CNC加工技術以其快速、高效、精確且功能多樣的特點，廣泛適用於各種軟硬工程材料，如金屬、塑料、半導體和彈性體等，無論是用於原型製造還是生產功能完善的終端產品，都能展現其卓越的性能。在CNC數控加工項目中，所使用的材料對項目的成功和所生產零件的功能性具有決定性的影響。因此，在數控加工過程中，材料選擇這一環節顯得尤為關鍵，必須予以謹慎的決策。
CNC加工項目的合適材料取決於多個因素和要求。例如，您是否需要一種具有卓越機械性能的材料？另一方面，是否需要優先考慮高生產速度？通常情況下，這些因素的綜合考量往往決定了材料的適用性。儘管以下列出的因素並非窮盡無遺，但它們為CNC加工材料的選擇提供了堅實的參考基礎。
材料選擇過程
要成功地為數控加工選擇材料，可以遵循以下基本步驟：
- 第 1 步 – 確定材料要求。 考慮材料應具備的特性，如功能性、電氣性能、強度和硬度，以確定更適合項目的候選材料。此外，還要考慮到零件的使用環境和暴露條件。
- 第 2 步 – 確定潛在的材料選項。 根據您的要求（包括設計規格）整理出所有合適的材料。
- 第 3 步 – 選擇更合適的材料。選擇能滿足更多要求的材料。有時需要做出折衷，例如，為了確保零件的質量，選擇加工性能好的材料，而不是成本更低的材料。
CNC加工材料特性
以下是為CNC加工項目選擇合適材料時需要考慮的重要因素：
零件應用
這是選擇數控製造材料時更基本、更重要的考慮因素之一。不同的應用場景對材料的需求迥異。與用於建築結構支撐的零件相比，用於航空航天的零件必須重量輕。例如，3.3211 鋁因其良好的強度重量比而廣泛應用於航空航天工業。
應用領域直接決定了所需材料的物理特性，如拉伸強度、強度重量比、抗裂性、剛性或柔性等。一般而言，較重的材料能夠承受更大的應力，但在對重量敏感的應用中，則必須優先考慮那些具備優良強度重量比的輕質材料。例如，1.0503和1.0038號鋼屬於相對較重的材料，而像3.3206號鋁這樣的鋁合金則屬於較輕的材料。
使用環境
零件的使用環境是決定材料的關鍵因素。工作條件包括溫度、苛刻的化學物質、紫外線輻射、與水的持續接觸甚至火焰情況。因此，所選材料的熔化溫度必須安全地高於工作溫度。否則，零件在暴露於高工作溫度時可能會發生結構變化。
此外，所選零件還必須能夠承受加工過程中產生的熱量。1.4404 鋼具有很強的耐熱性，至高可達 861°C。在一定程度上，準確預測材料在室內使用時的溫度或濕度條件，是很容易的。因此，選擇材料就變得更加容易。
但是，在室外應用中，建議選擇不鏽鋼等既能承受高濃度濕氣和生鏽，又能保持外觀和結構的材料。此外，戶外更容易出現極端天氣變化，這可能會導致某些材料的結構變形。
尺寸穩定性和公差
在航空航天等行業，部件的精度和穩定性至關重要。這些行業要求材料必須具備出色的尺寸穩定性，即低變形系數，以確保部件在各種極端環境下都能保持精確的尺寸和形狀。不同的材料對切削工具產生的力有著不同的反應，因此，所選材料必須能夠滿足行業所規定的嚴格公差要求。
例如，鋁的機加工性能高，因此可以用這種材料生產公差非常大的零件。然而，值得注意的是，公差的減小往往伴隨著生產成本的增加。因此，在對尺寸公差要求不是特別嚴格的情況下，適當放寬公差標準可以有效地降低加工零件所需的時間和費用。
導電性
某些材料，如銅和銀，是極好的導體。另一方面，聚四氟乙烯則是良好的絕緣體。對於電氣應用零件，材料的選擇取決於零件所需的電氣性能。因此，考慮所選材料的導電性，這至關重要。金屬通常是良好的導電體，而塑料通常是良好的絕緣體。
可加工性
當面臨大批量或成批生產零件的需求時，選擇易於加工的材料將顯著減少生產時間和成本。鋁和黃銅等材料以其優良的加工性能而著稱，相較於強度更高的工具鋼，它們在加工過程中強度更高。當生產數量較少且產品週轉時間較為靈活時，可以考慮選擇可加工性稍低的材料。加工這類材料需要更多的資源、時間和精力。
需要注意的是，可加工性能是選擇材料時的次要考慮因素，不應以犧牲其他核心考慮因素（如零件應用）為代價。
外觀
在選擇材料時，美觀通常不是首要考慮因素。但在某些情況下，它卻非常重要。對於某些產品來說，物理外觀將決定消費者對這些產品的普遍接受程度。消費品可能需要特定的物理特徵，如顏色或光滑的表面光潔度。
金屬在加工後通常具有良好的表面光潔度，因此在拋光時需要的工作量較少。塑料通常有不同的顏色，而金屬則需要經過後處理才能著色。
材料成本
有時，適合零件的材料價格昂貴，購買這種材料的價格遠遠超出了生產預算。在這種情況下，我們必須審慎地探索低成本材料的替代選項。然而，在選擇替代材料時，必須細緻地評估其功能性、強度、硬度、化學耐受性、電氣性能等關鍵屬性，以確保所選材料能夠作為更適宜材料的可行且經濟的替代品。以鋼1.4571為例，它不僅擁有卓越的耐磨性和耐腐蝕性，還具備良好的機加工性能。
但是，它的價格是同樣具有出色耐磨性的 1.7131 鋼的兩倍。對於主要考慮耐磨性的應用，鋼 1.7131 是鋼 1.4571 的更佳替代材料。
可用性
在為數控加工選擇材料時，可用性是一個重要的考慮因素。有時，合適的材料的供應量可能不足以維持生產。另一方面，採購這種材料也可能很困難。明智的做法是選擇符合功能要求且隨時可用的材料，尤其是在零件需要大量生產的情況下。易於獲得的材料可確保數控加工在盡可能短的時間內高效完成。
結論
材料的選擇對產品生命周期的每一個環節都產生著深遠的影響，從初始的原型設計到全面的生產流程，再到零件在應用場景中的表現。為了確保產品能夠達到更優性能，選擇正確的材料顯得尤為關鍵。
因此，在啟動數控加工操作之前，材料選擇是一個不容忽視且需要深思熟慮的重要步驟。通過綜合考慮上述因素，我們能夠更精準地篩選出更適合零件需求的材料清單，從而做出明智且審慎的決策。