CNC 加工指南：分步流程详解

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  要点速览
• 2
  CNC 加工到底是什么
• 3
  准备 CAD 文件与图纸
• 4
  DFM 评审与报价
• 5
  材料选择决定切削窗口
• 6
  装夹、工件夹持与基准转换
• 7
  公差与表面处理实战
• 8
  导致零件报废的常见错误
• 9
  CNC 加工的 7 个步骤
• 10
  按特征选择合适工艺

CNC 加工是由程序驱动的减材制造。CAD 模型变成刀路，刀路变成 G 代码，机床带动旋转刀具在金属或塑料毛坯中走刀，直到形状与模型一致。不注塑、不铸造，材料是被去除的。

这个词涵盖车削、铣削、钻孔以及三者的多轴组合。三轴铣床上刀具从一个方向接近。五轴加工中心上刀具可倾斜，因此倒扣、斜孔和深腔无需重新装夹即可加工。

本 CNC 加工指南从车间角度撰写。无论你发一个原型还是 10,000 件批量，顺序都一样：评审、报价、装夹、切削、检验、表面处理、发货。变量会变，顺序不变。

• 1
  减材，不是增材毛坯被去除。设计要考虑刀具可达性，而非支撑结构。
• 2
  程序驱动每一刀都可重复。第一个合格零件定义其余零件。
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  一种工艺，多种机床车削、铣削和车铣复合覆盖不同的几何族。

发送 STEP 或 Parasolid 实体加 2D PDF 图纸。实体定义几何；图纸定义必须测量的内容。尺寸重要，就带公差标在图纸上；不重要，就留给一般公差。

螺纹标注是常见出错点。写 M6 × 1.0，不要写“M6 攻丝孔”。管螺纹要注明标准。压配合要给出配合等级，而不只是公称直径。

基准设在功能面上：安装面、内孔中心线、定位销。从外观边缘取基准会迫使加工者猜测，猜测要花时间。需要首件数据，就在报价阶段说明。

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  模型加图纸STEP 用于几何，PDF 用于公差和注释。
• 2
  只在需要处标公差每个尺寸都标 ±0.1 mm 会抬高价格。
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  注明材料牌号6061-T6 和 6061-O 的加工性差别很大。

DFM 评审检查零件能否用你付费的刀具切出来。铝件壁厚低于 0.8 mm、型腔深度超过刀具直径 4 倍、内角过尖是常见警示项。这些都不是做不到，但会改变刀具、加工节拍，有时还改变装夹次数。

角半径应尽量不小于型腔深度的三分之一，以便容纳最大实用刀具。25 mm 深腔配 6 mm 角会迫使使用小刀具和长而慢的走刀。把角开到 8 mm，加工节拍就下降。

要求报价单分别列出材料、表面处理、公差等级和检验范围。这样在承诺前，你能看清更紧的公差或硬质阳极氧化实际增加多少成本。

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  壁厚铝件壁厚保持 0.8 mm 以上，切削更稳定。
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  型腔深度超过刀具直径 4 倍，预期进给降低、走刀次数增加。
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  角半径半径与能进入型腔的最大刀具匹配。

6061-T6 铝是原型和支架的默认选择：易切削、可焊接、阳极氧化成本低。7075 强度更高，用于航空航天接头，但加工更慢、阳极氧化颜色更深。2024 介于两者之间，常见于飞机结构。

303 不锈钢是车削牌号。304 和 316 更韧、更粘，刀具摩擦而非切削时容易加工硬化。保持每齿进给、降低径向切深。17-4PH 在 H900 状态下可保持 ±0.005 mm，但必须先去应力。

钛合金 TC4（Ti-6Al-4V）和 Inconel 受热限制。切削速度约为铝的四分之一，刀具寿命以分钟计。零件不需要耐温或高强度，就不要指定这些材料。

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  优先选铝6061-T6 覆盖多数工装夹具、壳体和支架。
• 2
  不锈钢需要进给304 上轻走刀会加工硬化表面并磨钝刀具。
• 3
  高温合金耗时间钛合金和 Inconel 增加的是加工节拍，不只是材料成本。

装夹决定公差成败。零件以三点定位，夹紧时不使其变形，并对已知特征归零。薄板上用虎钳会压弯。按毛坯直径镗出的软爪不会。

第二次装夹时，不要从毛坯边缘重新对零。切出一个参考面或使用工艺球，让第二次装夹与第一次共用同一基准。在四轴或五轴机床上，转台中心即为基准，通过测头探测确定工件的实际位置。

长时间加工中热漂移影响明显。机床停机一夜后，主轴升温会产生热伸长。对高精度工件，先跑暖机循环，检查首件后再批量加工。

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  先定位再夹紧薄壁件夹紧力过大会被压弯，松开后回弹。
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  共用基准第二次装夹应参照已加工面，而不是毛坯面。
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  高精度工件先暖机主轴热伸长会体现在 ±0.01 mm 的特征上。

一般公差框 ±0.1 mm 可覆盖大多数非关键尺寸，并控制成本。±0.005 mm 只留给内孔、止口和配合面。每个紧公差尺寸都会增加检测时间，而检测是实打实的成本项。

表面粗糙度取决于刀具和步距。Ra 1.6–3.2 μm 是常规加工面。Ra 0.8–1.6 μm 需要锋利刀具小步距精加工。Ra 0.2–0.8 μm 通常意味着专门的精切、换刀片或二次工序。

只在需要外观的表面上，不要指定过细的表面粗糙度。在加工面上做喷砂比抛光便宜，还能遮盖刀痕。告诉我们功能要求，而不只是一个数值。

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  先给一般公差大多数尺寸标 ±0.1 mm，可降低加工节拍和检测时间。
• 2
  只在配合处收紧内孔和定位面才值得 ±0.005 mm，外观面不需要。
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  表面粗糙度有成本曲线Ra 0.8 μm 是一道精加工。Ra 0.2 μm 是单独工序。

代价最高的错误是漏标螺纹。加工者按底孔直径钻孔，零件到手却没有可用的螺纹。每个螺纹孔都要标注螺距和深度。

其次是深窄型腔带尖内角。编程员只能用更小的刀具，刀具让刀，侧壁加工成锥形。放大转角半径，问题就消失了。

第三是模型版本混用。工程师发出图纸后又改了 STEP 文件，而车间按图纸加工。锁定文件版本，并在图纸上标注版本号。

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  漏标螺距M6 不写 1.0 就是未完成的孔，不是螺纹。
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  尖内角小刀具会让刀。按刀具半径放大转角。
• 3
  两个文件版本一个模型、一张图纸、一个版本号。