CNC精密零件的完整指南

CNC 精密零件无处不在,原因很容易理解:CNC 精密加工适用于各种金属和塑料,加工零件可以快速且经济地制造,无需工具。

借助 Tik Precision,您可以以合理的价格和较短的交货时间获得机加工零件和原型,我们拥有与各行各业客户合作的经验。但是,为什么要选择精密加工零件而不是模制或 3D 打印零件呢?有时选择通常是显而易见的,但有时很难做出决定。您如何实际设计用于工程的零件,无论是在内部还是外包给 CNC 精密零件制造商?

本指南介绍了 CNC 精密零件的基础知识:它们是什么,为什么公司需要它们,最好的加工材料,制造零件的典型公差,如何设计 CNC 精密零件等等。

什么是CNC精密零件?

CNC精密零件将无处不在。从微小的金属紧固件到飞机发动机部件,各种零件都采用机加工工艺制造。但究竟什么是工程,因此什么可以是 CNC 精密零件?

当我们谈论制造精密零件时,我们指的是比使用机械制造的物体更具体的东西。我们指的是使用铣床、车床和路由器等切割机制造的具体零件。这些设备几乎都以不同的方式工作,但它们的基本目的肯定是相同的:使用锋利的修整工具,它们从一块被称为工件的材料上切下部分。

即使在该定义内,CNC 精密零件也可以通过各种方法形成。工程过程可以变成手动的,机械师(建筑设备的熟练专业操作员)操作像磨机一样的机器,手动将工件切成所需的形状。或者它最终可能是数字化的,在这种情况下,电动数控机床会根据计算机指令自动切割精密加工零件。

如今,大多数复杂或定制加工零件都是用 CNC 设备制造的,但机械师仍然对某些工作进行手动加工,因为它可能比创建数字样式和编程数字齿轮更快。

CNC 精密零件可能会变成金属或塑料(有时也可能是其他组件),但它们必须由可以很容易地最终被最小化而不会剧烈变形的材料制成。

有时,零件碰巧在使用另一种制造程序制造后进行加工。例如,铸造或成型的物品可能具有某些细节或在后期加工到它们的精度。这些可以被描述为部分制造的零件或可能是 CNC 精密零件。

为什么要使用CNC精密零件?

公司、产品设计师、研发部门和其他专业人员可能使用机加工零件的原因有很多,CNC 精密零件的许多具体优势将在下一节中解释。

简而言之,CNC精密零件具有出色的强度,因为它们由实心块材料构成,并且可以生产出各种形状和厚度。它们可以包括非常详细的特征,并且可以由极其广泛的零件制成。少量制造的零件可能会很快被制造出来,因为它们不需要工具,如果加工速度降低,公差总是会非常严格。

公司也可能会使用机加工零件,因为机加工是一种久经考验的生产技术,几十年来一直是行业标准。因此,CNC 精密零件很可能符合行业特定的标准和认证。

CNC精密零件的优势

CNC 精密零件提供的特殊优势可能无法通过注塑成型零件或 3D 压印零件实现。此处将列出精密加工零件的一些主要优势。

1. 无最小起订量

CNC 精密零件的主要优点之一是能够在没有最低订购量的情况下购买它们。

对于成型的 CNC 精密零件,必须制造钢制模具——这个过程需要很长时间,通常要花费数万美元。然而,机加工零件恰好是直接从一个空白工件上切割下来的,这使得购买极少量甚至一次性零件具有成本效益。

当然,需要大量(塑料材料)零件可能意味着成型通常是一个更好的建议。但这位高管在提供没有起订量的高质量零件方面绝对是独一无二的,这使其成为小型企业、少量创作和原型制作的理想选择。

2. 好的原型

一些企业选择订购注塑成型的原型,但通常只有大公司才有能力这样做。工具的成本会使原型制作成本高得令人望而却步。

CNC精密零件作为代表模型是合适且价格合理的,因为它们总是可以通过一次性创建。加工通常也比成型快得多,这意味着研发部门可以快速迭代一个组件的多个版本,然后在继续创建之前对其进行任何肯定需要的测试或评估。

工程元素的多功能性还意味着公司可以订购几种不同金属合金或复合塑料的 CNC 精密零件,以查看哪种在测试条件下表现最佳。

3. 设计自由度

CNC 加工零件目前可以很容易地具有各种形状和尺寸。这可能是因为计算机数控加工毫无疑问不会受到诸如薄壁和锥形等极端成型风格的限制;制成的零件可以厚实而坚固,但功能也可以精细而全面。

尽管 CNC 加工零件在内部截面和深槽等方面存在一些限制,但加工仍然是几何形状最灵活的生产工艺之一。

另一方面,模制零件必须具有纤薄的壁,并且通常符合更严格的设计标准。

实际上,就设计独立性而言,通常被认为是最好的显影技术之一的三维打印具有这种局限性,主要是因为避免了悬垂。(对于更复杂和庞大的设计,可能需要大量的支撑结构,需要通过昂贵的后处理步骤将其移除。)

4.质量

CNC 加工零件可能会制造成非常高的常规。也许更重要的是,客户可以指定机械师需要满足的公差。这意味着机械师或设备所有者可能会在精密公差零件和个别特征上花费额外的时间。

虽然注塑模具也可以开发到有限的公差,但每个单独的模具不能保持这种高规则。从模具寿命到最后制造的模具可能缺乏早期单位的定义。

5. 交货时间

很容易证明 CNC 精密零件的生产速度比通过各种其他生产工艺(如成型)制造的零件更快。

这部分是由于没有劳动密集型工具,但制造过程本身也很高效:一些配备直线导轨的更快加工中心的快速加工速度约为每分钟 4,000 厘米(尽管零件不应该实际上以这些速度加工)。

加工的一步性质和 CNC 工程中心的速度相结合,使 CNC 精密零件成为制造速度最快的零件之一(小批量),缩短了业务交货时间,从而缩短了上市时间和实用的快速原型制作。

6. 改动

由于 CNC 加工零件是由数字 CAD 文件制成的,因此在制造之前对数字设计和样式进行更改确实是可行的。

当工程师可能想要对精密加工零件进行部分调整或可能创建多个版本时,这在研发和原型设计期间很有用。它还减少了浪费的可能性,因为有缺陷的零件最终产生的可能性较小。

这对于 CNC 加工零件包覆成型零件来说是一个显着的优势:工具不能总是很容易地更换,如果需要在最后一刻进行更改,那么创建新模具将是巨大的浪费。

7、实力

精密加工零件由称为坯料的实心材料切割而成,通常包含坚固或挤压的材料。这使得它们都非常强大,例如,与 3 DIMENSIONAL 已发布的部件相比,3DIMENSIONAL 发布的部件沿一个轴可能要弱得多,可以在下一个轴上构建一层。

许多 CNC 加工零件也比其铸造等效零件更坚固,因为设计零件必须具有纤薄的壁,因此在机械性能方面受到限制。

8.表面光洁度

CNC 加工零件避免了与成型这种类型相关的表面质量问题,例如分型线的流线、喷射和飞边。通过适度的后处理,精细加工的零件可以在表面区域完成方面达到极高的标准。

事实上,在进行任何后处理之前,加工还可以提供比 3D 图像打印更出色的表面积。3D 打印,尤其是 FDM 打印,可以在组件区域留下可见的涂层线,而最终必须通过打磨或化学处理来平滑这些线。制作的零件执行起来并没有真正体验到这些水平线。

如何造型CNC精密零件

最好采用面向加工的设计 (DfM) 原则:根据将要使用的开发方法设计零件。进行加工的零件需要进行不同的设计,例如与 3D 冲压有关的零件。

幸运的是,CNC 精密零件的造型肯定不会特别困难——只是因为碰巧要遵循特定的规则,所以很长。这些类型的规则概述如下。

底切

底切是工件中的斜线,无法使用普通切片工具执行(因为元件的一部分阻碍了它)。他们需要特殊的异径产品——例如 T 形产品——以及独特的设计和风格考虑。

由于修整工具将以标准尺寸制造,因此底切尺寸应以整毫米为单位以匹配设备。(对于频繁的斜线,这无关紧要,因为设备可以以微小的增量来回移动。)

底切宽度可能在 3-40 毫米之间,具体取决于切片应用,底切深度可达两倍大小。

如果可以完全避免底切,则机加工零件的制造速度可能会更快且更省力。

室壁厚度

与如果墙壁太坚固会变形的模制部件相反,机加工部件无法处理特别窄的墙壁空间。设计师应该防止薄壁空间,或者如果细长的表面恰好是风格的组成部分,则可以像注塑一样使用处理。

突起物

与薄壁表面区域一样,高突出区域难以加工,因为切割小工具的振动可能会损坏截面或可能导致精度降低。

型腔、孔和螺纹

在设计 CNC 加工零件时,重要的是要记住开口和型腔取决于切割设备。

腔体和凹槽很可能最终被精密加工成一个有趣的深度,是腔体宽度的四倍。由于所需的切割工具直径,更深的主要必然会以圆角结束 – 圆形而不是锋利的边缘。

由钻头制成的孔的深度也应该几乎不超过练习钻头厚度的四个实例。在可行的情况下,孔径应与正常的练习钻头尺寸相对应。

用于结合螺钉等紧固件的螺纹当然不需要变得超过直径的三分钟。

规模

CNC 加工零件的尺寸有限,因为它们在机器的建筑外壳内是假的。铣削零件的尺寸不应超过 400 x 250 x 150 毫米;车削零件的尺寸不应超过 Ø 500 mm x 1000 mm。

更大的产品尺寸可能更大,但是,这应该在制造之前与机械师讨论。

CNC加工零件资源

CNC 加工零件总是可以很容易地由许多不同的产品生产,包括合金和塑料材料。

然而,一些元素会比其他元素更容易装备。极硬的物质碰巧很难通过最小化系统渗透,并可能导致软件振动更多(从而降低质量)。具有极低熔点的极软件和材料在与所有还原单元接触时可能会变形。

下面列出了最常见的制造零件系数。其他部件也可以根据生产商的要求进行加工。

金属:铝、钢、不锈钢金属(17-4、Inconel 625 和 718)、镁、钛、锌、黄铜、青铜、铜。

塑料:ABS、PC、ABS+PC、PP、PS、POM、PMMA(亚克力)、PAGF30、PCGF30、铁氟龙、DHPE、HDPE、PPS、PEEK。(不太常见:PA GF50、PPS GF50。)

CNC精密零件区域饰面

CNC精密零件可能会在加工后进行处理,以改变其表面积纹理和外观。饰面始终可以是功能性的或装饰性的。

加工后:只是没有添加表面端。这通常是许多内部、非化妆品有用部件的理想选择。

喷砂:喷砂工艺涉及在精密加工零件中烧制研磨介质,使其具有哑光外观。可以调整该方法以提供特定水平的粗糙度。对于良好的功能来说,它可能并不完美,因为喷砂去除了耗材,因此会影响精密加工零件的几何形状。

阳极氧化:阳极氧化的电解钝化程序无疑适用于铝制零件,形成耐刮擦的彩色覆盖层。II 型阳极氧化产生耐腐蚀饰面;III型可能更厚,除了耐腐蚀程度外,还产生耐磨性。

粉末涂层:在粉末涂层技术中,粉末涂料(设计师选择的颜色)肯定会喷涂到加工部件上,然后在烤箱中烘烤。这样就形成了一种稳定、耐磨、耐腐蚀的涂层,显然比普通的彩色涂层更耐用。

CNC精密零件公差

机加工零件可以生产到有限的公差,这可能成为与其他成分相互作用的关键机械零件所需要的。更宽松的公差可能会变成原型和非机械零件的选择。

精密加工零件的应用

从航空航天到医学,制造零件几乎用于大多数行业。下面将播放一些流行的日常和与行业无关的部分,然后是特定行业的应用程序。

常用零件:

  • 紧固件
  • 阀体
  • 球接头
  • 齿轮
  • 外壳
  • 括号
  • 滚筒
  • 航天

可加工的航空部件包括原型发动机部件、燃料面板、起落架部件和发动机支架。

汽车

汽车加工零件包括功能筛选元件,如照明、发动机、变速箱和转向系统,以及一次性定制零件。

医疗的

机加工的钛和不锈钢零件包括植入物、医疗器械和手术工具,例如手术刀。

消费产品

CNC 加工零件存在于家居用品和电器中。运动装备也可能被证明是经过 CNC 精密加工的,而在消费电子产品中碰巧发现了许多精密加工的钢和塑料类材料元素。诸如笔记本电脑外壳、连接器和插座之类的物品最终都可以被精确加工。

如何外包CNC加工零件

大型硬件企业很少将其特定的 CNC 加工零件需求外包给专家。同样对于原型,由于工厂空间和操作加工项目所需的人工技能,在内部解决方案之上聘请第三方 CNC 工程公司通常是有意义的。

为 CNC 加工零件选择生产商似乎令人生畏,但关注后续因素和实践可能有助于使其更简单。

认证:尤其是 ISO 认证是识别有能力的机械加工公司的重要指南,尽管它们不会告诉您公司的能力范围。

口口相传:与在该地区拥有合同制造商的额外硬件企业交谈,并找出他们外包加工零件的经验。

需求信息:一旦您与某个组织建立联系并不断提出问题,直到您对他们知道如何执行您的项目感到满意为止。如果他们不能为您提供明确的答案,他们很可能不是外包的合适合作伙伴。

参观工厂:如果有可能,请访问潜在的自由职业伙伴,观察他们如何加工零件。在某些情况下,聘请创建代理来安排对给定区域中多个站点的访问可能是可行的。

询价:向一些入围的 CNC 加工企业发送询价,以了解谁可以提供最高价格。

在安排外包精密加工零件的制造时,遵守以下提示可能会有所帮助。

遵循 DfM 指南:确保您的数字方面设计遵循加工指南:零细长的墙壁、有限深度的开口等。

使用通用要求:提交带有数字文件的完整技术图纸以消除歧义,并利用通用规范防止误解。

NDA:在外包技术加工零件时签署保密协议。这在法律上可以防止制造商披露或重复使用您的样式。

运输情况的因素:外包零件的到达时间比一个工厂的零件要长,因此如果在有限的期限内运行,则考虑交货时间。

准备付款:针对首次订单,生产商可能需要预先付款,但您可以在后续订单的信用额度后购买。