- 12月 7, 2024
手板制作是产品开发的主要步骤之一，因为它有助于评估设计的外观和功能。使用传统制造工艺，比如注塑成型或压铸，制作手板既昂贵又耗时，而CNC加工可以在相对较短的时间内制作出高度符合设计的手板。本文将讨论手板加工，并探讨CNC加工手板的注意事项和不同应用。
什么是CNC手板加工？
手板加工是一种使用数控机床快速制造手板的工艺。对比注塑成型和钣金制造，它的生产数量通常较小，旨在为最终产品的外观和功能等提供验证和测试。
通过手板加工，制造商可以更容易地发现设计缺陷，并在开始大规模生产前消除这些缺陷，有助于提高产品开发的成本效益。
CNC加工为何适用于手板制作？
CNC加工之所以成为手板制作的理想工艺，主要有几个原因。首先，由于使用了计算机装置来控制工件和切削工具的移动，因此该工艺具有很高的精确度和重复性。这些计算机控制装置会考虑设计的每个细节，确保生成的手板是设计的复制品。
数控技术适用于手板制作的另一个原因是它的速度。它与注塑成型等工艺截然不同，在注塑成型工艺中，由于模具制作周期长，制造商和产品开发人员需要等待几个月才能看到成品。
使用数控系统，手板制作首先要创建最终产品的CAD模型，然后将其转换为 CAM 文件，用于控制CNC机床在手板制作过程中的运动。这一过程非常灵活，意味着你可以随时根据不同的需求调整设计，制作出最符合您需求的手板。
不同的CNC手板加工工艺
制造商可以使用不同的CNC工艺加工手板，以下是常见的几个工艺。
铣削加工
该操作是借助铣床创建手板。CNC铣削过程是减法过程，刀具从工件上切割材料，以加工不同几何形状的手板。铣床采用多点切削工具，每个切削点在旋转时都会在工件上切出精确的特征。
在工件上切割的深度和类型以及机器使用的轴取决于手板设计的复杂程度。为了获得更高的切削精度，铣床还可以增加附加轴以提高加工精度。
车削加工
车削加工是使用车床制作手板。这种工具非常适合用于制作具有圆柱形特征的产品。在这种加工操作中，车床刀具静止不动，而工件则紧靠刀具旋转。
与铣床不同，车床使用单点切削刀具从棒料上去除材料，从而制造出零件。CNC车削非常适合在手板的表面创建线性特征，以及在内部边缘创建螺纹。
手板CNC加工的优势
以下是通过数控加工制作手板的一些优势。
- 高精度和高准确度：数控加工有利于生产高精度、严格公差和高准确度的手板，这种精度和准确性得益于计算机对切削工具运动的控制。
- 成本效益高：CNC手板制作允许单件或小批量生产，因此制造商更容易在全面生产前从视觉和功能上对产品进行评估。如果制造商在评估过程中发现问题，损失远远要比全面生产后发现缺陷要小。
- 一致性和可重复性：数控手板制作具有高度的可重复性。此外，它还具有一致性，无论生产多少份副本，都能精确模仿原始样本。这与注塑成型等其他手板制作工艺不同，在注塑成型或真空复模工艺中，经过多次重复后，模具会发生折旧，从而导致设计发生细微变化。
- 材料多样性：通常，3D 打印和注塑成型等制造工艺可使用的材料数量比较有限，CNC加工提供了更多的材料可能性。利用数控手制造技术，可以加工各种材料，从塑料和木材到金属手板。数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。金属和包括铝、钢、不锈钢、镁、钛、锌、铜、青铜和黄铜等。
- 省时省力：使用数控技术制作手板是一种省时的工艺，因为它不需要制作模具。修改设计也很快捷，因为制造商只需修改 CAD 和 CAM 文件，然后使用数控机床再次制作手板。
数控加工手板的局限性
使用数控机床加工手板是生产手板的理想方法之一，但使用这种工艺仍有局限性。以下是其中一些限制：
- 几何限制：CNC制造工艺的一个主要限制是很难加工内部几何形状。换句话说，使用CNC讲过很难制作出具有内部组件的手板。要制作具有内部组件的手板，最好使用 3D 打印等从内到外的快速成型制造工艺。
- 专业技术：设计 CAD 文件并以此生成 CAM 文件需要技术知识。此外，数控机床的安装和操作也需要一定的专业知识。数控手板制作需要测试程序、创新方法和丰富的经验等方面的知识。因此，通常建议将手板加工外包给像韦克快速成型这样在加工行业拥有多年经验的专家。
数控手板加工的应用
数控加工是各行各业广泛接受的一种手板加工工艺。不过，有些行业使用这种工艺的情况比其他行业多，以下是其中的一些行业。
汽车行业
汽车行业需要高精度和严格公差的零件和原型。这些零件通常包括制动器、齿轮和悬挂部件。所有这些部件都需要严格的公差和精度，以确保汽车的安全。
医疗行业
随着医疗技术的发展，需要假肢、植入支架和辅助医疗机器人等公差要求极高的零件。数控加工工艺可为该行业提供高质量的功能手板。
航空航天业
该行业使用数控加工技术测试航空航天零件的性能以及的其他创新产品的功能，确保这些零件在飞行时不会出现故障。经常使用数控手板加工的飞机零件包括歧管、衬套等。
CNC手板制造的注意事项和技巧
数控手板制作是制造商在批量生产前确保零件符合要求和精度的可靠方法。想要为您的设计制作手板吗？以下是一些提示。
尽量降低手板复杂度
虽然复杂的原型设计可能代表着追求高品质，但通常并非如此。手板加工需要注意的一点是，复杂程度越高，数控加工成本就越高。除了成本之外，如果设计中有多个难以加工的角度和倒扣，这需要很长时间来设置机床或者使用额外的工艺，从而增加了开发时间。
使用标准公差
标准公差是多次实践，多年使用特定材料后得出的。要实现更严格的公差，可能需要专门的切削工具和额外的夹具，这将影响生产成本。通常，如果不是必要的功能特征，建议使用标准公差。
选择经验丰富的 CNC 手板制造商
更重要的是，你应该与经验丰富的数控手板制作专家合作。因为他们可以集中精力优化生产流程，从而制造出高质量的手板。他们还会考虑制造所需手板设计的加工工艺的几何限制，并提出DFM方案。
CNC手板制作与 3D 打印的比较
虽然两者都是手板制作工艺，但在方法和提供的解决方案上却不太一样。此外，两种工艺都有各自的优缺点和。本节将对这两种工艺进行比较；
- 材料浪费：数控手板加工通过切削材料成型，产生较多废料，尤其是复杂零件。3D 打印则以增材制造为主，材料利用率更高，浪费较少。
- 手板制作成本：数控加工成本较高，尤其是复杂结构或单件小批量生产，因需要昂贵的设备和较长工时。3D 打印的单件成本通常较低，但批量生产时成本优势减弱。
- 支持的材料：数控加工支持多种金属、塑料等工程材料，适用于功能性和高强度需求。虽然3D 打印的材料种类不断增加，但性能与传统材料仍有差距。
- 零件公差：数控加工精度高，可实现更严格的公差要求，适用于高精度零件。3D 打印的公差相对较大，更适合形状复杂但精度要求较低的零件。
韦克为手板制作提供CNC加工服务
韦克拥有先进的加工技术和超过 20 年的数控手板制造经验，能够以最佳方式将您的 CAD 模型变为现实。我们提供一站式专业 CNC 加工服务，从精密手板制作到批量生产，一站式满足您的需求。凭借丰富的行业经验，我们可为各行业生产符合规格的高质量手板。只需上传您的 CAD 文件，即可快速获得DfM和报价。
