CNC加工與RP加工性能比較

   在過去的十五年里，原型復(fù)zhi取得了重大的進展。初，大多數(shù)RP技術(shù)在速度方面有明顯的優(yōu)勢，但由于精que度和材料性能等方面的問題，限制了技術(shù)的進一步發(fā)展。自從RP出現(xiàn)以后，由于受到某些競爭的威脅，CNC在速度得到改進的時，也能帶來眾所周知的收益。同樣RP在精que度、材料性能及表面拋光等方面也得到了改進。

　　了解這兩種技術(shù)，對于為工作選擇正確的加工工具而言，尤為重要，下列的指導(dǎo)可以幫助工具的選擇。

　　材料

　　RP受到限制

　　材料的研究經(jīng)歷了很長一段過程。材料選擇的范圍變大了，性能也得到了保證。現(xiàn)在可用的材料有金屬、塑料、陶瓷及復(fù)合材料等，材料的選擇仍然受到一些限制。而且，大多數(shù)材料的性能與材料的加工、模制及澆注等方面的性能也不是很匹配。

　　CNC加工幾乎不受任何限制

　　機加工中心幾乎對所有的材料都能做切削處理。

　　零件的da尺寸

　　RP的da尺寸為600x900x500mm

　　盡管現(xiàn)有的工業(yè)化設(shè)備還不能加工儀表盤或者擋板，但是已有的原型可用于生產(chǎn)大多數(shù)的日用品和工業(yè)品。如果設(shè)備要生產(chǎn)的零件太大，可以先生產(chǎn)其各個組成部分，后再接合成一個完整部件。必須要注意的是，尺寸對于時間有影響，制造較大的零件費時較長。

　　CNC加工可以生產(chǎn)飛機零件

　　CNC機加工可以生產(chǎn)的實際零件和模件的尺寸，小到臺式裝置大到橋式設(shè)備?？梢赃@么說，CNC尺寸的限制也只來自所用的機械工具。

　　零件的復(fù)雜性

　　RP不受限制

　　如果一個樣品可以用設(shè)計軟件做模制的話，那么制造的時間或成本方面幾乎不受任何影響。迅速、廉價生產(chǎn)復(fù)雜零件是RP的da優(yōu)勢之一。

　　CNC加工受到限制

　　CNC機加工必須要處理部件的所有細節(jié)特征。當零件的復(fù)雜性增加時，所需設(shè)備的數(shù)量及工具的變化也會相應(yīng)增加。大縱橫尺寸比、深槽、深洞及方角都會使CNC切削設(shè)備的費用增大，五軸切削工具及某些技巧能夠克服這些不足，但象底切這種簡易操作卻也能產(chǎn)生問題。

　　細節(jié)特征

　　RP有其獨到之處

　　RP能夠加工出CNC所無法做到的一些細節(jié)。比如，RP可以加工尖內(nèi)角，可以加工又深又窄的通道、又高又薄的墻壁以及棱柱這些大縱橫尺寸比的特征。

　　CNC有其不同之處

　　CNC有許多特征可以勝過RP，比如說銳邊、平滑疊合、干凈的倒角。在評估有關(guān)精que度即表面修整等細節(jié)時，東坑加工，這些尤為重要。

　　精que度

　　RP的精que度為0.125～0.75mm

　　RP的某些個別尺寸的精que度有可能超過0.125mm，但其一般偏差的范圍為0.125～0.75mm。精que度隨RP設(shè)備和尺寸大小的不同而變化。尺寸增加，精que度也加大。

　　CNC的精que度為0.0125-0.125mm

　　如果機加工設(shè)備得當，其精que度有可能達到很高，通常情況下，CNC的精que度要比RP的高，精que度一般與設(shè)備的成本相關(guān)。

　　重復(fù)精度

　　RP的重復(fù)精度低

　　RP對于影響樣機質(zhì)量的許多因素很敏感，在不同的時間制造零件，其結(jié)果也許會不同。溫度、濕度、定位以及放置只是可以影響產(chǎn)品重復(fù)精度參數(shù)中的幾個。

　　CNC加工的重復(fù)精度高

　　CNC加工的重復(fù)精度要比RP的高得多。如果刀具軌跡、所用工具及材料不變的話，其產(chǎn)品的重復(fù)性會更高。環(huán)境條件和人為因素會對結(jié)果產(chǎn)生影響，對于某些材料而言，溫度及濕度會影響產(chǎn)量，因為它們能影響到技師所用設(shè)備的精que性。

　　表面精整

　　RP的Ra值為2.5～15微米

　　如果沒做二次處理，即使不是全部，但有一些表面很粗糙。RP運用某些技術(shù)可把板材的厚度范圍提高到0.0125～0.025mm，但是板材的層理和凹凸現(xiàn)象仍會影響表面的精整。如果想做二次處理的話，可使光潔度達到想要的水平，但這樣做會改變零件尺寸的精que度。同時，這些操作也會增加多余的時間和成本。

　　CNC加工的Ra值為0.5～5微米

　　機加工與RP不同，它可以為樣機、模型和刀具做出適合它們所需的表面拋光。對于RP而言，二次處理(砂磨、拋光)是可以改進表面的光潔度，但同時也會影響到精que度、時間和成本。

　　可靠性

　　RP的可靠性屬于中等

　　對于大多數(shù)技術(shù)而言，產(chǎn)品的可靠性隨著產(chǎn)品的不斷成熟而增加。RP技術(shù)只有15年的歷史，這意味著它的可靠程度會有不同的等級。該技術(shù)由于時間短、資源匱乏，有些RP生產(chǎn)商沒有太多的時間為提高其可靠性而改進裝置的組件。

　　CNC加工的可靠性屬于中等至

　　CNC的研究與發(fā)展已有30多年的歷史，因此它是一種值得信賴、可靠的技術(shù)。多年來，持續(xù)不斷的技術(shù)改進已經(jīng)消除了產(chǎn)生減少產(chǎn)品可靠性的設(shè)備元件。

　　所需操作人員

　　RP所需的操作人員

　　二次操作(如安置臺架)除外，RP所需的人員。在數(shù)分鐘之內(nèi)，它可以為零件備好所需的信息資料并開始制造。在制造期間，需要很少或者幾乎不需人員參與。

　　CNC加工所需的操作人員多

　　CAM軟件應(yīng)用雖然得到了改善，但在大多數(shù)情況下，它們?nèi)匀徊荒芨鵦hu人員介入。設(shè)備安裝及操作需要經(jīng)驗豐富的技師;模型在無人情況下制造更是極為罕見。

　　所需經(jīng)驗豐富的技工

　　RP所需這類技工

　　這種技術(shù)的員工工資當然不是di，但與機加工相比較，其所需的經(jīng)驗豐富的技工數(shù)量較少。這種說法有幾分是真實的，因為該技術(shù)本身就不需要什么工人。另外，RP經(jīng)過改進后，操作過程甚至無需技藝。

　　CNC所需的這類技工較多

　　機加工需要技巧、創(chuàng)造力和處理問題等方面的能力。從刀具軌跡設(shè)計、加工策略到切割操作與監(jiān)控，機加工都由經(jīng)驗豐富的技工來完成。隨著公司收入的減少，技師數(shù)量的下降，很可能會缺乏制造模型所需的人力資源。

　　研制的周期

　　RP所需的周期短到中等

　　RP由于所需的員工少、操作步驟少、對設(shè)計的復(fù)雜性不太敏感，因此它不但減少了實際的制造周期，同時還也減少了整個工藝過程的時間?？傮w來講，RP技術(shù)在時間和人力方面都富有效率。如果RP在下午4：30收到數(shù)據(jù)，那么第二天早上就能生產(chǎn)出產(chǎn)品來。對于CNC來說，如果沒有兩個班的生產(chǎn)時間，絕dui生產(chǎn)不出產(chǎn)品的。但是，并非說RP技術(shù)對于任何零件的加工制造都是快的。

高速加工中心電主軸的轉(zhuǎn)速

高速加工中心不管采用什么主軸的轉(zhuǎn)速都是在12000r/min以上的，采用電主軸的高速加工中心的轉(zhuǎn)速少在18000r/min以上，由于電主軸采用的軸承會影響轉(zhuǎn)速，所以采用不同的軸承的電主軸的轉(zhuǎn)速就不同。一般電主軸采用的軸承有三種，分別是陶瓷球軸承、空氣靜ya軸承和磁浮軸承這三種。采用陶瓷球軸承的電主軸的轉(zhuǎn)速一般在18000-40000r/min之間；采用磁浮軸承的電主軸的轉(zhuǎn)速在100000r/min；采用空氣靜ya軸承的電主軸轉(zhuǎn)速可以達到160000r/min；由此可見，采用不同軸承的電主軸轉(zhuǎn)速就不同。

  主軸不準停

　　主軸旋轉(zhuǎn)時，實際轉(zhuǎn)速顯示值由脈沖傳感器提供，兩組矩形脈沖相位反映主軸的轉(zhuǎn)向，脈沖的個數(shù)反映主軸的實際轉(zhuǎn)速。應(yīng)首先檢查接插件和電纜有無損壞或接觸不良，必要時再檢查傳感器的固定螺栓和聯(lián)接器上的螺釘是否良好、緊固。如果沒有發(fā)現(xiàn)問題，則需對傳感器進行檢修或更換。

   主軸停在不正確位置上

　　這種故障一般發(fā)生在重裝和更換傳感器后，此時傳感器軸的位置不可能與原來一樣。加工中心主軸準停的位置可以通過設(shè)定數(shù)據(jù)來調(diào)整，改變S值可以校正主軸的停止位置，調(diào)整時，要注意輸入數(shù)據(jù)與要校正的方向有關(guān)。在校正偏移角度時，S后不能輸入負角度值。調(diào)整過程往往要重復(fù)多次，只要調(diào)到在主軸的定位公差10。~11。范圍內(nèi)就能順利換刀。

   故障維修實例分析

   主軸準停不準的故障維修

　　故障現(xiàn)象：加工中心主軸準停不準，小型加工廠，引發(fā)換刀過程發(fā)生中斷。

　　分析及處理過程：開始時，出現(xiàn)的次數(shù)不很多，重新開機后叉能工作，但故障反復(fù)出現(xiàn)。加工中心故障出現(xiàn)后，對機床進行仔細觀察，發(fā)現(xiàn)故障的真正原因是主軸準停的位置發(fā)生了偏移。主軸在準停后如用手碰一下(和工作中換刀時刀具插入主軸的情況相近)，主軸則會產(chǎn)生相反方向的漂移。檢查電氣單元無任何報警。該機床的準停采用的是編碼器方式，從故障的現(xiàn)象和可能發(fā)生的部位來看，電氣部分的可能性比較小。機械部分叉很簡單，主要的是聯(lián)接，所以決定檢查聯(lián)接部分。在檢查到編碼器的聯(lián)接時發(fā)現(xiàn)編碼器上聯(lián)接套的緊定螺釘松動，使聯(lián)接套后退造成與主軸的聯(lián)接部分間隙過大，使旋轉(zhuǎn)不同步。將緊定螺釘按要求固定妤后故障消除。

   加工中心主軸定位不良的故障維修

　　故障現(xiàn)象：加工中心主軸定位不良，引發(fā)換刀過程發(fā)生中斷。

　　分析殛處理過程：某加工中心主軸定位不良，引發(fā)換刀過程發(fā)生中斷。開始時，出現(xiàn)的次數(shù)不很多，重新開機后叉能工作，機加工，但故障反復(fù)出現(xiàn)。在故障出現(xiàn)后，xtHL床進r仔細觀察，才發(fā)現(xiàn)故障的真正原因是主軸在定向后發(fā)生位置偏移，且主軸在定位后如用手碰一下(和工作中在換刀時當?shù)毒卟迦胫鬏S時的情況相近)，主軸則會產(chǎn)生相反方向的漂移。檢查電氣單元無任何報警，該機床的定位采用的是編碼器，從故障現(xiàn)象和可能發(fā)生的部位來看，電氣部分的可能性比較小;機械部分又很簡單，主要的是連接，所以決定檢查連接部分。加工中心在檢查到編碼器的連接時，發(fā)現(xiàn)編碼器上連接套的緊定螺釘松動，使連接套后退造成與主軸的連接部分間隙過大使旋轉(zhuǎn)不同蚩。將緊定螺釘按要求固定好后故障消除。

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