大型与小型零件 CNC 加工：如何克服常见挑战

CNC加工是一种传统的制造工艺，它使用高速计算机控制的切削工具从实体工件上去除材料并露出成品。由于这个过程在很大程度上是自动化的，产品团队通常可以“设置并忘记它”，相信他们每次都会收到准确、精确和可重复的零件。更重要的是，CNC加工通常是一种极具成本效益的生产方式，并且兼容广泛的材料，为产品团队提供了高度的创意灵活性。

鉴于 CNC 加工的灵活性、适应性和经济性，产品团队可能会认为可能性是无穷无尽的。但是，根据零件的大小，需要牢记一些重要的注意事项。以下是您需要了解的有关加工非常大或非常小的零件的最佳方法的所有信息：

CNC 加工的主要考虑因素

无论零件的大小如何，所有产品团队都必须牢记两个 CNC 加工因素——刀具几何形状和刀具访问。大多数数控刀具，如钻头和立铣刀都是圆柱形的，切削长度有限。

工具几何形状

在加工过程中，刀具的几何形状被转移到加工零件上。因此，任何 CNC 加工零件的内角都会因圆柱刀具而具有半径，即使刀具本身很小。

产品团队必须注意这一点，并尽其所能避免设计中出现尖锐的内角。如果尖锐的内角不可避免，有一些变通方法，但它们通常需要额外的工具、流程和资源。

工具访问

刀具访问在 CNC 加工过程中尤为重要。刀具从上面接近工件，工件上不能被刀具从上面接近的任何部分都不能加工。底切是这条规则的明显例外，但它们可能不是每个用例的最佳选择。产品团队应将主图案中的所有特征与六个主要方向之一对齐，或者使用 5 轴 CNC 机床来解锁更高级的工件夹持功能。

针对常见痛点的其他一些通用 CNC 设计最佳实践包括：

• 将关键功能放在零件的同一侧以减少设置
• 尽可能避免深层特征
• 尽可能使用较软的材料，因为较硬的材料需要更长的加工时间
• 尽可能简单地设计部件

这些 CNC 设计最佳实践对于设计可制造性 (DFM) 和创建干净的功能部件至关重要。针对可制造性进行优化的设计也更快、更容易且制造成本更低。一旦产品团队掌握了 DFM，他们就可以将注意力转移到大型零件加工和小型零件加工的特殊考虑上。

大型零件 CNC 加工的关键解决方法

与大型零件加工相关的两个最常见挑战是：

• 太重的零件 ：大多数 CNC 机器都有一个不能超过的重量限制。
• 零件太大而无法容纳在 CNC 机床的行程尺寸内 ：大型零件需要更大的工作区域和更大的范围，以便工具能够访问所有尺寸。

幸运的是，有许多解决方法可以帮助缓解这些痛点。

制造大型重型零件的最具成本效益的方法是在设计阶段预测重量挑战，并将零件分解成不会超过机器重量限制的子组件。然而，这增加了制造过程的时间，并且某些子组件可能仍然太重，工人无法安全运输。如有必要，产品团队应使用支腿支架支撑较重的部件，以均匀分布负载并减轻机器负担。

在实际加工零件时，操作员可以通过多种不同的方式考虑 CNC 机床的行程尺寸，包括：

• 调整零件的角度，使其特征与机器的行进路径对齐，并更好地适应可用空间
• 使用滑动夹具在长方形零件上钻孔
• 使用滑动 4 轴夹具在大型管道上钻孔
• 旋转大型圆形零件，使每个特征都适合工作范围
• 滑动和旋转零件以同时延伸 X 轴和 Y 轴

设计注意事项以及如何有效加工小零件

尽管小型 CNC 加工零件更轻且生产效率更高，但定制加工小型零件也面临着相当大的挑战。小零件在技术上很难制造；此外，加工非常小的零件通常难以确保高质量的产品。产品团队只有在能够看到自己在做什么的情况下才能进行准确的检查，而小于 0.005 英寸的特征很难用肉眼看到。除了这些挑战之外，加工小零件还需要专门的设备。

幸运的是，产品团队通常只需进行一些小的调整即可克服这些挑战。只要设计针对可制造性进行了优化，该零件就应该适用于 CNC 加工。为了确保对小型 CNC 加工零件的检查准确无误，团队可以随身携带 3D 显微镜来放大特征和表面光洁度。

在生产小型CNC加工零件时，制造商应该只使用高转速设备，这样可以使用更小的钻头并有效地进入零件的角落和缝隙。

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使用 CNC 加工可以制造多种材料、尺寸和形状的高质量零件，但产品开发团队和机械师仍应注意零件尺寸。大型零件可能很重且难以加工，工程师很难在已经很小的零件上验证非常小的特征的质量。

设计和生产阶段都可以进行调整，以确保精确和精确地生产非常小或非常大的零件。通过从一开始就设计可加工性并在生产过程中练习上述解决方法，您可以创造出令人难以置信的东西——无论大小。

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