优化产品外观降低铣削加工成本
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CNC 铣削加工是重要的产品加工方式之一，本篇文章将透过简单的图文介绍CNC 的加工方式，了解如何优化产品，同时降低成本，包含了圆角、倒角、设置、钻孔到文字的加工建议，设计师看完后绝对能对CNC有更进一步的认识！
关于CNC 铣床
CNC 是一种由电脑控制的铣削工具，透过刀具切削的方式将原料加工。先来看图了解一下个部分的名称：
主轴（Spindle）、刀具（Tool or Cutter）、工件（Part）、虎钳、夹具（Vise）、XYZ 运动轴（3 axes of motion）
cnc 铣床通常有3 个轴向：X：左右、Y：前后、Z：上下。
通常师傅会将待加工的「工件（Part）」先以「夹具（Vise）」固定，再固定在CNC 工作台上，机台上的「刀具（Tool、Cutter）」就能够以三个轴向自由切削物料。虽然还有更先进的4 轴、5 轴的加工机，但了解三轴铣床，是掌握制造工艺的第一步。
刀具（Tools）
CNC 加工领域中有许多类型的刀具，这里介绍几种基本的类型：
由左至右为平铣刀、牛鼻铣刀、球型铣刀、钻头。
平铣刀（Flat End Mill）：或称平底刀，是最常见的铣刀，可用于材料挖空和垂直壁的加工。
牛鼻铣刀（Bull Nose End Mill）：或称圆鼻刀，与平铣刀相似，但是转角处的半径较小，可提高刀具强度，适用于快速去除材料，或在工件上保留较小的底部半径。
球形铣刀（Ball End Mill） ：适合用于复杂的3D 形状，以及较大的底部半径加工。
钻头（Drill）：仅用于在零件上制作垂直孔。
低纵横比刀具（Low Aspect End Mills）
因为铣刀是悬臂，相同直径的铣刀长度每增加1 倍，「挠度（Deflection）」就会增加8 倍，需要大幅降低加工时间才能保证工件的精度。因此加工时通常会希望选择最短长度与最大直径的刀具，即为低纵横比刀具。
在下图可以看到，两个铣刀施加了相同的力，但右边的铣刀的长度是它的两倍，导致更大的挠度。
因此设计师在设计零件的时候，可考虑工件所需的铣刀长度，使用大直径的短铣刀将缩短加工时间，自然也能让零件的成本下降。
内圆角（Internal Fillets）
内圆角尽可能大，就可以使用大直径的刀具，就有助于减少加工时间。根据经验法则，R 应大于H 的1/3。因此一个12 毫米深的凹槽，应使用至少4 毫米的内圆角，当然也可以设计较小的内部圆角，但是零件成本也会相对增加。
圆角细节（Fillet Specifics）
依照自己所用的刀具尺寸，尽可能维持较大的内圆角半径，这样当刀具移动到角落时，就不会迅速增加其切削量，而导致刀具断裂。因此如果使用的工具是直径10 mm 的铣刀（半径5 mm），零件角落的圆角就要比较大些，例如6 mm。
狗骨型角（Dog Bone Corners）
如果接合的零件必须有一个方形角，则应使用狗骨型角。保持圆角切割的直径尽可能大。
特征高度（Feature Height）
加工特征的高度应小于宽度的4 倍。高瘦的外观将在加工过程中剧烈振动，导致较差的公差和表面光滑度。
螺孔（Tapped Holes）
通孔（thru hole）比盲孔（blind hole） 更好加工，因为通孔可把切屑排出。但要注意攻牙的深度不要超过孔径3 倍，超过不但不会增加强度，反而难以制造和穿入紧密物件。
另外同一种攻牙器很难将螺纹攻到孔的最底部，需要技师更换。因此盲孔的深度需多延伸直径的0.5 倍，
原料尺寸（Stock Size）
设计师可跟供应商联系取得型录，确保成品零件适用现成的原料尺寸。
为了让夹具能够抓住，材料下方需留出3mm 的距离，并且至少多保留1mm 的距离，才会有多余可以空间加工，确保零件外观良好且尺寸精确。
倒角与去毛边（Chamfer and Deburr）
如果零件上需要锐利边角，只需在电脑工程图上标记为「断边」即可，技师将可以对该边缘去毛边。
当你确实需要特定尺寸时才需要倒角建模，若是使用45 度倒角，就可以使用最常见的刀具，而且不同宽度的倒角都可以使用同一工具制作。
减少「架机」（Reduce Setups）
每次将零件固定在夹具并定位时，称为「架机」。减少架机次数就可减少加工时间，是减少成本最重要的关键之一。
由于三轴CNC 所有刀具路径都来自垂直方向，要加工侧面就需要把工件从夹具取下翻面，需要人力且会花费一些时间，并且会带来出错的机会。
外圆角（Fillet External Corners）
你可以在零件的所有外边角都导小圆角，不会增加任何成本。这样可以减少锋利的边缘，并消除容易损坏或刮擦其他零件的弱角。
用凸台增加平整度（Bosses for Tight Tolerance Areas）
如果产品底面需要很高的平整度，建议设计面积较小的小凸台，这样可以缩小需要低公差的面积，可以较轻松地调整零件以满足所需的公差。
钻孔（Drilling）
钻头深度应小于孔径的6 倍，否则需要特殊工具，或是需从工件的两侧钻孔接合，不过接合处可能会有误差。非必要别指定平底的孔，不但不容易加工，也需要特别的刀具。
底边圆角（Bottom Edge Fillets）
在底部很深的情况下，要避免沿着凹槽底部导角，因为可能很难制造，如果需要的话，请选择牛鼻铣刀的常见刀角半径，可以让技师在加工时有一定的灵活性。若不确定使用的刀具，则尽量加大圆角。
边缘折角（Fillets for Edge Breaks）
不要在零件的顶面边缘倒圆角， 因为加工需要特别针对此圆角半径的工具，或需要用球形铣刀缓慢处理曲面，可以的话改用较容易加工的C 角，可降低成本。
边缘钻孔（Edge Drilling）
尽量确保钻头的整个直径在工件内，否则钻孔可能会破裂，并且表面平滑度将变差。如果必要，可以先钻孔，然后再削至孔的部分。
3D 曲面（3D Surfaces）
CNC 要切削复杂曲面，需要用较大的球形刀缓慢地来回处理，加工速度非常慢。
内凹转角（Undercut）
通常很难加工且需要特殊刀具，或者将要重复架机达成。如果绝对必要的话，内凹量要尽量少。
文字和字母（Text and Letters）
尽量避免设计凸起的文字，以可用V 型刀切削的内凹文字取代。要加工出凸起的文字需要切削周围所有材料，而且文字通常有许多方形内角，需要非常小直径的铣刀才能加工。
不良零件范例（Bad Part Example）
以下为设计不佳的零件，它有3 面造型，因此需要3 次架机才能制成，另外它的内圆角（internal fillets）小，不容易加工速度也较慢，可能需要其他特殊工具协助。而所有边角都导圆角，将需要3D 曲面处理或专用工具来实现。
将不良零件优化（Redesigning A Bad Part into a Good Part）
删除所有顶面与底面圆角，再增加内圆角直径，可以的话建议减少架机次数，将原本侧面的孔洞变成可在第一次架机加工的插槽。
以上大致简单介绍了CNC 加工流程以及需要注意的地方，让设计师了解适合的加工方式，并顺利运用在自己所设计的产品上，更容易制造。不过，实际上CNC 加工的成本还很大程度受到材料硬度、精度的影响，还是需要经过与工厂量产会议过后实际确认喔！