什麼是 CNC 加工：基礎、類型和應用

數控加工

CNC加工是一種先進的減材製造工藝，使用電腦控制的工具機操作和操縱材料。電腦程式指導切削刀具和其他機器部件的操作。  

這個自動化且高精度的過程從零件的電腦輔助設計 (CAD) 開始，然後是 CNC 程式創建、機器設定、加工過程，最後是精加工步驟。 

CNC 加工不僅是一種能夠實現嚴格公差的精密工藝，而且具有可重複性、成本效益高、不易出錯、設計和材料通用性強等特點。 

其多功能性延伸至各種可用的操作—數控銑削、CNC車削、數控孔加工等等。這些工藝可以根據零件的複雜程度組合使用。 

由於 CNC 加工具有如此多的選項和功能，因此值得從加工專案一開始就聘請 CNC 加工專業人員來優化時間、材料選擇、成本等。

繼續閱讀有關 CNC 加工的更多詳細資訊以及它如何為您的專案增加價值。 

 

什麼是數控加工？

電腦數控 (CNC) 加工是一種先進的減材製造工藝，製造商重視其成本效益、精度和準確度。他們用它來製造上市產品，並 原型. 

該過程涉及一種特定的機制，使 G 代碼程序能夠控制精確的材料去除操作。 

G代碼是CNC工具機中使用的特殊數控程式語言。它是一種“幾何代碼”，用於指示工具機的位置、速度和時間。 

大多數 CNC 加工都是透過傳統切割操作進行的，但也有雷射切割、水刀切割和電火花加工 (EDM) 等操作，其聯繫在於電腦控制的精度。 

數控工具機的基本部件包括輸入設備、工具機控制單元 (MCU)、驅動系統、工具機、回授系統和顯示單元。對於CNC車床等傳統工具機，還包括尾座、主軸箱、卡盤和冷卻系統。 

CNC 加工因其能夠重複生產精確的零件、處理不同種類的操作而廣受歡迎 物料並大規模、經濟高效地運作。 

 

CNC加工的歷史 

數控 (NC) 工具機的先驅可以追溯到 20 世紀 40 年代，當時技術進步尚未帶來現代數控加工能力。許多最初的數控加工成果被廣泛歸功於約翰·帕森斯 (John Parsons) 及其穿孔卡的創新。 

打孔卡

CNC加工最初用於銑床自動化，旨在縮短設計和向銑床輸入指令的時間。最初，對專業機械師的要求是一個巨大的挑戰。 

這促使麻省理工學院（MIT）開發一種用於自動座標產生的程式語言。 

隨著時間的推移，電腦得到了顯著的進步，變得更加普及，使得 CNC 加工變得高效、多功能且經濟高效， CNC精密加工零件. 

 

CNC工具機基礎知識及工作流程

從根本上講，CNC工具機的設計目的是使用CNC程序來加工零件。數控工具機的製造流程可分為四個主要步驟：CAD 模型設計、CNC工具機準備、CAD 檔案轉換為CNC程式以及加工作業。 

在這些步驟中，多個機器部件協同工作以實現最終結果。 CNC控制器讀取程序，工具機軸以預定方向移動，切削刀具在主軸上旋轉（如適用），工作台固定工件等等。 

步驟1：CAD模型設計 

CAD 模型

第一步是產生 3D CAD 設計，其中包含幾何類型、要加工的材料量以及幾何尺寸和公差 (GD&T) 等資訊。 

步驟2：CAD檔案轉換

下一步是為 CAD 模型產生 G 程式碼。您需要向 CNC 機床輸入它能夠理解的指令。此過程涉及 CAM（電腦輔助製造）程序，該程序位於機床的電腦中。轉換是手動還是自動完成取決於特定的 CNC 工具機。 

步驟3：CNC工具機準備

CNC 機器設置

當談到為 CNC 機器準備任務時，這主要需要確保 CNC 程式已上傳到機器。 

第 4 步：加工操作

加工操作前，需要先設定工具機進刀運動。然後，數控工具機即可執行程序，使用 G 代碼指令加工工件。 

有關 CNC 編程的更多信息

CNC編程是指應用一組指令來指導CNC加工過程。 CNC工具機最受歡迎的程式語言是G代碼，也稱為RS-274D。 G代碼通常以字母“G”開頭，每個代碼指示特定的工具機運動。 

以下是一些常見的 G 代碼及其含義： 

一些 G 代碼及其含義

除了 G 代碼外，還有 M 代碼（雜項代碼）。這些命令用於非幾何操作，例如關閉工具機和啟動冷卻液。 

這些代碼以“M”開頭。以下是範例：

M00——程式停止

M02——程序結束

M05—主軸停止

 

CNC加工中的公差

公差規範是CNC加工CAD綜合設計的核心。設計師必須了解主要公差類別的應用及其成本影響。 

更嚴格的加工公差通常成本更高，因為實現更具挑戰性。如果未提供公差，建議至少採用±0.1毫米的標準公差。否則，設計師應提供包含三個公差的二維圖。 

定義 CNC 加工零件的主要公差類型是尺寸公差、幾何公差 (GD&T)、表面紋理公差、配合和極限公差（孔/軸系統）以及位置和基於基準的公差。  

尺寸公差

它適用於直徑、厚度、長度和其他特徵尺寸。角度公差和線性公差屬於此類。如果圖紙中未註明，機械師應使用 ISO 2768-1 來規定一般公差。 

表 1：CNC 加工中的線性公差

幾何公差（GD&T）

GD&T 類別用於描述特徵的方向、位置和形狀。特定考慮的公差包括形狀公差、位置公差、方向公差和跳動公差。 

與 ISO 1101 相關的英國標準 BS 8888 定義了 GD&T。 

表面紋理公差

表面紋理公差定義了 CNC 加工零件的表面光潔度或粗糙度。這些公差的管理標準為 BS EN ISO 1302，現為 ISO 21920-1:2021。 

配合和極限公差（孔/軸系統）

這些公差適用於兩個配合部件，由 BS EN ISO 286（以前稱為 BS 4500）定義。這裡適用間隙配合、過渡配合和過盈配合。 

表 2：ISO 孔公差表的一部分（來源： https://www.tribology-abc.com/calculators/iso_holes.htm)

位置和基於基準的公差

這些公差與特徵相對於其他特徵的位置有關。 

 

CNC加工有哪些優勢？

數控 精密加工 CNC加工服務能夠將企業推向意想不到的高度，因為它們具備許多優勢，例如能夠提供一致、精度最高的加工結果，能夠靈活應對各種需求，並且還能有效節省成本和時間。以下列出了CNC加工的優勢。 

卓越的精度 

與替代技術或更多手動加工方法相比，CNC工具機的精度通常是使用者和零件客戶注意到的第一個優勢。 

CNC加工以電腦控制為核心，可達到高達±0.0025毫米的公差！手工加工甚至無法達到這樣的精度。因此，無論生產次數多少，加工結果始終保持一致。 

節省成本和時間

CNC 加工可以節省大量成本和時間。程序準備就緒後，機器只需極少的人工即可完成剩餘工作。由於無需處理人為錯誤，零件可以在規定時間內生產。此外，還可以避免與人為錯誤相關的成本。 

還有各種增強方法 CNC加工成本 產品節省，包括；

• 優化設計元素 
• 正確選擇材料 
• 大量生產
• 使用自動換刀裝置
• CNC工具機的預防性維護與保養

多功能－材料選擇

製造商可以使用多種材料進行 CNC 加工，並取得顯著成效。無論是不銹鋼、鋁合金和鈦合金等金屬，還是聚酰胺、丙烯酸和 PEEK 等塑料，CNC 加工通常都是零件生產的首選。 

 

CNC加工的缺點/限制是什麼？

CNC 加工受到其初始成本高、速度慢以及需要培訓的限制。 ;

初始成本高

CNC 工具機的購置成本很高，後續的安裝成本也令人望而生畏。然而，值得注意的是， 大型CNC加工 通常適合大規模生產。 

相關閱讀： 

小批量數控加工

相對較慢的過程

與壓鑄和注塑等替代方法相比，CNC 加工可能比較慢。 

培訓要求

需要CNC工具機師

儘管數控加工已自動化，但並非人人都能勝任。事實上，機械師是公認的專業人士，他們精通數學、機械軟體、機器維護，並且具備解決問題的技能。 

尤其如此 多軸加工， 例如， 三軸 加工。甚至 3軸數控加工 需要超出普通工廠工人的專業水準。 

閱讀更多： 

3 vs 4 vs 5 CNC加工, 

3軸與5軸數控加工

CNC工具機的主要類型

CNC工具機種類繁多，每種工具機都用於不同的任務，包括CNC車床、CNC銑床、CNC磨床、CNC鑽床和CNC走心式車床。其他工具機還包括電火花加工工具機 (EDM)、等離子切割機、雷射切割機、水刀切割機和數控刳鉋機。  

數控車床

數控車床專為車削加工而設計，此加工過程需要使用固定式切削刀具加工旋轉工件，從而產生對稱形狀。根據CNC車床的優點和特點，CNC車床可分為以下幾類：

• 車床 – 一種使用馬達代替皮帶輪驅動系統的標準車床類型
• 工具室車床 – 專為製造工具和模具以及類似的小批量、高精度作業而設計 數控加工車間. 
• 轉塔車床 – 此類型具有獨特的工具系統，可實現更完美的零件生產

轉塔車床

• 快速車床 – 它具有簡單的設置，可實現快速、高效的車削作業
• 數控車削中心 – 這款工具機比其他工具機更先進，配備轉塔功能和銑削能力，並可配備雙主軸。有些機床是垂直的，有些是水平的。 

數控銑床 

數控銑床使用旋轉刀具從工件上去除材料，從而加工出從簡單到複雜的幾何形狀。它適用於加工從金屬到非金屬的各種材料。 

CNC 銑床的兩大類是立式加工中心 (VMC) 和水平加工中心 (HMC)。 

立式加工中心 (VMC) – 主軸垂直放置

臥式加工中心 (HMC) – 主軸水平放置

臥式加工中心（HMC）

CNC磨床

CNC磨床包含一個砂輪，該砂輪借助電腦控制精確地去除工件上的材料。該機器可以進行平面磨削、外圓磨削、無心磨削、內圓磨削和特殊磨削。 

CNC磨床

CNC鑽床

數控鑽孔機用於在材料上鑽孔，並能製造複雜的零件。 

CNC鑽床

CNC瑞士車床 

CNC 瑞士車床或瑞士車床專門用於製造微小、複雜的零件。  

電火花加工機（EDM） 

此技術利用電火花將工件加工成設計的形狀，非常適合加工傳統方法無法加工的硬質材料。 

等離子切割機 

在 CNC 等離子切割中，精確控制的高速電離氣體（等離子）噴射可切割導電材料。 

數控等離子切割機

激光切割機 

雷射切割機使用可控的強雷射來切割或雕刻材料。電腦程式控制雷射頭的運動，引導雷射熔化或汽化材料。 

水刀切割機

強力噴射通常與磨料結合使用，由電腦控制切割材料。它可以切割花崗岩、金屬、複合材料和木材。 

數控路由器

CNC 雕刻機通常用於木工行業，可進行精確切割、雕刻和輪廓加工。它們也可用於其他軟質材料。 

不同的CNC加工操作

由於零件種類繁多，CNC加工工序數量眾多。這些工序大致可分為車削、銑削、孔加工和其他。 

CNC車削操作

這些操作由旋轉的工件和固定的切削刀具定義。切削刀具改變工件表面，去除材料。車削操作可生產圓柱形或圓形零件，例如軸和桿。 

軸

以下是 CNC 列表 車削類型;

• 鏜 
• 鑽孔 
• 切割/切斷
• 埋線拉提 
• 開啟 

數控銑削操作

In CNC銑削工件靜止不動，多點切削刀具移動/旋轉。旋轉刀具以剝離的方式從工件上去除材料。 

CNC銑削操作非常適合在工件上加工凹槽、底切和平面。與CNC車削一樣，銑削可用於多種材料，包括金屬、塑膠和木材。 

CNC銑削中的具體選項是：

• 板坯（週邊）銑削
• 面銑
• 平銑
• 角銑削
• 型腔銑削

CNC加工孔加工

CNC加工的多功能性體現在其能夠加工孔洞的能力上，通常使用鑽頭。除了鑽頭加工之外，CNC還可以透過鉸孔和鏜孔進行加工。 

鑽孔可形成基本孔，而鉸孔和鏜孔可改善現有孔。 數控鏜孔 減少缺陷，降低表面粗糙度。這是一個非常緩慢的過程，就像鉸孔一樣，其作用是提高孔的表面品質和尺寸精度。 

其他CNC加工操作

其他 CNC 加工操作不在上述基本類別中，但它們在 CNC 製造中同樣重要。最受歡迎的操作包括：

• 電火花加工 (EDM)
• 研磨  
• CNC激光切割
• CNC水刀切割 

數控水刀切割

• 數控等離子切割 
• 數控珩磨
• CNC拉削

閱讀更多: 

銑削與車削, 

CNC加工與注塑成型, 

 

CNC加工材料

CNC加工材料主要為金屬和塑膠。金屬零件因其強度、耐用性、耐熱性和硬度而廣受青睞。而塑膠加工零件則因其重量輕、耐化學腐蝕和電絕緣性而廣受青睞。 

用於數控加工的金屬合金

最常見的 CNC 金屬合金零件有：

鋁合金

鋁合金在CNC加工中很常見，因為它們具有良好的加工性能、較高的強度重量比、耐腐蝕性和導電性。這類合金的CNC加工服務通常著重於5083鋁、6061鋁、7075鋁和6082鋁。 

CNC 加工鋁製零件

合金鋼

除了碳之外，合金鋼還含有其他合金元素，以增加硬度和耐用性。儘管合金鋼的耐腐蝕性和耐化學性較差，但它具有良好的機械性能。數控加工所使用的合金鋼種類有4140和4340。 

軟鋼 

低碳鋼是低碳鋼的別稱，是一類可焊接和可加工的金屬。低碳鋼也很常見，尤其是在CNC加工中常用的1018鋼。

不銹鋼

不銹鋼合金加工零件以其強度和耐腐蝕性而聞名。這些金屬還具有可焊接性和高度可加工性。一些常見的選擇包括 鋼材CNC加工 包括不鏽鋼304、不鏽鋼316、不鏽鋼303、雙相2205不鏽鋼。 

工具鋼

工具鋼極為堅硬，具有優異的耐磨性和耐熱性。這種材料可用於製造高度可靠的模具、鑄模和其他製造工具。 D2工具鋼和A2工具鋼是最受歡迎的選擇。 

CNC 加工用塑料

CNC加工的常見塑膠有：

• ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯） 
• 乙縮醛/POM（聚甲醛） 
• PC（聚碳酸酯） 
• PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）或丙烯酸 
• HDPE（高密度聚乙烯）
• PEEK（聚醚醚酮）

這些塑膠和其他塑膠各有優缺點，因此在選擇之前需要考慮幾個方面。選擇用於數控加工的塑膠時，需要注意的要點如下：

1. 外觀 
2. 可加工性
3. 耐溫性
4. 收縮
5. 價格 

 

CNC加工的不同應用 

多功能性、精確性、成本效益、 CNC加工切削速度與CNC加工進給速度 適用於各行業的廣泛應用，包括航空航太、汽車、醫療保健、電子、國防、能源、自動化和機器人、海洋和體育。 

電子產品CNC加工

下表總結了這些應用程式： 

行業	數控加工應用
航太	起落架零件、座椅框架、駕駛艙零件、引擎零件
汽車業	汽缸蓋、活塞、懸吊零件、變速箱蓋、方向盤
醫療保健	骨科植入物、手術器械及影像設備零件
電子產品	散熱器、外殼
防禦	車輛零件、武器零件
能源	鑽井設備、閥門
自動化與機器人	齒輪、機器人框架
船舶與航海設備	發動機零件、螺旋槳
體育	滑板、齒輪、高爾夫球桿頭
消費產品	電子產品、廚房電器

 

CNC加工成本是多少？ 

CNC加工成本可以用零件成本或小時成本來衡量。由於涉及許多因素，每種方法的答案各不相同。 

每小時成本主要取決於 CNC工具機類型 所用材料及其附帶的專業知識。每件產品的費率取決於原材料等因素 材料、零件的複雜度以及生產量。 

當然，價格範圍是有的，但這些只是基準。高於這些起點，CNC加工成本會根據批量大小而有很大差異， CNC零件的生命週期以及原材料的可用性/成本。 

為了準確估算 CNC 加工成本，最好從經驗豐富的 CNC 加工服務提供者那裡獲得見解。 

 

結語

CNC加工是許多行業的標誌性技術，為眾多應用提供精準、耐用且美觀的零件。航空航太、汽車、國防和機器人等產業只是這項技術的受益者。 

無論您正在尋找客製化 CNC 加工零件還是大量生產的零件，我們總能為您提供解決方案。 

諮詢專家。立即聯絡 ProleanTech！