三轴 CNC 铣削基础知识

三轴铣床让刀具沿三个直线方向移动。X 轴左右，Y 轴前后，Z 轴上下。多数机床主轴保持垂直。工件夹紧在工作台上，切削过程中不旋转。

这个单一固定方向就是全部。除非停机重新装夹，否则每个加工特征都只能从一个方向接近。型腔、槽、孔阵和轮廓壁只要朝向主轴，就能在一次装夹中完成。

想象工作台上放一个立方体。顶面容易加工。四个侧面和底面各需单独装夹、重新装夹或换机床。这不是缺点，而是决定零件成本的约束。

平板、壳体、支架、歧管和盖板，特征集中在一两个面上，是这种工艺的典型应用。也就是棱柱类零件。如果设计者能把零件放平，从上方接近所有关键特征，装夹次数就少，价格也随之降低。

垂直壁型腔、阶梯台肩、沉孔、螺纹孔和开放轮廓都是常规加工。需要在单一面上保证严格平面度或平行度的零件也一样，因为零件不动，几何量从一个基准测量。

有倒扣、深侧槽或斜角交叉孔的零件较难。倒扣意味着刀具从上方无法不伤壁地接近特征。这类零件通常转到四轴或五轴机床，或拆成两件用螺栓连接。

• 1
  适合棱柱类零件、一两个加工面、型腔、槽、孔阵
• 2
  可加工四面都有特征的零件，前提是批量足以分摊额外装夹
• 3
  不适合倒扣、有机曲面、叶轮叶片、深斜交叉孔

零件每次离开台钳，都会发生两件事：损失时间，并在上一次误差上叠加新的定位误差。三次装夹的活有三次偏移机会，一次装夹只有一次。

所以审图时第一个问题不是公差多紧，而是零件需要几个方向。如果设计者能把特征集中到一个可接近的面，车间就能更好地保证位置精度，报价也更低。

多装夹作业时，我们使用统一基准，每次重新夹紧后重新探测零件。三轴机床的工作行程为 500 × 500 × 450 mm、600 × 600 × 600 mm 和 750 × 1,150 × 550 mm，多数板和壳体类零件无需中途 repositioning 即可加工。

在刚性装夹和锋利刀具条件下，三轴铣床在关键特征上可保持 ±0.005 mm，铣削面 Ra 0.8–1.6 μm。加工态表面约 Ra 1.6–3.2 μm。小步距精加工可在平面和浅轮廓上达到 Ra 0.2–0.8 μm。

这些数字的前提是零件不动。约 1 mm 以下的薄壁在切削力下会变形，任何机床都无法补偿。长径比大于 4:1 的深腔需要更小刀具，刀具更易让刀，进给要放慢。

公差还取决于基准选择。如果图纸要求孔相对一个会被重新夹紧的面有严格位置度，车间就得跟装夹较劲。把关键标注绑定到同一方向下始终可接近的基准，过程就可预测。

铝是容易加工的情况。6061、7075、6082 等牌号可用两刃和三刃硬质合金立铣刀高速主轴快速切削。304 和 316 不锈钢会加工硬化，刀具必须保持切削状态，进给稳定、刃口锋利。Ti-6Al-4V 需要较低表面速度和刚性工件夹持以抑制颤振。

1045、4140、4130 等钢种居中。用涂层硬质合金和大量切削液加工性良好，但 35 HRC 以上的预硬料会快速磨损刀具。POM、PEEK、ABS 等塑料切削干净，但需锋利刀具和吹气排屑，因为热量积累快。

刀具选择取决于特征，而不只是材料。深腔用长悬伸刀具会先颤振，机床还没到自身极限。如果型腔深度超过刀具直径的三倍，预计要降低进给，或先用大刀具粗加工。

看每个带公差的面，问刀具从哪个方向来。如果该方向不是零件夹紧后的顶面，该特征就需要第二次装夹或换机床。在 CAD 里改，不要到车间改。

然后检查内角。刀具有半径，所以直角内角不拉削或电火花加工就无法铣出。加至少为型腔深度三分之一的圆角，零件就能留在铣床上加工。

最后检查螺纹深度和孔深。盲孔攻丝需要为丝锥和切屑留出空间。经验法则是螺纹深度加两个螺距的底部退刀量。比这更紧，丝锥就会触底。