數(shù)控機(jī)床（CNC）加工在工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)重要地位，因其能高精度生產(chǎn)零件并廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、汽車等多個(gè)行業(yè)。除了其因精度和應(yīng)用多樣性帶來的普及度，另一個(gè)關(guān)鍵原因是其能兼容多種加工材料。然而，要生產(chǎn)出符合生產(chǎn)需求的理想零件，選擇CNC加工材料時(shí)需考慮多個(gè)重要因素。那么，哪些材料最適合CNC加工？選擇時(shí)又有哪些考量因素？請(qǐng)繼續(xù)閱讀。

CNC加工材料的分類

CNC加工是一種多功能工藝，允許使用多種材料類型。這些CNC加工材料涵蓋塑料、金屬，甚至木材、陶瓷和復(fù)合材料。

本文將重點(diǎn)討論塑料和金屬加工材料，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟黝惞I(yè)應(yīng)用中具有更廣泛的用途。

CNC加工金屬材料的類型及實(shí)例

金屬是CNC加工零件最常用的材料，具有耐熱性、硬度、高強(qiáng)度和導(dǎo)電性等優(yōu)勢(shì)。常見的金屬CNC加工材料包括：

鋁

在CNC加工中，鋁是最常用的材料之一。其可加工性優(yōu)于鋼和鈦等金屬，且具有優(yōu)異的強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕性和醒目的銀白色外觀。

鋁材料有多個(gè)牌號(hào)，但并非所有牌號(hào)都適合CNC加工零件。其中，6061和7075鋁合金等牌號(hào)因其優(yōu)異的可加工性，常被用于需要輕量化的生產(chǎn)場(chǎng)景，例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件和航空器框架。這些鋁材還應(yīng)用于消費(fèi)電子、建筑和醫(yī)療行業(yè)。

不銹鋼

不銹鋼具有優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性、強(qiáng)度和韌性。與鋁類似，其表面具有光澤感，且價(jià)格通常較為親民。然而，其硬度使其成為較難加工的CNC材料之一。

316不銹鋼是常見牌號(hào)之一，因耐腐蝕和耐高溫特性，被用于戶外外殼、醫(yī)療設(shè)備和海洋應(yīng)用。其他常見牌號(hào)如303、304和316不銹鋼，多用于生產(chǎn)螺栓、螺釘、襯套等緊固件。

碳鋼及其合金

碳鋼及其合金憑借卓越強(qiáng)度和可加工性，非常適合多種應(yīng)用場(chǎng)景。它們與各種熱處理技術(shù)兼容，可進(jìn)一步提升機(jī)械性能。相比其他金屬，碳鋼價(jià)格較為合理。

但需注意，碳鋼、低碳鋼及其合金本身不具備耐腐蝕性，且外觀不夠美觀，可能不適用于對(duì)審美要求高的應(yīng)用。盡管如此，因其耐用性、易獲取性和可加工性，這些材料仍被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和制造業(yè)，用于生產(chǎn)機(jī)械緊固件和結(jié)構(gòu)件。

銅及其合金

銅以優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性著稱。其卓越的導(dǎo)電性使其成為電氣和電子應(yīng)用的理想選擇，而良好的延展性和美觀性則使其在珠寶行業(yè)廣受歡迎。銅廣泛應(yīng)用于電線、磁性裝置和珠寶生產(chǎn)等領(lǐng)域。

黃銅是銅鋅合金，具有耐腐蝕性、優(yōu)異的導(dǎo)電性和可加工性。常見于消費(fèi)品、低強(qiáng)度緊固件、管道和電氣設(shè)備。

青銅是銅、錫和其他元素的合金，具有耐腐蝕和強(qiáng)度高的特點(diǎn)。其高可加工性使其適用于生產(chǎn)齒輪、軸承和精密組件。添加磷和鋁可進(jìn)一步增強(qiáng)其耐腐蝕性和強(qiáng)度。

總體而言，黃銅、青銅和銅是重要的CNC加工金屬材料。

鈦

鈦具有高強(qiáng)度重量比，既堅(jiān)固又輕便，同時(shí)具備優(yōu)異的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性。此外，鈦的生物相容性使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

鈦還用于生產(chǎn)高性能零件，涵蓋航空航天和醫(yī)療行業(yè)。鈦也被用作CNC機(jī)床工具材料。

鎂

鎂兼具強(qiáng)度和輕量化特性，因優(yōu)異的熱性能，其輕質(zhì)特性有助于生產(chǎn)更輕、更省油的車輛。

但鎂加工存在易燃性，加工成本較高，且耐腐蝕性低于鋁等其他金屬。

CNC加工塑料材料的類型及實(shí)例

多數(shù)塑料熔點(diǎn)較低，這會(huì)限制其可加工性。以下這些塑料較適用于CNC加工：

亞克力（PMMA）

又稱聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），具有高透明度和剛性。其優(yōu)異的透明度和耐用性使其成為玻璃的替代品。

盡管存在易開裂和熱軟化的缺點(diǎn)，但亞克力因適應(yīng)性強(qiáng)且易于加工，仍是CNC加工的首選材料之一。它能生產(chǎn)高精度、高質(zhì)量的零件，適用于多種應(yīng)用。

聚丙烯（PP）

聚丙烯具有優(yōu)異的化學(xué)耐受性和抗疲勞強(qiáng)度，屬于醫(yī)用級(jí)材料，CNC加工后表面光潔度高。但其遇高溫易軟化的特性，增加了加工難度。

乙縮醛（POM）

又稱聚甲醛，是一種多用途材料，具有韌性、耐濕性和抗沖擊性，同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的抗疲勞性。

乙縮醛的剛性使其易于高精度加工，因此常用于軸承、齒輪和閥門等精密組件。其卓越的機(jī)械性能和耐環(huán)境性，使其在汽車、航空航天和消費(fèi)品領(lǐng)域廣受信賴。

尼龍（PA）

尼龍是一種堅(jiān)固、耐用且抗沖擊的材料，應(yīng)用廣泛。其表面具有良好的潤(rùn)滑性，可采用玻璃纖維增強(qiáng)等復(fù)合形式。

尼龍?zhí)貏e適用于需要抗摩擦的應(yīng)用，例如鏈輪、軸承、滑動(dòng)面和齒輪。

ABS塑料

ABS材料具有優(yōu)異的可加工性、抗拉強(qiáng)度、抗沖擊性和化學(xué)耐受性，且價(jià)格實(shí)惠，非常適合CNC加工。此外，其易于著色，適合對(duì)美觀性要求高的應(yīng)用。

ABS的CNC應(yīng)用包括防護(hù)外殼、快速原型制作和汽車零部件。除CNC加工外，ABS還適用于注塑成型和3D打印。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）

UHMW-PE因具有高韌性、耐磨性和耐久性，是CNC加工的常用材料。盡管加工難度較大，但其優(yōu)異的耐磨性和耐久性，使其成為軸承、齒輪和滾軸等滑動(dòng)表面的理想材料。正確加工后，相比其他材料，UHMW-PE能提供更高的效率和壽命。

聚碳酸酯（PC）

聚碳酸酯是常見的CNC加工塑料，具有光學(xué)透明性等特性。PC被用于生產(chǎn)電子元件、醫(yī)療設(shè)備和汽車零部件。

聚醚醚酮（PEEK）

PEEK是一種高性能塑料，具有優(yōu)異的化學(xué)耐受性、尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。其高溫下保持剛性的能力，使其適用于極端環(huán)境。

PEEK在航空航天、食品飲料加工和油氣行業(yè)中應(yīng)用廣泛，常用于生產(chǎn)半導(dǎo)體元件、襯套、密封件、軸承、泵和閥門組件等。

聚氯乙烯（PVC）

這是一種低成本的塑料材料，具有較高的可加工性。其抗沖擊性、耐腐蝕性和化學(xué)耐受性強(qiáng)，且具有高強(qiáng)度。PVC適用于生產(chǎn)焊接化學(xué)儲(chǔ)罐、閥門和泵殼體、機(jī)柜和工作臺(tái)面板、歧管及接頭等。

快速查閱：CNC加工材料對(duì)照表

CNC加工材料選擇的關(guān)鍵因素

盡管選擇材料時(shí)需考慮多個(gè)因素，但以下是最關(guān)鍵的考量點(diǎn)：

考慮零件制造需求

待加工零件的基本需求是CNC加工的重要指導(dǎo)，常見需求包括：

• 零件應(yīng)用場(chǎng)景：確保所選CNC材料適合產(chǎn)品應(yīng)用及其使用環(huán)境。例如，在海洋設(shè)備零件制造中比較不銹鋼和碳鋼：兩種材料均可加工，但不銹鋼因更高的耐腐蝕性更適用。而在常規(guī)干燥環(huán)境中，碳鋼因更高的強(qiáng)度和耐用性成為優(yōu)選。
• 零件重量：零件重量影響材料選擇，因其會(huì)影響加工過程和零件整體性能。重型零件通常需要更強(qiáng)、更致密的材料以確保承重能力。輕型零件則可采用密度較低的材料（如鋁或鈦），以減輕重量并提升性能。
• 零件精度和公差：某些材料更難實(shí)現(xiàn)高精度公差加工。例如，易變形的材料（某些塑料如PVC）可能需要更大的加工余量才能達(dá)到所需公差。相比之下，鋼或鈦等材料常被用于要求高精度和嚴(yán)格公差的零件。
• 零件性能：零件所需性能取決于其用途和使用環(huán)境。對(duì)于承受高應(yīng)力或磨損的零件，強(qiáng)度、韌性和耐磨性等性能至關(guān)重要。鋼、鈦和某些塑料（如尼龍或乙縮醛）以強(qiáng)度和耐用性著稱，適合此類應(yīng)用。對(duì)于接觸高溫的零件，則需選擇熱穩(wěn)定性好的材料。

產(chǎn)品美觀性

選擇加工材料時(shí)需考慮產(chǎn)品美觀性，因?yàn)橥庥^直接影響消費(fèi)者接受度，尤其是消費(fèi)品。

CNC可加工材料如塑料提供多種顏色和透明度選擇，便于匹配不同外觀需求。對(duì)于金屬，改善美觀性通常需在加工后進(jìn)行表面處理。

表面處理選項(xiàng)

所需的表面處理會(huì)顯著影響材料選擇。金屬和塑料均有多種表面處理選項(xiàng)，如拋光、陽(yáng)極氧化、鈍化、噴漆、拉絲、粉末涂層等，這些處理不僅能提升外觀，還能增強(qiáng)功能性。

需注意不同表面處理與材料的相互作用。選擇材料前，最好確認(rèn)其適用的表面處理方式。

可加工性

指材料加工的難易程度。軟質(zhì)材料（如塑料和鋁）易于加工，而硬質(zhì)材料（如碳纖維和鈦）加工難度更大，因其易損傷刀具。選擇高可加工性材料可長(zhǎng)期節(jié)省時(shí)間和成本。

成本

所有CNC加工材料都有成本考量。但建議設(shè)計(jì)師避免為節(jié)省成本而選擇低等級(jí)材料，長(zhǎng)期來看這并非明智之舉。應(yīng)選擇預(yù)算范圍內(nèi)能提供所需性能的高品質(zhì)材料。唯有如此，才能確保成品零件的耐用性。

不同材料CNC加工實(shí)用建議

最終需求決定零件生產(chǎn)所需的CNC加工材料，但以下建議可作為快速選材指南：

使用優(yōu)質(zhì)刀具

無論加工何種材料，都建議使用優(yōu)質(zhì)刀具。避免使用易斷裂和磨損的低質(zhì)刀具，可節(jié)省成本并減少麻煩。優(yōu)質(zhì)刀具專為高速加工設(shè)計(jì)，能提升產(chǎn)出質(zhì)量和一致性。

安裝可靠的裝夾裝置

盡管在加工過程中固定零件至關(guān)重要，但對(duì)于復(fù)雜形狀或脆弱材料，這更具挑戰(zhàn)性。因此，建議在CNC機(jī)床上安裝可靠的裝夾裝置，以提升加工精度和準(zhǔn)確性。

選擇常用加工材料

無需糾結(jié)于海量材料選項(xiàng)，可選擇經(jīng)過頂級(jí)工程師驗(yàn)證的常用加工材料。常見金屬包括黃銅、銅、不銹鋼和鋁。常見塑料包括PEEK、乙縮醛、尼龍、ABS和聚碳酸酯。

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結(jié)論

CNC機(jī)床能加工多種材料，這是其成為最佳制造工藝之一的重要原因。它能輕松實(shí)現(xiàn)金屬、塑料、木材和復(fù)合材料的零件生產(chǎn)。選擇材料前，最好研究其強(qiáng)度、弱點(diǎn)和其他性能，以做出明智決策。

常見問題

選擇CNC材料時(shí)需考慮哪些因素？

需綜合考慮環(huán)境適應(yīng)性、用途、可加工性、公差要求和材料成本等多個(gè)因素。

哪種鋁合金最適合CNC加工？

6061-T6鋁合金是常用的CNC加工材料，其輕質(zhì)、耐腐蝕、多用途性和可加工性使其在汽車和航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

哪種塑料更易加工？

POM、PEEK和PVC塑料具有良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)異的加工性能和抗熔融性。

最難加工的金屬是什么？

鈦因加工難度大而聞名，常導(dǎo)致工件損壞和刀具破損。然而，其卓越性能使其在航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。