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CNC加工工具详细介绍

  • 作者:larry@runsom.com
  • 2023-10-26 14:24
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CNC加工的机器有许多种,包含车床、铣床、雕刻机、磨床,利用不同的刀具,可以进行不同的加工制造。视机器的规模大小,所需要的马达种类有所不同。使用这些机器进行CNC加工时,背后都需要CAD软体,才能让机具移动。今天就让我们跟大家介绍在CNC加工时,你不可不知的五种CNC加工工具。

CAD软体

CAD(Computer-aided design)为电脑辅助设计的简称,透过CAD软体,可以帮助设计师绘制2D工程图,或制造3D模型。运用3D CAD模型,设计过程中的各项步骤,包含分享、检视、模拟、修正,都可变得更加容易,让流程变得更有效率。以下介绍几种常用于CNC加工建模的CAD软体。

Auto CAD

AutoCAD是一套多维的CAD软体,利用AutoCAD进行CNC加工,可以自动化从设计到生产之间的工作流程。

Tinker CAD

2011年推出的Tinker CAD,是一款免费的线上3D CAD软体,至今已相当普及。由于介面容易上手,且适用性广,从教师、学生、业余人士,到设计师等,Tinker CAD都是一项非常适合的软体。

Free CAD

2002年初次发行的Free CAD,是一款围绕着参数化建模而设计的免费开源软体,主要用在机械重产品设计,也可用于建筑或电气工程等领域。

Blocks CAD

Blocks CAD是一款免费的3D CAD软体,介面以彩色区块堆叠而成,很像乐高玩具。尽管建模仍不容易,透过这款软体,可以帮助孩子或是想要开始学习建模却遇到频颈的建模初学者。

Fusion 360

Fusion 360是一套专业的3D CAD软体,具有强大的参数化工具与分析网格工具,对于工业设计师而言是一大利器。Fusion 360提供学生或教育工作者免费使用软体,如果是商业用途,则需负担一些费用。

Open SCAD

2010年发行的Open SCAD是一套为了创建实体而设计的免费软体,允许设计人员创建精确的3D模型,以及参数化设计。OpenSCAD的适用门槛相较于其他软体略高一些,适合对于建模有高度要求的人,目前也逐步用于研究与教育。

车床

车床是CNC加工过程中的一项工具机,其歷史可追溯至古埃及时期。工业革命时期,车床扮演了重要的角色,因此又被称为万业之母。在CNC车床加工的过程中,加工刀具会固定在车床上面,高速旋转来削减原料,直到完成加工。

车床的使用范围很广,机械制造、金属加工、设备维修等,经常使用CNC车床来协助作业。组成车床的成分包含铸铁框架、平面切削用刀座、各式刀具、驱动设备,以及控制设备。电动马达透过传输系统的皮带、机具、凸轮、转盘,以不同的速率运作,来带动整个驱动设备。不同的车床的自动化程度也不同,当车床的运作是由电脑程式所带动的,便称之为CNC车床。

铣床

车床的加工方式是车床本身的工件旋转,而刀具不会自己旋转。铣床与车床相反,铣床的加工方式则是由刀具旋转,铣床本身不会旋转,透过刀具旋转削减原料,以完成加工。

铣床是常见的工业机具,因此种类很多,不同铣床之间常常仅有微小差异,因为加工目的、设计或功能不同,便须使用不同种的铣床。铣床经常用来钻孔、切割不同的材料,一般而言,使用铣床所达到的加工目的与车床相似,差异主要是在机具的旋转。

与车床相同,铣床的作业可由手动进行,或由电脑控制。以电脑控制的铣床称为CNC铣床,由电脑程式控制铣床以完成CNC加工流程。铣床的种类非常多,如立式、卧式、柱式、刀塔式、弓架式(C式)、床式、龙门式等。

铣床

刀具

利用车床或铣床加工时,必须配合不同刀具来完成加工作业。分为车刀与铣刀,车刀适用于车床的切削工件,而铣刀是用于铣床的铣削工件。在CNC加工的过程中,将刀具固定于车床或铣床上,移除材料,以完成加工。

车刀是在车床上用来旋转、镗孔、开槽、螺纹加工的刀具,铣刀,铣床本身移动,来完成铣削。刀具的尖端因应需求的不同,而有不同的形状、大小。

立铣刀

立铣刀可以多角度铣削,或沿着轴线铣削。立铣刀可用于轮廓铣削、靠模铣削、平面铣削、螺纹铣削等用途。

粗铣刀

粗铣刀利用波浪状的刀齿,可在加工初期用来移除大量的材料,切除之后的部分会产生碎块,清理容易。

球型铣刀

球型铣刀与槽钻类似,但它的铣刀是半球型的,适合用在中心进行立体的铣削,例如模具的制造。

马达

马达

首先,CNC雕刻机的大小不同,所适用的马达种类也有所不同。较小规模的CNC雕刻机,较适合使用驱动马达。一般而言,驱动马达比较适合线性的加工路径,如皮带驱动、导螺桿、滚珠螺桿等范围比较小的工作上。在规模比较大的CNC雕刻机上,由于尺寸较大,容易弯曲。为了防止形变,因此较适合使用尺寸较大、重量较重的伺服马达。

两种马达的移动方式也不同,驱动马达的移动式依既定的步数前进,机台本身无法知道驱动马达的移动状况,而伺服马达的移动状况会回传到机台,因此可以随时马达在运作过程中是否出错。

速度与力矩方面,驱动马达的运转速度约1,200 RPM,且在低速时可以产生高力矩,速度愈快,力矩愈小。而伺服马达可达2,000 RPM,转速高于驱动马达,且力矩高于驱动马达。

维修的部分,驱动马达除了轴承之外,其他部分无法维修。而伺服马达相较于驱动马达,较容易维修。

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