CNC 加工文档

CNC 加工公差、表面粗糙度、材料切削性、螺纹标准和设计指南的全面参考——设计精密加工零件所需的一切。

1. 通用公差——ISO 2768

ISO 2768 是线性和角度尺寸通用公差的国际标准。使用以下表格作为设计的快速参考。

线性尺寸 (ISO 2768-1)

公称尺寸 (mm)	精 (f) +/-	中 (m) +/-	粗 (c) +/-
0.5 – 3	0.05 mm	0.1 mm	0.2 mm
3 – 6	0.05 mm	0.1 mm	0.3 mm
6 – 30	0.1 mm	0.2 mm	0.5 mm
30 – 120	0.15 mm	0.3 mm	0.8 mm
120 – 400	0.2 mm	0.5 mm	1.2 mm
400 – 1000	0.3 mm	0.8 mm	2.0 mm

平面度与垂直度 (ISO 2768-2)

公称长度 (mm)	H (精)	K (中)	L (粗)
≤ 10	0.02 mm	0.05 mm	0.1 mm
10 – 30	0.05 mm	0.1 mm	0.2 mm
30 – 100	0.1 mm	0.2 mm	0.4 mm
100 – 300	0.2 mm	0.4 mm	0.8 mm
300 – 1000	0.3 mm	0.6 mm	1.2 mm

2. 表面粗糙度标准

表面粗糙度 (Ra) 以微米 (µm) 为单位。可实现的表面质量取决于材料、刀具和加工参数。

3.2

Ra 3.2 μm

粗加工

非关键表面、间隙面、焊接坡口准备

1.6

Ra 1.6 μm

标准加工

通用零件、中等载荷表面

0.8

Ra 0.8 μm

精加工

轴承座、密封面、配合与间隙 — 默认标准

0.4

Ra 0.4 μm

精密加工

滑动表面、液压元件、外观面

0.2

Ra 0.2 μm

超精密加工

光学表面、高压密封、精密轴承

0.05

Ra 0.05 μm

镜面加工

装饰件、光学反射镜、医疗植入物

3. 材料切削性参考

切削性评级有助于预测材料的切削难易程度。评级相对于 1212 钢 (100%)。

材料	评级	难度	备注
黄铜 C360	100%	最容易	基准材料 — 最高切削速度，最佳表面光洁度
铝合金 6061-T6	90%	容易	切屑形成优良，使用抛光排屑槽刀具
铝合金 7075-T6	70%	容易	轻微磨蚀性，建议使用硬质合金刀具
铝合金 5052	60%	中等	粘性大 — 使用锋利刀具，增大后角
低碳钢 1018	55%	中等	低速时有积屑瘤风险，需要冷却液
不锈钢 303	50%	中等	易切削级 — 硫元素改善断屑性能
合金钢 4140	35%	较难	预硬化至 28-32 HRC，速度降至 1018 的 50%
不锈钢 304	25%	困难	加工硬化 — 需刚性装夹，持续进给至关重要
不锈钢 316	22%	困难	类似 304，使用大量冷却液，避免停留
钛合金 Grade 5	18%	非常困难	导热性低 — 低速、高进给、锋利硬质合金刀具
镁合金 AZ91D	95%	容易	切削性极佳 — 需采取防火安全措施
纯铜 C110	20%	困难	极粘 — 使用锋利高速钢刀具，大前角

4. 螺纹标准与攻丝孔设计

CNC 加工攻丝孔的标准螺纹规格和设计指南。对于高公差应用，推荐使用螺纹铣削而非攻丝。

公制粗牙 (M)

范围：M2 – M48

螺距：0.4 – 5.0 mm

通用紧固，ISO 标准

公制细牙 (MF)

范围：M8×1 – M48×3

螺距：1.0 – 3.0 mm

精密调节、薄壁应用

UNC (统一粗牙)

范围：#0 – 2"

螺距：80 – 4.5 TPI

通用紧固，ANSI 标准

UNF (统一细牙)

范围：#0 – 1-1/2"

螺距：80 – 12 TPI

高强度、抗振动连接

NPT (管螺纹)

范围：1/8" – 2"

螺距：锥度 1:16

流体接头、气动连接

螺纹铣削

范围：任意牙型

螺距：任意螺距

最适合硬材料、大直径、盲孔加工

螺纹深度指南

盲孔螺纹深度不应超过公称直径的 3 倍。对于通孔，确保至少 1.5 倍直径的全螺纹啮合。对于高价值零件，推荐螺纹铣削而非攻丝——一个断丝锥可能报废整个零件。

5. CNC 加工设计——快速参考

最小壁厚

金属（铝）最小 0.5 mm。塑料增至 0.8 mm。壁厚小于 0.5 mm 存在振动和变形风险。

内角半径

最小 R = 刀具半径（通常 0.5–3 mm）。尖锐内角无法加工 — 始终添加匹配标准立铣刀尺寸的圆角。

型腔深度

标准立铣刀最大深度 ≤ 4× 刀具直径。更深的型腔需要加长刀具并降低进给速度。

孔径

建议使用标准钻头尺寸。尽可能避免非标准直径。金属最小孔径：0.5 mm。

底切

标准底切需要 T 型槽刀或燕尾槽刀。宽度受刀具直径限制。尽可能设计让位。

文字与雕刻

最小文字高度：1.5 mm 以保证清晰可读。使用单线字体（stick fonts）。避免在小尺寸使用衬线字体。

薄底结构

金属件最小底面厚度 0.5 mm。更薄的结构存在加工应力或夹紧力导致的变形风险。

装夹与定位

设计零件以尽量减少装夹次数。每次附加装夹都会增加成本和基准误差。规划定位特征。

6. 各特征可达到的公差

特征	标准	精密	备注
线性尺寸	±0.1 mm	±0.005 mm	ISO 2768-f 标准；精密测量可达更高精度
孔径	±0.05 mm	±0.005 mm	铰孔或镗孔可实现更严格公差
孔位置度	±0.1 mm	±0.02 mm	取决于机床 — 五轴加工精度最高
平面度	0.05 mm	0.01 mm	每 100 mm；较大表面需要面铣
垂直度	0.05 mm	0.01 mm	一次性装夹加工为佳
同心度	0.05 mm	0.01 mm	一次性装夹镗孔效果最佳
表面粗糙度	Ra 0.8 μm	Ra 0.2 μm	后处理：抛光、研磨、超精加工
角度公差	±0.5°	±0.05°	五轴直接加工；三轴需正弦夹具
螺纹配合等级	6H / 2B	4H / 3B	螺纹铣削满足精密等级要求