CNC加工材料指南：如何选择最合适的材料？

数控机床（CNC）加工在工业领域占据重要地位，因其能高精度生产零件并广泛应用于航空航天、医疗、汽车等多个行业。除了其因精度和应用多样性带来的普及度，另一个关键原因是其能兼容多种加工材料。然而，要生产出符合生产需求的理想零件，选择CNC加工材料时需考虑多个重要因素。那么，哪些材料最适合CNC加工？选择时又有哪些考量因素？请继续阅读。

CNC加工材料的分类

CNC加工是一种多功能工艺，允许使用多种材料类型。这些CNC加工材料涵盖塑料、金属，甚至木材、陶瓷和复合材料。

本文将重点讨论塑料和金属加工材料，因为它们在各类工业应用中具有更广泛的用途。

CNC加工金属材料的类型及实例

金属是CNC加工零件最常用的材料，具有耐热性、硬度、高强度和导电性等优势。常见的金属CNC加工材料包括：

铝

在CNC加工中，铝是最常用的材料之一。其可加工性优于钢和钛等金属，且具有优异的强度、轻质、耐腐蚀性和醒目的银白色外观。

铝材料有多个牌号，但并非所有牌号都适合CNC加工零件。其中，6061和7075铝合金等牌号因其优异的可加工性，常被用于需要轻量化的生产场景，例如汽车发动机零件和航空器框架。这些铝材还应用于消费电子、建筑和医疗行业。

不锈钢

不锈钢具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、强度和韧性。与铝类似，其表面具有光泽感，且价格通常较为亲民。然而，其硬度使其成为较难加工的CNC材料之一。

316不锈钢是常见牌号之一，因耐腐蚀和耐高温特性，被用于户外外壳、医疗设备和海洋应用。其他常见牌号如303、304和316不锈钢，多用于生产螺栓、螺钉、衬套等紧固件。

碳钢及其合金

碳钢及其合金凭借卓越强度和可加工性，非常适合多种应用场景。它们与各种热处理技术兼容，可进一步提升机械性能。相比其他金属，碳钢价格较为合理。

但需注意，碳钢、低碳钢及其合金本身不具备耐腐蚀性，且外观不够美观，可能不适用于对审美要求高的应用。尽管如此，因其耐用性、易获取性和可加工性，这些材料仍被广泛应用于工业和制造业，用于生产机械紧固件和结构件。

铜及其合金

铜以优异的导热性和导电性著称。其卓越的导电性使其成为电气和电子应用的理想选择，而良好的延展性和美观性则使其在珠宝行业广受欢迎。铜广泛应用于电线、磁性装置和珠宝生产等领域。

黄铜是铜锌合金，具有耐腐蚀性、优异的导电性和可加工性。常见于消费品、低强度紧固件、管道和电气设备。

青铜是铜、锡和其他元素的合金，具有耐腐蚀和强度高的特点。其高可加工性使其适用于生产齿轮、轴承和精密组件。添加磷和铝可进一步增强其耐腐蚀性和强度。

总体而言，黄铜、青铜和铜是重要的CNC加工金属材料。

钛

钛具有高强度重量比，既坚固又轻便，同时具备优异的导热性和耐腐蚀性。此外，钛的生物相容性使其在生物医学领域得到应用。

钛还用于生产高性能零件，涵盖航空航天和医疗行业。钛也被用作CNC机床工具材料。

镁

镁兼具强度和轻量化特性，因优异的热性能，其轻质特性有助于生产更轻、更省油的车辆。

但镁加工存在易燃性，加工成本较高，且耐腐蚀性低于铝等其他金属。

CNC加工塑料材料的类型及实例

多数塑料熔点较低，这会限制其可加工性。以下这些塑料较适用于CNC加工：

亚克力（PMMA）

又称聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），具有高透明度和刚性。其优异的透明度和耐用性使其成为玻璃的替代品。

尽管存在易开裂和热软化的缺点，但亚克力因适应性强且易于加工，仍是CNC加工的首选材料之一。它能生产高精度、高质量的零件，适用于多种应用。

聚丙烯（PP）

聚丙烯具有优异的化学耐受性和抗疲劳强度，属于医用级材料，CNC加工后表面光洁度高。但其遇高温易软化的特性，增加了加工难度。

乙缩醛（POM）

又称聚甲醛，是一种多用途材料，具有韧性、耐湿性和抗冲击性，同时表现出优异的抗疲劳性。

乙缩醛的刚性使其易于高精度加工，因此常用于轴承、齿轮和阀门等精密组件。其卓越的机械性能和耐环境性，使其在汽车、航空航天和消费品领域广受信赖。

尼龙（PA）

尼龙是一种坚固、耐用且抗冲击的材料，应用广泛。其表面具有良好的润滑性，可采用玻璃纤维增强等复合形式。

尼龙特别适用于需要抗摩擦的应用，例如链轮、轴承、滑动面和齿轮。

ABS塑料

ABS材料具有优异的可加工性、抗拉强度、抗冲击性和化学耐受性，且价格实惠，非常适合CNC加工。此外，其易于着色，适合对美观性要求高的应用。

ABS的CNC应用包括防护外壳、快速原型制作和汽车零部件。除CNC加工外，ABS还适用于注塑成型和3D打印。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）

UHMW-PE因具有高韧性、耐磨性和耐久性，是CNC加工的常用材料。尽管加工难度较大，但其优异的耐磨性和耐久性，使其成为轴承、齿轮和滚轴等滑动表面的理想材料。正确加工后，相比其他材料，UHMW-PE能提供更高的效率和寿命。

聚碳酸酯（PC）

聚碳酸酯是常见的CNC加工塑料，具有光学透明性等特性。PC被用于生产电子元件、医疗设备和汽车零部件。

聚醚醚酮（PEEK）

PEEK是一种高性能塑料，具有优异的化学耐受性、尺寸稳定性和机械强度。其高温下保持刚性的能力，使其适用于极端环境。

PEEK在航空航天、食品饮料加工和油气行业中应用广泛，常用于生产半导体元件、衬套、密封件、轴承、泵和阀门组件等。

聚氯乙烯（PVC）

这是一种低成本的塑料材料，具有较高的可加工性。其抗冲击性、耐腐蚀性和化学耐受性强，且具有高强度。PVC适用于生产焊接化学储罐、阀门和泵壳体、机柜和工作台面板、歧管及接头等。

快速查阅：CNC加工材料对照表

CNC加工材料选择的关键因素

尽管选择材料时需考虑多个因素，但以下是最关键的考量点：

考虑零件制造需求

待加工零件的基本需求是CNC加工的重要指导，常见需求包括：

• 零件应用场景：确保所选CNC材料适合产品应用及其使用环境。例如，在海洋设备零件制造中比较不锈钢和碳钢：两种材料均可加工，但不锈钢因更高的耐腐蚀性更适用。而在常规干燥环境中，碳钢因更高的强度和耐用性成为优选。
• 零件重量：零件重量影响材料选择，因其会影响加工过程和零件整体性能。重型零件通常需要更强、更致密的材料以确保承重能力。轻型零件则可采用密度较低的材料（如铝或钛），以减轻重量并提升性能。
• 零件精度和公差：某些材料更难实现高精度公差加工。例如，易变形的材料（某些塑料如PVC）可能需要更大的加工余量才能达到所需公差。相比之下，钢或钛等材料常被用于要求高精度和严格公差的零件。
• 零件性能：零件所需性能取决于其用途和使用环境。对于承受高应力或磨损的零件，强度、韧性和耐磨性等性能至关重要。钢、钛和某些塑料（如尼龙或乙缩醛）以强度和耐用性著称，适合此类应用。对于接触高温的零件，则需选择热稳定性好的材料。

产品美观性

选择加工材料时需考虑产品美观性，因为外观直接影响消费者接受度，尤其是消费品。

CNC可加工材料如塑料提供多种颜色和透明度选择，便于匹配不同外观需求。对于金属，改善美观性通常需在加工后进行表面处理。

表面处理选项

所需的表面处理会显著影响材料选择。金属和塑料均有多种表面处理选项，如抛光、阳极氧化、钝化、喷漆、拉丝、粉末涂层等，这些处理不仅能提升外观，还能增强功能性。

需注意不同表面处理与材料的相互作用。选择材料前，最好确认其适用的表面处理方式。

可加工性

指材料加工的难易程度。软质材料（如塑料和铝）易于加工，而硬质材料（如碳纤维和钛）加工难度更大，因其易损伤刀具。选择高可加工性材料可长期节省时间和成本。

成本

所有CNC加工材料都有成本考量。但建议设计师避免为节省成本而选择低等级材料，长期来看这并非明智之举。应选择预算范围内能提供所需性能的高品质材料。唯有如此，才能确保成品零件的耐用性。

不同材料CNC加工实用建议

最终需求决定零件生产所需的CNC加工材料，但以下建议可作为快速选材指南：

使用优质刀具

无论加工何种材料，都建议使用优质刀具。避免使用易断裂和磨损的低质刀具，可节省成本并减少麻烦。优质刀具专为高速加工设计，能提升产出质量和一致性。

安装可靠的装夹装置

尽管在加工过程中固定零件至关重要，但对于复杂形状或脆弱材料，这更具挑战性。因此，建议在CNC机床上安装可靠的装夹装置，以提升加工精度和准确性。

选择常用加工材料

无需纠结于海量材料选项，可选择经过顶级工程师验证的常用加工材料。常见金属包括黄铜、铜、不锈钢和铝。常见塑料包括PEEK、乙缩醛、尼龙、ABS和聚碳酸酯。

为您的项目选择合适的CNC加工材料和服务

若您在选择CNC加工材料时遇到困难，韦克可提供帮助。我们提供60多种工程用金属和塑料，并拥有经验丰富的工程师，可为您推荐符合预算的材料。

此外，我们提供一站式CNC加工服务，满足您的期望，助您获得高质量、高精度的手板和零件。如有具体材料加工问题，欢迎随时联系我们。

结论

CNC机床能加工多种材料，这是其成为最佳制造工艺之一的重要原因。它能轻松实现金属、塑料、木材和复合材料的零件生产。选择材料前，最好研究其强度、弱点和其他性能，以做出明智决策。

常见问题

选择CNC材料时需考虑哪些因素？

需综合考虑环境适应性、用途、可加工性、公差要求和材料成本等多个因素。

哪种铝合金最适合CNC加工？

6061-T6铝合金是常用的CNC加工材料，其轻质、耐腐蚀、多用途性和可加工性使其在汽车和航空航天领域广泛应用。

哪种塑料更易加工？

POM、PEEK和PVC塑料具有良好的尺寸稳定性、优异的加工性能和抗熔融性。

最难加工的金属是什么？

钛因加工难度大而闻名，常导致工件损坏和刀具破损。然而，其卓越性能使其在航空航天和医疗领域应用广泛。