EUCNC 加工服务：定义、流程和设备
数控加工 是一种精密加工形式，可将复杂的金属、塑料和树脂部件制成产品。数控机床在此过程中发挥着至关重要的作用，它可以通过预编程软件进行精确控制，是生产各行各业各种复杂而精细的产品所必需的。 CNC加工工艺 是减材制造工艺的延伸，这意味着它从称为毛坯或工件的起始部分去除材料。
如果您想知道什么是 CNC 加工、微小部件如何安装到外壳中以及螺栓和螺母等金属零件如何配对，答案可能是 CNC 机床。但在 CNC 加工过程中还有很多东西需要了解，在本指南中，我将与您分享从过程到工具的所有内容。
什么是 数控加工？
CNC是计算机数控的缩写， 数控加工 是一种减材制造工艺。CNC 技术在现代制造工艺中发挥着至关重要的作用，它以精确和高效的方式简化了操作。CNC 技术可确保高水平的加工精度，这对于生产一致且高质量的零件至关重要。
CNC 的工作方式是接受代码形式的指令，更具体地说是 g 代码或 m 代码。解释代码的软件和控制切削刀具的计算机都嵌入到现代 CNC 系统中，几乎不需要手动控制，而且精度很高。
数控机床依靠计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）软件作为一组指令对毛坯进行加工工作。 CAD 软件用于通过测量和公差对预期设计进行建模，而 CAM 软件将其转换为一系列指令，转换为工具速度、工具运动、平移轴和运动。这些指令以精确的方式重复，以确保制造出相同的零件。
概述 CNC加工工艺
在 CNC 加工过程中，一种可提高精度和效率的复杂制造技术，会创建所需零件的 CAD（计算机辅助设计）模型，作为加工过程的蓝图。CNC 加工的主要优势之一是 数控加工 是其加工效率，这大大减少了生产时间和成本。然后，CAD 模型被转换成 CNC 程序，其中包含机床要遵循的指令。
设计 CAD 模型
CNC机床是一种可编程机床，但在编程之前，零件的几何形状、结构和设计是在CAD软件中完成的。您可以选择构建自己的 3D CAD 模型或插入可转换为 2D 模型的 3D 图像。
将 CAD 文件转换为 CNC 程序
CNC 机器与计算机辅助制造软件兼容，该软件有助于定义和指定加工操作，将 3D 零件转换为 CNC 机器特定的代码。此代码告诉机器如何移动切削刀具、在加工过程中调整速度、旋转、移动 加工零件， 切削角度和深度等。
以下是该过程的概述：
导入 CAD 文件：
在 CAM 软件中，导入包含零件 3D 模型的 CAD 文件。该软件应支持常见的 CAD 文件格式，例如 STEP、IGES 或 STL。
定义加工操作：
在 CAM 软件中，根据零件的要求指定加工操作。这包括选择切削刀具、定义刀具参数和指定加工策略。
生成刀具路径：
CAM 软件根据选定的操作计算最佳刀具路径，并考虑刀具几何形状、切削条件、材料和机床功能等因素。它提供定制选项来优化刀具路径以提高效率和质量。
设置加工参数：
指定切削深度、步距、间隙和换刀位置等加工参数，以确保安全高效的刀具运动，防止碰撞和过度材料去除。
后期处理：
CAM 软件执行后处理，将刀具路径转换为适合您的特定 CNC 机床的 CNC 程序。后处理器生成 G 代码指令来控制机器运动、刀具更换和其他机器特定命令。
准备数控机床
在数控机床去除材料之前，需要进行许多检查和实践，以确保最佳性能和正确的刀具。通常，加工零件的方法不止一种，数控机械师首先选择加工操作。
接下来是处理顺序，分解了要使用的步骤和工具。最后，他选择了能够适应数控机床和制造工艺的机器。
执行机加工操作
将毛坯或工件放置在卡盘或夹爪内，并将加工工艺代码传送到 CNC 机器。CNC 制造采用先进的技术和精度，确保机器以自动重复的方式开始去除材料，整个过程实现自动化以加快生产速度。CNC 制造确保高水平的加工精度，这对于实现最终产品所需的精度和质量至关重要。
根据零件的尺寸、形状和要求，数控加工中有几种不同的夹紧工件的方法。以下是一些常用的方法：
虎钳夹紧：
虎钳常用于 CNC 加工，以牢固地夹紧不同尺寸和形状的工件。它们提供多功能且可调节的握把，允许根据需要手动或气动收紧。
夹具夹紧：
夹具是专门设计用于在加工操作过程中固定和定位工件的定制设备。它们提供精确且可重复的定位，特别是对于复杂或不规则形状的零件。
模块化夹紧系统：
模块化夹紧系统具有可调节和可互换的夹具、支架和适配器，可灵活配置不同的加工设置。
筒夹夹头：
弹簧夹头通常用于数控车削操作中，以牢固地固定圆柱形工件。弹簧夹头提供高同心度和夹紧力，确保旋转加工过程中的稳定性。
不同的类型 数控机床数量
CNC 加工零件通常由多次加工操作制成。大多数数控机床专门用于执行单一数控加工操作，如铣削或车削。 CNC 机床术语基于 CNC 机床可以控制的轴数。不同类型的数控机床根据其具有的轴自由度数进行分类。
以下是不同类型数控机床的细分
数控铣床
数控铣床是一种数控机床，设计用于使用旋转刀具主轴从工件上去除材料。 CNC 铣床有一个固定工件的底座。在大多数数控铣床上，刀具能够在 3 轴上移动，或者底座也可以在 3 轴上移动。
3 轴数控机床
3 轴 CNC 机床可以在 3 个方向上移动。与 2 轴 CNC 机床不同，它们可以在 x、y 和 z 轴上移动，从而解锁许多切割操作。最常见的 3 轴 CNC 机床是铣床，它的工作台可以在两个方向上移动并依赖于刀具在第三方向上的运动，或者具有由刀具提供的两个方向的运动以及来自工作台的最后一个或附加的运动。
4 轴数控机床
从 3 轴 CNC 机床升级并没有给刀具带来新的尺寸，但增加了旋转轴，使 CNC 更加复杂和精确。 4 轴 CNC 机床具有 3 轴运动和旋转运动。这为标准 3 平面带来了新的平面运动。 4 轴数控机床的典型操作是角度切割、沿圆弧切割、雕刻和圆形雕刻。
5 轴数控机床
5 轴数控机床具有沿 x、y 和 z 轴的标准三维运动。以及像 4 轴 CNC 机床一样在 x 轴上进行旋转运动。然而，它进一步添加了另一个旋转运动，赋予其新的深度和切割精确设计的能力。这些新的旋转轴称为 A 轴和 B 轴。
5 轴数控机床是最复杂的数控机床类型，可以从任何侧面或角度加工工件。与标准 4 轴和 3 轴 CNC 机床相比，最大的优势是您无需手动调整或更改零件的方向。
车床
数控车床能够通过高速旋转零件并在预定轴上驱动它来成形圆柱形毛坯。切削刀具保持静止，卡盘旋转。另一种类型的数控车床是走心式车床。瑞士数控机床是数控机床主机中相对现代的补充，它使用滑动主轴箱和导套来支撑长圆柱形零件。除此之外，瑞士式车床还具有铣削功能。
CNC车削 机床专门用于提供一些由固定切削刀具完成的标准车削操作，例如铰孔、钻孔、球形滚珠、销、凹槽或攻丝和锥度。请记住，它们仅适用于圆柱形零件。
放电机
放电加工机通过不断地在金属上产生火花并产生热量来去除金属。它的工作原理是向电极和下面的金属部分施加直流电流，形成电场。悬浮在电极中的微小金属部件形成在该场的中心，并且由于金属导电，这些微小的金属杂质会升温并在火花接触金属部件的地方消除金属火花。
电火花线切割机：
线 EDM 或线切割是一种使用金属线切割金属件的放电材料去除工艺。使用孔将线材穿过材料，并由 EDM 机器确定预编程路径以获得所需的形状。高电压穿过金属丝，立即去除金属丝周围的材料。
将整个零件和电线浸入去离子水中，以确保不存在不需要的导电性，并且从切口处去除火花金属。该过程也称为0容差过程。
电火花沉降片：
沉降放电加工机使用相同的放电原理，但利用不同的工具来去除材料。与线切割放电加工不同，沉降片放电加工使用经过加工的电极来制作工件最终设计的正型副本。
沉降放电加工机主要用于加工复杂的型腔。将电极工具放入介电油中，将工件放置在其中，并使用火花将特征烧入零件中。油有助于冲走所有金属碎片和废物。
有哪些 数控加工操作
数控机床有很多种分类方法。不同的数控机床的加工技术各不相同，影响加工过程的精度和效率。轴数、切削刀具和速度是区分它们的方法，但另一种分类方法是使用加工类型 CNC加工操作 他们可以表演。
除了标准切割工艺之外，还有许多计算机数控加工操作，例如典型行业中不使用的水射流切割和压力机。
下面详细列出常见的 CNC 加工操作。
CNC钻孔
数控钻孔涉及垂直于工件表面安装的切削工具（钻头），该切削工具旋转以在工件内部切削出圆柱形孔。通常，这些是为螺栓和螺钉制造的。钻头具有标准化尺寸，这意味着大多数孔都是预先确定的标准，例如公制。
然而，如果能够设计多点钻头，则可以加工任何直径的孔。钻孔不限于垂直方向，可以从任何角度钻孔。数控钻头还可以执行其他钻孔操作，包括拉削、铰孔和攻丝。
数控铣床
CNC铣削 是另一种数控加工操作，利用多点旋转切削刀具从工件上去除材料。零件固定在 CNC 铣床工作台上，旋转主轴将工件送入工件。
根据主轴旋转轴的不同，数控铣削加工操作也有多种。数控铣削因其高通用性和精度而成为最常见的数控加工操作。数控铣床可以使用相同的数控铣床设置生产多种类型的形状和图案。
它们可用于切割槽、形成形状以及简单地从工件上去除一层材料。 CNC 铣床能够执行许多 CNC 加工操作，例如成形铣削、角铣削、面铣削、平面铣削、侧面铣削和群铣削。
这里需要指出的一个重要区别是数控铣床和数控铣床之间的区别。两者都能够执行相同的功能，使用铣削刀具，并通过数控操作。数控铣床和数控铣床之间的区别在于，数控铣床用于木材等较软的材料，并且不如专业数控铣床那么精确。
数控雕刻机 具有更高的 RPM 和主轴速度，但消耗的功率不足以切割工业金属，如基本铣床。CNC 路由器的完成时间更快，因为它可以切割较软的材料，非常适合塑造木质标志和纸板的轮廓。
数控车削
车削是一种使用固定切削刀具和旋转工件切削材料的加工工艺。尽管手动车床仍然很常见，但大多数车削操作都是使用车床完成的。
数控车床将工件固定在旋转卡盘中，计算机数控程序执行单点切削刀具的所有运动。数控车床生产的数控加工零件更加准确和精密。
有哪些 CNC加工支持软件
CNC 加工需要预先编程的计算机软件来执行实际加工。由于工件或机床是自动进给的，因此大多数常见的数控机床依靠这些软件之一来解释所需的设计。
CAD软件
CAD 软件是零件设计的切入点。 CAD 软件允许您制作最终 CNC 加工零件的 2D 工程图和草图，并且它可以生成 3D 渲染图或允许您在零件本身上进行 3 维工作。 CAD 主要是设计软件，不能直接与 CNC 机床一起使用。常见的 CAD 软件包括 Solidworks、AutoCAD、Fusion、Creo Element 和 CATIA。
CAM软件
CAM 是 CNC 系统的下一步。 CAM 软件可以将 CAD 模型转换为 AG 代码、M 代码或 CNC 机床的其他数控代码。 CAM 程序创建的指令可实现 CNC 机床自动化并消除对 CNC 操作员的需求。典型的 CAM 文件类型有 3DM、DWG、DXF 和 IGES。 CNC 机械师通常了解 CNC 编程的细节，有些机器需要 CNC 机械师编写或修复任何错误。
CAE软件
CAM 是 CNC 系统的下一步。CAM 软件可以将 CAD 模型转换为 CNC 机器的 ag 代码、m 代码或其他数控代码。它有助于制定优化制造过程的加工策略。CAM 程序创建指令，使 CNC 机器自动化，无需 CNC 操作员。
典型的 CAM 文件类型是 3DM、DWG、DXF 和 IGES。CNC 机械师通常了解 CNC编程 有些机器需要 CNC 机械师编写或修复任何错误。随着在线 CNC加工服务，该流程变得更加便捷，提供即时报价和快速周转时间等功能。
兼容材料 配备数控加工
只要工件符合可加工尺寸，大多数常见的 CNC 机床都可以加工各种加工材料。 CNC加工工艺 对于各种材料来说都是相同的，但切削刀具需要根据 CNC 加工材料的类型而改变。CNC 加工零件由其中一种材料制成。
金属制品
塑料
木材
发泡
综合
CNC 加工工艺在制造业中如此普遍的原因之一是它精确、可重复且高效。选择正确的材料非常重要，因为刀具不会磨损，数控机床不会产生多余的热量，数控机械师也不必花时间更换机床和冷却液。
为了选择材料，设计师和数控机械师需要了解零件的使用条件、强度要求、重量以及兼容性或导电性。这些因素决定了工件的切削加工性，成为数控加工工艺的选择标准。
CNC加工的另一个重要因素是尺寸公差，我将在下一节中详细讨论。
CNC 尺寸注意事项
CNC加工主要用于中小型零件。在许多情况下，数控加工零件被制造并组装成较大的零件，以给人留下大型数控加工零件的印象。大尺寸对数控加工提出了巨大的挑战，因为大多数数控加工操作需要旋转零件或切削刀具，这对于重型工件来说很难做到。
最常见的数控机床具有以下公差。
# 1. CNC 加工公差
CNC 加工中的线性公差
CNC 加工中的角度公差
# 2. 按零件尺寸进行加工的挑战
CNC 加工可以满足各种材料和形状的需求，并且不限于一次单一的 CNC 加工工艺。然而，在 CNC 加工开始之前，有许多加工参数需要适合工件。除了上述可实现的公差之外，零件尺寸还会在很多方面限制 CNC 加工。
对于很大一部分
精度误差随着尺寸的增加而放大
产生更多热量
4 轴和 5 轴 CNC 可能无法覆盖零件的整个表面
需要复杂的机械
大型零件容易产生振动
适用于大型零件的新 CNC 程序
高压冷却剂输送会增加成本
容易出现应力集中
对于笨重的工件
- 大而重的工件带来了特殊的加工挑战。
- 难以旋转和重新定位
- 工作台或 CNC 工作台可能无法支撑额外的重量
- 对 CNC 产生更大的压力
替代制造工艺 至数控加工
CNC 加工听起来像是一种万能的加工工艺，但有许多加工工艺比 CNC 加工更有用，尽管它具有所有优点。其中一种工艺是 3D 打印。
3D 打印可快速、轻松地生产塑料零件，几乎不需要用户输入任何内容。金属0D打印已经变得流行，使用高强度激光和金属粉末生产3D打印金属零件。
注塑 是另一种大规模生产工艺，可以生产复杂的几何形状，如 5 轴数控机床，但工艺简单且便宜。 注塑成型不需要 G 代码，非常适合塑料零件，但它可以使用类似的模具生产金属产品。 其他 CNC 加工替代方案包括激光切割、水射流、EDM 切割机和化学加工。
作者
加文·利奥 是 Aria 的技术作家 8年工程经验，精通各种材料的加工特性和表面光洁度工艺。并参与开发了100多个复杂注塑和数控加工项目。他热衷于分享他的知识和经验。