數(shù)控加工的優(yōu)點和缺點

數(shù)控加工——它是什么？

數(shù)控加工是一種自動化制造工藝，可實現(xiàn)精確的切割、銑削、車削和雕刻。它比手動加工更快、更經(jīng)濟、更可靠。您將了解這一切對您和您的生產(chǎn)需求意味著什么。

加工

首先，了解機械加工過程可能會對你有所幫助。想象一下，你正在設(shè)計一件東西，把一個大物件上的碎片削下來。也許你正在雕刻一根木頭來做獨木舟，或者用大理石雕刻一張臉。

簡而言之，機械加工是指通過切割、刮削或雕刻等方式，將物體加工成所需的形狀。這是一個制造術(shù)語，通常被認(rèn)為只涉及金屬。事實上，很多材料都可以進行機械加工，包括塑料、木材或石材。

數(shù)控加工

數(shù)控加工中的“CNC”指的是“計算機數(shù)控”。這意味著加工過程中會使用計算機控制的工具。與手工加工不同，數(shù)控加工具有諸多優(yōu)勢。

手工加工更容易出現(xiàn)生產(chǎn)錯誤。而數(shù)控加工只需設(shè)置一次電腦控制刀具，就能以極低的速度生產(chǎn)出最終產(chǎn)品。您甚至可以以相同的速度和精度重復(fù)該過程。

● 更高的品質(zhì)是數(shù)控加工的最佳保證。

● 您可以更高效地制造更多組件。

● 將人為錯誤的風(fēng)險降至最低。

● 手動調(diào)整不會影響最終設(shè)計的一致性。

數(shù)控加工如何工作？

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了數(shù)控加工是一種高精度的雕刻工藝。您也知道它將數(shù)字設(shè)計轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品或零件。然而，您可能對具體的加工步驟感到好奇。它是如何工作的？

1. 開始使用 CAD 軟件。

您可以通過設(shè)計數(shù)字化來開始您的數(shù)控加工過程 3D 模型。您可以使用計算機輔助設(shè)計 (CAD) 軟件來實現(xiàn)這一點。Fusion 360、SolidWorks 和 AutoCAD 等軟件都是業(yè)界的熱門選擇。CAD 軟件可以讓您繪制虛擬藍圖，定義所需物品的每個尺寸。

“Grand View Research”是制造業(yè)領(lǐng)域值得信賴的權(quán)威機構(gòu)。該公司報告稱，2023年全球CAD軟件市場同比增長7.5%。數(shù)控加工工藝的廣泛應(yīng)用與此息息相關(guān)。這也促進了CAD軟件制造商之間的競爭和創(chuàng)新。

2. 將 CAD 轉(zhuǎn)換為 CAM。

現(xiàn)在，您已經(jīng)使用 CAD 完成了最終設(shè)計，現(xiàn)在可以獲得包含所有復(fù)雜測量值和細(xì)節(jié)的虛擬草圖。然后，您的 CAD 設(shè)計將使用計算機輔助制造 (CAM) 軟件進行處理。CAM 軟件會將您的 CAD 設(shè)計轉(zhuǎn)換為 G 代碼（數(shù)控機床使用的編程語言）。

G代碼可以包含精確的指令提示，甚至可以精確控制加工過程中特定階段主軸的轉(zhuǎn)速。麻省理工學(xué)院的《機械車間》報告稱 30% 通過優(yōu)化的 CAM 軟件可以減少總生產(chǎn)時間。

目前引領(lǐng) CAM 行業(yè)的是 HSMWorks 和 MasterCAM 等品牌。

3.設(shè)置您的數(shù)控機床和工藝

成功加載 G 代碼后 數(shù)控機床機器的計算機讀取指令。它現(xiàn)在可以精確地控制刀片或修邊工具沿著預(yù)設(shè)路徑移動。最好的機器可以確保公差精確到0.001英寸——比頭發(fā)絲還要細(xì)。

4. 自動化，精準(zhǔn)化。

自動化帶來的效率提升令人驚嘆。NASA 表示，其數(shù)控加工零件的錯誤率降低了 99.8%。這是因為，如果排除人為錯誤，手工加工根本無法與數(shù)控加工相媲美。

數(shù)控加工是一種自動化工藝。這意味著您所需的部件能夠精準(zhǔn)制造，更快交付，并且可以反復(fù)重復(fù)制造。使用數(shù)控加工，您可以快速擴大生產(chǎn)規(guī)模或降低生產(chǎn)速度。它是汽車、醫(yī)療、工程和航空航天工業(yè)的支柱。

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了數(shù)控加工的工作原理。讓我們來看看它的主要優(yōu)勢以及眾多行業(yè)依賴它的原因。

??數(shù)控加工的優(yōu)勢

至此，您已經(jīng)了解數(shù)控加工能夠生產(chǎn)出一致、高質(zhì)量的零件。以下 5 個基于事實的優(yōu)勢，將數(shù)控加工應(yīng)用于您的生產(chǎn)流程，值得一看。

1. 確保精準(zhǔn)

數(shù)控加工的精度可達0.001英寸。這個精度非?？煽?，甚至連NASA都采用CNC工藝。這家航空航天巨頭的許多火箭部件都采用CNC工藝制造和精加工。

您能想到的許多常見醫(yī)療工具都是用數(shù)控加工制成的。想想手術(shù)刀、假肢，甚至是聽診器。所有這些工具在制造過程中都經(jīng)過某種形式的加工，很少是手工完成的。

還有汽車制造商、工程師、飛機制造商等等。這些都是規(guī)模龐大且重要的行業(yè)，它們依賴于始終如一的精度來完成工作。你很難找到不使用數(shù)控加工的行業(yè)。

2. 節(jié)省時間

采用數(shù)控工藝可以提高生產(chǎn)率。2022 年，《制造系統(tǒng)雜志》報道稱，數(shù)控加工可將等待時間縮短一半。機器可以全天候不間斷運行。這意味著您的零件生產(chǎn)速度更快，無需像手工作業(yè)那樣需要停工。

您可以將原本需要一周或一個月的訂單縮短至幾小時或幾天。如此一來，您的產(chǎn)品就能比競爭對手更快地上市。

3. 節(jié)省成本

數(shù)控加工可以節(jié)省您的生產(chǎn)成本，甚至還能提升您的銷量。

使用數(shù)控工藝可以節(jié)省人工成本。此外，您還可以將成本分?jǐn)偟綗o數(shù)組件上。這是因為數(shù)控加工可以生產(chǎn)各種各樣的組件和最終產(chǎn)品。雖然數(shù)控加工可能實現(xiàn)，但很少有人將其委托用于單一用途。

4. 可以加工多種材料

你可能會誤以為機械加工僅僅是金屬加工過程。雖然從鋁到鈦等金屬都能進行加工，但塑料、木材和石材都可以進行數(shù)控加工。

而且，您生產(chǎn)的物品數(shù)量絕對不會受到限制。更棒的是，您可以更改材料選擇，同時最大程度地減少對生產(chǎn)流程的干擾。

5.你可以擴展你的業(yè)務(wù)

一開始，你可能會發(fā)現(xiàn)自己要處理大約20個零件。從訂購到最終到貨，可能需要等待很長時間。而使用數(shù)控加工，你的產(chǎn)量可以在幾個月內(nèi)成倍增長。

不僅縮短了交付周期，還能快速實施設(shè)計變更。無需培訓(xùn)員工掌握新設(shè)計，只需更新數(shù)字設(shè)計即可。所有這些，都意味著最低的人力成本和更高的產(chǎn)量。

數(shù)控加工在擴大生產(chǎn)方面具有顯著優(yōu)勢。您可能正在試驗新的原型。您可能有足夠的信心提升現(xiàn)有產(chǎn)量。無論如何，通過數(shù)控加工擴展您的業(yè)務(wù)都能確保準(zhǔn)確性、控制力并節(jié)省成本。

現(xiàn)在，您已經(jīng)了解了數(shù)控加工如何為您帶來精準(zhǔn)、快速和成本節(jié)約。您還知道它適用于多種材料，并能滿足您的業(yè)務(wù)需求。這些優(yōu)勢使數(shù)控成為現(xiàn)代制造業(yè)不可或缺的組成部分。

最常見的數(shù)控加工工藝

有時您需要制造一個組件，但又不知該使用哪種數(shù)控加工工藝。請放心，以下是 5 種最常見數(shù)控加工方法的實用指南。

1. 數(shù)控銑床

對于復(fù)雜的形狀，可以使用數(shù)控銑削。銑削過程中可以使用旋轉(zhuǎn)刀具。這些刀具可以在工件固定不動的情況下向多個方向移動。

數(shù)控銑削的優(yōu)點

● 銑削過程允許您雕刻出復(fù)雜的凹槽。

● 可雕刻精細(xì) 3D 輪廓和最精致的槽口。

● 您可以銑削最堅硬的材料（如鈦）以及不太堅硬的物品（如塑料）。

● 公差可達到 0.001（SME Journal，2023 年）。

當(dāng)您需要制作具有最精細(xì)細(xì)節(jié)的復(fù)雜零件時，您可以選擇數(shù)控銑削。

2. 數(shù)控車削

對于所有圓形和曲線零件，數(shù)控車削是最佳選擇。通過這種工藝，您可以移動材料。加工過程中，加工刀具始終保持在完美位置。

數(shù)控車削專門用于生產(chǎn)內(nèi)部相互移動的部件。例如液壓部件或發(fā)動機軸。制造這樣的曲線需要精密的移動精度和密封性。

數(shù)控車削的優(yōu)點

● 該過程已被證明 30% 比手工車削更快。

● 使曲面部件的表面光潔度大大提高

● 事實證明，對于批量生產(chǎn)中周轉(zhuǎn)速度較快的圓形物品來說，該流程更快

當(dāng)您需要旋轉(zhuǎn)部件和對稱性時，數(shù)控車削就是您所依賴的工藝。

3.數(shù)控鉆孔

鉆孔功能至關(guān)重要。它通過數(shù)控機床自動化操作，能夠加工出精準(zhǔn)、密封的槽孔。其精度達到了人力無法企及的水平。想象一下，制造像電路板或汽車發(fā)動機這樣精細(xì)的部件。這些部件需要以極高的精度和極快的速度鉆孔。

數(shù)控鉆孔的好處

● 平均而言，使用數(shù)控鉆孔每分鐘可以加工約 50 個孔。無論加工何種材料

● 您可以處理復(fù)雜的設(shè)計。

● 它可以使鉆孔功能自動化，否則可能需要數(shù)小時才能完成。

如果您正在從事需要快速連續(xù)鉆出大量精確孔的工作，那么數(shù)控鉆孔就是您的解決方案。

4.數(shù)控磨削

實現(xiàn)完美表面效果的理想方法是數(shù)控磨削。有時，您訂購的零件表面必須光滑如鏡。一個零件的不同側(cè)面可能需要不同的紋理。

砂輪用于機械磨削過程。正是這一過程使得加工表面能夠達到特定的光潔度。該過程甚至可以用來銳化和鈍化物體。

數(shù)控磨削的優(yōu)點

● 它可以應(yīng)用于大到飛機螺旋槳的物品，小到手術(shù)刀的工具。

● 該工藝可用于去除微觀缺陷。

● 它非常適合維護行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

● 還可以采用CNC研磨來減少運動部件之間的摩擦。

當(dāng)您需要的物品表面必須具有最高質(zhì)量的光潔度時，您將使用數(shù)控研磨。

5. 組合數(shù)控加工工藝

您可能想過將不同的數(shù)控工藝組合起來。這在各行各業(yè)都很常見。一個零件或刀具可能需要銑削和鉆孔，或者磨削和車削。因此，在數(shù)控加工過程中，組合使用不同的方法并不罕見。

這里有一份令人欣慰的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。超過 67% 的制造商結(jié)合了兩種或兩種以上的數(shù)控工藝。這是根據(jù) 2 年發(fā)布的 IMIS 報告得出的。

??數(shù)控加工的缺點

數(shù)控加工的優(yōu)點毋庸置疑，但其缺點也不容忽視。 STYLECNC將詳細(xì)解釋其主要缺點。

1.初始成本高

數(shù)控機器（例如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控雕刻機、五軸數(shù)控機器）需要大量的前期投資。

設(shè)置和工具成本：定制夾具、切削工具和編程會增加成本，尤其是在小批量的情況下。

2. 需要熟練的操作

盡管數(shù)控減少了體力勞動，但仍然需要熟練的技術(shù)人員（操作員和程序員）進行編程、設(shè)置和維護。

培訓(xùn)成本：操作人員需要經(jīng)過專門培訓(xùn)才能上崗，增加了人工成本。

3. 材料浪費

減材制造：數(shù)控加工去除材料，與增材制造相比，會產(chǎn)生更多浪費（例如 3D 印刷）。

昂貴材料的成本更高：浪費鈦或因科鎳合金等材料的成本可能很高。

4. 特殊設(shè)計限制

CNC雖然可以生產(chǎn)復(fù)雜的零件，但是一些特殊的設(shè)計（例如內(nèi)部網(wǎng)格，倒角）除非有多軸數(shù)控機床，否則很難實現(xiàn)。

復(fù)雜的形狀更昂貴：5軸數(shù)控加工可以減少限制，但也會增加投資成本。

5.大型零件加工的局限性

數(shù)控加工臺的尺寸有限，使他們無法參與某些大型項目，需要采用其他加工方法。

6. 維護和停機

數(shù)控機床需要定期維護，包括潤滑、校準(zhǔn)和更換零件（例如主軸、滾珠絲杠）。

停機故障可能會導(dǎo)致生產(chǎn)線中斷或停止。

7. 大規(guī)模生產(chǎn)緩慢

當(dāng)涉及非常大的批量（例如數(shù)百萬個零件）時，注塑、沖壓或壓鑄等工藝更具成本效益。

8. 表面光潔度限制

要獲得超光滑的表面通常需要額外的二次操作，例如拋光和研磨。

結(jié)語

數(shù)控加工的優(yōu)勢使其在現(xiàn)代工業(yè)制造中不可或缺，但其高昂的初始成本令小型企業(yè)主望而卻步，而且CNC編程需要經(jīng)驗，這讓初學(xué)者缺乏信心。簡而言之，數(shù)控加工有利有弊。無論是新手還是專業(yè)人士，每個人都會揚長避短，以達到所需的效果。

數(shù)控加工的最終結(jié)論

您已成功探索數(shù)控加工的全部潛力。從其精度和速度，到 5 個關(guān)鍵工序，您已全部了解。您還能了解它為何是現(xiàn)代制造業(yè)的支柱。

考慮到這一切，擁有一個值得信賴的數(shù)控加工合作伙伴在您身邊可能會很棒。

利用數(shù)控加工助力您的業(yè)務(wù)

您已充分了解數(shù)控加工如何實現(xiàn)精準(zhǔn)、快速和可擴展性?，F(xiàn)在只需行動起來。數(shù)控加工不僅能為您帶來競爭優(yōu)勢，還能 STYLECNC，我們專門提供符合您確切需求的數(shù)控加工服務(wù)。

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