铜的 CNC 加工处理：有效加工指南

• 1
  为什么主轴上的铜处理不同于切钢
• 2
  先选合金，再选参数
• 3
  实际有效的转速、进给与刀具几何
• 4
  去毛刺、去应力与表面处理步骤
• 5
  铜合金与黄铜合金：各自适用场合

铜质软，C110 退火态硬度约 40 至 45 HV，导热速度约为钢的十倍。这一组合几乎改变了机床上的每一个决策。热量迅速离开剪切区，刀具比加工 304 不锈钢时更凉，但同样的导热性会把热量带入工件和工装夹具。薄壁在切削完成前就发生变形，早上 08:00 测量合格的零件到下午可能就超差。

第二个差异是摩擦。铜对大多数刀具涂层的摩擦系数高，且几乎没有值得一提的氧化保护层。新鲜铜面与新鲜硬质合金相遇，两者容易在接触点发生冷焊。真正撕裂表面的是积屑瘤，而非切削刃本身。操作者看到的是本应光亮的零件上出现粗糙、撕裂的表面。

第三个差异是切屑控制。铜几乎在任何速度下都形成连续切屑。它不像灰铸铁那样断屑，因此会缠绕在刀具、刀柄甚至主轴端面上。深腔中堆积的铜切屑会二次切削表面，比任何参数错误都更快地毁掉表面质量。

这些都不意味着铜难加工。它意味着照搬铝件装夹方案会付出代价。合金、刃口几何和切削液必须方向一致。

铜不是单一材料。C101 和 C110 是母线、电极和射频组件的两种常用牌号，含铜量均约 99.9%，导电性高。就切削力而言，它们加工起来像软易切削黄铜，但出口边缘毛刺严重，稍有不慎就会划伤。

C103 是磷脱氧牌号。它的焊接和钎焊性能优于 C110，是加工后需火焰或炉处理的零件的常用选择。切削行为接近 C110，因此适用相同的刀具。

铍铜是另一类材料。它加工光洁，可获得镜面表面，热处理后仍保持公差，但粉尘有健康危害。我们采用湿式加工，封闭工作区并单独控制切屑。如果需要弹性加导电性，它往往是唯一选择。

黄铜是容易的分支。C36000 易切削黄铜断屑好，表面速度高，能稳定保持 ±0.005 mm。当设计可从铜改为黄铜且仍满足电气规格时，黄铜通常更便宜、更快。

使用锋利的无涂层硬质合金或类金刚石轻涂层。大多数 TiAlN 和 AlTiN 涂层是为钢设计的，在铜上会增加摩擦。抛光槽和高前角（12 至 20 度正前角）可减少撕裂表面的积屑瘤。

对于 C110 和 10 mm 硬质合金立铣刀，表面速度取 200 至 300 m/min，每齿进给 0.05 至 0.12 mm。轴向切深保持在 0.5 × D 以下，径向切宽保持在 0.3 × D 以下。铜完全能承受比这些数值更大的切屑；限制通常来自工装夹具，而非刀具。

切勿停留。刀具在原地旋转会使表面加工硬化，留下精加工无法掩盖的涂抹痕迹。如果需要尖锐内角，换刀，而不是改进给。

切削液选择比人们预想的更重要。高油含量的溢流切削液适用于深腔和钻孔。大平面精加工时，许多车间用吹气干切获得更好的表面，因为薄切削液膜会把切屑困在表面上。

刚性决定结果。铜在单次走刀时容忍弱装夹，在第二次走刀时就会惩罚它。安装在稳定基座上的 Ø400 mm 转台，比夹在无支撑板上的虎钳能更好地保持特征。

铜毛刺有延展性。它们弯曲而非折断，所以钢丝刷只会把它们折过去。在机床上用 0.1 至 0.2 mm 倒角或圆角刀进行受控去边，可省去一道手工工序，并在整批生产中保持边缘一致。

去应力对薄板和长母线很重要。去除 60% 余量的粗加工会留下内应力，零件从工装夹具释放后表现为弯曲。粗加工、去应力、再精加工。对 C110 而言，去应力循环短且便宜，远胜于报废成品。

表面处理方面，有效的顺序是：留 0.2 mm 径向余量，使用锋利精加工刀具，在速度范围上限以轻切屑运行。喷砂或滚光可均匀非关键面的刀痕，但也会使边缘变圆，因此需遮蔽必须保持锋利的位置。

如果零件需要电镀，注意铜在露天空气中数小时内就会氧化变色。化学镀镍或闪镀银可提供稳定表面，并保持接触电阻可预测。阳极氧化不适用于铜，不要为此做计划。