使用数控雕刻机加工碳纤维无人机机架

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本章要讲的是一种利用数控（CNC）雕刻机进行精确材料切割、雕刻和成型的高精度制造技术。团队使用的机型是3020微型3轴雕刻机，这款微型雕刻机的精度在0.03mm加工范围最大300mm*200mm。2024年5月，我们使用它加工了碳纤维机架和木头模具。

CNC雕刻机加工过程如下:

  1.设计和编程：首先，需要使用的设计软件（如ArtCAM）来创建或输入所需雕刻的图案，灰度图是最佳的表现形式。然后，通过编程软件（如CAM）来编辑刀路将设计转化为机器能够理解的代码，使用计算机辅助设计（CAD）软件创建一个三维模型或二维图形，这个模型定义了最终产品的形状、尺寸和细节。并导入到雕刻机的数控系统中。

  2.设置加工参数：在开始加工之前，需要把主轴功率(转速)，进给率，空走速率调整到合适的位置，加工碳纤维需要把主轴功率调整到100%(10000转)，进给率1mm/S，空走速率25%，这样可以尽可能地减少切割碳纤维时产生的高温。

  3.安装工件和刀具：材料准备：把碳纤维板材牢牢固定在工作台上，直到用力摇晃后依然不动为止。根据需要切削的材料及厚度，选择合适的刀具以及进给速度。在加工碳纤维材料时，应当采用2mm铣刀，进给速度要低。此外，还需要校准机器坐标系，确保刀具能准确跟随设计的路径(进行对刀操作)。在每次加工前要到仿真软件中进行一次虚拟模拟，以检查程序是否存在潜在错误或撞刀风险。

  4.雕刻机加工：在所有准备工作完成后，可以启动雕刻机进行加工。在加工过程中，需要密切监视机器的运行状态，确保机器在加工过程中避免撞刀和加工质量安全。机器将按照预定的路径移动刀具，逐步去除材料，形成所需的设计图案或形状。团队用这款雕刻机加工了无人机机架。采用了3KT300碳纤维材料，这种材料不耐高温易受热产生形变，如果无法解决切割时刀头高速摩擦该材料产生的积温的问题，会影响结构强度和材料性能。为了避免这种发热导致的不良因素，我们团队采取了给刀头滴水冷却和风扇降温的方法，效果显著。

  5.清理和维护：加工完成后，需要清理工作区域，去除切屑和灰尘，并对机器进行必要的维护，如丝杆上油、检查刀具状况和螺丝松紧度。

  雕刻机加工体现了现代制造业中的高度自动化和精密控制，它广泛应用于零部件生产。随着技术的不断进步和创新，雕刻机的加工效率和精度将持续提升，为团队的无人机项目带来更多可能性。