CNC铣削材料终极指南：你需要知道的一切

数控铣削材料是精密制造的基础，但选择最佳材料却是一项巨大的挑战。毕竟，这涉及到工程师和采购经理在零件质量和精度、严格的成本控制以及缩短交货周期之间不断权衡。材料选择不当会直接导致项目延期、预算超支，甚至产品故障，从而影响整体竞争力。

选择合适的数控铣削材料是任何项目至关重要的第一步。作为领先的数控加工制造商，LS Manufacturing 编写的这份指南将帮助您应对这一复杂的决策，确保您在实现高精度数控加工的同时，最大限度地降低成本。

数控铣削材料快速参考指南

以下指南基于关键设计目标，为您提供一个起点。想知道如何为您的特定应用选择合适的数控加工材料吗？下表对常见的数控铣削材料进行了快速比较，帮助您在诸如数控铝材和不锈钢等选项之间做出选择。在满足关键性能要求后，请进一步评估材料的关键特性、可加工性、总体成本和可用性，并与您的制造合作伙伴协作，以确认最终选择的材料能够满足应用的所有特定需求。

图 1：LS Manufacturing 公司数控铣削的材料选择和工艺流程

为何信赖本指南？来自 LS 制造专家的实践经验

理论概念在我们的指导中意义不大，因为我们的指导建立在真实的制造环境中。我们的专业技术涵盖了数控加工服务的各个方面，从快速原型制作到大规模生产。此处分享的数据和案例研究均源自我们丰富的经验。我们已成功交付超过5万个定制零件，这些零件采用高强度航空航天合金和生物相容性医用材料制成。这些直接经验证实，在面对最严格的公差和应用场景时，我们的见解将具有价值。

先进的建模工具，例如PTC（Creo） ，能够在切割任何金属部件之前，针对特定材料提前开发和完善加工策略。这样一来，既能减少废料，又能保证精度。我们所有的操作规程都旨在符合甚至超越美国职业安全与健康管理局 ( OSHA )制定的标准，因此，我们提出的关于如何处理不同材料的建议，不仅考虑到操作人员的安全，也考虑到零件的完整性。

这意味着这些策略和材料方面的真知灼见都源自于我们丰富的经验。我们将这些实践经验运用到实际应用中，帮助您了解如何选择数控铣削材料，避免代价高昂的陷阱。这将有助于弥合数据表与实际制造结果之间的差距，从而获得可靠的制造成果。

数控铣削的原理是什么？

CNC铣削工艺的工作原理：它基本上是通过旋转（通常使用多点切削刀具）从工件上去除材料的过程。

1.刀具与工件的相对运动

在数控铣削过程中，刀具相对于主轴高速旋转形成主运动，而工件相对于刀具移动，称为进给运动。当需要刀具同时完成主运动和进给时，工件可以固定不动。

2.切削力系数

切削力的产生源于刀具切削部分与工件表面的接触，这是去除工件表面材料的关键。实际上，切削力的大小与许多因素有关，例如切削刃的数量、刃角、转速、进给速度和切削深度。

3.材料去除

在切削力的作用下，刀具的切削刃沿工件表面切削，逐渐去除多余材料。一次可以加工工件的几个工作面；这一过程是通过刀具的三轴运动实现的。

4.加工参数

数控铣削的三大主要参数包括切削速度、进给速度和切削深度。切削速度是指刀具相对于工件表面的平均线速度，材料去除率很大程度上取决于此。进给速度是指刀具在单位时间内进给的量，它们对加工表面的粗糙度和加工效率都有着至关重要的影响。切削深度是指每次切削工件的深度，它决定了每次切削去除的材料量。

5.加工效果

这种调节方法主要调整铣削加工的效果，包括加工精度、表面粗糙度和加工效率。合理选择切削量和刀具类型，可以实现对工件形状和尺寸的高精度控制。

6.铣床类型

传统的数控铣削加工场所是铣床。铣床种类繁多，例如卧式铣床、立式铣床、龙门铣床等等。它们可以应用于各种尺寸和复杂程度的铣削加工任务，是现代制造业中不可或缺的设备。

数控铣削加工中使用哪些材料？

我们经常被问到： “哪些材料可以进行数控铣削？”范围非常广泛，涵盖各种金属和塑料，以满足不同行业的各种需求。以下列出一些常用的数控加工材料：

1. 金属材料

金属材料是数控加工中最常用、应用最广泛的材料之一。它们具有强度高、耐腐蚀性好、导热性好等特点，能够满足各种复杂精密加工的需求。一般来说，以下是一些常用的金属材料：

2. 塑料材料

说到数控铣削加工的热门选择，塑料仍然是最受欢迎的材料之一，因为塑料种类繁多，价格相对较低，而且加工速度也快得多。以下是一些常见的数控铣削塑料材料：

3. ABS塑料

ABS塑料由三种单体组成，分别是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯。该材料具有原料易得、综合性能好、价格低廉、应用广泛等特点。它是一种工程塑料，也是制造和化工行业应用最广泛的材料之一。该材料坚硬、结实、刚性强。其主要应用领域是家用电器外壳和汽车零部件。

4. 尼龙（PA）

这是一种在大分子主链重复单元中含有酰胺基团的聚合物，具有韧性好、耐磨、自润滑、工作温度范围宽等优点。它可以替代铜和各种有色金属，作为新型工程材料用于制造机械、化工和电气产品，例如柴油泵齿轮、水泵、高压密封件和输油管道等。

5. 聚甲醛树脂（POM）

POM是一种合成树脂，也称为聚甲醛树脂。它具有高刚性、高硬度、轻质和耐磨等特点。因此，它通常替代金属塑料。其主要应用领域涵盖齿轮、轴承、汽车零部件、机床、日用品、管道及配件、精密仪器、建筑材料等行业。

5. 有机玻璃（PMMA）

它分为四类：无色透明玻璃、彩色透明玻璃、珠光玻璃和压花有机玻璃。这种玻璃具有极高的透明度、优异的化学稳定性、机械性能和耐候性。它易于着色、易于加工，且外观精美。广泛应用于灯具和装饰器具。

6. 聚碳酸酯（PC）

PC是一种热塑性工程塑料，具有优异的机械、光学、电气和热学性能。这种超强韧、易于加工的热塑性塑料几乎应用于生活的方方面面：从家用电器到汽车照明、医疗器械和包装容器。

7. 聚丙烯（PP）

聚丙烯是一种热塑性合成树脂，具有优异的性能，包括耐化学腐蚀、耐热、电绝缘、高机械强度、良好的加工性能和高耐磨性。凭借其多功能性，聚丙烯已被广泛应用于机械、汽车、电子、建筑、纺织、包装、农业、林业、渔业和食品加工等领域。

8. 聚醚醚酮（PEEK）

PEEK是一种具有优异性能的特殊工程塑料，包括耐高温、自润滑、易加工和高机械强度。它可以制造和加工种类繁多的机械零件，包括汽车齿轮、油滤网、换挡起动器、飞机发动机零件、自动洗衣机轮子和医疗设备零件等。

9. 聚氯乙烯（PVC）

虽然这种材料容易变形，并且可能需要更大的加工余量才能达到所需的公差，但与其他应用相比，它确实具有一些优势：成本低廉且易于加工。

除了精密数控加工和高效的医疗器械制造之外，战略合作伙伴关系也至关重要。本案例研究将证明，价值工程和应用特定设计如何克服关键障碍，同时确保完全符合监管要求并达到卓越的性能标准。

图 2：LS Manufacturing 精选的 CNC 加工金属设计作品集

LS Manufacturing 医疗箱：经济实惠的 CNC 加工，适用于手术导航组件

面对精准医疗带来的严格要求，这家医疗器械初创公司在开发下一代手术导航系统的结构部件时，面临着成本和效率的双重挑战。由于需要高性能、高成本的钛合金材料，漫长的加工周期使其研发预算和产品上市窗口本就紧张，压力倍增。

客户挑战

这家初创医疗器械公司正在设计一款手术导航系统，该系统包含高精度、轻量化且表面具有生物相容性的结构部件。然而，他们最初采用的钛合金材料规格，由于材料成本异常高昂且加工周期过长，给他们的研发预算和在竞争激烈的医疗器械市场中至关重要的上市时间表带来了难以承受的压力。

LS制造解决方案

详细的应用分析表明，虽然这些部件确实需要达到医用级耐久性，但其本身的性质决定了它们不适合植入。我们建议用高等级铝合金替代这些部件，并进一步采用特殊的硬质阳极氧化表面处理工艺。事实上，这提供了一种全新的方法，既能保持同等的机械性能，又能通过阳极氧化涂层技术提供卓越的耐磨性，轻松满足医疗灭菌的要求。

已取得成果

增值之处在于对工程解决方案进行了战略性的成本优化。通过这种方式，客户在提升所有性能指标的同时，降低了约40%的单位制造成本——这正是高性价比数控加工的真实写照。同样，优异的加工性能也使项目工期缩短了约35% ，从而确保了产品及时上市，并在目标市场中获得了显著的先发优势。

本案例充分展现了我们的工程团队和DFM分析如何革新您选择CNC铣削材料的方式，从而直接提升项目的成本效益和速度。如需获取个性化的CNC铣削服务报价，请立即联系我们。

准备好推进您的精密数控加工项目了吗？ LS Manufacturing 可为您提供专业的数控加工服务。提交您的设计，即可获得免费的数控铣削服务报价和可制造性设计 (DFM) 分析。 开始吧。

数控铣削有哪些优势？

计算机数控铣削是现代机械加工技术的一种。它主要利用计算机、精密机械和自动化技术进行加工，因此对现代制造业具有诸多优势。数控铣削的主要优点如下所述。

1. 它具有高度自动化和高精度：数控机床能够自动完成预先编程的复杂加工，无需人工干预；因此，由于减少了人为错误，可以实现较高的生产效率。
2. 它还具有高度灵活性：只需对程序进行少量简单修改，数控系统即可生产不同设计的产品。因此，数控系统可以相应地应用于小批量多样化生产。
3. 效率提升：在多任务/多坐标联动模式下，一些形状复杂的工件可以借助数控机床进行加工。工件形状和尺寸的变化只需修改数控程序即可实现。此外，数控机床通常在整个工作循环中无需操作员，从而进一步提高了生产效率。
4. 高安全性： 数控机床的大部分功能在加工过程中都是自动运行的；因此，工人直接接触机器或任何危险工具的机会就减少了，这使得工作场所更加安全。
5. 应用范围广泛：它的应用范围非常广泛，涵盖航空航天工业、汽车制造业、医疗设备、模具制造等领域。

数控铣床有哪些缺点？

虽然数控铣削已成为现代制造中不可或缺的工具，但在某些方面，它仍然存在许多缺点。数控铣削的缺点：

1. 对维护人员要求很高：虽然数控机床对操作人员的素质要求不高，但它对维护人员的技术要求却非常高。
2. 操作路线难以控制：因为数控机床的路线与其他普通机床截然不同；此外，在编程和调试过程中需要一定的经验和专业知识。
3. 维修难度大：由于一台数控机床集成了许多电子和机械装置，如果某些部件发生故障，维修可能会变得复杂和困难。
4. 可能出现的加工问题包括：表面光洁度差、振动或颤动、刀具断裂、零件超出公差范围、尺寸精度差等。这些问题可能由多种原因造成，例如刀具磨损、切削参数不当或机床刚性不足。

图 3：LS Manufacturing 公司用于 CNC 加工应用的关键聚合物材料

选择数控铣床制造商时需要重点关注哪些方面？

最重要的是找到合适的数控加工服务合作伙伴。需要考虑的因素包括：

1.能力表现

• 生产设备：检查是否配备先进的计算机控制终端式铣床。此类机器通常具有操作简便、性能稳定、生产效率高等优点。
• 技术能力：指制造商的技术团队是否拥有丰富的铝块铣削经验，能否自主解决加工中的一些复杂问题，并促进技术创新和改进。

2.质量控制

• 质量程序：了解他们遵循的检验程序。系统应包含零件检验记录。 生产的每个阶段，在尺寸精度、表面光洁度和整体质量方面，都能满足您的需求。
• 质量认证：质量认证代表了被认证文件适用的质量标准，由该文件的制造商颁发。例如， ISO 9001认证表明公司遵循质量管理体系。

3. 订单处理能力

• 评估他们的能力：包括他们目前的工作量以及是否能在规定的时间内交付项目。同时考虑零件数量要求和平均生产批量。
• 沟通与透明：例如，他们会告知您某个交货时间是否可行，以及可能出现的延误。对所有环节的清晰了解，能让您在每个阶段都做好准备，避免项目出现瓶颈。

4. 成本

• 具有竞争力的报价： 向多家制造商索取报价。虽然成本是一个考虑因素，但应该优先考虑质量和功能，而不是最低价格。
• 明细：报价应以明细形式列出所有加工费用、材料精加工费用以及可能产生的任何其他费用。这样便于与更详细的报价进行比较。
• 性价比：全面考虑价值主张——如果不能保证所需的质量、能力或按时交付，那么最高的报价通常不是最佳选择。

5. 信誉和声誉

• 行业声誉：了解生产这些产品的公司的声望和声誉很重要，选择拥有良好业绩记录和广泛认可的制造商。
• 客户评价：通过查看其他客户的评价和反馈，可以了解客户可以从制造商那里获得怎样的服务质量，以及制造商能够提供怎样的产品质量来满足客户的需求。

LS Manufacturing：您最佳的数控铣削合作伙伴

LS Manufacturing是一家专业的铣削加工服务公司。凭借先进的设备和丰富的加工经验，我们熟悉各种加工材料和工艺流程。我们可根据客户需求提供各种定制化解决方案。无论是小批量、批量生产还是大规模生产，我们都能保证产品质量和交货时间。欢迎垂询，我们致力于为您提供最优质的服务，并成为您首选的合作伙伴。

图 4：LS Manufacturing 公司生产的一系列精密数控铣削工业零件

常见问题解答

1. 例如，CNC铣削加工铝材和加工不锈钢材有何不同？

材料成本是关键因素之一。一般来说， 铝材数控铣削的成本最低，其次是不锈钢；不过，最终成本会因材料价格、加工时间和刀具磨损等因素而有所不同。为了更准确地比较铝材和钢材的数控铣削报价，我们建议您提交图纸，以便我们为您提供透明的报价。

2. 如何为数控机床上的航空航天原型选择合适的材料？

主要因素是高强度重量比。材料方面，结构材料通常采用7075铝合金，而高温区域则采用钛合金。我们的专业工程师将根据这份CNC材料选择指南，为您提供建议，以满足您在性能和预算方面的任何具体需求。

3. LS Manufacturing 在加工 PEEK 等高性能工程塑料方面的经验有何特别之处？

是的，我们经验丰富。关键在于通过合理控制热量和夹紧力来避免变形。我们确保采用特殊的刀具路径和参数，以保证此类数控加工材料的尺寸稳定性。

4. 除了材料之外，还有哪些因素会影响数控铣削零件的最终成本和交货时间？

所有这些因素都会影响成本和时间：零件复杂度、公差、表面光洁度、订单数量。根据DFM分析原则优化设计，可以节省大量成本。我们为每份报价单免费提供一份DFM报告。

5. 您能否提供多种材料的样品以供测试和比较？

当然，我们强烈建议在批量生产前进行原型制作。我们可以使用同一程序，用不同的材料（例如铝、尼龙、POM 等）制作样品，这样您就可以直观地测试功能、感受质感、比较性能，并基于数据做出最可靠的最终生产决策。

6. 数控铣削中材料强度与加工难度之间的平衡。

图纸越详细，报价就越准确。上传您的CAD文件，即可获得LS Manufacturing提供的免费、即时的CNC铣削服务报价和DFM分析。

7. 我的设计采用薄壁结构；哪种材料更容易加工且变形的可能性更小？

对于薄壁结构，建议使用铝合金或聚甲醛（POM）材料。这两种材料都具有良好的刚性和尺寸稳定性，并且在精加工切削力的作用下不易变形。为了保证薄壁结构的加工精度，可采用较小的切削深度、较高的转速以及微铣削技术等策略。

8. 如何获得准确的数控铣削服务报价？

最准确的报价需要详细的图纸。请将您的CAD文件上传至LS Manufacturing，即可获得免费的即时报价和DFM分析，该分析会考虑材料、设计和数量。

概括

材料选择是任何数控铣削项目的基石。它直接影响零件的性能和使用寿命、价格以及生产效率。以下是数控铣削材料指南，其中包含详细信息，旨在帮助您理解材料选择背后的逻辑，以及与经验丰富的合作伙伴携手合作的重要性。

材料选择上的难题不应阻碍您的创新步伐。作为您首选的数控加工制造商，LS Manufacturing 能够将您的设计转化为高质量的产品。现在就将您的 CAD 图纸发送给我们，我们将为您提供高效的在线报价和专业的DFM 分析。让我们携手推进您的项目！

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