第十五章
CNC 铣削加工
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A. 什么是 CNC 路由器/铣床？
CNC 铣床用旋转刀具精密切削材料
CNC 路由器
CNC 路由器使用高速旋转的刀具在板材上切割和铣削，类似一台大型自动雕刻机。它通常用来加工木材、塑料和铝等较软的材料。
CNC 铣床
CNC 铣床比路由器更精密、更刚性，能加工更硬的金属材料（如钢和钛）。铣床可以进行更复杂的 3D 加工操作。
为什么机器人队伍用 CNC？
- 精密金属板件 — 加工精度可达 0.05mm
- 定制安装板 — 精确的孔位和轮廓
- 齿轮箱壳体 — 需要精密配合的结构件
常见加工操作
- 铝板切割 — 按轮廓切割铝板
- 孔位钻削 — 精确钻孔
- 型腔铣削 — 在板材上铣出凹槽和型腔（减轻重量）
B. CNC 设计要点
CNC 加工设计需要考虑刀具半径、夹持和工作范围
夹持和固定（Workholding）
零件必须被牢固地夹紧才能加工。设计时需要考虑：
- 留出夹持余量——夹具占据的区域无法被加工
- 考虑使用螺栓孔固定（先钻固定孔，再加工轮廓）
- 避免设计出无法被夹持的形状
机器工作范围
每台 CNC 都有它的工作范围（Work Envelope）。在设计前，先了解你能用的 CNC 机器能加工多大的零件。典型的小型 CNC 路由器工作范围大约是 300mm x 200mm。
尖角与圆角
重要概念：CNC 刀具是圆的，所以内角一定会有圆角。圆角的半径等于刀具的半径。
如果你用直径 6mm 的刀具，所有内角至少会有 3mm 的圆角。设计时必须预留这个圆角，否则零件无法正确装配。
如果你用直径 6mm 的刀具，所有内角至少会有 3mm 的圆角。设计时必须预留这个圆角，否则零件无法正确装配。
可用刀具
不同直径的刀具决定了你能加工的最小特征尺寸：
- 大刀具（6mm+）— 加工速度快，但最小特征尺寸大
- 小刀具（1-3mm）— 能加工精细特征，但速度慢且容易断
- 设计时优先使用大刀具能完成的特征，只在必要时才用小刀具
检查点 1：你理解了 CNC 内角圆角的限制吗？
如果你用直径 4mm 的刀具，内角的最小圆角半径是多少？如果一个方形孔需要精确的直角，CNC 能做到吗？有什么替代方案？
C. 从 Onshape 导出给 CNC
根据加工需求选择导出 DXF 或 STEP 格式
单面 DXF
适合 2D 轮廓加工（切割铝板等）：
- 右键点击零件的加工面
- 选择 Export as DXF
- DXF 文件包含该面的所有轮廓和孔位
草图 DXF
如果你需要导出特定的加工路径（而不是零件面的轮廓），可以直接导出草图为 DXF：
- 右键点击草图标签
- 选择 Export as DXF
STEP 文件
适合需要 3D 模型的 CAM 软件（进行型腔铣削等 3D 加工）：
- 右键点击零件
- 选择 Export
- 格式选择 STEP
常见 CAM 软件
CAM（Computer-Aided Manufacturing，计算机辅助制造）软件用来生成 CNC 的加工路径：
- Fusion 360 CAM — 功能全面，学生免费
- Mastercam — 工业级 CAM 软件
- Onshape 内置 CAM — 部分 CAM 功能可直接在 Onshape 中使用
什么时候用 DXF，什么时候用 STEP？
- DXF — 2D 轮廓加工（切割、钻孔）
- STEP — 3D 加工（型腔铣削、曲面加工）或需要在 CAM 中查看完整 3D 模型
检查点 2：你知道什么情况用 DXF、什么情况用 STEP 了吗？
如果你要切割一块铝板，应该导出什么格式？如果你要铣削一个有型腔的零件呢？
本章你学了什么
- CNC 铣床加工精密金属件
- 内角必须有圆角（等于刀具半径）
- 2D 用 DXF，3D 用 STEP 导出