CNC雕刻加工技术解密及跨界思考

手板日记【222】2019—08—9

一

CNC机加工在智能终端、3C数码及非手机领域结构及外观件加工量产已经普及应用了，过去在功能手机亚克力按键也是采取高数CNC高光，只是用的刀具是非常有讲究的，高光基本是用钻石高光刀，切割外形用钨钢刀具和合金刀具。

二

如今手板模型要求比较高的有后工艺处理的手板还是基本采取CNC加工后、适配、打磨抛光后再做其它后制程工序处理。3D打印目前还受材料限制，只能做一些验证结构没有太多后工艺处理的，材料不耐高温、太脆，还有很长的路要走。

三

在目前看来CNC雕刻加工方式还是有很多提升的空间。

  1. CNC雕刻加工和CNC铣加工的主要区别是什么？

CNC雕刻加工和CNC铣加工都采用了铣削加工原理。主要区别在使用的刀具直径方面，其中CNC铣加工的常用的刀具直径范围是6-40毫米，而CNC雕刻加工的刀具直径为0.2-3毫米。

2. CNC铣加工是不是只能做粗加工，CNC雕刻加工只能做精加工？

回答这个问题之前，我们首先了解一下工艺过程的概念。粗加工过程的加工量大，精加工的加工量小，所以有人习惯性的将粗加工认为是 “重切削”、将精加工认为是“轻切削”。实际上，粗加工、半精加工、精加工是工艺过程概念，它代表了不同的加工阶段。所以，这个问题的准确回答是，CNC铣加工可以做重切削，也可以做轻切削，而CNC雕刻加工只能做轻切削加工。

3. CNC雕刻加工能否做钢类材料的粗加工？

判断CNC雕刻加工能否加工某种材料，主要看能用多大的刀具。CNC雕刻加工使用的刀具决定了它的最大切除能力。如果模具形状允许使用直径超过6毫米的刀具，强烈建议先用数控铣加工，然后用雕刻加工的方法清除剩余的材料。

4. CNC加工中心的主轴增加一个增速头是否能完成雕刻加工？

不能完成。这种产品在2年前曾经在展会上出现过，但没法完成雕刻加工。主要原因是CNC加工中心的设计考虑了自己的刀具范围，整体结构不适合雕刻加工。产生这种错误想法的主要原因是他们误将高速电主轴当成了雕刻机的唯一特征。

5. CNC雕刻加工可以用到直径很小的刀具，它能否替代电火花加工？

不能替代。虽然雕刻加工缩小了铣加工的刀具直径范围，以前只能用电火花加工的小模具现在可以用雕刻加工实现。但是，雕刻加工刀具的长度/直径比一般在5：1左右。当使用小直径刀具时，只能加工很浅的型腔，而电火花加工过程几乎没有切削力，只要能制造出电极，便能加工出型腔。

6. 影响雕刻加工的因素主要有哪些？

机械加工是一个比较复杂的过程，影响它的因素也比较多，主要来说有以下几点：机床特性、刀具、控制系统、材料特性、加工工艺、辅助夹具和周边环境。

7. CNC雕刻加工对控制系统的要求是什么？

CNC雕刻加工首先是铣加工，所以控制系统必须具备铣加工的控制能力。对于小刀具加工，同时必须提供前馈功能，路径提前降速，减少小刀具的断刀频率。与此同时，要在比较光滑的路径段提高走刀速度，从而提高雕刻加工效率。

8. 材料的哪些特性会影响加工？

影响材料雕刻性能的主要因素是材料类别、硬度、韧性。材料类别包括金属材料和非金属材料。总的来说，硬度越大，加工性越差，粘度越大，加工性越差。杂质越多，加工性越差，材料内部微粒硬度越大，加工性越差。一个大体的标准为：含碳量越高，加工性越差，合金含量越高，加工性越差，非金属元素含量越高，加工性越好（但一般材料中的非金属含量是严格控制的）。

9. 哪些材料适合雕刻加工？

适合雕刻的非金属材料包括有机玻璃、树脂、木头等，不适合雕刻的非金属材料包括天然大理石、玻璃等。适合雕刻的金属材料包括铜、铝、硬度小于HRC40的软钢，不适合雕刻的金属材料包括淬火钢等。

10. 刀具本身对加工有什么影响，如何影响？

影响雕刻加工的刀具因素包括刀具材料、几何参数、磨制技术。雕刻加工使用的刀具材料是硬质合金材料，它是一种粉末合金，决定材料性能的主要性能指标是粉末的平均直径。直径越小，刀具越耐磨，刀具的耐用度就越高，更多数控编程知识关注微信公众号（数控编程教学）领取教程，刀具的锋利度主要影响切削力。刀具越锋利，切削力越小，加工越顺畅，表面质量越高，但刀具的耐用度就越低。所以，在加工不同材料时应当选择不同的锋利度。加工比较软而粘的材料时，需要刀具锋利一些，当加工材料硬度较大时，要降低锋利度，提高刀具的耐用度。但是不能过钝，否则切削力就过大，影响加工。刀具的磨制的关键因素是精修砂轮的目数。目数高的砂轮可以磨制出更细腻切削刃，能有效提高刀具的耐用度。目数高的砂轮可以磨制出更光滑的后刀面，能提高切削的表面质量。

11. 刀具寿命公式是什么？

刀具寿命主要是钢类材料加工过程中的刀具寿命。经验公式是：（T是刀具寿命，CT是寿命参数，VC是切削线速度，f是每赤每转吃刀量，P是吃刀深度）。其中影响刀具寿命最大的是切削线速度。此外，刀具径向跳动、刀具的磨制质量、刀具材质和涂层、冷却液也会影响刀具的耐用度。

12. 在加工过程中，如何对雕刻机床设备进行保护？

1）保护对刀仪，不要让它过多的受到油的侵蚀。

2）要注意对飞屑的控制，飞屑对机床的危害很大，飞到电控柜中会导致短路，飞到导轨中会降低丝杠、导轨的寿命，所以在加工时，要将机床的主要部分密封好。

3）在移动照明灯时，不要拉灯头，这样很容易拉坏灯头。

4）在加工过程中，不要靠近切削区进行观察，以免飞屑伤到眼睛。当主轴电机在旋转时，禁止在工作台面上进。

四

如今随着五轴联动高端机械加工技术的进入，在很多复杂结构上具有非常明显的优势。不管是常规的CNC加工方式还是带机械手臂的自动化设备也好，硬件是一个很关键的基础工具，如何掌握使用好机械，把细节技术经验用到具体操作中，才是最关键的。毕竟机器只是工具，关键还是要看操作机器的掌控者。

五

相信不久的将来塑胶3D打印和金属3D打印的材料和技术的完善，也会对整个制造业带来革命性的颠覆。传统的CNC机加工方式需要和先进的3D打印技术跨界融合才能够走得更远。

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