CNC 铣削：定义、工艺、应用

CNC 铣削涉及使用计算机化和多点切割工具切割工件。 该过程以其准确度和精度而著称，是多个行业不可或缺的一部分，最著名的是汽车和航空业。

本文介绍了在为您的项目选择 CNC 铣削工艺之前您需要了解的所有信息。

什么是数控铣削？

CNC铣削 是一种减材制造工艺，将传统铣削与计算机数控 (CNC) 技术相结合。它涉及使用旋转切削工具从金属、塑料、木材或其他材料的实心块中去除材料，以制造精密的零件和产品。与操作员手动控制机器的手动铣削不同，CNC 铣削是完全自动化的。机器的运动由预编程的 G 代码引导，该代码规定了刀具路径、速度和切削深度，确保一致且高度准确的结果。

CNC 铣床有多种类型，从简单的 3 轴机床到更复杂的 5 轴机床，可实现更高的精度并制造复杂的零件。CNC 铣削零件具有较高的公差，因为铣床可以实现 +/- 0.001 英寸到 +/- 0.005 英寸之间的公差（某些机床可以实现 +/- 0.0005 英寸的公差）。

CNC 铣削广泛应用于航空航天、汽车和电子等行业，因为它能够以最少的人工干预生产出复杂、高质量的部件。通过利用 CAM（计算机辅助制造）软件，设计文件被转换成 G 代码，使整个过程变得精简和高效。

CNC 铣削是如何工作的？

除了 CNC 钻孔和车削，CNC 铣削构成了 数控加工 过程。 但是，与其他机制相比，它具有独特的机制。

该过程的工作原理是使用计算机控制的旋转圆柱形切削工具从工件上移除零件，该工具可沿多个轴旋转和移动。

CNC 铣削可分为三个重要步骤：

第 1 步：准备 2D 或 3D CAD 模型

使用 CAD/CAM 软件（例如 Autodesk Inventor 或 SolidWorks）创建最终产品的可加工 2D/3D 工程图。

准备用于 CNC 加工的 CAD 文件 取决于你的软件。 一方面，一些软件可以将 2D 图像转换为 3D CAD 文件。 另一方面，某些软件允许您追踪 2D 图像以将其转换为 3D 文件。

还有一张提供给操作员的技术图纸，其中包含以下信息：

• 零件的关键特征/尺寸
• 公差
• 线程的指示
• 整理偏好
• 施工线

第 2 步：将您的设计导出为 CNC 兼容的文件格式

除非采用兼容的 CNC 加工文件格式，否则 CNC 铣床无法理解您设计的模型。 因此，有必要使用 CAD/CAM 软件将您的 CAD 模型导出为 CNC 兼容的文件格式。 此类格式的示例是 STEP 和 STL。

如果软件无法将设计转换为此类格式，您可以使用多种在线服务，例如 Cadex转换器 以及 Convert.emachineshop.com 网站.

在转换时，该文件将指导机器进行与过程相关的旋转和线性运动、切割顺序、刀具路径、机器和工件速度。

第 3 步：设置 CNC 铣床并操作 CNC 铣床

操作员将切削工具连接到主轴并将工件放在工作台上。 然后他们将设置机器以启动加工程序并开始铣削。

CNC 的类型 铣削操作

数控铣削有多种操作，设置和应用各不相同。以下是常见的数控铣削操作类型。

面铣

在面铣中，切削刀具（面铣刀）的旋转轴垂直于工件表面。

面铣刀具有独特的设计，其特点是可互换的刀片。它使用多个切削齿进行切削。因此，面铣削零件具有更高质量的表面光洁度。此外，该过程受到严格控制，可轻松生产出您想要的表面。

平铣

平面铣削是用于铣削平面水平面的柱膝操作。 切削刀具平行于工件放置。 因此，切削是从工件的一端到另一端发生的。 操作员可以纵向、横向或垂直给工作台送料。

角度铣削

角度铣削涉及使用刀具以一定角度铣削平坦表面。 这个过程就像平面铣削，唯一的区别是角度设置。

角铣刀有两种：单角铣刀和双角铣刀。单角铣刀的斜面上有齿，侧面较大且平坦，适合在 45 度角处加工⁰ 或60⁰.

双角铣刀具有带圆锥面的 V 形齿，是铣削 45°、60° 和 90° 平面的更好选择。

成型铣削

成型铣削是在工件上制作不规则轮廓的更好方法。 轮廓可以弯曲或用直线弯曲。 轮廓可以是凹的或凸的，并且由与这些形状相反的齿制成。 因此，要制造具有凹刃的产品，成型铣刀应该具有凸刃。

成型铣削比常规铣削稍微慢一点（大约 20 到 30%），因为制作曲面的切削更复杂。

其他类型

您还可以使用其他类型的铣削加工工艺。 以下是重要的：

• 槽铣： 在槽铣削中，刀具的宽度小于工件的宽度，用于在工件上开槽。
• 侧铣： 它适用于铣削加工，可在工件上产生平坦的垂直表面。您可以通过旋转工作台的垂直进给丝杠来控制切削深度。
• 排铣：联动铣削涉及在同一个心轴上使用两个切削工具来切削水平表面。 该组合具有无限潜力，并减少了铣削过程所需的时间。

有哪些 数控铣床 机

铣床包括多个切削工件的部件。 每种类型的铣床都有独特的设置，进一步实现不同的操作。 以下是您可以为项目考虑的常见类型。

立式铣床

立式铣床是一种三轴机床，工作台和手臂连接到立柱上，主轴是立式的。

一方面，相对于手臂，工作台沿 z 轴上下移动。  

另一方面，对于主轴，工作台的运动取决于立式铣床的类型。例如，当使用转塔立式铣床时，主轴是静止的，而工作台沿 x 轴移动。在床式立式铣床中，工作台可以在 x 轴上移动，主轴沿着臂的方向在 y 轴上移动。

立式铣床因其精度而适用于复杂的操作。 此外，它们还适用于在垂直表面和棱角形状上工作。

卧式铣床

卧式铣床类似于立式铣床。 但是，通用的可以沿 z 轴旋转。 因此，它们是 4 轴铣床。 它们还有一个水平方向的主轴。

这些机器的通用性不如立式机器。 然而，它们更适合重型加工。  

更多： 卧式与立式铣削——它们有什么区别

多轴 数控铣床 包装机械

多轴数控铣床可以不同角度切割，沿不同切角移动。 多轴铣床有以下几种：

2轴铣床

2 轴铣床可以作为工件在 x 轴和 z 轴上工作。因此，它们可以沿一个方向垂直和水平切割。它们是最简单的 CNC 铣床类型。

3轴铣床

3 轴铣床可以在 x、y 和 z 轴上移动。 因此，它们可以在任何方向垂直切割工件。

它们是最常见的多轴铣床。 但是，它们也有一些局限性，例如角度均匀会降低切割某些复杂零件的能力。

4轴铣床

四轴铣床的主轴可以在工件不移动的情况下沿上下、左右、前后三个轴移动。 它还可以沿 X 轴或 A 轴旋转。 因此，它是进行切口和其他复杂铣削操作的合适选择。 这些机器快速、精确、准确。

五轴数控铣床

5 轴铣床的主轴和刀具沿三个轴移动，并允许沿两个轴（x 轴、y 轴和 z 轴中的任何一个）旋转。 它们可以加工多个零件，是最完整的多轴数控机床。

炮塔铣床

转塔铣床具有固定主轴，允许工作台在两个方向上移动：水平（垂直于主轴）和垂直（平行于主轴）。这种设计使其能够执行各种加工操作，例如钻孔、镗孔和轮廓加工，使其适用于金属加工和制造中的不同项目。

床身铣削 包装机械

床身铣床的主轴可上下移动且与工作台平行，但工作台本身只沿垂直于主轴的方向移动。这种配置可为较大的工件提供更高的稳定性，尤其适用于重型铣削任务，从而确保生产环境中的精度和效率。

数控铣床 组件

该机器包含多个具有不同功能的组件以执行切割操作。 每个 CNC 铣床在这些组件的复杂性和设计上都不同。 尽管如此，它们的功能并没有改变。 以下是您将在其中看到的一般组件

车架

框架负责机器的稳定性和刚度。 它容纳其他组件，例如底座、可拆卸立柱和主轴箱（容纳主轴的重要组件）。

主轴

主轴是铣床的整个旋转单元，包括固定切削工具和其他部件的轴。 它可以是水平的也可以是垂直的，这取决于铣床。 电机使主轴在 CNC 控制器确定的轴上旋转。

轴

一般轴是 x（垂直）、y（水平）和 z（深度）。 但是，根据某些机器，还包括其他旋转轴； A、B 和 C。

不同的机器可以根据其复杂程度沿轴旋转。 例如，4 轴 CNC 铣床可以在 A 轴上旋转，而 5 轴可以在 A 和 C 轴或 B 和 C 轴上旋转。

列

这些柱子位于底座上，底座上装有冷却剂储液罐和泵。 因此，它在切割过程中起到支持机器冷却的作用。 该列可以是单个的。 然而，这取决于机器的复杂性。

数控控制面板

CNC 包括 CNC 显示器和用于输入数据和代码的编程按钮。因此，它控制铣削过程。因此，它是机器的神经系统。 

自动换刀装置 (ATC)

• 鼓空管： 它们适用于需要少于 30 把刀具的铣削。
• 链式ATC： 它们适用于需要超过 30 把刀具的铣削。 它们要么安装在立柱上，要么单独安装到机器上。

以上是区分不同类型ATC的一般情况。 但是，刀具数量会根据铣床的设计和制造商而改变。

刀架

刀架将切削刀具固定在 CNC 机床上。 有不同的设计和尺寸，三种主要类型的刀柄是：BT、CAT 和 HSK。

• BT 刀柄： 这是行业中的标准尺寸，其设计坚固，并配有采用公制螺纹的固定旋钮。
• BBT 刀柄： 这些升级版本包括与主轴的双接触点，提高了稳定性和刚性。它们非常适合 CNC 铣削应用。
• HSK 刀柄（空心锥柄）： 欧洲设计的 HSK 刀架具有与 BT 刀架相同的角度，但在法兰处具有额外的定位槽，使其适用于公差严格的高速加工。

表

工作台是您放置工件并使用夹具或虎钳夹紧的坚固底座。 表的类型及其附加功能取决于机器。 例如，一些桌子使用 T 型槽以便于夹紧。 另一个例子是卧式数控铣床，使用具有极大灵活性的 Tap-holes 托盘。

冷却液箱

冷却液箱包含铣削过程中供应给切削表面或主轴的冷却液。由于铣削会产生热量，因此冷却液箱有助于冷却表面并延长机器的使用寿命。冷却液箱的尺寸各不相同。最佳尺寸应根据加工操作量身定制。

材料选择 数控铣床

由于可用材料种类繁多，选择合适的材料可能具有挑战性。 以下是您可以使用的因素和可用的常用材料。

• 零件功能： 正确的材料必须具有有助于其在使用环境中发挥作用的固有功能。 例如，在考虑耐腐蚀性时，不锈钢优于碳钢。
• 应力负荷： 适用于高应力的部件必须采用在应力下稳定的材料。如果做不到这一点，就会导致变形或开裂。
• 尺寸公差： 尺寸公差有助于铣削过程中的准确性。 因此，组装这些部件变得容易。 不了解的可以看文章 CNC加工尺寸公差 or 联系我们.
• 工作温度。 材料熔化温度必须低于数控铣床的工作温度。 这将有助于防止铣削过程中的变形。
• 成本权衡： 成本是指导选择的最重要因素。 但是，请确保在预算范围内选择具有最佳机械性能的最佳材料。

CNC 铣削适用于多种材料。 常见的包括：

• 金属制品: 铝、不锈钢、工具钢。 低碳钢、黄铜、铜
• 塑料: ABS、聚碳酸酯、尼龙
• 其他： 陶瓷、复合材料、酚醛塑料  

的优缺点 数控铣床 在生产过程中

由于其优点，该过程是许多工业生产过程的重要组成部分。 尽管如此，它也有其缺点。 以下是该过程的一些优点和缺点。

优势

• 准确度和精度

数控铣床具有更高的精度和精度。 因此，他们可以根据自己的技术规格制造零件。 因此，他们可以铣削公差低至 0.0004 的零件。 此外，作为一个自动化过程可以减少人为错误的机会。

• 快速高效

与传统铣床相比，数控铣床操作速度更快、效率更高，这主要是因为它们能够通过自动换刀装置 (ATC) 容纳多个切削刀具。一旦设计完成编程，这些机器就可以在极少的人工监督下连续运行，从而最大限度地提高生产力和资源效率——这对于大型项目尤其有价值。

• 大相容材料

该工艺与许多兼容材料兼容，例如塑料、复合材料和金属。 因此，一旦您有了一块材料，CNC 铣削可能是完美的工艺。  

• 广泛的设计能力

CNC 铣削可适应各种设计，从简单的形状到复杂的三维形状。其先进的多轴操作可创建复杂的几何形状，而这些形状使用传统加工方法很难实现或无法实现。

• 目标材料多样性

这种铣削工艺适用于多种材料，包括金属、塑料、玻璃、木材和石材。这种多功能性使制造商能够根据其特定应用选择最合适的材料，从而提高整体产品质量。

缺点

• 材料浪费

该过程是减材的，即发生材料去除以形成所需的部件。 因此，与其他制造方法相比，例如 3D打印服务，材料浪费很大。   

• 高水平的维护

CNC 铣床需要高水平的维护才能保持其良好运行。 机器很贵。 因此，保养很重要。   

• 复杂的设置：

CNC 机床的初始设置和编程可能非常复杂且耗费资源，由于相关成本和时间投入，它们不太适合小规模生产。

• 批量生产效率低下

CNC铣削擅长生产单个组件，但对于大批量生产来说效率低下，因为许多机器设计为一次处理一个部件，从而导致产出率较低。

数控铣削技术的应用

铣削精度高，精度高，公差大。 因此它的应用范围很广。 以下是它的一些工业应用。

航空航天

计算机数控铣削适用于使用钛和铝等材料制造许多航空部件。 这些材料轻巧耐用。 由于对准确度和精密度的高要求，该过程被认为是合适的。  

汽車

汽车行业采用铣削加工是因为需要效率而不损失精度。因此，它适用于使用该工艺制造的产品，包括内饰板、气缸盖、驱动桥、悬架部件、排气部件和变速箱。  

农产品

CNC铣削加工适用于制造齿轮和轴、螺母和螺栓以及法兰等通用零部件。此外，它既适合大规模生产，也适合短期生产。

医疗行业

假肢等医疗部件需要精确而独特的设计。因此，CNC 铣削是此类部件的更好方法。设计得以保留，并且具有生产力和效率。

CNC 铣削成本是多少？

CNC 铣削成本取决于材料成本、设计和机器等因素。 以下是对这些因素及其影响的简短分析。  

零件设计

设计零件非常昂贵。 您可以将 CAD 文件外包给设计师或自己制作以绕过成本。 此外，您还需要考虑检查和验证零件的制造工程师以及将 CAD 文件转换为 CAM 文件的程序员的成本。 但是，许多 CNC 铣削服务已将其纳入其报价平台。  

设计复杂性

复杂的产品设计需要一台能够有效铣削产品的机器。 复杂度越高，铣床的精密度越高，成本也越高。

此外，复杂的设计会增加完成生产所需的时间，而且由于 CNC 铣削服务按小时收费，因此成本会增加。

对于拥有 CNC 铣床的公司，机器消耗的功率会增加。

生产量

当您将大订单外包给 CNC 铣削服务时，由于每件铣削产品的成本降低，大订单的成本低于小订单。这是基于规模经济。CNC 铣削具有高度可重复性，从而缩短了生产时间。

数控铣床 

数控铣床有多种类型，每种都有不同的属性和成本。 决定您使用的机器类型的最重要因素是前面解释过的设计复杂性。

CNC 铣削服务按小时计算铣床的成本（有时包括操作员的成本）。 该服务根据购买成本计算使用铣床的成本以及每年应运行多长时间。 例如，在欧洲，3 轴机器的成本约为每小时 40 美元，而 4 轴和 5 轴机器的成本在每小时 75 至 120 美元之间。

但是，在某些情况下它们可能更便宜。 例如，RapidDirect 等中国 CNC 铣削服务提供 3 轴机床，每小时 8-10 美元，5 轴机床，每小时 30 美元。

材料

可用性、市场成本和可加工性都是影响材料成本的重要属性。材料成本是按块计算的。

有两种主要类型 数控材料：塑料和金属。一方面，塑料价格便宜、可加工性高、可用性高。因此，它们的材料成本低。例如 ABS（17 美元）、Delrin（27 美元）尼龙 6（30 美元）。另一方面，金属比塑料更昂贵。常见的例子是每块铝 6061（25 美元）、铝 7075（80 美元）和不锈钢 304（90 美元）。

表面处理选项

整理选项，例如 阳极氧化 以及 粉末涂料 有助于消除 CNC 铣削痕迹或改善零件的美观。 然而，它们也会增加您的 CNC 铣削成本。  

额外的完工成本

运输成本也会增加整体 CNC 铣削成本。运输成本取决于 CNC 铣削服务的距离、截止期限和材料重量。

上述因素在数控铣削成本中起着重要作用，在制定预算时应深入考虑。 但是，如果您仍然想知道成本以及如何降低成本，您应该检查多少 CNC加工成本计算，与专家交谈或 得到一个瞬间 报价.

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