​CNC铝件加工过程中，由于材料特性（铝质软、导热性强）、刀具选择、切削参数或机床精度等因素，容易产生多种外观缺陷。以下是常见问题、成因及解决方案的详细解析：
一、常见外观缺陷类型及成因
1. 毛刺（最常见）
表现：边缘或转角处残留不规则金属碎屑，手感刺手。
成因：
刀具钝化（刃口磨损＞0.02mm）导致切削不彻底。
进给速度过快（如＞800mm/min），铝屑未完全断裂即被带出。
材料硬度低（如 6061-T6 硬度≤120HB），切削时易产生塑性变形。
案例：加工铝合金法兰盘边缘时，若刀具后角过小（＜5°），易挤压材料形成毛刺。
2. 刀痕（纹路 / 振纹）
表现：表面出现规律性刀纹或振动波纹，影响美观。
成因：
刀具刚性不足（如长径比＞5 的小径立铣刀），切削时发生震颤。
主轴转速与进给速度不匹配（如转速 10000r/min 时进给速度＜200mm/min，导致过切）。
机床导轨间隙过大（＞0.03mm），加工时产生振动。
案例：铣削铝合金平板时，若未采用顺铣且余量不均，易出现明暗交替的刀痕。
3. 表面划伤
表现：线性沟槽或划痕，深度从轻微痕迹到可见凹痕不等。
成因：
夹具或工装设计不合理，装夹时划伤已加工表面（如金属夹具直接接触铝件）。
切屑堆积在加工区域，随刀具移动划伤表面（铝屑粘性大，尤其在加工 6063 铝时）。
操作人员佩戴手套油污沾染刀具，或未及时清理工作台杂物。
案例：加工铝合金壳体时，若夹具支撑块表面未做氧化处理，装夹时可能刮伤底面。
4. 塌陷 / 过切
表现：边缘或薄壁处局部凹陷，尺寸超差。
成因：
切削参数不当：吃刀深度过大（如＞3mm）或进给速度过高（＞1200mm/min），导致铝件弹性变形后被过切。
刀具磨损：端铣刀刀刃崩裂，切削时局部受力突变。
工件装夹不牢固（如压板未压紧），加工时发生位移。
案例：铣削厚度 2mm 的铝合金薄壁件时，若未采用真空吸附夹具，易因振动导致边缘塌陷。
5. 烧蚀 / 变色
表现：表面出现黑色或黄色斑块，局部材质碳化。
成因：
冷却不足：未使用切削液或喷嘴位置偏离切削区域，铝屑摩擦产热（铝熔点 660℃，易因高温变色）。
切削速度过高（如＞2000m/min），导致刀具与材料剧烈摩擦升温。
刀具涂层失效：如 TiAlN 涂层磨损后，刀具基体与铝发生粘结。
案例：高速切削铝合金轮毂时，若乳化液浓度过低（＜5%），易因散热不良造成表面烧蚀。
6. 气孔 / 砂眼（针对铸造毛坯加工）
表现：表面出现小孔或凹陷，内部可能连通蜂窝状缺陷。
成因：
毛坯铸造时气体未完全排出（如铝合金熔炼时除气不彻底）。
加工余量不足（如＜0.5mm），未切除铸造表皮缺陷层。
案例：加工铝合金压铸件时，若毛坯存在皮下气孔，铣削后表面可能露出孔洞。
二、解决方案与预防措施
1. 刀具优化
选择专用刀具：
铝用铣刀：采用大螺旋角（30°-45°）、疏齿设计，排屑顺畅（如 YAMAZAKI MAZAK 的 AL 系列刀具）。
刀具材料：优先选用金刚石涂层（DLC）或 PCD 刀具，硬度达 HV2000+，寿命是硬质合金的 5-8 倍。
定期换刀标准：
硬质合金刀具：连续加工 3 小时或切削距离达 5000m 后更换。
PCD 刀具：可加工 10 万件以上，通过光学显微镜检测刃口磨损（阈值＜0.01mm）。
2. 切削参数调整
关键原则：
精加工时采用顺铣，减少刀具对已加工表面的挤压。
薄壁件加工：采用 “分层切削”（每层 0.3mm）+“圆弧切入”，避免直角冲击导致变形。
3. 装夹与工装改进
柔性装夹方案：
真空吸盘：适用于大面积平面零件（如铝合金面板），吸附力可达 0.6MPa，避免刚性夹具压伤表面。
橡胶垫 / 尼龙夹具：在金属夹具与铝件接触处垫入软质材料，防止划伤（如厚度 2mm 的聚氨酯垫）。
装夹力控制：
使用扭矩扳手调节压板力度，薄壁件装夹力≤50N・m，避免压溃变形。
4. 冷却与排屑优化
高效排屑设计：
机床配置大流量排屑系统（如链板式排屑机，速度＞15m/min），及时清除铝屑。
内冷刀具应用：直径＞10mm 的钻头 / 铣刀采用中心冷却孔，切削液压力≥3MPa，直接冲刷切削区域。
切削液选择：
铝合金专用切削液：PH 值 6.5-7.5，含脂肪醇聚氧乙烯醚（润滑性强），如嘉实多 Hyspin AWS 32。
禁止使用含硫、氯添加剂的切削液，避免腐蚀铝件表面。
5. 毛坯质量管控
铸造毛坯检验：
采用 X 射线探伤检测内部气孔（灵敏度≥Φ2mm），加工余量预留 1.5-2.0mm 以切除缺陷层。
锻造毛坯预处理：
固溶时效处理（如 6061-T6 需 535℃保温 2 小时 + 水冷 + 170℃时效 8 小时），提高材料硬度均匀性。
三、检测与修复手段
1. 在线检测
加工中：使用触发式测头（如 Renishaw OMP60）实时测量尺寸，发现过切立即停机调整程序。
粗糙度检测：便携式粗糙度仪（如 Mitutoyo SJ-210）现场测量，Ra 值需控制在 1.6μm 以内（外观件要求≤0.8μm）。
2. 缺陷修复
轻微毛刺：
振动研磨：放入陶瓷磨料 + 抛光液，转速 200-300r/min，处理时间 15-30 分钟。
激光去毛刺：脉冲激光（波长 1064nm）精准去除，适合 0.1mm 以下微小毛刺。
较深划伤：
阳极氧化前填补：用铝合金焊丝（如 ER5356）氩弧焊修补，再打磨至 Ra≤3.2μm。
注意：修补后需重新进行表面处理（如氧化或电镀），避免色差。