12 種CNC工具機解釋：哪一種最好？ 

數控機床是現代減材製造設備，可自動控製刀具路徑和運動以進行材料移除。你可以找到 不同類型的CNC工具機 在工業工廠和 數控加工車間，每個都有特定的製造目的。然而，所有這些都用於根據提供的 G 和 M 代碼將毛坯工件材料加工成最終零件。

了解CNC工具機的功能、優點、缺點和可能的應用有助於更好地決定哪些工具機或哪些組合可以滿足您的製造需求。

繼續閱讀，我們將詳細闡述 12 種不同的 CNC 機床，並在最後提供有關為您的專案選擇最佳工具機的簡短指南。

什麼是CNC工具機？

CNC 工具機是一種電腦化製造系統或設備，可透過自動材料移除過程將工件轉換為設計的形狀。 G 和 M 代碼指示主軸沿著預定路徑移動不同的軸，而不是由操作員處理主軸和工件夾持運動。除了刀具運動之外，定位、對準、速度、進給和其他變數也是自動的。

CNC 整合可實現更快、更準確的生產、適應多種工具以及光滑的加工表面光潔度。

接下來，我們將簡要討論 12 種不同的 CNC 工具機類型。

1. CNC銑床

銑床是最常見的CNC設備。他們使用連接到 CNC 控制主軸的多點旋轉切削刀具。因此，主軸可以跨多個軸（3 個、5 個或更多）移動以去除材料。

磨機的兩種主要類型是直立式和臥式；水平銑削涉及與工件表面平行的刀具，在立式機床中是直角的。其他常見類型有手動銑床、萬能銑床和萬能銑床。

此外，數控銑床還可以使用對應的刀具進行切削、面銑、鉸孔、鑽孔、倒角、攻牙等操作。

優點

• 它支援多種切削刀具，包括立銑刀、端面銑刀、飛刀、螺紋絲錐和鉸刀。
• 複雜形狀和定制更高軸的機器。
• 可加工大型和重型零件。

缺點

• 主軸靈活性和刀具移動距離限制了零件的尺寸。
• 絲槓和螺帽可能會在 CNC 銑削過程中造成間隙誤差。 

應用領域

• 將扁平工件轉換為複雜的形狀、輪廓和輪廓。
• 汽車、航空航太、醫療和工業的快速原型設計。
• 全面生產汽車和客製化機械零件。

 品牌與成本

山崎馬扎克公司（日本）、山東鑫發（中國）和Datron Dynamics（美國）是銑床市場的主要品牌。一台標準 CNC 銑床的成本約為 30,000 至 80,000 美元。

2. CNC車床和車床

車床、車床和車削中心都指類似類型的CNC工具機，它們用於創建軸對稱形狀，例如圓錐體、軸和圓柱體。連接到轉塔站或（刀架）的固定工具從旋轉工作桿供應材料並形成所需的形狀。

數控車床的主要類型有臥式、直立式、斜床身、多軸、走心式。它們中的每一個都最適合某些特定的加工要求。例如，瑞士車削是加工小型和微型特徵的理想選擇。

數控車床執行端面、車削、切割、鑽孔、螺紋切削、滾花、錐度、倒角和鏜孔等操作。

優點

• 對稱形狀的高精度和重複性。
• 車床或CNC車床具有更好的切削速度，也可以加工硬質材料。
• 它們比銑床更緊湊、尺寸更小。

缺點

• 車床的能力僅限於圓柱形物品
• 處理和操作比較複雜，需要專業人士。
• 初始機器設定和模具成本較高

應用領域

• 汽車懸吊部件、車架、齒輪和引擎部件。
• 具有內部特徵的客製化空心圓柱形零件
• 機械和工具部件

 品牌與成本

Haas Automation（美國）、DMG Mori（德國）和 SMTCS（中國）是受歡迎的車床和CNC車床品牌。機器的成本因軸能力、床尺寸和型號而異。然而，典型的 3 軸車床的成本從 38000 美元到 60,000 美元不等。

3. CNC調銑複合機

如前所述，銑床擅長加工平面和複雜的輪廓，而車床最適合加工軸對稱的工件。然而，CNC車銑複合工具機或車銑中心可以透過結合車床和銑床的功能來生產兩種幾何形狀。

在車銑數控操作中，工件和切削刀具都可以旋轉。它們以相反的方向旋轉以去除材料。同時，車削和銑削兩種刀具均可與複合機床相容。

優點

• 綜合能力減少了機器停機時間並提高了生產速度。
• 與其他標準 CNC 機床相比，精度提高到 0.001”。
• 更好的表面光潔度和最小的不規則性

缺點

• 與標準銑床相比，它的主軸運動自由度較低。
• 大型加工刀具很難容納在車銑中心中。

應用領域

• 高度複雜且精確度敏感的零件，例如飛機葉輪和醫療植入物。
• 汽車齒輪、引擎氣門、軸承、齒輪等

品牌與成本

這種複雜設備的成本比其他類型的CNC工具機高，一台工業規模的工具機超過 100,000 萬美元。然而，小型的售價約為 40,000 美元。此外，DMG Mori（德國）和 Yamazaki Mazak（日本）是兩個領先的數控複合機製造商品牌。

4.CNC銑床

數控銑床的工作原理與CNC銑床相同。不同之處在於刳鉋機加工較軟的材料且 Z 軸運動有限。它在主軸上包含一個旋轉工具，可以沿著不同的軸移動。

CNC 銑床的類型有：自動換刀裝置 (ATC)、嵌套式和工業式。他們每個人都有不同的工具和生產能力。銑機可以執行仿形、雕刻、螺紋加工、開槽、3D 雕刻、坡銑、端面加工和許多其他操作。

優點

• 提高軟質工件、塑膠、鋁、橡膠、木材等的加工速度並最大限度地減少浪費。
• ATC 的使用顯著減少了停機時間並提高了生產力。
• 刳鉋機是一種經濟高效的機器，適用於複雜而精確的零件製造。

缺點

• 主軸運動自由度較小限制了深孔和切口的加工。
• 它正在改變加工硬質材料，機器也噪音很大。

應用領域

• CNC 計數非常適合平坦表面的零件
• 木製、金屬和塑膠家具和裝飾品。
• 3D 品牌標牌、標誌和廣告面板

品牌與成本

Camster、APSX、HAAS自動化和Bantam工具是生產和銷售數控銑床的主要品牌。價格因機器尺寸、床尺寸、軸能力和其他各種因素而異。小型路由器的典型價格範圍為 10,000 美元以上，標準工業規模路由器的價格範圍為 80,000 美元以上。

5.CNC等離子切割機

等離子體是高溫電離氣體流（高達 40,000° F）。數控等離子切割機利用經由噴嘴引導的受控等離子流對導電工件進行熱切割和成型。

數控等離子切割機使用等離子割炬將等離子射流撞擊到工件上，由CNC系統控制。當氣流在等離子炬中壓縮時，連接的電極會產生火花，並在離開噴嘴之前使氣體電離。

優點

• 由於等離子切割不涉及工具和工件之間的直接相互作用，因此切割區域附近沒有機械應力。
• 更快的切割速度、更乾淨、更精確的切割
• 它可以切割剪切無法切割的不規則形狀和彎曲形狀。

缺點

• 這些類型的CNC工具機只能切割導電工件。
• 等離子噴流的高溫會導致加工區域附近硬化。
• 它不適用於薄板和太厚的工件，典型範圍為1至50毫米。 

應用領域

• 鈑金外殼、管道和支架切割
• 結構支撐、樑和麵板
• 汽車車身面板、車架和排氣部件。

品牌和成本

受歡迎的等離子切割機品牌有 ESAB、Cruxweld 和 Lincoln。隨後，小型 CNC 等離子切割機的售價約為 12,000 美元，隨著機器尺寸 CNC 製造能力的增加，成本可能會超過 50,000 美元。

6.CNC雷射切割機

數控雷射切割機也使用強熱來切割和成型材料，但它們提供比等離子切割機更高的精度。 CNC 控制的雷射頭決定聚焦雷射光束的路徑，從而創建所需的切割、形狀、雕刻或圖案。

根據雷射介質（或雷射光源）不同類型的雷射切割機；二氧化碳。光纖、釹 (Nd: YAG)。二氧化碳。雷射器適合簡單的切割並且消耗較少的粉末，而光纖和Nd:YAG需要更多的功率並且能夠進行複雜的切割。

優點

• 速度比等離子更快，精度更高
• 細緻的切割和雕刻，表面光滑
• 雷射切割機不僅可以切割金屬和合金，還可以切割其他材料 CNC加工材料 如塑膠和複合材料。

缺點

• 加工黃銅和銅等高反射材料具有挑戰性。
• 雷射不適用於較厚的板材和工件
• 聚合物和塑膠在此過程中會產生有害排放物。

應用領域

• 標誌、標誌、符號、文字、藝術品等的切割、蝕刻、雕刻和標記。
• 汽車、航空航太、電子和醫療產品的原型設計。
• 藝術和雕塑
• 家具、櫥櫃和管道製造

 品牌與成本

雷射切割設備製造領域的熱門品牌有 Prima Industries、Ambada、Trumpf 和 Coherent。簡單雷射的成本從 10,000 美元到 18, 000 美元不等，而工業規模的機器成本從 60,000 美元到 200,000 美元甚至更多。

7. CNC放電加工機

放電加工機 (EDM) 利用電火花依預定路徑腐蝕材料。當高壓通過時，工件電介質內的電線或電極會產生火花。火花（也稱為電弧）透過局部加熱使材料熔化並汽化，溫度可達12,000 華氏度。

常見的放電加工數控機床類型有線切割放電加工機、沉模放電加工機和鑽孔放電加工機。因此，電火花加工可產生微腔、小孔、深槽、內部通道和其他各種特徵。

優點

• EDM 可以製造具有複雜特徵的複雜零件，從而提供更高的設計靈活性。
•  加工過程中無機械應力
• 材料的韌性和硬度不影響結果。

缺點

• 只有導電材料才適合 EDM 加工製程。
• 與等離子和雷射切割機相比，切割速度較慢。
• 高能耗

應用領域

• 醫療和牙科植入物、起搏器和神經刺激器。
• 射出成型模具、鑄造模具、擠壓模具和其他類型的模具
• 電氣連接器、感測器等

品牌和成本

Makino、JK Machines、FANUC 和 Accutex 是製造 EDM 機器的一些流行品牌。同時，它們的成本從 90,000 美元到 150,000 美元不等。然而，小型機器也有低於 50,000 美元的價格。

8.CNC水刀切割機

數控水刀使用高壓水柱切割堅硬而厚的材料。水柱通常與微磨珠混合，例如氧化鋁、碳化矽，甚至鑽石。

這種非剪切、非熱切割製程適用於熱敏性工件。例如熱塑性塑膠、橡膠、鎂合金等。

優點

• 水刀可以加工較厚的板材，根據材料類型，厚度可達 12 英吋。
• 它可以使用多種材料，包括複合材料、熱固性材料、橡膠、陶瓷和泡沫。
• 無熱影響區，成本低

缺點

• 機器的速度和生產率比雷射和等離子切割機慢。
• 由於高壓而存在零件故障的風險
• 其準確度相對較低。

應用領域

• 航空航太零件，如渦輪葉片和結構複合材料零件
• 密封件、墊圈和齒輪切削
• 結構和建築項目
• 樂器、銘牌、石雕、陶瓷藝術品等

品牌和成本

受歡迎的CNC水刀機品牌有 KMT Waterjet、OMAX、Jet Edge 和 WARD Jet。同時，機器的成本從 50,000 美元到 1,80,000 美元不等，甚至更多 

9. 數控磨床

數控磨床或磨床不是直接對工件進行切割或整形的數控機床，而是用於使尺寸精確並獲得光滑的表面光潔度。數控磨床包括一個頂部有磨料層的旋轉輪。當零件被送入該砂輪時，磨料會去除少量材料。因此，使用較細的磨料可以產生鏡面般的光潔度。

砂輪的形狀取決於需要磨削的零件的幾何形狀，無論它們需要內磨還是外磨。此外，輪子上使用的典型磨料是石英、沙、石榴石和剛玉。

優點

• 除了精加工和拋光外，磨床還可以去除微裂紋和表面不規則之處。
• 磨床可以透過少量材料去除來達到指定的公差。
• 銳角和邊緣的倒圓角

缺點

• 材料去除緩慢使其不適合重型加工任務。
• 它會產生碎屑、灰塵和噪音，需要經常清潔。

應用領域

• 汽車齒輪、煞車系統零件、軸承、曲軸等的表面精加工
• 醫療設備零件、手術器械及植入物。
• 製造工具、聯軸器、沖模和模具。

品牌與成本

如果您正在尋找 CNC 磨床，山崎馬扎克 (Yamazaki Mazak)、哈斯自動化 (Haas Automation) 和 DMG Mori 都是頂級製造商。成本從 6,000 美元起，隨著自動化和規模能力的提高，成本將超過 50,000 美元。

10. CNC鑽床

鑽床或數控鑽頭用於使用合適尺寸的鑽頭來加工圓柱形孔，包括通孔和盲孔。在不同類型的CNC工具機中，它們專門用於鑽孔、鉸孔、鏜孔和內螺紋任務。

CNC控制主軸固定鑽頭並向下旋轉，其螺旋槽結構向上切削材料。此外，麻花鑽頭、磚石鑽頭、鉚釘鑽頭、環形鑽頭、階梯鑽頭和啄鑽頭是常見的鑽頭類型。 

此外，多軸鑽頭、搖臂鑽頭、微型鑽頭和螺旋鑽頭是鑽床的主要變體。

優點

• 它可以在各種材料金屬、塑膠、複合材料等上創建精確的孔。
• 鑽孔過程的自動化可實現低至 0.001 毫米的嚴格公差。
• 此鑽孔機可適應各種形狀和尺寸的鑽頭。

缺點

• 機器複雜、維修頻繁
• 孔的直徑和深度限制

應用領域

• 汽車、造船和飛機零件
• 家具、機械和工具
• 鉚釘、緊固件等的組裝孔
• 內螺紋攻牙孔

品牌與成本

Okuma、Haas、Amada 和 DMG Mori 是 CNC 磨床的熱門品牌。一個基本的 CNC 鑽頭大約花費 15,000 美元。然而，具有大直徑和深度能力的先進多軸鑽床的成本超過 50,000 美元。

11. 多軸機器

典型的 CNC 工具機具有 2 或 3 軸運動（主軸或刀具運動）。同時，任何超過三軸的機器稱為多軸機器。通常，3 軸和 4 軸 CNC 工具機在製造業中很受歡迎。不過，它們還具有 5、5+3、2、6、7 和 9 軸配置。

這些複雜的機器具有更大的運動靈活性，零件的複雜性也更高。它們可以產生複雜的特徵，如深通道、不規則輪廓、輪廓和底切。

優點

• 多軸機床的單一設定可以加工具有複雜幾何特徵的數控零件。
• 生產速度快、精度高
• 簡單的工具和固定裝置

缺點

• 操作機器需要很高的安裝成本和熟練的操作員。
• 電腦數控系統的複雜代碼增加了設定和定位錯誤的風險。

應用領域

• 適用於飛機、醫療設備和國防設備的精確客製化零件。
• 汽車引擎箱體、內裝件、化油器外殼、汽缸蓋等
• 珠寶、家具、裝飾零件及產品

品牌和成本

山崎馬扎克、哈斯、埃馬克和牧野是一些流行的多軸工具機品牌。這些機器的成本通常在 1,20,000 美元到 7,00,000 美元之間。

12.CNC3D列印機

3D列印機不是傳統的數控機器類型，它是一種積層製造設備，這意味著機器透過添加後續材料層來建造設計。 3D列印機可以透過完整的自動化過程生產複雜的幾何形狀。 

隨後，選擇性雷射燒結（SLS）、直接金屬雷射燒結（DMLS）、立體光刻（SLA）和多射流融合（MJF）是3D列印機的常見類型。它們各自具有不同的建構機制和材料相容性。

優點

• 複雜的幾何形狀和設計自由度
• 簡單且最少的工具要求
• 材料浪費最少

缺點

• 3D列印並不適合所有類型的材料，僅限於塑膠和少數金屬。
• 3D列印的零件需要後處理，也不適合大規模生產。

應用領域

• 用於結構和性能測試的各種設計的快速原型製作。
• 無人機、PC 和其他電子產品外殼
• 客製化醫療植入物和手術用品
• 飛機和太空船零件

品牌和成本

如今，3D 列印機更加常見，並且有不同的尺寸和變化。一台簡單的3D列印機價格約為5,000美元，而工業印表機的價格從20,000美元起，超過120,000美元。此外，受歡迎的 3D 列印機品牌有 FlasForge、3D Systems、Markforged 和 Raise 3D。

CNC工具機常用零件

任何CNC工具機都包含多個單獨的組件，這些組件協同工作來執行加工過程；機械硬體、電路、感測器、電腦軟體等

以下是最常見的組件；

床

床身是一個剛性且穩定的平面，通常由鑄鐵合金製成。它提供了一個用於固定材料的底座，並包含不同的夾具、固定裝置和槽。

輸入設備

它是 CNC 機器組件，接受 CNC 程式的輸入（G 和 M 代碼指令行）。通常，它是使用無線系統、USB 連接埠或有線傳輸來完成的。

機器控制單元

工具機控制單元是整個CNC系統的中心，由電子元件和電腦軟體組成。它解釋上傳的程序並使用伺服馬達繼電器和反饋感測器控制加工。此外，它還控制啟動、速度、進給等。

顯示單位

它是一個液晶顯示屏，顯示所有即時加工數據以進行監控。操作員可以驗證氣象機是否正常運作。

控制面板

它是機器控制單元、顯示器、單元、介面和輸入關鍵字的組合。此外，控制面板是 CNC 系統的基本單元。

機床

工具機是指直接參與加工過程的一組機械硬件，包括主軸、驅動器和馬達以及工作台滑軌。

驅動系統

驅動系統負責透過軸控制方便操作員對工具機進行定位和搬運。伺服馬達、電子電路、繼電器、螺絲、步進器和其他不同的設備共同構成了這個系統。

反饋系統

回授系統是指涉及多個感測器、變換器和繼電器的加工控制閉環系統。它們記錄並向機器控制單元提供有關工具運動、位置和其他資訊的即時回饋。

查

卡盤主要用於車削中心和車床。它為工件提供固定夾具。

主軸箱

主軸箱固定並居中工件以實現精確定位和對準，它包圍機器主軸並對其進行粉末處理。

尾座

另一種工作支撐機構，與另一端的主軸箱完美排列。

尾座套筒

它是一個末端呈圓錐形的長圓柱形零件，安裝在尾座上，與卡盤軸線和主軸在同一直線上。

腳踏開關或踏板

它可以打開卡盤爪並方便工件夾具的拆卸。每當卡盤需要啟動、停止或拆卸時，操作人員會用腳踩下開關或踏板。

選擇最佳CNC工具機類型的要點

以下是選擇可以滿足您的製造需求的CNC工具機的一些關鍵考慮因素；

確定您的材料類型

首先，考慮您要使用機器加工哪種材料。工作的物理和機械特性對選擇有很大影響。有些機器僅適用於金屬工件，而有些則可以處理多種材料類型。

確定零件的複雜性

您的零件設計是否具有複雜且多種幾何特徵？如果是的話，簡單的機器無法製作它們。您可能需要 4、5、6 或更多軸 CNC 工具機。此外，複雜的 3D 輪廓需要複合車銑床或多種類型 CNC 工具機的組合。

考慮產量

您是否使用 CNC 工具機進行快速原型製作、小批量生產或大規模生產？明確定義您的生產量，較大的產量需要具有快速生產週期和可重複性的機器。在大量生產中，製造商經常使用 ATC 和簡化的進料整合。

精度要求

精度要求與嚴格的公差相關。如果您的零件需要精確的零件，請檢查CNC工具機的功能，看看它們是否在您所需的範圍內。機器的剛性和穩定性對於對抗振動和實現嚴格的公差也至關重要。例如，車銑複合中心具有剛性且精度高。

零件尺寸和尺寸

想像一下，您選擇了一台高精度且相容的機器，但其加工區域（床身尺寸）小於零件的尺寸。因此，在圖面中確定尺寸和零件尺寸，然後考慮床身尺寸、刀具移動靈活性和刀具通道。

預算

列出滿足上述所有要求的不同機器型號後，請考慮它們的價格。嘗試平衡機器的功能與最佳價格，但不要犧牲基本要求。此外，考慮以後的能源、營運和處理成本也是明智的。

為什麼不考慮CNC加工服務？

複雜的CNC加工零件需要先進的CNC設備或多台工具機的使用。因此，了解機器功能和操作對於獲得準確的結果也至關重要。不過，您可以考慮 CNC加工服務 來自二級製造商，以利用他們的機械和專業知識。它允許您將您的設計轉換為實際的功能部件和產品，而無需擁有機器。

RapidDirect 是一家總部位於中國的領先製造公司，擁有先進的製造工廠，擁有 200 多個類別的 20 多台CNC工具機。我們一直與全球汽車、航空航太、醫療、硬體、電子和其他多個行業合作，提供CNC工具機零件。此外，我們的工程師和操作員在加工專案方面擁有二十多年的經驗。 

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