什么是 CNC 加工，它是如何工作的？

制造商和机加工车间经常使用计算机数控或 CNC 机器来控制各种机床。 CNC加工的概念出现在1940年代和1950年代。当时，使用的是模拟数据存储，例如穿孔磁带技术。如今，CNC 生产依靠复杂的计算机辅助制造 (CAM) 或计算机辅助设计 (CAD) 软件向生产零件和产品原型的机器提供设计指令。

作为减材制造工艺，CNC 加工允许更大程度的复杂性。它现在适用于需要高精度和准确度的小、中、大批量生产运行。

制造商使用的数控机床可以铣削、磨削、钻孔和执行各种其他操作。一些系统也能够完成。数控机床工作中使用的机电设备在复杂性和它们可以操作的工具方面各不相同。它们可以在从三到五个轴的任何位置运行，每个轴都是工具可以移动的特定维度。

• 横向移动（向上或向下、向左或向右）由 x 轴和 y 轴启用。
• 纵向移动通常在 z 轴上进行控制。
• 通过附加轴启用旋转和附加运动。

机器的轴越多，切割和精度的运动自由度就越大。

CNC加工材料

大多数数控机床用途广泛。它们通常用于铣削金属，因为生产机器能够切割钢、铝、铜、黄铜和钛。其他可加工材料包括各种类型的塑料，包括聚丙烯，以及不同形式的木材、玻璃纤维或泡沫。

CNC 加工与其他计算机系统有何不同？

用于控制 CNC 机床的计算机与普通的家用或商用计算机不同。代码由经验丰富的程序员编写，需要高度的计算能力。该代码也可以随着时间的推移进行修改，以便可以修改和更新预先存在的程序。这使得 CNC 机器编程成为一个不断发展的自动化过程。然而，它几乎用于所有依赖软件来控制速度、位置、重复性和可预测性的制造部门，而无需人工干预。

CNC 生产是如何工作的？

该过程通常从未加工的库存材料开始。例如，可以在材料去除过程开始之前将一块塑料放入机器中。来自软件程序的数字指令被发送到机器，与 3D 打印没有什么不同。这些数字指令的指令，也称为 G 代码，被转换为如何切割零件的指令。

曾经高度技术和劳动密集型的过程现在变得更快、更准确。原型零件可以

以高生产率制造。在加工过程中，可以使用多种工具。例如，机器可以从钻头尺寸清单中提取。 x 或 y 轴的横向运动、z 轴的纵向运动，甚至旋转运动都是可能的。

使用多轴机器，零件可以自动翻转和定位，无需人工干预。无需停止该过程即可手动移动部件。零件自动定位后，会进行额外的切割，依此类推。

数控机床是高度精确的。测量值以千英寸为单位计算，这意味着精细加工过程的公差约为 ±0.001”。如果使用机器进行抛光，这个数字可能紧至±0.00005”。相比之下，人类头发的粗细约为 0.00069。 ¹ 考虑到这个过程的复杂性和可重复性，这是相当准确的。

CNC生产的典型阶段包括：

• CAD 模型设计 ：设计师可以创建 2D 矢量或 3D 实体零件 CAD 设计，同时结合所有适用的尺寸、几何形状和其他技术规范。零件属性受机器功能的限制。大多数 CNC 工具只能创建弯曲的拐角，从而限制零件的几何形状，而每台机器的 mini
• 还必须考虑最大零件厚度、最大零件尺寸以及产生复杂内部特征的能力。
• 文件转换 ：通过 CAM 软件运行 CAD 文件后，将提取零件几何形状。然后生成数字编程代码并用于控制机器及其工具。几何代码或 G 代码告诉机器何时、何地以及如何移动，而杂项功能代码或 M 代码控制机器盖和其他辅助功能的拆卸/更换。
• 机器设置 ：数控机床编程后，必须准备系统。工人必须采取初始步骤，例如将工件放入机器中或放在主轴或虎钳上。在激活工具之前，必须固定工件夹持设备。在某些情况下，必须先将钻头和立铣刀连接到适当的组件上，然后机器才能开始运行程序。
• 执行 ：操作员启动程序以提示机器开始该过程。然后由 CNC 程序发出命令，并指示机器内部的计算机继续操作和操纵其工具。程序完成其余的工作，指导系统执行每个
  ch 操作，直到完成定制设计的零件或产品。

CNC 机器和工艺的类型

现代数控系统结合了传统和新颖的加工技术，使其在广泛的应用中具有高度的通用性。比较常规的设备类型包括：

• 工厂 ：铣床是灵活的系统，带有旋转刀具，可以使用 G 代码或制造商开发的专有语言进行编程。最基本的单位有三个轴，但较新的单位最多可以有三个。
• 演习 :钻具旋转一点，大小根据具体操作进行切割
• 接触静止的材料。钻头在切割和提高作业效率方面非常高效。
• 车床 ： 车床通过在钻头上旋转一块材料来操作，而不是相反。车床能够产生复杂的设计，通常在 x 和 z 轴上运行并横向移动材料以进行渐进式切削。

今天使用的更新颖的技术包括电火花加工 (EDM)，其中电火花用于去除工件的各个部分，并根据数字设计对其进行成型。放电是通过减少电极之间的空间来触发的，这会增强电场。两种常见的形式包括电火花线切割和沉降电火花线切割，其中金属丝基本上用于烧掉（或腐蚀）碎片，其中工件和电极浸泡在介电流体中。

等离子切割涉及使用火炬切割金属。压缩空气气体和电弧结合产生等离子体。然而，一种更熟悉的介质，水，可用于 CNC 加工。水射流切割机使用高压、浓缩的水流切割金属、花岗岩和其他硬质材料。在某些情况下，可以混合沙子或其他强力研磨物质以增强效果。水射流切割通常用于耐热性较差的材料。

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