CNC 零件加工 的必要性與延伸應用

自從1952年美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)研制出世界上第一台CNC雕刻機以來,CNC雕刻機在製造工業,特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業中被廣泛地應用,數控技術無論在硬件和軟件方面,都有飛速發展。這篇文章會來盤點應用 CNC 零件加工 的原因以及 CNC工具在產業中的延伸應用。

使用 CNC 零件加工的原因?

應用 CNC技術進行零件加工的原因有很多,我們總結成以下幾種:

1. 所需的零件不標準,無法直接從供應商處獲得。

在實際應用上,我們可能很難取得標準的零件。工程師在製作一個新的生產工具時,往往會需要需要進行定製加工,因為不是所有零件都可以從供應商處購買,不然就是需要溢價購買。運用 CNC 技術訂製加工的這些零件可能很簡易,像是非標準的尺寸或材料的齒輪或按鈕。

 

2. 所需零件具有標準零件所沒有的獨特功能。

對於有特殊要求的零件,可能需要訂製加工,例如訂製插座、附加功能或文字雕刻。使用 CNC 技術可以在原有零件上輕鬆製作具有獨特功能的零件。

 

3. 可以將多個零件合併為一個部分。

在許多情況下,定制加工用於製造具有多種特徵的零件或大型零件。由於這些部件是為特定項目定制和訂購的,因此它們可能嚴重偏向於特定的最終用途。標準化或通用組件沒有用處。

 

4. 可在緊急情況下及時製造優質零件,機加工車間可接受小批量。

無論是金屬加工(鋁、黃銅、不鏽鋼等)還是塑料加工,它都具備按需數控的所有常規優勢和功能。即使在緊急情況下,由於設置時間短且最低訂購量很少,也可以快速生產出高質量的零件。

 

二、產業對於 CNC 加工的需求

 

上面我們就提到過,可靠性和高質量是零部件加工的重中之重,所以航太行業和醫療器械行業對專業的精密刀具提出了新要求難加工材料、複雜的工件形狀以及頻繁的CNC小批量生產對用於加工專業醫療器械的刀具提出了很高的要求。主要表現在:

 

1.CNC 加工工具的靈活性

像瑞士自動車床、多主軸機床和迴轉工作台等先進的醫療器械加工設備,與通常看的加工中心及車床完全不同,他們的尺寸非常小、結構非常緊湊;順應這樣的要求,刀具的結構也需要有特殊的設計,要求刀具的尺寸也要很小,同時還要保證刀具的剛性。對精密器械而言,最看重的就是加工效率,也就是加工節拍 ,要求在最短時間內,能夠更換刀片。在CNC加工/車削過程中,只需更改CNC機床的設置和參數即可實現新產品的開發和另一批次的加工,大大提升了自動化和靈活性。

2.CNC 加工工具的精細度

微米範圍內的公差在航天與醫療行業很常見,選擇正確的刀具需要敏銳的洞察力和豐富的經驗。一方面,即使鑽削小孔也需要使用潤滑劑減小摩擦,可靠地散熱和處理刀刃處的細鐵屑;另一方面,在生產尖端醫療器械時(無毛刺)時需要使用鋒利且運轉平穩的切削刀具以獲得高質量的表面

從工件本身來說,與其他機械零部件有著有很大的區別;植入人體的醫療器械首先要求表現光潔度非常好,精度非常高,不能有任何偏差,這就需要刀具從刀片結構的設計到刀片塗層的設計都要滿足很高的加工要求。

 

三、為什麼醫療產業需要CNC加工應用?

 

面對病患不同多樣的需求,醫療產業需要品質穩定且容易客製化的產品,來確保照顧到每位病患的需求。加上衛生考量,醫療用品大多是一次性使用,避免病患在治療過程中交叉感染。面對數量多且高規格的醫療用品,醫療機構必須要有空間存放這些醫療物品。因此,部分醫療機構會要求廠商在生產前先提供樣品,尤其是該機構開始使用新興的醫療技術之前。因此樣品在整個醫療產業便相當重要,讓醫生在實施新的醫療技術前,先行測試產品的效用。

 

以植牙為例,傳統的假牙必須先由牙醫師印模,然後再交給配合的廠商製造假牙,整個流程至少需要七個工作天。如果製作出來的成品有問題,得再重複一次流程。近幾年,數位牙醫技術逐漸成熟,部分牙醫診所開始使用這項技術。傳統的印模過程被口內掃描機取代,完成後將資料上傳雲端,便可開始設計。在設計階段,便可透過CAD軟體檢查製品的所有面向,以確保生產出來的模型能符合患者的需要,降低誤差。完成後由CNC車床加工製作便可完成。工作時間從原本的七天,大幅縮短至半個小時左右便可完成。

 

除了植牙技術,CNC加工在醫療的運用範圍廣,包含MRI核磁共振掃描、各類護具與矯正器、監測儀器、外殼、無菌包裝等各項醫療器材。CNC加工技術對於醫療產業而言,帶來很大的便利性。以往需要耗費大量時間設計、製造的醫療器材,現在透過CNC加工,便能在短時間內製造出精確、高度客製化,同時又符合FDA(食品藥物管理單位)標準的醫療器材。


四、為什麼航空業需要CNC加工應用?

 

在這個科技一日千里的時代, 航空製造業的產能足以反映出一個國家的國防科技和經濟實力。而就航空製造業來說 ,對與數控技術和設備的需求是非常迫切需要的其中又以數控機床的數量、性能、精度、加工能力和應用水平對航空工業具有重要意義。

此外,航空製造業對產品的結構設計、功用、性能、質量和穩定性的要求非常高甚至苛刻。大批新材料和新結構首先應用於航空機器零部件,國防需求和市場競爭要求大大縮短了航天產品的研制週期和生產週期。

大量出現的新式材料與新式結構優先應用在飛機零部件上 ,此外國防的需要和市場上激烈的競爭要求也大大縮短了航空業產品的研製週期和生產週期。

可以預見的是產品的平均成本需要不斷的降低,也對航空製造業的製造技術提出來更先進和更高的要求。現代數控加工是先進製造技術中的關鍵部分,已成為決定性的關鍵技術,尤其是在航空航天製造中。CNC加工服務的以下優勢使其在航空航天工業中非常重要。

先進製造技術中的關鍵部分在於現代數控加工,這是其中決定性的關鍵技術,尤其在航空製造業中。CNC加工技術在的優勢使得其在航空製造業中非常重要:它是綜合多種先進技術類型的過程,其中包括了計算機技術、通信技術、現代製造技術、數字控制技術等。

另外,CNC機械可以使用最高質量的金屬進行操作,從而製造出可以承受航空航天應用固有的強烈壓力和溫度的零件。 航天業要求所有金屬具有難以置信的嚴格公差,而又不犧牲其承受飛行需求的能力。所以用於航空航天項目的材料必須輕巧,耐用且耐高溫。

 

結語

眾所周知,CNC加工是智能製造不過或缺的一環,最重要的影響就是CNC加工能夠製造較為繁瑣精細的產品,譬如航空零件、醫療儀器,譬如在高端醫療儀器的某個部位小範圍內需要圓孔、方孔、螺絲孔或其他類型的大小孔槽,這些都是 CNC 加工可以協助完成的。

 

今天大致簡單介紹了 CNC 加工零件的訂製以及延伸應用,希望大家都能CNC加工技藝順利運用在自己的產業上!

延伸閱讀:

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