—CNC雕刻機—

機器特點：

◆ 高速度、高精度：高速齒條機空行速度最高可達30m/min，雕刻速度最高可達25m/min，

即使雕刻1mm微小字體也可筆畫紋路清晰，真正做到高速度、高精度。

◆ 日本THK方形直線導軌：三軸均採用四排鋼珠的自動潤滑塊使受力均勻，高強度優質鋼軌保証機械精度和耐磨性，使用壽命比圓形導軌高10倍，Y軸採用雙電機驅動，確保機器均勻平穩運行。

◆ 堅固床身：整體鑄造機身，採用優質厚壁矩形管焊接，台面鋼製結構經過焊接回火處理，堅固耐用，長年使用不變形，內嵌式導軌，確保設備結構穩定，鋼性最佳。

◆ 採用德國滾珠絲桿，雙螺母消隙，國際先領的三軸承定位方式。

◆ 大容量儲存：內建128M儲存空間，可同時保存32個文件，隨意加工。
◆ 快速數據傳輸：採用先進的USB傳輸接口，全脫機工作，不佔电腦資源空間。
◆ 多種軟體相容性大：兼容TYP3、Artcam、Casmate、CAXA、文泰等多種軟體。
◆ 高效人性化功能：擁有斷電、斷點續雕、加工時間預測、自動對刀等功能，真正的人性化設。

◆ 機器附有先進的DPS控制系統手柄，控制自動完成多重層面3D加工，能夠進行快速、平滑的三維立體加工，雕刻或切割實現離線操作。

◆ 智慧保護工作台面：防止錯誤操作或軟體錯誤等可能造成的台面損壞，智慧加工越界保護，防止設計版面超過加工幅面引起的機械碰撞功能。

◆ 電氣系統：先進變頻器、日本安川伺服的驅動器和電機、西門子的電器零件等。穩定性耐用性更強、安全性更高。

◆ 水冷變頻大功率電機，噪音小，切割力度大，可長時間大批量加工。

◆ 可選配德國原裝進口真空泵吸附台面：材質為電木板，高吸附力，性能穩定、低溫、噪音小、環保型、使用壽命長、易維護，可強力吸附不同面積的材料，密度大不變形。也可根據客戶需要選用國際領先雙腔式真空吸附台面，可強力吸附不同面積的材料，或者配備國產吸力極強的真空風泵和真空泵。

適用範圍：
◆ 功能強勁，使用方便，堅固耐用，性能可靠，價格經濟，應用廣泛，適用於高效率製作各種木工製

品、廣告標牌、壓克力切割、吸塑製模、銘牌、胸牌、燙金板、壓痕板、指示牌、工業模具等產品的加工和製作，並可雕刻鐵、銅、鋁、塑料板、木板等金屬或非金屬。

◆ 可雕刻材質：壓克力、PVC板、木製品、ABS板、石材、仿石材、金屬、鋁塑板、塑料、密度板、大理石、玉石等多種等材料。

◆     適用製品行業：壓克力製品業、廣告相關行業、工藝品製作、模具加工行業、木材加工業等。

廣告相關行業：可雕刻、切割各類標牌、座標牌、大理石、銅、塑鋁版、字模等金屬材料；
工藝品行業：工藝品、紀念品上刻製各類文字、圖形、。
模具加工行業：燙金模、高周波模、微量射出模、鞋模、徽章、壓花模具、巧克力模具、糖果模具。
印章行業：可在牛角、塑料、有機板、木頭、儲置墊等材料上方便地雕刻印章。

—CNC雕刻市場技術剖析—

現有之人工雕刻仍為一種工匠型勞動，而它卻是雕刻者“智慧及技能”的綜合技術！雕刻成品能否成為高價質感品完全取決於雕刻者對藝術的理解、對材料的感覺、雕刻技巧的發揮和孜孜不倦的精神，這不是一般人所勝任的，也正是如此地難能可貴，“雕刻”成為一種藝術、一種文化和一種精神的象徵!

“雕刻”的起源為藝術品地加工，但是由於它深厚的文化內涵和精湛的成品效果促使“雕刻”快速進入了工業生產領域!“雕刻”在進入工業生產的初期主要工作是產品形態的細節精細修整和產品的文字圖案雕刻，大體來說其作用可謂是“畫龍點睛”!傳統的手工雕刻是以“刀斧鑿”為工具，無論從生產效率和精度上都難於適應工業生產的需要，因工業生產畢竟與藝術創意不一樣!如此便產生了機械雕刻仿形態加工。機械雕刻的出現為“雕刻”進入工業起到了巨大的推動作用，尤其是圖案和文字的雕刻能力加速了模具產業的發展速度，為“雕刻”這一藝術型的工藝在工業領域中廣泛使用奠定了穩固的基礎!

隨著工業產品的開發速度加快，尤其是電腦設計的廣泛應用，工業產品的形態更加豐富。變化更加迅速，這樣對製造業提出了新的要求，一批以電腦控制為基礎的CNC設備進入了機械加工工業。

機械雕刻仍還是一種手工雕刻，它在雕刻精細產品的效率、批量成品的一致性、曲面產品的雕刻、與電腦設計技術之介面等方面明顯存在著弱勢，上述弱勢阻礙著“雕刻”在現代工業中的應用廣度，這樣促使以電腦輔助設計和加工(CAD／CAM)技術、電腦數控技術(CNC)為核心的CNC雕刻走上了檯面，激起了推進“雕刻”走入工業領域的重擔。

一、CNC雕刻技術介紹
CNC雕刻字面定義為電腦數控技術雕刻，它是在工業領域中電腦輔助設計技術(CAD)、電腦輔助加工技術(CAM)、電腦數控技術(CNC)、高速銑削技術(HSM)的基礎上發展起來的，在其成長的過程中又根據“雕刻”應用的特殊性綜合了廣告業的藝術設計和造型技術使得CNC雕刻成為一門獨特的專業技術。

CNC雕刻的實施工具為雕刻CAD／CAM軟體和CNC雕刻機，其真正的核心是雕刻CAD／CAM軟體，雕刻CAD／CAM軟體可類比為“手工或機械雕刻的雕刻者腦中的雕刻工藝知識和設計技巧的綜合應用”!雕刻CAD／CAM軟體功能是否完備對“雕刻”在現代工業領域中是否能有更大輝煌起著決定作用!

CNC雕刻作為一個獨特的專業技術，與相關行業比在以下方面具有鮮明的特色：精確製圖機制和藝術製圖機制相結合。

“雕刻”是門藝術，其設計工具須為設計者提供簡便之創意空間。“雕刻”進入工業領域，其設計工具還必須遵守“尺寸精確”的工業設計原則。

1．造型面及幾何性曲面造型之結合
隨著CNC雕刻應用面的不斷擴大，“雕刻”不再僅僅是“畫龍點睛”了，已逐步滲透到產品設計和產品加工領域中，這樣要求“雕刻”設計工具必須具有一定的曲面造型功能，更由於“雕刻”是一種獨特的設計方法，需多產品的形態是無法用準確的數學函數表達，取決於設計者的感覺，只有藝術曲面和幾何曲面混合造型才能保證“雕刻”在工業領域中能有更輝煌的表現。

2．雕刻技術和工藝
“雕刻”的內涵是精細，工業領域中“雕刻”所承擔的工作90％以上是常規大刀所“無能為力”的，必須使用小刀具精雕細刻才能完成，機械雕刻者可利用其豐富的經驗和賢熟的技巧儘量避免斷刀，從而保證雕刻效率。NC雕刻是由電腦控制完成，CNC雕刻機使用小刀具進行高效精細雕刻就需要有專業的CNC雕刻加工技術和工藝來支援，這就是當前加工業流行的“高速銑削技術(HSM)”：和CNC雕刻獨有的“等量切削技術”。

3．高速精密電機主軸
使用精密高速主軸電機是小刀具高速雕刻的基本保證。速精密主軸電機的“高轉速、高精度、低噪音、低震動、高速功率”等特點，確保小刀具可獲得較高的切削線速度、保持較高的旋轉精度、產生足夠的高速切削力、減少震動和跳動斷刀。

二、CNC雕刻之應用
CNC雕刻從加工原理上講是一種鑽銑組合加工，CNC雕刻物件選擇正確、工藝使用合理，可以成為投資回報率很高的項目。
由於CNC雕刻物件的特點為圖案複雜、造型奇特、成品精細，而CNC雕刻機以輕型結構為主，這實際上限定了CNC雕刻的工作方式為：“小刀具的快速銑削”，事實上這也正是CNC雕刻的“專業優勢”，緣由是CNC雕刻是在處理“常備大刀具無法加工的業務”。由於CNC雕刻的特有的專業優勢，在行業中CNC雕刻方式應用的較為得心應手：如..模具雕刻業和廣告雕刻業等。

1、雕刻模具小刀之獨特面
CNC雕刻在工業領域中應用最廠的是模具業，在模具生產過程中CNC雕刻不是主要加工方式和生產手段，但其作用卻非同一般，可謂是“畫龍點睛”，這是由雕刻物件的“圖案、文字和複雜的曲面”特點所決定。

當前CNC雕刻在模具雕刻領域主要的業務為：

紫銅和石墨電極加工
電火花成形機是當前模具業中主要的生產設備，電極的需求量較大，但電極生產缺乏專業設備，CNCN雕刻可為電火花機作專業配套，可高效精細加工棱角分明、形態別致的電火花成形電極。

五金沖模及精密沖頭加工
五金行業中冷衝壓是一種主要的生產手段，衝壓模具的加工是一個十分關鍵的環節!五金沖模主要以Cr12為加工材料，CNC雕刻可加工的典型沖模有：眼鏡角絲、眼鏡橫梁、眼鏡托芯、鈕扣、飾品、紀念幣章、餐具手柄、拉鏈等。CNC雕刻在加工精密沖頭更有獨到之處。

鞋材模具及鞋底模型加工
製鞋為全球性之行業，鞋材和鞋底加工是製鞋業的主要生產環節。NC雕刻可構造和加工以藝術曲面為主要形態的鞋底模型、鞋材高頻模具以及斬皮模具。

微量射出模具及公仔模具加工
射出模具是禮品的主要生產工具，這是典型的薄壁件產品，單件小批量，一致性和加工精度要求較高!CNC雕刻尤其擅長於59號銅材等脆性材料的曲面形態薄壁件加工。

鐘錶零件加工及輕型CNC加工
這是輕型CNC設備的典型應用，專業設備的專業使用、生產效率高、投資成本低！CNC雕刻可高效精細進行表殼異型曲面銑、鑽和雕花，CNC雕刻還可精確快速進行表殼、錶鏈、錶盤等鑲鑽位鑽孔加工。而這種類似的輕型CNC加工應用還有許多，如：裝飾品雕刻、印章雕刻、產品刻字、模具刻字、燙金範本、印刷膠版等。

壓花輥輪及圓柱體工件雕刻
輥花是皮革、裝飾紙張等產品的主要生產過程，CNC雕刻在皮革壓花輥輪、紙張壓花輥輪、圓柱體工件雕刻之應用十分有特色！

手板、樣板之模型加工
手板(模型樣板)是手工機械雕刻的基本工具，CNC雕刻可按照實物建模，實現二D到三D的構造，高效精細加工模型樣板。

2、廣告雕刻之精細雕刻
CNC雕刻在廣告行業中主要應用於沙盤模型、廣告標牌和文字標誌的製作，這些業務在雕刻工藝上相對簡單，關鍵是在效果表現上，而且主要突出的效果是“精細雕刻及創新技術”。

精細雕刻
“精細雕刻”是一個優質產品形態和內涵的表徵。其特徵呈現在沙盤模型部件、廣告標誌和文字圖案雕刻加工方式上為：“文字圖案清晰精細、鏤空字和圖形邊緣光滑、鏤空圖案內角R小、加工效率高”。CNC雕刻以其特有的小刀具加工方式，在生產效率和加工精度上可滿足廣告製作業的精雕細刻的要求。

廣告人多以“新”和“異”來表達自己所訴求的主題並吸引公眾的注意。平面圖形是一種使用很久的表達方式，人們已逐漸“視其平凡”了。浮雕文字和藝術標誌是廣告人常用的表達方式，但目前只停留“感觀”上。隨著CNC雕刻機的使用，CNC雕刻加工已將過去人們感觀上“看”到的浮雕效果變成真正的“浮雕”文字和標誌。這將有助於廣告人在表達方式上有所突破。“求新創異”要求設計軟體有足夠的藝術創造能力，CNC雕刻設計軟體的藝術繪圖機和藝術浮雕曲面造型功能為廣告人提供了一個新的“創異”手段

機械雕刻機購機應注意事項

1、需明確工作性質
　 勿以為買一台雕刻機就可以完全處理所有工作，使用雕刻機去雕雙色板，或買一台大型雕刻機來雕印章，這都造成巨大的浪費，而且也不會獲得好的效果。
同樣您買一台廣告級的雕刻機去做模具，則可能根本不能勝任。所以您在購機前，一定要向銷售人員充分說明自己的要做的工作內容，包括加工工件的大小，材料的材質，材料的厚度、重量，最終雕刻效果及要求等等。

2、選擇合適機型
　　小型廣告招牌店初次購機，主要製作立體字燈牌、水晶字、雙色板、胸牌等用途的，應選購廣告級的，但還應在機器配置上進一步細分，如主要做雙色板，可考量配置浮動刀頭，因為它能在大版面的雙色板上雕刻時刻字深淺一致，但主要用來鋸壓克力水晶字的，就要選配800W以上大功率的主軸。否則用小功率高精度的主軸長期做重活，就會加速軸承磨損，損失精度。
　　一般來說，雕刻機幅面大於600mm以上，不適於用來雕刻雙色板等精細的工作，而較適用於切銷字，做一些大型牌匾。幅面在600 mm左右的屬於通用型雕刻機，即可用作雙色板之類的細工能，又可用來做切銷字的加工。對於需加工圓面或其他異型工件的，由於需要加裝一些夾具或旋轉標軸，這就要示Z軸可動高度，臺面相差刀頭間空間大，因此可選用專用機。
　　如果是印章店專門刻印章，則可先配印章雕刻機。雕刻皮章、原子印用鐳射雕刻機最好，而雕銅章、玉石章、牛角等材料的印章，則用小機。兩者結合，則各種材料通吃。

3、購買前可試雕
　　在購買雕刻機之前，為了確定您的投資能快速回收，應讓銷售人員或由您自己動手操作，對您最常做的工作進行試雕。同時計算工效，觀察效果，充分測試機器性能，真正做到心中有數。

4、簽定合同
　　在決定購買之後，首先要做的事就是與銷售商簽訂合同，合同應注明購買的機型、配置、價格、交貨時間及交貨方法，培訓方法、保固內容、及付款方式等要素。合同簽訂後，通常應按合同規定交納一定的訂金。

5、交貨及培訓
　　雕刻機到貨後，一般由技術人員上門進行開箱驗機，在通電後，應仔細檢查外觀是否受損，在運輸中是否受到衝擊造成損壞。如完好無損，再對照合同內容清點機器隨機附件。由技術人員進行機器安裝（包括硬體安裝、拆除固定件、安置機台、接駁電源、軟體安裝，配置電腦、安裝選購之雕刻軟體）。安裝完畢，用廠方提供的測試圖檔對機器進行雕刻測試，如正確完成雕刻測試，測交貨驗收完畢。
按照合同，用戶應付清餘款。客戶應要求操作人員具備專業實務經驗，並具有熟練的電腦操作基礎，最好有雕刻機之實務操作經驗。在培訓過程中主要應熟練掌握針對不同的工料選擇不同的雕刻速度以及使用不同的刀具，這方面往往需要經驗的積累，掌握得好，對延長機器及刀具的壽命大有好處。

6、使用中可能產生的問題及售後服務保證
(一)、使用環境
雕刻機為高科技機電一體化設備，對工作環境有些許的要求。
1．避開強電、強磁等嚴重影響雕刻機信號傳輸的設備。如：電焊機、發射塔等。
2．使用三相電源，保證雕刻機良好的接地，減小干擾。
3．電壓要求平穩，避免大的起伏波動，最好使用穩壓器。
4．機器不可在強酸、強鹼的環境中長時工作。
(二)、保養和維護
雕刻機多用於從事加工業務，加工產生的粉沫、灰塵較多。使用中要注意保持螺桿、光桿等部件的清潔和潤滑，及時打掃積塵和向傳動部件加油；操作人員要及時清掃、加油、嚴禁帶電拔插。
(三)、軟體使用問題
雕刻機有眾多的雕刻應用軟體可供使用。如：文泰雕刻、文泰V8軟體、Casmate-pro、Caxa、Mastercam、Artcam、Smartcam、Type3等，為達到你的雕刻要求，請選用正確的操作軟體。
(四)、加工問題
1．加工工件的合理性
加工精度除靠雕刻機來保證外，合理的加工工藝也很重要。為了保證加工的精度，請注意加工工件的合理性。
2．刀具使用
因刀具本身的製造工藝和精度影響加工精度。因此，在加工時請選擇適於加工的刀具。
3．操作人員
操作人員的熟練程度和責任心也對加工精度影響巨大。
4．機器的磨損
雕刻機在使用過程中磨損是不可避免的，隨著使用時間的推移，機器磨損會使機器的精度有所降低。

小型雕刻機之機械簡單設計構造敘述

一．    機械傳動原理及說明

1. 整機結構

現今市場中廣泛應用之小型雕刻機工作機檯主要有兩種。第一種如圖1所示工作檯只作Y(X軸為橫向,Y軸為縱向)方向的移動，而刀具作X方向和Z方向的移動。第二種則如圖2所示工作檯作X,Y方向的移動，而刀具只作Z方向的移動。

結構1的優點是製作容易，結構穩定。但由於工件隨工作檯移動，所以不能加工太重的工件，而且雕刻機尺寸不能太大。結構2雖然製作也較容易，然而穩定性要比結構1差很多。由於設計對機械部件結構的要求就是要小而輕便，加工工件的品質也是比較輕，因此選用圖 1。

                          圖1                                                                     圖2

2．進給運動方式

帶動螺桿的轉動，帶動了工作檯的移動，從而實現某個方向(X或Y方向)的進給運動。在X，Y方向上的導向件採用直線導軌，其導向精度可滿足對工作檯定位精度的要求。

3．雕刻機主運動方式

雕刻機主運動方案通常有兩種方案:直接採用專用的雕刻主軸或採用直流電機帶動主軸架構。專用的雕刻主軸之優點於此不在覆述，但必須配以與之配套的變頻調速裝置，價格相對昂貴。因此，從經濟性的角度出發，經濟型的雕刻機則不宜採用。由於直流電機具有以下特點:

(l)調速範圍寬

其轉子轉速可在寬廣的範圍內連續調節並穩定運行。

(2)特性呈線性

不論機械特性還是調節特性都呈現良好的線性度。即在整個調節範圍內，轉速隨轉矩的變化關係或是轉速隨控制電壓的變化關係都是線性的。

(3)快速反應

在輸入控制信號的作用下，轉子能迅速地反應動作，時間常數小。

故優先選用直流電機帶動主軸機構的方案。直流電機通過彈性夾頭直接與刀具連接。

二．  元件的選擇

1．滾珠螺桿腹的選擇

X，Y,Z軸的螺桿精度等級為4，螺紋長度分別為為300mm，350mm，150mm。絲杠總長分別為：375mm,425mm,225mm。

 2．步進電機

（1）銑削力的計算

當進行一般切削時產生的銑削力最大，因此只需計算此時的銑削力進行校核即可。取一般切削時：銑削深度a_p=1mm,進給速度V_f =1200mm/min,n=15000r/min。根據經驗公式計算銑削力：

F=42.76a_pV_f^0.75 n^-0.62=22.45N

（2）啟動轉矩的計算

對於4級精度的絲杠，η=0.85。已知P_h=4mm,設絲杠上最大負載G為500N,靜摩擦µ為0.2,根據經驗公式計算啟動力矩：

T=(F+µG) P_h/(2Лη)×10^－3＝0.0918N·M

（3）步進電機的選擇

根據所需轉矩,採用步進電機作為設計所需的驅動電機。

技術參數如下：

外形尺寸如下：

其中L=76mm。

3．圓柱直線導軌的選擇

選用圓柱直線導軌（光軸），其外觀及結構如下圖:

X,Y,Z三軸所需導軌長度分別為375mm,425mm,225mm。

4．聯軸器的選擇

選用聯軸器YL1。外觀如下圖：

其結構如下圖

5．主軸電機的選擇

主軸電機選用雕刻機電主軸。

其外觀及結構圖如下：

6．機械性能參數的計算

解析度：4/200=0.02(mm/step)

最高進給速度：5000*4/200=100(mm/s)

機械精度：16/300=0.053（mm）

小型雕刻機的整機設計

一．背景及問題敘述

1．雕刻機

1938年世界第一台手動雕刻機在法國“嘉寶”問世，1950年“嘉寶”生產出世界第一台真正意義的電動、可縮放比例的手動雕刻機。隨後美國、日本和法國等國也開始研製。20世紀90年代，隨著微電子技術的突飛猛進，直接推動微型電腦的急劇發展。微電子技術和微型電腦技術帶動整個高技術群體飛速發展，既而使雕刻機產生了質的飛躍。雕刻機完成了從2D——2.5D——3D加工的變革，功能完善、性能穩定、造型美觀和價格合理成為雕刻機研製的基本要求。

國外的雕刻機，如美國“雕霸”、法國“嘉寶”和日本“禦牧”是此行業的佼佼者，但價格非常昂貴。不管大小都在百萬乃至千萬元以上。近幾年中國的雕刻機，從北京“精雕”、上海“啄木鳥”亦擁有其相對水準，但價格也不菲。

2．問題敘述

雕刻機的應用在各行各業中的應用已日益廣泛，然而國內市面上出現的雕刻機，雖然性能較好，但價格也非常昂貴。普通的雕刻機都是幾十萬元以上，令一些小公司及個人使用者望而卻步。針對不同的應用領域，所要求的雕刻機的性能亦不相同。本問題的目的就是利用PC機的連接等現有資源，提供一種低價，高效，簡便的數控雕刻系統的解決方案。通過本問題的研敘，可以為中小型企業，尤其是個人使用者提供低價的雕刻機，從而拓寬現有雕刻機的使用群，普及國內雕刻機。

二．功能需求分析

本項目是為個人及小公司使用者提供的一種價格低廉，性能適中的雕刻機。因此，它應具有個人及小公司使用者所需要的大部分功能。具體如下：

（1）       能夠製作線路間距在3mm以上，長寬在25×20cm內的電路板。

（2）       能夠製作空間在25×20×10cm內的軟材料模型及模具。

（3）       能夠進行廣告刻字。

（4）       提供簡易的操作介面。

（5）       有安全保護措施。

（6）       精度在0.1mm以內。

三．概念設計與模組功能定義

1．設計思想

小型雕刻機的基本設計思想主要有以下幾點：

（1）應用PC的強大計算功能，將解碼、刀補、插補、加減速控制等放在