普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和

　　在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的铣削加工高5～10倍；在加工模具型腔时

　　（3）高的表面质量由于高速铣削时工件温升小（约为3°C），故表面没有变质层及微

　　裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，减少了后续磨削及抛光工作量。

　　（4）可加工高硬材料可铣削50～54HRC的钢材，铣削的最高硬度可达60HRC。

　　鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，并逐步替代

　　等量切削是小刀具高速雕刻的CAM专业技术，无论加工区域如何复杂，该技术可确保

　　生成具有恒定的切削量、并规划合理的雕刻路径，只有等量切削加工方式才能在技术上保证小

　　小刀具加工量是由我杜撰的一项指标，但是它较为现实的反映出当前CNC雕刻对象的基

　　当前CNC雕刻机的加工已不似手工仿形铣简单地刻线和划槽，而是在雕刻CAD的技术

　　支持下进行产品形态的加工，这样材料的去除量较大，另外由于这些产品的形态只能用小刀具

　　加工，这样加工量就无形中又增加好大一块，也就是讲随着CNC雕刻的加工对象越复杂，小

　　刀具加工量就会越大，在前面介绍精雕机的加工能力时反复强调加工某工件（如高频模、滴塑

　　模、紫铜电极、热切模具等）的加工量大，实际上是希望我们的同学能建立一个正确的加工观

　　念，能清醒地认识到：面对这种大去除量的加工（别的手段无法替代），CNC雕刻机能否使用

　　由上可见小刀具加工量就成为评估产品加工速度的重要指标，同时也是评价CNC雕刻机

　　通过小刀具加工量的分析让学员（用户）明白他应该买具有何种能力的设备来从事CNC

　　雕刻业。可以这样讲小刀具加工量实际上是考核CNC雕刻机能否胜任CNC雕刻的重要指标。

　　随着应用行业的不断拓展和深入，精雕机从事的种类越来越多，雕刻产品的结构也越来越

　　复杂。那么如何根据产品的特点规划一套合理的雕刻加工工艺方案呢？本文主要就这个问题展

　　任何产品，不管是简单或者复杂，如果需要用采用CNC雕刻加工方式生产，必须首先建立

　　几何模型，也称CAD模型，它可以包含曲线、文字、曲面等各种几何元素。几何模型可以

　　是直接用JDPaintV4.0的设计功能绘制的几何图形，也可以是通过各种数据接口，如IGES、

　　DXF等输入的几何模型。总之，CAD模型是整个CNC雕刻加工的基础，随后的雕刻加工

　　雕刻加工的过程实际就是去除待加工材料的过程，只有确定了毛坯的形状之后，我们才能

　　十分估计雕刻加工量和具体的加工策略。在JDPaintV4.0软件使用过程中，特别是在曲面模

　　型雕刻加工之前，我们一般要求用户一定要绘制一个外边框，用以表示毛坯的外形，在计算

　　曲面粗雕刻路径之前，一定要设定毛坯的上表面高度，从而确定曲面粗雕刻的加工量。

　　根据产品几何形状和毛坯的形状，我们可以明确雕刻加工的材料的整体形状。这个形体正好

　　是产品形状的“补体”，也就是说，它和产品紧密贴合在一块之后，正好是毛坯的外形。规

　　划加工工艺的过程就是逐步切除产品补体的过程。CNC雕刻工艺过程就是使用不同的CNC

　　雕刻方法分步切除材料的过程。在JDPaint软件中，我们根据不同的雕刻方式和效果将切除

　　材料的方法划分成区域雕刻、曲面粗雕刻、曲面精雕刻、轮廓切割等不同的类型。不同得雕

　　刻方式切除材料过程中的走刀形式、切除效率等各不相同。熟练掌握不同的走刀方式十分有

　　雕刻工艺参数包括具体的走刀形式、使用的刀具、切削用量、操作参数等四项内容。

　　走刀形式取决于雕刻方法和几何形状的特点，比如在区域雕刻中提供了环切和行切两种

　　走刀形式，其中行切主要用于开阔区域雕刻，而环切主要用于细小文字区域的雕刻加工；曲

　　面精加工提供了平行截线、径向放射、曲面流线、环绕等距等四种走刀形式，其中径向放射

　　走刀主要用于放射状曲面的精雕刻，而曲面流线走刀主要用于参数曲面的精雕刻。

　　刀具参数包括刀具的类型和尺寸，其中类型主要取决于雕刻方式，而尺寸则主要取决于

　　产品的外观特点。比如区域雕刻主要使用平底刀和锥刀，曲面粗雕刻主要使用平底刀，而曲

　　切削用量包括侧向进给量、深度进给量、走刀速度等。切削用量的选择需要考虑到材料

　　特性、刀具强度、雕刻方式、机床特点等四个方面的因素。设定切削用量时，需要综合考虑

　　这几个的因素，从而获得比较合理的数值。在区域粗雕刻、曲面粗雕刻过程中，因为材料去

　　除量大，切削用量的设置显得尤为重要。JDPaintV4.0 软件提供的开槽式等量切削功能就是

　　针对区域粗雕刻和曲面粗雕刻提出的一种优化切削用量的雕刻走刀方式，它能保持整个粗雕

　　操作参数主要包括主轴转速、下刀速度、落刀延迟、冷却状态等一系列运动速度和设备

　　状态的控制参数。由于CNC 雕刻机的特点，它的运动操作参数也有别于仿形雕刻机和普通

　　的数控铣床。CNC 雕刻机采用了高速电主轴，主轴最高转速可以达到24000 转/分钟，采用

　　了高速铣削的加工原理。所以，雕刻的主轴转速一般采用高速，一般需要保持在 15000 转/

　　路径计算参数包括雕刻加工精度、铣削方向、分层方式、曲线组合方式等。特别需要注意

　　的是“允许圆弧走刀”参数，这是JDPaintV4.0 在刀具路径计算方面的一个突破。圆弧走刀不

　　对于复杂的雕刻工序，一定要进行雕刻加工模拟，确认雕刻工艺没有任何问题之后才能

　　正式传输到雕刻机上加工。我们强烈反对完成一步刀具路径后，立即动手雕刻的习惯。这种急

　　功近利的做法往往造成整个加工过程断断续续，雕刻效率十分低。在实际的工作过程中，要不

　　几何模型是整个雕刻工序的基础，雕刻加工工序就是根据几何模型的特点划分的。通过划分

　　雕刻加工工序，我们将待加工材料的形体，也就是几何模型相对于毛坯的“补体”切割成一

　　个个的雕刻加工域，每个雕刻加工域使用一把刀具，采用了一种CNC 雕刻方法。也就是说，

　　通过划分雕刻加工工序，我们将一个复杂的雕刻加工过程划分成由一组CNC 雕刻方法构成

　　规划合理的雕刻加工工序必须依赖对不同CNC 雕刻方法的理解和掌握程度。只有熟练掌握

　　这些方法才能根据这些方法将待加工的材料切割成单个的雕刻加工域。CAM 软件不同，提

　　供的方法不同，功能越强大的软件提供的方法越多，越齐全。目前JDPaintV4.0 主要提供了

　　单线雕刻：用于在成品上雕刻商标、图案，它是不封闭自交曲线的唯一雕刻方法；

　　区域粗雕刻： 用于快速切除平面区域内部的材料，精修区域底面也使用区域粗雕刻方

　　区域精雕刻：包括残料补加工、区域修边、三维清角等三种精雕刻方式，其中残料补

　　加工用于计算上一把刀具残留的材料，计算出仅仅雕刻加工残料部分的补加工路径；

　　区域修边用于精修区域边界，获得尺寸精度和表面粗糙度较好的区域外形；三维清角

　　曲面粗雕刻：用于快速切除曲面模型的待加工材料，获得大致的几何外形。其中包括

　　曲面精雕刻：用于曲面模型的半精雕刻和精雕刻工序，主要包括平行截线、径向放射、

　　曲面流线、环绕等距等四种走刀形式，用于雕刻不同特征的曲面模型，以求获得最好

　　投影雕刻：用于将平面雕刻路径投影到曲面上，从而实现在曲面上雕刻文字、图案，

　　此外，通过投影雕刻方法，我们可以用平面雕刻的方法优化曲面雕刻的刀具路径；

　　有关这些雕刻方法的具体使用方法，请参考JDPaint V4.0 软件的使用手册，这里不再累述。

　　前面我们已经提到，几何模型和毛坯特点决定了雕刻加工工艺采用的雕刻步骤和雕刻方法。

　　简单的讲，也就是模型越复杂，划分的雕刻步骤就越多，使用的雕刻方法也就越齐全。那么

　　如何根据一个几何模型来划分雕刻步骤，分解出单个的CNC 雕刻方法呢？通常选用的方法

　　是否采用毛坯粗雕刻步骤主要依据材料的加工量，只有面对那些比较大的的加工量，

　　使用粗雕刻方法才能提高雕刻效率。粗雕刻的方法包括区域粗雕刻和曲面粗雕刻两类，

　　如果是平面特征，需要使用区域粗雕刻方法；如果是曲面特征，则需要使用曲面粗加

　　工方法。对于一些复杂的模型，往往在一些加工域使用曲面粗雕刻方法，而在另外一

　　是否选择外形半精雕刻步骤主要依据粗雕刻的加工剩余量，当粗雕刻加工剩余量比较

　　大，在精雕刻过程刀具容易抖动，影响雕刻加工质量。容易造成精雕刻刀具破损或抖

　　设计出产品的几何模型之后，我们需要规划雕刻工艺过程，并生成雕刻的刀具路径。一般来

　　1）雕刻的材料及特性 CNC 雕刻机可以雕刻加工的材料主要包括Cr12 模具钢、不锈钢、

　　紫铜、黄铜、锌合金、铝合金、木材、有机玻璃、PVC、ABS 工程塑料、双色板、饱和

　　2）雕刻的毛坯形状 雕刻机可以雕刻平面文字图案、三维立体模型、旋转体，也可以在各

　　3）雕刻方法和走刀形式 CNC 雕刻机加工产品的方法和数控铣床的加工原理相同，加工过

　　程中主要依赖刀具旋转和工件运动完成切削。按照走刀形式和雕刻效果，我们将走刀方式

　　划分成：钻孔、轮廓切割、区域粗雕刻、区域修边、精修区域底面、残料补加工、三维清

　　4）雕刻刀具 雕刻刀具参数包括刀具类型、刀具尺寸、刀具材料、雕刻加工性能等，其中

　　刀具类型包括平底刀、球刀、角刀、锥刀、锥球刀、钻头等，刀具材料主要以硬质合金刀

　　5）刀具路径计算 主要结合雕刻的行业特点、雕刻效果特点、材料属性、几何模型的特点

　　规划合适的雕刻工艺过程、选择合适的雕刻方法、设置合适的工艺参数，并计算出具体的

　　总的来说，加工工艺参数主要是由材料特性、刀具参数、加工要求这三方面决定，其中，加

　　工要求就是学员（用户）的诉求主题，即想要达到的加工效果；根据加工要求，从材料特性入手

　　选刀。这就是我们选刀的一般分析过程。加工效果实际上是一个多参数（包括材料特性、刀具参

　　数、吃刀量、主轴转速、进给速度、润滑等）相互制约、协调的结果。那么，协调、制约的最终

　　依据是什么，就是我们常说的等量切削技术，就是保证小刀具在整个加工中受力均匀，始终保持

　　一个良好的切削状态。那么，一个好的切削状态的表征是什么，就是在输出功率范围内，加工无

　　因为不同材料、不同行业以及不同的加工效果要求，对刀具的选择都有不同的参数相对应，

　　工艺参数及操作参数也会因为雕刻的深度、侧向进给量的不同而不同，所以说，刀具的规划有很

　　大的灵活性和变数存在，特别对于一个新人，很难对一个有具体要求的产品做出正确合理的刀具

　　路径，主要问题就是在刀具的选择上缺乏指导性。下面的数据都是在公司不断地进行实验、实践

　　得到的，不能说作为一个标准、准则死搬硬套，但至少可以在选刀上作参考，遇到类似的加工条

　　以前全凭经验，这就需要一个时间的积累，对新人很难上手，现在，就是想把这些经验性的

　　要学会选刀，首先应对刀具有一个了解，刀具的类型、几何参数有什么不同，以及因为它们

　　刀具属于机加工行业中的服务性领域，其主要功能是满足机械加工过程中切削的需要。刀具

　　用户的核心需求是：以最高效率、最高质量和最低成本解决加工中的实际问题。刀具选择的准确

　　与否，直接影响到产品的加工效果和效率，在此，将刀具的有关类型、特性以及加工金属的一般

　　 （3）曲面精加工中，一定要用星空体育官网球头刀，否则，效果不易保证，而且经常需要一个

　　 （4）金属曲面粗雕刻中选择分层雕刻时的选刀原则：吃刀深度和刀具直径的比例

　　 （5）加工金属，在大区域进行区域粗雕刻时的选刀原则：先开槽，再微量侧向进

　　 (1) 手工磨制的刀具一般只有一个切削刃，刀具没有动平衡，在高速旋转的状态下

　　造成一定的偏心力。随着时间的推移，必然缩短主轴电机轴承的寿命，加快电机的

　　 (2) 单刃刀具的另外一个特点是刀具是直侧刃，而制式刀具一般都有采用螺旋切削

　　刃。直侧刃切削时，刀刃同时接触加工材料瞬间冲击及切削力大，当雕刻深度比较

　　大时，雕刻噪音明显增加，而螺旋切削刃是从一点逐渐切入材料，切削平稳，噪音

　　刀具的安装长度不能超过刀柄的8 倍，在条件允许的情况下，要尽量降低安装长度，这样可

　　铣刀的刃长一般不能超过刀具直径的5 倍。否则刀具的强度、雕刻加工精度等随之降低。

　　键槽铣刀，即有底刃的双刃铣刀，可以开槽和精修底面，即可以进行Z 向加工。

　　正反螺纹铣刀的判别方法：右手定则，大拇指指向刀尖，四指指向与刀具螺旋方向相同，为

　　 （1）正螺纹铣刀在加工过程中总是切削刃的最底面的部位首先刀尖接触材料，所

　　以刀尖磨损快；刀具在切削过程中除了受到侧向的压力和扭距外，还受到向下的拉

　　力，工件材料受到向上的拉力，所以材料容易颤动；向上排屑，螺旋槽排屑流畅。

　　 （2）反螺纹铣刀在加工过程中总是刀刃切削部分最上端最先接触材料，所以刀尖

　　磨损较小；刀具在切削过程中除了受到侧向的压力和扭距外，还受到向上的推力，

　　工件材料受到向下的压力，所以材料比较平稳；排屑方向向下，螺旋槽排屑不流畅。

　　 （1）螺旋角：螺旋线在轴线上的投影与轴线的夹角。螺旋角越大，切削刃越长，

　　切削越平稳，增大螺旋角可以改善切削条件，但螺旋角过大将降低刀具的耐用度，

　　 （2）前角：刀面与基面之间的夹角，从端面看，如图所示，前角越大，越锋利，

　　但刚性越差。前角有正负之分：角度线在刀具实体内，为负值，在刀具实体外，为

　　在实际雕刻过程中，我们最常见的刀具类型包括成型铣刀、球头刀、锥刀、锥球刀等，它们

　　 （1）成型铣刀主要应用于平面区域加工、轮廓切割、曲面分层粗加工，主要依赖

　　侧刃（主切削刃）加工，在开槽或精修底面时则主要使用底刃（副切削刃）切削；

　　雕刻机常用的标准直径有φ4.0、φ3.0、φ2.0、φ1.5 几种；考虑到刀具的磨损，

　　其中直径大于 4.0 的刀具不能用于金属雕刻，直径大于 2.5 的刀具不能用于 Cr12

　　加工。成型铣刀的优点是加工的底面光滑，加工平面的质量最高，材料的去除效率

　　 （2）球头刀主要应用于曲面半精雕刻或精雕刻，主要依赖球头部分加工；雕刻机

　　几种。这些刀具中除了φ6.0R3.0 主要用于在木头等非金属材料上雕刻浮雕大字、

　　浮雕标牌外，其他尺寸的刀具都可以应用于加工各种金属材料或非金属材料。球刀

　　 （3）锥刀的的专属应用范围包括三维清角、标牌雕刻、模型切割等，主要依赖刀

　　尖部位加工。锥刀有两个显著特点，一个是刀具侧刃具有倾斜角度，所以只有这种

　　刀具才能完成三维清角，此外它精修区域边界，用于自动保证模具的拔模角度。锥

　　刀的另外一个特点是刀尖直径可以磨制的很小，最小的可以达到φ0.1，这是其他

　　任何刀具没法替代的，所以一些精细的切割、雕刻非它莫属。这也是锥刀用于标牌、

　　模型等行业的主要原因。对于一些复杂的非光滑浮雕曲面，时常也用锥刀雕刻，雕

　　刻的羽毛、鳞片等图案清晰，棱角分明，这也是其他刀具难以达到的。雕刻机常用

　　锥刀的角度一般有 90°、60°、45°、30°、20°、15°、10°等几种，10°度

　　的刀具的刀尖直径最小可以达到 0.3，15°的最小刀尖可以达到 0.2，大于 20°的

　　 （4）锥球刀用于雕刻光滑精细的浮雕曲面，因为刀具存在一个锥度，刀具增大，

　　所以球头的半径可以磨制的更小，目前我们可以的最小球半径可以达到0.1 左右。

　　大字切割不同于面积型加工的雕刻，它是一种轮廓加工，在应用高速铣削（HSM）原理的

　　基础上，刀具越小，耗材越少，轮廓线越清晰，切割图形变形量越小，加工效果越好，这是一个

　　确定材料加工性能的重要因素是硬度。一般说来，硬度越大，等切削量需要的切削力就越大，

　　刀具所需的强度就越大，磨损也越快。下面从材料入手，以行业为切入点，按照一般的选刀步骤

　　 （1）根据产品要求及毛坯形状确定雕刻方式（包括平面雕刻、曲面雕刻和粗、半

　　选择刀具类型的依据是具体采用的雕刻加工方法和需要达到的雕刻效果。CNC 雕刻设备

　　使用的刀具类型结合了手工雕刻刀具和 CNC 数控铣床刀具，这也与 CNC 雕刻的特点有关。

　　手工仿形雕刻主要使用平底刀和锥刀，通过同一类型但尺寸较大的刀形作为仿形刀具，仿形设

　　备可以将手板上图案缩小后雕刻在产品或模具上。但雕刻曲面时，仿形刀具和雕刻刀具在类型

　　和尺寸方面必须完全一致，否则雕刻的曲面模型将产生变形。CNC 数控铣床通常使用平底刀、

　　牛鼻刀加工平面型腔或曲面粗加工，而使用球刀完成曲面精加工或半精加工。CNC 雕刻机作

　　为自动化的雕刻加工设备必须既支持手工雕刻的刀具，也支持数控铣使用的刀具。实际上，