CNC 表面处理指南

• 1
  加工表面的真正成因
• 2
  Ra 的测量方式及数值来源
• 3
  机加工、喷砂、拉丝、抛光、涂层
• 4
  同种表面处理在不同合金上表现不同的原因
• 5
  如何指定表面处理而不过度约束加工厂
• 6
  表面处理选项、典型 Ra 及适用场景

每个加工表面都是一组刀具痕迹。切削刃划过工件，留下重复的纹路，其间距和深度取决于每齿进给、刀尖圆弧半径、主轴转速以及刀具在负载下的偏摆量。改变其中任何一项，表面就会变化。

车削或铣削走刀的理论峰谷高度由刀具几何决定。相同进给下，较大的圆弧半径会压平刀纹并降低 Ra；固定半径下提高进给则会加深刀纹。这就是为什么两家工厂都能达到相同的 ±0.005 mm 尺寸，交回的表面却明显不同。

实际表面从来不是纯几何的。积屑瘤、颤振、切屑二次切削和刀具磨损都会在理想轮廓之上叠加随机性。磨损的刀片可能仍能保持尺寸，却会撕裂铝材，并产生达到图纸允许值两倍的 Ra 读数。

• 1
  每齿进给铣削和车削中对 Ra 影响最大的单一因素。
• 2
  圆弧半径相同进给下，半径越大，刀纹越浅。
• 3
  刀具磨损钝刃会摩擦而非剪切，Ra 迅速升高。
• 4
  刚性长悬伸和薄壁会把切削力转化为颤振。

Ra 是粗糙度轮廓在取样长度内相对其中心线的算术平均偏差。它不反映峰的形状。尖而密的峰与圆而疏的峰可以报告相同的 Ra，在实际使用中的磨损表现却大不相同。

截止长度很重要。0.8 mm 截止长度会滤除较长的波纹度；2.5 mm 截止长度则会将其纳入。如果图纸只标注 Ra 0.8 μm 而未注明截止长度，检验结果就取决于仪器设置。请在图纸上注明标准和截止长度。

我们 127 台高精度 CNC 设备的典型加工输出为 Ra 1.6-3.2 μm。精细精加工走刀可达 Ra 0.8-1.6 μm。低于 Ra 0.8 μm 时，我们改变工艺而不仅是参数，因为此时表面本身而非几何形状成为限制因素。

• 1
  注明截止长度0.8 mm 和 2.5 mm 截止长度会给出不同的 Ra 值。
• 2
  方向有影响垂直纹理方向的 Ra 通常高于沿纹理方向。
• 3
  在正确区域取样在零件的工作面上测量，而不是在自由表面。

机加工表面成本最低，因为不需要额外装夹。喷砂可去除刀具痕迹，获得均匀的哑光表面，并能很好地遮盖细小划痕。它还会轻微倒圆边缘，因此不要在密封面或边缘几何有功能的压配合面上指定喷砂。

拉丝产生方向性纹理，通常用于不锈钢和铝的外观件。抛光逐级使用更细的磨料以达到反光表面，属于劳动密集型工序。铝件抛光后通常再做透明阳极氧化以固定外观。

涂层改变表面而非去除材料。阳极氧化生成氧化层，每个尺寸约增加其厚度的一半，这对紧公差特征很重要。化学镀镍在复杂几何上沉积均匀，能很好地保持公差。粉末喷涂每面增加 50-100 μm，绝不应指定在配合内孔上。

• 1
  机加工态Ra 1.6-3.2 μm，无额外成本，保留可见刀具痕迹。
• 2
  喷砂均匀哑光，遮盖划痕，轻微倒圆边缘。
• 3
  阳极氧化透明、着色、硬质或导电；尺寸会增大。
• 4
  化学镀镍复杂零件上沉积均匀，适合耐磨表面。

铝 6061 切削性能好，不需太多努力即可获得精细表面，但它较软，如果切削刃钝或切削液不足就会粘刀。ADC12 等高硅牌号磨蚀性强，刀具磨损快，除非按时更换刀片，否则表面质量会漂移。

奥氏体不锈钢 304 和 316 会加工硬化。如果刀具摩擦而非切削，表面会硬化，下一刀切削的材料更差。使用锋利刃口并保持足够进给以避开硬化层的轻切削，优于缓慢轻柔的走刀。易切削的 303 基本可避免这一问题。

钛 Ti-6Al-4V 导热性低，热量停留在切削刃处，且容易涂抹。钛的表面通常比钢上相同工序更粗糙，抛光也更难，因为材料会堵塞磨料。Inconel 表现类似，且更慢。

• 1
  铝 6061易于精加工，刃口钝时会粘刀。
• 2
  不锈钢 304/316会加工硬化；避免摩擦走刀。
• 3
  Ti-6Al-4V热量停留在刃口，表面易涂抹。
• 4
  塑料和 PEEK根据进给和冷却情况会出现毛边、熔化或崩边。

只在有功能要求的面标注表面处理。用于轴承定位的壳体内孔需要规定 Ra；同一壳体的外表面通常不需要。对所有面统一要求精加工会增加成本，并迫使在从不接触任何东西的几何形状上采用慢速走刀。

使用标准符号，并在必要时注明工艺。如果表面必须在加工后喷砂，要写明，因为这会改变工序顺序，并可能需要遮蔽。如果某个面必须保持加工后的外观，也要写明，否则车间可能为了统一而对其喷砂。

对于功能表面，将 Ra 与几何公差配合标注。密封面即使 Ra 好但平面度差，仍会泄漏。在液压和气动零件上，平面度或圆柱度通常比粗糙度平均值更能决定性能。

• 1
  在有功能要求处标注表面处理而不是零件的每个面。
• 2
  注明工艺喷砂、拉丝或抛光会改变工艺路线。
• 3
  Ra 与形状公差配合平面度和圆柱度往往更重要。