CNC 數控機床加工鋁料，欲使加工中尺寸穩定，要考慮哪些問題？

12-07

終於到我的專業了，所以要寫長一點，樓上的答案大部分說的有些片面，也許是從理論出發的，沒有實際造作，我根據我曾經進行過3個月的鋁料加工的經驗，來總結一下，如果有遺漏或錯誤，請各位指出。

首先，在鋁料的前提下，需要考慮的有以下幾個方面：

一、不可抗拒因素：

1.機床本身的穩定度。
如果不是新機床或者機床進過大量的加工沒有進行調試的情況下，會出現機床本身所造成的尺寸誤差。造成機床本身誤差有以下幾個因素：

機械方面：
a.伺服電機與絲杠之間鬆動。
b.滾珠絲杠軸承或螺母磨損。
c.絲杠與螺母之間潤滑不足。
電氣方面：
a.伺服電機故障。
b.光柵尺內部有污垢。
c.伺服放大器故障。
系統參數方面可進行PMC恢復，所以略去不提。

2.工件加工後冷卻變形。
這個基本上無法避免，在加工時盡量注意冷卻液的使用，以及在進行在位測量時，注意冷卻後的工件變形。

二、可避免因素：

1.加工工藝
其實大部分的實際加工誤差都是由加工工藝不合理導致，在保證基本加工工藝（如銑削數控加工的「先粗後精、先面後孔、先大面後小面」或者夾具使用中「減少裝夾次數，盡量採用組合夾具」等基本加工工藝細節）的基礎上，盡量減少鐵屑對鋁件造成的加工誤差，因為鋁件很軟，排除的鐵屑很容易使鋁件造成加工誤差。比如，在FANUC或華中加工中心中，打深孔盡量使用G83指令，使鐵屑可以排出，而不是G73指令。

2.切削三要素：切削速度vc、進給量f、切削深度ap與刀具補償
這方面實在是不好細說，用簡單的話來說，就是在保證加工質量和刀具磨損的前提下，調整參數充分發揮刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。
在數控車床中，還有刀頭磨損補償等要素，由於本人好久沒有摸過車床，所以不敢往下細講，請題主自行搜索。

3.手工編程和自動編程中的數值計算
不知道題主問的是手工編程還是自動編程，在手工編程中，計算出現誤差也是常見狀況，不過現在大部分生產都是自動編程，所以，這部分只是提個醒，湊個字數而已。

4.對了，還有一點，對刀，對刀不準確也是造成尺寸誤差的因素，所以，盡量選擇好的尋邊器，如果機床有自動對刀器那就更好了，如果沒有尋邊器。。。試切吧，這就是操作經驗了。

以上就是我總結的數控加工中，容易使精度誤差的幾項因素，如有遺漏或者錯誤，請大家指出，多謝，吃飯去鳥！

PS：看在這麼辛苦碼子的份上，求贊啊，知乎上都是程序猿，玩機械的人太少了！

接上面的回答，鋁料容易產生切削瘤，要有比較好都冷卻。當然如果設備本身有問題那是另外一回事兒。

前提是機床精度能達到圖紙要求，如果是批量加工需考慮裝夾工藝穩定性，刀具夾持系統精度，刀具損耗，如刀具裝夾長度超過3倍刀具直徑還需考慮切削力所導致的刀具變形。

題主這問題太籠統了，叫人不知往哪方面答，提出具體案例幫你分析會比較好，感覺大家都在講故事吐苦水了-_-||

提幾點關於加工中心的，希望對大家有幫助
1、刀具選用：盡量使用銑鋁的專用銑刀，這類銑刀通常前角和螺旋角會大一些、切削刃更鋒利，刀具材料也會具有針對性，更利於鋁件的加工(主要就是排屑防積屑瘤)，加工出來的表面質量自然會更好。
推薦一款白鋼刀(日貨)：日研全磨(HSSAL)

2、切削參數：看到有的同學說轉速應該低一些防積屑瘤，我個人認為這樣太片面了，參數的選用離不開毛坯、刀具、機床情況。
機床因素前面已經有同學提到了，以下數據以沈機1000P類型立式加工中心為參考（比較普遍），數控系統為FANUC。
僅供參考：
立銑刀：
高速鋼刀具：切削速度Vc(m/min)：50-100
每齒切削Fz(mm)：0.2-1
背吃刀量Ap(%刀具直徑)：5%-100%
側向歩距Ac(%刀具直徑)：3%-60%
硬質合金：切削速度Vc(m/min)：75-160
每齒切削Fz(mm)：0.2-1
背吃刀量Ap(%刀具直徑)：5%-100%
側向歩距Ac(%刀具直徑)：3%-80%
參考公式：Vc=πdn/1000
F=Fz*Z*N
註：
1、主軸轉速N（r/min）由所用銑刀切削速度Vc(m/min)和銑刀的直徑D(mm)確定；工作台進給速度F(mm/min)由所用銑刀齒數Z、銑刀每分鐘轉速N、每齒進給量Fz確定。
2、上述參數僅供一般情況參考，實際參數需根據具體情況調整，比如：遇到HRB≈60的軟鋁則應該大幅減小上述參數，並使用逆銑加工以防回彈。實際碰到了建議熱處理，很難切:-(
3、其他特殊刀具不一一列舉了，略複雜（反正也沒人看，懶得寫）
3、其他：
1、跟大多數同學的回答一樣，加工鋁件最大的問題還是在於切削時的排屑和切削後的變形問題，排屑問題正確選用刀具、切削液和切削工藝基本就能避免，變形問題比較複雜，一般減小加工振動、粗加工後加消除內應力工序消除內應力來緩解。
2、金屬切削工藝涉及的環節和需要考慮的因素頗多，很多問題並不能一語概括，感興趣的同學可以私信我做針對性的交流和學習。
最後：以上僅為個人見解，僅供參考學習，不對任何後果負責，謝謝！！

之前公式寫錯了也沒人指出來… 孤獨襲身。

多圖預警：

附上在學校時做的一些小玩意（騙贊）：

這個問題太大了、能回答的可以寫一本書。
一般來說不考慮機器精度本身的話、實際加工中出現問題較多的有熱位移、機器振動、刀具、加工程序和參數設定等。
但震動一塊就很多因素、比如手機光滑面刀紋、要考慮風扇共振、進給加速度參數、刀具磨損、夾具穩定性諸多問題

大家講的都很好，從加工中講幾點吧。

1.鋁材較軟，加工中刀具一定要保持鋒利。

2.加工中切削液一定要給足。

3.工件排屑要好，不能有纏刀的現象，會影響尺寸。

4.加工中的參數要合適，這個要看工件的大小，一般來說，工件越大其轉速越小，反之亦然。下刀量和切削速度也差不多。

鋁件比鋼件或者不鏽鋼要好加工多了，基本上所有做加工的人都是最喜歡加工鋁件的。首先不傷刀具，其次鋁件毛坯不像鋼件，有較厚的氧化層，做起來乾淨。
做鋁件記住三個要點，高轉速，高進給，用半合成切削液。餘量留少一點。精加工為了保證光潔度，適當降低進給量。
cnc的話只要機床精度沒問題，尺寸一般會比較穩定的，用高速鋼刀具就行。
看你的精度要求是多少，十絲左右的精度的話，基本上閉著眼都不會超差的。
當然薄板件或者鑄鋁之類的加工是還要考慮到工件的變形。不過那是另外一個話題了。

作為ipad後蓋加工生產人員，終於遇見對口的問題了。
先介紹下我們車間使用的CNC和治具。
1 CNC的話就是FANUC（發那科）還有部分是BROTHER（兄弟）採用比較成熟的系統以及機台，對於生產精度，效率以及品質都有保障。
2 探頭是用的 Renishaw（雷尼紹）有少部分的Marposs（馬波斯），探頭在生產中至關重要，一顆精度高的探頭，是生產的一大助力。
3 治具是公司自己生產的。四軸（就是左右兩側旋轉治具的東西）NIKKEN （日研），底部旋轉的 NIKKEN（雄克）。
4 刀具絕大多數是ST，很多都是定製的，在粗加工時而且還要保證精度和尺寸穩定的話，用鑽石刀比較好。刀把的話普慧，強力，少量是日本進口的，不知道什麼品牌。
5 水溶性切削液富蘭克
因為是精加工車間，所以對機台穩定性和加工精度要求很高，一般台階0.02mm 就需要調機。生產中各種檢具以及千分表必不可少。

機床性能
NC加工工藝(NC程序刀具 )
@白永峰先生說治具佔50%,你的理解是錯的.治具只對"效率"產生作用,與精度無關;

大學四年學的機械工程，參加工作後幹了十年機加工，加工鋁合金也幹了十年；高低壓鑄鋁件，鍛鋁件，棒料，板料都加工過，看到這問題還真感覺頭大，這十年的積累沒法用幾段話講解很清楚，能否講得具體些，或者你遇到哪樣的問題了？上面講的大部分是對的，可行的，但具體問題要具體分析，無法一概而論。我只能大致先講講，你的問題在行業里就是工藝問題，可以在刀具，編程，機床上動腦筋，問題不具體就沒法講具體；一個實例，直徑60加工螺旋方槽，寬度0．93十0．01，深度1十0．01，螺距2，15．5圈，垂直軸線進退刀！這件對工藝穩定性要求非常，非常高！設備（車削中心），程序（機編，循環補償），刀具（自己設計的pcb非標刀具）一項做不到位都不行；至今幹了500K件了。另一例是鋁板立加加工後底面要求平面度0．01，我們是用點膠後加檔塊完成定位，為避免變形乾脆不上夾具了。就先說這些吧，總之，想要做精，做完美，真的要符合萬小時定律才行！

1、鋁極易粘刀，注意冷卻，排屑。
2、加工轉速慢一些。（直徑25，轉速350）
3、毎刀且銷量不要太多。（0.5mm）
以上為粗加工。
精加工似乎可以快一些。
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幾年沒有做了。有點忘記，但是大體就是這樣。

加工精度最重要的就是精加工餘量，在mazak機床上干過+-0.001的精度，比較變態，因為氣溫變化的關係不能超過這個公差，設計公差是+0.012.-0.008，考慮到氣溫影響的話，只能保證在+-0.001這個範圍內。同樣的刀具，加工工藝，同一台機床，我做的時候冒著被工程師槍斃的風險從刀具補償中把精車餘量放到0.15，你懂得程序改了會挨批。下班再改回來。嗯，這樣以來，可以省下一半精車刀頭，大概4小時左右改一次刀具補償，也不需要每一件都要用三腳量規測量。效率大概提高了20%，明明可以提高50%的啊。。。。。。。我真的被資本家坑怕了。。。。。。即使我提高300%，我的工資也只多出來一兩百。

現在，我都改行了。。。。。。

ps mazak真是好機床

又ps 學校里的工程師真的不靠譜

又又ps 中國的資本家真的更不靠譜

做鋁製品的時候貌似是測繪儀上面的小部件，手磨白鋼刀，粗車低速，精車高速，精車餘量0.1-0.3mm，變態的我還用白鋼刀割過不鏽鋼你知道嗎？說起來都是淚，兩端面平行度0.005，粗糙度值3.2，表面粗糙度值0.8。。。。。。。。熬過來，改行了

更新一下，許多人質疑到底能不能做到尺寸穩定在0.001mm，和測量問題。下面我就明白跟大家說，使用的機床是MAZAK機床，型號記不得了，斜置床身，不超過一米，主軸轉速最大4k轉，生產的產品我記得是豐田織機的端蓋，不鏽鋼鑄件。量具我查了一下，是三爪內徑千分尺，帶數顯，需要兩小時校一下。就是下面這個東西，牌子不一樣，用法一樣。

你們可以說我吹牛，可以不信，我無所謂，因為我做出來了也沒人給我加錢！我改行了，目前在乾冷作、電焊、氬弧焊、鋁、銅焊……閑的蛋疼我還在寫小說，你們要是想聽我吹牛，對不起，估計兩百字就能吹完。你們要是想看我寫小說，請搜我的名字「龍門泥鰍」。嗯，全網沒人跟我重名。

我主要涉及的航空業，做的也是航空鋁材，AMS的規範，買的是國內的材料，貴州一家鍛件廠的原材料，其實材料變形是主要的影響，由於加工的是航空產品，精度要求有點高，然後呢，就會在加工過程中出現比較大的distortion，因此stress release放的時間都比較久，大概每次加工間隔在24-48小時左右。目前主要做的是引擎的Fan Frame,整體都是鋁合金的框架結構，壁厚比較薄，型腔也比較多，所以加工起來比較難，回頭慢慢上圖。
加工這個形狀大概在1200mm左右的工件，需要大概8道工序，除了發料進倉這些。

其實鋁合金的這麼大的進氣柵，一般的工藝流程，粗車環料的外環——粗車內環——銑加工外環的型腔——精車內環。

以下是根據我的經驗整理出來的工藝清單，按照這個工藝清單加工出來的整圈，應該會得到比較好的圓度，工藝清單如下：

來料檢驗材料為AL 6061 直徑大概１２００ｍｍ，　原材料壁厚為１００ｍｍ。注意使用的切削液不可以隨意選擇，必須要使用規定的冷卻液，避免腐蝕工件表面。
粗車　裝夾時需要考慮工件的四邊的卡爪，注意四爪對邊距離圓心，誤差不超過１ｍｍ，　否則需要調整四個卡爪的位置。　如果材料的尺寸比較短的話，上平面粗加工之後，７０％見光即可。加工外槽時，將Ｆ進給降低至５０％－７０　％，保證不會振刀。

３．粗銑　　裝夾好夾具之後，安裝工件之前，需要檢查夾具的表面圓度和跳動不超過０．５ｍｍ。然後安裝好工件之後，還需要轉動工件來檢查安裝工件的振動情況。平面度，在壓緊和放鬆的狀態都需要檢查。

４．半精車

５．精銑

６．精車

７．過程檢查

８．打磨去毛刺

９．鑽側壁孔

１０．刻字

１１．全檢

待補充

沒有加工過，但是之前看過一個人分享經驗說主要考慮三個方面的因素。
一是應力方面，裝夾力大小要合適。而且開粗完最好靜置一段時間再進行下一道工序，以消除應力。
二是冷卻方面。避免用冷卻油，防止油粘附在表面影響散熱。水基類最好。
三是刀具選取方面。避免切削量太大，選取刀具號最好小一點兒。

買個好機床吧，根本問題！

首要，在鋁料的前提下，需要考慮的有以下幾個方面：
一、不可反抗要素：
1.機床本身的安穩度。假設不是新機床或許機床進過許多的加工沒有進行調試的狀況下，會出現機床本身所構成的標準過失。構成機床本身過失有以下幾個要素：
機械方面：a.伺服電機與絲杠之間鬆動。b.滾珠絲杠軸承或螺母磨損。c.絲杠與螺母之間潤滑缺少。
電氣方面：a.伺服電機缺點。b.光柵尺內部有污垢。c.伺服放大器缺點。
系統參數方面可進行PMC恢復，所以略去不提。
2.工件加工後冷卻變形。
這個底子上無法避免，在加工時盡量留心冷卻液的運用，以及在進行在位測量時，留心冷卻後的工件變形。
二、可避免要素：
1.加工技能:本來大多數的實習加工過失都是由加工技能不合理致使，在保證底子加工技能（如銑削數控加工的「先粗後精、先面後孔、先大面後小面」或許夾具運用中「減少裝夾次數，盡量選用組合夾具」等底子加工技能細節）的基礎上，盡量減少鐵屑對鋁件構成的加工過失，由於鋁件很軟，打掃的鐵屑很簡單使鋁件構成加工過失。比如，在FANUC或華中加工中心中，打深孔盡量運用G83指令，使鐵屑能夠排出，而不是G73指令。
2.切削三要素：切削速度vc、進給量f、切削深度ap與刀具賠償
這方面實在是欠好細說，用簡略的話來說，便是在保證加工質量和刀具磨損的前提下，調整參數充分發揮刀具切削性能，使切削功率最高，加工成本最低。
在數控車床中，還有刀頭磨損賠償等要素，由於自個好久沒有摸過車床，所以不敢往下細講，請題主自行查找。
3.手工編程和自動編程中的數值核算:不知道題主問的是手工編程仍是自動編程，在手工編程中，核算出現過失也是多見狀況，不過如今大多數出產都是自動編程，所以，這有些僅僅提個醒，湊個字數罷了。
4.對了，還有一點，對刀，對刀不精確也是構成標準過失的要素，所以，盡量選擇好的尋邊器，假設機床有自動對刀器那就更好了，假設沒有尋邊器。。。試切吧，這便是操作閱歷了。文章來自中國非標刀具網的綜合資訊

做數控銑床也有3年了，做鋁料相對比鋼好做多了，尺寸首先呢需要機床來保證，機床如果可以，就在乎刀具了。裝刀具時刀具線正好過卡簧就好了。

簡單來說主要考慮以下幾個方面的因素
1 機床導剛性是否能滿足加工需求。
2 絲桿的精度是否能夠保證。
3 主軸的軸承間隙是否可以保證產品的跳動。
4 刀具的選用，選一把合理的刀具可以加工出高光潔度的加工表面，而不出現積屑瘤。
5 重複換刀的加工精度是否可以保證。
以上是機械加工中拋開裝夾用具之外最優先考慮的因素。

1刀具、刀頭要選擇適當（與材料相關）

2允許的話機床盡量選擇剛度高，精度高，轉速高，能減少裝夾次數的。

3工裝在保證效率和夾緊的情況下盡量減少裝夾帶來的塑性變形和回彈。

4編程注意刀具使用順序，切削參數在沒有參考前提下需在常規參數加機調試得出實際參數再備案。

5（有加工經驗的師傅）在零件明顯超出現有加工水平情況下或零件設計有誤，應先向設計者指出零件加工存在的風險預警。

6保證切削液質量。

7當兩人以上同時加工，需確保工藝統一，信息傳達準確及時。

8鋁削需及時清理，機床保養到位。

9好了我編不下去了。

其實鋁料最難的地方就在於單件小批量高精度薄壁件變形的控制（考驗夾具、編程、材料預選），至於尺寸精度大多為機床、刀具所限。如下圖薄壁件標上高精度尺寸公差和形位公差的話是很考人的。再加上小批量的話，代工們一般不接的。

考慮鋁件的膨脹係數和機床運動的絲杠的膨脹係數不一致。

打個比方：機床有光柵尺，鋁件熱膨脹係數20，機床絲杠熱膨脹係數11。

以環境溫度大於20度來講，如果鋁件檢驗以三坐標測量為準（測量環境20度），需要考慮鋁件的熱膨脹係數，因為鋁件的熱膨脹係數大於機床絲杠的熱膨脹係數。當機床絲杠定位在那個尺寸的加工，實際上機床的加工定位是少走位了，因為絲杠的膨脹係數是11左右；當加工件拿到三坐標測量室時候，鋁件會收縮，收縮的比例大於絲杠加工時候位置的比例，這個時候鋁件的尺寸就會小很多。

如果環境溫度小於20度，反之是一樣的道理。

特別是在航空航天的零部件加工，都是需要三坐標測量儀檢測的，這個問題尤為突出。