2021年CNC加工五大必看趋势：多轴、通用工装、协作机器人与智能化

计算机数控（CNC）加工是采用计算机控制和机床工具去除材料层以生产所需零件的减材制造工艺，属最常用制造技术之一。但其技术源头可追溯至18世纪。

18世纪中叶工业化开启了CNC加工的技术前身。直到冷战时期技术实现自动化，CNC加工方法才完全成熟。1952年，Richard Kegg开发“Cincinnati Milacron Hydrotel”，被视为首台现代CNC铣床。

CNC铣削技术随计算机和制造技术飞速发展持续演进、拓展新应用。在“智能”技术爆发和COVID-19大流行（及其对消费行为的持续影响）等冲击下，制造商越发寻求提升生产力、灵活性并降本的路径。

这要求大规模采纳新技术，部分极可能在未来一年全行业落地。以下五大趋势已现端倪，几乎必将塑造2021年CNC加工走向。

1. 更多轴数带来更大成本节约

传统CNC机床具三轴线性运动。许多机床虽含移动工作台，但三轴加工中心本体静止，仅刀具移动。典型三轴机床：工作台在两轴线性移动，主轴沿第三轴上下移动。四轴机床引入旋转轴实现更精细切削。

典型四轴旋转工作台安装于机床工作台，工件装夹于四轴旋转面。这使四轴机床适合制造医疗器械和复杂几何零件。

五轴机床代表铣削能力巅峰。支持微米级加工，以无可匹敌的速度产出极精细切削。包含三线性轴和两旋转自由度。四五轴CNC机床商业化多年，但近期才对许多制造商具备财务可及性。

此外，传统CNC机床可改装增加轴数；加装允许更大倾斜旋转的分度头，三轴机床易升级为五轴。这提升机床能力，以更少装夹完成更多操作。

考虑到每次装夹需额外操作、材料、时间和潜在误差，减少装夹直接转化为成本节约。同时，多轴机床普及降低小型CNC机床整体价格，让铣削实践更易被小型作业和爱好者触达。

真空夹具/真空吸盘用于固定难夹持或易变形工件，传统上为每个项目定制，成本高昂，制造团队除非必要通常避免使用。

但Pierson SmartVac和Blue Photon UV工装系统等通用基座的出现，让单个零件可为多操作定制配置。作为定制夹具的交钥匙替代，这些工具让特定零件制造成本大幅降低。

Matrix Innovations推出通用软爪，同样可定制并重复用于多操作。真空吸盘和可复用软爪让复杂CNC加工项目成本大幅下降。

机器人长期用于CNC加工，但协作机器人（cobots）广泛采用是近年现象。与工业机器人不同，协作机器人设计为紧贴人类工作者工作。编程直观，甚至可通过手动示教操作。

协作机器人采用加速得益于机器人视觉系统进步。如特斯拉汽车视觉系统能识别车辆行人，视觉系统可装配于协作机器人，教其看、识别、拾取、放置车间零件。

因编程训练需求极低，协作机器人通用性极强，极少需大量前期时间投入。预期这技术能提升工人生产力，长期通过减少人为错误降本。随机器学习深度融入机器人系统，专家预测协作机器人将成更高效职场协作者。

设备制造商越来越多地将3D CAD查看器集成进标准机床平台。该屏幕作为操作设置和进度的主要视觉引导，甚至可配置故障排查视频。

该软件在CNC设备中的集成将帮助制造商不仅改善员工培训，还能提升现有员工效能。虽前期成本高，但长期通过减少操作员错误可能增加成本节约。

仅过去5-10年，CAD/CAM实现日益普及。曾经昂贵得望尘莫及的软件，现在不仅更负担得起，也更易用、直观、强大。升级版CAD/CAM软件实现更高效率、精度和创新工作流。

此外，CAD/CAM软件提供与机床平台、基于模型定义（MBD）软件、3D查看系统等无数集成。这些集成降低用户错误几率，提升CAD/CAM软件可及性。

这些CNC加工发展有望让技术在2021年及以后更易得、更可靠。随着趋势让定制项目更快、更低成本完成，CNC加工将提供前所未有的敏捷性——随着不断增长的消费者期望推动按需制造兴起，这是关键竞争优势。

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