CNC 材料聚醚醚酮 PEEK：加工特性与适用场景

• 1
  PEEK 与 POM、PA 的加工差异
• 2
  先选牌号，再定刀路
• 3
  退火、去应力与保证尺寸的工序顺序
• 4
  PEEK 在 CNC 上的刀具、进给与切削液
• 5
  PEEK 适用与不适用的场合
• 6
  PEEK 加工件的测量与检验
• 7
  PEEK 牌号选择速览
• 8
  PEEK 与其他 CNC 塑料及金属的对比

PEEK 是半结晶芳香族聚合物。熔点约 343 °C，玻璃化转变温度约 143 °C，因此切屑发热时不会像 POM 切屑那样软化。这听起来有利，也确实部分有利。能在 250 °C 下保持零件刚度的特性，也意味着刀刃每一刀都要剪切一种硬而磨蚀的材料。

实际后果是热量。PEEK 导热性差，切削能量留在刀尖而不是随切屑带走。即使表面速度中等，刀刃也会发热。若沿用未填充 POM 的进给和转速，会出现刃口变圆、表面发亮擦伤，以及零件冷却后尺寸漂移。

未填充 PEEK 是较易加工的牌号。加入 30% 碳纤维或玻璃纤维后，材料明显磨蚀。硬质合金仍能切削，但刀具寿命大幅下降，应计划更频繁地换刃。纤维也改变切屑形态：不再是连续条状，而是粉末和短切屑，不能自行排出。

第二个差异常在加工后期才暴露。PEEK 会从空气中吸收少量水分，挤出或注塑过程也会留下内应力。用有应力的毛坯加工薄壁，松开工装夹具后壁会变形。解决办法不是收紧公差，而是选对毛坯、用对退火循环，并采用粗加工—精加工之间留停顿的工序。

牌号选择决定大部分加工难度。未填充本色 PEEK（常称 450G 或医疗级）在韧性与可加工性之间平衡最好。对于载荷中等、无需纤维增强的密封件、绝缘件和耐磨垫，它是默认选择。

碳纤维增强 PEEK 通常为 30% CF，提高刚度和抗蠕变性，降低热膨胀。它适用于需在温度下保持形状的结构支架、无人机机身配件和泵部件。预计刀具磨损更快，尖角内角分层风险更高。设计允许时，把这些角做成圆角。

玻璃纤维填充 PEEK 通常为 30% GF，比碳纤维填充便宜，电绝缘性更好，但对刀具更磨蚀，缺口敏感性更高。需要同时具备刚度和介电强度时用它，承受冲击的零件不要用。

医疗级的意义不同。植入级 PEEK 是受控材料，有可追溯的记录链，不能与通用料混用。若零件接触人体，请在报价阶段告知牌号和标准，以便我们分开材料批次并记录。

• 1
  未填充可加工性最好，伸长率最高，本色。
• 2
  30% 碳纤维刚性好、蠕变小、有磨蚀性；注意转角分层。
• 3
  30% 玻璃纤维介电强度好，磨蚀性更强，缺口敏感。
• 4
  医疗/植入级要求批次可追溯并单独处理。

PEEK 毛坯在挤出后带有残余应力。在这种毛坯上切深腔，应力释放会造成弯曲或锥度。加工前退火是标准做法。受控升温至熔点以下、保温足够时间让分子链松弛、再缓慢冷却至室温，可去除大部分内应力。

具体循环取决于截面。薄板比厚坯料所需保温时间短，因为热量传递距离更短。我们按毛坯尺寸确定循环。对图纸而言，关键是零件在退火后加工而非之前，且退火毛坯在第一刀前已稳定。

粗加工和精加工分开进行。粗加工去除大部分材料，壁面留 0.3–0.5 mm，然后让零件静置再精加工。对于紧公差内孔或长薄壁，粗精加工之间再做一次去应力退火是低成本的保险。多花一个装夹日，能保住整批零件。

冷却与切削同样重要。刚加工完的 PEEK 零件趁热测量会偏大。判定尺寸合格与否前，让它在检验室回到 20 °C。若图纸要求 ±0.005 mm，这一步温度控制不可省略。

使用锋利、抛光的硬质合金刀具，采用大前角，在刀具能承受的范围内尽量减少刃数。未填充 PEEK 用两刃或三刃即可留出排屑空间。纤维填充牌号可增加刃数改善表面质量，但要求装夹刚性足够。涂层不能解决磨蚀性填料的问题，锋利的刃口才行。

线速度保持中等，每齿进给要足够大，做到切削而不是摩擦。摩擦是 PEEK 表面出现发亮、似熔化状的主要原因。如果切屑呈粉末状、零件摸起来发热，说明在摩擦。先增大每齿进给、降低主轴转速，再考虑调整其他参数。

压缩空气或轻微油雾通常足以排屑。浇注切削液会带来新问题：PEEK 会吸湿，浸泡切削液的零件可能略微膨胀，干燥后又收缩。公差要求紧的工件采用干切加吹气，材料更稳定。

铰刀和镗刀在 PEEK 上效果良好，但要为精加工留余量。一次钻到尺寸，孔在材料冷却后往往会略微收缩。先钻小 0.05–0.1 mm，待零件稳定后再铰孔或镗孔到最终尺寸。

• 1
  粗加工大切深，吹气，侧壁留 0.3–0.5 mm。
• 2
  精加工锋利抛光硬质合金刀具，大每齿进给，小径向切深。
• 3
  镗孔与铰孔留 0.05–0.1 mm 作最终尺寸加工。

PEEK 在三种情况下值得它的成本。零件长期在 150 °C 以上运行且必须保持形状。零件需要耐燃油、溶剂或灭菌剂的化学腐蚀。或者零件必须同时具备轻质、绝缘和刚性，铝和钢都做不到。

室温下高载荷、长工作周期时它是不合适的选择。铝、不锈钢或 POM 能以更低成本完成同样的工作。PEEK 也不适合薄而悬空的平面结构；它虽硬但不像金属那样刚，0.5 mm 的独立壁在载荷下会变形。

冲击是另一个边界。未填充 PEEK 韧性尚可，但玻纤填充牌号对缺口敏感，冲击载荷下尖角处可能开裂。如果零件会受冲击，要么用未填充 PEEK，要么设计大圆角，完全避免尖锐内角。

还要注意热膨胀系数。同样温升下 PEEK 的膨胀远大于钢。PEEK 零件与钢轴配合运转时，间隙会随温度变化。配合要按工作温度设计，而不是按检验室温度，并在图纸上注明。

PEEK 较软，接触式测头会在已加工表面留下压痕。三坐标测量时用低测力，关键特征改用光学测量。抛光密封面上，测头压痕就是泄漏通道，不只是外观缺陷。

尺寸检验必须等零件达到平衡状态。待零件冷却到室温后再测；对湿度敏感的工件，还要在检验区稳定后再测。刚下机床一分钟的读数，测的是另一个零件。

医疗和航空航天项目，我们把材料证书、退火记录和检测报告放在一起，保证批次可追溯。如果质量体系要求首件检验，请在报价阶段说明。检验计划在切第一刀之前制定，而不是之后。

外观判据同样重要。表面发雾或发亮通常说明刀具在摩擦。纤维填充件边缘毛糙通常说明纤维在出口处被拔出。两者都是工艺信号，应在下一轮加工中纠正，而不是返修成品。