CNC 加工零件制造流程

• 1
  最关键的是什么
• 2
  DFM 评审：切屑飞出前要问的问题
• 3
  材料选择与毛坯准备
• 4
  CAM 编程与装夹设计
• 5
  加工顺序：粗加工、半精加工、精加工
• 6
  过程检验与后处理
• 7
  实际制造顺序
• 8
  分阶段参考

DFM 评审不是礼节性检查。它决定零件能否在图纸公差内、在实际执行的机床上制造出来。我们从 3D 模型、2D 图纸和关键特征标注开始，然后逐特征检查几何。

内角是第一站。旋转刀具留下的半径等于刀具自身半径，所以深腔中的 90° 内角无法铣削。实际最小圆角半径约为型腔深度的六分之一。更深就需要更小的刀具，意味着进给更慢、成本更高，或者铣削后用电火花加工。

接下来是壁和底。铝壁厚低于 0.8 mm、不锈钢壁厚低于 1.0 mm 时，精加工中容易变形或振颤。如果设计需要薄筋，我们看能否增加支撑筋或临时凸台，之后再去除。

螺纹、孔和基准单独检查。攻丝孔深度约为公称直径的 1.5 倍，以获得完整螺纹啮合。盲孔应有标准钻头能加工出的平底或锥底。基准特征必须与其定位的特征在同一次装夹中可达。

• 1
  圆角半径内圆角保持在型腔深度的 1/6 或更大。
• 2
  壁厚铝最小 0.8 mm，不锈钢 1.0 mm。
• 3
  螺纹深度完整啮合取公称直径的 1.5 倍。
• 4
  基准可达基准应与其定位特征在同一次装夹中可加工。

材料选择通常由应用决定，但毛坯形式不是。棒料、板材、挤压件和锻件在同一程序下表现不同。板材是轧制的，内部应力在去除材料时释放。从板材切出的长而薄的支架，在第一次粗加工后可能弯曲 0.2–0.5 mm。

承受疲劳或冲击的零件要注意纹理方向。对 7075 和 17-4PH，我们检查载荷路径是顺纹还是横纹。重要时，我们在装夹表上标注毛坯方向，而不是留给操作员决定。

硬皮是另一个常见意外。挤压和热轧毛坯常有更硬的外层，使刀具磨损更快并改变第一刀切削。我们在任何精加工前对所有面做 0.5–1.0 mm 的清理走刀。

对铸件和近净锻件，我们索取毛坯图和余量分布图。余量不一致意味着第一道工序要在零件周围去除不同深度，之后会表现为翘曲。

我们最常加工的材料牌号：6061-T6、7075、304 和 316L 不锈钢、4140 钢、Ti-6Al-4V，以及 POM、PEEK 等工程塑料。

CAM 把模型转成刀路，但装夹方案先定。我们决定零件需要几次装夹、每次装夹切哪些特征、基准在哪里。装夹越少，位置精度越好，因为每次重新夹紧都会增加误差。

刀具选择跟随几何。12 mm 硬质合金立铣刀在 6,000–10,000 rpm、每齿进给 0.1–0.2 mm 下高效粗加工大多数铝型腔。精加工走刀降到每齿 0.02–0.05 mm，用 6 mm 或 3 mm 刀具控制表面质量。

工件夹持与零件一起设计，而不是事后补。薄板用真空吸盘或留工艺凸台。长零件易振颤，用尾座或中心架支撑。切削中移动的零件，程序再好也保不住 ±0.005 mm。

我们对每个程序做仿真，建模毛坯、工装夹具和刀柄。碰撞检查和残留余量分析能发现否则会出现在首件上的过切。

• 1
  装夹次数每次重新夹紧都增加位置误差；设计目标为三次或更少。
• 2
  粗加工参数铝件 6,000–10,000 rpm，每齿 0.1–0.2 mm。
• 3
  精加工参数用更小刀具，每齿 0.02–0.05 mm。
• 4
  仿真建模工装夹具和刀柄，不只是刀具。

粗加工快速去除大部分余量，并留下受控的加工余量。加工铝件时，侧壁和底面留 0.3–0.5 mm。不锈钢和钛合金的余量更小，为 0.2–0.3 mm，因为切削力更大，刀具悬伸增加时变形会迅速增大。

随后进行半精加工，使余量均匀。这一刀决定了精加工是否可预测。跳过半精加工，精加工刀具的负载就会变化，表现为颤纹和表面质量不一致。

精加工决定公差和表面纹理。要达到 Ra 0.8–1.6 μm 的表面，使用锋利的涂层刀具，轮廓上径向步距 0.1–0.2 mm，并采用顺铣。要获得 Ra 0.2–0.8 μm 的更细表面，我们降低进给、提高主轴转速，有时增加单独的抛光或研磨工序。

多轴加工会改变工艺方案。在五轴机床上，一次装夹可加工五个面，并让刀具始终垂直于曲面，从而改善表面质量、减少手工修整。对于带旋转轴的零件，连续四轴运动可一刀加工出圆柱特征，无需分度绕行。

对于大螺纹和硬度高于 35 HRC 的材料，螺纹铣削优于攻丝。它加工出的螺纹更光洁，可调整配合，且没有丝锥断在零件内的风险。

过程检验能在偏差变成废品之前发现它。首件按图纸检查所有尺寸。批量生产中，每批检查几个关键尺寸，公差紧的地方使用机床内测头。粗加工后的测头检测可告诉操作者零件是否移动、余量是否还在。

机加工后工序按其对零件的影响排序。去毛刺和倒棱最先做，因为凸起的毛刺会使零件无法贴紧工装面。然后按图纸要求进行热处理。粗加工与精加工之间的去应力处理在细长薄壁零件上很常见。

表面处理最后做，而且不只是为了外观。喷砂可掩盖刀痕，形成均匀的哑光表面。阳极氧化增加一层硬质氧化膜，硬质阳极氧化每面生成 25–50 μm。如果内孔在硬质氧化后必须保持尺寸，我们进行遮蔽，或在涂层前将其加工到偏小尺寸。

电镀和涂层厚度必须在图纸上注明。化学镀镍 10–25 μm 会使小孔缩小；如果该孔是滑配，电镀方需要知道最终尺寸。