認識CNC加工機

一月 23, 2016
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兒童互動齒輪牆­— 由Because We Can為海提斯堡動物園(Hattiesburg Zoo)設計與製作。攝影:Jillian Northrup

在製造業的世界裡,CNC(電腦數值控制)機具已經有50年發展歷史,早於3D列印技術問世(1984年)20年前就已存在。在那個時候,「CNC」這個名稱被用來代稱銑削——使用一個快速旋轉的銑刀(外觀與電鑽相似)鑿穿材料,進行雕刻、在平整材料上切削出形狀;或在具厚度的材料上雕出精細的3D立體設計。
從笨重的工業用機械轉變成桌上型、可以放在家中使用的機型的過程中,CNC工具機改變的速度較慢,且沒有像3D列印那樣在過去幾年熱烈受到粉絲期待。但是這情況漸漸改變,現在市面上有很多種易於操作、工作臺大小的加工機。

打造任何東西

CNC加工機對所有Makerspace、Hackerspace和FabLab而言很重要的理由之一是這些工具提供了很容易的管道,讓個人、學生和創業家都能輕易的製作幾乎所有能夠想像到的複雜零件。木工、表面處理、家具、樂器、標示牌、船、珠寶還有更多應用——都能夠借重CNC的技術製作出完美吻合的零件,且論規模是其他工具所無法達成。CNC這個名字透露出的特點就是控制機器的指令和工具都是經由寫入預先編寫的程式而成。這樣一來才能夠確保機器所製作的第100個零件也和首個零件一模一樣。

新的Maker工具
從用來裁切電路板的微型CNC到能夠將4′×8′的木材裁切成家具的大型CNC加工機,應有盡有。上述工具的操作方式都相同;唯一的差別就在於透過什麼樣的工具鏈來完成加工。

電腦風潮
和3D列印以CNC控制擠出頭的移動一樣,大部分的CNC加工機都是3軸機器,透過皮帶或滾珠螺桿使機器的工具頭在X軸(左-右)、Y軸(前-後)和Z軸(上-下)移動。依照所配備的軸,有些CNC只移動主軸,有些則移動工作臺,還有一些能夠移動主軸和工作臺。

選擇材料
CNC讓使用者能夠快速且準確的加工堅硬材質,而這個特色其他的技術都難以達成。從軟到硬的木材、三合板等板材、任何種類的塑膠和軟硬金屬。唯一的限制只有你所要裁切的東西必須能夠符合所使用機具的大小。

所切割材質的硬度和銑刀的尺寸都使得正確的設定指令非常關鍵。過快的設定可能會造成材料損壞。而太慢速的話可能會導致材料開始燃燒。如果設定路徑有誤,你可能會發現自己意外把工作臺切成兩半。(這是可以想見的——它被稱為廢料板(wasteboard)不是沒有理由的。)

不斷創新進步
最近才問世的桌上型CNC機具和軟體,在使用上比以前工業用的CNC加工機簡易多了。其中一個近期最實用的發展就是將CAD/ CAM的功能結合到程式中——只要使用一個軟體就能夠讓你設計零件並生成G-code。Autodesk的 Fusion 360成為相當受歡迎的軟體,其他還有MeshCam、MakerCam、VCarve Pro和Aspire等。

再更進一步,這些程式都能夠在雲端上運算,只需透過USB將機器連接到網路上的CAD/ CAM解決方案。Inventables推出的Easel目前就具有這樣的功能,傳言其他公司也將會跟進。

另一個方便的新潮流就是整合電腦與控制器,也就是將微控制器與電腦內建於CNC機具中,這樣一來你就能無線登入並且連接機器,從世界的任何一個角落都能夠操作機臺。

所有的創新設計都是為了讓從初學者以及熟手的使用者能更容易使用。你只要決定你的作品尺寸,還有你想投資多少錢到這個機器上就夠了。趕快動起來並且找出適合你的Maker專題吧!


Luis Rodriguez
Luis是美國堪薩斯市Maker Faire的主辦人,而且自從他2009年拿到第一個桌上型3D印表機後(MakerBot Cupcake)就開始玩3D列印。Luis在Science City工作,管理Maker Studio和Spark!Lab。

(譯:張雅涵)
[原文]

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