CNC 镜面加工技术

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  刀尖处的镜面到底是什么
• 2
  哪些金属能做出镜面，哪些难以实现
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  决定结果的五个变量
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  CNC 镜面加工在哪些情况下不再划算
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  表面粗糙度范围及对应的加工方式

镜面几乎不散射地反射光线。对加工零件而言，这意味着表面粗糙度低至 Ra 0.05 μm 量级，划痕纹理小于可见光波长。低于该尺度时，肉眼不再看到刀痕，而是看到反射。

CNC 镜面加工技术并非从抛光开始，而是从最后一道切削走刀开始。如果刀具留下 2 μm 的残留高度，再多的抛光也无法让该表面变平，只会磨圆波峰、用涂抹的金属填平波谷——在灯光下看着发亮，在准直光束下却发雾。

因此，任何镜面加工的首要问题不是用哪种抛光，而是机床、刀柄和刀具能否在整个刀路上保持稳定的切削深度。镜面首先是加工结果，其次才是光整结果。

这就是为什么图纸标注相同的两个零件，到货表面可能差别很大。一家工厂控制切削条件，最后一道只切 0.02 mm；另一家留 0.15 mm，之后再想办法磨掉。只有一家能保住几何精度。

铝是最容易做镜面的基材。6061-T6 和 7075 用单晶金刚石切削干净、刃口保持锋利，切屑是被剪切而不是被撕裂。我们以高主轴转速、浅光刀走刀加工这些材料，许多面下机即为反射面。

铜和黄铜表现类似，因此 C110 和 C36000 常用于反射镜和波导零件。材料软而粘，风险是积屑瘤。正前角金刚石刀具配合强力吹气通常能解决。

不锈钢则不同。304 和 316 会在刀具前方加工硬化，因此刃口必须保持锋利，每齿进给要足够大，以切到硬化层以下。镜面加工时，H900 状态的 17-4PH 比退火态更易预测。

钛合金和 Inconel 不适合做镜面。低导热率使热量积聚在刃口，表面容易涂抹。通过仔细调整参数，TC4 可达到 Ra 0.4 μm，但声称 Inconel 能做出真正镜面是不诚实的。PMMA 和 PEEK 等塑料抛光效果好，但稍有不慎就会划伤，因此搬运成为限制因素。

刀具几何形状是首要因素。镜面车削使用单晶金刚石，刀尖圆弧半径 0.5 mm 至 2 mm，几何允许时带修光刃。铣削时，PCD 或 CBN 刀片经精细刃口处理，比涂层硬质合金更耐用；涂层磨损后，硬质合金容易留下淡淡的橘皮纹理。

主轴与刀柄平衡决定上限。约 2 μm 以上的跳动会直接表现为表面的周期性纹路。我们对高速加工用的刀柄做动平衡，并在零件允许范围内尽量缩短刀具悬伸，因为 4 倍直径的悬伸无论刀片多好都会振刀。

光刀走刀的切削深度小而恒定，通常为 0.02–0.05 mm。金刚石加工的每齿进给在 0.02–0.05 mm 范围。切削液选择也很重要：洁净过滤的油雾或高压切削液能冲走切屑，否则切屑会拖过表面留下划痕。

最后，零件在工装夹具中必须刚性足够。薄壁在切削力下会变形，变形的壁面产生波浪状表面，任何抛光步骤都无法在不改变尺寸的情况下将其压平。如果壁厚小于 1.5 mm，我们通常先调整工艺方案，再考虑表面质量。

镜面加工速度慢，材料去除率低。如果某个特征只需在目录照片里好看，喷砂或拉丝能以很低的成本获得 90% 的视觉效果。要求每个面都做镜面的采购方，通常为没人测量的东西付了钱。

深腔是典型问题。4 mm 球刀无法伸入 60 mm 深的型腔并仍在底部保持镜面，因为悬伸会破坏刚性。这种情况下，我们或者拆分零件，或者在可达面上用更大刀具，或者接受内部精细加工面、只对可见面做镜面。

内孔和交叉孔是另一条边界。手工抛光内孔一致性差，磨粒流加工会改变尺寸。如果内孔直径公差紧，在内孔做镜面可能不值得冒这个风险。

尖边也限制该工艺。金刚石刀具在尖角处会崩刃，因此我们通常留 0.2–0.5 mm 的倒角或圆角。如果图纸同时要求刀刃边和镜面，这两个要求必须放弃一个。