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A rugosidade da superfície de peças usinadas CNC
A usinagem CNC permite a fabricação de peças com tolerâncias rigorosas e componentes de alta precisão em diversos metais ou plásticos, sendo um dos melhores métodos de usinagem para peças personalizadas e produção de protótipos. Durante a usinagem CNC , o material bruto é removido de forma seletiva e precisa para produzir uma peça que se aproxime da forma final desejada. Esse processo de usinagem também é conhecido como manufatura subtrativa. À medida que a ferramenta de corte CNC remove continuamente o material bruto durante a usinagem, marcas visíveis da ferramenta de corte são criadas na superfície da peça. Para definir o acabamento dessas marcas de corte, chamamos de rugosidade superficial das peças usinadas em CNC e a dividimos em diferentes graus de rugosidade.
O que é rugosidade da superfície e o que a causou
A superfície das peças após usinagem CNC, parece muito lisa, mas parece irregular quando tocada à mão. Na vida cotidiana, as pessoas costumam chamar isso de “acabamento de superfície”. De fato, o padrão unificado internacional chama isso de “rugosidade da superfície”. A rugosidade da superfície refere-se ao pequeno espaçamento e ao desnível de pequenos picos e vales que a superfície usinada possui. A distância (distância da onda) entre as duas cristas de onda ou dois vales de onda é muito pequena (abaixo de 1 mm), o que pertence ao erro de reconhecimento de forma geométrica microscópica. E o valor da rugosidade da superfície é menor, mais lisa da superfície.
A rugosidade da superfície é geralmente formada pelo método de processamento utilizado e outros fatores, como o atrito entre a ferramenta e a superfície da peça durante a usinagem, a deformação plástica da superfície metálica quando os cavacos são separados e a vibração de alta frequência na Processo de usinagem. Devido aos diferentes métodos de processamento e materiais da peça, a profundidade, densidade, forma e textura das marcas da ferramenta de corte deixadas na superfície usinada são diferentes.
Os efeitos da rugosidade da superfície nas peças
A rugosidade da superfície está intimamente relacionada às propriedades de correspondência, resistência ao desgaste, resistência à fadiga, rigidez de contato, vibração e ruído de peças mecânicas e tem um impacto importante na vida útil e na confiabilidade dos produtos mecânicos. A peça após a usinagem CNC e a superfície da peça deixarão marcas de usinagem finas, e quanto menor a rugosidade da superfície, mais lisa será a superfície. A influência específica da rugosidade da superfície nas peças pode ser referida nos seguintes pontos.
1、A rugosidade da superfície afeta a resistência ao desgaste das peças. Quanto mais áspera a superfície, menor a área de contato efetiva entre as superfícies de contato, maior a pressão e mais rápido o desgaste.
2、A rugosidade da superfície afeta a estabilidade das propriedades de ajuste. Para ajuste de folga, quanto mais áspera for a superfície, mais fácil será o desgaste, de modo que a folga aumente gradualmente durante o processo de trabalho; para ajuste de interferência, devido ao achatamento de picos microscópicos durante a montagem, a interferência efetiva real é reduzida, a força da conexão é reduzida.
3、A rugosidade da superfície afeta a resistência à fadiga da peça. Existem grandes vales de ondas na superfície de peças ásperas, que são sensíveis à concentração de tensão, como entalhes e trincas em cantos afiados, afetando assim a resistência à fadiga das peças.
4、A rugosidade da superfície afeta a resistência à corrosão da peça. A superfície áspera é fácil para o gás ou líquido corrosivo penetrar na camada de metal interna através dos pequenos vales na superfície, causando corrosão na superfície.
5、A rugosidade da superfície afeta o desempenho de vedação da peça. Superfícies ásperas não podem ser ajustadas com firmeza, e gás ou líquido vaza pelas aberturas entre as superfícies de contato.
6、A rugosidade da superfície afeta a rigidez de contato de uma peça. A rigidez de contato é a capacidade da superfície da junta de uma peça resistir à deformação de contato sob a ação de uma força externa. A rigidez da máquina é em grande parte determinada pela rigidez de contato entre as várias peças.
7、A rugosidade da superfície afeta a precisão da medição das peças. A rugosidade da superfície medida da peça e a superfície de medição da ferramenta de medição afetarão diretamente a precisão da medição, especialmente durante a medição precisa.
Além disso, a rugosidade da superfície terá vários graus de influência no revestimento, condutividade térmica e resistência de contato das peças, refletividade e desempenho de radiação, resistência ao fluxo de líquido e gás e fluxo de corrente na superfície do condutor.
Padrão de grau e seleção de rugosidade da superfície
A rugosidade superficial de peças usinadas por CNC não é um valor aleatório, pois é controlável e precisa apenas ser predefinida antes da usinagem. No entanto, geralmente, muitas peças não possuem requisitos específicos de rugosidade superficial, exceto em setores específicos, como peças rotativas, ambientes com vibração, implantes médicos, entre outros.
Diferentes campos de aplicação requerem diferentes rugosidades de superfície. Como escolher um valor de rugosidade superficial para sua peça, a primeira coisa que precisamos considerar é que a superfície da peça deve não apenas atender aos requisitos funcionais, mas também considerar a racionalidade econômica. A seleção específica pode ser determinada por analogia com referência aos desenhos de peças semelhantes existentes. Na premissa de atender aos requisitos funcionais da peça, um valor maior do parâmetro de rugosidade superficial deve ser selecionado o máximo possível para reduzir o custo de usinagem CNC. De um modo geral, a superfície de trabalho, superfície de acoplamento, superfície de vedação, superfície de fricção com alta velocidade de movimento e alta pressão da unidade das peças têm altos requisitos de suavidade e suavidade da superfície, e o valor do parâmetro deve ser menor. Para superfícies não trabalhadas, superfícies não correspondentes e superfícies com baixa precisão dimensional, os valores dos parâmetros podem ser maiores para reduzir os custos de usinagem.
De acordo com o padrão de rugosidade de usinagem ISO2632/1-1975, na oficina de usinagem CNC DDPROTOTYPE, fabricamos peças de alta qualidade para clientes de acordo com os seguintes quatro valores de parâmetros de rugosidade de superfície.
Ra = 3.2 µm. Este é o acabamento superficial padrão para peças usinadas em CNC e é adequado para a maioria das peças. A superfície da peça com Ra 3.2 µm é muito lisa, mas as marcas de corte ainda podem ser vistas, o que é adequado para aplicações sujeitas a vibração, carga e alta tensão.
Ra=1.6 µm. Esta classificação apresenta uma rugosidade superficial relativamente boa, mesmo quando usinada sob condições específicas, embora ainda seja possível observar pequenas marcas de corte. Peças com esta classificação podem ser acopladas com precisão a outros componentes e são adequadas para aplicações com movimentos lentos e cargas leves, não sendo indicadas para rotações rápidas ou vibrações severas. Tomando o alumínio 6061 como exemplo, o custo de fabricação de peças com Ra1.6 µm é cerca de 5% maior do que o de peças com Ra3.2 µm, e esse custo aumenta com a complexidade da peça.
Ra = 0.8 µm. Este é um alto nível de rugosidade superficial que exige fabricação sob condições rigorosamente controladas e é mais fácil de produzir com retificadoras cilíndricas, sem centros ou de superfície. Peças dessa classe são normalmente usadas em cenários com cargas leves ou movimentos pouco frequentes. Tomando o alumínio 6061 como exemplo, o custo de fabricação de Ra 0.8 µm é cerca de 10% maior do que o de Ra 3.2 µm, e aumenta com a complexidade das peças.
Ra = 0.4 µm. Esta classificação representa o acabamento superficial de mais alta qualidade. Peças com essa classificação geralmente requerem polimento ou retificação com diamante. Para superfícies extremamente lisas, é necessário escolher Ra 0.4 µm, como a parede interna de rolamentos ou implantes médicos. Tomando o alumínio 6061 como exemplo, o custo de fabricação de Ra 0.4 µm é cerca de 15% maior do que o de Ra 3.2 µm, e aumenta com a complexidade das peças.
Problemas comuns para rugosidade da superfície
Avaliação e medição da rugosidade superficial. A avaliação da rugosidade divide-se principalmente em métodos qualitativos e quantitativos. A avaliação qualitativa consiste em comparar a superfície a ser medida com amostras de rugosidade superficial conhecidas e determinar seu grau por inspeção visual ou microscopia. A avaliação quantitativa consiste em medir os principais parâmetros da rugosidade da superfície medida por meio de métodos de medição e instrumentos correspondentes. Esses parâmetros são Ra, Rq, Rz e Ry. Atualmente, os métodos de medição de rugosidade superficial mais comuns incluem o método de comparação de amostras, o método de seção transversal óptica, o método de interferência, o método de ponta de contato, entre outros.
Significado dos parâmetros de rugosidade superficial Ra, Rq, Rz e Ry. Ra é o desvio médio aritmético do contorno: a média aritmética da soma dos valores absolutos do desvio do contorno medido dentro do comprimento de amostragem. Rq é o desvio quadrático médio do contorno: o valor quadrático médio do deslocamento do contorno dentro do comprimento de amostragem. Rz é a altura de microrrugosidade de 10 pontos: a soma da média das 5 maiores alturas de pico do perfil e das 5 maiores profundidades de vale do perfil dentro do comprimento de amostragem. Ry é a altura máxima do perfil: a distância máxima entre a linha de pico do perfil e a linha média do vale do perfil dentro do comprimento de amostragem.
Fatores que afetam a rugosidade superficial. Existem muitos fatores que afetam a rugosidade superficial das peças, entre os quais os principais são a velocidade de corte, a profundidade de corte, a quantidade de material cortado, o ângulo da geometria da ferramenta, a vibração da ferramenta de corte, a dureza do material processado, a rigidez da peça, a fixação e a rigidez da máquina-ferramenta durante a usinagem CNC e o uso de fluido de corte, etc.
