CNC加工全解析：现代制造背后的精密工艺流程

环顾四周，识别并命名周围所有产品：手机、平板、笔记本、智能手表、车辆、桌椅。这些物品大多（如果不完全）是CNC加工的最终产品。

CNC加工是一种利用计算机指令（或计算机程序）精准创建所需零件的制造工艺。

CNC加工的计算机化特性——结合高精度、高精密度和广泛材料兼容性——使其成为当今最受欢迎的制造工艺之一。例如，科技巨头苹果不得不放弃传统加工，依靠CNC加工制造MacBook的一体化外壳。

想了解CNC机床如何工作、CNC加工流程、当今可用的不同类型CNC机床？您来对地方了！

什么是CNC，CNC机床如何工作？

CNC 代表 Computer Numerical Control（计算机数字控制）；这是一种自动化控制机床工具的方法。

计算机数控机床依靠计算机指令和CAM（计算机辅助制造）程序控制、自动化和监控机床工具运动以创建所需零件。

可以这样理解：CNC机床获取一块原材料（如铝块），通过受控材料去除工艺将其转化为成品。

让我们进一步拆解CNC加工流程。

CNC加工流程详解

CNC加工流程可分为五个不同步骤：

#1 创建您的2D和3D设计

CNC加工流程第一步：使用SolidWorks、Autodesk Inventor等CAD（计算机辅助设计）或CAM（计算机辅助制造）软件创建零件的2D和3D图纸。创建时必须标注所有关键尺寸、带公差的特征、有特定表面光洁度要求的表面。

目标是准确呈现您要创建的零件（或产品）。

延伸阅读： CNC CAD设计概览

#2 使用最佳3D CAD文件格式保存设计

CNC加工中常用的两种CNC兼容文件格式是STEP和IGES格式。

STEP格式（有时称STP格式）被广泛视为共享3D模型的最佳文件格式。因其格式中立，不属于任何特定3D CAD软件供应商。因此，无论您用何种3D CAD软件创建设计，产品开发团队（或机加工车间）都能轻松访问（或修改）您的设计。

相比之下，IGES格式（读作"eye-jess"）比STEP格式更老。几乎每个3D CAD软件包都支持，机加工师访问制造产品无障碍。但同一产品设计的IGES文件通常比STEP文件大。因此，若需通过邮件发送大型设计给制造商，STEP格式可能是理想选择。

CNC加工中其他3D CAD文件格式包括AP214、STL、DWG、DXF格式。

#3 机加工师生成刀具路径

刀具路径 是CNC切削刀具加工过程中遵循的一系列坐标位置（或空间路径），以生成工件所需几何形状。

为更好理解CNC加工中的"刀具路径"，参考下图：特征位于XY平面的块体。为创建所需零件（带两个长方体腔的块），必须先将切削刀具定位沿Z轴切削，再沿XY平面移动。

CAM软件通常具备功能允许机加工师定义加工策略，包括刀具类型、进给率、切削刀具速度。

#4 机加工师将加工参数转换为CNC兼容文件

机加工师在CAM软件的最后一步是将加工策略转换为所谓的G代码。G代码 是CNC机床能理解和执行的计算机语言；它精确告诉CNC机床执行哪些步骤制造您的零件。

生成G代码后，机加工师将其导出至CNC机床。

延伸阅读： 什么是G代码和M代码？

#5 机加工师执行加工操作

这是机加工师将工件装入CNC机床并安装加工所需所有切削刀具的阶段。完成这些步骤后，机加工师启动加工程序自主创建零件。

CNC机床类型

CNC机床有多种类型，每种功能和加工能力不同。目前最常用的四种CNC机床包括：

• CNC铣床
• 五轴CNC铣床
• CNC车床
• CNC钻床

CNC铣床

CNC铣床（或CNC铣）通过旋转切削刀具对静止工件切削创建零件。该操作从工件去除材料形成所需零件。切削刀具运动序列由计算机数控技术控制。

您通常会发现CNC铣床为三轴机床——意味着它们沿三个独立轴（X、Y、Z轴）运行制造零件。但CNC铣削技术近年进步至可沿多个独立轴运行的复杂机床（如五轴CNC铣床）。

五轴CNC铣床

五轴CNC铣床是沿五个独立轴运行的铣床类型——X、Y、Z轴及A、B旋转轴。这允许您从所有方向接近工件创建复杂几何形状。

五轴CNC铣床允许工件和切削刀具操作期间同时移动，节省时间并精准创建腔体和角度切削。

CNC车床

CNC车床（或CNC车床）与CNC铣床相似——依靠CNC技术自动化创建切削和加工零件。但不同于CNC铣床，CNC车床通过旋转工件对静止切削刀具创建切削。

典型CNC车床组件含夹持工件的卡盘。卡盘连接主轴旋转工件对抗静止切削刀具。这种操作模式从工件去除材料部分，让您创建所需零件。

CNC车床适合加工圆柱形状；允许执行车削操作，包括锥车、钻孔、滚花、开槽、切断操作。

CNC钻床

CNC钻床利用旋转切削刀具在静止工件创建切削，类似CNC铣床。但CNC钻床特别适合制造孔以容纳螺栓或机用螺丝用于装配。您也会发现它们适合在工件上创建字母或雕刻。

其他CNC机床类型包括CNC等离子切割机、CNC激光切割机、CNC电火花机床（EDM）。这些机床功能加工能力相似，但操作模式和切削机制不同。更多信息请查看我们关于不同类型CNC机床的文章。

为您的制造项目选择理想的CNC机加工车间

现在您了解了什么是CNC加工、如何运作、广泛的CNC机床类型，会同意：CNC加工确实是当今最好的加工技术之一。

但如果您计划外包产品开发制造阶段，项目成败主要取决于合作的CNC机加工车间。顶级车间拥有顶尖制造技术、经验丰富的CNC机加工师和质检专家协作，确保产品制造正确。此外，这些车间通常满足ISO 9001、ISO 14001、ISO 13485等多项法规标准要求。

理想机加工车间通常提供在线即时报价工具。例如，根松精密有报价工具允许您上传3D CAD文件（多种格式）并指定要求获取项目报价。

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根松精密是全球领先的CNC加工服务提供商。凭借近二十年CNC加工经验，我们以为各行业客户创建高质量金属和塑料零件而享誉业界。

此外，我们工厂通过ISO 9001质量管理体系认证、ISO 14001环境管理体系认证、ISO 13485医疗器械质量管理体系认证。我们已为服务不同行业的多家创新公司完成超10万个项目。

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注：本文最初发表于2021年9月，2022年6月更新