有證據(jù)表明，早在公元前幾百年，機(jī)械加工就已被用于制造物體，但我們所知道的計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC) 加工始于 18 世紀(jì)，當(dāng)時蒸汽被用于自動化生產(chǎn)過程。在 1940 年代后期，麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了第一個可編程加工系統(tǒng)，使用打孔紙卡(也稱為數(shù)控技術(shù))來指導(dǎo)機(jī)器的運(yùn)動。20 世紀(jì)中期的數(shù)字計(jì)算熱潮徹底改變了制造領(lǐng)域，最終催生了當(dāng)今先進(jìn)的機(jī)器人 CNC 機(jī)器。

CNC加工使制造商能夠使用幾乎任何材料(包括金屬、塑料、復(fù)合材料、泡沫，甚至木材)制造具有一致質(zhì)量的高精度零件。由于 CNC 加工高度自動化，它為制造商提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的方式來執(zhí)行定制的獨(dú)一無二的項(xiàng)目和中等批量的生產(chǎn)運(yùn)行。

在這篇文章中，我們將引導(dǎo)您了解不同類型的 CNC加工，以及哪些類型最適合特定零件和應(yīng)用。

CNC加工的工作原理

3D 打印等增材工藝從頭開始制造零件，而 CNC加工是減材工藝，這意味著它通過從稱為“空白”或“工件”的實(shí)心塊逐漸去除材料來制造成品。CNC 機(jī)器通過數(shù)字設(shè)計(jì)文件進(jìn)行指導(dǎo)，這些文件被翻譯成設(shè)備應(yīng)如何切割工件的說明。

使用計(jì)算機(jī)自動化和控制加工過程可以極大地提高制造商的生產(chǎn)力。由于多臺 CNC機(jī)器可以使用相同的設(shè)計(jì)文件在多個統(tǒng)一的工件上進(jìn)行相同系列的切割，因此它們可以比人類更快地創(chuàng)建零件。

作為一種高度可復(fù)制的生產(chǎn)過程，CNC 加工在制造業(yè)中發(fā)揮了重要作用，并在很大程度上促成了快速原型的誕生。在穿孔帶和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前，零件必須手工加工。這總是在最終原型產(chǎn)品中造成很大的誤差，尤其是在機(jī)器用于大規(guī)模手動制造時。CNC 加工通過在流程中引入更高的效率來改變制造，從而以統(tǒng)一的質(zhì)量和速度實(shí)現(xiàn)快速原型制作和大規(guī)模生產(chǎn)。

現(xiàn)代 CNC 加工是一種通用的制造工藝，可生產(chǎn)高精度零件，可用于在各行各業(yè)制造各種產(chǎn)品。這包括從汽車底盤和飛機(jī)發(fā)動機(jī)到園藝工具和手術(shù)設(shè)備的一切。

數(shù)控機(jī)床的種類

數(shù)控機(jī)床有兩種類型：三軸和多軸。

三軸加工

三軸加工包括CNC銑削和CNC車削過程，兩者都涉及在工件被切割時沿著三個線性軸移動切割裝置(三個軸是從左到右，來回，和上和下)。

使用 CNC銑床，工件在切削工具或鉆頭高速旋轉(zhuǎn)以去除材料時保持靜止，從而產(chǎn)生高精度的零件。這些機(jī)器易于編程和操作，可用于制造大多數(shù)具有簡單幾何設(shè)計(jì)的零件。

然而，由于切削工具和鉆頭只能沿三個軸移動，工件的某些設(shè)計(jì)或區(qū)域可能難以完成或到達(dá)。旋轉(zhuǎn)工件通常是一種解決方法，但在銑削過程中每個零件多次旋轉(zhuǎn)會迅速增加生產(chǎn)成本。

另一方面，CNC車削過程涉及將工件連接到旋轉(zhuǎn)主軸上并使用車床對零件進(jìn)行成型。與 CNC 銑床相比，車床可以更快地以更低的成本生產(chǎn)零件，尤其是在用于大批量生產(chǎn)運(yùn)行時，但它們的主要限制是它們只能用于制造旋轉(zhuǎn)對稱的零件。這包括螺絲、碗和椅子腿等零件。

多軸加工

多軸 CNC 加工系列包括三個過程：分度 5 軸 CNC 銑削、連續(xù) 5 軸 CNC 銑削和帶動力刀具的車銑復(fù)合加工。

與 3 軸加工相比，多軸加工可在銑削和車削過程中實(shí)現(xiàn)更大的運(yùn)動自由度。在 3 軸工藝中，工件或切削刀具都旋轉(zhuǎn)(但不能同時旋轉(zhuǎn))，而 5 軸工藝允許兩者都沿三個線性軸旋轉(zhuǎn)和移動。雖然這為制造更復(fù)雜的零件提供了機(jī)會，但多軸機(jī)器更昂貴，并且需要專門的機(jī)器和操作員。

分度 5 軸 CNC 銑削有時也稱為 3+2 CNC 銑削，因?yàn)樵诩庸み^程中，刀具僅沿三個線性軸移動，而工件具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度。5 軸銑削的主要優(yōu)點(diǎn)是工件不再需要在操作之間手動重新定位，從而可以更快、更準(zhǔn)確地創(chuàng)建具有復(fù)雜幾何形狀的工件。

連續(xù) 5 軸 CNC 銑床允許刀具和工件在每次操作期間同時旋轉(zhuǎn)和移動。這使得制造商可以創(chuàng)建極其復(fù)雜的幾何形狀，其具有光滑的“有機(jī)”表面，而使用其他形式的技術(shù)無法以相當(dāng)?shù)木葟?fù)制這些幾何形狀。一般來說，這是每個零件最昂貴的 CNC 加工形式。

銑車數(shù)控中心將數(shù)控車床的元件與銑刀相結(jié)合。工件固定在主軸上，該主軸既可以像車床一樣旋轉(zhuǎn)，也可以將工件固定在特定角度(類似于 5 軸 CNC 銑床的功能)。高生產(chǎn)率與幾何制造的多功能性相結(jié)合，使該工藝成為制造旋轉(zhuǎn)對稱性相對寬松的離心壓縮機(jī)和凸輪軸等零件的理想選擇。

多功能且具有成本效益的制造解決方案

雖然所有 CNC 加工工藝都允許制造商使用各種材料制造出始終如一的精確零件，但不同機(jī)器的軸數(shù)有助于制造某些類型的零件。例如，那些設(shè)計(jì)簡單的機(jī)器可以使用 3 軸系統(tǒng)快速且經(jīng)濟(jì)地制造出來，而 5 軸機(jī)器可以很好地定位以提高速度和精度來創(chuàng)建幾何復(fù)雜的零件。

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