CNC 加工中的圓角：如何選擇半徑、降低成本並與倒角比較

圓角在 CNC 加工 中是功能性特徵，而非裝飾性特徵。其半徑與位置會影響刀具選擇、循環時間與零件強度，特別是在內部角落，因為切削刀具限制了可生產的形狀。本指南說明圓角是什麼、如何加工、與 倒角 的比較，以及如何選擇兼顧性能與成本的半徑。

CNC 加工中的圓角 [圖片來源：https://www.shutterstock.com/ AI 編輯]

CNC 加工中的圓角是什麼？

在工程設計中，圓角是兩個表面或邊緣之間的圓滑過渡，由半徑 R 定義（例如 R2 mm 或 R0.125 in）。

圓角用於：

● 減少角落的應力集中（提升疲勞性能）

● 提升可製造性，特別是在立銑刀幾何形狀限制的內部角落

● 創造更平滑的過渡，以獲得更好的配合、接觸或流動性

CNC 加工零件中的內部與外部圓角

內部與外部圓角在 CNC 加工中因不同原因而設計。內部圓角主要受 切削刀具 限制，而外部圓角通常較容易加工。理解此差異有助於設計師選擇符合性能需求且不會不必要增加成本的半徑。

CNC 零件中的內部與外部圓角 [圖片來源：https://www.shutterstock.com/ AI 編輯]

內部圓角：刀具限制與成本影響

CNC 加工對內部圓角設計最為敏感，因為內部圓角直接受切削刀具幾何形狀限制。實際上，最小圓角半徑由刀具直徑、刀具伸長與口袋深度決定，而非 CAD 偏好。內部角落圓角半徑由立銑刀直徑、刀具伸長與口袋深度設定。

內部圓角常出現在口袋、槽與型腔中，因為銑刀是圓形，無法產生完全尖銳的內角。對於典型銑削特徵，最小內部圓角半徑也取決於口袋深度、刀具伸長與剛性（長徑比）。

較小的內部圓角通常會增加成本，因為需要更小的刀具，這通常會：

1. 以較慢進給運行並增加循環時間

2. 剛性較差，更容易產生撓曲與表面瑕疵

3. 磨損更快（且更容易斷裂），增加刀具風險與更換次數

例如，指定 0.5 mm 內部圓角可能需要微型立銑刀。較小的刀具通常會增加循環時間（更慢進給與更輕切削）並提高刀具斷裂風險，特別是在硬材料或深口袋中。

外部圓角：使用案例與設計優勢

外部圓角應用於外部邊緣與角落，通常較不受刀具幾何限制。常用於：

● 提升邊緣耐用性並減少暴露角落的崩裂

● 移除尖銳邊緣以確保安全操作

● 以平滑過渡提升外觀

● 減少裝配時的勾住與輕微干涉

外部圓角通常可用更大、更堅固的刀具加工，因此比緊密內部圓角更快且更便宜。通常用於耐用性、安全性、人體工學或外觀，而非製程需求。

內部與外部圓角的關鍵差異摘要如下：

CNC 加工零件中圓角的常見位置

圓角在 CNC 加工零件中很常見，特別是在：

● 口袋與槽角落 （由立銑刀幾何形狀驅動）

● 肋到壁與凸台到壁的過渡（減少應力集中並改善負載傳遞）

● 法蘭與外殼過渡 （強度與幾何形狀平滑變化）

● 安裝特徵與承載角落（疲勞與耐用性改善）

由於 CNC 切削刀具為圓形，圓角通常無法避免—特別是在內角。設計師應及早規劃圓角半徑，因為正確的半徑可改善可製造性、強度與成本效益。

倒角與圓角：關鍵差異

倒角與圓角都會修改邊緣，但它們解決不同的問題。用圓角減少應力與平滑過渡；用倒角快速破邊、導引與降低加工複雜度。

倒角與圓角 [圖片來源：https://www.shutterstock.com/ AI 編輯]

倒角與圓角的幾何差異

圓角是由半徑定義的圓滑邊緣或角落。

倒角是由角度與尺寸定義的平坦斜邊（例如 1 mm × 45°）。

圓角與倒角的功能目的

使用圓角時：

● 減少應力集中很重要

● 疲勞性能很重要

● 需要表面間的平滑過渡

● 內部幾何形狀需要匹配可用刀具

使用倒角時：

● 需要快速破邊/去毛邊

● 想要裝配導引（例如緊固件）

● 想要簡單、低成本特徵

在圓角與倒角強度方面，圓角通常透過平滑幾何過渡處的應力分布，更有效地減少應力集中。當空間允許有意義的半徑時，這有助於延遲循環負載零件的疲勞裂紋萌生。

CNC 製程中圓角的加工方式

在 CNC 加工中，圓角是在正常銑削操作中創造的—通常不是獨立的精加工步驟。圓角是故意設計的，但在大多數應用中受刀具限制，取決於加工口袋、槽或輪廓的刀具直徑與幾何形狀。因此，可達到的圓角尺寸受刀具直徑、刀具伸長與加工策略限制。

理解這些限制有助於設計師選擇符合標準刀具的實際半徑，改善可製造性並避免不必要的加工複雜度。簡言之，內角半徑銑削主要由刀具尺寸與可及性決定，而非僅由理論幾何形狀決定。

加工圓角常用的 CNC 刀具

以下是加工圓角常用的一些刀具

加工圓角常用的 CNC 刀具 [圖片來源：https://www.shutterstock.com/]

1. 平端銑刀

平端銑刀是 CNC 銑削內角最常用的刀具。對於典型銑削內角，可達到的最小內角半徑約為刀具半徑。換言之，立銑刀角落半徑有效設定了單次走刀可銑削的最小內角。因此，立銑刀角落半徑成為在無二次製程下可銑削多尖銳內角的限制因素。選擇標準刀具尺寸有助於減少循環時間、提升剛性，並簡化 CNC 編程 與刀具路徑規劃。

2. 圓角立銑刀

圓角立銑刀在刀尖有小半徑。用於提升邊緣強度、減少崩裂，並降低角落磨損，相較於尖角立銑刀—特別是需要一致邊緣耐用性的零件。

3. 球端銑刀

球端銑刀常用於 3D 圓角與複雜曲面。其球形輪廓創造平滑過渡，但加工通常比平端銑刀慢，特別是對小半徑。

4. 成型刀具

成型刀具是專用刀具，可一次切削固定半徑的圓角。最常用於大量生產或可重複幾何形狀，當固定半徑與短循環時間使客製刀具成本合理時。

加工限制與最小圓角半徑

圓角半徑受限於：

● 刀具直徑

● 刀具長徑比與刀具伸長

● 材料硬度

● 機台剛性

CNC 加工圓角半徑的實用建議：

● 選擇最大可行的圓角半徑。

● 在零件中保持內部圓角一致。

● 較小圓角半徑會顯著增加加工複雜度與整體製造成本。

建議內部圓角半徑與口袋深度對照

經驗法則：隨著口袋深度增加，銑削內角半徑應增加，以允許更大、更堅固的刀具並減少循環時間。

CNC 加工零件的圓角設計指南

在 CAD 中，圓角通常透過邊緣或特徵工具添加，指定半徑。對於 CNC 加工，關鍵是所選半徑應符合實際刀具尺寸—一致、標準的半徑可減少換刀並簡化 CAM 編程。

工程中的圓角 [圖片來源：https://www.shutterstock.com/ AI 編輯]

良好的圓角設計可平衡強度、刀具可及性與製造成本。使用一致、實用的半徑使零件更易加工，並提升長期性能。

CAD 模型中的圓角半徑選擇

在 CAD 中標註圓角時，設計師應考慮刀具限制與業務需求，以避免不必要的加工複雜度。

● 加工：使用標準圓角半徑值，確保無需特殊刀具，可利用熟悉的立銑刀尺寸。

● 使內部圓角半徑在零件中保持一致，以簡化 CAM 編程並減少換刀。

● 避免微圓角—非常小的半徑通常會增加循環時間與刀具磨損，而無法提升功能。

● 根據市場上可買到的刀具選擇圓角尺寸，可使用標準刀具高效加工所選半徑。

● 根據口袋深度與刀具可及性調整內部圓角半徑。

提升 CNC 可加工性與零件強度的設計技巧

除了基本半徑選擇外，應策略性使用圓角以提升加工穩定性、結構完整性與零件品質。

1. 盡可能增加內部圓角半徑，以便使用更大、更堅固、剛性更強的切削刀具。

2. 避免混用多種圓角尺寸，因為會增加編程難度與加工成本。

3. 在承載區域使用圓角，而非尖角，以減少應力集中並提升疲勞壽命。

4. 在圖面上圖示標註關鍵圓角尺寸，特別是強度或配合有功能要求之處。

5. 預先規劃圓角，設計好的圓角將提升 CNC、結構性能與經濟性。

常見圓角設計錯誤與修正

● 錯誤：同一零件使用過多不同半徑。

   修正：在功能允許下統一半徑，以減少換刀、CAM 複雜度與循環時間。

● 錯誤：在深口袋中指定小圓角。

   修正：增加內角圓角半徑或重新設計特徵，以提升刀具剛性並降低加工風險。

● 錯誤：設計後期才添加圓角，導致重工。

   修正：在 CAD 初期就規劃圓角，並在首次可製造性設計審查時即對齊標準刀具。

● 錯誤：要求內部尖角卻無二次製程。

   修正：必要時指定放電加工/角落清角，或重新設計為允許半徑以控制成本與交期。

CNC 加工何時使用圓角

圓角不只是外觀。在 CNC 加工中，它們通常為刀具進入所需，也可依應用提升強度、疲勞壽命與操作性。

1. 關鍵內角為可加工性所需圓角

任何 CNC 加工的內角都應有圓角，因為圓形切削刀具無法做出尖銳交點。零半徑內角只能透過放電加工等二次製程完成，會增加成本與交期。對於一般 CNC 加工，內部圓角是可製造幾何形狀的基本要求。

2. 圓角減少應力集中並提升零件壽命

圓角透過平滑尖銳幾何過渡來減少應力集中。這對高負載零件、疲勞負載零件與薄壁結構特別不利，尖角可能導致裂紋或早期失效。使用適當尺寸的圓角可提升使用壽命、可靠性與耐用性。

3. 可選圓角使用案例，改善操作、裝配或外觀

美觀需求也可透過圓角設計來滿足，以提升操作安全性與視覺品質。它們消除尖銳邊緣、表面間過渡更平滑，並提升成品零件的整體外觀與質感。

CNC 加工圓角成本考量

CNC 成本直接取決於圓角設計。讓我們深入討論。

圓角尺寸與一致性如何影響 CNC 加工成本

以下情況會增加成本：

● 圓角半徑非常小

● 使用多種圓角尺寸。

● 需要特殊刀具

● 需要額外刀具移動。

較大圓角使生命週期時間與編程更簡單。

圓角與倒角的成本權衡

圓角可提供更好的機械性能。倒角與圓角的選擇必須在成本與功能間取得平衡。

● 加工更快。

● 需要更簡單的刀具。

● 編程稍微容易

JLCCNC 的高精度 CNC 圓角加工

JLCCNC 的圓角 CNC 加工能力：

● 最小內部圓角半徑： R0.5 mm （深度 ≤3 mm）。

● 依口袋深度的預設內角能力：對於口袋深度 H (mm)，我們的標準銑削方法通常遵循

R≈(H/10)+0.5，D≈H/5

其中 R 為最小內角半徑，D 為建議立銑刀直徑 (mm)。

● 基於刀具的圓角範圍：我們根據特徵深度選擇刀具直徑與伸長；較大半徑可使用更堅固的刀具、更快的加工與更好的一致性。

● 尖角需求：若必須保留尖銳內角，我們可支援 放電角落清角 等二次製程，或建議使用半徑的設計修改以降低成本。

完整的半徑-深度規則與刀具直徑對照，請參閱我們的 CNC 加工設計指南。

結論

圓角可提升 CNC 零件的耐用性與可加工性，特別是在受刀具限制的內角。為控制成本，選擇最大實用半徑，並在零件中保持半徑一致。在應力關鍵過渡處使用圓角，主要需要簡單破邊或裝配導引時使用倒角。

常見問題

CNC 加工中的圓角是什麼？

圓角是由半徑 R 定義的圓角，用於取代 CNC 加工零件上的尖銳邊緣。

CNC 加工可達到的最小圓角半徑是多少？

可達到的最小內部圓角半徑取決於口袋深度與刀具可及性。一般基準為，深度 ≤ 3 mm 可達 R0.5 mm；更深特徵通常需要更大半徑以維持刀具剛性與製程穩定性。

為什麼小圓角會增加加工成本？

較小半徑需要更小立銑刀，且通常需要更長刀具伸長，降低剛性。這通常導致更慢進給、更多走刀、更高刀具磨損與更長循環時間，增加整體成本。

若需要尖角內角，該如何設計？

標準銑削無法做出真正的尖銳內角。若尖角對功能至關重要，請指定放電加工或角落清角等二次製程，或重新設計為允許內部半徑以降低成本與交期。

為什麼 CNC 加工的內角需要圓角？

因為銑刀是圓形，CNC 加工無法在無二次製程（如放電加工）下做出完全尖銳的內角。

倒角與圓角：哪個更好？

圓角更擅長減少應力與提升疲勞壽命。倒角通常更適合快速破邊、導引與降低加工成本。

圓角如何加工？

圓角使用立銑刀（平頭、圓角或球頭）加工，取決於半徑與表面幾何形狀。

圓角比倒角貴嗎？

通常是的—小或不一致的圓角半徑會增加循環時間與換刀。倒角通常加工更快更便宜。