精确为王 揭开CNC数控加工之谜

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我们经常会听到自行车的零配件使用了CNC技术，那么CNC到底是什么玩意？我们与Staitline’s的合伙人Dennis Paulson进行了探讨交流，Dennis Paulson先生拥有超过23年的机械车间工作经验。他把这23年中的大部分时间都花在了数控机床（CNC machines）的运行以及产品开发方面。Straitline除了生产自己的脚踏、把立、导链器等配件外，还为航空航天业及监控行业提供产品。实事求是地说，Straitline对于数控机床是有一定了解的。

首先，数控机床是什么，它们又是如何工作的呢？

CNC是computer numerical control（计算机数字控制）的简写。数控机床(CNC machines)主要运用于金属构件的制造，但是也用于其他许多行业，如纺织业及食品与饮料制造业。简单地说就是一个电脑控制一个非常精密的电机（这种电机也被称为伺服电动机），然后转动附于机框上的滚珠螺杆（外形似常规螺丝但螺纹是半圆形的而非‘V’形，且螺纹中填充滚珠轴承以减少摩擦并可消除冲撞）。这个螺杆使控制杆按要求来回反复运动。电脑也可以控制一个可以使零件或刀具转动的转动轴。当两个或两个以上的轴联合起来使用时几乎所有形状的零件都可制造出来。

相较于铸件或锻件数控加工有哪些优势？

数控加工相较于铸件或锻件有两个主要优势——灵活性和精确度。 尽管铸件和锻件并未完全取代数控加工技术生产的零件，但是它们的确减少了数控加工或传统加工所需的时间。数控加工出来的产品在表面光洁度方面表现几乎完美，显得非常一致且精确。但是铸件或锻件相较而言就会粗糙一些，通常需要抛光或是在一些研磨介质上打磨以达到更好的表面光洁度。

数控机床有不同的类型嘛？

在制造业中有多种多样的数控机床。我们非常有幸能够拥有和使用绝大部分种类的数控机床，但是我在此略去那些过于专业的机床而主要关注那些更为通用的设备。一般来说，最基础的数控机床是两轴车床，然后发展到三轴的立式加工中心（简称VMC’s）。我们可以在VMC上再增加第四个可转动的轴，从而就有了四轴VMC。四轴VMC再往上就是四轴HMC（卧式加工中心）。这些机器通常有两个或两个以上的可自动更换的工作托盘以做进一步的加工。按此发展我们又有了五轴机床，转动轧机和多任务机床。五轴机床可以是VMC’s也可以是HMC’s，并且在刀具头或工作托盘上有一个额外的转动轴。这就可以在一次操作中对工件的更多面进行处理从而能生产出非常复杂的工件。转动轧机是一种能将生产圆形零件的铣削工作与一些研磨工作结合起来的车床。这些机床通常是五轴或六轴机床。MTM’s是制造界中最先进最伟大的机器。它们通常有七到九个轴，可用于生产任何东西。他们将五轴机床的优势与全面转动能力结合起来了。这种机床生产的零件大部分都经过了大量的铣削和车削处理并且将在一个加工周期中完成。至于数控机床的价格，达到工业质量标准的两轴机床价格从40000美元到100000美元不等，并且价格在此之上没有上限。如今数控机床的价格可达到数百万美元。几乎所有在先进制造业中得到应用的机床都能自动更换工具且能清除工作区中的金属屑及刨花。

CNC机床可以生产哪种零件？

几乎所有东西都可以通过数控机床制造出来，比如把立、脚踏、飞轮、刹把等等。我们几乎在所有的产品生产中运用了数控机床技术，除了螺丝的生产。数控机床可以制造螺丝，但是相较而言冷镦（一种类似于锻造法的技术）更具成本效益。即使塑料零件也是我们用数控注塑机生产出来的，而生产这些零件的模具又是通过我们的数控金属切削机床生产出来的。

CNC也有一些不足之处，比如你很难用它来造出一个非常尖锐的内角，因为旋转刀具经常在被切割的尖角上留下旋转的纹路。而且，那些并不需要特别精确制造的不规则形状的产品可以通过锻造法或铸件法更快的生产出来。这些零件通常在铸造或锻造后再通过数控机床来加工出精确的尺寸特征。几乎所有材料都可以通过这样或那样的方法制作出来，我们通常加工铝、钢和塑料，且其中的任何一种都有成千上万种的合金或聚合物。

南宫云遥

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