CNC 基础入门指南

• 1
  要点速览
• 2
  CNC 能去除什么，不能去除什么
• 3
  3 轴、4 轴与 5 轴：各自能带来什么
• 4
  读懂图纸上的公差与表面处理
• 5
  材料选择如何改变切削
• 6
  按零件几何形状选择机床类型

CNC 即计算机数控。CAM 编程员将 3D 模型转换为刀路，机床按这些坐标移动旋转刀具穿过毛坯。切屑被去除，剩下的零件就是刀具留下的部分。这一事实解释了后续的大部分规则。

减材加工决定了边界条件。没有可进入的孔，就无法加工封闭的内部空腔。圆刀具无法切出尖内角，因此图纸上的圆角半径至少要等于能到达该深度的最小刀具半径。深腔需要足够长的刀具伸到腔底，而长刀具会偏让，偏让会表现为壁面锥度。

增材工艺是堆积成形，CNC 是切削去除。对于需要内部点阵、薄壁或无法进入的中空壳体的零件，3D 打印通常是更好的路线。对于需要承载螺纹、压配合或密封面的零件，机加工更优，因为材料保持实体，表面是切削出来的，不是烧结出来的。

• 1
  刀具半径规则最小内角等于能到达该处刀具的半径。
• 2
  深径比超过约 4:1 后，刀具需要减小每层切深或换用更大刀具。
• 3
  可达性规则每个切削面都必须能被刀柄到达，而不只是刀尖。

3 轴铣床移动 X、Y、Z 轴，刀具始终朝下。这是加工板件、支架、壳体的主力设备，也适用于任何能从顶部加工、再从侧面或底部二次装夹的零件。大多数平面零件应按 3 轴报价。几何允许时，它是最快、最便宜的选择。

4 轴铣床增加绕一个轴的旋转，通常是 A 轴。零件旋转，刀具切削。这样无需重新装夹即可加工圆柱、带平面的轴或棱柱的四个面。它省去一次装夹以及随之而来的对位误差。

5 轴机床增加两个旋转轴，刀具可以倾斜。收益在于可达性。倒扣、斜孔和曲面可在一次装夹中完成。对于有五个面特征的零件，5 轴可替代三到四次独立的 3 轴装夹。装夹次数越少，特征之间的位置度越紧，因为所有特征都来自同一基准。钜亮五金（GreatLight）运行 16 台 5 轴加工中心、27 台三轴机床和 12 台四轴铣床，装夹次数由几何形状决定，而不是由哪台设备空闲决定。

公差是相对公称尺寸的允许偏差。图纸标注 Ø25.00 ±0.05 mm 是常规加工要求。标注 Ø25.000 ±0.005 mm 则是另一回事。更紧的公差带需要精加工走刀、锋利刀具、温度控制和更多检测时间，还需要在最后一刀之前而非之后检查刀具的技工。

表面处理以 Ra 衡量，即微米单位的算术平均粗糙度。标准立铣刀加工面通常在 Ra 1.6–3.2 μm 左右。更小的步距和精加工刀具可将其降至 Ra 0.8–1.6 μm。再往下就进入 Ra 0.2–0.8 μm 区间，需要特定刀路，往往还要二次工序。

不要给整张图纸标注统一公差。只标注关键尺寸，其余按标题栏默认值。加工厂会把紧公差理解为每个涉及面的加工要求，并据此报价。松板上的一个紧内孔便宜，整块板都按 ±0.005 mm 加工则不便宜。

• 1
  基准优先没有基准的公差没有定义的测量方向。
• 2
  公差累积公差沿尺寸链叠加；0.01 mm 的误差到末端可能变成 0.05 mm。
• 3
  表面处理是局部的密封面可能需要 Ra 0.4 μm，其余表面按加工面即可。

6061-T6 铝是原型和大多数壳体的默认选择。它切削快、表面质量好，也适合阳极氧化。7075 强度更高但更粘刀，需要更锋利的刀具和更小的步距。2024 切削性不错，但不做涂层会腐蚀。

303 不锈钢是易切削牌号。304 和 316 更粘刀，钝刀下会加工硬化，需要刚性装夹和稳定进给。17-4PH（SUS630）在退火状态下切削干净，之后可时效处理，适合需要强度又不想在加工中变形的零件。

钛合金 TC4（Ti-6Al-4V）和 Inconel 则处于另一端。它们在切削刃处产生热量，因此刀具需要高压切削液和保守的进给。刀具磨损快。这意味着更长的加工节拍和不同的单件价格。POM 和 PEEK 等塑料容易切削，但会随温度变化，因此严格的塑料公差通常需要在最终测量前冷却。