在自動化里精雕世界
文:劉滿柏2013年第二期
關于雕刻的闡釋,中國新石器時代的氏族公社便有石雕與骨雕作表達。這種以手工為媒介,石頭、骨頭、陶器、青銅等為載體的雕刻,在千百世紀的時間長河中曾給我們帶來無數驚喜。隨著社會進步,尤其是現代工業發展,一種兼顧功能、藝術與效率的機械雕刻將雕刻重新定義。傳統的手工雕刻作品與產品在制作與生產上被逐漸分流,成為現代工業不可或缺的重要一環。同時,追求精準兼顧成本并且追求量與質的工業機械成為這些產品雕刻的新寵。本期《伺服與運動控制》對由此展開的雕刻機市場進行簡要概述。希冀為將要或已經進入此市場的您提供一些有價值信息。
一、三維雕刻是未來發展趨勢
許多廣告行業的客戶都經歷過從手工刻字到使用電腦刻字機,機械代替了手工,電腦代替了人腦,字體標準規范同時又大大提高了生產效力,實現了一次質的飛躍。現在,做廣告制作行業的用戶正同時面臨一種挑戰立體廣告制造。隨著人們審美觀的不斷提高,三維立體的、彩色的圖案更受到人們的歡迎,于是,三維雕刻機就應運而生。
二、立體雕刻近年發展
我國立體雕刻機行業經歷了近十年的持續高速發展,其規模得到迅猛擴張,產業結構明顯優化。據中國立體雕刻機工具工業協會提供的統計數據,2012年立體雕刻機行業完成工業總產值9606.5億元,同比增長22.1%;完成產品銷售產值7124.9億元,同比增長21.1%。其中,數控立體雕刻機完成工業總產值1942.9億元,同比增長13.1%,完成產品82.99萬臺,同比增加12.1%。至2012年末,我國已經連續五年立體雕刻機產值居世界第一,其發展速度遠遠高于日本、德國等立體雕刻機主要生產國,保持了連續12年高速穩定發展的態勢。
同時,隨著電力電子信息技術的發展,世界立體雕刻機業已進入以數字化制造技術為核心的機電一體化時代,其中數控立體雕刻機就是代表產品之一。2009年至今,我國加大了“高檔數控立體雕刻機與基礎制造裝備”科技重大專項的投入力度,圍繞航空航天、船舶、汽車制造、發電設備制造等領域急需的裝備,實施了高檔數控立體雕刻機與基礎制造裝備重大專項。其中2009年至2012年,國家工信部共部署專項課題407項,高檔數控立體雕刻機與基礎裝備主機180項,數控系統31項,功能部件與關鍵部件82項,目前已開始突出“外國制造”的重圍,取得階段性成果。
三、立體切割、雕刻利潤豐厚(例)
材料名稱:雙色板有機玻璃(壓克力)PVC板 |
|||
材料尺寸 |
60CM*120CM |
120CM*240CM |
120CM*240CM |
市場銷售價 |
23-32 |
450.00 |
200.00 |
加工尺寸胸牌 |
720*20mm |
切割字(200*200mm) |
切割字(200*200mm) |
加工費用 |
1.5元/個 |
20元/個 |
10元/個 |
實際成本 |
0.8元/個 |
6元/個 |
3元/個 |
業務量(天) |
450個 |
500個 |
800個 |
注:以上壓克力、PVC板材厚度以10mm為例,胸牌雕刻以某品牌6090雕刻機為例。壓克力、PVC切割以某品牌1218為例。 |
四、雕刻機投資少,見效快。
投資一臺雕刻機,我們以某經典品牌為例,一臺加工幅面為60cm*90cm的機器價格大約1.5萬元人民幣,加工幅面為1200*1218cm的機器價格大約2.2萬元左右。而且使用雕刻機對電腦的要求不高,只用配置價位在3000元左右的就行。
而投資一臺噴繪機的費用,目前市場上稍微高端的噴繪機價格約為12000元人民幣。加上其輔助設備,備用噴頭、墨水等。另外還需較大的放置空間,必須配置空調、加濕器,初步預估,至少需要十七、八萬人民幣。
五、雕刻加工范圍廣泛,發展前景廣闊
雕刻加工設計各行各業,包括禮品業、廣告業、印刷業、木加工業、建筑業、藝術模型業、機械加工、工裝模具等。可加工的材料也非常廣泛,包括金屬、石材、PVC板、亞克力、仿石材、橡皮、雙色板、鋁塑板等,隨著人們對雕刻機的認識和掌握逐步加深,應用范圍將得到不斷擴大,雕刻加工必定會有更廣闊的的前景。
六、投資雕刻機時不可待
電腦雕刻代替手工機械是大勢所趨,然而該不該投資電腦雕刻機,是我們需要慎重考慮的。在雕刻機行業,光有刻字機利潤極低,所以必須增加新的業務,電腦雕刻加工是目前的理想選擇,雖然有些地區電腦雕刻加工業務量不是很多,但它是雕刻行業發展的必然趨勢,也正因為目前業務不多,有些人不敢貿然投資,承接的雕刻業務都須轉到有電腦雕刻設備的同行,這樣大部分錢都被別人賺走了。然而現在客戶都很精明,沒有設備,客戶很容易流失,也就意味著收入減少,任何項目的投資都會有一定風險,然而只要抓住機會,眼光超前,在他人不知道或知道了還沒來得及或不敢做時,恰恰是競爭不激烈、利潤空間大的時候,也是投資的最好時機。
七、雕刻行業介紹
雕刻從加工原理上講是一種鉆銑組合加工。同其它工藝一樣存在著特有的長處和天生的短處。若CNC雕刻對象選擇正確、工藝使用合理,CNC雕刻可以成為賺錢的職業。若CNC雕刻入錯了行,陷入了弱勢,CNC雕刻就會“勉為其難”,投資者的回報將會很低,由于CNC雕刻對象的特點為圖案復雜、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雕刻是在干“常規大道具無法加工的業務”。正由于CNC雕刻的特有的專業優勢,在下述行業中CNC雕刻方式應用得較為得心應手:模具雕刻業和廣告雕刻業,在國內比較著名的雕刻機生產企業有精雕、鴻信達、恒星、星輝等數控廠家。
1、模具雕刻——小刀具獨領風騷
CNC雕刻在工業領域中應用最廣的是模具業,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”,這是由雕刻對象的“圖案、文字和復雜的曲面”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、CNC雕刻可為電火花機作專業配套,可高效加工棱角分明,形態別致的電火花成形電極
五金沖模和緊密沖頭加工
五金行業中冷卻沖壓是一種主要的生產手段,沖壓模具的加工是一個十分關鍵的環境。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、眼鏡中梁、眼鏡托葉芯、紐扣、飾物、紀念幣、餐具柄、拉鏈等,CNC雕刻在叫你改緊密沖頭更有獨到之處。
鞋材模具和鞋底模型加工
制鞋是世界性的大行業,鞋材和鞋底加工是制鞋業的主要生產環節。CNC雕刻科構造和加工以藝術曲面為主要形態的鞋底模型(代木)、鞋材高周波(高頻)模具以及斬皮模具。
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雕刻尤其擅長于59號銅材等脆性材料的曲面形態薄壁件加工。
鐘表零件加工和輕型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雕刻可高效精細精細表殼異型曲面銑、鉆和雕花,CNC雕刻還可精確快速進行表殼、表鏈、表盤等鑲鉆位鉆孔加工。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、燙金模板、印刷膠版等。
壓花(皮紋、花紋)輥輪和圓柱體工件雕刻
輥花是皮革、裝飾紙張等產品的主要生產手段,CNC雕刻在皮革壓花輥輪(皮紋)、紙張(餐巾紙、包裝紙、壁紙)壓花輥輪、圓柱體工件雕刻的應用十分有特色。
收板(手板、樣板)模型加工
首板(模型樣板)是手工機械雕刻的基本工具,CNC雕刻科按照實物建模,實現二維到三維的構造,高效精細加工模型樣板。
2、廣告雕刻——精雕細刻、求新創異
CNC雕刻在廣告行業中主要應用于沙盤模型、廣告標牌和文字標識的制作,這些業務在雕刻工藝上相對簡單,關鍵是在效果表現上,而且主要突出的小狗是“精雕細刻和求新創異”。
八、CNC推進手工雕刻發展
CNC雕刻字面定義為計算機數控技術雕刻,它是在工業領域中計算機輔助設計技術(CAD),計算機輔助加工技術(CAM)、計算機數控技術(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”的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CADCAM軟件和CNC雕刻機,其真正的核心是雕刻CADCAM軟件,雕刻CADCAM軟件可類比為“手工或機械雕刻的雕刻師大腦中的雕刻工藝知識和設計技巧的綜合應用。雕刻CADCAM軟件功能是否完備對“雕刻”在現代工業領域中是否能有更大輝煌起著決定作用。
1、小刀具高速雕刻技術和工藝
“雕刻”的內涵是精細,工業領域中“雕刻”所承擔的工作90%以上是常規達到“無能為力”的,必須使用刀具精雕細刻才能完成,機械雕刻師可利用其豐富的經驗和嫻熟的技巧盡量避免斷刀,從而保證雕刻效率,CNC雕刻是由計算機控制完成,CNC雕刻機使用小刀具進行高效精細雕刻就需要專業的CNC雕刻加工技術和工藝來支持,這就是當前加工業流行的“高速銑削技術(HSM)”和CNC獨有的“等量切削技術”。
2、高速精密主軸電機
高速精密主軸電機是精雕CNC雕刻機加工中保證雕刻成活“精細高效”的關鍵因素之一。
CNC雕刻主要特點是“小刀具高速銑削”,這是由“雕刻”的特點所決定的。
“小刀具高速銑削”對主軸電機的要求是:旋轉精度好、旋轉速度高、轉動震動小、工作噪音低、軸系剛性強,而且高速旋轉時具要有穩定的輸出功率。只有滿足上述條件才能保證“小刀具”在雕刻中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概率。
由于CNC雕刻吃刀量小,再加之使用“高速銑削”技術,而主軸電機功率對“小刀具高速雕刻”的影響降到次要位置。
精雕機的高速精密主軸電機是一種三相交流變頻異步電機,其基本的電氣原理與普通交流變頻電機一樣,但由于“高速和精密”的性能要求,所以高速精密主軸電機的結構和制造工藝是十分有特色,正是這些“特色”造成高速精密主軸電機的成本較高。
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