数控加工：你需要知道的一切

计算机数控 (CNC) 加工在制造业中变得越来越普遍。 CNC 技术提供了一种多功能、自动化的方法来生产大批量的高质量零件。 CNC 加工工艺提供的高水平精度和可重复性使其成为大多数制造商的理想工具。

什么是数控加工？

通常，CNC 加工是指从工件中取出材料以完成设计的众多还原工艺之一。 CNC 工艺使用计算机控制来处理从开始到结束的整个加工过程，最终生产出始终如一的精确零件。 CNC 加工设备可以一遍又一遍地遵循相同的指令集，以促进相同零件的小型或大型生产运行。

数控机床有多种类型和复杂程度。有些机器可以同时夹持多个工具，或者沿 X、Y 和 Z 轴工作，以从任何一侧或任何角度去除多余的材料。

CNC 加工用于为几乎每个行业和应用创建零件和组件。这包括航空航天业和其他需要对大型零件进行加工的高度复杂的行业。制造商可以在以下基材上使用此工艺：

• 复合材料
• 泡沫
• 玻璃
• 金属
• 塑料
• 木材

由于其自动化功能，CNC 加工特别具有优势。自动化使机器能够自给自足地运行，生产精确零件所需的人力更少。近年来，行业内熟练的机械师和劳动力日益短缺一直是推动 CNC 技术进步的主要因素。

三个制造过程

一般来说，制造工艺分为三种：

• 还原。 机加工等减材或减材工艺从工件中提取材料以创建设计。
• 添加剂。 增材制造工艺将不同的元素组合或组装在一起以制造成品。 3D 打印是最常见的增材制造形式。
• 形成性。 成型制造弯曲或以其他方式改变基板的形式以匹配设计要求。成型制造包括注塑成型等工艺，其中基材被熔化，然后在模具中压制以保持一定的形状。它还包括许多金属成型工艺，例如弯曲或轧制。

CNC加工工艺概述

CNC 加工的前身——数控 (NC) 加工——使用穿孔带卡和基本命令。 CNC 加工遵循更复杂的命令并使用更多种类的控件。这些系统都指示切割和成型工具移除，但 CNC 加工设备可以遵循来自复杂 CAD 或 CAM 设计的复杂定制指令集。

不同的 CNC 加工设备可以处理不同的工具、能力和操作。 CNC加工过程通常包括以下一般步骤：

1。设计 CAD 模型

在 CNC 加工过程开始之前，制造商需要创建产品设计。计算机辅助设计 (CAD) 软件可用于创建详细的二维 (2D) 或三维 (3D) 模型。这些设计文件包括零件的几何形状、尺寸和其他技术规格等详细信息。 CAD软件考虑了加工工艺的局限性和所选材料的特性。

例如，如果设计包含由圆柱形工具形成的孔，CAD 软件可以在设计对于给定基板过于复杂时通知设计工程师，或者识别由于所选工艺限制而导致的潜在问题。这些自动化检查有助于 CAD/CAM 设计服务和工程师在渲染过程中避免许多潜在错误，从而提高原型制作阶段的效率。

2。将 CAD 文件转换为可用的 CNC 指令

设计完成后，需要将设计规范转化为 CNC 机器可以遵循的方向。 CAD 文件通过计算机辅助制造 (CAM) 软件运行。这些程序创建了 CNC 机器在制造过程中用来指导工具的编程代码。该软件还提取零件几何形状的信息，操作员可以使用这些信息来确保初始工件具有正确的尺寸和方向。

这些与 CNC 兼容的指令集通常采用以下两种文件类型之一：STEP 或 IGES。它们包括诸如 G 代码和 M 代码之类的编程语言，它们各自处理机床功能的特定区域。 G 代码操作侧重于工具的实际操作，例如它们的速度、移动的方向以及它们移动的距离。 M代码操作侧重于杂项操作，如开关机等辅助功能。

3。准备数控机床

人工操作员在自动化制造中的作用比在手动制造中的作用要小得多，但他们仍然可以处理机器无法管理的重要操作。这包括：

• 将 CNC 程序文件加载到机床中
• 将工件添加到机械主轴或虎钳上，以便机器可以操纵工件
• 安装指定的加工工具
• 检查工作区域、机器和工件

4。执行操作

一旦设备准备好并启动程序，CNC加工设备就会执行这些步骤并对工件进行加工操作。该程序可以从头到尾完成必要的还原过程，无需操作员进一步输入。完成说明后，零件可以继续完成精加工和包装过程。

CNC 加工操作的类型

CNC加工是一个非常广泛的可能操作和过程类别。在数控加工操作中，钻孔、铣削和车削是最常见的。

钻孔

钻孔过程使用直径与所需孔直径相同的钻头。加工设备将旋转钻头垂直插入工件，直到钻出预定长度的孔。更复杂的设备可以产生角孔，而钻孔工具可以提供以下能力：

• 无聊
• 埋头孔
• 扩孔
• 敲击

铣削

铣削过程通过使材料靠在旋转的切削刃上移动来去除工件上的材料切口。这些工具有多个切割点，每个工具都旋转以提供具有不同长度和形状的锋利切割表面。当工件压在铣刀上时，从现有边缘去除薄条或材料切口。这可以创建浅切口、宽切口或平底型腔来塑造零件。周边铣削工艺可能会切得更深，以在工件的一般形状中形成槽或螺纹。

转弯

车削工艺转动工件而不是切削刀具。它们包括切削工艺，例如镗孔、开槽和端面。他们使用精确应用于旋转工件的单点切割工具从工件上切下多余的材料。车削可创建具有指定直径的圆柱形零件。车削可以在零件的内部和外部边缘上创建线性特征。这些功能包括：

• 老虎机
• 话题
• 锥度

CNC加工的优势

许多制造商更喜欢加工工艺，因为他们从单个工件制造零件或组件。 CNC 加工有几个额外的优点。其中包括：

• 提高生产力。 配备 CNC 加工的设施可以 24/7 全天候生产零件。这些机器可以在几乎没有人为干预的情况下连续运行。与工作站或手动加工设置相比，这些机器需要的空间更少，因此具有固定面积的设施可以同时运行更多机器。
• 高度准确。 CNC 加工使用高度详细的编程操作。机器遵循这些说明，不允许任何不必要的变化或人为错误。这些零件将是高质量、精确和相同的。 CNC 加工还可以生产设计复杂、复杂的零件。
• 更快地完成项目。 每个 CNC 加工过程都从 CAD 设计开始，因此原型制作过程会更快。该软件可以捕捉或防止许多可能的设计缺陷或不同材料的潜在风险。当原型设计和测试过程缩短时，产品可以更快地从设计进入生产。 CNC 加工指令也可以快速修改或替换，因此生产运行更改之间几乎没有延迟。
• 成本效益。 CAD 文件设计和降低的制造错误风险降低了单位生产成本。 CNC 加工还需要较少的人力，从而进一步降低了产品的制造价格。

Pro-Type Manufacturing 的 CNC 加工

对于寻求完整制造解决方案的客户，Pro-Type Industries, Incorporated 提供了业内无与伦比的价值和流程灵活性。我们拥有最先进的设施，配备了一些最先进的 CNC 加工系统。

这些是高扭矩、高转速系统，可在一个封装中提供精度和生产力。一个例子是我们的 550 mm Toyoda CNC 4 轴卧式铣床。这种最先进的系统具有通过 30 HP 电机提供的高达 15,000 RPM 的主轴速度。凭借 30 英寸的工作立方体和每分钟 2400 英寸的定位，它可以以最高的精度高速通过铝、钢和塑料等材料。它还使我们能够处理难以加工的材料，例如因科镍合金、因瓦合金、蒙乃尔合金和各种高温合金。

然而，这只是我们众多精密加工系统中的一种。我们还运营四台数控立式铣床，可加工最大为 64 英寸 x 32 英寸 x 25 英寸的工件，两台配备多个托盘的卧式铣床，以及一台配备自动棒料进给、副主轴和动力刀具的高输出数控车床。在我们经验丰富的机械师团队的手中，这些高精度加工可以提供 ±0.0005 英寸以内的公差。所有这些能力和资源都通过所有工具和夹具的内部制造得到增强，使我们能够更好地控制生产力。

通过我们作为制造商近 50 年的经验，我们了解到很少有项目要求仅包括机械加工。为了给我们的服务增加更多价值，我们还提供增值服务，例如：

• 焊接
• 蚀刻
• 染色
• 钝化
• 完成组装
• 全面的维度报告
• 材料可追溯性

我们所有的工作都得到了强大的 ISO 9001 质量管理体系和文化的支持，该体系延伸到我们组织的每个部分。

从单个原型到跨越数月或更长时间的大批量一揽子订单，我们成功的关键是我们能够提供相同水平的价值和质量，而不管运行规模或设计复杂性如何。要了解有关我们所有制造能力的更多信息或索取报价，请直接与我们联系。