精密加工是指在保持精密加工精度的同時去除工件材料的過程。精密工具機種類繁多，包括銑削、車削和電火花加工。如今，精密機床通常採用電腦數控 (CNC) 進行控制。
幾乎所有金屬產品都需精密加工，塑膠和木材等許多其他材料也一樣。這些機器由經過專業訓練的機械師操作。為了使切削刀具正常運作，必須按照指定的方向移動刀具才能進行正確的切削。這種主要運動稱為「切削速度」。工件也可以移動，這被稱為「進給」的次要運動。這些運動以及刀具的鋒利程度共同作用，使精密工具機得以運作。
高品質的精密加工需要能夠遵循由 CAD（電腦輔助設計）或 CAM（電腦輔助製造）程式（例如 AutoCAD 和 TurboCAD）繪製的極其具體的藍圖。這些軟體可以幫助產生製造工具、機器或物件所需的複雜三維圖表或輪廓。必須嚴格遵循這些藍圖，以確保產品的完整性。雖然大多數精密加工公司都使用某種形式的 CAD/CAM 程序，但在設計的初始階段，他們仍然經常使用手繪草圖。
精密加工可用於多種材料，包括鋼、青銅、石墨、玻璃和塑膠等等。根據專案規模和所用材料，將使用各種精密加工工具。可以使用車床、銑床、鑽床、鋸床、磨床甚至高速機器人的任意組合。航空航太工業可能使用高速加工，而木工工具製造業可能使用光化學蝕刻和銑削製程。批量生產或特定數量的特定物品的數量可能高達數千，也可能只有幾件。精密加工通常需要對 CNC 設備進行編程，這意味著它們由電腦數控。 CNC 設備允許在產品的整個生產過程中遵循精確的尺寸。
銑削是一種使用旋轉刀具以特定方向推進（或進給）刀具，從而去除工件材料的加工過程。刀具也可以相對於刀具軸線保持一定角度。銑削涵蓋各種不同的操作和工具機，從小型單一零件到大型重型組銑操作，不一而足。它是加工定制零件並達到精確公差的最常用工藝之一。
銑削加工可以使用多種工具機完成。最初的銑削工具機類型是銑床（通常稱為“磨機”）。隨著電腦數控 (CNC) 的出現，銑床演變成了加工中心：配備了自動換刀裝置、刀庫或旋轉式刀庫、數控功能、冷卻系統和外殼的銑床。銑削中心通常分為立式加工中心 (VMC) 和水平加工中心 (HMC)。
銑削與車削環境的集成，以及車削與銑削的集成，始於車床的動力刀具以及偶爾使用銑床進行車削操作。這催生了一類新型工具機——多任務工具機 (MTM)，其專為在同一工作範圍內進行銑削和車削而設計。
對於依賴零件採購的設計工程師、研發團隊和製造商來說，精密CNC加工無需額外加工即可製造複雜零件。事實上，精密CNC加工通常可以在一台機器上製造成品零件。
機械加工過程會去除材料，並使用各種切削刀具來製造最終的、通常高度複雜的零件設計。透過使用電腦數控 (CNC) 來自動化控制加工工具，可以提高加工精度。
「CNC」在精密加工中的作用
使用編碼編程指令，精密 CNC 加工允許工件按照規格進行切割和成型，而無需機器操作員的手動幹預。
專業機械師根據客戶提供的電腦輔助設計 (CAD) 模型，使用電腦輔助製造軟體 (CAM) 建立零件加工指令。基於 CAD 模型，軟體確定所需的刀具路徑，並產生程式碼，告知機器：
■ 正確的轉速和進給率是多少
■ 何時何地移動刀具和/或工件
■ 切割深度
■ 何時使用冷卻液
■ 與速度、進給率和協調有關的任何其他因素
然後，CNC 控制器使用程式碼來控制、自動化和監控機器的運動。
如今，CNC 已成為各種設備的內建功能，從車床、銑床、銑鉋機到線切割（EDM）、雷射切割和等離子切割機，應有盡有。 CNC 除了能夠實現加工過程自動化和精度提升外，還能減少人工操作，讓機械師同時監控多台機器的運作。
此外，一旦設計好刀具路徑並對機器進行編程，它就可以多次運行同一個零件。這提供了高水準的精度和可重複性，從而使該流程具有極高的成本效益和可擴展性。
加工材料
一些常見的可加工金屬包括鋁、黃銅、青銅、銅、鋼、鈦和鋅。此外，木材、泡沫、玻璃纖維以及聚丙烯等塑膠也可進行加工。
事實上，幾乎任何材料都可以用於精密 CNC 加工——當然，這取決於應用及其要求。
精密CNC加工的一些優點
對於廣泛製造產品中使用的許多小零件和零件，精密 CNC 加工通常是首選的製造方法。
正如幾乎所有切割和加工方法一樣，不同材料的性能會有所不同，零件的尺寸和形狀也會對加工過程產生很大影響。然而，整體而言，精密數控加工製程比其他加工方法更具優勢。
這是因為 CNC 加工能夠實現：
■ 零件複雜程度高
■ 公差嚴格，通常範圍從±0.0002" (±0.00508 mm) 到±0.0005" (±0.0127 mm)
■ 極其光滑的表面處理，包括定製表面處理
■ 即使在高產量下也能保持可重複性
雖然熟練的機械師可以使用手動車床製造 10 或 100 個優質零件，但是當您需要 1,000 個零件、10,000 個零件、100,000 個或 100 萬個零件時會發生什麼情況？
精密 CNC 加工可滿足此類大批量生產所需的可擴展性和速度。此外，精密 CNC 加工的高重複性確保無論生產多少零件，從頭到尾都能確保零件品質一致。
CNC 加工有一些非常專業的技術，包括線切割（EDM）、積層加工和 3D 雷射列印。例如，線切割使用導電材料（通常是金屬）和放電將工件蝕刻成複雜的形狀。
但是，這裡我們將重點介紹銑削和車削工藝——兩種廣泛應用且經常用於精密 CNC 加工的減材加工方法。
銑削與車削
銑削是一種使用旋轉圓柱形切削刀具去除材料並形成形狀的加工過程。銑削設備（也稱為銑床或加工中心）能夠在一些最大的金屬加工件上加工出各種複雜的零件幾何形狀。
銑削的一個重要特點是工件保持靜止，而切削刀具旋轉。換句話說，在銑床上，旋轉的切削刀具繞著工件移動，而工件則固定在床身上。
車削是在車床上切割或塑形工件的工藝過程。通常，車床使工件沿垂直軸或水平軸旋轉，同時固定的切削刀具（可能旋轉也可能不旋轉）沿著程式軸移動。
刀具無法繞零件旋轉。材料旋轉，使刀具能夠執行程式操作。 （有一部分車床的刀具繞著線軸送絲旋轉，本文不做介紹。）
與銑削不同，車削時工件會旋轉。零件毛坯在車床主軸上旋轉，切削刀具與工件接觸。
手動與CNC加工
雖然銑床和車床均有手動型號，但 CNC 工具機更適合小零件製造 - 為需要大量生產緊密公差零件的應用提供可擴展性和可重複性。
除了提供刀具在 X 軸和 Z 軸上移動的簡單兩軸機床外，精密 CNC 設備還包括工件也可移動的多軸機型。這與車床不同，車床的工件只能旋轉，刀具會移動以形成所需的幾何形狀。
這些多軸配置允許在單次操作中生產更複雜的幾何形狀，而無需機器操作員進行額外工作。這不僅使生產複雜零件變得更加容易，而且還減少或消除了操作員出錯的可能性。
此外，精密 CNC 加工中使用高壓冷卻液可確保碎屑不會進入工件，即使使用垂直主軸的機器也是如此。
CNC銑床
不同銑床的尺寸、軸配置、進給速度、切削速度、銑削進給方向和其他特性各不相同。
然而，一般來說，數控銑床都利用旋轉主軸來切除不需要的材料。它們用於切割鋼和鈦等硬質金屬，但也可用於切割塑膠和鋁等材料。
CNC 銑床注重重複性，適用於從原型設計到大批量生產的各種應用。高端精密 CNC 銑床通常用於精密模具的銑削等公差要求嚴格的加工。
雖然CNC銑削可以快速完成加工，但銑削精加工會使零件留下明顯的刀痕。此外，數控銑削還可能產生一些帶有鋒利邊緣和毛邊的零件，因此，如果這些邊緣和毛邊不符合要求，可能需要額外的工序。
當然，編程到序列中的去毛邊工具會去毛刺，儘管通常最多只能達到成品要求的 90%，但仍會留下一些特徵需要最終的手工精加工。
至於表面光潔度，有些工具不僅可以產生可接受的表面光潔度，而且還可以在工件的某些部分產生鏡面般的光潔度。
數控銑床的類型
銑床的兩種基本類型是立式加工中心和水平加工中心，其主要區別在於工具機主軸的方向。
立式加工中心是主軸軸線與Z軸方向對齊的銑床。這類立式工具機可進一步分為兩種：
■床式銑床，主軸平行於其自身軸線移動，而工作台垂直於主軸軸線移動
■轉塔銑床，主軸固定，工作台移動，因此在切削操作過程中，工作台始終垂直並平行於主軸軸線
在水平加工中心中，銑床的主軸與 Y 軸方向對齊。水平結構意味著這些銑床在機械加工車間佔用的空間更大；它們通常也比立式工具機更重、功率更大。
當需要更好的表面光潔度時，通常會使用水平銑床；這是因為主軸的定向使得切屑能夠自然脫落，易於清除。 （此外，高效的切屑清除有助於延長刀具壽命。）
一般來說，立式加工中心更為普遍，因為它們的功率與水平加工中心相當，而且可以加工非常小的零件。此外，立式加工中心的佔地面積比臥式加工中心小。
多軸CNC銑床
精密數控銑削中心配備多軸。三軸銑削中心利用 X、Y 和 Z 軸進行各種加工。四軸銑削中心可繞垂直軸和水平軸旋轉並移動工件，從而實現更連續的加工。
五軸銑床具有三個傳統軸和兩個附加旋轉軸，使工件能夠隨著主軸頭繞其旋轉而旋轉。這樣一來，無需拆卸工件並重置機床即可加工工件的五個側面。
CNC車床
車床（也稱為車削中心）具有一個或多個主軸，以及 X 軸和 Z 軸。該機床用於繞其軸線旋轉工件，以執行各種切削和成型操作，並可在工件上應用各種刀具。
CNC 車床，也稱為即時加工車床，是製造對稱圓柱形或球形零件的理想選擇。與 CNC 銑床類似，CNC 車床不僅可以處理原型製作等小型加工，還可以進行高重複性設置，支援大批量生產。
數控車床還可以設定為相對免持生產，這使得它們廣泛應用於汽車、電子、航空航太、機器人和醫療器材產業。
CNC車床的工作原理
使用數控車床時，將一根毛坯料裝入車床主軸的卡盤中。主軸旋轉時，卡盤將工件固定到位。當主軸達到所需轉速時，固定式切削刀具與工件接觸，去除材料並加工出正確的幾何形狀。
數控車床可以執行多種操作，例如鑽孔、攻牙、鏜孔、鉸孔、端面加工和錐度車削。不同的操作需要更換刀具，這會增加成本和設定時間。
完成所有必要的加工操作後，即可從毛坯上切下零件，以便根據需要進行進一步加工。之後，CNC車床即可重複此操作，通常無需額外設定時間，甚至無需額外設定。
CNC 車床還可容納各種自動棒料送料器，從而減少手動原料處理量並具有以下優點：
■ 減少機器操作員所需的時間和精力
■ 支撐棒料以減少可能對精度產生負面影響的振動
■ 讓工具機以最佳主軸轉速運轉
■ 最大程度減少轉換時間
■ 減少材料浪費
CNC車床的類型
車床有很多種類型，但最常見的是兩軸數控車床和中國式自動車床。
大多數中國數控車床使用一根或兩根主軸和一根或兩根副主軸，主軸由旋轉傳動裝置負責。主軸在導套的幫助下執行主要的加工操作。
此外，一些中國式車床配備了第二個刀頭，可用作CNC銑床。
使用數控中國式自動車床，毛坯材料經由滑動頭主軸送入導套。這使得刀具能夠在更靠近材料支撐點的位置切削材料，這使得中國式自動車床特別適合處理細長車削件和微加工。
多軸數控車削中心和中式車床只需一台機器即可完成多項加工作業。這使得它們成為加工複雜幾何形狀的經濟高效之選，而這些幾何形狀通常需要使用多台機器或更換刀具（例如傳統的數控銑床）。