Die Oberflächenrauheit von CNC-bearbeiteten Teilen

Die Oberflächenrauheit von CNC-bearbeiteten Teilen

Die CNC-Bearbeitung kann das Teil mit engen Toleranzanforderungen und feinen Teilen aus verschiedenen Metallen oder Kunststoffen herstellen und ist eine der besten Bearbeitungsmethoden für kundenspezifische Teile und die Prototypenfertigung. Während CNC-Bearbeitung, Rohmaterial wird selektiv und präzise entfernt, um das Teil herzustellen, das der endgültigen Form entspricht. Dieser Bearbeitungsprozess wird allgemein auch als subtraktive Fertigung bezeichnet. Da das CNC-Schneidwerkzeug während der Bearbeitung kontinuierlich Rohmaterial entfernt, entstehen sichtbare Schneidwerkzeugspuren auf der Oberfläche des Teils. Zur Definition der Oberflächengüte dieser Schneidwerkzeugspuren nennen wir sie die Oberflächenrauheit von CNC-bearbeiteten Teilen und unterteilen sie in verschiedene Rauheitsgrade.

Was ist Oberflächenrauhigkeit und was verursacht sie?

Die Oberfläche der Teile nach der CNC-Bearbeitung sieht sehr glatt aus, fühlt sich aber bei Berührung mit der Hand uneben an. Im Alltag spricht man oft von „Oberflächenfinish“. Tatsächlich nennt es der international einheitliche Standard „Oberflächenrauhigkeit“. Die Oberflächenrauheit bezieht sich auf den kleinen Abstand und die Unebenheit kleiner Spitzen und Täler, die die bearbeitete Oberfläche aufweist. Der Abstand (Wellenabstand) zwischen den beiden Wellenbergen oder zwei Wellentälern ist sehr klein (unter 1 mm), was zu den mikroskopischen Erkennungsfehlern geometrischer Formen gehört. Und der Wert der Oberflächenrauhigkeit ist kleiner, je glatter die Oberfläche ist.

CNC-Bearbeitung-Oberflächenrauhigkeit

Die Oberflächenrauheit wird im Allgemeinen durch das verwendete Verarbeitungsverfahren und andere Faktoren gebildet, wie z. B. die Reibung zwischen dem Werkzeug und der Oberfläche des Teils während der Bearbeitung, die plastische Verformung des Oberflächenmetalls beim Trennen der Späne und die hochfrequente Vibration Bearbeitungsprozess. Aufgrund unterschiedlicher Bearbeitungsmethoden und Werkstückmaterialien sind Tiefe, Dichte, Form und Textur der auf der bearbeiteten Oberfläche hinterlassenen Schneidwerkzeugspuren unterschiedlich.

Die Auswirkungen der Oberflächenrauheit auf Teile

Die Oberflächenrauheit steht in engem Zusammenhang mit den Anpassungseigenschaften, Verschleißfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Kontaktsteifigkeit, Vibration und Geräuschentwicklung mechanischer Teile und hat einen wichtigen Einfluss auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit mechanischer Produkte. Das Teil nach der CNC-Bearbeitung und die Oberfläche des Teils hinterlassen feine Bearbeitungsspuren, und je kleiner die Oberflächenrauheit ist, desto glatter ist die Oberfläche. Der spezifische Einfluss der Oberflächenrauheit auf Teile kann auf die folgenden Punkte verwiesen werden.

CNC-Oberflächenrauheit

1. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Verschleißfestigkeit der Teile. Je rauer die Oberfläche, desto kleiner die effektive Kontaktfläche zwischen den Passflächen, desto größer der Druck und desto schneller der Verschleiß.

2. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Stabilität der Passungseigenschaften. Bei der Spielpassung gilt: Je rauer die Oberfläche ist, desto leichter ist sie zu verschleißen, so dass das Spiel während des Arbeitsprozesses allmählich zunimmt; bei Presssitz, durch das Abflachen mikroskopischer Spitzen bei der Montage wird das tatsächlich wirksame Übermaß reduziert, die Verbindungsfestigkeit reduziert.

3. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Ermüdungsfestigkeit des Teils. Es gibt große Wellentäler auf der Oberfläche von rauen Teilen, die empfindlich auf Spannungskonzentrationen wie scharfe Eckkerben und Risse reagieren und somit die Ermüdungsfestigkeit der Teile beeinträchtigen.

4. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Korrosionsbeständigkeit des Teils. Durch die raue Oberfläche können korrosive Gase oder Flüssigkeiten leicht durch die winzigen Vertiefungen auf der Oberfläche in die innere Metallschicht eindringen und Oberflächenkorrosion verursachen.

5. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Dichtleistung des Teils. Raue Oberflächen können nicht dicht angebracht werden und Gas oder Flüssigkeit tritt durch die Lücken zwischen den Kontaktflächen aus.

6. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Kontaktsteifigkeit eines Teils. Die Kontaktsteifigkeit ist die Fähigkeit der Verbindungsfläche eines Teils, einer Kontaktverformung unter Einwirkung einer äußeren Kraft zu widerstehen. Die Steifigkeit der Maschine wird weitgehend durch die Kontaktsteifigkeit zwischen den verschiedenen Teilen bestimmt.

7. Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Messgenauigkeit der Teile. Die Oberflächenrauheit der gemessenen Oberfläche des Teils und der Messoberfläche des Messwerkzeugs wirkt sich direkt auf die Genauigkeit der Messung aus, insbesondere bei präzisen Messungen.

Darüber hinaus hat die Oberflächenrauheit einen unterschiedlichen Einfluss auf die Beschichtung, die Wärmeleitfähigkeit und den Kontaktwiderstand von Teilen, das Reflexionsvermögen und die Strahlungsleistung, den Widerstand gegen Flüssigkeits- und Gasströmungen und den Stromfluss auf der Leiteroberfläche.

Oberflächenrauheit-CNC-Bearbeitungsteile

Sortenstandard und Auswahl der Oberflächenrauheit

Die Oberflächenrauheit von CNC-bearbeitete Teile ist kein zufälliger Wert, denn die Oberflächenrauheit ist kontrollierbar und muss vor der Bearbeitung nur voreingestellt werden. Aber normalerweise haben viele Teile keine spezifischen Anforderungen an die Oberflächenrauheit, es sei denn, sie gehören zu bestimmten Branchen, wie z. B. einige rotierende Teile, Vibrationsszenen, medizinische Implantate und so weiter.

Unterschiedliche Anwendungsbereiche erfordern unterschiedliche Oberflächenrauheiten. Bei der Auswahl eines Oberflächenrauheitswertes für Ihr Teil müssen wir zunächst berücksichtigen, dass die Oberfläche des Teils nicht nur den funktionalen Anforderungen entsprechen muss, sondern auch die wirtschaftliche Rationalität berücksichtigen muss. Die konkrete Auswahl kann analog anhand der vorhandenen Zeichnungen ähnlicher Teile bestimmt werden. Unter der Prämisse, die funktionellen Anforderungen des Teils zu erfüllen, sollte ein möglichst großer Oberflächenrauheitsparameterwert gewählt werden, um die CNC-Bearbeitungskosten zu reduzieren. Im Allgemeinen haben die Arbeitsfläche, Passfläche, Dichtfläche, Reibfläche mit hoher Bewegungsgeschwindigkeit und hohem Einheitsdruck der Teile hohe Anforderungen an die Glätte und Glätte der Oberfläche, und der Parameterwert sollte kleiner sein. Für nicht arbeitende Oberflächen, nicht passende Oberflächen und Oberflächen mit geringer Maßgenauigkeit können die Parameterwerte größer sein, um die Bearbeitungskosten zu reduzieren.

Oberflächenrauheit an Teilen

Gemäß dem ISO2632 / 1-1975-Standard für die Bearbeitungsrauheit fertigen wir in der CNC-Bearbeitungswerkstatt DDPROTOTYPE hochwertige Teile für Kunden gemäß den folgenden vier Parameterwerten für die Oberflächenrauheit.

Ra = 3.2 um. Dies ist die standardmäßige Oberflächengüte für CNC-bearbeitete Teile und für die meisten Teile geeignet. Die Oberfläche des Teils mit Ra3.2um ist sehr glatt, aber die Schnittspuren sind noch zu sehen, was für die Szene unter Vibration, Belastung und hoher Beanspruchung geeignet ist.

Ra = 1.6 um. Diese Sorte hat eine relativ gute Oberflächenrauheit und wird unter den eingestellten Bedingungen bearbeitet, aber es sind immer noch leichte Schnittspuren zu sehen. Teile dieser Klasse können eng mit anderen Komponenten zusammenpassen und sind für langsame und leicht belastete Szenarien geeignet, nicht für schnelle Rotation oder starke Vibrationen. Am Beispiel von Aluminium 6061 sind die Herstellungskosten von Ra1.6um etwa 5% höher als die von Ra3.2 und steigen mit der Komplexität der Teile.

Ra = 0.8 um. Dies ist eine hohe Oberflächenrauheit, die unter streng kontrollierten Bedingungen hergestellt werden muss und mit zylindrischen, spitzenlosen oder Flachschleifmaschinen einfacher herzustellen ist. Teile dieser Klasse werden typischerweise in Szenarien mit leichten Lasten oder seltenen Bewegungen verwendet. Am Beispiel von Aluminium 6061 sind die Herstellungskosten von Ra0.8um etwa 10 % höher als die von Ra3.2, und sie steigen mit der Komplexität der Teile.

Ra = 0.4 um. Diese Sorte ist die hochwertigste Oberflächengüte. Teile dieser Sorte müssen normalerweise mit Diamant poliert oder geschliffen werden. Für sehr glatte Szenen ist es notwendig, Ra0.4um zu wählen, wie z. B. die Innenwand von Orientierung oder medizinische Implantate. Am Beispiel von Aluminium 6061 sind die Herstellungskosten von Ra0.4um etwa 15 % höher als die von Ra3.2, und sie steigen mit der Komplexität der Teile.

Endbearbeitung von CNC-Bearbeitungsteilen

Häufige Probleme bei der Oberflächenrauheit

Auswertung und Messung der Oberflächenrauheit. Die Bewertung der Rauheit wird hauptsächlich in qualitative und quantitative Bewertungsmethoden unterteilt. Die qualitative Bewertung besteht darin, die zu messende Oberfläche mit den bekannten Oberflächenrauhigkeits-Vergleichsproben zu vergleichen und ihre Güte durch visuelle Inspektion oder mittels eines Mikroskops zu beurteilen; Die quantitative Auswertung besteht darin, die Hauptparameter der Rauheit der gemessenen Oberfläche durch einige Messmethoden und entsprechende Instrumente zu messen. Diese Parameter sind Ra, Rq, Rz, Ry. Derzeit umfassen die üblicherweise verwendeten Methoden zur Messung der Oberflächenrauheit hauptsächlich Probenvergleichsverfahren, Lichtschnittverfahren, Interferenzverfahren, Taststiftverfahren und so weiter.

Die Bedeutung der Oberflächenrauheitsparameter Ra, Rq, Rz, Ry. Ra ist die arithmetische mittlere Abweichung der Kontur: das arithmetische Mittel der Summe der Absolutwerte der gemessenen Konturabweichung innerhalb der Abtastlänge. Rq ist die quadratische Mittelabweichung der Kontur: der quadratische Mittelwert des Konturversatzes innerhalb der Abtastlänge. Rz ist die 10-Punkte-Höhe der Mikrorauhigkeit: die Summe des Durchschnitts der 5 größten Profilspitzenhöhen und der 5 größten Profiltaltiefen innerhalb der Probenlänge. Ry ist die maximale Höhe des Profils: der maximale Abstand zwischen der Spitzenlinie des Profils und der Mittellinie des Profiltals innerhalb der Abtastlänge.

Faktoren, die die Oberflächenrauheit beeinflussen. Es gibt viele Faktoren, die die Oberflächenrauheit der Teile beeinflussen, darunter die größten Faktoren Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Schnittmenge, Werkzeuggeometriewinkel, Vibration des Schneidwerkzeugs, Härte des bearbeiteten Materials, Werkstücksteifigkeit, Befestigung und Steifigkeit der Werkzeugmaschine während der CNC-Bearbeitung und Verwendung von Schneidflüssigkeit usw.