手机金属外壳的CNC加工


在这个用户体验极受重视的年代，越来越多的手机、笔记本、可穿戴设备厂商开始在外壳材质上发力。仅从手机领域来看，手机外壳材质也正逐渐从工程塑料向金属过渡。

手机外壳材质演变期间出现过许多种组合方式：塑料与金属、玻璃与金属、全塑料、全玻璃等，但最终都没有盖过全金属材质的风头。从实际触摸体验上，全金属手机确实在多方面拥有出众的体验，无论外观还是手感上都要比其他材质更胜一筹。


各厂商均推出全金属外壳产品
 
　　一提全金属，必提CNC。目前，3C产品的全金属外壳基本都是由数控机床（Computer numerical control machine tools，CNC）加工的。CNC因其效率高、精度高、加工质量稳定的优点成为3C外壳厂商的必备设备。
 
　　全金属一体式CNC加工工艺最早由苹果公司开创——铝板由柱状实心铝材压铸而成，经精密加工先切削成为一体式机身的雏形，随着机身渐渐成形，机身上的键盘形状和各种细微构造均被铣削出来。此过程共包含九道数控铣削工艺，九道工艺之后便获得精密的一体成型外壳。


　　外壳厂商从编程到获得成品需要经过粗加工，半粗加工，半精加工，精加工等多道工序，很多时候全过程需要10个以上工站才能获得成品，想要提高良品率，每个过程都需要严格管控。

魅族MX5 从右向左经12道工序获得成品  ↑↑

一、CNC加工前序工作：建模与编程

　　CNC加工开始前，首先需要建模与编程。3D建模的难度由产品结构决定，结构复杂的产品建模较难，需要编程的工序也更多、更复杂。编程囊括了加工的工序设定、刀具选择，转速设定，刀具每次进给的距离等等。此外，不同产品的装夹方式不同，在加工前要设计好夹具，部分结构复杂产品需要做专门的夹具。
 
　　编程包含了整个产品的加工工艺，后续虽然都是CNC自动化完成，但前期编程一定要实践经验丰富的人员来操作，避免多次试错提高成本。

二、主要加工工艺
　　以下视频展示了制造全金属手机外壳所需的主要CNC加工工艺  ↓↓


　　使用高速钻攻中心将铝板材精准地铣成一定尺寸的规整三维体积，准备进行下一道工序加工。

　　粗铣：定位后粗铣出内腔结构、与夹具结合的定位柱、铣去外部大部分冗余材料。

 　铣天线槽：全金属外壳的信号问题很棘手，需铣出天线槽为信号留出传输路径，保持必要的连接点来保证机身强度与整体感。

　　CNC精加工：精铣内腔、外部结构、外表面、侧边等。


抛光:使用高速精密CNC机床进行抛光，消除刀纹，为后续喷砂做准备。
喷砂:将金属表面处理成磨砂效果。
阳极处理:
一次阳极：为手机上色，阳极氧化把铝变为金色。同时提高表面材质的稳定性
二次阳极：机身表面形成坚固而致密的氧化膜，耐磨性进一步增强。


　　塑料外壳成型使用注塑工艺，只需开模便可批量生产，良率很高。而全金属机身的CNC加工良率则由外壳的结构复杂性与精度要求共同决定，很难达到塑料外壳那样的高良率，为了平衡高成本，大多制造企业在面对价格战时会选择购置大批CNC设备来降低综合成本，达到生产率的要求。