手板制作是產(chǎn)品開發(fā)的主要步驟之一，因為它有助于評估設(shè)計的外觀和功能。使用傳統(tǒng)制造工藝，比如注塑成型或壓鑄，制作手板既昂貴又耗時，而CNC加工可以在相對較短的時間內(nèi)制作出高度符合設(shè)計的手板。本文將討論手板加工，并探討CNC加工手板的注意事項和不同應用。

什么是CNC手板加工？

手板加工是一種使用數(shù)控機床快速制造手板的工藝。對比注塑成型和鈑金制造，它的生產(chǎn)數(shù)量通常較小，旨在為最終產(chǎn)品的外觀和功能等提供驗證和測試。

通過手板加工，制造商可以更容易地發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并在開始大規(guī)模生產(chǎn)前消除這些缺陷，有助于提高產(chǎn)品開發(fā)的成本效益。

CNC加工為何適用于手板制作？

CNC加工之所以成為手板制作的理想工藝，主要有幾個原因。首先，由于使用了計算機裝置來控制工件和切削工具的移動，因此該工藝具有很高的精確度和重復性。這些計算機控制裝置會考慮設(shè)計的每個細節(jié)，確保生成的手板是設(shè)計的復制品。

數(shù)控技術(shù)適用于手板制作的另一個原因是它的速度。它與注塑成型等工藝截然不同，在注塑成型工藝中，由于模具制作周期長，制造商和產(chǎn)品開發(fā)人員需要等待幾個月才能看到成品。

使用數(shù)控系統(tǒng)，手板制作首先要創(chuàng)建最終產(chǎn)品的CAD模型，然后將其轉(zhuǎn)換為 CAM 文件，用于控制CNC機床在手板制作過程中的運動。這一過程非常靈活，意味著你可以隨時根據(jù)不同的需求調(diào)整設(shè)計，制作出最符合您需求的手板。

不同的CNC手板加工工藝

制造商可以使用不同的CNC工藝加工手板，以下是常見的幾個工藝。

銑削加工

該操作是借助銑床創(chuàng)建手板。CNC銑削過程是減法過程，刀具從工件上切割材料，以加工不同幾何形狀的手板。銑床采用多點切削工具，每個切削點在旋轉(zhuǎn)時都會在工件上切出精確的特征。

在工件上切割的深度和類型以及機器使用的軸取決于手板設(shè)計的復雜程度。為了獲得更高的切削精度，銑床還可以增加附加軸以提高加工精度。

車削加工

車削加工是使用車床制作手板。這種工具非常適合用于制作具有圓柱形特征的產(chǎn)品。在這種加工操作中，車床刀具靜止不動，而工件則緊靠刀具旋轉(zhuǎn)。

與銑床不同，車床使用單點切削刀具從棒料上去除材料，從而制造出零件。CNC車削非常適合在手板的表面創(chuàng)建線性特征，以及在內(nèi)部邊緣創(chuàng)建螺紋。

手板CNC加工的優(yōu)勢

以下是通過數(shù)控加工制作手板的一些優(yōu)勢。

• 高精度和高準確度：數(shù)控加工有利于生產(chǎn)高精度、嚴格公差和高準確度的手板，這種精度和準確性得益于計算機對切削工具運動的控制。
• 成本效益高：CNC手板制作允許單件或小批量生產(chǎn)，因此制造商更容易在全面生產(chǎn)前從視覺和功能上對產(chǎn)品進行評估。如果制造商在評估過程中發(fā)現(xiàn)問題，損失遠遠要比全面生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)缺陷要小。
• 一致性和可重復性：數(shù)控手板制作具有高度的可重復性。此外，它還具有一致性，無論生產(chǎn)多少份副本，都能精確模仿原始樣本。這與注塑成型等其他手板制作工藝不同，在注塑成型或真空復模工藝中，經(jīng)過多次重復后，模具會發(fā)生折舊，從而導致設(shè)計發(fā)生細微變化。
• 材料多樣性：通常，3D 打印和注塑成型等制造工藝可使用的材料數(shù)量比較有限，CNC加工提供了更多的材料可能性。利用數(shù)控手制造技術(shù)，可以加工各種材料，從塑料和木材到金屬手板。數(shù)控手板加工常用的材料包括塑料，如 LDPE、HDPE、PC、PP、PMMA、POM、PA+GF、ABS 和 Teflon等。金屬和包括鋁、鋼、不銹鋼、鎂、鈦、鋅、銅、青銅和黃銅等。
• 省時省力：使用數(shù)控技術(shù)制作手板是一種省時的工藝，因為它不需要制作模具。修改設(shè)計也很快捷，因為制造商只需修改 CAD 和 CAM 文件，然后使用數(shù)控機床再次制作手板。

數(shù)控加工手板的局限性

使用數(shù)控機床加工手板是生產(chǎn)手板的理想方法之一，但使用這種工藝仍有局限性。以下是其中一些限制：

• 幾何限制：CNC制造工藝的一個主要限制是很難加工內(nèi)部幾何形狀。換句話說，使用CNC講過很難制作出具有內(nèi)部組件的手板。要制作具有內(nèi)部組件的手板，最好使用 3D 打印等從內(nèi)到外的快速成型制造工藝。
• 專業(yè)技術(shù)：設(shè)計 CAD 文件并以此生成 CAM 文件需要技術(shù)知識。此外，數(shù)控機床的安裝和操作也需要一定的專業(yè)知識。數(shù)控手板制作需要測試程序、創(chuàng)新方法和豐富的經(jīng)驗等方面的知識。因此，通常建議將手板加工外包給像韋克快速成型這樣在加工行業(yè)擁有多年經(jīng)驗的專家。

數(shù)控手板加工的應用

數(shù)控加工是各行各業(yè)廣泛接受的一種手板加工工藝。不過，有些行業(yè)使用這種工藝的情況比其他行業(yè)多，以下是其中的一些行業(yè)。

汽車行業(yè)

汽車行業(yè)需要高精度和嚴格公差的零件和原型。這些零件通常包括制動器、齒輪和懸掛部件。所有這些部件都需要嚴格的公差和精度，以確保汽車的安全。

醫(yī)療行業(yè)

隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，需要假肢、植入支架和輔助醫(yī)療機器人等公差要求極高的零件。數(shù)控加工工藝可為該行業(yè)提供高質(zhì)量的功能手板。

航空航天業(yè)

該行業(yè)使用數(shù)控加工技術(shù)測試航空航天零件的性能以及的其他創(chuàng)新產(chǎn)品的功能，確保這些零件在飛行時不會出現(xiàn)故障。經(jīng)常使用數(shù)控手板加工的飛機零件包括歧管、襯套等。

CNC手板制造的注意事項和技巧

數(shù)控手板制作是制造商在批量生產(chǎn)前確保零件符合要求和精度的可靠方法。想要為您的設(shè)計制作手板嗎？以下是一些提示。

盡量降低手板復雜度

雖然復雜的原型設(shè)計可能代表著追求高品質(zhì)，但通常并非如此。手板加工需要注意的一點是，復雜程度越高，數(shù)控加工成本就越高。除了成本之外，如果設(shè)計中有多個難以加工的角度和倒扣，這需要很長時間來設(shè)置機床或者使用額外的工藝，從而增加了開發(fā)時間。

使用標準公差

標準公差是多次實踐，多年使用特定材料后得出的。要實現(xiàn)更嚴格的公差，可能需要專門的切削工具和額外的夾具，這將影響生產(chǎn)成本。通常，如果不是必要的功能特征，建議使用標準公差。

選擇經(jīng)驗豐富的 CNC 手板制造商

更重要的是，你應該與經(jīng)驗豐富的數(shù)控手板制作專家合作。因為他們可以集中精力優(yōu)化生產(chǎn)流程，從而制造出高質(zhì)量的手板。他們還會考慮制造所需手板設(shè)計的加工工藝的幾何限制，并提出DFM方案。

CNC手板制作與 3D 打印的比較

雖然兩者都是手板制作工藝，但在方法和提供的解決方案上卻不太一樣。此外，兩種工藝都有各自的優(yōu)缺點和。本節(jié)將對這兩種工藝進行比較；

• 材料浪費：數(shù)控手板加工通過切削材料成型，產(chǎn)生較多廢料，尤其是復雜零件。3D 打印則以增材制造為主，材料利用率更高，浪費較少。
• 手板制作成本：數(shù)控加工成本較高，尤其是復雜結(jié)構(gòu)或單件小批量生產(chǎn)，因需要昂貴的設(shè)備和較長工時。3D 打印的單件成本通常較低，但批量生產(chǎn)時成本優(yōu)勢減弱。
• 支持的材料：數(shù)控加工支持多種金屬、塑料等工程材料，適用于功能性和高強度需求。雖然3D 打印的材料種類不斷增加，但性能與傳統(tǒng)材料仍有差距。
• 零件公差：數(shù)控加工精度高，可實現(xiàn)更嚴格的公差要求，適用于高精度零件。3D 打印的公差相對較大，更適合形狀復雜但精度要求較低的零件。

韋克為手板制作提供CNC加工服務

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