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La rugosidad de la superficie de las piezas mecanizadas CNC
El mecanizado CNC puede fabricar la pieza con requisitos de tolerancia estrictos y piezas finas de varios metales o plásticos, y es uno de los mejores métodos de mecanizado para piezas personalizadas y producción de prototipos. Durante Mecanizado CNC, la materia prima se elimina de forma selectiva y precisa para producir la pieza que se aproxima a la forma final. Este proceso de mecanizado también se conoce comúnmente como fabricación sustractiva. Como la herramienta de corte CNC elimina continuamente la materia prima durante el mecanizado, se crearán marcas visibles de la herramienta de corte en la superficie de la pieza. Para la definición del acabado de estas marcas de herramientas de corte, lo llamamos rugosidad de la superficie de las piezas mecanizadas por CNC y lo dividimos en varios grados de rugosidad.
¿Qué es la rugosidad de la superficie y qué la causó?
La superficie de las piezas después del mecanizado CNC se ve muy suave pero se siente desigual cuando se toca con la mano. En la vida diaria, la gente suele llamarlo "acabado superficial". De hecho, el estándar internacional unificado lo llama “rugosidad superficial”. La rugosidad de la superficie se refiere al pequeño espacio y la irregularidad de los pequeños picos y valles que tiene la superficie mecanizada. La distancia (distancia de onda) entre las dos crestas de onda o dos valles de onda es muy pequeña (menos de 1 mm), lo que pertenece al error de reconocimiento de forma geométrica microscópica. Y el valor de la rugosidad de la superficie es menor cuanto más suave es la superficie.
La rugosidad de la superficie generalmente se forma por el método de procesamiento utilizado y otros factores, como la fricción entre la herramienta y la superficie de la pieza durante el mecanizado, la deformación plástica de la superficie del metal cuando se separan las virutas y la vibración de alta frecuencia en proceso de mecanizado. Debido a los diferentes métodos de procesamiento y materiales de la pieza de trabajo, la profundidad, la densidad, la forma y la textura de las marcas de la herramienta de corte que quedan en la superficie mecanizada son diferentes.
Los efectos de la rugosidad de la superficie en las piezas.
La rugosidad de la superficie está estrechamente relacionada con las propiedades coincidentes, la resistencia al desgaste, la resistencia a la fatiga, la rigidez de contacto, la vibración y el ruido de las piezas mecánicas, y tiene un impacto importante en la vida útil y la confiabilidad de los productos mecánicos. La pieza después del mecanizado CNC y la superficie de la pieza dejarán finas marcas de mecanizado, y cuanto menor sea la rugosidad de la superficie, más suave será la superficie. La influencia específica de la rugosidad de la superficie en las piezas se puede referir a los siguientes puntos.
1, la rugosidad de la superficie afecta la resistencia al desgaste de las piezas. Cuanto más rugosa sea la superficie, menor será el área de contacto efectivo entre las superficies de contacto, mayor será la presión y más rápido será el desgaste.
2, la rugosidad de la superficie afecta la estabilidad de las propiedades de ajuste. Para el ajuste con holgura, cuanto más rugosa es la superficie, más fácil es de desgastar, de modo que la holgura aumenta gradualmente durante el proceso de trabajo; para el ajuste de interferencia, debido al aplanamiento de los picos microscópicos durante el montaje, se reduce la interferencia efectiva real, se reduce la fuerza de conexión.
3, la rugosidad de la superficie afecta la resistencia a la fatiga de la pieza. Hay grandes valles de ondas en la superficie de las piezas ásperas, que son sensibles a la concentración de tensiones como muescas en las esquinas afiladas y grietas, lo que afecta la resistencia a la fatiga de las piezas.
4, la rugosidad de la superficie afecta la resistencia a la corrosión de la pieza. La superficie rugosa es fácil para que el gas o el líquido corrosivo penetren en la capa interna de metal a través de los pequeños valles en la superficie, causando corrosión en la superficie.
5, la rugosidad de la superficie afecta el rendimiento de sellado de la pieza. Las superficies ásperas no pueden ajustarse bien y el gas o el líquido se filtran a través de los espacios entre las superficies de contacto.
6, la rugosidad de la superficie afecta la rigidez de contacto de una pieza. La rigidez de contacto es la capacidad de la superficie de unión de una pieza para resistir la deformación por contacto bajo la acción de una fuerza externa. La rigidez de la máquina está determinada en gran medida por la rigidez de contacto entre las distintas partes.
7, la rugosidad de la superficie afecta la precisión de la medición de las piezas. La rugosidad de la superficie de la superficie medida de la pieza y la superficie de medición de la herramienta de medición afectarán directamente la precisión de la medición, especialmente durante la medición precisa.
Además, la rugosidad de la superficie tendrá diversos grados de influencia en el revestimiento, la conductividad térmica y la resistencia de contacto de las piezas, la reflectividad y el rendimiento de la radiación, la resistencia al flujo de líquidos y gases y el flujo de corriente en la superficie del conductor.
Grado estándar y selección de rugosidad superficial
La rugosidad superficial de Piezas mecanizadas CNC no es un valor accidental, porque la rugosidad de la superficie es controlable y solo necesita ser preestablecida antes del mecanizado. Pero, por lo general, muchas piezas no tienen requisitos específicos de rugosidad superficial, a menos que se encuentren en algunas industrias específicas, como algunas piezas giratorias, escenas de vibración, implantes médicos, etc.
Diferentes campos de aplicación requieren diferentes rugosidades superficiales. Cómo elegir un valor de rugosidad superficial para su pieza, lo primero que debemos tener en cuenta es que la superficie de la pieza no solo debe cumplir con los requisitos funcionales, sino también considerar la racionalidad económica. La selección específica se puede determinar por analogía con referencia a los dibujos de piezas similares existentes. Con la premisa de cumplir con los requisitos funcionales de la pieza, se debe seleccionar un valor de parámetro de rugosidad superficial más grande tanto como sea posible para reducir el costo de mecanizado CNC. En términos generales, la superficie de trabajo, la superficie de contacto, la superficie de sellado, la superficie de fricción con alta velocidad de movimiento y alta presión unitaria de las piezas tienen altos requisitos de suavidad y suavidad de la superficie, y el valor del parámetro debe ser menor. Para superficies que no funcionan, superficies que no coinciden y superficies con baja precisión dimensional, los valores de los parámetros pueden ser mayores para reducir los costos de mecanizado.
De acuerdo con el estándar de rugosidad de mecanizado ISO2632/1-1975, en el taller de mecanizado CNC DDPROTOTYPE, fabricamos piezas de alta calidad para los clientes de acuerdo con los siguientes cuatro valores de parámetros de rugosidad superficial.
Ra=3.2 um. este es el acabado superficial predeterminado para piezas mecanizadas CNC y es adecuado para la mayoría de las piezas. La superficie de la pieza con Ra3.2um es muy suave, pero aún se pueden ver las marcas de corte, lo que es adecuado para la escena bajo vibración, carga y alta tensión.
Ra=1.6 um. esta calidad tiene una rugosidad superficial relativamente buena, mecanizada en las condiciones establecidas, pero todavía se pueden ver ligeras marcas de corte. Las piezas de este grado pueden acoplarse estrechamente con otros componentes y son adecuadas para escenarios de movimiento lento y carga liviana, no para rotación rápida o vibración severa. Tomando como ejemplo el aluminio 6061, el costo de fabricación de Ra1.6um es aproximadamente un 5% más alto que el de Ra3.2, y aumenta con la complejidad de las piezas.
Ra=0.8 um. este es un alto nivel de rugosidad de la superficie que debe fabricarse en condiciones estrictamente controladas y es más fácil de producir con rectificadoras cilíndricas, sin centro o de superficie. Las piezas de esta clase se utilizan normalmente en escenarios con cargas ligeras o movimiento poco frecuente. Tomando como ejemplo el aluminio 6061, el costo de fabricación de Ra0.8um es aproximadamente un 10% más alto que el de Ra3.2, y aumenta con la complejidad de las piezas.
Ra=0.4 um. este grado es el acabado superficial de la más alta calidad. Las piezas de este grado generalmente requieren pulido o esmerilado con diamante. Para escenas muy suaves, es necesario elegir Ra0.4um, como la pared interior de rodamientos o implantes médicos. Tomando como ejemplo el aluminio 6061, el costo de fabricación de Ra0.4um es aproximadamente un 15% más alto que el de Ra3.2, y aumenta con la complejidad de las piezas.
Problemas comunes para la rugosidad de la superficie
Evaluación y medida de la rugosidad superficial. La evaluación de la rugosidad se divide principalmente en métodos de evaluación cualitativos y cuantitativos. La evaluación cualitativa consiste en comparar la superficie a medir con las muestras de comparación de rugosidad superficial conocidas y juzgar su grado mediante inspección visual o por medio de un microscopio; La evaluación cuantitativa consiste en medir los parámetros principales de la rugosidad de la superficie medida a través de algunos métodos de medición y los instrumentos correspondientes. Estos parámetros son Ra, Rq, Rz, Ry. En la actualidad, los métodos de medición de la rugosidad de la superficie comúnmente utilizados incluyen principalmente el método de comparación de muestras, el método de la sección de luz, el método de interferencia, el método del lápiz óptico, etc.
El significado de los parámetros de rugosidad superficial Ra, Rq, Rz, Ry. Ra es la desviación media aritmética del contorno: la media aritmética de la suma de los valores absolutos de la desviación del contorno medido dentro de la longitud de muestreo. Rq es la desviación cuadrática media raíz del contorno: el valor cuadrático medio raíz del desplazamiento del contorno dentro de la longitud de muestreo. Rz es la altura de 10 puntos de microrrugosidad: la suma del promedio de las 5 alturas de pico de perfil más grandes y las 5 profundidades de valle de perfil más grandes dentro de la longitud de muestreo. Ry es la altura máxima del perfil: la distancia máxima entre la línea del pico del perfil y la línea media del valle del perfil dentro de la longitud de muestreo.
Factores que afectan a la rugosidad superficial. Hay muchos factores que afectan la rugosidad de la superficie de las piezas, entre los cuales los más importantes son la velocidad de corte, la profundidad de corte, la cantidad de corte, el ángulo de la geometría de la herramienta, la vibración de la herramienta de corte, la dureza del material procesado, la rigidez de la pieza de trabajo, la fijación y la rigidez de la máquina herramienta. durante el mecanizado CNC y el uso de fluido de corte, etc.