选择用于加工的最佳 CNC 材料的指南

CNC加工是一种与许多材料兼容的高精度工艺。正确的 CNC 加工材料在制造过程效率以及加工零件的质量和功能方面发挥着巨大作用。但是，从众多选择中选择合适的可能具有挑战性。

本文介绍了如何为您的项目选择合适的 CNC 材料。

CNC 加工材料选择三步指南

在深入研究本文之前，下面是对大多数 CNC 机械师用来选择材料的 3 步指南的简短介绍。但是请注意，这是一个介绍，因为每个步骤将在后续部分中进行全面解释。

· 第 1 步：优先考虑您的零件要求

零件要求是 CNC 加工的核心部分，它们为您可以使用的材料类型设定了模板。常见的要求包括零件应用，即使用环境，假定的特性，如轻量级、抗拉强度和您的预算。

· 第 2 步：识别潜在材料

根据上述零件要求对材料进行优先排序将导致您确定一些可以满足全部或大部分要求的材料。列出这些材料。

· 第三步：选择最合适的材料

通过在零件要求之间做出折衷来选择最合适的材料。例如，如果您的预算不在范围内，您可以选择成本而不是机械性能。

第 1 步：在挑选 CNC 加工材料时考虑您的零件要求

以下是适用于任何 CNC 加工项目的零件要求的深入研究。

· 零件应用

确保您使用的 CNC 材料与预期的应用或环境兼容。例如，让我们比较不锈钢和碳钢，用于制造海洋环境中使用的结构部件。两种材料都是可加工的。然而，由于耐腐蚀，不锈钢会更合适。如果你看一个正常的干燥环境，碳钢会更合适，因为它更坚固耐用。

· 零件重量

确保您正在考虑的材料具有根据其应用要求的正确重量。更大并不意味着更好。例如，铝和其他低密度材料因其重量轻、强度高而对汽车和航空航天工业具有很强的吸引力。

· 零件属性

正确的 CNC 材料将具有必要的特性，有助于在不损失功能的情况下进行有效加工。因此，您应该考虑您可以考虑的零件属性。

可加工性

可加工性显示了材料与 CNC 加工过程的兼容性。正确的材料应该是高度可加工的，从而提高生产效率并减少损坏的 CNC 零件。铝、铜、黄铜和塑料等软金属是高度可加工的材料。

硬质金属和坚韧的塑料，如金属或碳纤维，切削加工性低。因此，由于需要控制 CNC 机床的切削速度和进给速度，这将导致生产率和生产效率低下 .它们还可能损坏金属部件或需要特殊的切削工具，例如钛。

实力

金属和塑料的强度测量方法不同，在为您的项目寻找完美材料时应考虑以下几点：

• 抗拉强度 ： 材料对拉力的抵抗力
• 压缩或承重： 材料对恒定负载的抵抗力
• 韧性： 材料抗撕裂的能力
• 弹性： 材料在去除载荷后恢复其原始形状的能力

了解您要制造的零件的可承受强度极限，然后选择与这些极限产生共鸣的材料。此外，您可以上网了解不同材料强度的综合技术信息或与我们的人员交谈。

耐热性

耐热性表明材料抵抗温度变化引起的机械性能变化的能力。确保您选择的材料不会因温度变化而发生不规则的膨胀或收缩。

耐腐蚀

耐腐蚀性是材料抵抗可能导致零件故障的外来物质的能力。这种外来物质不仅限于水。其他例子包括油、油脂和化学试剂，例如酸、盐和酒精。因此，请务必检查材料的技术数据表，以验证其承受化学暴露的能力。

硬度

材料硬度显示了其承受精确表面载荷的能力，并决定了 CNC 机器可以切割哪些材料。硬质材料不适合 CNC 加工，因为它们会破坏 CNC 机床的部件。他们还需要特殊的切割程序。例如，钛需要金刚石刀具。

耐力强度/极限

它是材料吸收应力的整体能力。例如，铝由于其微观结构而没有耐久性限制。但其合金的耐久极限应为抗拉强度的1/3。

· 尺寸公差

尺寸公差是机器零件变化的允许限度，以实现有效功能。对于更高的尺寸公差，您需要高度可加工的材料。

使用严格公差制造的零件更容易组装。因此，它们非常适用于汽车和航空领域。

此外，每台 CNC 机床都有基于制造商的公差等级。但是，平均公差为 0.02mm。如果您不确定公差，可以查看我们关于 CNC 加工标准公差的文章。

· 外貌

在选择 CNC 材料时，美学并不是最重要的要求。但是，对于某些产品，尤其是消费类产品，您可能需要考虑它。

物理外观可以根据最终部件的平滑度和颜色来表示。金属通常具有光滑的表面光洁度，尽管它们的颜色范围有限。塑料材料有不同的颜色。

· 项目预算

材料成本是 CNC 材料选择的重要组成部分，因为 CNC 加工是一个减法过程，即机器切掉工件以制造最终产品。因此，工程预算是材料选择的主要因素。确保在支出范围内选择具有所需性能的材料。

步骤#2：识别候选 CNC 加工材料

使用上面突出显示的零件要求，您应该能够为您的项目制作兼容材料的列表。三种材料适用于 CNC 加工：金属、塑料和其他。本节讨论这三种类型、它们的属性和应用。

· 金属 CNC 加工材料

金属是具有独特性能的常见 CNC 铣削材料。有多种金属与该工艺兼容。以下是众所周知的选项、它们的属性和应用

–铝

铝合金通常具有良好的强度重量比、导热性和导电性以及耐腐蚀性。但是，这些特性的水平取决于铝合金的类型 .例如，6061 与 7075 铝比较表明铝6061具有较低的耐腐蚀性。还有其他铝合金的比较显示了材料性能的多样性。

铝合金适用于汽车和航空工业，用于制造框架和高性能娱乐设备等零件

–  黄铜

黄铜是锌和铜的合金。不同于青铜和铜 , 它是一种具有成本效益的材料，具有低摩擦系数、高耐化学性和低强度。由于其柔软性，它具有很高的可加工性。因此，黄铜适用于制造医疗行业（手术工具）、工程和音乐行业（弦乐）使用的零件。

–  不锈钢

不锈钢合金耐腐蚀、变形和磨损。大多数不锈钢合金 除了用于制造螺母、螺栓、轴和齿轮的 303 不锈钢板外，都可以进行热处理。另一种常见的合金是 304 不锈钢，以其高机械加工性、耐腐蚀和可焊性着称。

不锈钢一般适用于医疗行业制造手术工具和汽车、航空工业。

–  钢

钢合金具有高成型性、焊接性和机械加工性。然而，这些性能的程度取决于合金。钢适用于制造需要牢固焊接的材料，例如齿轮和轴。

–  钛

钛具有高强度、韧性、生物相容性和耐腐蚀性。与铝相比，时间最多。 然而，与铝合金不同的是，它价格昂贵且可加工性低（需要特殊刀具）。它还具有较低的可焊性，因此在将钛与钢进行比较时，许多机械师更喜欢钢钢。

钛是用于航空航天、军事和医疗器械制造的快速成型零件的重要材料。

–  铜

铜具有很高的导电性和耐腐蚀性，以及导热性。但是，它对酸、卤素、硫化物和氨溶液等化学物质的抵抗力较低。

铜在电气工业中用于制造导电部件，在汽车工业中用于制造冷却系统和热交换器。

· 塑料 CNC 加工材料

塑料聚合物也是 CNC 加工的常用材料，并以其多功能性和美学特性而闻名。以下是众所周知的选项、它们的属性和应用。

–  ABS

ABS塑料材料是一种热塑性塑料，具有高抗冲击性、低导电性和高耐化学性。它在注塑成型中更为常见，但由于其多功能性而在CNC加工中高度适用。

ABS适用于制造汽车零部件、玩具和体育用品。但与其他塑料不同，它价格便宜，不能长时间承受高温。

—— 尼龙

尼龙是一种具有高机械加工性、中等阻燃性和高强度的聚酰胺聚合物。适用于制作绝缘子、轴承、车轮、消费电子外壳等。

–  亚克力

PMMA 是一种刚性、透明、耐刮擦和抗冲击的材料，可替代玻璃。 CNC用亚克力适用于制作显示屏、镜片、透明外壳和食品储存（由于它缺乏双酚A）。但易受热变形。

–  偷看

PEEK 是一种半结晶聚合物，具有出色的机械加工性、出色的尺寸稳定性、耐化学性和足够的抗冲击性。适用于制作测试插座、开关、连接器等零件。

–  聚氯乙烯

与大多数 CNC 铣削材料相比，PVC 具有耐化学性且更实惠。适用于住宅行业制作水管和煤气管。

· 其他 CNC 加工材料

虽然金属和塑料是更流行的 CNC 加工材料，但还有其他兼容的材料。以下是一些适合您的项目的。

–  陶瓷

陶瓷是一种以易碎、耐热和耐腐蚀着称的材料。因此，需要精心加工。

由于其特性，它对于制造具有耐热性的部件非常重要，例如航天飞机发动机部件、坦克装甲和超导体。

–  木材

木材（实木和胶合板）具有很高的美观性和耐磨性。胶合板具有更高的尺寸稳定性。因此，它适用于需要高公差水平的产品。这两种材料都很昂贵，可能需要专门的切割工具。

—— 泡沫

泡沫是一种价格低廉、重量轻且易于加工的材料，适合作为 CNC 加工中的测试材料。有刚性和雕刻两种。

硬质泡沫具有更高的绝缘值（它们可以在 -100° 到 200° F 的温度下工作）。因此，它们适用于制造用于地板和墙壁的零件。它们也适用于制造需要防潮的产品。

雕刻泡沫具有更高的柔韧性。因此，它们适用于制造垫片和密封件等产品。

–  复合材料

复合材料是由碳、玻璃等制成的合成材料，通过热固性或热塑性树脂粘合在一起。由于它们的化学成分，它们具有较低的机械加工性。因此，它们很难加工，通常需要金刚石工具和 5 轴 CNC 机床。它们适用于汽车、航空航天和发电应用。

第 3 步：选择最佳 CNC 加工材料

选择最好的 CNC 加工材料取决于您设想的产品及其应用。由于有许多可用的材料，您应该能够列出适合的材料。以下是您可以考虑选择最佳材料的一些事项。

·考虑非金属材料

金属并不总是最好的选择。一些非金属材料具有与金属类似的特性。例如，聚碳酸酯是一种非常坚固的塑料，类似于金属。此外，它重量轻、耐用且可成型。因此，如果您的项目使用非金属 CNC 材料会更好，请使用它们。

·考虑酚醛树脂

酚醛树脂坚硬、尺寸稳定、耐电、耐热和耐化学腐蚀。既然如此，它们是您在项目中遵守特定法规的绝佳选择。

· 了解泡沫的不同用途

泡沫由于其重量轻、耐用性和刚性而在加工中非常重要。因此，它们可能是正确的测试材料，尤其是当您使用昂贵的材料时。硬质泡沫适用于需要高结构完整性和稳定性的零件，而雕刻泡沫适用于需要高绝缘水平的零件和模具原型。

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