数控加工材料终极指南：你需要知道的一切

数控加工材料是每个项目的基础，但材料的选择始终是一项关键挑战。设计师和工程师往往局限于金属、塑料和复合材料——有时甚至更多。选择材料的难点在于，有时项目会因此而失败，有时产品会失去市场竞争力，或者项目会因加工难题而停滞不前。

换句话说，所有这些问题都源于同一个问题——知识匮乏。缺乏材料性能方面的专业知识，例如机械性能、耐化学性、可加工性以及其他产品要求，会导致决策缺乏依据。上述手册正是为了弥补这一知识缺口而编写的。它提供了一种专门的决策分析工具，并展示了LS Manufacturing如何将材料科学的深刻见解融入到精益求精的工程设计中，从而实现最佳效果。

数控加工材料快速参考表

下表列出了基本的数控加工材料选择。铝和不锈钢强度高，能够承受重载加工，而工程塑料则以其轻质、耐腐蚀性好以及独特的性能（例如耐摩擦性或半透明性）而脱颖而出。因此，良好的加工性能、优异的机械性能和经济性是理想的选择。

为何信赖本指南？来自 LS 制造专家的实践经验

我们的团队在真实的数控加工车间工作了十五年多，那里如同战场一般，每天都要面对高强度合金、严格的公差要求和复杂的几何形状。我们不仅精通各种材料的性能，更深谙其在实际应用中的生存之道。本文中的每一条建议都源于我们的实践经验，并经过一系列严格的质量把关，这些把关依据包括美国表面处理协会（NASF）等权威机构的建议。

我们的生产设备专为那些容不得半点差错的生产部件而设计——例如，飞机零部件由于材料强度要求极高，安全性至关重要；医疗器械需要兼顾生物相容性；汽车零部件则必须达到极致的可靠性。凭借超过5万批定制零件的生产经验，我们积累了宝贵的经验：如何以高进给速度加工钛等高韧性合金；如何获得不锈钢的完美表面光洁度；以及如何在每批产品中平衡精度与经济性。

本手册的价值在于其精炼的知识。我们将您对该领域的深厚知识以及对金属粉末工业联合会 (MPIF)标准指南的熟悉程度与我们的实践成果相结合。如果您遵循本手册，您将避免重蹈覆辙，不再经历我们从成功和代价高昂的学习经历中汲取的经验教训。这些经验并非全部来自课堂，而是来自我们辛勤积累的知识，它们将帮助您从第一天起就成功地进行机械加工。

图 1：LS Manufacturing 提供的精密数控加工金属材料选择指南

哪些金属和塑料最适合数控加工？它们的主要特性是什么？

多种金属和塑料均可采用数控加工技术进行加工。每种材料都有其独特的规格，可满足不同的项目需求，这无疑引出了一个至关重要的问题：哪些材料适合数控加工？深入了解这些材料对于最终获得性能卓越且经济高效的产品至关重要。以下将通过对材料规格和应用的比较分析，重点介绍一些常见的数控加工材料。

在选择数控加工材料时，需要考虑项目对强度、重量、耐腐蚀性和耐热性的要求，而这些要求完全取决于项目的性质。铝和钛具有良好的强度重量比，因此适用于数控加工金属材料；不锈钢则具有优异的耐久性。另一方面，聚甲醛（POM）、尼龙和聚醚醚酮（PEEK）在塑料数控加工材料方面也表现出色。

如何根据应用需求选择最合适的数控加工材料？

面对一个新项目，一个根本性的挑战是如何有效地选择数控加工材料。因此，这类项目并非寻找“最佳选择”，而是探究哪种材料最合适。策略指南：以下是选择数控加工材料时，按重要性排序的简单方法：

评估运行环境

工作环境会影响材料的兼容性。材料需具备耐高温、耐化学品、耐水和耐紫外线的能力。对于恶劣且腐蚀性强的工作环境，建议添加316不锈钢或PEEK塑料。在正常环境下， 6061铝合金或ABS塑料即可满足要求。

评估运行环境

环境因素决定了材料的兼容性。需考虑极端温度、化学品、潮湿环境或紫外线照射等因素。对于严苛的腐蚀性环境， 316不锈钢或PEEK塑料是更佳选择。对于一般环境， 6061铝合金或ABS塑料可能就足够了，从而优化成本。这一步骤对于确保零件在特定环境下的长期耐用性和安全性至关重要。

考虑其他类型的限制

除了功能和环境之外，您还可以考虑其他类型的限制因素。例如，您的航空项目或汽车项目可能因为重量轻而面临其他限制，在这种情况下，轻金属和塑料将是您的理想选择。您能否估算一下项目的预算？权衡所有这些限制因素将有助于您进一步优化数控加工材料的选择。

原型制作与最终定稿

在处理关键应用项目时，您会发现，在最终确定材料之前，使用成本较低的材料制作原型总是一个好主意，这样可以更好地模拟最终产品。因此，您最终能够更好地与加工服务提供商确定最终方案。他们关于如何选择适合加工的数控材料方面的专业知识可以提供宝贵的见解，确保您最终选择的材料不仅性能最佳，而且生产成本低廉。

数控加工材料的选择将非常务实。通过对您的机械需求、环境因素和项目需求进行逐步分析，您将能够自信地驾驭琳琅满目的材料。因此，有了这套完整的数控加工材料指南，您最终需要咨询专家，以验证您选择的材料是否在性能、耐用性和成本之间取得了良好的平衡。

图 2：LS Manufacturing 公司 CNC 加工碳纤维部件的工作流程

不同材料的可加工性如何影响数控加工工艺和成本？

数控加工材料的性能是生产效率的关键，因为它们直接影响数控加工的可行性、速度和成本。具有良好加工性能的材料能够缩短加工时间并降低生产成本，而其他材料则无法加工。本研究的意义在于阐明材料如何影响整个数控加工周期，进而影响项目成本。

刀具/加工参数的影响

数控加工材料的特性，例如硬度、韧性和耐磨性，决定了刀具的选择。例如，加工低硬度铝材时，可以考虑使用高速钢刀具并采用较为激进的加工参数。加工硬度较高的钢和镍合金则需要使用硬质合金或陶瓷刀具，并采用较为保守的加工参数。传统的加工参数直接影响加工过程中的金属去除率和精度。

对加工时间和表面光洁度的影响

高可加工性金属是数控加工的最佳材料。 一般而言，提高切削速度和切削深度可以缩短加工时间。然而，可加工金属有助于降低加工速度，以解决发热问题，从而导致加工时间延长。加工时间受加工表面光洁度的影响。

中风/间接/直接成本影响

数控加工材料的选择会直接导致成本级联。此外，本研究中材料的精炼可直接节省成本，包括加工时间和基于能源消耗的刀具消耗的直接节省。难加工材料会直接增加专用刀具的使用、提高生产效率、减少废料产生和提高能源消耗，从而产生直接的成本影响。

优化加工性能的原则

优化参数首先要了解数控加工材料的特性。与此相关的加工原理包括：必须使用数控加工材料指定的刀具；必须使用冷却液；在加工硬质或粘性材料时，铣削过程中必须采用逆铣和增量铣削。如果不强调刀具的重要性，就无法全面了解数控加工的质量，因为只有刀具才能实现经济高效的数控加工。

总之，工件材料的可加工性是数控加工中决定性的经济和技术驱动因素。选择合适的数控材料至关重要，这需要在所需零件性能和加工性能之间取得平衡。通过使刀具和加工策略与数控材料的特性相匹配，制造商可以优化工艺流程、控制成本，并成功加工即使是最难加工的数控材料。

金属和塑料的数控加工：如何平衡强度、重量和成本？

通常，金属和塑料被认为是数控加工中的关键材料。强度、重量和成本之间需要权衡取舍。不同的数控材料具有不同的特性，适用于不同的加工任务。最合适的材料选择取决于性能和成本评估的要求，从而直接回答所有问题中最关键的问题：如何在项目中选择合适的数控材料。

最后但同样重要的是，最终的选择当然取决于客户的具体要求。例如，如果客户注重强度、耐久性和散热性能，那么金属无疑是最佳选择。但在其他情况下，绝缘性、轻量化、耐腐蚀性或成本效益等特性可能比塑料更具优势。LS Manufacturing的专业知识涵盖这两个领域，能够根据客户对CNC 加工材料的固有特性进行匹配，从而指导客户选择合适的材料。 满足应用程序对最佳性能和价值的需求。

图 3：LS Manufacturing 公司数控加工材料选择概述

PEEK精密零部件加工在医疗器械领域的案例研究：LS Manufacturing如何满足生物相容性和高强度要求

鉴于竞争激烈的行业面临的种种挑战，最佳材料和应用技术的完美结合显得尤为重要。最佳材料对于数控加工的重要性不言而喻。 因此，可以通过这个与医疗器械相关的挑战案例研究来更好地解释这个问题。

客户挑战

一家医疗器械开发商需要为其制造手术器械中最复杂的部件之一，该部件有非常具体的要求：必须完全生物相容、坚固耐用，并且能够承受高压蒸汽灭菌的多次高温循环。虽然医用级聚醚醚酮（PEEK）材料曾被考虑用于该项目，但由于数控加工会产生大量热量，因此最终不得不筛选出更合适的材料。

LS制造解决方案

这些基本上都是常见的散热管理问题，我们的工程师都成功解决了。这与使用经过认证的医用级PEEK材料并无本质区别，只是需要采用一些特定的工艺流程，例如在剪切过程中使用具有特定几何形状的锋利刀具，采用针对原位发热的特定高压冷却方法，以及调整主轴转速和进给速度。

结果与价值

因此，我们生产出了一个完全满足所有要求的零件。功能方面的要求是公差为±0.02毫米，而且非常…… 抛光处理确保其表面不会滋生细菌，能够经受严格的消毒程序。这有助于客户开发的产品快速获得FDA批准。此类项目再次证明，在专家指导下进行加工，PEEK是CNC加工的“最佳实践”材料，可与最佳材料配合使用。

这是一个绝佳的例子，它充分说明了材料和制造精度对于最终成功至关重要。就零部件而言，这绝非易事，因为与像LS Manufacturing CNC加工这样在先进领域拥有深厚专业知识的专业公司合作，尤其是在先进材料方面，是必不可少的。

您的项目在材料选择方面是否独具特色？不要再浪费时间了；立即联系我们的数控加工专家，获取免费咨询！

在选择数控加工材料时，如何平衡前期成本和长期性能？

制造业中一个关键但常见的疏忽是只关注材料的初始采购价格。真正的成本效益需要更全面的视角，即评估总拥有成本。这种方法对于学习如何明智地选择数控加工材料至关重要，因为前期最便宜的选择往往会导致零件整个生命周期内更高的成本。

• 可加工性和生产效率：价格较低的金属或塑料在加工过程中可能表现良好，但在加工后的样品中却可能表现得非常昂贵。加工性能差的材料会增加加工周期、刀具寿命和人工成本。因此，良好的数控材料选择技术应综合考虑加工速度和加工良率，其中价格较高但“易于加工”的金属或塑料可以大幅降低零件成本。
• 评估在役性能和使用寿命：在总拥有成本 (TCO) 分析中，零件寿命性能是最关键的挑战。为了更好地说明这一点，假设在齿轮系统中，POM 相较于其他价格较低的材料（例如 ABS）是一种更优的选择，POM 增强的耐磨性和摩擦性能无疑会延长零件的使用寿命，从而减少更换次数。CNC材料的选择也会受到性能的影响。
• 维护、故障和二次支出说明：虽然重点在于零件本身，但考虑二次支出至关重要。易腐蚀材料可能具有很高的耐腐蚀性，而厚重的金属镀层会降低其耐腐蚀性。尺寸不稳定的材料会给组装带来挑战。高风险产品（例如在关键产品应用中出现故障的产品）会给保修和召回带来难题。全面的数控加工材料指南建议权衡这些风险与初始节省的成本。

总体而言，材料方面的战略思考是对价值的投资，而非成本的投资。从可加工性、机器寿命和故障等因素出发，运用总体拥有成本的思维模式，可以做出战略决策，从而最大限度地提高附加值。这种整体框架是审慎的数控材料选择策略的精髓，能够确保成本效益和产品长期成功。

评估数控加工服务提供商的材料加工能力时应考虑哪些方面？

就此生产案例而言，毫无疑问，在选择合作加工中心时，加工不同材料的能力绝对是一个重要的考量因素；而且，不仅要考虑常见的金属，顶尖的数控加工服务商还必须具备丰富的材料加工经验和成熟的技术实力。以上指南涵盖了所有关键信息，这些信息对于确保您的数控加工服务能够满足不同材料的基本要求至关重要。

材料库存和认证深度

一家好的供应商会储备充足的合格基础材料，例如铝合金、钢合金等轻合金以及工程塑料。当然，所有这些基础材料都可以验证。只需向他们提出要求，询问是否可以查阅基础材料的认证文件，其中可能包括用于制造零件的最基本材料的工厂证书。当然，这不仅在本教程中是必要的，在任何基础项目中都是如此。 数控加工材料指南 就质量而言。

专业/高难度材料、材料和能力、熟练经验

他们必须具备加工硬质材料的经验。他们需要有加工高温合金（例如Inconel合金、钛合金）和复合材料的项目经验。公司在硬质材料加工方面的能力水平，等同于公司在处理高温、耐磨性和高精度公差方面的熟练程度。在这个技能水平下，优秀的数控加工服务与优秀的机械加工服务并无二致。

技术支持/咨询服务

您的支持服务团队早就应该充分利用顶级合作伙伴的累积知识，而不是仅仅被动地接受他们的订单。评估他们能否主动提供应用层面的内容建议。例如，像LS Manufacturing CNC加工这样的材料供应商，会询问您零件的用途、使用环境和负载情况，从而推荐适合您零件的材料。这将对您的项目大有裨益。

确保质量和流程文档

观察他们现有的质量保证体系。他们必须能够对其饮具产品进行全过程文档记录，从原材料认证到成品检验报告的提交。在这种情况下，他们将确保所有生产环节，尤其是关键环节，都符合规范要求。

与您的库存水平相匹配，完全了解您的加工要求，来自大师的建议，以及您项目的完整信息——所有这些都包含在一个篮子里，而与像LS Manufacturing CNC 加工这样的合作伙伴合作就能实现，他们在所有这些方面都是大师，不仅能为您提供零件，还能为您提供高性能的工具，并凭借您对材料加工的深刻见解。

图 4：LS Manufacturing 的精密 CNC 木制品及其特色技术

您如何与 LS Manufacturing 在材料选择和加工方面进行合作？

一个优秀的数控加工项目应始于团队协作，将沟通与知识融为一体。LS Manufacturing CNC加工中心提供的数控加工服务，将为您带来高度有序且透明的流程，从零件设计之初便进行优化。我们的方法论确保每一项决策，尤其是在数控材料选择方面，都以数据为依据，并与您的应用核心需求保持一致。

1. 详细应用咨询：我们与您的咨询首先会就您的功能、环境、机械载荷、规格和要求进行详细沟通。虽然这一步骤在整个咨询过程中至关重要，但我们的目标是为未来所有与数控材料选择相关的决策奠定良好的基础。为了满足您的需求，我们可能会提出一些非常重要的问题。
2. 专家材料方案及可制造性设计 (DFM) 分析：我们将根据您的输入信息制定定制化的材料方案，通常情况下，我们会筛选出候选材料。我们会重点关注性能特征、可加工性和成本等因素，并结合DFM 分析进行综合考量。我们将根据您提供的CNC 加工材料评估您的设计，并进行前瞻性分析，以改进您的设计，例如减少浪费和/或以易于制造的方式进行组装。
3. 透明的验证、报价和采购：我们将进行详细的设计和规格制定，以提供完整的方案。我们将根据客户的需求提供透明的报价。如果方案获得批准，我们将采购符合项目要求的认证材料。采用这种采购方式，可以更轻松地追踪从项目启动到交付的整个数控加工材料流程。这通常是LS Manufacturing 数控加工的质量协议标准。
4. 精密制造、验证与交付：我们经验丰富的技师将根据您所选材料的优化参数，立即开始加工您的工件。此外，所有工件都必须经过验证检查，并出具详细的报告。最终，我们将为您精心包装并交付成品，确保您与我们的团队在数控材料选择和生产方面拥有流畅的体验，助您取得成功。

总而言之，与 LS Manufacturing 合作意味着将我们的材料科学和制造专业知识直接融入您的开发周期。从初步咨询到最终检验，这一协作流程建立在真正的CNC 材料选择合作之上。它能够降低风险、控制成本，并确保交付的零件性能可靠，从而带来卓越的价值和安心保障。

常见问题解答

1. 所供材料的证书是否正式签发？

是的，我们有。我们需要完整的材料认证文件，其中包括所有加工材料的原始生产材料报告。 此外，由于您的材料将以原产地形式到达并能正常使用，经过我们的加工，所有材料从其自然来源到您最终交付产品的地点都将可追溯，我们将以此为基础进行质量检查。

2. 最小起订量是多少？原型可以按单件数量生产吗？

我们的订单处理系统灵活高效，能够全面满足从原型制作到批量生产的各种需求。我们不仅不设最低订购量限制，而且致力于协助客户完成从产品开发阶段到产品验证和上市的所有操作。

3. 从咨询到收到报价需要多长时间？

对于采用标准材料和标准设计的产品，我们承诺在4个工作小时内提供包含所有信息的报价。但是，如果项目涉及复杂的设计或特殊材料，我们将在1个工作日内给出明确的答复以及初步解决方案。

4. 我真的不知道该用什么材料来制作；您能否好心推荐一些材料？

当然，我们的材料和工艺工程师团队将很乐意根据您的应用问题案例、性能要求、预算和后续加工要求，为您提供专业的、客观的数控材料选择建议，以定制您的设计并控制您的总生产成本。

5. 哪些类型的材料不用于数控加工？

最常见的不可加工材料，例如过软（如软橡胶）、过脆、热塑性过高或熔点极低（如纯聚四氟乙烯）的材料，要么无法保证高精度，要么成本过高。针对这类需求，我们强烈建议推荐其他性能相当的可加工材料。

6. 如何确保设计图纸和材料要求的保密性？

客户的知识产权在我们看来至关重要。因此，我们对所有项目都严格执行知识产权保密原则。从文件传输到项目管理，直至最终生产，您的设计和商业信息都将受到我们访问控制和加密系统的全面保护。

7. 你们是否有可供使用的资料库？你们如何确保资料具有高水平的质量标准？

由于我们与国际知名品牌和本地品牌建立了良好的项目合作关系，这些品牌是常用等级原材料和库存材料的供应商，因此我们基本避免了劣质材料带来的挑战。我们对收到的所有材料都进行了彻底的检验和跟踪，以确保所有原材料的质量。

8. 如何与新客户顺利完成你的第一个数控加工项目？

您只需通过我们的网站、电话或电子邮件与我们联系。然后，您需要提交二维和三维格式的设计图，并附上您的项目要求。之后，您的项目工程师会与您亲自联系，以便…… 我们将全程指导您，从技术咨询建议到数控材料选择和合作互动、报价，直至处理您的订单。

概括

在数控加工项目中，材料选择是项目成功的关键基石，因为它决定了加工产品的性能、耐用性、易用性和成本效益。我们希望凭借编写本指南的集体经验，您能从中获得有益的判断。同时，凭借LS Manufacturing在材料和数控加工领域的深厚知识，我们的目标是全程陪伴您，为您提供支持。

因此，这是您做出选择的绝佳机会。只需点击“获取免费CNC材料选择咨询和报价”提交您的项目需求。LS Manufacturing的专业团队凭借我们在材料和CNC加工技术方面的丰富知识，将为您提供一站式服务，助您从一开始就打造领先产品。

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LS Manufacturing是一家行业领先的公司，专注于定制化制造解决方案。我们拥有超过20年的经验，服务过5000多家客户，专注于高精度CNC加工、钣金制造、 3D打印、注塑成型、金属冲压以及其他一站式制造服务。
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