3 烫金模和起鼓模 用于印刷业和烟草业 烫金模 3 烫金模和起鼓模 起鼓模 2 模具业 4 紫铜电极 用于电火花加工 手机面板 4 紫铜电极 手机零部件 肥皂 皮带扣 手表表壳 2 模具业 5 精密冲头 用于在一些产品或零部件上冷冲一些字母 数字或简单图形 2 模具业 6 圆柱体产品 分成品加工和辊轮模具加工 成品加工 刻度盘加工 首饰加工 字轮 钟表零件加工等 6 圆柱体产品加工 辊轮模具加工 烫金模具 热切模具等 2 模具业 7 冷冲模 应用于许多行业 如餐具 眼睛 纽扣等产品 钮扣冲模 艺术浮雕冲模 7 冷冲模 纪念币冲模 拉链冲模 7 冷冲模 餐具冲模 眼镜冲模 2 模具业 8 热切模具 用于皮革 塑料等装饰品的热定型和下料 返回 3 批量型产品加工 1 发饰加工 2 有机制品加工 3 钟表镶钻位加工 第一节 精雕CNC雕刻简介 六 精雕CNC雕刻系统培训中心的发展2003年6月北京精雕科技有限公司与广东白云学院合作 成立 精雕CNC雕刻系统教育培训中心 成立初期 培训中心 配备精雕CNC雕刻机6台 设计软件30余套 2004年12月双方拓展合作规模 将 培训中心 设备扩展至20台精雕CNC雕刻机 10台万能磨刀机 90余套精雕设计软件 经过几年的发展 精雕CNC雕刻系统已经成为学院各层次数控和模具专业学生技能实训组成部分 增强了数控技能的社会适应力 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 一 精雕CNC雕刻机的组成 机头 工作台 护板 油槽 底座 油箱 油箱 立柱 横梁 控制柜 显示器 控制计算机 机床控制箱 电源插头 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 机头 由Z轴驱动电机 导轨 传动部件和电主轴组成 工作台 用来装夹工件 或装夹夹具 护板 防止加工废屑 灰尘和加工时飞溅的切削油落到传动部件和导轨上 油槽 使切削油能够循环使用 底座 用来固定机床床体和支撑机床 立柱 横梁 立柱用来支撑横梁和机头 横梁上安装了X轴驱动电机 传动部件和导轨 油箱 切削油的供给装置 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 水箱 为主轴提供循环冷却水 控制柜 支撑和保护机床电器箱 控制计算机 和显示器 控制计算机 处理加工数据并发出控制机床运动的信号 显示器 显示控制计算机的控制信息 机床电器柜 把从控制计算机传递过来的信号转化成驱动机床运动的强驱动电流 电源插头 连接机床和供电电源的部件 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 Z轴驱动电机 拖动主轴沿Z轴上下精确运动的动力部件 急停开关 紧急强行停止机床运动的按钮 冷却液开关 控制冷却油箱电机起停的开关 照明灯开关 机床工作灯开关 X轴防护罩 防止灰尘 飞屑 杂物进出X轴运动机构 主轴电机 装卡加工用的刀具 并给刀具提供旋转动力 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 二 精雕CNC雕刻机系列及性能特点1 睿雕系列 1 Carver 45 300 Carver 45 500 Carver 45 300是高标准精密五金配件批量加工的专业设备 适合于眼镜 手表配件的批量加工 Carver 45 500是高光产品批量加工的专业设备 适合于手机 数码相机 MP3的批量加工 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 2 Carver 45 400 Carver 45 600 Carver 45 400是高标准应用对象加工的精密设备 适合于紫铜电极 各类铜模 小型钢模 铝首板等的加工 Carver 45 600适合于注塑模具的精加工 紫铜电极 铝合金产品以及非金属材料产品的加工 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 2 麒雕系列 1 JDPMS G JDPMS G 适合于文字图案雕刻 软金属如铜 铝的小产品加工 各类铜模加工和小型冲模精加工 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 2 JDXMS JDXMS是加工鞋底模型的专用设备 主要加工材料为代木 ABS 使用专业夹具 一次装夹定位可加工鞋底模型的五个侧面 侧面间的拼接精度可达 0 1mm 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 3 骏雕系列 JDWMS P JDWMS P的结构特点是 横梁运动 工作台不动 这种结构负重能力好 适合加工面积大 重量大的产品 适合加工板材型的模具 如加工鞋底花纹模具等 一次可加工出多套模具 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 4 毅雕系列 1 JDLMS DZ 230 JDLMS DZ 230的运动部件为铸铝件 质量轻 适合于高进给速度的加工运动 机床底座为铸铁件 结构稳定 减震效果好 双机头既可以双工位加工 也可以双工序加工 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 2 JDLMS FS JDLMS FS是发饰产品生产过程中打孔 划线和切边工序上的专用批量加工设备 第二节 精雕CNC雕刻系统简介 5 辊雕系列 JDGMS60 JDGMS80 JDGMS120 辊雕系列 JDGMS 主要用于烫金辊轮 压花辊轮 刀模辊轮和柱形产品的加工 第三节 精雕机基本操作 一 精雕CNC雕刻机的使用规程1 开机前检查 1 电源接头连接是否可靠 2 主轴冷却水箱水位是否够高 3 切削液油箱的油量是否足够 2 启动控制计算机 进行机床预热 1 开启控制计算机 2 进行主轴预热 注 每天第一次开启机床必须进行主轴预热 其后的加工中无须预热 第三节 精雕机基本操作 3 调入加工文件准备加工4 装卡材料5 装卡刀具6 定义工件坐标原点7 定义落刀延迟 Z轴行程 起始序号 终止序号 1 定义落刀延迟 Z轴行程 2 定义起始序号 终止序号 8 设置主轴转速9 设置进给速度 落刀速度 第三节 精雕机基本操作 10 开启加工辅助设备 吸尘装置 切削液 11 试切加工具体操作方法 把进给速度和落刀速度调为比较小的数值 让刀具慢慢接近材料 如果发现加工不正常 立即按下红色急停按钮 如果一切正常 按ESC键使机床暂停 再把进给速度 落刀速度调回正常值 12 开始加工13 更换刀具并对刀14 设置合理的主轴转速 进给速度 继续加工 如果还有刀具没有加工 重复13步骤直至加工完成 第三节 精雕机基本操作 15 检查工件16 拆卸工件 整理刀具 17 清理机床 关闭电脑 关闭电源 二 精雕CNC雕刻机使用注意事项1 工作环境温度不高于30度 当环境温度高于30度后应对主轴进行强制制冷 2 开机使用之前 首先要保证电机冷却循环系统工作正常 严禁在无冷却条件下使用主轴电机 3 要确保主轴电机受力合理 避免竖直下刀 严禁主轴电机超负荷工作 第三节 精雕机基本操作 4 严禁使用刀刃磨损的刀具加工 5 严禁敲击 撞击主轴点电机转子端 6 不要24小时不停地使用主轴电机 每天至少要让主轴休息2个小时 7 不能使用已磨损的换刀工具 8 不能加工石墨材料 9 操作和加工过程中严禁趴在机床上 更不允许坐或倚靠在机床架上 10 加工时工作台上不允许放置任何与加工无关的工具和其它物品 11 不准在机床的横梁及档板上放置任何物品 以免机床运动是对机床造成伤害和跌落伤人 第四节 锥度平底刀的磨制 一 锥度平底刀在雕刻中的重要性锥度平底刀的结构增强了刀具的抗弯能力和抗断能力 二 数控加工中刀具准确性的重要性 图中红色线条表示产品实际轮廓 由图可知实际加工时所用刀具与设置路径时的刀具不一致时 加工不出合格的产品 这也说明 加工时使用成品刀具或自己磨制的锥度平底刀 必须准确 第四节 锥度平底刀的磨制 三 锥度平底刀的结构 锥度平底刀的结构图 第四节 锥度平底刀的磨制 三个不同视图下锥度平底刀的形状 第四节 锥度平底刀的磨制 四 锥度平底刀的参数1 锥角 左边角度是主刃偏角 半锥角 左右不对称 锥角也称作锥度 是主刃偏角的2倍 是锥度平底刀的刃全角 在加工时 其半锥角就是工件的侧面角度 锥角的大小和刀具强度成正比 使用锥刀时 主要依据产品加工要求来确定锥角大小 第四节 锥度平底刀的磨制 2 后角 后角 后角是后刀面与切削平面间的夹角 后角的主要功能是减少切削过程中后刀面与加工表面之间的摩擦 后角的大小还影响作用在后刀面上的力 后刀面与工件接触长度以及后刀面的磨损强度 因而对刀具耐用度和加工表面质量有很大影响 3 副后角 副后角 副后角与后角作用相同 用于减少副后刀面与加工表面之间的摩擦 第四节 锥度平底刀的磨制 4 副刃偏角 副刃偏角 副刃偏角是保证刀具能否正常切削的重要因素 如果副刃偏角过大会增加加工底面的粗糙度 5 前角 前角是指在锥刀侧刃部分取一个截面 刀刃与轴线的连线与前刀面的夹角 前角的大小影响刀具的锋利程度 前角越大刀具越锋利 第四节 锥度平底刀的磨制 四 万能磨刀机的结构 第四节 锥度平底刀的磨制 五 锥度平底刀的磨制步骤1 开半径 刀坯 开半径后 是指将刀坯端部磨掉约一半的材料的操作过程 开半径生成的面 刀坯的轴心线 第四节 锥度平底刀的磨制 2 磨制锥角和后角 开半径后 磨锥角后角后 第四节 锥度平底刀的磨制 3 点刀尖 点刀尖后 磨锥角后角后 磨制出锥刀的底直径 副后角和刃偏角 点刀尖姿势 左手食指托住刀坯前端 右手捏住刀柄 前刀面朝上 使刀坯轴心线平行于主轴轴心线 右手手腕向下压使刀尖抬起 刀坯轴心线与主轴线成20度夹角 右手手腕向外推 使刀坯轴心线偏向右 与主轴线夹角约3度 第五节 基本雕刻加工 一 精雕雕刻软件JDPaint简介1 软件界面 第五节 基本雕刻加工 2 设计 CAD 功能 1 精确制图 2 艺术绘图 3 艺术浮雕曲面 4 几何曲面 5 混合造型 6 输入接口 第五节 基本雕刻加工 1 精确制图 JDPaint精确制图功能中的自动导航 精确定点 精确编辑变换等功能可以精确地绘制各种平面图形 返回 第五节 基本雕刻加工 2 艺术绘图 艺术绘图中的抄图修图 文字的任意排列 图形的艺术变形 图象彩色矢量化以及丰富的字库图库为模具上设计雕刻花纹 文字提供了广阔的想象空间 返回 第五节 基本雕刻加工 3 艺术浮雕曲面 浮雕曲面构造 具有强烈艺术效果的艺术浮雕曲面 特别适合卡通形象 花草 浮雕文字等类型的艺术造型 放样曲面构造 由多个截面和轨迹线构造复杂艺术曲面 纹理曲面构造 创建具有编织带 缠绕结 填充和自然景物等多种纹理特征的艺术纹理曲面 网格曲面编辑 艺术曲面可以进行叠加 替代 包裹等多种类型的拼合和变形 返回 第五节 基本雕刻加工 4 几何曲面 球面 柱面 锥面和环面等多种标准曲面的构造功能 拉伸 扫掠 直纹 旋转 蒙皮 四边 过渡 延伸和等距等多种自由曲面构造功能 多种曲线曲面编辑方法 返回 第五节 基本雕刻加工 5 混合造型 混合造型 使精确的几何曲面和形象的艺术曲面相结合 返回 第五节 基本雕刻加工 6 输入接口 JDPaint提供包括IGES STL DXF AI BMP等近二十种数据格式的输入接口 能够接受流行的CAD CAM和平面设计软件的设计数据 返回 第五节 基本雕刻加工 3 雕刻 CAM 功能 1 平面雕刻 2 三维清角 3 曲面雕刻 4 雕刻仿真 5 等量切削 第五节 基本雕刻加工 1 平面雕刻 具有钻孔 单线雕刻 轮廓切割 区域雕刻等多种雕刻路径生成方式 提供了多种路径优化方法 产生的路径高效 优化 大幅度缩短加工时间 专业化的刀具路径的工艺控制方法 能够充分保证金属等硬材料的加工精度和综合效率 最具特色的残料补加工 自动计算前次加工的残留区域 智能生成高效合理的精雕路径 返回 第五节 基本雕刻加工 2 三维清角以锥度刀具作为成型刀具 在雕刻图形和文字时 根据尖角处和狭窄区域的宽度变化自动改变雕刻深度 形成独特的 提笔 效果 使雕刻的文字棱角清晰 笔画分明 反三维清角 三维清角 返回 第五节 基本雕刻加工 3 曲面雕刻 提供分层行切 分层环切和投影加深三种走刀方式 提供平行截线 环绕等距 径向放射和曲面流线四种走刀方式 其中环绕等距又支持曲面外形等距 Z向投影等距和曲面外形等高三类环绕方式 定界雕刻 二维曲线可以作为曲面雕刻的边界 方便地定义任意形状的雕刻毛坯 投影雕刻 二维或三维刀具路径可以投影和包裹两种方式映射到曲面上生成新的路径 返回 第五节 基本雕刻加工 4 雕刻仿真在完成设计并生成刀具路径后 使用JDSimu可以在电脑上模拟实际的加工环境和刀具运动路线 直观地展示出刀具的加工次序和加工效果 预先发现加工的过切或欠切现象 返回 第五节 基本雕刻加工 5 等量切削等量切削技术是高速雕刻的基本核心技术 等量切削技术是通过雕刻CAM功能来自动规划走刀路径 从而保证雕刻中小刀具总能保持均匀的切削用量和稳定的切削状态 提高雕刻速度和雕刻精度 减少小刀具金属加工的断刀概率 提高雕刻效率 真正地做到了高速雕刻 返回 第五节 基本雕刻加工 二 JDPaint软件基本操作1 键盘操作 1 输入数据 在输入窗口直接输入点坐标 长度 角度所需要的数值参数 2 录入文字 在文字工具状态下 输入文字 3 常用功能键 JDPaint中的一些特殊约定用法 4 导航功能键 JDPaint有特色的键盘快捷操作方式 5 组合键操作 常用到的典型Windows操作风格的键盘快捷操作 第五节 基本雕刻加工 2 鼠标操作 1 精确定点 2 拾取操作对象 3 启动菜单命令 4 改变命令的进程 5 结束运行命令 第五节 基本雕刻加工 三 基本雕刻加工 加工要求 外形尺寸为60 15MM 精雕科技 字体华文行楷 字高5 2MM 字宽14 2MM 黑色部分是加工掉的区域 白色是保留下来的 第五节 基本雕刻加工 1 绘制图形 绘制一个60 15MM的矩形 在工作区点击左键输入矩形的第一角点 第五节 基本雕刻加工 2 文字输入及编辑 第五节 基本雕刻加工 3 文字和图案的整体编辑 选中文字 选中矩形边框 第五节 基本雕刻加工 4 生成刀具路径 第五节 基本雕刻加工 第五节 基本雕刻加工 5 加工模拟 选择菜单 刀具路径 加工模拟 进入加工模拟窗口 第五节 基本雕刻加工 6 刀具路径输出 选取 刀具路径 刀具路径输出 功能 第六节 文字雕刻 一 雕刻图形及加工要求 加工 精雕科技 四个字 字体为方正楷体简体 字宽5mm 字高10mm 加工完成后字体部分凸出来 其它部位材料加工掉 最深处为1mm深侧面允许有15 斜度 字体主要的笔画必须完全加工出来 第六节 文字雕刻 二 图形设计 1 在状态工具条中 把当前状态设置为文字编辑状态 2 在导航菜单中 设置参数如右图所示然后点击应用于整个字符串 3 在工作区输入 精雕科技 四个字 第六节 文字雕刻 4 做加工辅助图形 如上章所述 5 选中编辑后的图形 变换 并入3D环境 6 在 曲面造型工具 状态下 保证刀具路径输出时左下角为坐标原点选中所有图形 选取 变换 菜单下的 图形聚中 命令 对图形进行X轴左边聚中 Y轴下边聚中 保证刀具路径输出时左下角为坐标原点 第六节 文字雕刻 三 粗加工路径生成 1 切换状态至 刀具路径工具 状态 在导航工具栏中右击弹出的对话框中选择 路径向导 勾选 曲线 点击 全选 进入 下一步 2 在弹出的对话框里设置参数 选择 区域雕刻组 里的 区域粗雕刻 第六节 文字雕刻 1 走刀方式 环切走刀 优点 适合加工小 窄的区域 适合小刀具大吃深小进给 顺铣加工 缺点 当路径间距大于刀底直径50 时 会有残留材料 行切走刀 优点 适合加工比较开阔的区域 适合大刀具小吃深小进给加工 缺点 雕刻当中顺逆铣同时存在 容易造成刀具磨损 路径角度 0 路径角度 90 路径角度 45 第六节 文字雕刻 2 表面高度 加工中Z轴加工起始位置 根据实际要求设定 Z轴0面 表面高度为正值 表面高度为负值 3 雕刻深度 工件加工的实际深度 若雕刻深度 3表面高度 2 Z 0 Z 2 Z 1 雕刻深度 表面高度 第六节 文字雕刻 4 侧面角度 雕刻的斜侧壁与Z轴之间的夹角 5 雕刻余量 保证尺寸精度和表面光洁度 消除多把刀具加工时因刀具误差产生的影响 3 点击 下一步 进入 选择雕刻刀具 对话框 第六节 文字雕刻 1 选刀原则 要求文字侧面角度为 则选择2 锥度的刀具 同样直径的刀具 锥度越大强度越好 粗加工时尽可能选择直径比较大的刀具 以保证能够加工掉所有需要加工面积的80 左右 2 逼近方式平面加工和曲面粗加工一般选用圆弧逼近 曲面精加工时选用直线逼近 3 加工精度值越小路径越平滑 计算时间越长 值越大 路径光滑程度越小 路径计算时间越短 第六节 文字雕刻 4 走刀方向值可以选择顺铣或逆铣 针对高速加工 考虑刀具磨损因素 一般粗加工用顺铣 精加工也用顺铣 5 雕刻顺序区域优先 可以提高加工效率 高度优先 能够保证加工完成后的表面一致性比较好 6 平坦系数值越小 生成路径的精度越高 但是所消耗的内存越多 计算时间越长 图形细小区域可以把值设置的小一些 该值一般不得小于0 05 第六节 文字雕刻 4 点击 下一步 进入切削用量对话框 第六节 文字雕刻 1 吃刀深度 分层雕刻时 每一层切削的深度 吃刀深度 雕刻深度 当雕刻深度大于吃刀深度时 系统会自动分层雕刻 n H h 结果进位取整 其中n表示下刀次数 实际吃刀深度 雕刻深度 分层层数 实际吃刀深度小于等于吃刀深度 第六节 文字雕刻 2 开槽深度开槽 用于解决小直径锥度平底刀具进行大吃深时第一刀切削量过大 切削过程中切削不均的问题 当实际吃刀深度大于开槽深度时 系统会自动分层开槽 m D d 结果进位取整 其中D表示实际吃刀深度 m表示开槽层数 d表示实际的开槽深度 实际开槽深度 实际吃刀深度 开槽层数 实际开槽深