计算机数控机床 (CNC)是一种加工工具，可将材料加工成所需形状，以满足制造和组件要求。CNC 机器使用预编程软件来控制复杂的机械运动，包括磨床、车床、铣床和其他用于去除材料的切削工具。

这些计算机辅助制造技术可以执行范围广泛的复杂而精确的 CNC 加工任务，为汽车、国防和航空航天工业等制造产品和生产专门的零件。

尽管3D 打印和其他增材制造工艺在 21 世纪的软材料部件生产中占据中心地位，但大多数日常用品仍然是高度自动化的剪裁加工技术的产物。

塑料水瓶是使用 CNC 开模技术从模具中生产出来的，道路上任何汽车的各个驱动系统组件都被铣削成精确的尺寸，以使所有移动的齿轮能够无缝地装配在一起，以实现最佳的机械性能。

数控机床的 5 大主要功能

以下是CNC 机械的一些最常见的工业应用：

1.切割

CNC 机床是需要精确高效切割速度的项目的绝佳工具，它们可以采用两种最先进的切割技术：电火花成型机（电火花机）和电火花线切割机。

电火花成型机使用两个电极之间的相互作用产生的热腐蚀——一个电极以铜或石墨的形式连接到工具上。另一种是材料浸入的介电流体。令人惊讶的是，工具和工件在生产过程中从未直接接触。电火花线切割以相同的方式工作，只是它使用线电极作为精确的切割工具。

2、钻孔

这种精确的打孔工艺使用旋转切削工具（通常是钻头或高速水射流）在静止的工件上打出圆孔。这些孔通常容纳装配螺钉和螺栓。

3.研磨

CNC 机器通常配备砂轮，可产生近乎完美的表面光洁度。这种减材研磨技术大大超过了任何增材制造工艺的精度，并且可以将缺陷减少到小至人类头发宽度的 1/10 的公差。

4.铣削

CNC 铣床与基本铣床和其他手动铣床类似，使用车床、水射流或车刀从固定的毛坯件上去除材料。CNC 铣床可以沿多个轴移动，允许操作员以绝对精度执行水平、垂直、角度和面铣削任务。这些多角度的功能提高了复杂木材、金属和塑料零件的制造过程的效率，因为机械师可以减少调整和重新固定库存材料的次数。

5. 车削

这种 CNC 加工过程类似于铣削；但是，它不是将枪托固定在工作站上，而是连接到高速旋转的转动机构上。使用车床或带有类似附件的 CNC 的工人随后将去除少量材料，直到它们将坯料成型为所需的形状。

什么是计算机辅助制造软件？

计算机辅助制造 (CAM) 软件是 CNC 加工过程的重要组成部分。它是任何计算机辅助加工操作的中介和解释器，因为它管理生产中每个阶段的人工和自动输入和输出。

例如，设计师在计算机辅助设计 (CAD) 软件中创建项目的 3D 模型，然后将文件上传到 CAM 中。然后，CAM 将解释模型并充当 m 代码或 g 代码生成器，将项目目标转换为 CNC 编程语言。当 CNC 机器在项目上工作时，它会将数据发送回 CAM，并通知操作员可能影响产品结果的任何变量。

数控机床简史

CNC 加工植根于19 世纪中叶工业革命期间的技术进步，当时制造公司开始使用基于凸轮的车床和铣刀来大规模生产枪支、工厂设备和日常用品。到 1940 年代和 50 年代，以 m 代码打孔卡形式出现的基本数控加工开始使一些最初由工人团队手动控制的制造任务自动化。

随着 1970 年代和 80 年代数字计算机和计算机软件的改进，更多制造工具可以实现自动化，以提高生产速度和整体效率。

现在进入 21 世纪，CAM 和 CAD 软件以及尖端的 CNC 机器使小型生产团队能够以经济高效的方式制造大量复杂零件。随着机器学习和人工智能的不断发展，制造业可能会继续优化和自动化流程。

未来的数控加工工艺会是什么样子？

当我们进入人工智能革命的第一阶段时，很容易幻想一个机器人完成所有工作的世界，然而，加工专业人士和工程学者都明白，CNC 加工过程需要熟练的工人来确保一切都按照它应该。

“它 [计算机数控加工] 是一项不会很快消失的基石能力，”Schmitz 说。相反，Schmitz 认为，增材制造和减材制造实际上是相辅相成的，以至于“混合制造”将成为未来的 CNC 加工工艺。

Schmitz 还表示，这种混合制造将“从预成型或起始状态的增材零件开始，然后我们将使用有限的机加工来生产增材无法实现的光滑表面光洁度。”

然而，CNC 加工未来面临的最具挑战性的障碍之一是目前缺乏熟悉 CNC 编程的合格机械师。随着经验丰富的 CNC 专业人士退休并且很少有人进入该行业取而代之，这种短缺只会加剧。

在美国，国防部和其他各种联邦机构已经意识到有必要重振失败的国家制造计划，并实施尖端制造工艺，使国家在行业中具有竞争力。

“虽然从历史上看，机械加工一直被认为是一门手艺——人们需要多年的培训和实践经验才能制造出他们想要的零件——我相信我们会摆脱这种工艺，转向更加自动化的加工环境，”施密茨说。“仍然会有工作，但它们将与 1940 年代和 50 年代 CNC 技术开始时的情况截然不同。”