CNC 铣削解释：精密零件制造

CNC 铣削是一种减材制造工艺，工程师通过外包 CNC 加工来采购精密零件。本文介绍了数控铣床的工作原理、铣削可以生产哪些类型的零件，以及有助于优化零件可制造性的设计指南。

CNC 铣削将计算机数控系统与旋转多点切削刀具或铣刀相结合。在此过程中，工件安装在机床床上，并从实心块中去除材料以形成最终的几何形状。 CNC 铣削用于生产玻璃、金属、塑料、木材和其他专用材料等材料的零件。 

本指南概述了 CNC 铣床的操作方式，回顾了 CNC 铣床的常见类型，并提供了设计建议，以充分利用外包 CNC 制造。 

数控铣床如何工作？

从高水平来看，数控铣削遵循四个步骤。 

第 1 步：创建 CAD 模型

机械师使用 Autodesk Fusion 360 等 CAD 软件创建特定组件的 CAD 模型。 

第 2 步：转换 CNC 机床的 CAD 模型

将CAD模型导入CAM软件中。输出是一组数字指令或 G 代码，用于定义加工部件的刀具路径、位置和速度。 

第 3 步：设置 CNC 铣床

工件或材料块固定在机床床上，并使用计量工具或接触式探针进行对准。主轴刀具已安装，铣床的所有设置步骤均已完成。 

第 4 步：开始铣削过程

程序被加载并且 CNC 循环开始。专用切削刀具以编程的主轴速度旋转，从工件上去除材料，直到几何形状与所需的部件相匹配。 

数控铣削和数控车削有什么区别？

CNC铣削和CNC车削都采用计算机数控，但工艺过程不同。数控车削可生产圆柱形或圆锥形表面。工件在车床上旋转，进行切削、钻孔、车削和螺纹加工。单点车刀在整个操作过程中始终与工件保持接触。  

数控铣削使用铣床生成平坦的表面。旋转多点切削刀具去除材料，并且切削是间歇性的，具有多个步骤。 

什么是 3 轴、4 轴和 5 轴铣床？

三轴铣床 沿 X、Y 和 Z 轴移动切削刀具以去除材料。由于启动成本较低，这种方法很常见，并且用于具有简单几何形状的简单零件。 

4 轴铣床 添加旋转轴（通常是 A 轴），该轴旋转工件以围绕圆柱体或沿零件侧面进行切割。它包括所有 3 轴功能以及附加旋转功能。 

5 轴铣床 提供沿三个线性轴的运动以及总共五个轴的旋转和倾斜。该装置可生产复杂的几何形状，例如航空航天部件、钛零件、医疗设备和气体设备零件。它减少了对多个设置的需求，并支持单步加工以提高生产率。 

数控铣床可以制造哪些类型的零件？

数控铣床可生产具有非常严格公差的复杂设计。它是现有的最精确的制造方法之一。 

示例包括：

• 航空航天部件，例如起落架部件和机身结构

• 控制面板、车轴和模具等汽车零部件

• 消费电子元件，例如外壳

• 手术器械和矫形器等医疗部件

• 石油和天然气机械零件，例如阀门、杆、销钉

• 原型设计和建模

• 雕塑

• 家具

• 木工

数控铣床可以切割的材料范围很广，包括铝青铜、铜、陶瓷、胶合板、各类钢材、石材、木材、锌和其他工程材料。这使得该过程适合产品开发中的原型。可以进行准确、快速的调整，直到实现最终设计。 

虽然灵活，但存在与轴运动、原型尺寸和工具尺寸相关的限制。大多数机器都有形状和尺寸限制。大型数控机床可以创建长达 105 英尺 x 21 英尺的原型。  

最小的机器沿 X 轴的移动范围最多为 9 英寸，沿 Y 轴的移动范围最多为 5.125 英寸，沿 Z 轴的移动范围最多为 6.5 英寸。由于形状限制，某些机器在钻方边孔时可能会出现问题。 

如何设计 CNC 铣削零件？

创建 CNC 铣削零件时需要考虑许多设计因素。一般来说，我们内部机械工程师的建议包括：

• 最小化设置： 更少的设置可以减少周期时间和成本，从而提高外包 CNC 制造的效率。 

• 内角半径： 内角半径应至少为切削深度的四分之一，最好约为切削深度的一半，或与设计允许的一样大，以节省成本。尽可能减少型腔深度，并使用钻孔而不是铣削内部形状。 

• 薄壁和薄截面： 即使在软金属中，薄截面也会在加工力的作用下发生偏转和翘曲。在功能允许的情况下，较厚的部分可提高产量、降低成本并提高表面光洁度。 

• 零件尺寸： 小功能需要小而脆弱的工具，这些工具运行速度较慢并增加成本。在功能允许的情况下，更大的特征可以提高可制造性。 

• 标准化： 标准螺纹尺寸、标准圆角半径、标准材料和标准公差可降低供应商的成本和交货时间。 

CNC 加工的材料通常分为三类：塑料、软金属和硬金属。 

软金属和一些硬金属具有严格的公差并且相对易于加工。当材料超出最佳硬度范围并变得太硬或太软时，它在制造过程中可能会做出不可预测的响应，并且切割精度会降低。 

因此，某些合金的使用更加频繁，并被视为行业标准。铝 6061-T6 和各种低碳钢很受欢迎，因为它们易于加工且性能均衡。 

工程师在设计可制造性时应该了解哪些软件技巧？

CAD 工具与在外包 CNC 加工中易于制造的零件非常匹配。  

例如，异型孔向导可生成标准尺寸的孔。使用“拉伸”或“旋转”创建的基本特征通常比复杂的“放样”或“扫描”曲面更可预测地进行加工。  

具有较简单特征的零件通常比具有复杂表面的零件更容易批量生产。如果不需要复杂的功能，更简单的方法通常可以降低成本并降低质量风险。 

如何通过 Protolabs Network 充分利用 CNC 铣削？

有很多方法可以降低数控铣削的成本并缩短交货时间。一般来说，大部分好处来自于设计简单和标准的零件。使用简单特征和标准尺寸工具的设计往往会产生一致的结果。 

必要时复杂性是可以接受的，但它会增加交货时间和成本。具有相对严格公差的简单零件或一个复杂的特征可以用铝来管理，而用塑料制造相同的几何形状可能难以批量生产。 

总之，尽可能保持简单和标准的设计是首选。在某些阶段可能需要复杂的特征或专用材料，但它们使铣削更加密集。 

Protolabs Network 提供 3 轴、3+2 轴和全 5 轴铣削中心的全球网络，可制造精确、高质量的零件。提供免费即时报价。 

常见问题

CNC 铣削使用什么材料？

CNC 铣削的材料分为三类：塑料、软金属和硬金属。常见的选择包括铝、青铜、铜、陶瓷、胶合板、钢、石头、木材和锌。在外包 CNC 制造中，工程师通常会选择易于加工且性能均衡的材料。 

铝的理想应用是什么？

铝非常适合 CNC 铣削，因为它容易碎裂且耐腐蚀。典型应用包括飞机配件、建筑硬件、医疗部件、齿轮和轴。 

铝的最佳替代品是什么？

钢和不锈钢是 CNC 加工的常见替代品。它们具有更高的强度和耐温性，且加工可靠。 

CNC 加工与铣削相同吗？

数控铣削是数控加工的一种。工件安装在机床上，旋转的多点刀具去除材料以制造精密零件。 

数控铣削贵吗？

有多种方法可以降低数控铣削的成本。如果您设计简单的零件并使用标准尺寸的工具，则可以增加以最低成本成功生产组件的机会。其他数控加工设计技巧包括向零件添加内角半径、避免零件的薄壁和截面以及选择较大的特征而不是较小的特征。

CNC 铣削有哪些常见用途？

数控铣削是最精确的制造技术之一，非常适合创建复杂的设计。它可用于制造航空航天部件、家具、医疗部件、原型、钛件和木工等产品。 

制造业中常用的铣床有哪些？ 

制造业中最常见的铣床是数控激光器、数控车床、数控铣床、数控等离子切割机和数控铣床。您选择的数控机床将取决于您首选的工艺以及您想要制造的产品类型。 

什么是数控铣床？

CNC 铣削是一种精确的制造方法，用于创建具有严格公差的复杂设计。常见应用包括航空航天部件、医疗部件、原型、钛部件、家具元件和木工部件。 

数控铣床有什么用途？

制造业中常用的数控设备包括数控铣床、数控车床、数控铣床、数控激光切割机和数控等离子切割机。选择取决于工艺和要生产的零件。 

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