12种数控机床详解：哪一种最好？ 

CNC 机床是现代减材制造设备，可自动控制刀具路径和移动以去除材料。您可以找到 不同类型的数控机床 在工业工厂和 数控机床车间，每种工具都有特定的制造目的。但是，它们都是根据提供的 G 和 M 代码将毛坯工件加工成最终零件。

了解 CNC 机床的功能、优点、缺点和可能的应用有助于更好地决策哪种机床或哪种组合可以满足您的制造需求。

继续阅读，我们将详细介绍 12 台不同的 CNC 机床，并在最后提供一份关于如何为您的项目选择最佳机床的简短指南。

什么是数控机床？

CNC 机床是一种计算机化的制造系统或设备，可通过自动材料去除过程将工件转换为设计形状。G 和 M 代码可指示主轴沿预定路径移动不同的轴，而不是操作员处理主轴和工件夹持运动。除了刀具运动外，定位、对准、速度、进给和其他变量也是自动的。

CNC 集成可实现更快、更准确的生产、适应多种工具以及实现光滑的加工表面光洁度。

接下来，我们将简单讨论 12 种不同的数控机床类型。

1.数控铣床

铣床是最常见的 CNC 设备。它们使用连接到 CNC 控制主轴的多点旋转切削刀具。因此，主轴可以跨多个轴（3、5 或更多）移动以去除材料。

铣床主要有两种类型：立式铣床和卧式铣床；卧式铣床的铣刀与工件表面平行，在立式铣床上呈直角。其他常见类型包括手动铣床、万能铣床和万能铣床。

此外，数控铣床还可以通过相应的刀具进行切割、面铣、铰孔、钻孔、倒角、攻丝等操作。

优势

• 它支持多种切削刀具，包括立铣刀、面铣刀、飞铣刀、丝锥和铰刀。
• 复杂形状和定制高轴机器。
• 可以加工大型、重型零件。

缺点

• 主轴灵活性和刀具移动距离限制了零件的尺寸。
• 丝杠和螺母可能会在 CNC 铣削过程中引起间隙误差。 

应用

• 将平面工件转换成复杂的形状、轮廓和轮廓。
• 为汽车、航空航天、医疗和工业提供快速成型。
• 全面生产汽车和定制机械零件。

 品牌与成本

山崎马扎克公司（日本）、山东精发（中国）和 Datron Dynamics（美国）是铣床市场的主要品牌。标准 CNC 铣床的价格约为 30,000 至 80,000 美元。

2. CNC 车床和车床

车床、车床和车削中心都是指类似类型的 CNC 机床，它们用于制造轴对称形状，例如圆锥、轴和圆柱。固定在转塔站或（刀架）上的固定工具从旋转工作杆送入材料并制造所需的形状。

卧式、立式、斜床身、多轴和瑞士式是 CNC 车床的主要类型。每种类型都最适合某些特定的加工要求。例如，瑞士式车削非常适合小型和微型特征。

数控车床可执行端面加工、车削、切断、钻孔、螺纹切削、滚花、锥度加工、倒角和镗孔等操作。

优势

• 对称形状的高精度和重复性。
• 车床或数控车床具有更快的切削速度，并且还可以加工硬质材料。
• 它们比铣床更紧凑、体积更小。

缺点

• 车床的能力仅限于加工圆柱形物品
• 处理和操作更加复杂，需要专业人员。
• 初始机器设置和工具成本较高

应用

• 汽车悬架部件、车架、齿轮和发动机部件。
• 具有内部特征的定制空心圆柱形零件
• 机械和工具部件

 品牌与成本

Haas Automation（美国）、DMG Mori（德国）和 SMTCS（中国）是受欢迎的车床和 CNC 车床品牌。机器的成本因轴容量、床身尺寸和型号而异。然而，典型的 3 轴车床的成本在 38000 美元到 60,000 美元之间。

3. CNC调校铣削复合机

如前所述，铣床擅长加工平面和复杂轮廓，车床则最适合加工轴对称物品。然而，CNC 车铣复合机或车铣中心可以结合车床和铣床的功能来生产这两种几何形状。

在车铣复合数控加工中，工件和刀具均可旋转，它们以相反方向旋转以去除材料。同时，车削和铣削两种刀具均可与复合机床兼容。

优势

• 综合能力可减少机器停机时间并提高生产速度。
• 与其他标准 CNC 机床相比，精度提高至 0.001”。
• 表面光洁度更好，不规则性最小

缺点

• 它的主轴运动自由度比标准铣床低。
• 大型加工刀具难以在车铣中心容纳。

应用

• 高度复杂且精密敏感的部件，如飞机叶轮和医疗植入物。
• 汽车齿轮、发动机气门、轴承、齿轮等。

品牌与成本

这种复杂设备的成本高于其他类型的数控机床，一台工业级机床的成本超过 100,000 万美元。然而，小型机床的价格约为 40,000 万美元。此外，DMG Mori（德国）和 Yamazaki Mazak（日本）是两家领先的数控复合机床制造商品牌。

4. CNC路由器

CNC 路由器机器的工作原理与 CNC 铣床相同。不同之处在于路由器机器加工的材料较软，Z 轴运动受限。它在主轴上包含一个可沿不同轴移动的旋转工具。

CNC 路由器的类型包括：自动换刀器 (ATC)、嵌套和工业。它们各自具有不同的工具和生产能力。路由器可以执行轮廓加工、雕刻、螺纹加工、开槽、3D 雕刻、坡道加工、端面加工和许多其他操作。

优势

• 提高软工件、塑料、铝、橡胶、木材等的加工速度并减少浪费。
• 使用 ATC 可显著减少停机时间并提高生产效率。
• 该路由器是一种用于制造复杂且精确的零件的经济高效的机器。

缺点

• 主轴运动自由度较小，限制了深孔和切口的加工。
• 它正在变成加工坚硬的材料并且机器也很吵。

应用

• CNC 计数非常适合平面部件
• 木制、金属和塑料家具及装饰品。
• 3D 品牌标牌、徽标和广告牌

品牌与成本

Camster、APSX、HAAS 自动化和 Bantam 工具是生产和销售 CNC 路由器的主要品牌。价格因机器尺寸、床身尺寸、轴能力和其他各种因素而异。小型路由器的典型价格范围为 10,000 美元以上，标准工业尺寸路由器的价格范围为 80,000 美元以上。

5.数控等离子切割机

等离子是高温电离气体流（高达 40,000°F）。CNC 等离子切割机利用通过喷嘴引导的受控等离子流对导电工件进行热切割和成型。

CNC 等离子切割机使用等离子炬将等离子射流击入工件，由 CNC 系统控制。当气流在等离子炬中被压缩时，连接的电极会产生火花，并在离开喷嘴之前使气体电离。

优势

• 由于等离子切割不涉及工具和工件之间的直接相互作用，因此切割区域附近没有机械应力。
• 切割速度更快，切割更干净、更精确
• 它可以切割剪切无法实现的不规则和弯曲形状。

缺点

• 这些类型的数控机床只能切割导电工件。
• 等离子射流的高温会导致加工区域附近出现硬化现象。
• 它不适用于薄板和太厚的工件，典型的范围是 1 到 50 毫米。 

应用

• 钣金外壳、管道和支架切割
• 结构支撑、横梁和面板
• 汽车车身板件、车架、排气部件。

品牌和成本

流行的等离子切割机品牌有 ESAB、Cruxweld 和 Lincoln。因此，小型 CNC 等离子切割机的价格约为 12,000 美元，随着机器尺寸 CNC 制造能力的提高，成本可能会超过 50,000 美元。

6.数控激光切割机

CNC 激光切割机也使用高热来切割和塑造材料，但它们的精度比等离子切割机更高。CNC 控制的激光头决定聚焦激光束的路径，从而形成所需的切口、形状、雕刻或图案。

根据激光介质（或激光源）的不同，激光切割机可分为不同类型：CO₂、光纤、钕（Nd：YAG）。CO₂ 激光器适用于简单切割，消耗的粉末较少，而光纤和 Nd：YAG 则需要更大的功率，能够进行复杂的切割。

优势

• 速度比等离子更快，精度更高
• 精细切割和雕刻，表面光滑
• 激光切割机不仅限于金属和合金，还可以切割其他 CNC加工材料 如塑料和复合材料。

缺点

• 加工黄铜和铜等高反射材料具有挑战性。
• 激光不适合较厚的板材和工件
• 聚合物和塑料在此过程中会产生有害排放物。

应用

• 切割、蚀刻、雕刻和标记徽标、标志、符号、文字、艺术品等。
• 汽车、航空航天、电子和医疗产品的原型设计。
• 艺术和雕塑
• 家具、橱柜和管道制造

 品牌与成本

激光切割设备制造领域中受欢迎的品牌有 Prima Industries、Ambada、Trumpf 和 Coherent。一台简单的激光器的价格在 10,000 美元到 18 美元之间，而工业级机器的价格则在 000 美元到 60,000 美元甚至更多之间。

7. CNC 电火花加工机

电火花加工机 (EDM) 利用电火花以预定路径腐蚀材料。当高压通过电介质时，工件内的导线或电极会产生火花。火花（也称为电弧）通过局部加热熔化并蒸发材料，温度可高达 12,000 华氏度。

常见的电火花数控机床类型包括线切割、电火花成型和钻孔电火花。因此，电火花加工可以形成微腔、小孔、深槽、内部通道和其他各种特征。

优势

• 电火花加工可以制造具有复杂特征的复杂零件，从而提供更高的设计灵活性。
•  加工过程中无机械应力
• 材料韧性和硬度不会影响结果。

缺点

• 只有导电材料才与电火花加工工艺兼容。
• 与等离子切割机和激光切割机相比，切割速度较慢。
• 高能耗

应用

• 医疗和牙科植入物、起搏器和神经刺激器。
• 注塑模、铸造模、挤压模及其他类型的工具
• 电连接器、传感器等

品牌和成本

Makino、JK Machines、FANUC 和 Accutex 是一些生产 EDM 机器的知名品牌。同时，它们的成本从 90,000 美元到 150,000 美元不等。不过，也有价格低于 50,000 美元的小型机器。

8.数控水射流切割机

CNC 水射流机使用高压水射流切割坚硬且厚的材料。水射流中通常混合有微磨料珠，例如氧化铝、碳化硅，甚至金刚石。

这种无剪切、无热的切割工艺适用于热敏性工件。例如，热塑性塑料、橡胶、镁合金等。纯水射流用于软材料，磨料水射流用于硬材料。

优势

• 水射流可以处理更厚的板材，根据材料类型，厚度可达 12 英寸。
• 它可以与多种材料一起使用，包括复合材料、热固性塑料、橡胶、陶瓷和泡沫。
• 无热影响区且成本低

缺点

• 机器的速度和生产率比激光和等离子切割机更慢。
• 由于高压，存在零件故障的风险
• 其准确度相对较低。

应用

• 涡轮叶片和结构复合材料部件等航空航天部件
• 密封件、垫圈和齿轮切削
• 结构和建筑项目
• 乐器、铭牌、石雕、陶瓷工艺品等。

品牌和成本

流行的 CNC 水射流机品牌有 KMT Waterjet、OMAX、Jet Edge 和 WARD Jet。同时，机器的成本从 50,000 美元到 1,80,000 美元或更多不等 

9. 数控磨床

CNC 磨床或研磨机不是直接切割或塑造工件的 CNC 机器，而是用于使尺寸准确并获得光滑的表面光洁度。CNC 磨床包括一个顶部有磨料层的旋转轮。当零件被送入该砂轮时，磨料会去除微量材料。因此，使用更细的磨料可以产生镜面般的光洁度。

砂轮的形状取决于需要磨削的零件的几何形状，无论是内磨还是外磨。此外，砂轮上常用的磨料有石英、沙子、石榴石和刚玉。

优势

• 除了精加工和抛光之外，磨床还可以去除微裂纹和表面不平整。
• 磨床可以通过去除少量材料来实现指定的公差。
• 锐角和边缘的圆化

缺点

• 材料去除速度慢，不适合重型加工任务。
• 它会产生碎片、灰尘和噪音，需要经常清洁。

应用

• 汽车齿轮、制动系统部件、轴承、曲轴等的表面处理。
• 医疗设备零件、手术器械和植入物。
• 制造工具、联轴器、模具和铸模。

品牌和成本

如果您正在寻找 CNC 磨床，Yamazaki Mazak、Haas Automation 和 DMG Mori 是一些顶级制造商。价格从 6,000 美元起，随着自动化程度和尺寸能力的提高，价格将超过 50,000 美元。

10. 数控钻床

钻机或 CNC 钻机用于使用合适尺寸的钻头来钻圆柱形孔（包括通孔和盲孔）。在不同类型的 CNC 机器中，它们专门用于钻孔、铰孔、镗孔和内螺纹加工任务。

CNC 控制的主轴固定钻头并向下旋转，其螺旋槽结构将材料向上切出。此外，麻花钻、砖石钻、铆钉钻、环形钻、阶梯钻和啄钻是常见的钻头类型。 

此外，多轴钻、径向臂钻、微钻和螺丝机钻是钻孔机的主要变体。

优势

• 它可以在各种材料（金属、塑料、复合材料等）上创建精确的孔。
• 钻孔过程的自动化可实现严格的公差，低至 0.001 毫米。
• 钻孔机可以适应多种形状和尺寸的钻头。

缺点

• 机器的复杂性和频繁维护
• 孔径及深度限制

应用

• 汽车、船舶和飞机部件
• 家具、机械和工具
• 铆钉、紧固件等的装配孔。
• 内螺纹攻丝孔

品牌和成本

Okuma、Haas、Amada 和 DMG Mori 是 CNC 磨床的热门品牌。一台基本的 CNC 钻机大约要花费 15,000 美元。然而，具有大直径和深度能力的先进多轴钻机则要花费超过 50,000 美元。

11. 多轴机器

典型的 CNC 机床具有 2 轴或 3 轴运动（主轴或刀具运动）。同时，任何超过 3 轴的机床都称为多轴机床。通常，4 轴和 5 轴 CNC 机床在制造业中很受欢迎。但是，它们还具有 5、3+2、6、7、9 和 12 轴配置。

这些精密的机器具有更大的运动灵活性，也具有更大的零件复杂性。它们可以生产复杂的特征，例如深槽、不规则轮廓、轮廓和底切。

优势

• 多轴机床的单一设置可以加工具有复杂几何特征的 CNC 零件。
• 生产速度快、精度高
• 简单的工装和固定装置

缺点

• 安装成本高并且需要熟练的操作员来操作机器。
• 计算机数控系统的复杂代码增加了设置和定位错误的风险。

应用

• 飞机、医疗设备和国防设备的精确定制零件。
• 汽车发动机箱体、内饰部件、化油器外壳、气缸盖等。
• 珠宝、家具、装饰零件及产品

品牌和成本

Yamazaki Mazak、Haas、EMAG 和 Makino 是一些受欢迎的多轴机床品牌。这些机床的价格通常在 1,20,000 美元到 7,00,000 美元之间。

12. CNC 3D 打印机

3D 打印机不是传统的 CNC 机器类型，而是一种增材制造设备，这意味着机器通过添加后续材料层来构建设计。3D 打印机可以通过完整的自动化过程生产复杂的几何形状。 

随后，选择性激光烧结 (SLS)、直接金属激光烧结 (DMLS)、立体光刻 (SLA) 和多喷射熔融 (MJF) 是常见的 3D 打印机类型。它们各自具有不同的构建机制和材料兼容性。

优势

• 复杂的几何形状和设计自由
• 简单且最低限度的工具要求
• 最少的材料浪费

缺点

• 3D打印并不适用于所有类型的材料，仅限于塑料和少数金属。
• 3D打印部件需要后期处理，也不适合大规模生产。

应用

• 快速制作各种设计的原型，以进行结构和性能测试。
• 无人机、PC和其他电子产品外壳
• 定制医疗植入物和手术用品
• 飞机和航天器部件

品牌和成本

如今，3D 打印机越来越普遍，有各种尺寸和型号。一台简单的 3D 打印机售价约为 5,000 美元，而工业打印机的价格从 20,000 美元起，甚至超过 120,000 美元。此外，流行的 3D 打印机品牌包括 FlasForge、3D Systems、Markforged 和 Raise 3D。

数控机床常用零部件

任何 CNC 机床都包含几个单独的组件，它们协同工作以执行加工过程；机械硬件、电路、传感器、计算机软件等。

以下是最常见的组件；

床

床身是一种刚性且稳定的平面，通常由铸铁合金制成。它为材料固定提供基础，并包含不同的夹具、固定装置和槽。

输入设备

它是 CNC 机器组件，用于接收 CNC 程序（G 和 M 代码指令行）的输入。通常，它是使用无线系统、USB 端口或有线传输来完成的。

机器控制单元

机床控制单元是整个数控系统的核心，由电子元件和计算机软件组成。它解释上传的程序，并使用伺服电机继电器和反馈传感器控制加工。此外，它还控制启动、速度、进给等。

显示单元

它是一个液晶屏，显示所有实时加工数据以供监控。操作员可以验证机器是否正常工作。

控制面板

控制面板是机床控制单元、显示单元、接口、输入关键字的组合，是数控系统的基础单元。

机床

机床是指直接参与加工过程的一组机械硬件，包括主轴、驱动器和电机以及工作台滑座。

驱动系统

驱动系统负责通过轴控制帮助操作员定位和操作机床。伺服电机、电子电路、继电器、丝杠、步进电机和其他不同设备共同构成了该系统。

反馈系统

反馈系统是指用于加工控制的闭环系统，涉及多个传感器、换能器和继电器。它们记录并向机器控制单元提供有关刀具移动、位置和其他信息的实时反馈。

夹头

卡盘主要用于车削中心和车床，用于夹持工件。

主轴箱

主轴箱固定并集中工件以实现精确的定位和对准，它包围机器主轴并对其进行粉末化。

尾座

另一种工作支撑机制，与另一端的主轴箱完美对齐。

尾座套筒

它是一种长圆柱形零件，末端呈圆锥形，安装在尾座中，与卡盘轴线和主轴处于同一直线上。

脚踏开关或踏板

它可打开卡盘爪并方便拆卸工件夹持装置。当卡盘需要启动、停止或拆卸时，操作人员用脚踩下开关或踏板。

选择最佳数控机床类型的关键点

以下是选择能够满足您的制造需求的 CNC 机床的一些关键考虑因素；

确定您的材料类型

首先，考虑一下您要用机器加工哪种材料。工件的物理和机械特性对选择有很大影响。有些机器只适用于金属工件，而有些机器可以加工多种材料。

确定零件复杂度

您的零件设计是否具有复杂且多样的几何特征？如果是，那么简单的机器无法加工它们。您可能需要 4、5、6 或更多轴的 CNC 机器。此外，复杂的 3D 轮廓需要复合车铣复合机或多种类型的 CNC 机器的组合。

考虑产量

您使用 CNC 机器进行快速原型制作、小批量生产还是全尺寸生产？明确定义您的生产量，大批量生产需要具有快速生产周期和可重复性的机器。在大规模生产中，制造商通常使用 ATC 和精简的进料集成。

精度要求

精度要求与严格的公差有关。如果您的零件需要准确且精密的零件，请检查 CNC 机器的功能，看它们是否符合您的要求范围。机器的刚性和稳定性对于抵消振动和实现严格的公差也至关重要。例如，车铣中心是刚性的，并提供高水平的精度。

零件尺寸和尺寸

假设您选择了一台高精度且兼容的机器，但其加工面积（床身尺寸）小于零件尺寸。因此，在图纸中确定尺寸和零件尺寸，然后考虑床身尺寸、工具移动灵活性和工具访问。

预算

在筛选出符合上述所有要求的不同机器型号后，请考虑它们的价格。尝试平衡机器的功能和最佳价格，但不要牺牲基本要求。此外，考虑以后将要花费的能源、操作和处理成本也是明智之举。

为什么不考虑 CNC 加工服务？

复杂的 CNC 加工零件需要先进的 CNC 设备或使用多台机器。因此，了解机器的功能和操作对于获得准确的结果也至关重要。但是，您可以考虑 CNC加工服务 借助二级制造商的机械和专业知识，您可以利用他们的机械和专业知识。它允许您将设计转化为实际的功能部件和产品，而无需拥有机器。

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