我們經(jīng)常會聽到自行車的零配件使用了CNC加工技術(shù)，那么CNC加工到底是什么意思呢？我們與專業(yè)人士進(jìn)行了探討交流，Dennison先生擁有超過23年的機(jī)械車間工作經(jīng)驗。他把這23年中的大部分時間都花在了數(shù)控機(jī)床（CNC machines）的運(yùn)行以及產(chǎn)品開發(fā)方面。Straitline除了生產(chǎn)自己的腳踏、把立、導(dǎo)鏈器等配件外，還為航空航天業(yè)及監(jiān)控行業(yè)提供產(chǎn)品。實事求是地說，Straitline對于數(shù)控機(jī)床是有一定了解的。

第一，CNC數(shù)控機(jī)床是什么，如何工作的呢？

CNC是computer numerical control（計算機(jī)數(shù)字控制）的簡寫。數(shù)控機(jī)床(CNC machines)主要運(yùn)用于金屬構(gòu)件的制造，但是也用于其他許多行業(yè)，如紡織業(yè)及食品與飲料制造業(yè)。簡單地說就是一個電腦控制一個非常精密的電機(jī)（這種電機(jī)也被稱為伺服電動機(jī)），然后轉(zhuǎn)動附于機(jī)框上的滾珠螺桿（外形似常規(guī)螺絲但螺紋是半圓形的而非‘V’形，且螺紋中填充滾珠軸承以減少摩擦并可消除沖撞）。這個螺桿使控制桿按要求來回反復(fù)運(yùn)動。電腦也可以控制一個可以使零件或刀具轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸。當(dāng)兩個或兩個以上的軸聯(lián)合起來使用時幾乎所有形狀的零件都可制造出來。

左邊的機(jī)器是一個九軸MTM(多任務(wù)機(jī)器)，它擁有五個上軸頭來完成復(fù)雜的鉆孔和銑削工作。處于下部的轉(zhuǎn)臺既可以轉(zhuǎn)動也可以做銑削工作，但它主要用于鏜鉆作業(yè)。右圖中的機(jī)器是一個六軸轉(zhuǎn)動銑削機(jī)。它與MTM相似，但沒有那五個銑削頭。它仍可做一些轉(zhuǎn)動與銑削工作，但是在完成復(fù)雜的銑削工作方面能力有限。

相較于鑄件或鍛件數(shù)控加工有哪些優(yōu)勢？

數(shù)控加工相較于鑄件或鍛件有兩個主要優(yōu)勢——靈活性和精確度。 盡管鑄件和鍛件并未完全取代數(shù)控加工技術(shù)生產(chǎn)的零件，但是它們的確減少了數(shù)控加工或傳統(tǒng)加工所需的時間。數(shù)控加工出來的產(chǎn)品在表面光潔度方面表現(xiàn)幾乎完美，顯得非常一致且精確。但是鑄件或鍛件相較而言就會粗糙一些，通常需要拋光或是在一些研磨介質(zhì)上打磨以達(dá)到更好的表面光潔度。

數(shù)控機(jī)床有不同的類型嘛？

在制造業(yè)中有多種多樣的數(shù)控機(jī)床。我們非常有幸能夠擁有和使用絕大部分種類的數(shù)控機(jī)床，但是我在此略去那些過于專業(yè)的機(jī)床而主要關(guān)注那些更為通用的設(shè)備。一般來說，最基礎(chǔ)的數(shù)控機(jī)床是兩軸車床，然后發(fā)展到三軸的立式加工中心（簡稱VMC’s）。我們可以在VMC上再增加第四個可轉(zhuǎn)動的軸，從而就有了四軸VMC。四軸VMC再往上就是四軸HMC（臥式加工中心）。這些機(jī)器通常有兩個或兩個以上的可自動更換的工作托盤以做進(jìn)一步的加工。按此發(fā)展我們又有了五軸機(jī)床，轉(zhuǎn)動軋機(jī)和多任務(wù)機(jī)床。五軸機(jī)床可以是VMC’s也可以是HMC’s，并且在刀具頭或工作托盤上有一個額外的轉(zhuǎn)動軸。這就可以在一次操作中對工件的更多面進(jìn)行處理從而能生產(chǎn)出非常復(fù)雜的工件。轉(zhuǎn)動軋機(jī)是一種能將生產(chǎn)圓形零件的銑削工作與一些研磨工作結(jié)合起來的車床。這些機(jī)床通常是五軸或六軸機(jī)床。MTM’s是制造界中最先進(jìn)最偉大的機(jī)器。它們通常有七到九個軸，可用于生產(chǎn)任何東西。他們將五軸機(jī)床的優(yōu)勢與全面轉(zhuǎn)動能力結(jié)合起來了。這種機(jī)床生產(chǎn)的零件大部分都經(jīng)過了大量的銑削和車削處理并且將在一個加工周期中完成。至于數(shù)控機(jī)床的價格，達(dá)到工業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的兩軸機(jī)床價格從40000美元到100000美元不等，并且價格在此之上沒有上限。如今數(shù)控機(jī)床的價格可達(dá)到數(shù)百萬美元。幾乎所有在先進(jìn)制造業(yè)中得到應(yīng)用的機(jī)床都能自動更換工具且能清除工作區(qū)中的金屬屑及刨花。

帶有一個擁有垂直運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸的四軸HMC正在生產(chǎn)Straitline公司的Defacto腳踏。這將使托盤能夠旋轉(zhuǎn)從而機(jī)床能夠加工多個零件及零件的多個面。照片中的機(jī)床正在做一個工具實驗，測試刀具在進(jìn)行下一個操作前是否破損。

CNC機(jī)床可以生產(chǎn)哪種零件？

幾乎所有東西都可以通過數(shù)控機(jī)床制造出來，比如把立、腳踏、飛輪、剎把等等。我們幾乎在所有的產(chǎn)品生產(chǎn)中運(yùn)用了數(shù)控機(jī)床技術(shù)，除了螺絲的生產(chǎn)。數(shù)控機(jī)床可以制造螺絲，但是相較而言冷鐓（一種類似于鍛造法的技術(shù)）更具成本效益。即使塑料零件也是我們用數(shù)控注塑機(jī)生產(chǎn)出來的，而生產(chǎn)這些零件的模具又是通過我們的數(shù)控金屬切削機(jī)床生產(chǎn)出來的。

四軸VMC中的AMP腳踏半成品。固定腳踏的機(jī)器組件能夠依據(jù)長度表圍繞著軸自由旋轉(zhuǎn)，從而straitline能夠在一次生產(chǎn)中制造多種尺寸的腳踏。從圖左邊你可以在機(jī)器頂部看到刀具，在底部你可以看到一個用于設(shè)置刀具長度且能檢查運(yùn)轉(zhuǎn)過程中刀具破損情況的激光工具裝置。

CNC機(jī)床確實令人驚嘆，但肯定也有一些不足之處吧？

CNC也有一些不足之處，比如你很難用它來造出一個非常尖銳的內(nèi)角，因為旋轉(zhuǎn)刀具經(jīng)常在被切割的尖角上留下旋轉(zhuǎn)的紋路。而且，那些并不需要特別精確制造的不規(guī)則形狀的產(chǎn)品可以通過鍛造法或鑄件法更快的生產(chǎn)出來。這些零件通常在鑄造或鍛造后再通過數(shù)控機(jī)床來加工出精確的尺寸特征。幾乎所有材料都可以通過這樣或那樣的方法制作出來，我們通常加工鋁、鋼和塑料，且其中的任何一種都有成千上萬種的合金或聚合物。