塑料加工

CNC 加工聚碳酸酯：材料允许的范围

聚碳酸酯切削速度快，首刀表面看起来干净。但如果装夹忽略聚合物在受热下的行为，它也会变形、熔化、开裂。本页说明机理、我们采用的参数，以及聚碳酸酯不适合的情况。

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材料特性

聚碳酸酯是非晶态材料。它没有结晶熔点，因此不会像 POM 或 PA 那样逐渐软化。低于约 145 °C 时它保持玻璃态和刚性。高于该温度会迅速变为橡胶态，橡胶态与降解之间的窗口很窄。刀具变钝或进给太慢会把热量送入切屑而不是切下切屑，切屑在几秒内焊回后刀面。

这种焊合就是操作者所说的积屑瘤。在钢上通常意味着表面更粗糙。在聚碳酸酯上意味着表面撕裂，因为焊合的团块拖拽材料而不是剪切材料。解决办法不是加大切削液。而是更锋利的刃口、更高的表面速度和保持刀具持续切入的进给。

热膨胀是第二个机理。聚碳酸酯每 °C 膨胀约 65–70 × 10⁻⁶，约为铝的六倍、钢的十倍。200 mm 板材在粗加工中升温 10 °C 会伸长约 0.13 mm。如果趁热测量并调整偏置，冷却后零件会缩回，精加工就会切小。

第三个机理是应力。挤出板材带有冷却辊产生的内应力。去除受力毛坯的一侧，剩余材料会向切削侧松弛。平板会翘曲。镗出的孔会变椭圆。这不是机床问题，再夹紧工装夹具也消除不了。只有去应力毛坯或均衡的去料顺序才能解决。

水分的影响比尼龙小，但不是零。聚碳酸酯在室温条件下吸收约 0.2–0.3% 的水。对于孔距要求严的 300 mm 框架，精加工前在 120 °C 下干燥 2–4 小时可消除大部分尺寸漂移。

透明性带来金属没有的约束。透明件上的任何划痕都是永久且可见的。工作台上残留的任何切屑都会在下一刀再次切削表面。因此工件夹持、吹气和台面清洁都成为工艺的一部分，而不是清洁工作。

切削参数

使用为铝加工设计的抛光单刃或双刃立铣刀。未涂层、刃口锋利、高前角的硬质合金效果良好。涂层刀具通常是错误选择：涂层会略微圆化刃口，且涂层本身导热率低于其下的硬质合金，热量会留在工件中。

6 mm 刀具的主轴转速在我们车间为 12,000–18,000 rpm，对应表面速度约 250–350 m/min。每齿进给为 0.05–0.15 mm。比任何单一数值更重要的是切屑负载：如果切屑呈粉末状或刀具听起来像在摩擦，说明进给太低，你在产生热量而不是去除材料。

粗加工应留 0.3–0.5 mm 径向余量用于精加工。顺铣在出口侧获得更好的边缘。绝不要在切削中停顿。在 15,000 rpm 下即使停顿半秒也会使表面发亮并开始焊合。

冷却是选择，不是默认。压缩空气或清洁空气加少量水溶性切削液的雾化可处理大多数工件。浇注切削液也可行，但聚碳酸酯吸水缓慢，透明件在浇注切削附近可能出现乳白边缘。对于光学件，我们采用干切加高压空气，并接受较小的切削深度。

钻孔需要修磨钻尖。标准 118° 麻花钻在钻穿时抓刀，可能使薄壁开裂。使用 90–120° 钻尖和低螺旋角，进给 0.08–0.15 mm/rev，最后 2 mm 进给减半。对于 Ø3 mm 以下的孔，采用 0.5 × D 的啄钻。

聚碳酸酯攻丝可做到约 M6。超过此规格，螺纹铣削更安全，因为它不会楔入材料。预计螺纹牙侧会回弹 0.02–0.05 mm，因此如果螺钉需要手动拧入，中径应切得略小。

装夹与顺序

尽可能在最大面上夹持零件，使用软爪或真空吸盘。少数压板的点接触会集中应力并在表面留下痕迹。如果零件是透明的，在夹持面贴保护膜，最后一道工序后去除。

对于平板，加工两面。交替走刀从每侧去除相同深度，约每侧 0.5 mm，直到板材达到尺寸。这平衡了残余应力层并控制翘曲。10 mm 板材单面切削在 200 mm 上通常翘曲 0.15–0.4 mm。

粗加工，然后静置。将零件放在工作台上 2–4 小时，或在 120–125 °C 下去应力 1–2 小时并缓慢冷却。然后进行精加工。静置期在排程上多花一天，却可避免整批报废。

对于薄壁，用机加工蜡或低熔点夹具化合物支撑背面。先大量去料，然后逐步过渡到 0.1–0.2 mm 径向切深的轻精加工。壁厚低于 1.0 mm 可行，但零件会变成搬运问题，而不是加工问题。

用锋利刀片或细锉去毛刺，不要用去毛刺轮。砂轮会生热并使边缘发糊。对于透明件，用逐级变细的砂膜修边，400 目、800 目、1200 目，湿磨。

蒸汽抛光和火焰抛光能提高透明度，但会圆化锐边并轻微改变表面化学性质。如果零件后续需要粘接或印刷，抛光面要保持遮蔽。

边界

聚碳酸酯不是高温材料。长期使用温度超过约 115–120 °C 就超出其范围，承受载荷时遇到 130 °C 会发生蠕变。如果应用环境温度高，PEEK 或机加工金属件才是可靠选择，尽管聚碳酸酯更便宜、更易切削。

它对某些溶剂和碱性清洗剂也敏感。将在强效脱脂剂中清洗的机加工件可能在数周内出现龟裂。加工应力会加剧这一问题，因此经过应力消除的零件在同一化学环境中寿命更长。

如果要求真正的光学透射且无可见波纹，单靠 CNC 很难达到。金刚石车削表面或注塑镜片才是正确工艺。我们可以加工壳体和安装特征，把光学表面留给专门负责它的工艺。

最后，如果零件是无功能特征的薄平板盖，热成型或激光切割在成本上优于铣削。当零件有型腔、螺纹、内孔、严格位置要求或需一次装夹完成多种特征时，CNC 加工聚碳酸酯才有其价值。

选材

数值为车间典型范围，非保证值。请以图纸确认。

材料	抗冲击强度	光学透明性	适用场景
PC	极高	良好，透明级	防护罩、镜片、歧管
PMMA（亚克力）	低，脆	最佳	导光件、显示盖板
ABS	中等	不透明	壳体、支架
POM	中等	不透明	齿轮、轴套、滑轨
PA（尼龙）	高	半透明	耐磨件、潮湿环境
PEEK	高	不透明米色	高温、耐化学

公差现实

干燥、温度稳定的车间。大件需留余量。