加工零件在整个行业都普遍存在。它们代表了一类精确的工程组件，这些组件是通过减法过程对严格公差进行的，并提供复杂的几何形状，可重复的精度和出色的表面饰面。本指南涵盖了加工零件和组件的基础知识：它们是什么，生产方式，优势和关键设计原则。您还将了解使用的材料及其应用。
加工零件和组件是通过从实心块或“工件”中去除多余的材料而产生的精确对象。切割机（例如车床，磨坊，钻头和路由器）将工件塑造成所需的形式和饰面。这些零件可以由金属，塑料或其他在切割过程中保持尺寸稳定性的材料制成。
加工可以通过两种主要方式进行：
大多数复杂或自定义的组件是在CNC机器上制作的，以最大程度的精度和可扩展性。尽管如此，手动加工仍然存在其位置 - 尤其是对于快速，一个零件，设置CNC程序将花费更长的时间，而不是简单地手工切割。
在某些情况下，加工被用作次要或整理过程。例如，最初可能会铸造，锻造或注入式零件，然后进行额外的加工以完善其特征，例如钻孔，挖掘的螺纹或铣削表面。这些通常被称为部分加工或已接通后的零件。
从简单的孔到复杂的内部几何形状，不同的加工技术塑造了加工部分的关键特征。以下是一些最广泛使用的加工方法：
CNC机加工零件在3D打印和注入模制组件上提供了多个关键优势。这些好处包括：
加工零件的主要优点之一是您不需要最小订单数量即可购买它们。您可以按需订购单个原型或少量的原型，而无需模制零件所需的昂贵，耗时的工具。这对于较小的公司特别有用，因为它可以减少库存和资本捆绑并支持定制的生产。
加工零件是原型的合适且负担得起的，因为它们避免了昂贵的工具和最低订单要求。编程和设置通常只需几天，因此团队可以快速迭代设计并评估每个版本在现实世界测试中的拟合和功能。 CNC加工的高精度和上表面表面饰面可确保原型与最终生产零件相似，即使对于复杂的几何或复杂的细节也是如此。
此外，加工支持各种材料 - 从铝和钢合金到工程塑料 - 开发人员可以在实际操作条件下测试多个选项，并在进行大规模制造之前确定最佳基板。
加工提供了无与伦比的设计自由，通过使用多轴切割工具来产生几乎任何形状 - 深袋，底切，锋利的角落和复杂的轮廓。您可以在单个设置中集成诸如线程，老板和键换之类的功能，而不是设计单独的插入物或以后添加它们。
相比之下，注射成型要求设计特许权（均匀的壁厚，草稿角度和一致的流动路径），以确保适当的模具填充和部分弹出。建造模具后，修改设计通常需要昂贵的工具更换甚至完整的模具重建。
即使是3D打印过程，通常被视为最好的打印过程之一制造过程在设计自由方面，有局限性。没有支撑结构，大多数加性方法（尤其是FDM和SLA）无法建立陡峭的悬垂。这些支持添加材料，增加打印时间，并且必须删除后印刷，通常会留下需要打磨或其他装饰的标记。大小的零件可能会随着层凉爽而弯曲，并且逐层构建会导致各向异性强度和在垂直表面上可见的“步进”。
加工零件是从固体坯料中切割的，该方坯保留了库存的全部强度和物质完整性。这使它们在结构上优于3D打印的零件，这可能会遭受层间弱点的困扰，并且可能需要更薄的墙壁才能进行流动考虑。
加工零件的生产速度要快得多，因为没有模具或特殊的工具要构建。一旦准备好了CAD型号，就可以生成一个CAM程序并直接发送到机器。现代CNC中心可以通过最少的监督全天候运行，从而可以在短短几天内制造零件。这种速度特别有益于快速原型制作，桥梁生产和紧急替代需求。
加工零件可以实现光滑，高质量的表面饰面，而无需流动线，闪光灯或经常在模制零件中看到的隔离线，或者是3D打印的层线。通过结合高轴速度，优化的进料速率和适当的冷却液，加工可以常规实现粗糙度值（RA）低于0.8µm，并具有精细的饰面，甚至降至0.2µm或更高。
CNC机器可以保持紧密的公差并部分地提供一致的结果。如果给定功能（例如必须完美密封的精确孔）特别关注，则机械师可以花费额外的时间或在不影响其余部分的情况下在该功能上进行额外的整理通行证。
相比之下，注射模压零件完全取决于霉菌的初始精度。经过数千个循环后，工具磨损和轻微的过程变化可以绕过边缘或更改尺寸，并且如果没有昂贵的霉菌调整或次要操作，就无法调整单个零件。
由于CNC零件是直接从数字CAD文件中生产的，因此您可以直接进行设计更改，直到制造开始。在研发和原型制作过程中，这是无价的：工程师可以微调尺寸或测试多个版本而无需额外的成本或浪费的材料。
设计加工零件时，通常建议遵循设计（DFM）原理的设计，以确保功能，准确性和成本效益。幸运的是，当您遵循密钥时，加工零件并不难设计加工设计注意事项以下：
薄壁很容易在加工过程中进行挠度和振动，这可能导致尺寸不准确和表面效果不佳。作为一般指南，金属零件的壁厚应不少于0.8毫米，塑料零件应为1.5毫米。
底切是由于几何形状而导致标准切割工具无法达到的凹入功能。他们需要专门的工具，例如T槽或L形切割机，以及其他机器设置和更换工具。因此，只有在必要时才能在零件的功能中使用底切，例如，当无法通过任何其他方式实现锁定凹槽，键换或汇编功能时。
在设计加工中的底切时，最好将其尺寸用于整个毫米以匹配标准工具尺寸。底切宽度通常在3到40毫米之间，深度最大两倍。
高大，狭窄的突出特征（例如老板或柱子）很难准确地机加工，并且可能导致工具聊天，振动或部分失真。为了保持稳定性和准确性，突出的高度不应超过其宽度的四倍。此外，添加肋骨或圆角可以有效地增强突出的特征并减少应力浓度，从而在加工过程中更稳定。
腔和口袋的宽度不应深，以确保正确的芯片疏散并防止工具偏转。由于末端磨坊具有圆形轮廓，因此内部角始终具有半径 - 因此避免指定完美的内部边缘。
孔通常由钻头或末端磨坊制成。由于钻头有标准尺寸，因此尽可能将孔直径与标准工具匹配。另外，将直径的孔深度限制为四倍，以保持工具稳定性和钻孔精度。
线程可以加工成小尺寸（例如M6及以下），但必须平衡强度和效率。作为指南，使用至少1.5×标称直径的参与长度（最大最大直径为3×直径）。除此之外，额外的线程增加了加工时间和工具磨损，而无需大量承载益处。
零件的大小必须适合加工设备的功能。对于大多数铣削操作，典型的部分尺寸不得超过400×250×150 mm。较大的零件可能需要高级垂直或水平加工中心。某些5轴铣床可以处理最多1000×1000毫米甚至更大的组件。对于标准转弯过程，最大可行尺寸约为Ø500mm×1000毫米。
最小零件尺寸通常受工具直径和机器精度的限制。例如，如果功能小于工具本身，则无法将其加工。在标准机器上，最小特征尺寸通常从0.5 mm到1毫米。对于极小的零件，可能需要微型隔离设备或超精确过程才能实现所需的几何形状。
加工零件可以由多种材料制成。您选择的CNC加工材料会影响机械性能，例如强度，重量和耐腐蚀性，以及加工特性，例如切割速度，工具磨损和表面饰面。较软的材料更容易切割，但可能会变形；较硬的材料需要较慢的供稿和专业工具。
以下是一些用于加工零件的一些材料：
可以将各种后处理选项应用于加工零件，以改善表面纹理，外观和性能。以下是CNC生产部件的常见表面饰面：
加工公差是范围偏差的允许范围，显示成品零件可能与其标称设计维度有所不同。公差越严格，加工精度越高，制造业难度和成本就越大。需要精确拟合或关键功能的组件需要严格的公差，而非关键部件可以使更宽松，更具成本效益的公差。
有几种用于机械公差的国际标准，ISO 2768是采用最广泛的国际标准之一。该标准为线性和角度的尺寸提供了一般的度量公差（以毫米为单位），而无需个人公差规格。它将公差分为四个年级，并帮助制造商降低歧义，保持一致性并优化生产成本。请参阅下面的表：
| MM的基本尺寸范围 | MM允许的偏差 | |||
| f（罚款） | M（培养基） | C（粗） | V（非常粗糙） | |
| 0.5最多3 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.2 | - |
| 超过3到6 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.3 | ±0.5 |
| 超过6到30 | ±0.1 | ±0.2 | ±0.5 | ±1.0 |
| 超过30到120 | ±0.15 | ±0.3 | ±0.8 | ±1.5 |
| 超过120多到400 | ±0.2 | ±0.5 | ±1.2 | ±2.5 |
| 超过1000多个 | ±0.3 | ±0.8 | ±2.0 | ±4.0 |
| 到2000年以上超过1000 | ±0.5 | ±1.2 | ±3.0 | ±6.0 |
| 超过2000多达4000 | - | ±2.0 | ±4.0 | ±8.0 |
根据ISO 2768标准，线性维度的公差类名称
| 毫米的基本尺寸范围（相关角度的较短一侧） | 允许的偏差，以分钟数和分钟 | |||
| f（罚款） | M（培养基） | C（粗） | V（非常粗糙） | |
| 最多10 | ±1º | ±1º | ±1º30 | ±3º |
| 超过10到50 | ±0º30 | ±0º30 | ±1º | ±2º |
| 超过50到120 | ±0º20' | ±0º20' | ±0º30' | ±1º |
| 超过120多到400 | ±0º10' | ±0º10' | ±0º15' | ±0º30' |
| 超过400 | ±0º5' | ±0º5' | ±0º10' | ±0º20' |
角度/角度的一般公差
加工跨行业用于生产精确，耐用的组件，例如阀体，齿轮，住房，紧固件和括号 - 原型制作和全尺度生产。以下是使用加工零件的关键行业：
航空航天行业需要符合最高性能和安全标准的加工零件。这些组件必须承受极端压力，温度变化和机械载荷，同时保持最小的重量。 CNC加工支持该领域所需的复杂几何形状和微观级别的公差。
典型应用：
在医疗设备制造中，精度和生物相容性至关重要。 CNC加工可以生产具有光滑饰面和紧密公差的高准确零件，适用于植入物和高性能手术仪器。它还支持各种经过认证的医学级材料。
典型应用：
CNC加工被广泛用于汽车工程中，以生产用于传动系统，动力系统和底盘组件的可靠的高强度组件。加工允许在性能调整和原型制作中快速迭代，同时支持精确机械零件的大规模生产。
典型应用：
在电子行业中，组件必须既紧凑又可靠。 CNC加工用于生产具有较高尺寸精度和出色表面饰面的外壳，冷却结构和连接器外壳，通常用于低量生产。
典型应用：
加工组件也广泛用于防御，机器人技术，可再生能源和工业设备。它们的强度，精度和可靠性使它们非常适合在机械应力，热变化和恶劣条件下运行的高性能零件。
从整体产品质量和设计准确性到更紧密的公差和专业材料的细节，选择正确的加工零件供应商对于项目成功至关重要。在本节中，我们概述了评估CNC加工供应商时要考虑的一些关键因素：
为了确保更顺畅的协作：
Chiggo是可靠的合作伙伴CNC加工服务对于您的快速原型制作和按需加工零件的需求。凭借各种行业的丰富经验，我们了解速度和精度的重要性。
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想象一下，将您最喜欢的咖啡杯放在厨房的地板上 - 它变成锋利的碎片。现在，秋天后，想象一下智能手机屏幕蜘蛛网，或地震期间未增强的混凝土墙破裂。这些日常示例突出了脆性，这是一种物质属性，可以导致突然破裂而不会警告。 Brittlenes对安全性和可靠性至关重要：建筑物，桥梁或产品中的脆性组件如果不考虑灾难性的情况。历史提供了鲜明的提醒 - 最著名的是RMS泰坦尼克号，其钢铁在冰冷的大西洋水域变得脆弱，并在撞击而不是弯曲方面破裂，导致了灾难。工程师和设计师密切关注Brittleness，因为与弯曲或伸展的延性材料不同，脆性易碎的材料往往会在压力下折断。 这篇文章探讨了什么是脆性以及它与硬度和韧性的不同。它还解释了为什么玻璃或铸铁等材料是脆性的，以及我们如何测试和减轻工程设计中的脆性。 什么是脆性？ 材料科学中的脆弱性是指材料事先几乎没有塑性变形的材料倾向的趋势。简而言之，脆性材料不会弯曲或伸展太多 - 它会破裂。如果您尝试弯曲脆性物体，它几乎会立即破裂或捕捉，而不是经历塑性变形。这是相反的延性，在失败之前，材料维持明显的塑性变形（例如，将其吸引到电线或弯曲中）的能力。高度延展的金属（例如铜或金）可以大量弯曲，拉伸或抽出，而在仅弹性菌株后，脆性材料（例如玻璃或陶瓷）骨折。 脆性，韧性，韧性和硬度 比较脆性和延展性归结于材料在骨折前可以变形的材料多少。脆性材料的延展性很低，并在小应变下达到其断裂点。延性的一个可以维持明显的塑性变形。在金属中，一个共同的经验法则是，休息时的伸长率通常称为脆，而考虑〜5％延性（材料和测试依赖性；陶瓷和玻璃通常远低于1％）。实际上，脆性材料几乎没有发出警告 - 在折断之前，它们不会明显弯曲或脖子。在应力 - 应变曲线，延性材料显示出屈服和较长的塑料区域，而脆性材料几乎是线性弹性的，直到突然裂缝具有最小的可塑性。 韧性描述材料在破裂前吸收的能量（思考：应力 - 应变曲线下的区域）。当材料结合高强度和良好的延展性时，通常会增加。这不是严厉的“相反”。橡胶轮胎很艰难，因为它会变形并吸收影响。退火玻璃很脆，因为它不能塑料变形，因此急剧的打击会使它破裂。 硬度是一个不同的概念 - 它抵抗刮擦和局部凹痕。材料可能非常困难但脆弱。例如，钻石抵制刮擦，但缺乏可塑性，可以在急剧的打击下切碎或劈开。相反，相对柔软的东西（例如橡胶）可以抵抗撞击的破裂，因为它会变形。简而言之，硬度涉及对局部变形的抵抗力，而残酷的性质描述了断裂行为。 易碎材料的示例及其失败 许多日常和工业材料表现出脆弱的行为。以下是一些例子，以及它们如何在压力下失败： 玻璃：普通玻璃（例如窗玻璃或水杯）是一种经典的脆性材料。它在压缩方面非常坚固且强烈，但是在拉伸应力或影响下，它不能塑性变形。将玻璃杯放在坚硬的地板上，通常会碎裂大而尖锐的碎片。故障是通过裂纹传播的：一旦一个微小的缺陷或冲击点会引发裂缝，它就会穿过玻璃，几乎没有塑性变形。这种脆性来自其结构：二氧化硅网络是刚性和无定形的，与金属不同，没有移动位错来缓解压力。有趣的是，特殊治疗可以改变玻璃断裂的方式，例如，通过热处理以引入表面压力应力而产生的钢化玻璃，仍然很脆，但往往会分解成小钝骰子样的碎片（因此“安全玻璃”）。层压玻璃，用于挡风玻璃，将两个玻璃杯粘合到塑料层中（通常是PVB），因此，当裂缝形成裂缝时，层中层将碎片将碎片固定在一起。这些治疗方法可以减轻故障模式，但从根本上讲，玻璃通过破裂而不是弯曲而失败。 陶瓷：陶瓷同样脆弱。从架子上敲出陶瓷花瓶，它会碎片或破碎而不是凹痕。从结构上讲，陶瓷是离子和/或共价键合的，通常是多晶（瓷器也包含玻璃相）。例如，在瓷板中，原子晶格是刚性的。当压力时，原子飞机无法轻易滑落。在离子固体中，一个小移位带来了同样的带电离子并排，它们强烈排斥，裂纹引发。由于位错运动是有限的，键是定向的，因此陶瓷具有高硬度和抗压强度，但倾向于在张力或弯曲下折断。当它们失败时，裂缝表面通常会清洁并沿晶体平面（裂解）。陶瓷瓷砖超出其容量超出其容量的裂纹，可以通过身体传播，并用干净的玻璃状断裂破裂，几乎没有可见的屈服。 铸铁（尤其是灰色铸铁）：铸铁是一种金属，但某些成绩却是脆弱的。如果您曾经看过旧的铸铁发动机块或铸铁管道裂缝，则目睹了易碎的断裂。灰色铸铁（以其断裂表面的灰色命名）具有相对较高的碳含量。碳形成石墨片，分布在整个铁基质中。这些薄片的行为就像内部裂缝和强烈的压力集中器，因此金属在破裂之前不会伸展太多。结果，铸铁在压缩方面非常强（均匀支撑时），但在张力或影响不足可能会突然失败。相比之下，延性（结节性）铁是一种改良的铸铁，在该铸铁中诱导石墨形成球形结节（通常是通过镁处理）。它的脆性要小得多，并且会在影响下变形，而不是破碎。我们将在“设计”部分中进一步讨论。 具体的：混凝土看起来像是坚固且岩石状的（而且是），但这是脆弱材料的另一个例子。在压缩下，混凝土非常强大，可以承受很大的负载。但是，在张力（拉或弯曲）下，纯混凝土裂缝很容易。水泥糊和硬矿物聚集体的混合物形成了具有非常有限的塑料流能力的刚性基质，因此很小的拉伸菌株开放的微裂纹可以迅速合并。这就是为什么钢筋混凝土如此普遍的原因：钢钢筋嵌入以携带张力并增加延展性（和韧性）。钢可以屈服和伸展，将截面保持在一起并提供警告（裂缝形成并逐渐扩大），而不是突然的脆性崩溃。 其他脆性材料：还有许多其他例子。如果不调和，高碳或高度硬化的工具钢可能会变脆。文件或非常坚硬的刀片可能会在弯曲时捕捉，因为更高的碳和硬度可减少延展性。石墨，就像铅笔“铅”一样脆弱：其分层结构使飞机滑动留下标记，但在适度的力下，棍子很容易折断。有些聚合物也很脆。聚苯乙烯（用于一次性餐具和旧CD案例中的刚性塑料）倾向于捕捉而不是弯曲。 为什么有些材料脆弱？ 要了解脆性，它有助于查看微观和原子尺度上的材料内发生的情况。材料的原子键和微观结构有所不同，这些差异决定了它们对压力的反应。 在结晶金属中，定位的金属键合和移动位错通常会造型流动。当滑动很容易时，应力再分配和裂纹尖端会钝化。如果粘结是高度定向的，或者晶体几乎没有可操作的滑动系统，则可塑性受到限制；应力集中到裂纹成核并繁殖。 然后，微观结构决定裂纹的生长是如何生长的。尖锐的夹杂物，硬第二阶段，毛孔或弱接口充当裂纹的发射地点和途径。温度和应变速率也很重要：较低的温度或更高的应变速率降低了可塑性，将行为推向脆性断裂。环境可以使平衡 - 原子氢加速裂纹，而晶粒结合的降解（例如晶间腐蚀或杂质隔离）可降低沿边界的凝聚力。 简而言之，当塑料适应不足并占主导地位时，勃彩会出现。如果材料无法自由移动脱位或在裂纹尖端下消散能量，则失败是突然的，几乎没有警告。 如何测量或测试脆性？ 由于Brittlense是关于材料在压力下的行为（几乎没有变形），因此没有一个“勃贴”数字，您可以像密度或熔点一样抬头。取而代之的是，工程师使用延展性，断裂韧性和影响能量的测试间接表征它。 衡量脆性行为的标准方法之一是拉伸测试。在记录压力和应变时，拉动狗骨标本，以产生应力 - 应变曲线。脆性反应是几乎线性的突然断裂的弹性途径，几乎没有或没有产量区域。两个快速指示器（突破时的延长和降低面积）是延展性的度量（并成反比）。脆性的材料将显示出低伸长率和最小的面积减少（颈部很少或没有颈部）。对于金属，测试设置和报告遵循ASTM E8。 在Charpy V-Notch撞击测试中，摇摆的摆板击中了一个缺口的杆，并且在焦耳的能量中记录了摆能量的损失（来自秋千高度的变化）（j）。低吸收能表示脆弱的反应。高能量表示韧性。由于结果取决于标本的大小和缺口几何形状，因此最好将夏普能量用于比较和温度研究，而不是基本材料常数。在多个温度下进行测试映射延性到脆性的过渡。工程师还阅读了断裂表面：明亮，刻面/裂解特征表明脆性断裂，而暗淡，纤维状的外观表示延性断裂。 另一个关键措施是平面应变骨折韧性（K我知道了），一种骨折的机电参数，可量化材料对裂纹生长的抗性。它是根据预先裂纹标本的精确测试确定的，代表裂纹开始延伸的临界应力强度因子。脆性材料有低k我知道了因此，缺陷差 - 小裂纹会在相对较低的压力下导致失败，而坚韧的延性材料具有较高的k我知道了并且可以直言不讳或逮捕裂缝。工程师使用裂缝 - 阻力数据来设置允许的缺陷大小，并针对服务突然断裂进行设计。 如何防止设计中的脆弱失败 由于脆弱性会导致突然的灾难性失败，因此工程师已经制定了处理策略 - 通过选择不同的材料或修改材料和设计以使脆弱行为降低危险性。 材料选择和处理 […]
终极拉伸强度（UTS）是材料破裂前可以承受的最大应力的度量。通常通过进行拉伸测试并记录工程应力与应变曲线的情况。作为一项密集的特性，UTS对于比较张力下的材料的性能至关重要。它可以帮助工程师为必须抵抗拉伸负荷而不会失败的结构和组件选择合适的材料。
弹簧是机械部件，旨在在压缩、拉伸或扭曲时存储和释放能量。它们通常由钢或特种合金等材料制成，并通过卷绕、热处理、磨削、涂层和精加工等工艺制造。弹簧具有多种用途，例如减震、减振和机械中的受控运动。此外，它们还是日常生活中不可或缺的多功能组件，可实现汽车悬架的平稳行驶、钟表的精确计时以及家具的舒适性和支撑性。
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