cnc三轴加工介绍

CNC三轴加工是指机床的X、Y、Z 三个线性坐标轴联动，通过控制刀具在这三个坐标轴方向的移动，实现对五金零件的铣削、钻孔、攻丝、开槽等切削加工的工艺。它是CNC加工中最基础、应用最广泛的类型，适用于绝大多数结构不复杂的五金零件加工，广泛应用于机械制造、电子、汽车、模具等行业。

一、 三轴加工的核心运动原理

CNC 三轴机床的三个坐标轴定义如下：

X 轴：工作台左右水平移动方向，决定零件在横向的加工位置；

Y 轴：工作台前后水平移动方向，决定零件在纵向的加工位置；

Z 轴：主轴（刀具）上下垂直移动方向，决定刀具的切削深度和抬刀高度。

加工时，控制系统根据编写的 G 代码指令，驱动 X、Y 轴联动实现刀具在水平面内的轨迹运动，Z 轴单独或配合 X、Y 轴运动实现切削深度的控制。刀具的运动轨迹可以是直线、圆弧或复杂曲线，但无法加工零件的倒扣面或复杂型腔的侧面（这类结构需要四轴、五轴加工）。

二、 常见的三轴加工设备类型

立式三轴加工中心这是最常见的三轴加工设备，主轴垂直于工作台，刀具自上而下进行切削。它的优势是装夹方便、排屑顺畅、操作视野好，适合加工板类、盘类、箱体类零件，比如机械支架、设备外壳、模具的上模仁等。部分立式加工中心配备自动换刀库，可实现多工序连续加工，提升效率。

卧式三轴加工中心主轴平行于工作台，工件装夹在工作台上后，可从侧面进行切削。它适合加工箱体类零件的多个侧面，但装夹和操作相对复杂，占地面积较大，一般用于批量生产的中型、大型零件加工。

小型三轴雕刻机 / 铣床体积小、成本低，主轴转速高，适合加工小型精密零件，比如电子元件的五金支架、首饰模具、小型标牌等，常用于小批量试制或个性化加工。

三、 三轴加工的典型适用场景

三轴加工能覆盖大部分常规五金零件的加工需求，具体适用场景包括：

平面加工：铣削零件的上表面、台阶面，保证表面平整度和尺寸精度；

轮廓加工：铣削零件的外轮廓、内轮廓，比如方形孔、圆形孔、异形槽等；

孔系加工：钻孔、扩孔、铰孔、攻丝，完成零件上的螺纹孔、定位孔加工；

简单型腔加工：铣削深度不大、无倒扣的型腔，比如模具的简单凹槽、零件的减重槽等。

需要注意的是，对于带有倒扣、复杂曲面或需要多面加工的零件，三轴加工无法一次完成，需要多次装夹或更换四轴、五轴加工设备。

四、 三轴加工的核心工艺要点

加工顺序规划遵循 “先粗后精、先面后孔、先外后内” 的原则。粗加工阶段大切削量、快进给，快速去除大部分余量，预留 0.1~0.5mm 的精加工余量；精加工阶段小切削量、高转速，保证零件的尺寸公差和表面粗糙度。

刀具选择根据加工特征选择合适的刀具：铣削平面用平底立铣刀，铣削圆弧或曲面用球头铣刀，钻孔用麻花钻，攻丝用丝锥，开槽用键槽铣刀。刀具的材质需匹配加工材料，比如加工铝合金用高速钢刀具，加工不锈钢用硬质合金刀具。

装夹与对刀

装夹时需保证定位基准准确，常用平口钳、真空吸盘、专用工装夹具固定工件，夹紧力适中，防止工件变形或松动；

对刀是关键步骤，需校准刀具在 X、Y 轴的坐标原点和 Z 轴的刀具长度，确保加工坐标精准，避免出现尺寸偏差。

切削参数设置

主轴转速：根据刀具直径和材料硬度调整，直径越小、材料越软，转速越高；

进给速度：粗加工进给速度高，精加工进给速度低，防止刀具磨损和零件表面粗糙；

切削深度：粗加工切削深度大，精加工切削深度小，一般不超过 0.5mm；

切削液使用：根据材料选择切削液类型，起到冷却、润滑、排屑作用，减少刀具磨损。

五、 三轴加工的优缺点

优点

设备成本低、操作简单，是大多数五金加工企业的基础配置；

加工精度能满足常规零件需求，一般可达 ±0.01~±0.05mm；

编程难度低，简单零件可手动编程，复杂零件用 CAM 软件快速生成刀路。

缺点

无法加工倒扣面和复杂曲面，对多面加工零件需要多次装夹，降低效率；

加工复杂零件时，工序周转时间长，容易产生装夹误差。