Vật liệu tiên tiến được sử dụng trong gia công CNC công nghiệp theo yêu cầu

Trong sản xuất công nghiệp hiệu suất cao, việc lựa chọn vật liệu chưa bao giờ là yếu tố được xem xét sau cùng. Lựa chọn vật liệu trực tiếp quyết định độ chính xác về kích thước, chất lượng bề mặt, hiệu năng cơ học và tuổi thọ của chi tiết thành phẩm. Điều này đặc biệt đúng trong gia công CNC theo yêu cầu, nơi mỗi chi tiết đều được thiết kế theo thông số kỹ thuật chính xác và phải đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khắt khe trong các lĩnh vực hàng không vũ trụ, ô tô, y tế, quốc phòng và kỹ thuật chính xác. Việc hiểu rõ những vật liệu tiên tiến nào thường được sử dụng — cũng như lý do đằng sau sự lựa chọn đó — là kiến thức thiết yếu đối với kỹ sư, đội ngũ mua hàng và đội phát triển sản phẩm, những người phụ thuộc vào các chi tiết gia công.

Vật liệu tiên tiến trong gia công CNC theo yêu cầu vượt xa nhiều hơn hẳn so với thép và nhựa cơ bản. Ngày nay, các xưởng máy làm việc với một phổ rộng các kim loại, nhựa kỹ thuật và hợp kim chuyên dụng, mỗi loại đều có đặc tính gia công riêng biệt, đặc tính kết cấu và phạm vi hiệu suất khác nhau. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho một ứng dụng cụ thể — và sau đó gia công chính xác vật liệu đó — chính là yếu tố phân biệt một đối tác gia công CNC có năng lực với một nhà cung cấp hàng hóa thông thường. Bài viết này khám phá những vật liệu tiên tiến quan trọng nhất được sử dụng trong gia công CNC công nghiệp theo yêu cầu, các đặc tính của chúng, ứng dụng thực tế và những cân nhắc thực tiễn hướng dẫn quyết định lựa chọn vật liệu.

Hợp kim nhôm trong gia công CNC theo yêu cầu

Tại sao nhôm vẫn là lựa chọn hàng đầu

Nhôm là một trong những kim loại được gia công cơ khí phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp, và điều này hoàn toàn có lý do chính đáng. Nhôm sở hữu tỷ lệ độ bền trên trọng lượng xuất sắc, khả năng chống ăn mòn tự nhiên và khả năng gia công tuyệt vời. Trong gia công CNC theo yêu cầu, các hợp kim nhôm có thể được cắt ở tốc độ cao với độ chính xác cao, nhờ đó rất phù hợp cho cả các loạt sản xuất số lượng lớn lẫn các chi tiết có hình học phức tạp. Vật liệu này tạo ra phoi sạch, giảm mài mòn dụng cụ và cho phép áp dụng nhiều phương pháp hoàn thiện bề mặt khác nhau, bao gồm anod hóa, phủ alodine và sơn tĩnh điện.

Các loại hợp kim nhôm khác nhau phục vụ các mục đích công nghiệp khác nhau. Hợp kim 6061 có lẽ là loại phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp nói chung nhờ sự kết hợp cân bằng giữa độ bền, khả năng gia công và khả năng chống ăn mòn. Ngược lại, hợp kim 7075 được ưu tiên sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng, nơi yêu cầu độ bền kéo cao hơn. Loại 2024 cũng thường gặp trong các cấu trúc hàng không vũ trụ, mang lại khả năng chống mỏi tốt. Mỗi vật liệu này phản ứng khác nhau dưới lưỡi cắt, do đó đòi hỏi thợ tiện có kinh nghiệm phải điều chỉnh tương ứng tốc độ tiến dao, tốc độ quay và chiến lược đường chạy dao.

Từ góc độ thương mại, chi phí nguyên vật liệu thấp hơn và thời gian gia công nhanh của nhôm khiến vật liệu này trở thành lựa chọn tiết kiệm chi phí cho cả việc chế tạo mẫu và sản xuất linh kiện. Đây là lý do vì sao nhiều nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và nhà phát triển sản phẩm thường ưu tiên chọn nhôm khi hợp tác với đối tác gia công CNC theo yêu cầu để thực hiện các vòng lặp thiết kế ban đầu. Khả năng đạt được độ chính xác kích thước chặt chẽ tới ±0,01 mm trên các chi tiết bằng nhôm giúp kỹ sư tự tin kiểm chứng thiết kế một cách nhanh chóng mà không làm giảm chất lượng chi tiết.

Khả năng tương thích Xử lý Bề mặt

Một trong những lợi thế ít được đánh giá đúng mức của nhôm trong gia công CNC theo yêu cầu là khả năng tương thích rộng rãi với các quy trình xử lý bề mặt. Anod hóa đặc biệt phổ biến vì phương pháp này không chỉ cải thiện khả năng chống ăn mòn mà còn cho phép nhuộm các chi tiết thành những màu sắc cụ thể nhằm phục vụ nhận diện hoặc mục đích thẩm mỹ. Anod hóa cứng — một biến thể dày hơn của quá trình anod hóa — mang lại khả năng chống mài mòn gần tương đương với thép cacbon thấp, do đó rất phù hợp cho các chi tiết chuyển động hoặc các bề mặt chịu ma sát.

Lớp phủ màng hóa học, còn được gọi là lớp phủ chuyển hóa cromat, là một phương pháp xử lý sau gia công phổ biến khác dành cho các chi tiết nhôm gia công CNC. Lớp phủ này tạo ra một lớp dẫn điện, điều kiện thiết yếu đối với các linh kiện điện và vỏ bọc. Phun bi (bead blasting) và chải bề mặt (brushing) được sử dụng để tạo ra độ bóng mờ hoặc satin đồng đều, giúp giảm phản xạ ánh sáng và cải thiện độ bám.

Các cấp thép không gỉ và yêu cầu gia công của chúng

Hiểu về các họ thép không gỉ

Thép không gỉ là một vật liệu quan trọng trong gia công CNC theo yêu cầu đối với các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn, độ bền cấu trúc và tuổi thọ sử dụng dài. Tuy nhiên, không phải tất cả các mác thép không gỉ đều có đặc tính như nhau. Các mác austenit, đặc biệt là 304 và 316, là những mác phổ biến nhất trong gia công công nghiệp. Mác 304 được sử dụng rộng rãi trong chế biến thực phẩm, xử lý hóa chất và các bộ phận cấu trúc đa dụng, trong khi mác 316 — nhờ được bổ sung molypden — có khả năng chống ăn mòn bởi ion clorua vượt trội hơn, do đó trở thành lựa chọn mặc định cho các môi trường hàng hải và y tế.

Gia công thép không gỉ đặt ra những thách thức riêng biệt so với gia công nhôm. Thép không gỉ cứng hơn, có xu hướng biến cứng do cắt và sinh ra nhiều nhiệt hơn tại vùng tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi. Những đặc tính này đòi hỏi phải sử dụng dụng cụ cắt bằng hợp kim cứng, tốc độ cắt phù hợp và việc cung cấp dung dịch làm mát liên tục nhằm ngăn ngừa hiện tượng tích tụ vật liệu trên lưỡi cắt (built-up edge) cũng như biến dạng kích thước chi tiết. Các kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm thực hiện gia công CNC theo yêu cầu đối với thép không gỉ đều hiểu rằng độ cứng vững của hệ thống máy và các thông số cắt được tối ưu hóa là những yếu tố bắt buộc để đảm bảo chất lượng chi tiết ổn định.

Các mác thép martensit như 420 và 440C có độ cứng cao hơn và thường được sử dụng cho các bộ phận van, trục bơm và dụng cụ cắt. Những vật liệu này khó gia công hơn nhưng lại mang lại khả năng chống mài mòn xuất sắc trong các môi trường chịu ứng suất cao. Các mác thép làm cứng bằng kết tủa như 17-4 PH đặc biệt phổ biến trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, dầu khí và quốc phòng, nơi yêu cầu đồng thời cả độ bền cao và khả năng chống ăn mòn. Các biến thể thép không gỉ tiên tiến này đòi hỏi quy trình xử lý nhiệt cẩn thận kết hợp với gia công CNC theo yêu cầu để đạt được các tính chất cơ học mong muốn.

Dung sai và tiêu chuẩn độ nhẵn bề mặt cho các chi tiết thép không gỉ

Việc đạt được dung sai chặt chẽ trên các chi tiết làm bằng thép không gỉ đòi hỏi sự chú ý cẩn trọng đến độ giãn nở nhiệt, độ võng của dụng cụ và độ cứng vững của hệ thống kẹp chi tiết. Trong gia công CNC tùy chỉnh chính xác, các chi tiết thép không gỉ thường được tiện thô trước, sau đó được gia công tinh trong các nguyên công riêng biệt nhằm cho phép các ứng suất dư ổn định lại trước khi thực hiện bước gia công cuối cùng. Phương pháp này đảm bảo độ chính xác về kích thước được duy trì đúng theo dung sai quy định, trong các ứng dụng quan trọng có thể chặt chẽ tới ±0,005 mm.

Độ nhẵn bề mặt trên các chi tiết bằng thép không gỉ cũng quan trọng như nhau, đặc biệt trong các ứng dụng y tế và thực phẩm, nơi yêu cầu giá trị độ nhám bề mặt (Ra) dưới 0,8 μm nhằm ngăn ngừa sự tích tụ vi khuẩn. Điện phân bóng là phương pháp xử lý sau gia công phổ biến nhằm làm mịn các khuyết tật vi mô trên bề mặt, cải thiện độ sạch và nâng cao hơn nữa khả năng chống ăn mòn. Xử lý thụ động là một yêu cầu tiêu chuẩn khác nhằm loại bỏ sắt tự do khỏi bề mặt và tăng cường lớp oxit bảo vệ vốn có của thép không gỉ.

Đồng thau và hợp kim đồng trong gia công chính xác

Khả năng gia công và sự phù hợp với ứng dụng

Đồng thau là một trong những kim loại dễ gia công nhất hiện có và giữ vị trí nổi bật trong gia công CNC theo yêu cầu đối với các chi tiết độ chính xác cao. Đặc tính phá vụn phoi xuất sắc, lực cắt thấp và độ ổn định về kích thước của nó khiến đồng thau trở thành vật liệu được ưu tiên lựa chọn cho các chi tiết tiện phức tạp, bu-lông ren chìm, thân van, đầu nối điện và phụ kiện hệ thống dẫn chất lỏng. Các hợp kim đồng thau như C360 (đồng thau dễ gia công) được thiết kế đặc biệt nhằm tối ưu hóa khả năng gia công, cho phép sản xuất tốc độ cao với mức mài mòn dụng cụ ở mức tối thiểu.

Đồng và các hợp kim đồng như đồng berili, đồng phốt pho-bronze và đồng không chứa oxy cũng thường được gia công trong các ứng dụng công nghiệp chính xác. Chẳng hạn, đồng berili sở hữu các đặc tính cơ học tương tự lò xo kết hợp với khả năng dẫn điện, và được sử dụng rộng rãi trong các lò xo tiếp xúc, công tắc điện và khuôn ép phun. Đồng phốt pho-bronze được dùng trong các bạc lót và ổ trượt nơi yêu cầu ma sát thấp và khả năng chịu tải vừa phải. Mỗi loại vật liệu này có hành vi khác nhau trong môi trường gia công CNC theo yêu cầu, do đó đòi hỏi hình dạng dụng cụ cắt và điều chỉnh tốc độ bề mặt phù hợp.

Ưu điểm về khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt

Tính dẫn điện và dẫn nhiệt của hợp kim đồng thau và đồng khiến chúng trở nên không thể thay thế trong các ứng dụng kỹ thuật cụ thể. Các bộ tản nhiệt, thanh dẫn điện (bus bar), linh kiện chắn sóng RF và ống dẫn sóng độ chính xác cao thường được sản xuất thông qua gia công CNC theo yêu cầu từ đồng không chứa oxy hoặc các hợp kim đồng có độ dẫn điện cao. Những chi tiết này không chỉ đòi hỏi độ chính xác về kích thước mà còn yêu cầu độ tinh khiết bề mặt, bởi vì hiện tượng oxy hóa hoặc nhiễm bẩn có thể làm suy giảm đáng kể hiệu năng dẫn điện và dẫn nhiệt.

Về mặt thiết kế, các kỹ sư làm việc với hợp kim đồng trong gia công CNC tùy chỉnh cần tính đến xu hướng vật liệu bị nhòe dưới lực cắt nếu dụng cụ không được giữ sắc bén. Các thao tác cắt sáng bóng sử dụng mặt dao được đánh bóng và góc trước phù hợp là thực hành tiêu chuẩn. Một số ứng dụng nhất định còn yêu cầu mạ nickel hóa học hoặc mạ vàng lên các chi tiết bằng đồng thau đã gia công nhằm ngăn ngừa hiện tượng xỉn màu và duy trì khả năng dẫn điện trên bề mặt theo thời gian, đặc biệt trong các cụm linh kiện điện tử yêu cầu độ tin cậy cao.

Nhựa Kỹ thuật và Gia công Polymer Chuyên dụng

Nhựa Hiệu suất Cao cho Ứng dụng Công nghiệp

Nhựa kỹ thuật đã trở nên ngày càng quan trọng trong gia công CNC theo yêu cầu, đặc biệt trong các ứng dụng mà việc thay thế kim loại có thể giảm trọng lượng, loại bỏ lo ngại về ăn mòn hoặc cung cấp cách điện. Các vật liệu như PEEK (polyether ether ketone), Delrin (acetal), polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao (UHMW), nylon và PTFE thường được gia công với độ chính xác cao để tạo thành các chi tiết dùng trong thiết bị y tế, thiết bị bán dẫn, máy móc chế biến thực phẩm và nội thất hàng không vũ trụ.

PEEK xứng đáng được quan tâm đặc biệt vì vật liệu này sở hữu các tính chất cơ học gần tương đương với một số kim loại, đồng thời có khả năng chống hóa chất vượt trội và khả năng hoạt động liên tục ở nhiệt độ lên đến 250°C. Trong gia công CNC theo yêu cầu, PEEK được sử dụng để sản xuất các dụng cụ phẫu thuật, linh kiện bơm, ổ bi và các thanh đỡ kết cấu—những ứng dụng đòi hỏi trọng lượng nhẹ và tính tương thích sinh học. Mặc dù là một polymer, PEEK tương đối cứng và dễ gia công trên máy CNC khi sử dụng đúng loại dụng cụ cắt và chiến lược làm mát; tuy nhiên, chi phí của nó cao hơn đáng kể so với các loại nhựa kỹ thuật tiêu chuẩn.

Delrin (polyme đồng trùng hợp acetal) là một loại nhựa khác được gia công cơ khí rộng rãi, được đánh giá cao nhờ độ cứng cao, hệ số ma sát thấp và khả năng chống ẩm. Vật liệu này thường được sử dụng để chế tạo bánh răng, bạc lót, con đội cam và các chi tiết cơ khí chính xác trong các dự án gia công CNC theo yêu cầu. Độ ổn định kích thước đáng tin cậy của Delrin trong quá trình gia công khiến nó trở thành lựa chọn phù hợp khi yêu cầu dung sai chặt trên các chi tiết nhựa. PTFE, mặc dù mềm hơn và khó kiểm soát độ chính xác kích thước hơn, lại được lựa chọn nhờ tính trơ hóa học và hệ số ma sát thấp trong các ứng dụng làm kín và xử lý chất lỏng.

Những thách thức đặc thù đối với gia công CNC nhựa

Gia công nhựa kỹ thuật trong các quy trình gia công CNC tùy chỉnh đặt ra một tập hợp các thách thức riêng biệt so với gia công kim loại. Nhựa có tính chất nhớt-đàn hồi — nghĩa là chúng biến dạng nhẹ dưới tác dụng của lực cắt và có thể bật trở lại sau khi gia công, ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước. Việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình cắt là yếu tố then chốt vì nhiệt lượng dư thừa có thể gây biến dạng nhiệt, nóng chảy hoặc làm nhòe bề mặt. Vì lý do này, làm mát bằng khí hoặc phun sương nhẹ thường được ưu tiên hơn so với làm mát bằng dòng chất lỏng liên tục đối với một số loại polymer nhạy cảm với việc hấp thụ độ ẩm.

Việc kẹp chặt cũng là một vấn đề khác khi gia công các chi tiết nhựa thành mỏng, bởi lực kẹp quá lớn có thể làm biến dạng chi tiết. Các đồ gá tùy chỉnh và mâm cặp mềm thường được yêu cầu trong gia công CNC tùy chỉnh các chi tiết nhựa chính xác. Ngoài ra, việc khử ứng suất cho phôi nhựa thô trước khi gia công là quy trình tiêu chuẩn đối với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao, vì ứng suất nội sinh phát sinh từ quá trình ép đùn hoặc đúc có thể gây cong vênh sau khi vật liệu bị loại bỏ. Những điểm tinh tế này cho thấy vì sao kiến thức về vật liệu và chuyên môn gia công luôn gắn bó mật thiết với nhau trong sản xuất chính xác.

Titanium và Các Hợp Kim Đặc Chủng trong Gia Công Công Nghiệp Tiên Tiến

Độ Khó và Giá Trị của Titan

Titanium được coi rộng rãi là một trong những vật liệu khó gia công nhất nhưng cũng có giá trị nhất trong gia công CNC theo yêu cầu. Tỷ lệ độ bền trên trọng lượng vượt trội, khả năng tương thích sinh học xuất sắc và khả năng chống ăn mòn của nó khiến titanium trở thành vật liệu không thể thiếu trong các cấu trúc hàng không vũ trụ, thiết bị cấy ghép y tế và thiết bị thể thao hiệu suất cao. Titan cấp 5 (Ti-6Al-4V) là biến thể phổ biến nhất được gia công, chiếm phần lớn tỷ lệ các bộ phận titanium được sản xuất trên toàn cầu.

Các thách thức trong gia công titan bắt nguồn từ khả năng dẫn nhiệt thấp, tính phản ứng hóa học với dụng cụ cắt ở nhiệt độ cao và xu hướng cứng hóa do biến dạng. Nhiệt sinh ra trong quá trình cắt tập trung chủ yếu tại lưỡi cắt thay vì được mang đi theo các vụn phoi, dẫn đến mài mòn dụng cụ tăng đáng kể. Để gia công titan bằng máy CNC tùy chỉnh thành công, cần sử dụng dụng cụ cắt bằng carbide sắc bén hoặc kim cương đa tinh thể, tốc độ cắt thận trọng, tốc độ tiến dao cao và cấp đủ dung dịch trơn nguội nhằm kiểm soát nhiệt và giảm hiện tượng dính bám giữa dụng cụ và vật liệu.

Mặc dù đối mặt với những thách thức này, titan ngày càng trở nên dễ tiếp cận hơn đối với các xưởng gia công chính xác được trang bị các trung tâm gia công CNC hiện đại có 5 trục và hệ thống cấp dung dịch làm mát áp suất cao. Khả năng sản xuất các chi tiết titan phức tạp với độ chính xác cao và độ nguyên vẹn bề mặt xuất sắc là một lợi thế cạnh tranh đáng kể đối với các xưởng gia công phục vụ khách hàng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, y tế và quốc phòng. Các chiến lược lập trình đường chạy dao phù hợp—nhằm giảm thiểu mức độ ăn cắt hướng kính và phân bố đều lực cắt trên toàn bộ dụng cụ—là yếu tố thiết yếu trong gia công CNC theo yêu cầu các chi tiết titan.

Các vật liệu ngoại lai và siêu hợp kim khác

Vượt xa titan, một loạt hợp kim siêu bền dựa trên niken như Inconel 625, Inconel 718 và Hastelloy được sử dụng trong các quy trình gia công CNC tùy chỉnh tiên tiến. Các vật liệu này được thiết kế để duy trì các đặc tính cơ học ở nhiệt độ cực cao và trong môi trường có tính ăn mòn mạnh, do đó trở thành lựa chọn hàng đầu cho các bộ phận tuabin khí, hệ thống ống xả, thiết bị xử lý hóa chất cũng như dụng cụ khai thác dầu khí dưới lòng đất.

Inconel đặc biệt nổi tiếng vì độ khó trong gia công. Vật liệu này dễ bị biến cứng nhanh khi gia công, sinh ra nhiệt cắt rất cao và gây mài mòn dụng cụ nhanh chóng ngay cả khi sử dụng các dụng cụ cắt cao cấp. Việc gia công CNC theo yêu cầu đối với Inconel thành công đòi hỏi các chiến lược dụng cụ chuyên biệt, bao gồm việc sử dụng đầu dao gốm hoặc đầu dao CBN cho một số nguyên công, tốc độ cắt rất thấp, hệ thống máy gia công cứng vững và kiểm soát chất lượng cẩn trọng trong suốt quá trình. Mặc dù quy trình này phức tạp và tốn kém, nhu cầu về các chi tiết Inconel và hợp kim siêu bền được gia công chính xác vẫn tiếp tục tăng lên do thiết bị công nghiệp ngày càng phải vận hành trong những điều kiện khắc nghiệt hơn.

Các hợp kim vonfram và molypden đại diện cho một nhóm khác các vật liệu tiên tiến, đôi khi được xử lý thông qua máy CNC tùy chỉnh những vật liệu này có điểm nóng chảy cực kỳ cao, mật độ đặc biệt lớn và được sử dụng trong các ứng dụng chắn bức xạ, trọng lượng cân bằng, tiếp điểm điện và quản lý nhiệt. Việc gia công các vật liệu này đòi hỏi dụng cụ cắt phủ kim cương, hệ thống gá đặt cứng vững và kiểm soát thông số rất cẩn thận do tính giòn và độ mài mòn cao của chúng.

Câu hỏi thường gặp

Những vật liệu nào được sử dụng phổ biến nhất trong gia công CNC công nghiệp theo yêu cầu?

Các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong gia công CNC công nghiệp theo yêu cầu bao gồm hợp kim nhôm (6061, 7075), các mác thép không gỉ (304, 316, 17-4 PH), hợp kim đồng thau như C360, nhựa kỹ thuật như PEEK và Delrin, cũng như hợp kim titan như Ti-6Al-4V. Vật liệu cụ thể được lựa chọn phụ thuộc vào các yêu cầu về cơ tính, nhiệt tính, hóa tính và trọng lượng của ứng dụng.

Tại sao titan được coi là khó gia công trong gia công CNC theo yêu cầu?

Titanium khó gia công vì có độ dẫn nhiệt thấp, điều này có nghĩa là nhiệt sinh ra trong quá trình cắt tập trung chủ yếu ở mũi dụng cụ thay vì tản ra qua phoi. Hiện tượng này làm mòn dụng cụ diễn ra rất nhanh. Ngoài ra, titanium còn có xu hướng biến cứng khi gia công và phản ứng hóa học với dụng cụ hợp kim cứng ở nhiệt độ cao. Để gia công CNC theo yêu cầu thành công đối với titanium, cần sử dụng dụng cụ chuyên dụng, hệ thống làm mát áp suất cao, tốc độ cắt thận trọng và quy trình lập kế hoạch gia công do người có kinh nghiệm thực hiện.

Các loại nhựa kỹ thuật có thể được gia công đạt độ chính xác tương đương kim loại trong gia công CNC theo yêu cầu không?

Nhựa kỹ thuật có thể được gia công chính xác theo dung sai chặt chẽ trong gia công CNC tùy chỉnh, nhưng chúng đòi hỏi cách xử lý khác biệt so với kim loại. Nhựa mang tính nhớt-đàn hồi và nhạy cảm với nhiệt độ cũng như lực kẹp, điều này có thể gây ra sai lệch về kích thước. Với thiết kế đồ gá phù hợp, vật liệu đã được khử ứng suất và dụng cụ cắt thích hợp, có thể đạt được dung sai chặt chẽ tới ±0,05 mm hoặc tốt hơn trên các vật liệu như PEEK và Delrin. Tuy nhiên, các vật liệu như PTFE vẫn khó gia công hơn do độ mềm và đặc tính giãn nở nhiệt của chúng.

Việc lựa chọn vật liệu ảnh hưởng như thế nào đến chi phí gia công CNC tùy chỉnh?

Việc lựa chọn vật liệu ảnh hưởng đáng kể đến chi phí gia công CNC theo yêu cầu theo nhiều cách khác nhau. Giá nguyên vật liệu thô dao động rất lớn — nhôm có chi phí thấp, trong khi titan và các siêu hợp kim niken lại rất đắt đỏ. Các vật liệu cứng hơn và khó gia công hơn làm tăng thời gian cắt, đẩy nhanh mức độ mài mòn dụng cụ và đòi hỏi thay dụng cụ thường xuyên hơn, tất cả những yếu tố này đều làm tăng chi phí. Yêu cầu xử lý bề mặt và độ phức tạp của quá trình kiểm tra cũng là những yếu tố cần tính đến. Việc hợp tác sớm với một đối tác gia công am hiểu ngay từ giai đoạn thiết kế giúp tối ưu hóa việc lựa chọn vật liệu nhằm đảm bảo cả hiệu năng lẫn hiệu quả chi phí.