CNC加工材料终极指南：金属和塑料加工工艺优化

数控加工材料的特点在于，传统材料即使加工效果并非最佳，也基本可用；而先进材料则不然，其加工性能令人担忧，价格飞涨，交货期也更长。对于工程师或采购人员等技术人员来说，在性能、价格和交货期之间做出权衡并非易事。因此，在选择最佳材料时，必须对材料特性有非常深入的了解。

其原因在于供应商所掌握的材料知识水平。本指南将评估以下部分材料，旨在阐明选择LS Manufacturing规格的合理性及其成本效益。可使用CNC 加工技术加工的材料主要有五种类型。

快速参考指南：关键数控加工材料

每种材料都有其独特的特性，每种材料也都有其自身的一些问题。对使用该材料充满热情是一回事，而专业技能则至关重要。作为LS Manufacturing的代表，我们的团队拥有丰富的材料专业知识和工艺操作经验，确保您的项目达到极致，兼具精准、高效和经济等卓越特性。

为何信赖本指南？来自 LS 制造专家的实践经验

十五年来，我们公司一直致力于硬质材料的实际加工，这些材料具有严格的公差要求和复杂的几何形状。我们不仅拥有丰富的材料知识，更重要的是，我们掌握了加工技术方面的专业知识，这些知识能够确保加工精度，从而实现最佳经济效益。这些知识源于我们在航空航天、医疗和汽车等行业的综合经验，而这些行业正是我们的主要市场。

我们了解铝材变形强度标准，正如美国铝业协会(AAC)标准中所述。然而，我们秉持务实的态度，严格遵守产品质量标准，即既定的产品质量标准。表面处理标准则遵循美国表面处理协会 (NASF)的标准。

我们深知，材料选择是一个至关重要的功能性过程，而这种功能性过程体现在喷气发动机乃至生物植入设备等应用领域。这其中的确存在差异，因为我们的工艺流程与质量标准（即材料与工艺的兼容性）符合美国表面处理协会 ( NASF)的标准。我们深知，对于我们的客户而言，这同样适用于我们公司内部。

图 1：LS Manufacturing 公司生产的透明和不透明亚克力加工零件。

如何通过材料选择和工艺优化最大化数控加工项目的价值？

成功的数控加工项目需要合适的材料、工艺和供应商，并遵循正确的流程。许多加工厂只是简单地按照图纸上的流程进行加工，而忽略了潜在的问题。LS Manufacturing 凭借其丰富的材料知识和先进的制造能力，致力于与客户合作，优化定制零件，而不仅仅是进行材料加工。

超越数据表的战略材料选择

这与数据表完全无关。它指的是对强度、重量和耐用性等多种性能的比较。我们的职责是在您这一关键的选型阶段为您提供支持。我们可以协助您找到性能合适且价格合理的材料。这是我们与供应商合作实现价值最大化的基础。

工程化流程，而非标准参数

采用标准参数的高性能数控加工材料永远无法在最终产品中获得令人满意的结果。我们利用自主研发的数据库，该数据库基于数千个成功项目的经验积累，使我们能够针对特定材料类型定制加工工艺。通过这种方式，我们能够确保加工参数与冷却工艺相结合，从而保证加工产品在表面光洁度、尺寸和强度方面达到完美标准，这正是我们数控加工服务的核心所在。

主动式制造设计 (DFM)

真正的价值往往在第一次切割之前就已经创造。我们的工程师会主动分析您的设计，找出潜在的可制造性问题。我们提供切实可行的DFM反馈，帮助您简化几何形状、提高刚性，或提出改进建议，从而显著缩短加工时间和降低成本，同时提升零件质量——这是定制零件优化的关键所在。

通过过程控制实现可预测的结果

价值也可以用可预测性来衡量。这是因为公司可以控制的一些变量包括刀具磨损、温度和夹具。这种严格的流程控制最大限度地减少了废料，防止了延误，并确保了装配和性能所需的稳定性，从而巩固了供应商的价值最大化地位。

事实上，要全面优化数控加工流程，除了您自身的能力之外，您还需要一位能够超越图纸、洞察全局的合作伙伴。这也有助于实现材料、工艺和协作的无缝衔接。您需要的正是像LS Manufacturing这样的合作伙伴，他们提供的服务远超您的加工车间。

为什么不锈钢数控加工的加工成本差异如此之大？关键的加工环节是什么？

事实上， 不锈钢数控加工的价格范围相当广泛，这在很大程度上取决于不同类型不锈钢的加工性能。这始于选择合适的材料，最终通过解决加工性能问题来实现成本效益。合适的材料供应商必须具备解决此类性能问题的能力，才能兑现其在价格方面的承诺，确保其报价具有成本效益。

最终， LS Manufacturing 针对您的项目提供的精准加工报价体现了这种技术上的细微差别。作为经验丰富的耐腐蚀零件供应商，我们不会以相同的方式对待所有客户。这是因为我们自主设计了加工参数，利用最佳切削路径数据满足加工硬化要求，从而通过优化加工，以相对更低的价格为您提供最佳的单件加工成本。

如何有效控制钛合金数控加工过程中的热应力和刀具磨损？

钛合金数控加工的主要问题在于其导热性低。这直接表明，该材料在加工过程中容易发热。在大多数情况下，钛合金数控加工会加速刀具的磨损。

在航空航天钛合金加工中，我们绝不接受对上述任何因素做出任何妥协。作为一家高精度零件制造商，我公司采用五轴加工系统进行所有工序，因为只有通过一套专用的加工参数（这些参数仅存在于我们的数据库中），才能确保加工精度最大化。凭借与经验丰富的钛合金数控加工供应商的合作，任何难加工的材料对我们来说都将变得可靠。

图 2：LS Manufacturing 公司精密加工的 CNC 零件的多角度视图

如何在定制数控加工青铜轴承和衬套时兼顾耐磨性和经济性？

采用数控机床加工青铜制造轴承和衬套，已被证明是实现自润滑、耐腐蚀和耐久性的最佳组合。然而， 耐磨零件供应商在加工这种材料时面临的最大挑战是如何保持材料的固有特性并降低加工成本。这其中涉及诸多问题，例如材料堆积。

优化刀具策略以避免磨损

数控加工青铜材料时最常见的问题之一是粘着。它可以理解为材料粘附在加工刀具上。我们通过使用优化刀具和其他专为有色金属设计的先进工具来克服这一问题。这可以最大限度地减少摩擦和粘附，确保切削干净利落、表面光洁度高，并延长刀具寿命，从而直接有助于控制成本。

为保证尺寸稳定性而采用的特殊冷却方式

青铜零件的冷却对定制青铜轴承的精度起着至关重要的作用。如果在加工过程中青铜温度过高，冷却时会膨胀，导致零件尺寸不准确。精密青铜加工需要采用高效的冷却方法，使零件在加工区域内快速冷却。这确保了定制青铜轴承具有精确的内径尺寸。

提高产量效率的工艺工程

对于大批量生产场景，要在具有竞争力的批量加工价格下生产高质量零件，需要独特的工艺工程。在牧野，我们打造专业的夹具解决方案，并采用高效的优化刀具路径设计。我们独特的制造工艺结合优化的材料采购，能够帮助您实现所需的规模经济效益，同时保持应用所需的高耐磨性。

合金专用加工规程

并非所有青铜都一样。我们根据具体的合金类型（无论是磷青铜、铝青铜还是硅青铜） ，量身定制整个加工流程，包括切削速度、进给量以及刀具选择。这种针对特定材料的专业知识确保了每种合金独特的冶金性能得以保留，最终打造出性能卓越、经久耐用且极具价值的可靠耐磨部件。

成功生产高性能青铜部件是一个极其复杂的过程，它不仅需要对材料有深入的了解以保持其耐磨性，还需要先进的加工技术来保证精度和经济性。我们可以作为增值合作伙伴，或者更确切地说，我们非常擅长利用CNC加工的青铜原材料，生产出功能齐全、质量卓越且成本最优的轴承或衬套。

图 3：LS Manufacturing 公司对多种金属和聚合物进行的 CNC 加工工艺

透明亚克力（亚克力数控加工）部件达到光学级洁净度的秘诀是什么？

透明亚克力CNC加工面临的挑战相当独特。这种材料不仅本身脆，而且质地柔软，因此极易产生划痕、微裂纹和雾化。这些缺陷会彻底破坏最终产品所需的光学透明度。将原材料从零开始加工成全新的、晶莹剔透的成品，远非传统的加工方法所能及，它需要一个系统化的整体加工流程，其中应力消除和表面损伤预防至关重要。

• 用于实现完美切割的手术工具：标准设备和钻头会损坏甚至熔化亚克力板。在我们的工艺流程中，我们将使用锋利且高度抛光的单刃钻头，在不施加过大压力的情况下实现完美切割，避免崩裂、熔化或堆积边缘，从而保护亚克力板表面。完美切割是获得光学级表面光洁度的关键。
• 精确参数避免应力：错误的转速、进给速度和切削方式都会产生热量和应力，这是导致内部裂纹和龟裂的主要原因。我们工艺的关键可以概括为两点：极高的主轴转速和精确控制的进给速度。这样可以实现精准切削，真正去除材料，而不会产生可能破坏分子结构的摩擦热。
• 工件夹持与搬运保护：即使是完美的加工工艺，也可能因搬运不当而功亏一篑。我们采用定制的、不会刮伤工件的真空夹具和软爪系统，能够牢固地夹持工件，而不会刮伤关键表面。从加工到检验的整个流程中，我们都使用洁净手套搬运零件，并采取保护措施，以确保将加工后的完美表面交付给客户——这是真正定制塑料零件制造商的标准。
• 精益求精的集成后处理：仅靠机械加工是不够的。为了达到光学上的完美效果，需要进行可控的后处理工艺，例如抛光或火焰抛光。精密表面精加工通过去除微小的刀具痕迹，最终获得无瑕疵的光学表面。正是精密加工和表面精加工的集成技术，定义了用于光学应用的亚克力数控加工。

简而言之，要使加工后的亚克力达到实验室级别的光学清晰度，必须对每一个环节都精益求精。这需要专用工具、精确的机器规格、谨慎的操作和精细的加工处理完美配合。由此产生的，是对细节一丝不苟的关注，确保我们作为专业的定制塑料零件制造商所提供的每一个透明零件都符合最高的光学卓越标准，使功能性零件在视觉上几乎完美无瑕。

陶瓷数控零件的精密加工能否同时保证高产量和合理的价格？

一般来说，陶瓷数控加工被认为是一项极具挑战性的工艺，其目标是在一种极其坚硬且易碎的材料上实现微米级的精度。这使得陶瓷成为一种极其坚韧且易碎的材料，在切削过程中极易出现崩边和裂纹。对于特种材料数控加工制造商而言，他们应该考虑的问题是：如此复杂的零件是否能够进行批量生产加工。

1. 混合工艺集成以实现最佳效果：除了陶瓷材料的脆性之外，完全依赖单一工艺并不明智。因此，实现最佳效果的工艺集成策略应将精密陶瓷加工与金刚石磨削相结合，用于初始加工，而激光加工则应用于复杂型腔或无应力切割。这样可以减少施加在材料上的机械应力，从而能够加工初始失效概率较高的复杂几何形状。
2. 预测性工艺设计消除缺陷：陶瓷加工的成功在主轴开始转动之前就已经预先确定。我们投入大量仿真工作，精确确定并应对工程工艺中的应力区域。我们设计了定制夹具，均匀分配夹紧力，并定制刀具路径，最大限度地减少与材料接触时的径向力。正是这种积极主动的设计理念，真正定义了我们作为高良率供应商的核心地位。
3. 先进的尺寸控制技术：即使对于公差要求控制在±0.01mm以内的陶瓷材料，工艺稳定性也必须非常高。我们采用配备高频主轴和热补偿装置的最新型数控磨床，确保材料去除率可预测，并能实现高几何精度，从而保证每批产品的加工精度，这对于半导体和医疗行业的高品质零件至关重要。
4. 通过流程效率实现成本控制：为了实现合理的定价，必须最大限度地提高效率，绝不妥协。我们的​​专业技术能够优化整个加工链，从基板上的元件排版开始，到减少不必要的工序结束。因此，我们的陶瓷数控加工服务不再是成本高昂的原型制作，而是高科技应用中经济高效的解决方案。

大批量陶瓷数控加工既能保证高产量，又能兼顾价格优势，从而具有竞争力。但这并非二选一的问题，而是优化专业技术和工艺的关键所在。我们将先进的混合加工工艺融入工程能力，并优化工作流程，使我们能够将地球上最难加工的材料之一——陶瓷——加工成可靠的精密零件，从而满足行业内常见的生产和定价需求。

图 4：LS Manufacturing 制造的五种材料 CNC 加工零件，包括金属和聚合物。

医疗器械领域钛合金骨螺钉托盘的定制加工

该公司是医疗器械领域的主要创新者，面临着加工复杂而轻巧的钛合金骨螺钉托盘的重大挑战，该托盘需要提供尽可能高的精度，以达到所需的微公差配合和功能性，但由于公司先前使用的加工工具造成的加工变形，该托盘一直无法正常工作。

客户困境

此事陷入僵局。客户之前与两家供应商合作生产托盘时，采用的是使用变形托盘的方式。然而，这种方式无法达到所需的精度。精密手术托盘对几何精度要求极高，因此其制造过程对精度要求非常严格。此外，钛合金本身也对精度要求很高。

LS制造解决方案

在正式生产之前，我们团队就已开展了协作式面向制造的设计（DFM）分析。从夹具布局入手，我们以尽可能减少夹紧力造成的应力为目标，完成了重新设计流程。此外，我们还设计了通过多步骤工艺降低应力的加工操作流程。

结果与价值

最终成果意义非凡。这款钛合金医疗组件重量减轻了25%，同时所有关键特征的公差均稳定在±0.015毫米以内。该组件带来的显著效果——最终用户的设置时间缩短了15%——对于强调“化不可能为可能”而言至关重要：技术合作伙伴能够将不可能变为可能。

这是一个特殊案例，它表明先进材料的加工不仅仅是材料去除的过程，还涉及创新的技术预见程序。我们认为，为了在满足可制造性主要因素的要求范围内有效地开展合作，我们针对意外情况的特定要求制定了一项改进方案。

如果您有兴趣学习如何使用钛合金手术托盘来解决您在数控加工中遇到的问题，我们提供了以下链接。

常见问题解答

1. 如果我想获得 LS Manufacturing 公司提供的数控机床服务报价，我需要提供哪些详细信息？

能否提供具体直接的报价取决于STEP/IGS文件是否包含3D视图以及需要使用哪些工具，如上所述。不过，我们保证可以在24小时内完成非常具体的报价，即“无隐藏费用报价”。

2. 正常配送需要多长时间？可以加急配送吗？

根据我们的数控加工标准流程，完成这项任务平均需要2-4 周。此外，我们还具备一定的灵活性，可以根据您项目的紧急程度灵活调整工期。我们会根据您的项目需求，在相应的时间范围内做出相应的承诺。

3. 最低订购量（MOQ）是多少？你们支持原型制作吗？

我们重视高度的定制化灵活性。最低订购量至少为一件。具体而言，我们希望与贵公司合作生产原型产品。这将有助于优化未来批量生产的生产流程，并为其奠定良好的开端。

4. 我如何保证收到的零件质量符合我的预期？

我们拥有ISO认证，采用ISO 9001质量管理体系，并配备三坐标测量机（CMM），能够对产品进行全面质量检测。我们将向您提供发货产品的质量检验报告，确保交付给您的产品完全符合您的所有规格要求。

5. 我的设计知识产权（IP）如何受到保护？

首先，我们最关心的是保护您的知识产权。我们认为知识产权保护是协会的生命线。即使在当前项目执行之前，我们也可以签订一份严谨的保密协议。我们承诺对您的设计严格保密。

6. 你们是否提供可制造性设计（DFM）反馈？

当然！我们为所有尊贵的客户免费提供DFM分析服务。我们的首要目标是帮助您改进设计，最终目标是降低制造成本，并加快生产流程。欢迎您提交设计方案。

7. 除了上述材料外，你们还加工哪些其他特殊材料？

除了常用材料外，我们还擅长加工各种高性能特种材料，包括但不限于Inconel系列高温合金、镁合金、PEEK和ULTEM高级工程塑料。欢迎垂询，了解我们全面的材料加工能力。

8. 如果零件到货时出现问题，售后服务如何？

我们还提供售后技术服务。如果您发现包装内各组件的规格不符合要求，请立即联系您的项目团队成员。我们将妥善处理您的咨询，确保您的项目顺利运行。

概括

为了顺利完成任务，您必须做出正确的决定。尤其重要的是，您必须在选择合作伙伴方面做出正确的决定。当您为自己和合作伙伴选定最佳材料后，您就拥有了完成项目所需的资源。LS Manufacturing 在特种材料加工方面拥有丰富的经验，足以确保为贵公司的制造部门提供充分的支持。

当然，您的项目也需要专业的建议。如果您想向我们提交设计方案，只需点击“获取您的专属报价和免费DFM分析”，即可立即采取有效行动。此外，如果您想了解更多关于我们提供的服务的信息，可以点击“下载我们的CNC材料加工手册” 。

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LS制造团队

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。
我们工厂拥有超过100台最先进的五轴加工中心，并通过了ISO 9001:2015认证。我们为全球150多个国家和地区的客户提供快速、高效、高质量的制造解决方案。无论是小批量生产还是大规模定制，我们都能在24小时内以最快的速度满足您的需求。选择LS Manufacturing，意味着选择高效、优质和专业。
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