电子产品用 CNC 塑料件

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  塑料件为何仍留在电子产品的物料清单中
• 2
  刀具接触聚合物时实际会发生什么
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  哪些聚合物能在电子硬件中稳定保证公差
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  能经受机加工的壁厚、转角与螺纹
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  五轴在哪些情况下改变塑料件的加工结果
• 6
  切削后的检测与后处理
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  电子塑料件：机加工与注塑的对比

在大多数电子产品内部，塑料承担金属无法低成本完成的工作。它绝缘、让射频信号通过、减振并降低重量。连接器本体、电路板载板、镜头座、电池隔垫都不承受结构载荷，但都为承受载荷的零件提供定位。

当几何形状不是简单外壳时，机加工就派上用场。带阶梯内腔的壳体、柔性排线槽、必须在 0.05 mm 内定位显示屏的卡扣特征，这些在设计冻结前都难以注塑。从坯料直接切削只需几天，而开模需要数周。

还有材料问题。PEEK、POM、PC 等聚合物可以小批量以棒材或板材形式采购。注塑厂按袋购买树脂，并运行一套成本不低的模具。对于 50 件，这笔账通常算不过来。

代价是加工节拍。铣床一次走刀去除一层材料，因此无论批量大小，单件成本都偏高。电子产品用 CNC 塑料件适合 1 件到几千件；一旦设计稳定、产量上升，就不再划算。

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  绝缘大多数工程塑料本身是介电材料，无需额外涂层。
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  射频透过性ABS、PC 和 PP 不会像铝那样屏蔽天线。
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  重量同等体积下密度约为铝的六分之一。
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  设计自由度倒扣和内台阶靠切削成形，而非注塑。

金属切削主要靠剪切。塑料切削则涉及热量和弹性。聚合物切屑在刀尖处软化，然后涂抹回已加工表面。结果是积屑瘤、毛边或熔融条纹，再怎么抛光也无法完全去除。

解决办法从锋利度开始。我们使用抛光双刃和单刃硬质合金刀具，采用大前角，几何形状常与加工铝相同。一把仍能切钢的磨损刀具会烧焦 POM 边缘。刀具寿命按刃口计，不按小时计。

接下来是排屑。塑料切屑轻而有弹性，容易在型腔中堆积并被二次切削。大螺旋角和强吹气可将其清除。切削液有利有弊：它能控制热量，但可能在 PC 和 PMMA 上留下应力痕。

进给和转速与金属相反。主轴转速提高到 12,000–20,000 rpm，每齿进给保持轻量，约 0.05–0.15 mm。切得太慢反而比切得快产生更多热量，这让习惯加工钢的人感到意外。

ABS 是默认选择。它切削干净、可做哑光表面、成本低。但它吸湿且在载荷下蠕变，因此不适合在 60 °C 下一年内仍须保持 0.02 mm 的零件。

PC 更刚硬、更透明，螺纹质量也更好。但它在尖锐内角处会应力开裂，刀具停留时会变黏。我们降低进给并增加精加工走刀，以避免边缘发雾。

POM（常称 Delrin）是综合加工性最好的塑料。切屑断得干净，在稳定零件上轻松保证 ±0.05 mm，摩擦系数低，这对滑动卡扣和凸轮轨道很重要。它不易粘接，也难以喷涂。

当零件靠近功率级或回流焊炉时，才用 PEEK 和 PEI（Ultem）。PEEK 加工起来像致密硬木：慢、热、贵，但能在 250 °C 以上保持形状。对大多数消费电子而言，成本不合理；对测试插座和高温工装夹具，通常合理。

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  ABS便宜、易加工，但刚度低、抗蠕变性差。
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  PC更刚硬、更透明；注意转角处的应力开裂。
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  POM该组中排屑和尺寸稳定性最好。
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  PEEK / PEI耐高温和耐化学性，成本高。

壁厚是首先要检查的数值。低于 1.0 mm 时，切削力会把壁推离刀具并产生振颤。1.5 mm 到 4 mm 之间加工较从容。超过 6 mm 时，要考虑这部分材料是否有用，因为你正在为去除的切屑付费。

内角不能是直角。刀具有半径，因此每个型腔转角至少带有刀具半径。如果图纸要求 R0.5 而型腔深 30 mm，能伸到底部的刀具太细，无法承受切削。要么放大圆角，要么接受阶梯底面。

塑料螺纹最好用切削而非攻丝到全深。切削螺纹的牙侧更干净，环向应力更小。对于 POM 或 PC 中的 M3 及更小螺纹，我们通常建议改用预埋金属嵌件或热熔嵌件，因为反复装配会很快破坏塑料螺纹。

凸台和加强筋如果后续要脱模，外侧需要拔模；但对机加工原型来说，关注点不同：尖锐的加强筋根部会成为应力集中点。根部加 0.5 mm 圆角几乎不增加加工节拍，却能显著提高跌落测试的通过率。

三轴铣床只能从一个方向接近零件。侧面上的任何特征都会变成第二次或第三次装夹，而每次装夹都会增加重新定位误差。对于夹在软爪中的塑料件，这个误差往往比公差本身还大。

五轴联动加工一次装夹夹持零件，通过倾斜刀具来加工。弯曲的导光通道、带角度的连接器护罩或轮廓密封面都可以在一次连续走刀中完成精加工。装夹次数越少，夹得过紧而留下压痕的机会就越少。

在塑料上，短而刚性的刀具比在铝上更重要。使用可倾头时，我们保持刀具短小，通过旋转零件来接近特征，而不是把长刀具悬伸在主轴外。这就是干净底面和振纹底面的区别。

钜亮五金（GreatLight）运行 16 台五轴联动加工中心，另有 12 台四轴铣床和 27 台三轴机床。对于塑料加工，五轴单元处理轮廓壳体和复杂内部几何；较简单的板和垫片留在三轴机床上，因为那里节拍更快。

塑料在加工后会变形。早上切好的零件到下午可能测量结果不同，因为它吸收水分并释放内应力。对于紧公差特征，我们让零件静置后再做最终检测，而不是刚下机床就测量。

出货前我们对零件进行 100% 检测，可应要求提供原材料检验、过程监控和最终尺寸报告。对于塑料件，关键测量通常是孔位、凸台高度和密封面的平面度，而不是总长度。

塑料的后处理选项比金属少。喷砂可获得均匀的哑光表面并遮盖刀痕。滚光可软化边缘。抛光可使 PC 和 PMMA 接近光学透明，但机加工表面永远无法与抛光模具相比。

激光打标适用于大多数深色或填充聚合物，字符高度至少 1.5 mm 才能保持清晰可读。喷漆和电镀通常是金属工艺；在塑料上，我们建议选择有色原料或纹理表面。