如何用 CNC 机床雕刻

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  要点速览
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  雕刻对零件的影响
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  刀具、工装夹具与 CAD 准备：保证字符清晰
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  适用于常见材料的转速与深度
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  常见问题及解决方法
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  用 CNC 机床雕刻的 6 个步骤
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  CNC 雕刻、激光打标与点针打标的选择

雕刻是受控切削。刀尖切入表面，沿刀路移动，留下已知宽度和深度的沟槽。这与点针打标或油墨打标不同，后两者表面基本保持完整。由于材料被去除，字符在阳极氧化、喷砂或多年使用后仍清晰可读。

沟槽几何形状取决于刀具。90° V 型刀切深 0.1 mm 时，顶部沟槽宽约 0.2 mm。60° 刀在同样深度下约 0.12 mm。如果字符笔画宽 0.15 mm，60° 刀更稳妥，因为刀尖能贴合笔画，而不是把笔画加宽。

深度比多数人预想的更重要。浅标记在轻微抛光后就会消失。在薄壁上刻深超过 0.3 mm 会使零件变形，或击穿 0.5 mm 的薄壁。对于加工面上的序列号和 logo，0.05–0.15 mm 是常用工作范围。

雕刻也会改变局部表面处理。切削面通常比周围铣削面更粗糙，视进给和刀具状态，常在 Ra 1.6–3.2 μm。如果零件后续做阳极氧化，这种粗糙度会呈现为更暗的哑光字符，通常正是客户想要的效果。

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  要切削，不要划刻弹簧划针只留下装饰性线条，没有深度，也不耐磨。
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  刀尖角度匹配笔画宽度60° 刀尖适合细文字；90° 刀尖刻粗体 logo 更快。
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  检查壁厚雕刻深度应小于剩余壁厚的三分之一。

从文件开始，而不是从机床开始。软件支持时，雕刻用单线字体；单线字体沿字符中心线走刀，避免 TrueType 轮廓产生的重复走刀。如果必须用填充字体，最小笔画保持在 0.2 mm 以上，让 V 型刀能沿笔画走刀而不重叠。

接下来是刀具夹持。专用雕刻主轴转速 20,000–40,000 rpm，比 12,000 rpm 的主轴切得更干净，主要因为更高的线速度允许更快进给，且积屑瘤更少。在铝上，单刃刀切深 0.05 mm、进给 300–600 mm/min 是合理的起点。

工装夹具应把零件压平并刚性固定。任何抬起或振动都会表现为波浪线。平板件用真空吸盘或一组低矮压板即可。曲面件或已加工件，按零件轮廓铣出软爪型腔，可使表面与刀具轴线平行。

最后确定零点。X、Y 零点可设在角上或零件中心，但 Z 零点必须是实际待雕刻表面。如果表面有拔模或台阶，要探测该表面，或在已知垫块上设零点并在程序中补偿。

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  单线字体每笔走一刀，无填充，无重复切削。
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  高速主轴铝和塑料用 20,000–40,000 rpm。
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  刚性夹具整个雕刻区域保持平面接触。
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  Z 零点设在表面不要设在虎钳或工作台上。

铝是最容易雕刻的金属。6061 和 7075 都可用单刃 V 型刀在 20,000–30,000 rpm、300–600 mm/min 下切得干净。每次走刀深度保持 0.05–0.1 mm。轻吹压缩空气清屑；很少需要切削液，切削液滞留可能污染表面。

304 和 316 不锈钢会快速加工硬化。使用新硬质合金刀，主轴保持 15,000–25,000 rpm，进给 150–300 mm/min。不要在切削中停留。0.05 mm 走刀已足够；第二刀增加深度而不使刀尖过载。17-4PH 表现类似，但刀具磨损更快。

黄铜和铜 C36000、C110 切屑短，边缘清晰。用 18,000–28,000 rpm、250–500 mm/min。塑料问题相反：ABS、POM 和 PMMA 进给太慢会熔化。用 20,000–35,000 rpm、500–1,200 mm/min，以及刃口抛光的锋利刀具。PEEK 和碳纤维需要硬质合金刀并降低进给，避免起毛。

钛 Ti-6Al-4V 和 Inconel 不适合深雕刻。它们可以打标，但刀具磨损和热量使精细文字成本很高。对这些材料，激光打标通常是更好的工艺，尤其字符高度低于 2 mm 时。

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  铝20,000–30,000 rpm，300–600 mm/min，每次走刀 0.05–0.1 mm。
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  不锈钢15,000–25,000 rpm，150–300 mm/min，每次走刀 0.05 mm。
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  黄铜和铜18,000–28,000 rpm，250–500 mm/min。
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  塑料20,000–35,000 rpm，500–1,200 mm/min，使用锋利抛光刀具。

最常见的反馈是字符看起来偏浅或不一致。这几乎总是 Z 轴零点问题。如果零件不平，或用台钳钳口作为零点，刀具会跟随误差，导致整个表面的深度变化。请探测表面或在已加工垫块上设零点。

刻槽周围的毛刺是第二个问题。它们来自钝的刀尖、进给太慢或单次切削深度太大。更换刀具，将进给提高 20–30%，并减小单次切削深度。在铝材上，用锋利刀具单次切 0.05 mm 通常能留下干净的边缘。

笔画过宽或发毛通常意味着刀具相对字体太大。用 90° 刀具刻 1.5 mm 文字会使每笔变宽，并让 e、a 等字母的内部空间闭合。改用 60° 刀具，极精细工作用 30° 刀具。同时检查 CAM 是否使用笔画中心线，而不是偏移线。

最后，注意刀具断裂。V 形刀垂直扎入表面，或金属上单次切削深度超过 0.15 mm 时会折断。使用斜坡或切入，保持刀尖排屑顺畅，绝不要用 0.1 mm 刀尖按 3 mm 立铣刀的进给率运行。

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  深度偏浅或不均匀在实际雕刻表面上重新检查 Z 轴零点。
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  毛刺换新刀、提高进给、减小单次切削深度。
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  笔画发毛减小刀尖角度，使用中心线刀路。
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  刀尖断裂增加切入，单次切削深度限制在 0.15 mm。