如何用 CNC 机床切割：7 个经过验证的步骤

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  要点速览
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  首次切割前必须确定的事项
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  进给、转速，以及切屑告诉你的信息
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  哪些材料切得干净，哪些会反抗
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  保持 ±0.005 mm 以及知道何时不现实
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  分步说明：如何用 CNC 机床切割零件
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  何时切割，何时选择其他工艺

CNC 机床切割金属的效果，取决于主轴转动之前做出的决定。CAD 模型以 STEP 或 IGES 格式到达，第一项工作是检查它是否真的能被夹持、被刀具到达、被测量。我们查看最小的内角、最深的型腔，以及图纸标注的基准。如果 3 mm 立铣刀必须伸到 40 mm 深，刀具会偏让，切削会漂移。

接下来是毛坯选择。加大毛坯有余量清理锯切面，但也意味着更多粗加工时间和更多需要去应力的材料。对于 6061-T6 板材，我们通常在关键面每边留 0.5–1.0 mm。对于淬火状态的 17-4PH 或 4140，余量更小，切削策略改为轻径向走刀。

工件夹持是大多数首件失败的地方。高零件上只夹 2 mm 的台虎钳会把它抬起来。薄板需要真空夹具或连接筋。长度 4,000 mm 的零件需要多次装夹或大行程机床。如果夹具无法抵抗切削力，再多的 CAM 调整也救不了这个活。

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  先检查刀具可达性小立铣刀的深径比超过 4:1，意味着要分层下刀或修改设计。
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  选择能触碰到的基准曲面上的基准无法可靠地测头探测或打表。
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  粗加工前确定表面质量Ra 0.8–1.6 μm 需要单独的精加工走刀，采用小步距。

CNC 机床切割钢或铝时，控制性数字是每齿切屑负载，而不是主轴 RPM。10 mm 三刃硬质合金立铣刀在 6061 中可能以 8,000 rpm、每齿 0.10 mm 运行，进给为 2,400 mm/min。在 28 HRC 的 4140 中，同一把刀降到约 2,500 rpm 和每齿 0.05 mm。切屑应呈逗号状，既不是粉末，也不是长条。

表面速度随材料变化。铝用硬质合金跑 300–500 m/min。低碳钢跑 120–180 m/min。不锈钢 316 会加工硬化，所以我们保持足够大的径向切深以留在硬化层之下，通常为刀具直径的 30–40%。钛 Ti-6Al-4V 在大量切削液和刚性装夹下跑 40–60 m/min。

切削声音不对时，原因通常是三者之一。高频尖叫意味着刚性不足或径向切深过大引起的颤振。沉闷的撞击声意味着刀具在摩擦而不是切削。细粉而非切屑意味着进给相对 RPM 太低，这会抛光刃口并迅速缩短刀具寿命。

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  首件从保守开始进给降低 20%，等声音和切屑形状正确后再提高。
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  切削液选择很重要钛和不锈钢用大量浇注，铝用吹气，雾化只作为最后手段。

铝 6061 和 6082 是在加工中心上最容易切割的金属。它们可高速加工，在支撑良好的特征上保持 ±0.005 mm，无需特殊刀具即可达到 Ra 0.8 μm 的表面。7075 更强，但钝刀更容易留下粘刀边缘，所以换刀更频繁。ADC12 压铸毛坯可能有气孔，阳极氧化后会以针孔形式显现。

不锈钢 303 易切削，表现良好。304 和 316 则是另一回事：它们表面会加工硬化，所以摩擦而非切削的轻走刀会让下一刀更难。H900 状态的 17-4PH 切得干净，但需要硬质合金和刚性装夹。淬火状态的 440C 通常在加工后磨削，而不是直接切到最终尺寸。

塑料带来自己的问题。POM 和 ABS 切得快，但切屑排不出时会熔化。PEEK 需要锋利刀具和较慢进给以避免应力痕。碳纤维有磨蚀性，会快速磨损硬质合金，所以我们计划换刀，而不是等刃口变坏。Inconel 和镁我们都能处理，但各自有速度和装夹的规则。

在刚性装夹、锋利刀具且可测量的特征上，±0.005 mm 公差是可以做到的。但在长悬臂末端的 0.5 mm 壁厚上做不到。当图纸要求薄壁区域达到严格公差时，问题不在切削本身，而是刀具通过后零件发生了变形。

在这个精度级别，温度很重要。100 mm 的铝件每升高 1 摄氏度约膨胀 0.0023 mm。如果车间温度是 26 °C，检测室是 20 °C，测量结果就会漂移。我们在受控温度下检测，并在报告中注明读数条件。

表面粗糙度与公差相互关联。Ra 0.2–0.8 μm 通常需要小步距的精加工走刀和新的刀刃，这会增加加工节拍。Ra 1.6–3.2 μm 是加工态表面，来自粗加工或轻度精加工走刀。请告诉我们哪些表面真正重要，我们不会花时间去抛光一个贴合支架的安装面。

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  只对单个特征要求严格公差标注关键尺寸，而不是收紧整张图纸。
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  增加可探测的基准一个平整、可触及的面能缩短装夹和检测时间。