在自动化里精雕世界

文:刘满柏2013年第二期

    关于雕刻的阐释,中国新石器时代的氏族公社便有石雕与骨雕作表达。这种以手工为媒介,石头、骨头、陶器、青铜等为载体的雕刻,在千百世纪的时间长河中曾给我们带来无数惊喜。随着社会进步,尤其是现代工业发展,一种兼顾功能、艺术与效率的机械雕刻将雕刻重新定义。传统的手工雕刻作品与产品在制作与生产上被逐渐分流,成为现代工业不可或缺的重要一环。同时,追求精准兼顾成本并且追求量与质的工业机械成为这些产品雕刻的新宠。本期《伺服与运动控制》对由此展开的雕刻机市场进行简要概述。希冀为将要或已经进入此市场的您提供一些有价值信息。

雕刻

一、三维雕刻是未来发展趋势
   许多广告行业的客户都经历过从手工刻字到使用电脑刻字机,机械代替了手工,电脑代替了人脑,字体标准规范同时又大大提高了生产效力,实现了一次质的飞跃。现在,做广告制作行业的用户正同时面临一种挑战立体广告制造。随着人们审美观的不断提高,三维立体的、彩色的图案更受到人们的欢迎,于是,三维雕刻机就应运而生。

二、立体雕刻近年发展
   我国立体雕刻机行业经历了近十年的持续高速发展,其规模得到迅猛扩张,产业结构明显优化。据中国立体雕刻机工具工业协会提供的统计数据,2012年立体雕刻机行业完成工业总产值9606.5亿元,同比增长22.1%;完成产品销售产值7124.9亿元,同比增长21.1%。其中,数控立体雕刻机完成工业总产值1942.9亿元,同比增长13.1%,完成产品82.99万台,同比增加12.1%。至2012年末,我国已经连续五年立体雕刻机产值居世界第一,其发展速度远远高于日本、德国等立体雕刻机主要生产国,保持了连续12年高速稳定发展的态势。

   同时,随着电力电子信息技术的发展,世界立体雕刻机业已进入以数字化制造技术为核心的机电一体化时代,其中数控立体雕刻机就是代表产品之一。2009年至今,我国加大了“高档数控立体雕刻机与基础制造装备”科技重大专项的投入力度,围绕航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等领域急需的装备,实施了高档数控立体雕刻机与基础制造装备重大专项。其中2009年至2012年,国家工信部共部署专项课题407项,高档数控立体雕刻机与基础装备主机180项,数控系统31项,功能部件与关键部件82项,目前已开始突出“外国制造”的重围,取得阶段性成果。

三、立体切割、雕刻利润丰厚(例)

材料名称:双色板有机玻璃(压克力)PVC板

材料尺寸

60CM*120CM 

120CM*240CM

 120CM*240CM

市场销售价

 23-32 

 450.00 

 200.00

  加工尺寸胸牌 

  720*20mm

 切割字(200*200mm)

  切割字(200*200mm)

  加工费用

   1.5元/个

  20元/个

 10元/个

实际成本

0.8元/个

 6元/个  

3元/个

业务量(天)

 450个

500个

 800个

   注:以上压克力、PVC板材厚度以10mm为例,胸牌雕刻以某品牌6090雕刻机为例。压克力、PVC切割以某品牌1218为例。

四、雕刻机投资少,见效快。
   投资一台雕刻机,我们以某经典品牌为例,一台加工幅面为60cm*90cm的机器价格大约1.5万元人民币,加工幅面为1200*1218cm的机器价格大约2.2万元左右。而且使用雕刻机对电脑的要求不高,只用配置价位在3000元左右的就行。

   而投资一台喷绘机的费用,目前市场上稍微高端的喷绘机价格约为12000元人民币。加上其辅助设备,备用喷头、墨水等。另外还需较大的放置空间,必须配置空调、加湿器,初步预估,至少需要十七、八万人民币。

五、雕刻加工范围广泛,发展前景广阔
   雕刻加工设计各行各业,包括礼品业、广告业、印刷业、木加工业、建筑业、艺术模型业、机械加工、工装模具等。可加工的材料也非常广泛,包括金属、石材、PVC板、亚克力、仿石材、橡皮、双色板、铝塑板等,随着人们对雕刻机的认识和掌握逐步加深,应用范围将得到不断扩大,雕刻加工必定会有更广阔的的前景。

六、投资雕刻机时不可待
   电脑雕刻代替手工机械是大势所趋,然而该不该投资电脑雕刻机,是我们需要慎重考虑的。在雕刻机行业,光有刻字机利润极低,所以必须增加新的业务,电脑雕刻加工是目前的理想选择,虽然有些地区电脑雕刻加工业务量不是很多,但它是雕刻行业发展的必然趋势,也正因为目前业务不多,有些人不敢贸然投资,承接的雕刻业务都须转到有电脑雕刻设备的同行,这样大部分钱都被别人赚走了。然而现在客户都很精明,没有设备,客户很容易流失,也就意味着收入减少,任何项目的投资都会有一定风险,然而只要抓住机会,眼光超前,在他人不知道或知道了还没来得及或不敢做时,恰恰是竞争不激烈、利润空间大的时候,也是投资的最好时机。

投资雕刻机时不可待

七、雕刻行业介绍
   雕刻从加工原理上讲是一种钻铣组合加工。同其它工艺一样存在着特有的长处和天生的短处。若CNC雕刻对象选择正确、工艺使用合理,CNC雕刻可以成为赚钱的职业。若CNC雕刻入错了行,陷入了弱势,CNC雕刻就会“勉为其难”,投资者的回报将会很低,由于CNC雕刻对象的特点为图案复杂、造型奇特、成品精细,而CNC雕刻机以轻型结构为主,这实际上限定了CNC雕刻的工作方式为:“小刀具的快速铣削”,事实上这也正是CNC雕刻的“专业优势”,缘由是CNC雕刻是在干“常规大道具无法加工的业务”。正由于CNC雕刻的特有的专业优势,在下述行业中CNC雕刻方式应用得较为得心应手:模具雕刻业和广告雕刻业,在国内比较著名的雕刻机生产企业有精雕、鸿信达、恒星、星辉等数控厂家。

雕刻行业介绍

1、模具雕刻——小刀具独领风骚
   CNC雕刻在工业领域中应用最广的是模具业,在模具生产过程中CNC雕刻不是主要加工方式和生产手段,但其作用却非同一般,可谓是“画龙点睛”,这是由雕刻对象的“图案、文字和复杂的曲面”特点所决定。当前CNC雕刻在模具雕刻领域主要的业务为:

紫铜和石墨电极加工
   电火花成形机是当前模具业中主要的生产设备,电极的需求量较大,但电极生产缺乏专业设备、CNC雕刻可为电火花机作专业配套,可高效加工棱角分明,形态别致的电火花成形电极

五金冲模和紧密冲头加工
   五金行业中冷却冲压是一种主要的生产手段,冲压模具的加工是一个十分关键的环境。五金冲模主要以Cr12为加工材料,CNC雕刻可加工的典型冲模有:眼镜角丝、眼镜中梁、眼镜托叶芯、纽扣、饰物、纪念币、餐具柄、拉链等,CNC雕刻在叫你改紧密冲头更有独到之处。

五金冲模和紧密冲头加工

鞋材模具和鞋底模型加工
   制鞋是世界性的大行业,鞋材和鞋底加工是制鞋业的主要生产环节。CNC雕刻科构造和加工以艺术曲面为主要形态的鞋底模型(代木)、鞋材高周波(高频)模具以及斩皮模具。

滴塑(微量射出)模具和公仔模具加工
   滴塑模具是滴塑礼品的主要生产工具,这是典型的薄壁件产品,单件小批量,一致性和加工精度要求较高。CNC雕刻尤其擅长于59号铜材等脆性材料的曲面形态薄壁件加工。

钟表零件加工和轻型CNC加工
   这是轻型CNC设备的典型应用,专业设备的专业使用,生产效率高,投资成本低。CNC雕刻可高效精细精细表壳异型曲面铣、钻和雕花,CNC雕刻还可精确快速进行表壳、表链、表盘等镶钻位钻孔加工。而这种类似的轻型CNC加工应用还有许多,如:装饰品雕刻、印章雕刻、产品刻字、模具刻字、烫金模板、印刷胶版等。

压花(皮纹、花纹)辊轮和圆柱体工件雕刻
   辊花是皮革、装饰纸张等产品的主要生产手段,CNC雕刻在皮革压花辊轮(皮纹)、纸张(餐巾纸、包装纸、壁纸)压花辊轮、圆柱体工件雕刻的应用十分有特色。

收板(手板、样板)模型加工
   首板(模型样板)是手工机械雕刻的基本工具,CNC雕刻科按照实物建模,实现二维到三维的构造,高效精细加工模型样板。

2、广告雕刻——精雕细刻、求新创异
   CNC雕刻在广告行业中主要应用于沙盘模型、广告标牌和文字标识的制作,这些业务在雕刻工艺上相对简单,关键是在效果表现上,而且主要突出的小狗是“精雕细刻和求新创异”。

八、CNC推进手工雕刻发展
   CNC雕刻字面定义为计算机数控技术雕刻,它是在工业领域中计算机辅助设计技术(CAD),计算机辅助加工技术(CAM)、计算机数控技术(CNC)、高速铣削技术(HSM)的基础上发展起来的,在其成长的过程中又根据“雕刻”的应用的特殊性综合了广告业的艺术设计和造型技术使得CNC雕刻成为一门独特的专业技术。

   CNC雕刻的实施工具为雕刻CADCAM软件和CNC雕刻机,其真正的核心是雕刻CADCAM软件,雕刻CADCAM软件可类比为“手工或机械雕刻的雕刻师大脑中的雕刻工艺知识和设计技巧的综合应用。雕刻CADCAM软件功能是否完备对“雕刻”在现代工业领域中是否能有更大辉煌起着决定作用。

1、小刀具高速雕刻技术和工艺
   “雕刻”的内涵是精细,工业领域中“雕刻”所承担的工作90%以上是常规达到“无能为力”的,必须使用刀具精雕细刻才能完成,机械雕刻师可利用其丰富的经验和娴熟的技巧尽量避免断刀,从而保证雕刻效率,CNC雕刻是由计算机控制完成,CNC雕刻机使用小刀具进行高效精细雕刻就需要专业的CNC雕刻加工技术和工艺来支持,这就是当前加工业流行的“高速铣削技术(HSM)”和CNC独有的“等量切削技术”。

2、高速精密主轴电机
   高速精密主轴电机是精雕CNC雕刻机加工中保证雕刻成活“精细高效”的关键因素之一。

   CNC雕刻主要特点是“小刀具高速铣削”,这是由“雕刻”的特点所决定的。

   “小刀具高速铣削”对主轴电机的要求是:旋转精度好、旋转速度高、转动震动小、工作噪音低、轴系刚性强,而且高速旋转时具要有稳定的输出功率。只有满足上述条件才能保证“小刀具”在雕刻中可获得较高的切削线速度、保持较高的旋转精度、产生足够的高速切削力、减少震动和跳动断刀概率。

   由于CNC雕刻吃刀量小,再加之使用“高速铣削”技术,而主轴电机功率对“小刀具高速雕刻”的影响降到次要位置。

   精雕机的高速精密主轴电机是一种三相交流变频异步电机,其基本的电气原理与普通交流变频电机一样,但由于“高速和精密”的性能要求,所以高速精密主轴电机的结构和制造工艺是十分有特色,正是这些“特色”造成高速精密主轴电机的成本较高。

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