CNC加工介绍

CNC加工广泛应用于减材制造工艺。 在 CNC 加工中,原材料通过各种切削工具从固体材料库存中去除,以便在 CAD 文件中创建具有设计几何形状的最终零件。 这些 CNC 材料包括金属和塑料。 CNC加工可以生产具有高公差和优异性能的最终零件,特别适合一次性使用和中小批量生产,具有高重复性。 与3D打印相比,CNC加工由于其减法方法,仍有一些天然的限制。

CNC加工方式

CNC加工方法有两种主要方式,CNC铣削和CNC车削,每种方法对于不同的制造几何形状都有其独特的特点。 其他加工方法如 5 轴加工、3 轴加工可以定义为这些基本方法的组合。

数控铣削工艺

数控铣削作为最流行的数控机床机器架构,通常是数控加工术语的代名词。 在 CNC 铣削过程中,原始金属块安装在 CNC 机床床身上,旋转切削工具去除不需要的材料以形成最终几何形状。 基本的数控铣削工艺如下:

  1. CNC机器操作员将CAD模型的技术图纸转换成一系列命令,这些命令可以被CNC机器(G代码)解释。
  2. 材料块或工件将被放置在平台上并切成所需的尺寸。 精确定位和对中是精密数控零件制造的关键,因此我们需要特殊的计量工具,如触摸证明来实现这一目的。
  3. 具有数千 RPM 高速的专用切削工具将切削材料至所需的几何形状。 通常我们需要多次通过来创建设计的零件,首先,快速去除块状材料以较低精度近似几何形状,然后通过一次或多次精加工来生产最终零件。
  4. 一旦模型具有复杂的特征,很难通过切割工具(例如背面的槽)仅通过一次设置就可以达到,我们需要翻转零件并重复上述步骤,直到根据要求创建最终零件。

铣削加工后,零件表面需要去毛刺。 去毛刺是手动去除锐边上的小缺陷的过程。 如果技术图纸中规定了更高的公差,我们也不需要检查关键尺寸。 最后,零件准备好使用或进行后处理。

大多数 CNC 铣削系统具有正常的 3 个线性度,X、Y 和 Z 轴。 先进的 5 度系统增加了床身或工具头作为 A 轴和 B 轴的更多旋转。 5 轴 CNC 加工无需多台机器设置即可生产复杂的几何零件。

数控车削工艺

数控车削是一种应用固定刀具去除旋转卡盘上的块材料的过程。 最后生成沿中心轴对称的零件。 通常,车削零件的生产速度比铣削零件更快,成本更低。 CNC车削的主要步骤如下:

  1. G-code将从设计的CAD模型中生成,然后选择合适直径尺寸的气缸原料并加载到CNC机床中。
  2. 材料库存高速旋转,固定切削工具将追踪其轮廓,逐步去除材料,直到最终设计几何形状。 中心轴上的孔特征可以通过中心钻和内切削工具制造。
  3. 一旦需要翻转或移动复杂零件,重复切割过程以创建最终所需的几何形状。 否则,可以从库存中切割加工零件以供使用或后处理。

CNC车削系统也称为车床,用于圆柱形零件的生产。 此外,非圆柱件也可以用CNC现代多轴数控车削中心生产,可配备CNC铣刀。 这些系统将 CNC 车削的高生产率与 CNC 铣削能力相结合,以创建具有较松旋转对称性的大范围几何形状,例如凸轮轴和压缩机叶轮。

由于CNC铣削和车削系统比较模糊,因此我们将重点介绍CNC铣削,因为它是一种更常见的制造工艺。

数控机床参数

CNC 机床操作员在 G 代码生成过程中确定加工参数。 其中正常的是构建尺寸和精度。

CNC机床加工尺寸大,CNC铣削加工尺寸可达200​​0×800×100mm,CNC车削加工加工直径可达500mm。

CNC加工可以提供高精度和紧公差的加工零件。 我们的标准公差是±0.125mm的精度,严格的公差可以达到±0.025mm的精度。

数控机床参数

CNC 机床操作员在 G 代码生成过程中确定加工参数。 其中正常的是构建尺寸和精度。

CNC机床加工尺寸大,CNC铣削加工尺寸可达200​​0×800×100mm,CNC车削加工加工直径可达500mm。

CNC加工可以提供高精度和紧公差的加工零件。 我们的标准公差是±0.125mm的精度,严格的公差可以达到±0.025mm的精度。

数控刀具

CNC机床利用各种刀具来创造不同的几何形状,我们将介绍CNC中最常见的加工刀具:

磨具包括普通3种:平头、牛头和球头。 这些不同的立铣刀适用于槽、槽、腔和其他具有不同特征细节的垂直壁制造。 球头工具还广泛用于 5 轴 CNC 加工,以创建具有曲率和自由几何形状的表面。

演习常用于生产孔,对于非标准直径,可在螺旋路径上应用插入式平头立铣刀。

开槽刀轴直径小于其切削刃,这允许槽铣刀在从垂直壁侧面去除材料的过程中创建 T 形槽和其他底切。

水龙头用于螺纹孔生产,这需要精确控制旋转和线速度。 手动攻丝在一些加工中心仍然广泛应用。

面铣刀是从大平面上去除材料的高效工具。 由于其直径比普通刀具大,因此它们可以用更少的走刀次数和更少的时间加工更大的区域。 面铣通常在加工早期循环中准备块尺寸。

几何复杂性和设计限制

尽管 CNC 加工提供了更多的设计自由度,但与 3D 打印不同,仍然存在一些限制,高度复杂的零件将增加制造步骤和最终成本。

CNC 中的主要限制是连接到切削刀具的几何形状. 例如槽的内部边缘是圆形的,因为切削工具具有圆柱形轮廓。

工具访问是另一个主要的 CNC 加工限制,块材料只能在刀具到达区域去除。 与 3 轴 CNC 机床系统一样,所有功能都必须设计为直接从上方访问。 5 轴数控机床系统可以创建更复杂的零件,因为零件和工具之间的角度可以调整,以便进入难以到达的区域。

CNC 机器难以创建薄壁或精细特征。 由于加工过程中的振动和切削力的原因,薄壁容易破裂。 我们建议金属的最小壁厚为 0.8 毫米,塑料的最小壁厚为 1.5 毫米。

CNC加工特点

CNC加工能够在广泛的材料领域生产具有优异材料特性的零件,包括所有工程材料。 与 3D 打印相比,CNC 加工零件作为散装材料具有完全各向同性的物理特性。 CNC 加工广泛用于金属的原型设计和大批量生产。 塑料由于其低刚度和熔融温度而更难生产。

CNC加工材料

CNC加工材料成本差异很大,在金属材料中,铝6061是最经济的选择,对于塑料,ABS的价格最低。 此外,材料的物理特性也会影响 CNC 的整体成本,例如硬金属不锈钢比铝难加工得多。

物料特点
铝 6061良好的强度重量比
良好的可加工性
低硬度
不锈钢 304优异的机械性能
抗腐蚀性
相对加工难度
黄铜 C360高延展性
机械加工性佳
抗腐蚀性能好
ABS良好的抗冲击性
良好的机械性能
对溶剂敏感
尼龙良好的机械性能
高韧性
防潮性差
POM高刚度
优异的热、电性能
相对脆

后处理和表面处理

CNC加工的零件总是留下可见的工具痕迹,后处理是改善表面光洁度,增强耐磨,耐腐蚀或耐化学性并优化外观的有效方法。 我们的主要后处理方法包括阳极氧化、喷砂和粉末涂​​层。

CNC加工的好处

  1. CNC 加工提供高精度和可重复性,非常适合高端应用。
  2. CNC材料具有完全各向同性的物理性能,适用于工程应用。
  3. CNC 加工是中小批量零件生产最有效的制造方法。

CNC加工的局限性

  1. 由于减材方法,CNC 加工对于某些几何形状的制造来说是昂贵的或不可能的。
  2. CNC加工的启动成本比3D打印高,特别是对于塑料材料的低成本原型制作。
  3. CNC机器需要专业知识才能操作,它比3D打印(2-5天)有更长的交货时间(10天)。