精密加工是指在保持精密加工精度的同时去除工件材料的过程。精密机床种类繁多，包括铣削、车削和电火花加工。如今，精密机床通常采用计算机数控 (CNC) 进行控制。
几乎所有金属产品都需精密加工，塑料和木材等许多其他材料也一样。这些机器由经过专业培训的机械师操作。为了使切削刀具正常工作，必须按照指定的方向移动刀具才能进行正确的切削。这种主要运动称为“切削速度”。工件也可以移动，这被称为“进给”的次要运动。这些运动以及刀具的锋利程度共同作用，使精密机床得以运转。
高质量的精密加工需要能够遵循由 CAD（计算机辅助设计）或 CAM（计算机辅助制造）程序（例如 AutoCAD 和 TurboCAD）绘制的极其具体的蓝图。这些软件可以帮助生成制造工具、机器或物体所需的复杂三维图表或轮廓。必须严格遵循这些蓝图，以确保产品的完整性。虽然大多数精密加工公司都使用某种形式的 CAD/CAM 程序，但在设计的初始阶段，他们仍然经常使用手绘草图。
精密加工可用于多种材料，包括钢、青铜、石墨、玻璃和塑料等等。根据项目规模和所用材料，将使用各种精密加工工具。可以使用车床、铣床、钻床、锯床、磨床甚至高速机器人的任意组合。航空航天工业可能使用高速加工，而木工工具制造行业可能使用光化学蚀刻和铣削工艺。批量生产或特定数量的特定物品的数量可能高达数千，也可能只有几件。精密加工通常需要对 CNC 设备进行编程，这意味着它们由计算机数控。CNC 设备允许在产品的整个生产过程中遵循精确的尺寸。
铣削是一种使用旋转刀具以特定方向推进（或进给）刀具，从而去除工件材料的加工工艺。刀具也可以相对于刀具轴线保持一定角度。铣削涵盖各种不同的操作和机床，从小型单个零件到大型重型组铣操作，不一而足。它是加工定制零件并达到精确公差的最常用工艺之一。
铣削加工可以使用多种机床完成。最初的铣削机床类型是铣床（通常称为“磨机”）。随着计算机数控 (CNC) 的出现，铣床演变成了加工中心：配备了自动换刀装置、刀库或旋转式刀库、数控功能、冷却系统和外壳的铣床。铣削中心通常分为立式加工中心 (VMC) 和卧式加工中心 (HMC)。
铣削与车削环境的集成，以及车削与铣削的集成，始于车床的动力刀具以及偶尔使用铣床进行车削操作。这催生了一类新型机床——多任务机床 (MTM)，其专为在同一工作范围内进行铣削和车削而设计。
对于依赖零件采购的设计工程师、研发团队和制造商来说，精密CNC加工无需额外加工即可制造复杂零件。事实上，精密CNC加工通常可以在一台机器上制造成品零件。
机械加工过程会去除材料，并使用各种切削刀具来制造最终的、通常高度复杂的零件设计。通过使用计算机数控 (CNC) 来自动化控制加工工具，可以提高加工精度。
“CNC”在精密加工中的作用
使用编码编程指令，精密 CNC 加工允许工件按照规格进行切割和成型，而无需机器操作员的手动干预。
专业机械师根据客户提供的计算机辅助设计 (CAD) 模型，使用计算机辅助制造软件 (CAM) 创建零件加工指令。基于 CAD 模型，软件确定所需的刀具路径，并生成编程代码，告知机器：
■ 正确的转速和进给率是多少
■ 何时何地移动刀具和/或工件
■ 切割深度
■ 何时使用冷却液
■ 与速度、进给率和协调有关的任何其他因素
然后，CNC 控制器使用编程代码来控制、自动化和监控机器的运动。
如今，CNC 已成为各种设备的内置功能，从车床、铣床、铣刨机到线切割（EDM）、激光切割和等离子切割机，应有尽有。CNC 除了能够实现加工过程自动化和精度提升外，还能减少人工操作，让机械师能够同时监控多台机器的运行。
此外，一旦设计好刀具路径并对机器进行编程，它就可以多次运行同一个零件。这提供了高水平的精度和可重复性，从而使该流程具有极高的成本效益和可扩展性。
加工材料
一些常见的可加工金属包括铝、黄铜、青铜、铜、钢、钛和锌。此外，木材、泡沫、玻璃纤维以及聚丙烯等塑料也可进行加工。
事实上，几乎任何材料都可以用于精密 CNC 加工——当然，这取决于应用及其要求。
精密数控加工的一些优点
对于广泛制造产品中使用的许多小零件和部件，精密 CNC 加工通常是首选的制造方法。
正如几乎所有切割和加工方法一样，不同材料的性能会有所不同，零件的尺寸和形状也会对加工过程产生很大影响。然而，总体而言，精密数控加工工艺比其他加工方法更具优势。
这是因为 CNC 加工能够实现：
■ 零件复杂程度高
■ 公差严格，通常范围从±0.0002" (±0.00508 毫米) 到±0.0005" (±0.0127 毫米)
■ 极其光滑的表面处理，包括定制表面处理
■ 即使在高产量下也能保持可重复性
虽然熟练的机械师可以使用手动车床制造 10 或 100 个优质零件，但是当您需要 1,000 个零件、10,000 个零件、100,000 个或 100 万个零件时会发生什么情况？
精密 CNC 加工可满足此类大批量生产所需的可扩展性和速度。此外，精密 CNC 加工的高重复性确保无论生产多少零件，从始至终都能确保零件质量一致。
CNC 加工有一些非常专业的技术，包括线切割（EDM）、增材加工和 3D 激光打印。例如，线切割使用导电材料（通常是金属）和放电将工件蚀刻成复杂的形状。
但是，这里我们将重点介绍铣削和车削工艺——两种广泛应用且经常用于精密 CNC 加工的减材加工方法。
铣削与车削
铣削是一种使用旋转圆柱形切削刀具去除材料并形成形状的加工工艺。铣削设备（也称为铣床或加工中心）能够在一些最大的金属加工件上加工出各种复杂的零件几何形状。
铣削的一个重要特点是工件保持静止，而切削刀具旋转。换句话说，在铣床上，旋转的切削刀具绕工件移动，而工件固定在床身上。
车削是在车床上切割或塑形工件的工艺过程。通常，车床使工件沿垂直轴或水平轴旋转，同时固定的切削刀具（可能旋转也可能不旋转）沿编程轴移动。
刀具无法绕零件旋转。材料旋转，使刀具能够执行编程操作。（有一部分车床的刀具绕着线轴送丝旋转，本文不做介绍。）
与铣削不同，车削时工件会旋转。零件毛坯在车床主轴上旋转，切削刀具与工件接触。
手动与数控加工
虽然铣床和车床均有手动型号，但 CNC 机床更适合小零件制造 - 为需要大量生产紧密公差零件的应用提供可扩展性和可重复性。
除了提供刀具在 X 轴和 Z 轴上移动的简单两轴机床外，精密 CNC 设备还包括工件也可移动的多轴机型。这与车床不同，车床的工件只能旋转，刀具会移动以形成所需的几何形状。
这些多轴配置允许在单次操作中生产更复杂的几何形状，而无需机器操作员进行额外工作。这不仅使生产复杂零件变得更加容易，而且还减少或消除了操作员出错的可能性。
此外，精密 CNC 加工中使用高压冷却液可确保碎屑不会进入工件，即使使用具有垂直主轴的机器也是如此。
数控铣床
不同铣床的尺寸、轴配置、进给速度、切削速度、铣削进给方向和其他特性各不相同。
然而，一般来说，数控铣床都利用旋转主轴来切除不需要的材料。它们用于切割钢和钛等硬质金属，但也可用于切割塑料和铝等材料。
CNC 铣床注重重复性，适用于从原型设计到大批量生产的各种应用。高端精密 CNC 铣床通常用于精密模具的铣削等公差要求严格的加工。
虽然数控铣削可以快速完成加工，但铣削精加工会使零件留下明显的刀痕。此外，数控铣削还可能产生一些带有锋利边缘和毛刺的零件，因此，如果这些边缘和毛刺不符合要求，可能需要额外的工序。
当然，编程到序列中的去毛刺工具会去毛刺，尽管通常最多只能达到成品要求的 90%，但仍会留下一些特征需要最终的手工精加工。
至于表面光洁度，有些工具不仅可以产生可接受的表面光洁度，而且还可以在工件的某些部分产生镜面般的光洁度。
数控铣床的类型
铣床的两种基本类型是立式加工中心和卧式加工中心，其主要区别在于机床主轴的方向。
立式加工中心是一种主轴轴线与Z轴方向对齐的铣床。这类立式机床可进一步分为两种类型：
■床式铣床，主轴平行于其自身轴线移动，而工作台垂直于主轴轴线移动
■转塔铣床，主轴固定，工作台移动，因此在切削操作过程中，工作台始终垂直并平行于主轴轴线
在卧式加工中心中，铣床的主轴与 Y 轴方向对齐。卧式结构意味着这些铣床在机加工车间占用的空间更大；它们通常也比立式机床更重、功率更大。
当需要更好的表面光洁度时，通常会使用卧式铣床；这是因为主轴的定向使得切屑能够自然脱落，易于清除。（此外，高效的切屑清除有助于延长刀具寿命。）
一般来说，立式加工中心更为普遍，因为它们的功率与卧式加工中心相当，而且可以加工非常小的零件。此外，立式加工中心的占地面积比卧式加工中心小。
多轴数控铣床
精密数控铣削中心配备多轴。三轴铣削中心利用 X、Y 和 Z 轴进行各种加工。四轴铣削中心可绕垂直轴和水平轴旋转并移动工件，从而实现更连续的加工。
五轴铣床具有三个传统轴和两个附加旋转轴，使工件能够随着主轴头绕其旋转而旋转。这样一来，无需拆卸工件并重置机床即可加工工件的五个侧面。
数控车床
车床（也称为车削中心）具有一个或多个主轴，以及 X 轴和 Z 轴。该机床用于绕其轴线旋转工件，以执行各种切削和成型操作，并可在工件上应用各种刀具。
CNC 车床，也称为实时加工车床，是制造对称圆柱形或球形零件的理想选择。与 CNC 铣床类似，CNC 车床不仅可以处理原型制作等小型加工，还可以进行高重复性设置，支持大批量生产。
数控车床还可以设置为相对免提生产，这使得它们广泛应用于汽车、电子、航空航天、机器人和医疗器械行业。
数控车床的工作原理
使用数控车床时，将一根毛坯料装入车床主轴的卡盘中。主轴旋转时，卡盘将工件固定到位。当主轴达到所需转速时，固定式切削刀具与工件接触，去除材料并加工出正确的几何形状。
数控车床可以执行多种操作，例如钻孔、攻丝、镗孔、铰孔、端面加工和锥度车削。不同的操作需要更换刀具，这会增加成本和设置时间。
完成所有必要的加工操作后，即可从毛坯上切下零件，以便根据需要进行进一步加工。之后，数控车床即可重复该操作，通常无需额外设置时间，甚至无需额外设置。
CNC 车床还可容纳各种自动棒料送料器，从而减少手动原材料处理量并具有以下优点：
■ 减少机器操作员所需的时间和精力
■ 支撑棒料以减少可能对精度产生负面影响的振动
■ 允许机床以最佳主轴转速运行
■ 最大程度减少转换时间
■ 减少材料浪费
数控车床的类型
车床有很多种类型，但最常见的是两轴数控车床和中国式自动车床。
大多数中国数控车床使用一根或两根主轴和一根或两根副主轴，主轴由旋转传动装置负责。主轴在导套的帮助下执行主要的加工操作。
此外，一些中国式车床配备了第二个刀头，可用作数控铣床。
使用数控中国式自动车床，毛坯材料通过滑动头主轴送入导套。这使得刀具能够在更靠近材料支撑点的位置切削材料，这使得中国式自动车床特别适合加工细长车削件和微加工。
多轴数控车削中心和中式车床只需一台机器即可完成多项加工操作。这使得它们成为加工复杂几何形状的经济高效之选，而这些几何形状通常需要使用多台机器或更换刀具（例如传统的数控铣床）。