电子行业的数控加工

计算机数控 (CNC) 加工已成为电子行业生产精密零部件和最终产品的重要制造工艺。该工艺利用计算机控制的机械设备自动执行金属和非金属工件的铣削、钻孔、切割和成型等加工任务。

电子产品包含精密的微电子元件和微型机械组件，因此需要极高的精度、严格的公差和卓越的表面光洁度。手工加工限制了可生产的几何形状的复杂性，并且在中到大批量生产中会带来一致性问题。这使得 CNC 加工对电子制造大有裨益。

CNC加工有助于实现可靠、可重复且精确的电子零件加工，而这些加工是手工无法实现的。只要有合适的切削刀具，该工艺就能制造大多数形状、轮廓和特征。由于它是一种可编程操作，因此只需修改CAD模型即可快速完成设计变更。此外，它还具有其他优势，例如最大程度地减少材料浪费、提高资产利用率以及降低人工成本。

什么是电子产品的 CNC 加工？

CNC加工利用计算机控制的机械来自动化不同的加工和制造过程，例如铣削、车削、钻孔和切割。它依靠预先编程的软件指令来精确控制铣床、车床、铣刨机和磨床等加工工具上的主轴、轴和刀具等组件。

基于代表所需成品的计算机辅助设计 (CAD) 模型和图纸，通过称为 CAM（计算机辅助制造）的专用软件开发 CNC 操作代码和指令。

CAM软件首先对CAD模型进行切片分析，以分析刀具路径。然后定义适当的加工参数，例如进给率、切削深度、刀具类型和转速。

CNC加工的基本工作流程包括：

1. 将 CAD 模型导入 CAM 软件

2. 使用CAM生成机器代码（G代码、M代码）

3. 将此 G 代码传输到 CNC 机器控制器

4. 安装工件和设置工具

5. 执行加工循环

6. 检查加工零件

CNC技术如何提高电子元件生产的精度和可靠性？

CNC 机床的精准度与可靠性相结合，助力制造商生产日常电子产品以及具有关键功能的航空航天和医疗设备。精准的解决方案、严格的公差和可互换的零件，使 CNC 技术能够生产出卓越的电子元件。

计算机机器的精确度

计算机数控 (CNC) 系统使用编程计算机来操作机床，包括车床、铣床、铣刨机和磨床。使用 CNC 机床可以实现人工操作无法通过手动程序实现的测量。ATA 控制的制造软件使制造商能够实现以千分之一英寸为单位的精密零件尺寸。通过计算机编程实现的高精度水平可以生产出可靠的电子元件，包括半导体电路板和微处理器。

一致性孕育可靠的电子产品

CNC 加工中的重复操作会产生彼此一致的组件。CNC 机床可以生产出一致的零件副本，而人工操作员有时会在生产的零件之间产生细微的差异。统一的制造使得在大规模生产中可以使用易于互换的零件。一个组件的故障不会影响整个系统的形式或功能质量，因为替代零件可以接替而不会造成任何问题。一致生产带来的预测能力使制造商能够预测其输出速度和产品质量精度。

预测和预防错误

现代数控设备通过智能软件程序运行，模拟生产流程。该软件系统可以检测潜在的刀具错误和机器崩溃，这些错误可能会导致零件质量下降。制造商可以在开始加工过程之前提前规划，解决潜在问题，从而采取预防措施，避免废品。通过监控设备在运行过程中的性能，先进的数控系统可以自动进行调整，保持精确的水平。该系统先进的防错功能可以提高可靠性，同时避免不必要的时间浪费和制造材料的使用。

电子产品中使用的数控机床类型

鉴于电子制造中加工要求的多样性，需要使用几种具有不同强度的数控机床：

CNC立式加工中心

顾名思义，主轴方向 立式加工中心 垂直于地面。这使得它们在高强度铣削和钻孔任务中具有更高的稳定性和刚性。主轴和工作台之间的垂直间隙也意味着可以搬运更高的零件。

卧式加工中心

卧式加工中心的主轴相对于地面沿水平轴方向排列。这种布局能够更好地控制切屑，使卧式加工中心成为加工较大工件时管理较大切削负荷的理想选择。卧式布局还允许使用高架起重机和集成托盘系统装载大型工件。

龙门加工中心

龙门式数控机床采用移动龙门设计，工作台固定，而移动横向龙门支撑主轴并执行 XY 轴运动。这使得龙门加工中心非常适合无法移动工件的重型切削加工。增强的稳定性也允许更严格的公差。

数控钻床

对于重复性钻孔任务，专业的数控钻孔机和针对钻孔优化的加工中心是最佳解决方案。这些专用的数控钻孔机无需使用多用途刀具，即可实现卓越的钻孔速度、精度和加工质量。

雕铣机

雕铣机将两种工艺的功能集于一身，只需一台数控机床即可制作标签、前面板、模具、夹具和工装。阳森提供3-4轴雕铣数控选项，可高效地制作原型并制造电子产品生产中使用的特殊模具、PCB钻头和夹具。

卧式镗床

镗床使用旋转切削刀具以极高的直径精度和良好的表面光洁度来扩大现有孔径。这种内孔镗削能力使其能够制造精密套筒、轴承、气缸和其他空心电子零件，并达到精细的公差。卧式镗床的另一个优势是更容易装载重型工件。

五轴加工中心

5轴CNC加工中心 允许同时在五个轴上移动。两个附加旋转轴方便以任意角度方向加工，从而实现复杂的3D形状。这可实现更精细的表面处理、更快的循环时间和单次装夹加工——这对于复杂的电子零件至关重要。

CNC加工在电子硬件中的应用

CNC加工用途广泛，涵盖金属和塑料，几乎可以制造所有电子硬件组件。主要应用包括：

印刷电路板 (PCB) 铣削

许多单双面PCB可以通过FR4等层压板的CNC铣削快速制造，而无需传统的蚀刻工艺。这有助于在大批量生产之前快速进行新设计的内部原型设计。

像 Yangsen Stepcraft 这样的台式 CNC PCB 铣床，能够让小型研发团队在几分钟内直接在工作台上加工原型电路板。对于专业制造商，Yangsen 提供先进的 3-4 轴 CNC 铣床，专为大批量 PCB 生产量身定制，配备 ATC 和专用 FR4 夹具。

外壳制造

保护敏感内部电子元件的塑料和金属外壳，可使用 CNC 平台精密加工成任意尺寸。铣削前面板、盖子、底盘组件或整个外壳，均可实现完美的装配和表面处理。台式 CNC 铣床可快速制作塑料外壳原型，而立式加工中心则可满足批量生产需求。

组件原型设计

使用 CNC 加工，无需任何硬质模具即可制造单个电子元件的一次性原型。此外，只需更新零件 CAD 文件即可快速进行修改。模具、夹具、电线压接端子和其他对装配线至关重要的硬件，均可使用台式或龙门式 CNC 铣床进行反复精加工，直至最终定型。

连接器制造

电子产品中用于堆叠PCB或接口端口的专用连接器，可以通过数控车削或铣削工艺制造，无需传统的冲压机。螺纹端口、扩展坞和分度盘也可通过数控车床或多轴铣床制造。

CNC加工对电子产品的好处

由于其多功能性、一致性和精确性，CNC加工具有各种独特的优势，使电子制造更加可靠和高效：

高精度和准确度

通过利用先进的软件控制并最大限度地减少人为错误，数控加工实现了极高的重复性和过程控制。零件的加工公差可在 0.005 毫米以内，并在整个生产批次中保持一致。如此高的精度水平使其能够制造航空航天、医疗保健和通信等领域所需的面向未来的电子产品。

大规模生产一致性

预定义的加工序列可确保数十万个单元的生产运行中偏差极小。自动化软件执行的加工还能消除人工判断错误。一致性可降低返工成本并减少废品率。

快速设计修改

借助 CNC 加工，只需更新零件 CAD 文件即可轻松实现设计变更。由于加工顺序由软件定义，因此无需重新制造任何硬质工具、夹具或模具。这有助于实现高度敏捷和迭代的电子产品开发，以满足不断变化的客户需求。

降低材料浪费

得益于CAD/CAM对材料使用的优化，CNC加工能够高效地在库存材料上嵌套零件布局，从而最大限度地减少原材料的浪费。减少浪费不仅能直接提高产量和盈利能力，还能保护环境。

电子产品数控加工所用材料

CNC加工适用于加工电子制造应用中广泛使用的大多数材料。一些常见的材料包括：

FR4 FR4 玻璃增强环氧层压板是最常见的 PCB 基板，可以可靠地进行 CNC 铣削，用于制造原型和小批量生产的印刷电路板。Rogers CORNING 和 Arlon 等变体也很受欢迎。

铝及其合金

6061、7075、2024 铝合金由于其重量轻、耐腐蚀和强度高，被 CNC 加工成电子设备的支架、盖子、底盘和散热器。

ABS、丙烯酸和聚碳酸酯等塑料

ABS、丙烯酸、尼龙、聚碳酸酯等工程热塑性塑料可以轻松使用数控铣床加工，从而制造出表面光洁的电子产品外壳。刀具技术的进步也促进了更多特殊塑料的加工。

铜

铜 CNC 铣削有助于生产 EMI 屏蔽、引线框架、散热器、端子和其他需要高热/电导性的金属部件。

电子产品数控加工面临的挑战

尽管有巨大的好处，电子硬件的 CNC 加工也带来了一些独特的挑战：

管理热量产生

在加工过程中，过大的摩擦和刀具速度会导致大量热量产生，影响尺寸精度和刀具寿命。适当的冷却和润滑对于电子产品中的高速加工应用至关重要。

实现纳米级精度

随着电子元件尺寸不断缩小至纳米级，在数控加工中实现亚微米级尺寸精度的难度日益增加。然而，主轴、编码器和阻尼技术的进步仍在不断突破极限。

减少微毛刺/边缘缺陷

去除微小毛刺和边缘缺陷对于顺利组装和防止PCB短路至关重要。随着表面光洁度要求越来越严格，这需要特殊的去毛刺工具和额外的二次精加工步骤。

材料选择的复杂性

随着电子技术的不断创新，液晶聚合物、陶瓷、复合材料等新型特殊材料正被广泛采用，这给加工性能带来了挑战。为了可靠地加工这些新材料，刀具和工艺的优化至关重要。

选择数控加工合作伙伴

对于计划采用 CNC 加工的 OEM 来说，选择合适的加工合作伙伴是成功的关键。以下是需要评估的一些方面：

技术加工能力

仔细评估供应商是否拥有满足您的利基电子加工需求所需的先进 CNC 机床和最新 CAM 软件 - 5 轴铣床、微钻等。

电子领域经验

选择一家在电子制造领域拥有专业经验的加工公司，而不是一般的工程公司。深厚的应用专业知识和专业的工艺知识至关重要。

质量保证遵守情况

彻底调查加工合作伙伴的质量管理体系、认证合规性、检验程序以及与电子产品相关的文档严谨性。这确保他们能够提供零缺陷的加工产品。

案例研究和客户评论

根据实际案例研究和客户评价（专门针对电子项目），审查任何潜在的 CNC 加工供应商。考察其技术能力、准时交付能力和响应支持能力。

提供加工服务

一些供应商提供全方位服务，涵盖电子产品的工艺开发、CAM编程、夹具、加工、后处理、装配和物流。这种全面的支持有助于提升成果。

经过验证的可靠性和支持

为了获得长期成功，加工合作伙伴的可靠性以及售后技术支持和维护的深度至关重要，尤其是对于新产品的推出和推广。

结论

CNC加工是电子元件、设备和最终产品的精密制造过程中不可或缺的制造工艺。随着技术复杂性的增加，更严格的公差、更光滑的表面光洁度以及更新的材料将带来新的挑战。然而，切削刀具、自动化、CAM编程和测量系统的不断进步将突破极限。对于电子产品制造商而言，与像阳森这样高度可靠、经验丰富且实力雄厚的CNC加工企业合作，可以进入对生产下一代电子产品至关重要的尖端制造生态系统。