FreeCAD 到 CAM 加工任务单¶

本页面帮助读者在 FreeCAD 建模和导出完成后，理解如何为零件规划 CAM 加工任务，并为后续 G-code 学习做好准备。

练习目标¶

完成本练习后，读者应能理解：

CAM 前置准备: 建模完成后需要检查哪些内容才能进入 CAM
加工任务拆解: 如何将一个零件的加工需求分解为若干工序
刀具与参数选择: 根据零件特征（平面、通孔、圆角）选择合适的刀具和加工参数
加工顺序规划: 为什么先粗加工后精加工、先面后孔
与 G-code 的衔接: CAM 生成的刀路如何转化为 G-code 指令

零件设定¶

本练习延续 V5A 的零件。

零件参数¶
参数	值
长度	100 mm
宽度	60 mm
厚度	10 mm
中心孔直径	20 mm
材质	铝合金（6061-T6）
加工方式	3 轴 CNC 铣床

注意：以上尺寸和材质仅用于学习目的，不是工程图纸。实际加工请参考专业工艺文件。

CAM 前置检查¶

在进入 CAM 之前，需要确认以下条件。

CAM 前置检查表¶
检查项	为什么重要	检查方法
模型是闭合实体	CAM 软件需要实体模型计算刀路	在 FreeCAD 中确认模型树显示 Solid
尺寸已确定	加工参数（切削深度、进给）与尺寸相关	对照尺寸要求确认
坐标原点清晰	原点位置影响 G-code 的坐标值	确认原点在零件的哪个角或中心
材料已选定	不同材料的切削参数差异很大	确定材质（铝合金/钢/塑料）
机床能力已知	机床行程、主轴转速限制加工方案	了解机床的最大行程和最高转速
夹具方案可行	零件如何固定影响加工顺序	考虑用虎钳、压板或真空吸盘

加工任务拆解¶

对于本零件，典型的加工任务拆解如下。

工序 1：顶面粗加工¶

目的：去除毛坯余量，使顶面接近目标高度。

加工区域：整个 100 mm × 60 mm 顶面

推荐策略：

刀具：平底立铣刀，直径 10 mm
主轴转速：8000 RPM（铝合金）
进给速度：1200 mm/min
切削深度（Z 向）：2 mm/层
总厚度去除：从毛坯 12 mm 加工到 10 mm，去除 2 mm
步距（XY 向）：6 mm（刀具直径的 60%）

刀路类型：平行铣削或等高轮廓铣削

工序 2：顶面精加工¶

目的：达到最终尺寸精度和表面质量。

加工区域：整个顶面

推荐策略：

刀具：平底立铣刀，直径 8 mm
主轴转速：10000 RPM
进给速度：800 mm/min
切削深度（Z 向）：0.5 mm（最后一次精加工）
步距（XY 向）：0.5 mm（小步距获得好表面）

工序 3：中心孔加工¶

目的：加工直径 20 mm 的通孔。

加工区域：圆孔区域

推荐策略：

刀具：钻头，直径 20 mm
主轴转速：2500 RPM
进给速度：100 mm/min
加工方式：直接钻孔（孔径较小，无需螺旋铣）
深度：贯穿（Through all）

替代策略 （如没有 20 mm 钻头）：

粗加工：先用 10 mm 钻头打中心孔
精加工：用 20 mm 平底立铣刀螺旋铣削扩孔

工序 4：圆角倒角（可选）¶

目的：去除锐边，防止割伤或应力集中。

加工区域：顶面四条边缘

推荐策略：

刀具：倒角刀（Chamfer mill）或圆角刀
主轴转速：6000 RPM
进给速度：500 mm/min
倒角尺寸：1 mm × 45°

加工顺序逻辑¶

为什么是这个顺序？

先面后孔 - 平面是基准，先加工平面再加工孔可以确保孔的位置精度 - 如果先钻孔，铣平面时可能破坏孔口
先粗后精 - 粗加工去除大部分材料，但表面粗糙 - 精加工只去除少量材料（0.1-0.5 mm），获得最终精度 - 反过来做：精加工后再粗加工会破坏已精加工的表面
先主后次 - 顶面和孔是主要特征，倒角是次要特征 - 次要特征加工时若出错，不影响主要功能

加工工序流程图¶

刀具与下切深度图¶

刀具与参数参考表¶

刀具参数参考表¶
工序	刀具类型	直径	转速	进给速度	切削深度	步距
顶面粗加工	平底立铣刀	10 mm	8000 RPM	1200 mm/min	2 mm	6 mm
顶面精加工	平底立铣刀	8 mm	10000 RPM	800 mm/min	0.5 mm	0.5 mm
中心孔	钻头	20 mm	2500 RPM	100 mm/min	贯穿	不适用
倒角（可选）	倒角刀	6 mm	6000 RPM	500 mm/min	1 mm	不适用

注意：以上参数为学习参考值，实际加工需根据机床、刀具、材料调整。高速加工请遵循安全规程。

Worksheet 填写区¶

以下内容由读者根据实际加工情况填写。

零件信息¶

零件名称: ________________________________
材质: ________________________________
毛坯尺寸: ____ mm × ____ mm × ____ mm
目标尺寸: ____ mm × ____ mm × ____ mm
填写日期: ____年____月____日

机床信息¶

机床型号: ________________________________
最大行程: X ____ / Y ____ / Z ____ mm
最高主轴转速: ____ RPM
刀库容量: ____ 把

工序 1：顶面粗加工（填写）¶

工序 1 填写表¶
项目	内容
加工区域
刀具类型
刀具直径	____ mm
刀具编号（刀库）	T____
主轴转速	____ RPM
进给速度	____ mm/min
切削深度（Z 向每层）	____ mm
步距（XY 向）	____ mm
刀路策略
预估时间	____ 分钟

工序 2：顶面精加工（填写）¶

工序 2 填写表¶
项目	内容
加工区域
刀具类型
刀具直径	____ mm
主轴转速	____ RPM
进给速度	____ mm/min
切削深度	____ mm
步距	____ mm
预估时间	____ 分钟

工序 3：孔加工（填写）¶

工序 3 填写表¶
项目	内容
孔直径	____ mm
刀具类型
主轴转速	____ RPM
进给速度	____ mm/min
加工方式
预估时间	____ 分钟

检查清单¶

[ ] 先面后孔（平面加工在孔加工之前）
[ ] 先粗后精（粗加工在精加工之前）
[ ] 换刀顺序合理（尽量减少换刀次数）
[ ] 夹具不会与刀具干涉
[ ] 加工顺序已优化（减少空行程）
[ ] 刀具长度补偿已设置
[ ] 工件坐标系（G54）已设定
[ ] 主轴转速不超过机床上限
[ ] 进给速度适合当前刀具和材料
[ ] 已模拟刀路（如有条件）

问题记录¶

问题与解决¶
问题描述	解决方法	是否解决

与 G-code 的衔接¶

CAM 软件在完成上述刀路计算后，会生成 G-code 程序。读者可以继续阅读 G-code 路径可视化：从指令到动作，理解：

G00/G01：快速定位和直线插补（对应粗加工和精加工的直线刀路）
G02/G03：圆弧插补（对应圆孔的螺旋铣削）
G81/G83：钻孔循环（对应中心孔加工）
M03/M05：主轴启动/停止（对应每次换刀和加工结束）

理解 CAM 任务规划有助于读者在读到 G-code 时，知道这段代码对应的是哪个工序。

如果你有 FreeCAD 经验，可以参考 FreeCAD Path Workbench 入门：从 Job 到 G-code 使用 FreeCAD 内置的 Path Workbench 实际生成 G-code。

进阶思考¶

如果零件厚度改为 20 mm，加工策略需要改变吗？ - 顶面粗加工的层数会增加（从 1 层增加到更多层） - 中心孔仍为通孔，但钻孔深度增加，可能需要啄钻（Peck drilling）
如果要求孔的位置公差 ±0.05 mm，需要增加什么工序？ - 可能需要先钻小孔（如 10 mm），再用铰刀精加工到 20 mm - 或者使用坐标镗床进行精加工
如果机床没有 20 mm 钻头，如何用立铣刀加工这个孔？ - 使用螺旋铣削（Helical interpolation）：刀具沿螺旋路径下切，逐渐扩大孔径 - 需要 CAM 软件支持螺旋铣削策略

工作单模板¶

本仓库提供了配套的 CAM 工作单模板：

assets/freecad-plate/cam-worksheet/README.md — 工作单包说明
assets/freecad-plate/cam-worksheet/worksheet-template.md — 工作单填写模板
assets/freecad-plate/cam-worksheet/tool-list.csv — 刀具参数参考表

使用建议：根据实际零件尺寸和机床能力，填写 worksheet 空白项。

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练习目标¶

零件设定¶

CAM 前置检查¶

加工任务拆解¶

工序 1：顶面粗加工¶

工序 2：顶面精加工¶

工序 3：中心孔加工¶

工序 4：圆角倒角（可选）¶

加工顺序逻辑¶

加工工序流程图¶

刀具与下切深度图¶

刀具与参数参考表¶

Worksheet 填写区¶

零件信息¶

机床信息¶

工序 1：顶面粗加工（填写）¶

工序 2：顶面精加工（填写）¶

工序 3：孔加工（填写）¶

检查清单¶

问题记录¶

与 G-code 的衔接¶

进阶思考¶

相关页面¶

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