CNC 金属与塑料零件加工教程

• 1
  要点速览
• 2
  开机前先读图
• 3
  按顺序确定毛坯、装夹和刀具
• 4
  转速、进给与首刀
• 5
  如何稳定保证 ±0.005 mm 而不报废零件
• 6
  精加工、去毛刺与尺寸变化因素
• 7
  分步说明：可重复的加工流程
• 8
  按材料划分的加工参数

从主轴讲起的加工教程会跳过最花钱的环节。先读图。找基准、最紧公差和必须保持不加工的表面。典型支架上，一个内孔 ±0.005 mm、其余特征 ±0.1 mm 很常见。这个紧内孔决定机床、装夹和装夹次数。

接着检查公差链。如果两个紧特征位于相对面且没有基准关联，加工者必须选择能同时到达两者的装夹。有时这意味着五轴中心一次旋转。有时意味着三轴铣床两道工序，第二道装夹继承第一道的误差。报价前先问清哪些特征功能相关、哪些只是外观。

此阶段材料也重要。6061 和 7075 铝切削快，刚性装夹下可保持 ±0.005 mm。316 不锈钢和 17-4PH 会加工硬化，轻切削和锋利刀具比速度更重要。钛合金 TC4（Ti-6Al-4V）需要较低表面速度和充足切削液。Inconel 更慢。这些都不难加工，但加工节拍和刀具磨损会相差三倍以上。

发 STEP 文件，不要只发 PDF。3D 模型让我们检查壁厚、刀具可达性，以及 6 mm 立铣刀能否真正进入型腔。我们标记的大多数修改来自刀具可达性，而非公差。图纸可能看起来干净，却隐藏着刀具无法到达的角落。

选择毛坯尺寸，使零件位于其中，铣削面每侧留 0.5–1.0 mm。车削件直径留 0.3–0.5 mm 即可。多余余量不是免费的。它意味着更多走刀、更多刀具磨损，以及内应力释放时零件移动的更大风险。薄板上，先对两面各做一次粗加工，再精加工任一面。这样可平衡应力。

编程前先数装夹次数。五轴中心一次装夹往往胜过三轴机床三次装夹，即使小时费率更高。原因很简单。每次新装夹都增加新的位置误差源。如果零件四面有孔且顶部有轮廓，一次 ±0.005 mm 的五轴工序通常是更稳妥的方案。

刀具跟随几何形状。6 mm 硬质合金立铣刀是型腔加工的主力。小于 2 mm 半径的角落需要 3 mm 或 2 mm 刀具，这些刀具让刀更大，因此减小切削深度。深径比 4:1 的深腔需要缩颈刀或更小刀具配合分层下刀策略。在硬不锈钢和钛合金中，螺纹铣削优于攻丝，因为接近完工的零件里断丝锥是昂贵的一天。

写下每次装夹的关键尺寸。操作员不应猜测哪个特征重要。在我们车间，装夹表列出每次工序的基准、紧公差和检测方法。这张表是 10,000 件批量保持一致的关键。

从表面速度开始，再反推 rpm。6061 铝用硬质合金刀具，300–500 m/min 是正常范围。304 不锈钢降到 100–150 m/min。钛合金 TC4 约 40–60 m/min。Inconel 更低。换算公式为 rpm =（表面速度 × 1000）÷（π × 刀具直径）。10 mm 刀具在 6061 中接近 12,000 rpm，我们多数主轴都能达到。

每齿进给是控制切屑厚度的数值，切屑厚度控制热量。切屑太薄会摩擦并加工硬化不锈钢。常见起点是铝每齿 0.05–0.1 mm，不锈钢和钛每齿 0.03–0.06 mm。如果切屑呈粉末状，增加进给。如果刀具尖叫，减小径向切宽或检查装夹。

切削深度取决于刚性。铝的刚性装夹可采用 1–2 倍直径轴向切深和 30–50% 径向切宽。钛合金中保持低轴向切深和中等径向切宽，并使用高压切削液。长悬伸或薄壁上，采用 0.1–0.2 mm 走刀并接受较长加工节拍。振纹不是表面质量问题，是刚性问题。

粗加工留 0.2–0.4 mm 给精加工。然后测量。如果该特征相对 ±0.005 mm 公差处于 +0.05 mm，调整刀具偏置后再切一次。直接切到名义尺寸然后指望它合格，就是这样产生废品的。

公差是一套系统，不是一个数字。±0.005 mm 的内孔需要刚性装夹、温度稳定的车间、锋利的刀具，以及能读到 0.001 mm 的测量方法。缺任何一项，公差都无法在一批生产中稳定保持。我们的车间对需要该精度的特征按 ±0.005 mm（±0.0002 in）加工，并在切削前的图纸评审中明确说明。

热量会让金属变形。100 mm 的铝件每升高 1 °C 约胀大 0.0023 mm。先粗加工，让它冷却，再精加工。对紧公差零件，我们上午粗加工，等零件回到室温后再精加工。仅这一停顿消除的误差就比任何换刀都多。

用合适的量具测量。卡尺适合 ±0.05 mm。低于这个值，用千分尺、内径量表或三坐标测量机。按图纸定义的方式测量该特征。用塞规测的内孔和用三坐标测量机测的内孔可能相差 0.003 mm，而且如果基准不是图纸上的那个，两者都可能错。

检测是验证数字的环节。我们到货检验原材料，监控加工过程中的尺寸，并在发货前 100% 检验。检测报告可按要求提供。如果你的项目要求带气泡图的首件检验，请在报价时说明。这会改变计划，但不改变零件价格。

表面处理是加工计划的一部分，不是事后补充。喷砂遮盖刀痕并给出哑光表面。滚光让小零件的锐边变圆。拉丝留下可见的方向纹路。抛光能接近镜面，但增加成本和手工。先按功能选表面：滑动面、密封面和外观件各需要不同处理。

涂层和电镀会增加厚度。阳极氧化按类型通常增加 5–25 μm，硬质氧化处于较高端。化学镀镍比镀锌层更均匀。如果内孔在阳极氧化后必须保持 Ø10.000 mm，就按涂层厚度加工到偏小。告诉加工人员最终要求，而不只是镀前数值。

激光打标字符高度至少 1.5 mm 才能保持可读。曲面或喷砂表面上的小字会失去对比度。如果标记是序列号或可追溯性代码，把它放在装配后仍可见的平面上。

除非图纸要求尖角，否则每条边都要去毛刺。0.2–0.3 mm 的倒钝是标准做法。医疗和食品接触零件可能需要更大圆角或全抛光。这些要求应来自图纸，因为操作员无法猜测意图。