雕刻加工常见问题解答

唐瑞洪

主  要  内  容

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$ L# P- {9 T6 t1 k0 B4 m. C5 f基本常识
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雕刻加工文件
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雕刻加工操作

5 P" l2 n4 z, P& [" P* v' f
' B, ]1 E5 Y4 [4 |; q雕刻加工刀具


主轴电机

4 `& d' X0 u. a: N% R) G$ d0 m3 o
- a+ ~2 j; k! d1 e7 r8 O工件装卡


( X7 E* y) O# R' o$ P! q$ k机床加工性能比较


实际加工中的一些问题

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3.1 基本常识1、常见的机械加工方法包括车、铣、刨、磨、钻等，雕刻加工是不是新的加工方法？不是，雕刻加工是铣加工的一个分支，其加工原理和铣加工完全一致。
5 N7 k; `" |9 T7 O8 |2、CNC雕刻加工和CNC铣加工的主要区别是什么？CNC雕刻加工和CNC铣加工都采用了铣削加工原理。主要区别在使用的刀具直径方面，其中CNC铣加工的常用的刀具直径范围是6-40毫米，而CNC雕刻加工的刀具直径为0.2-3毫米。
6 e' L& \# m: t1 M3 T+ g) `3、CNC铣加工是不是只能做粗加工,CNC雕刻加工只能做精加工？回答这个问题之前，我们首先了解一下工艺过程的概念。粗加工过程的加工量大，精加工的加工量小，所以有人习惯性的将粗加工认为是 “重切削”、将精加工认为是“轻切削”。实际上，粗加工、半精加工、精加工是工艺过程概念，它代表了不同的加工阶段。
0 v# L" q7 c# i) _所以，这个问题的准确回答是，CNC铣加工可以做重切削，也可以做轻切削，而CNC雕刻加工只能做轻切削加工。
4、CNC雕刻加工能否做钢类材料的粗加工？判断CNC雕刻加工能否加工某种材料，主要看能用多大的刀具。CNC雕刻加工使用的刀具决定了它的最大切除能力。如果模具形状允许使用直径超过6毫米的刀具，强烈建议先用数控铣加工，然后用雕刻加工的方法清除剩余的材料。
' \% `7 L$ L8 K# i8 C5、CNC加工中心的主轴增加一个增速头是否能完成雕刻加工？不能完成。这种产品在2年前曾经在展会上出现过，但没法完成雕刻加工。主要原因是CNC加工中心的设计考虑了自己的刀具范围，整体结构不适合雕刻加工。产生这种错误想法的主要原因是他们误将高速电主轴当成了雕刻机的唯一特征。
6 _7 @9 A, P* E- u+ z2 L5 u  S6、CNC雕刻加工可以用到直径很小的刀具，它能否替代电火花加工？不能替代。虽然雕刻加工缩小了铣加工的刀具直径范围，以前只能用电火花加工的小模

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具现在可以用雕刻加工实现。但是，雕刻加工刀具的长度/直径比一般在5：1左右。当使用小直径刀具时，只能加工很浅的型腔，而电火花加工过程几乎没有切削力，只要能制造出电极，便能加工出型腔。
! ^2 _5 o* |! ]" R: h* s7、工件的表面精度是怎样定义的？       表面精度有两种表示方法：Ra和Rr。Ra是说表面形状的平均高度差，Rr是表面形状的最大高度差。当然Ra是比较好达到的。
      
9、影响雕刻加工的因素主要有那些？机械加工是一个比较复杂的过程，影响它的因素也比较多，主要来说有以下几点：机床特性、刀具、控制系统、材料特性、加工工艺、辅助夹具和周边环境。
10、雕刻机的机械性能主要包括那些,它们如何影响雕刻加工？雕刻机的机械性能包括平面度、轴间垂直度、定位精度、重复定位精度等。
平面度主要影响板材、工件的找平的难度。
轴间垂直度主要影响工件的尺寸精度，XY轴垂直度较大时的典型表现是长方形的对角线不相等，Z轴和XY平面垂直度较大的典型表现是用平底刀大间距铣平面时，表面不平。
5 @/ `) K" U# Z: t' S$ G定位精度影响工件的尺寸误差，主要决定于丝杠的精度、控制系统的补偿能力、环境温度的变化。当加工范围超过300毫米时，必须考虑定位精度对工件尺寸的影响。
重复定位精度主要影响多刀加工、多工序加工等。雕刻机采用滚轴丝杠驱动，没有爬行现象，可以实现微进给。重复定位精度主要决定于控制精度，一般为2个控制分辨率。
11、周边环境的那些环境会影响雕刻加工，如何影响？影响雕刻的环境因素包括主要包括周边环境的供电电源、振动、环境温度和湿度、灰尘、雷电等。
供电电源对加工的影响是最直接的，主要表现为控制系统紊乱。CNC控制系统的各个电子器件、各个功能部件都有一定的电压、频率范围。任何部件的过载运行必然导致整个系统的不稳定，常见的现象是加工偏位。
$ M) E' O# ?; l1 b振动的影响体现为断刀频繁，表面不光滑。常见的原因是加工过程中碰触机床、机床安装水平度不合格、周围有冲床。
环境温度和湿度主要的影响控制系统的性能、驱动电机的性能。当环境温度超过40度时，控制系统可能出现错误控制，而驱动电机的驱动扭矩可能达不到额定值。
灰尘主要影响电子元器件的散热、感光元件的灵敏度。常见的现象包括光检失灵、计算机的CPU风扇不转等。

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12、辅助夹具的作用是怎样的？辅助夹具完成工件的固定。使用夹具安装时，首先要将夹具固定在工作台上，然后将工间固定在辅助夹具。在模具加工中，经常采用通用夹具，如虎钳等，在产品加工中，一般使用专用夹具，以提高生产效率。
% n6 N% T# |+ a# f( L: g13、CNC雕刻加工对控制系统的要求是什么？CNC雕刻加工首先是铣加工，所以控制系统必须具备铣加工的控制能力。对于小刀具加工，同时必须提供前馈功能，路径提前降速，减少小刀具的断刀频率。与此同时，要在比较光滑的路径段提高走刀速度，从而提高雕刻加工效率。
14、材料的那些特性会影响加工？影响材料雕刻性能的主要因素是材料类别、硬度、韧性。材料类别包括金属材料和非金属材料。
       总的来说，硬度越大，加工性越差，粘度越大，加工性越差。杂质越多，加工性越差，材料内部微粒硬度越大，加工性越差。
" A; ]( `% X0 Q* o& A& ?! ~       一个大体的标准为：含碳量越高，加工性越差，合金含量越高，加工性越差，非金属元素含量越高，加工性越好（但一般材料中的非金属含量是严格控制的）
15、那些材料适合雕刻加工？适合雕刻的非金属材料包括有机玻璃、树脂、木头等，不适合雕刻的非金属材料包括天然大理石、玻璃等。适合雕刻的金属材料包括铜、铝、硬度小于HRC40的软钢，不适合雕刻的金属材料包括淬火钢等。
16、材料硬度怎样进行换算？我们常说的是洛氏硬度，就是HRC。但是，布氏硬度和维氏硬度怎样进行换算呢？我在这里总结了一个方法：
HB200（布氏硬度）=HRC14，以后，HB增加5度，HRC大约增加1度，例如HB300度，大约硬度就是34度，这样应该是进行过调质的材料。
对于维氏硬度HV我们将它的数值除以9，大约就是洛氏硬度HRC。
这只是一种估计的方法，有一点差距，想要准确的最好查资料。
17、刀具本身对加工有什么影响,如何影响？影响雕刻加工的刀具因素包括刀具材料、几何参数、磨制技术。
雕刻加工使用的刀具材料是硬质合金材料，它是一种粉末合金，决定材料性能的主要性能指标是粉末的平均直径。直径越小，刀具越耐磨，刀具的耐用度就越高。
% B! H* R" z6 P/ Z. m" E8 W刀具的锋利度主要影响切削力。刀具越锋利，切削力越小，加工越顺畅，表面质量越高，但刀具的耐用度就越低。所以，在加工不同材料时应当选择不同的锋利度。加工比较软而粘的材料时，需要刀具锋利一些，当加工材料硬度较大时，要降低锋利度，提高刀具的耐用度。但是不能过钝，否则切削力就过大，影响加工。
3 ^& m# ^( x3 Y4 }6 v       刀具的磨制的关键因素是精修砂轮的目数。目数高的砂轮可以磨制出更细腻切削刃，能有效提高刀具的耐用度。目数高的砂轮可以磨制出更光滑的后刀面，能提高切削的表面质量。
18、刀具寿命公式是什么？刀具寿命主要是钢类材料加工过程中的刀具寿命。经验公式是：
* k0 _5 X' z6 o( g) f （T是刀具寿命，CT是寿命参数，VC是切削线速度，f是每赤每转吃刀量，P是吃刀深度）。其中影响刀具寿命最大的是切削线速度。
/ ?) p$ D; P3 P& K# m此外，刀具径向跳动、刀具的磨制质量、刀具材质和涂层、冷却液也会影响刀具的耐用度。
9 W, u2 _0 ~" X$ U6 e3 J5 c! x& _19、电加工的特点是什么？       在这里介绍一下和雕刻机相关的设备的使用特点，以便形成一个完整的加工系统。
% _! n; s. N. ?, D, j  Y       电加工分为：电火花和线切割。它们的工作原理都是通过不同极向的电压差，瞬间放电，产生电腐蚀，来实现加工的目的。
1 @' R6 J$ W4 e3 H# h) Z       他们可以实现内部的竖直拐角。这是铣加工不能实现的。
5 f7 ~) C9 k+ c& y       电加工没有切削力存在，所以，被加工材料没有变形，影响加工的因素是有电极工件的质量，电火花机的控制精度，两极之间的电压差和放电的脉冲宽度。
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9 K" ~7 O0 m3 b% k  a4 J. \3.3 雕刻加工操2、在加工过程中，应注意那些问题？在加工过程中，我们应当注意对机床各种设备的保护。
1 l& Z  y* V0 u; z1）保护对刀仪，不要让它过多的受到油的侵蚀。
4 ]& }3 c" H. b! l- |  X: c9 M# _2）要注意对飞屑的控制，飞屑对机床的危害很大，飞到电控柜中会导致短路，飞到导轨中会降低丝杠、导轨的寿命，所以在加工时，要将机床的主要部分密封好。
& |9 N! S" \( t- Y3）在移动照明灯时，不要拉灯头，这样很容易拉坏灯头。
5 s3 S  X$ N: \7 N. i" m+ k4）在加工过程中，不要靠近切削区进行观察，以免飞屑伤到眼睛。当主轴电机在旋转时，禁止在工作台面上进行任何操作。
5）在开关机床门时，不要猛开猛关，在精加工时，开门过程中的冲击振动，会导致加工出的表面有刀纹。
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6）要给主轴转速，后开始加工，否则由于主轴起转慢，导致没有达到想要的转速就开始加工，使电机憋死。
$ g- F8 e8 R9 F8 X' g7）禁止在机床的横梁上放置任何工具或工件。
: W+ U& q6 E% }8 K( K+ n# U  e8）严禁将磁力吸盘、百分表座等磁性工具放置在电控柜上，否则会损伤显示器。
& b/ Y" r5 H5 o3 ]3、在加工过程中，引起扎刀的主要原因是什么？造成的扎刀现象的操作错误包括：
1）换刀忘记修改F8;
- \. P# G5 a1 v& U! v2）新工件加工忘记设置F9;
3）想按ALT+U错按成ALT+D，导致扎刀。
. S. e$ t! p. K6 u. \4）对刀位Z向数值过大，当刀具伸出长度较长时，进行对刀，刀具直接扎到对刀仪上。
6 z+ j) B% C, Q3 j* @' s5）加工一段后，发现Z向起刀点错误，调整后，没有结束加工（ALT+S）就继续加工导致扎刀。
6）进行对刀后，没有修正起刀点或错点成定义起刀点，导致扎刀。
4、如何减少扎刀？操作习惯是减少扎刀的主要途径,这些习惯包括:
1）读取文件后，检查文件的尺寸范围，排除文件输出、复制、打开过程中可能出现的错误，并确认加工范围。
2）开始加工时，养成试切的习惯，试切的方法是将减小F8开始加工，等一切正常后再恢复到正常的深度。
5、在确定起刀点时要注意什么？       我们的控制软件会将上一次，在相同位置打开的相同文件名的起刀点，自动带入。这样对于重复加工非常有好处。但在分多个文件加工一个工件时，有可能带入其他的起刀点。在控制软件中有历史记录功能，所以，在分多个文件加工工件时，要注意使用历史记录，检查起刀点是否一致。
+ t7 D7 u; ]6 a2 w       我们在确定X，Y向起刀点是不要总是使用同一区域范围内的位置，这样会加剧这一段导轨和丝杠的磨损，降低机床的使用寿命。一般来说，操作员应该保证，机床每周在其工作范围内全程运转一次。这是为了给线性导轨和滚珠丝杠上提供均匀的机油膜。
6、新刀加工过程中出现憋转的现象，加工很费劲，这时需要调整那些参数？加工很费劲的原因是主轴的功率、扭矩承受不了当前的切削用量，合理的做法是：重新作路径，减少吃刀深度、开槽深度、修边量。如果整体加工时间低于30分钟，也可以通过调整走刀速度改善切削状态。
7、切削液的作用是什么？金属加工注意加冷却油。冷却系统的作用是带走切削热和飞屑，对加工起到润滑的作用。冷却液将切削热带走，减少传给刀具和电机的热量，提高它们的使用寿命。把飞屑带走，避免出现二次切削的现象。润滑作用可以减小切削力，使加工更加稳定。
在紫铜加工中，选用油性切削液可以提高表面质量。
8、刀具的磨损包括那些阶段？刀具的磨损分为三个阶段：初期磨损、正常磨损、急剧磨损。

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在初期磨损阶段刀具的主要磨损原因是刀具的温度低，并没有到达最佳的切削温度，这时，刀具的磨损主要是磨料磨损，这样的磨损对刀具的影响比较大，很容易导致刀具崩刀。这个阶段是非常危险的阶段，处理不好，可能直接导致刀具崩刀失效。
  w3 f. t( H+ x7 \当刀具度过初期磨损期，刀具的切削温度到达一定的数值，这是主要的磨损是扩散磨损，它的作用主要是导致局部剥落。所以，磨损比较小，比较慢。
当磨损到一定程度，刀具就失效了，就进入了急剧磨损期。
0 z* f7 w3 ?6 I* [- S' E! Y9、刀具为什么要进行磨合，怎样进行磨合？       上面我们说到刀具在初期磨损阶段，很容易崩刀，为了避免出现崩刀现象，我们必须对刀具进行磨合。使刀具的切削温度逐渐的升高到合理的温度。       经实验验证，使用相同加工参数加工进行的比较。可以看出磨合后，刀具寿命增加了2倍多。
9 s7 T: J. T6 I/ e4 @4 |       磨合的方法就是在保持使用合理主轴转速的情况下，将进给速度降低一半，加工时间大约在5~10分钟。加工软材料时取小值，加工硬金属时取大值。
5 X7 b1 V3 A$ E! M0 ~  W4 [" A10、如何判断刀具严重磨损？判断刀具严重磨损的方法是：
1）听加工声音，出现刺耳的叫声；
4 ~: U4 X! u1 O/ q$ Z2）听主轴声音，主轴出现明显的憋转现象；
& a' w% X$ V7 [# U* \3）感觉加工中震动增大，机床主轴出现明显的震动；

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4）看加工效果，加工过的底面刀纹时好时坏（如果开始阶段就这样说明吃刀深度过深）。
11、应该在什么时候换刀？我们应该在刀具寿命极限值2/3左右的时间处进行换刀。比如刀具在60分钟出现严重磨损，下次加工时，应当在40分钟开始换刀，并养成定时换刀的习惯。
+ U! N+ a. s, P) i12、严重磨损的刀具能否继续加工？ 刀具严重磨损之后，切削力可以增大到正常的3倍。而切削力对主轴电极的使用寿命有很大的影响，主轴电机的寿命和受力是反比3次方的关系。例如，在切削力增大3倍的情况下，进行加工10分钟，就相当于主轴在正常情况下使用10*33=270分钟。
$ v) @- L; t' w6 M& N13、换刀过程中需要注意那些细节？1）
: W0 B; x+ D. E4 S用气枪清理夹头、螺母上的加工碎屑，否则会造成刀具偏心，断刀概率增大；
2）
刀具装卡长度不易过长，否则加工声音增大，表面质量不高；
" o# F. P: f! C2 n; z+ s! z: ]$ g9 C3）
换刀后需要修正F8;
! y0 d" R- F) M5 S* S8 U4）
3 q& ~) e! m8 Q, o! b- z开始加工后，要注意对刀具进行跑合。
14、速度模式如何选择？速度模式包括速度优先、质量优先、质量最优。
速度优先主要用于非金属材料加工设备，如JD60B, JDSign等，它能够提供最快的加工效率。
* B( _# k; x+ ]6 `2 H6 w质量优先用于金属材料加工、表面质量要求较高的非金属加工领域。如JDEM、JDCarver等一般采用此类运动方式。
质量最优用于大质量工件、表面质量要求更高的精加工，如JDHMS机床一般使用质量最优模式加工。
# p: H7 z5 N' e速度优先模式改变的机床启动和停止的速度，如果常在刀具换向的地方出现问题，可以通过调整速度优先模式改善加工。
, L) w: Y! R& r5 V/ e15、怎样确定在粗加工时刀具的伸出长度？       刀具的伸出长度越短越好。但是，在实际加工时，如果太短就要频繁调整刀具的长度，这样太影响加工效率。那么在实际加工中应怎样控制刀具的伸出长度呢？
       原则是这样的：φ3直径的刀杆伸出5MM可正常加工。φ4直径刀杆伸出7MM可正常加工。φ6直径刀杆伸出10MM可正常加工。在上刀时尽量上到这些数值以下。如果上刀的长度要大于上面的数值时，尽量控制在刀具磨损时加工的深度上，这个有点难把握，需要多锻炼。
16、在加工时，突然出现断刀怎样处理？1）
0 X4 Q4 K" u. @0 G: x2 \+ A停止加工，查看加工的当前序号。
2）
查看断刀处，是否有断刀的刀体，如果有将其取出。
4 r0 t6 M, ]  k3）
) R# }  W5 z" u/ I& b分析断刀原因，这是最重要的，刀具为什么断了？我们要分析就要从上面说到的影响加工的各种因素来进行分析。但断刀的原因就是刀具受力突然间加大了。或是路径问题，或是刀具抖动过大，或是材料有硬块，或是主轴电机转速不正确。
4）
分析后，更换刀具进行加工。如果没有更换路径，要在原有的序号上提前一个序号进行加工，这时一定要注意将进给速度将下来，一是因为断刀处硬化严重，二是要进行刀具磨合。
17、在粗加工情况不好时，怎样进行加工参数的调整？如果在合理的主轴线转速下，刀具寿命仍不能保证，在调整参数时，以调整吃刀深度，为先，其次调整进给速度，再次调整侧向进给量。
（说明：调整吃刀深度也是有限制的，如果吃刀深度过小，这样分层过多，理论切削效率虽然高，但是，实际加工效率受到其它一些因素影响，导致加工效率就太低了，这时应该换小一点的刀具进行加工，反而加工效率较高。一般来说，吃刀深度最小不能小于0.1MM。）
5 c! l4 m: v  r* N  a( Z5 j18、在加工结束后，应注意那些问题？
6 L) r- W" \6 E: o& t! J, L1）要仔细检查加工后的效果，如果有问题，看看有没有法子补救。
2）在卸下工件时，要小心，不要伤到已加工好的工件。
3）要注意对工作台面的清理，过多的切屑积压在工作台面上，会影响机床的精度。
3.4 雕刻加工刀具1、如何试切新材料？       什么是新材料呢？同样是紫铜材料，如果含有的杂质量不同，它也是新材料。
       在拿到新材料后，要进行试切。试切要得到两个结论：
1）
材料的切削性如何：确定材料的硬度和脆度，有了这一点才能确定开粗工序的加工工艺。
1 u/ Y! L8 r' V" E' S$ C% _" e7 h2）
: s  R( m: D" F8 V精加工吃刀量：材料在达到一定的切削量时，才能得到较好的粗糙度，并不是吃刀量越小越好。这样才能确定精加工的加工工艺。
2、加工紫铜对刀具有怎样的要求？紫铜材料自身的特点是比较软，而且比较粘。在加工时，要注意使用锋利的刀具。现在一些刀具生成厂家针对紫铜材料加工，专门使用超细微粒硬质合金材料磨制的刀具，加1）
$ t5 V+ v9 T4 I: F5 f& X工的效果好一些。
2）
" }2 R! v6 T% |) g% y. q3 ?对自己磨制的刀具在加工紫铜材料时，后角可以大一点，提高刀具锋利度。还要注意对前刀面的抛光。砂轮的微粒要细，这样才能磨出锋利的刀具。点尖时，点尖角度小一些，这样加工出的效果好一些。
1 N! R) x3 c; b, [3）
紫铜材料的断屑的特性不好，容易形成比较长的切屑，所以，进行加工的刀具的前刀面一定要光滑，这样可以减小切屑和刀具之间的摩擦。这一点也是比较重要的，它对刀具的使用情况有比较大的影响。如图1中所示。
+ L# G. q  \- U) ^4）
0 T  P2 E2 R% R在加工紫铜材料时，切削线速度对刀具的寿命没有明显的影响。也就是说，在加工紫铜材料时，主轴转速的可以调整的范围比较大。一般来说，使用φ6平底刀，主轴转速在14000（转/分钟）左右。
5）
刀具伸出的长度要尽量短，或者使用比较粗的刀杆来提高刀具的强度，减小加工时的变形。这一点对加工出来工件的光洁度有比较大的影响。
进行精加工的球头刀的两刃相交的位置要薄。这样的刀具才锋利，减小了加工时的摩擦。在加工曲率较小的位置时，加工出的效果才好。

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平淡的喜悦

我现在刚接触这个软件。但愿可以帮上忙...

lyt693

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