CNC 加工与折弯指南

• 1
  CNC 加工对金属究竟做了什么
• 2
  折弯如何在不切削的情况下成形金属
• 3
  CNC 加工与折弯在同一零件上的交汇点
• 4
  何时加工优于折弯，何时不适用
• 5
  如何设定两种工艺都能保证的公差
• 6
  材料在切削与成形中的行为
• 7
  如何检验加工并折弯的零件
• 8
  加工与折弯：各特征该选哪种工艺

CNC 加工是去除材料。旋转刀具或固定的车刀按程序走刀，切屑排净后剩下的形状就是成品。关键在于零件几何形状不是靠外力成形，而是被切削出来的。因此壁可以很薄，型腔可以很深，孔可以位于复合角度上。

切削过程是受控的断裂。刀具每个刀齿按设定的每齿进给量剪切出切屑。热量随切屑带走，所以切削液和吹气比多数人预想的更重要。如果切屑被二次切削，表面质量会下降，刀具磨损也会加快。

典型的 CNC 加工任务在关键特征上可保证 ±0.005 mm，铣削表面可达 Ra 0.8–1.6 μm。更细的表面 Ra 0.2–0.8 μm 通常需要单独的精加工工序或换用其他机床。

取舍很简单：轴数越多，可达范围越大，但装夹决策也越多。五轴加工中心可在一次装夹中加工五个面，因此孔与孔的位置精度保持得很好。三轴机床需要多套工装夹具，每次重新装夹都会累积误差。

折弯是相反的思路。把金属推过屈服点，留下永久的塑性变形。不去除材料，因此毛坯除折弯处局部减薄外仍保持全厚度。

对于管材和管道，芯棒或防皱模在弯曲模拉动材料时支撑内壁。没有内部支撑，小半径处管壁会塌陷或起皱。经验规则：中心线半径小于 2 倍外径时需要芯棒。

回弹是折弯件角度超差的主要原因。钢和不锈钢的回弹比铝大，高强度合金回弹最大。折弯机通过过弯来补偿，补偿量靠试模确定，不能只靠公式。

折弯还会改变晶粒方向。横跨轧制方向的折弯线在小半径处可能开裂，因此在合金敏感的情况下，展开图应让折弯线与晶粒方向一致。

多数实际零件两种工艺都用。支架通常先激光切割和压弯，再对安装面做 CNC 加工，因为折弯角度不足以满足配合面的精度。加工出的凸台可提供真实的基准。

顺序很重要。先折弯后加工，机床可以以实际折弯形状为基准。先加工后折弯，折弯可能使内孔变形或把平面拉出公差。对精度要求高的零件，应在成形后加工关键特征。

管组件遵循同样的逻辑。先把管弯到近净形状，再 CNC 加工端接头或法兰面。这样折弯半径就不会决定接口公差。

还有一点：热量。焊接折弯并加工的组件会使两者都发生位移。如果零件需要焊接，应安排最后一道轻切削，或在末次切削前做去应力处理。

当特征需要严格公差、平整密封面、螺纹接口或复杂三维轮廓时，选加工。批量小且几何形状在版本间变化时也选加工。没有工装成本，也不用重做折弯扣除。

当零件长、薄且截面基本不变时，选折弯。一根 2 m 长、带几个孔的导轨，用板材或管材折弯比从实心料加工便宜得多。加工会浪费大部分坯料。

还有中间情况：零件有长的成形主体和几个精密凸台。可以拆分。主体折弯，凸台作为镶件或独立块加工，然后连接。这在汽车和机器人框架中很常见。

不要折弯淬硬或脆性材料。马氏体不锈钢和某些工具钢在小半径处会开裂。如果合金必须保持硬度，应改用加工成形。

不要给每个尺寸都标同样的公差。折弯角度 ±1° 是正常的。加工面 ±0.005 mm 是正常的。把两者混在一张图纸上，会迫使车间去加工折弯已经成形的特征，增加成本却不增加功能。

对折弯件，应标注成形后的孔距公差，而不是展开图的公差。展开图是制造输入，不是控制尺寸。如果对展开图标公差，车间会整天和折弯补偿较劲。

对折弯件上的加工特征，从成形形状中选一个基准。通常是加工凸台或一个孔。其他所有尺寸都以此为基准。折弯件两端各设一个基准会互相矛盾。

表面处理也遵循同样思路。折弯表面是成形态，最好也只能达到 Ra 1.6–3.2 μm。加工表面可达 Ra 0.2–0.8 μm。不要对折弯模接触过的表面要求精细表面。

6061 铝易加工、易折弯。7075 易加工，但小半径折弯会开裂，因此半径要留大，或在退火状态下折弯。5052 在小半径折弯上比 6061 更好。

304 不锈钢用芯棒折弯成形干净，加工时需锋利刀具和稳定进给。316L 表现类似。17-4PH 在 H900 状态下难以折弯，应在时效前成形。

1018 和 1045 钢折弯与加工表现可预测。4130 和 4140 在小半径处需谨慎，若零件承受疲劳，成形后通常需去应力。

Ti-6Al-4V 钛合金加工慢、回弹大。室温折弯仅限较大半径。Inconel 在这两方面更差。对这些合金，需预留更多加工时间和装夹。

先查原材料证书：合金牌号、状态和炉号。折弯开裂往往是状态问题，不是模具问题。

先检查折弯角度和半径，再检查机加工特征。折弯偏了，机加工基准也偏，所有下游尺寸都会偏移。

用三坐标测量机或高度尺测量机加工面。管件用检具或激光扫描仪确认中心线路径。报告可按需提供。

最终检验应在任何表面处理之后进行。阳极氧化和电镀会增加几微米，在 ±0.005 mm 标注上很关键。对精密零件，遮蔽关键面或在涂层后加工。