减材制造简明解析

核心要点

• 减材制造通过去除材料来塑造物体，从固体坯料开始，逐步移除多余部分直至获得所需形状。

• 常见材料包括铝、钢、钛和因科镍合金，适用于航空航天、汽车、医疗等高精度要求行业。

• 主要工艺包括CNC铣削、车削、钻孔、磨削等，具有高精度、保持材料强度、表面质量好等优势。

• 与增材制造相比，减材制造材料利用率较低但适合大批量生产和复杂精密零件加工。

减材制造基础

定义

减材制造通过去除不需要的材料来塑造物体，从称为“坯料”或“工件”的固体块开始，使用工具移除材料直至获得所需形状。这种方法类似于雕刻过程，通过逐步去除多余材料来呈现最终零件形态。

许多行业使用减材制造生产具有精确形状和尺寸的零件，工厂使用机器对金属块进行切割、钻孔或磨削。CNC铣削、CNC钻孔和CNC激光切割等技术可制造具有精确测量值的零件，计算机控制这些机器确保结果的一致性。

减材制造适用于需要强度和可靠性的材料，常见材料包括： - 铝：轻质且坚固，适用于航空航天 - 钢：用于建筑框架和工具制造 - 钛：强度高且重量轻，用于航空航天领域。

减材制造材料应用表：

这些材料广泛应用于汽车和厨房用具等产品，CNC机器可高精度地塑造它们。

为何称为“减材”

之所以称为减材制造，是因为该工艺从材料块中移除材料。名称来源于最终产品的制造方式——不添加任何材料，只去除不需要的部分。这与增材制造形成对比，后者通过逐层堆积来制造零件。

提示：减材制造通常比增材制造产生更多废料，因为需要切削掉多余材料，会产生剩余边角料。

“减材”一词在3D打印等新技术出现后开始普及，人们需要一种方式来描述这种传统的材料去除方法。现在，“减材制造”特指传统机械加工，尤其是与较新的制造方法相比时。

CNC机器在减材制造中至关重要，CNC铣削用于雕刻形状，CNC车削用于旋转和切削零件，CNC钻孔用于打孔。每种CNC方法都以受控方式移除材料，可获得光滑表面和锐利边缘，这对许多产品至关重要。

减材制造流程

步骤详解

使用减材制造时需遵循清晰步骤，从设计到成品：

1. 设计零件：使用CAD软件创建3D模型或图纸，规划零件的最终形态。

2. 选择原材料：根据项目选择最佳材料，如塑料、金属或木材。

3. 准备CNC程序：使用CAM软件生成CNC机器指令（G代码）。

4. 机器设置：将原材料安装到CNC机器中，确保固定牢固。

5. 开始加工过程：CNC机器使用工具移除材料，遵循程序塑造零件。

6. 质量检查：在加工过程中测量和检查零件，确保符合设计要求。

7. 零件后处理：清洁、抛光或处理零件，获得所需外观和手感。

提示：使用机器时务必注意安全，佩戴手套和护目镜，保持工作区域整洁，了解应急处理方法。

从原材料到零件

减材制造有多种塑造零件的方法，以下是最常见的技术：

这些工作通常使用CNC机器完成，例如CNC切割塑造零件外部，CNC钻孔制造孔洞，CNC磨削平滑表面，CNC镗削改变孔径大小。每种方法都有助于获得所需的形状和表面质量。

注意：减材制造中安全非常重要，必须保护自己免受锋利工具和噪音的伤害。常见安全规则包括：

减材制造需要良好的规划、坚固的机器和安全习惯，遵循每个步骤可将材料块转变为有用的零件。

方法和机器

CNC加工

CNC机器在减材制造中大量使用，这些机器使用计算机非常精确地控制工具，可塑造金属、塑料或木材。该过程从数字计划开始，CNC机器遵循此计划逐步移除材料，可制造集成电路、飞机零件或汽车发动机等部件。

CNC加工可制造非常小且光滑的细节，这对航空航天、汽车和医疗设备等行业至关重要。这些机器有助于避免人为错误，确保每个零件都相同，节省时间并减少浪费。

提示：CNC机器工作速度快且可重复执行相同工作，每次都能获得相同的良好结果。

不同行业的精度要求：

铣削和车削

CNC铣削和CNC车削是两种主要的零件成型方法：

CNC铣削：刀具旋转并沿不同方向移动，工件固定不动，适用于制造形状、孔和曲线。

CNC车削：工件旋转而刀具沿其外部移动，最适合圆形或管状零件。

CNC铣削与CNC车削的比较：

CNC机器同时用于铣削和车削，每种方式都能控制零件形状和光滑度，可制造车轮或医疗零件等产品。

其他技术

减材制造还有更多零件成型方法：

• 电火花加工(EDM)：使用火花移除材料 。

• 水射流切割：使用高压水切割金属或石材 。

• 激光切割：使用激光束进行非常精确的切割 。

• 超短脉冲激光烧蚀：使用极快的激光脉冲移除材料，制造微小形状，用于计算机芯片和小型零件制造。

注意：每种材料加工方法都有其最佳用途，根据制造对象和使用的材料选择合适方法。

减材加工有助于制造多种用途的零件，CNC机器、激光切割和烧蚀技术可制造详细且可靠的零件。

特点和优势

优势

选择减材制造可获得许多重要优势，这种方法有助于制造多种用途的坚固、精密零件：

• 实现高精度和严格公差，确保零件完美配合。

• 保持材料强度，加工过程不会削弱材料，零件保持坚固。

• 获得光滑表面，提升产品外观和手感。

• 可使用多种材料，如金属、塑料和木材。

• 采用成熟方法，减材制造每次都能提供可预测结果。

• 可快速制造多个零件，适合大批量生产。

• 可创建自定义形状和复杂设计，适应特殊需求。

提示：如果需要坚固且精确的零件，减材制造是明智选择

表面质量

制造零件时表面质量很重要，减材制造有助于达到高标准的光滑度。表面粗糙度使用微米(μm Ra)为单位测量，数值越低表示表面越光滑。

减材制造典型表面粗糙度标准： - 3.2 μm Ra - 1.6 μm Ra - 0.8 μm Ra - 0.4 μm Ra

减材制造比增材制造提供更多表面处理选择，适用于大型物品和需要光滑触感的零件。CNC加工因其速度快和提供多种表面处理选项而受欢迎，如果需要大批量生产，减材制造可确保每次都获得正确的表面质量。

比较

减材与增材制造

减材制造与增材制造的主要区别在于材料使用方式：

增材制造仅使用所需数量的材料，因此几乎没有浪费。减材制造在切割多余材料时会产生切屑和边角料，这种方法难以避免浪费。

增材制造适用于制造复杂形状，减材制造可获得坚固且表面光滑的零件，每种方法都有其优点。

使用场景选择

当需要零件精确配合时选择减材制造，这种工艺非常适合快速制造多个零件。如果要使用不同材料，减材制造效果很好，还可获得光滑表面，这对工具和机器很重要。

减材制造最适合的情况： - 需要非常精确的尺寸 - 想要快速制造大量零件 - 使用金属、塑料或木材 - 需要零件表面光滑 - 通过更新程序更改设计。

增材制造最适合特殊形状和小批量生产，当希望节省材料和减少浪费时使用。减材制造更适合制造坚固、耐用的零件和大批量生产。

提示：考虑零件需求，如果需要坚固、光滑且精确的零件，减材制造通常是最佳选择。

应用实例

日常产品

减材制造用于制造许多日常用品： - 金属勺子通过切割多余金属制成 - 厨房刀具和剪刀通过去除材料成型 - 自行车车架采用减材制造 - 笔记本电脑的金属外壳从固体材料开始加工 - 智能手机和平板电脑的金属部件通过切割制成 - 汽车车轮和发动机零件通过去除材料制造。

提示：看到有光泽的金属零件时，想想减材制造如何帮助塑造它们。

行业应用

许多行业使用减材制造生产重要零件，当零件必须坚固且精确时需要这种工艺：

汽车制造商使用减材制造生产发动机和变速箱零件，飞机制造商制造支架和坚固的飞行零件，医疗公司创建完美贴合的植入物和工具。

未来趋势包括： - 机器学习提高精度 - 新型耐用材料 - 绿色制造方法 - 数字孪生技术 - 按需定制零件 - 使用物联网的智能工厂。

常见问题解答

减材制造和增材制造的主要区别是什么？

减材制造去除材料，从固体块开始；增材制造添加材料，逐层构建零件。两种方法都能制造零件，但方式不同。

减材制造可以用于塑料零件吗？

是的，减材制造适用于塑料零件。CNC机器可以像切割金属一样切割、钻孔和塑造塑料，人们使用这种方法制造原型、定制件和小批量产品。

减材制造昂贵吗？

小批量生产时减材制造成本可能较高，因为使用额外材料并产生废物。对于大批量生产，每个零件的成本较低，制造大量相同产品时可节省资金。

使用减材制造机器时应佩戴哪些安全装备？

应佩戴安全护目镜、手套和听力保护装置，穿封闭式鞋子保护脚部，开始前将长发束起。安全装备可保护您免受切屑和噪音的伤害。

为什么行业仍然使用减材制造？

行业使用减材制造生产坚固、精确的零件，可获得光滑表面和紧密配合，适用于金属和塑料等多种材料，许多产品需要这些特性。

关于湖南普卡

湖南普卡成立于2016年，位于中国湖南，并在柏林设有联络点，我们是汽车行业的二级供应商。我们专注于生产定制的铝压铸件，配备了280T至1250T的高自动化冷室压铸设备并提供一站式后机加工和表面处理服务。我们对质量的承诺体现在通过ISO9001：2015和IATF16949：2016标准认证的质量管理体系中。