CNC （計算機數控機床）不僅包括 CNC 銑床和車床，還包括 3D 打印機、機械臂和其他機器。CNC機床和3D打印機有許多共同點，都以G 代碼形式提供的一系列坐標轉換為銑削或打印的運動。通過微控制器，給定的命令被轉換成步進電機的運動。所有 CNC 機器的基本原理基本相同，主要區別在于材料和應用。為了更好地了解機器的特點和應用場合，將比較制造商中最常見的機器類型，即 CNC 銑床和 FDM 3D 打印機。

不同點-基本差異

現在請大家思考這樣一個問題，如果FDM打印機和CNC銑床相似，那么為什么不將銑床的工具頭換成打印頭呢？原則上，這是可行的，但實際情況卻有所不同，這是因為二者在工藝技術上存在一定的差異，比如CNC 銑床不需要加熱床，FDM 3D 打印機也不需要主軸速度控制。

上述問題的核心在于，在不更改物理部件和固件設置的情況下，對這些機器中的一些基本條件的要求是不相互兼容的。因此，在工具頭和打印頭之間進行交換是不切實際的，但并非不可能。

開源MPCNC試圖提供這種靈活性，但由于上述挑戰而缺乏實用性。E3D等公司正在努力簡化工具更換的步驟，不僅包括不同的打印頭，還可能包括用于鉆孔和自動后處理的小型銑床。這些系統仍然非常復雜、昂貴，一般的打印機愛好者往往負擔不起。

一、成型方式：增材與減材加工

加工方式可以分為兩種：增材制造或減材制造。FDM 3D 打印機用于增材加工，而 CNC 銑床和銑床用于減材加工。后一種機器包括銑床、鉆頭或銑刀，切割、去除材料，以獲得想要的結構。

這兩種類型的加工都需要像CNC機器提供一組命令。但由于這些方法上的差異，獲取 G 代碼中的這些命令的方式不同。默認情況下，CNC 銑床和銑床將從給定庫存材料的表面開始，并從中切割所需的對象。為此，需要使用CAM 軟件創建刀具路徑。在軟件設置中，需要定義使用的工具、它的尺寸和屬性、所需的速度、起點和終點，以及其他設置。除此之外，好包括刀具的更換這個過程可能相當復雜，需要相當多的知識。

△簡單的刀具路徑——藍線表示切割，橙色表示僅移動

如果要為3D打印機創建G代碼，則需要使用切片器。它將給定的對象并轉換為一定層厚度的切片圖像。切片上的每個點都被轉換為 XYZ 坐標。默認情況下，需要從構建表面開始，向上處理每一層。許多切片器為常用的 3D 打印機提供有用的默認設置，可以達到較合理的切片路徑和結果，初學者也能夠很容易地進行操作。

二、運動軸

△在數控機床中遇到的基本運動軸

大多CNC機器，無論是銑床還是 3D 打印機，都只能在三個維度上運行（即 X、Y 和 Z 軸）。也有一些機器有額外的軸，例如 A 軸、B 軸和 C 軸，某些專業高端機器最多可以有 12 個軸。那么，為什么我們需要那么多軸？對于銑削和銑削應用，多軸操作允許從幾乎任何角度接近工件，從而允許加工簡單的 3 軸機床無法實現的底切和復雜特征。

對于 3D 打印機來說，多軸打印是一個嶄新的領域。多軸打印可以沿著工件表面輪廓進行打印，提高打印件的精度，使用多軸打印能夠建立復雜的結構而無需支持，如5軸Prusa plus打印機。

三、材料

最常見的材料是塑料、木材和金屬，所有這些都可以進行 CNC 銑削。不過，在 3D 打印方面，情況要復雜一些。

●塑料

塑料是FDM 3D打印機最常用的材料之一，材料種類也非常豐富，從 PLA 到工程塑料。需要特別注意，工程塑料將需要外殼和過濾系統設置，某些塑料制品的煙霧對人的身體也有危害。

●木材

3D 打印木材只能使用填充木絲，這是一種塑料基材與一定比例的木纖維的復合材料。不過，要實現真正的木質外觀比較棘手，但可以進行打磨和染色的操作，這有助于改善外觀。對于那些希望以相對精度加工木材的人來說，CNC 銑床提供了最佳解決方案。在處理木板和木板或膠合板時，重要的考慮因素包括機器可以容納的格式、銑刀主軸的功率以及可實現的最大切割深度。

●金屬

對于愛好者來說，真正的金屬 3D 打印目前在經濟上和技術上對大多數人來說都是遙不可及的，但使用金屬填充燈絲的打印卻并非如此。它也是一種混合了塑料和金屬成分的復合材料。

對于珠寶制作和某些功能部件，通常需要打印和燒結操作。燒結過程會燒掉粘合劑聚合物并留下金屬材料，這一過程需要使用燒結爐，需要額外的支出或使用打印和燒結服務。同時，尺寸精度是一個問題，因為物體在燒結過程中會收縮。脫蠟技術是另一種選擇。從本質上講，這個物體是用蠟或其他材料 3D 打印出來的，然后嵌入到澆注化合物中。蠟模型被燒毀，留下一個模具，其中填充了熔融金屬。尺寸精度也是一個問題，但可以通過優化流程，提高精度。

金屬零件最好通過銑削制成。CNC 銑床可實現高精度，但復雜的金屬零件需要更復雜的銑床，成本會提高。實際限制是金屬的硬度。普通機器可以加工鋁、銅和某些等級的黃銅，但鋼材通常太硬，只能以非常低的速度進行加工。

四、精度

精度，決定了零件在制造后對其尺寸設計參數的真實程度。精度要求將根據材料和設計而有所不同。為了更好地了解可機器的局限性，需要知道機器可達到的精度。CNC 銑床的精度可以小到0.005 毫米到 0.0005 毫米，消費級臺式機可以實現低至 0.01 毫米到 0.03 毫米的重復精度。當涉及到特定材料的機器時，會有一些變化。例如，用于切割木材的 CNC 刳刨機通常精度較低。消費級桌面型號可達到0.05 毫米的精度。

FDM 3D 打印機的精度范圍從 0.12 毫米（牙科用打印機）到 0.5 毫米（普通打印機）不等。據稱工業打印機可以低至 0.01 毫米。

在零件加工或 3D 打印之間做出決定在很大程度上取決于其功能。如果想快速且廉價地創建有形的非功能性原型，3D 打印無疑會勝出。這些材料很便宜，產生的廢物也很少。然而，若需要耐熱功能部件，最好由金屬銑削而成，因為它們在精度方面很有優勢。

五、應用

在專業加工和3D打印環境中，許多事情都是可能的，但業余愛好者的機器會受到一些限制。機器的功能與成本、復雜性的增加以及對如何操作這些高級機器的更高級知識的需求相關聯。

愛好者 CNC 銑床更適合木材加工。它們非常靈活，可以切割家具面板以裝配露營車，用板材制作家具，創造復雜的雕刻和木鑲嵌結構。FDM 3D 打印是唯一一種已在愛好者制造商社區中廣泛使用的增材加工方法。應用非常廣泛：棋盤游戲的裝飾小雕像、功能性工程模型、掛鉤、夾子、各種小部件，應有盡有。由于這種幾乎無限的應用范圍，3D 打印得到了普及。不過，只要確保您為應用程序使用正確的材料即可。PLA 非常適合非功能性或低應力物品，而 PETG、TPU 或高性能線材更適合功能性應用。

六、對環境造成的影響

任何制造商，業余愛好者或專業人士，無論規模大小，都應考慮其活動的碳足跡。例如，為了制造金屬材料，整個供應鏈是高度能源密集型的。從采礦、冶煉和軋制，再到運輸到最終用戶，考慮到能源消耗和成本考慮，浪費應保持在最低限度，任何廢物都應回收利用。

幸運的是，對于金屬來說，回收相當簡單，但它仍然是能源密集型的，不能在現場進行。木材作為一種很好的材料，但它仍然會對環境產生影響。商業林業、采伐、加工和運輸都是資源和能源密集型的。其他潛在的環境影響是由板材中使用的粘合劑（通常是甲醛）引起的，切割時會釋放煙霧。雖然可以回收純木材廢料，但必須根據當地回收法規處理廢纖維板和其他加工過的木板，不得焚燒。與加工金屬一樣，噪音和振動是木工的問題領域。CNC 銑床也是一個多塵的地方，強烈建議在加工時戴上防塵面具，以保護自己免受危險的細顆粒物的傷害。

3D FDM 打印可以在家中回收并再次變成細絲。然而，制造長絲會產生環境成本，特別是在合成塑料所需的電、水和油方面。3D 打印過程本身使用電力，但與功能強大的 CNC 銑床相比，它通常相對較少

七、成本影響

購買任何機器都會產生各種成本影響，包括一次性成本和運行成本。有些成本可以通過使用軟件等開源資源來降低，但有些則不能。例如，制造機器的零件價格。運行成本將根據使用的材料、切割和銑削鉆頭、熱端和其他組件而有所不同。

開源 CNC 機器的計劃范圍很廣，它的成本實際上取決于許多因素。小型 DIY CNC 銑床起價約為 140 美元，最好的數控銑床時，我們發現起價約為 250 美元。各種鉆頭需要額外付費，根據質量，40 件套的價格低至 35 美元。FDM 3D打印機起價低至 190 美元。在軟件方面，有很多合適的免費開源軟件可用于數控銑床給加工和3D打印。

材料成本

△銑床加工還是打印？

材料是一個更棘手的考慮因素，因為工藝和材料的選擇將取決于設計階段。例如，如果您正在制作原型，3D 打印外殼設計的原型會更便宜。與從一塊實心鋁材上銑出一個空心外殼相比，它只需要幾克塑料絲。為了了解所用材料的單位體積成本差異，南極熊比較了普通 3D 打印絲與鋁的密度。計算出一個100mm的實心立方體需要的材料量，然后根據每kg的價格計算成本。結果有點意外：

1 立方分米的 PLA 成本在 18.60 美元到 24.80 美元之間，而相同體積的鋁成本約為 22 美元。在用不同材料制造 50 個相同支架的成本比較中，很明顯最終價格不僅取決于原材料成本，還取決于材料、制造方法、項目數量以及生命周期成本的組合。然而，對于普通愛好者來說，運行 3D 打印機或 CNC 銑床之間幾乎沒有任何成本差異。