Следуйте за мной на: 
Шероховатость поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ.
Обработка на станках с ЧПУ позволяет изготавливать детали с жесткими допусками и тонкие детали из различных металлов или пластмасс и является одним из лучших методов обработки для изготовления нестандартных деталей и прототипов. В течение CNC-обработка, сырье выборочно и точно удаляется для производства детали, которая приблизительно соответствует окончательной форме. Этот процесс механической обработки также обычно называют субтрактивным производством. Поскольку режущий инструмент с ЧПУ непрерывно удаляет сырье во время обработки, на поверхности детали будут создаваться видимые следы режущего инструмента. Для определения чистоты этих следов режущего инструмента мы называем это шероховатостью поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ, и делим ее на различные степени шероховатости.
Что такое шероховатость поверхности и чем она вызвана
Поверхность деталей после обработки на станке с ЧПУ выглядит очень гладкой, но при прикосновении к ней рукой она кажется неровной. В повседневной жизни люди часто привыкли называть это «поверхностной отделкой». На самом деле в международном едином стандарте это называется «шероховатость поверхности». Шероховатость поверхности относится к небольшому промежутку и неровности небольших пиков и впадин, которые имеет обработанная поверхность. Расстояние (длина волны) между двумя гребнями волн или двумя впадинами волн очень мало (менее 1 мм), что относится к микроскопической ошибке распознавания геометрической формы. И значение шероховатости поверхности тем меньше, чем ровнее поверхность.
Шероховатость поверхности, как правило, формируется используемым методом обработки и другими факторами, такими как трение между инструментом и поверхностью детали во время обработки, пластическая деформация поверхностного металла при отделении стружки, высокочастотная вибрация при процесс механической обработки. Из-за различных методов обработки и материалов заготовки глубина, плотность, форма и текстура следов режущего инструмента, оставленных на обрабатываемой поверхности, различны.
Влияние шероховатости поверхности на детали
Шероховатость поверхности тесно связана со свойствами согласования, износостойкостью, усталостной прочностью, контактной жесткостью, вибрацией и шумом механических частей и оказывает важное влияние на срок службы и надежность механических изделий. Деталь после обработки с ЧПУ и поверхность детали оставят тонкие следы обработки, и чем меньше шероховатость поверхности, тем ровнее будет поверхность. Специфическое влияние шероховатости поверхности на детали можно отнести к следующим моментам.
1. Шероховатость поверхности влияет на износостойкость деталей. Чем шероховатее поверхность, тем меньше эффективная площадь контакта между сопрягаемыми поверхностями, тем больше давление и тем быстрее изнашивается.
2. Шероховатость поверхности влияет на стабильность свойств посадки. Для посадки с зазором чем шероховатее поверхность, тем легче она изнашивается, так что зазор постепенно увеличивается в процессе работы; при посадке с натягом из-за сплющивания микроскопических вершин при сборке снижается фактический эффективный натяг, снижается прочность соединения.
3. Шероховатость поверхности влияет на усталостную прочность детали. На поверхности шероховатых деталей имеются большие впадины волн, которые чувствительны к концентрации напряжений, такие как острые угловые вырезы и трещины, что влияет на усталостную прочность деталей.
4. Шероховатость поверхности влияет на коррозионную стойкость детали. Шероховатая поверхность позволяет агрессивным газам или жидкости легко проникать во внутренний слой металла через крошечные впадины на поверхности, вызывая поверхностную коррозию.
5. Шероховатость поверхности влияет на герметичность детали. Шероховатые поверхности не могут быть плотно пригнаны, а через зазоры между контактными поверхностями просачивается газ или жидкость.
6. Шероховатость поверхности влияет на контактную жесткость детали. Контактная жесткость – это способность поверхности соединения детали сопротивляться контактной деформации под действием внешней силы. Жесткость машины во многом определяется жесткостью контакта между различными частями.
7. Шероховатость поверхности влияет на точность измерения деталей. Шероховатость поверхности измеряемой поверхности детали и измерительной поверхности измерительного инструмента напрямую влияет на точность измерения, особенно при точном измерении.
Кроме того, шероховатость поверхности будет иметь различную степень влияния на покрытие, теплопроводность и контактное сопротивление деталей, отражательную и радиационную характеристики, сопротивление потоку жидкости и газа, протеканию тока по поверхности проводника.
Стандарт марки и выбор шероховатости поверхности
Шероховатость поверхности Обработанные детали с ЧПУ не является случайным значением, так как шероховатость поверхности является управляемой и ее необходимо предварительно задать только перед обработкой. Но, как правило, многие детали не имеют заданных требований к шероховатости поверхности, если только они не используются в каких-то конкретных отраслях, таких как некоторые вращающиеся детали, сцены вибрации, медицинские имплантаты и так далее.
Различные области применения требуют разной шероховатости поверхности. Как выбрать значение шероховатости поверхности для вашей детали, первое, что мы должны учитывать, это то, что поверхность детали должна соответствовать не только функциональным требованиям, но и учитывать экономическую целесообразность. Конкретный выбор можно определить по аналогии с имеющимися чертежами аналогичных деталей. Исходя из того, что функциональные требования к детали удовлетворяют функциональным требованиям, следует выбирать как можно большее значение параметра шероховатости поверхности, чтобы снизить стоимость обработки на станке с ЧПУ. Вообще говоря, к рабочей поверхности, сопрягаемой поверхности, уплотняющей поверхности, поверхности трения с высокой скоростью движения и высоким удельным давлением деталей предъявляются высокие требования по ровности и гладкости поверхности, и значение параметра должно быть меньше. Для нерабочих поверхностей, несовпадающих поверхностей и поверхностей с низкой размерной точностью значения параметров могут быть больше, чтобы снизить затраты на обработку.
В соответствии со стандартом шероховатости обработки ISO2632/1-1975, в обрабатывающем цехе с ЧПУ DDPROTOTYPE мы производим высококачественные детали для клиентов в соответствии со следующими четырьмя значениями параметра шероховатости поверхности.
Ra=3.2 мкм. это стандартная обработка поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ, и она подходит для большинства деталей. Поверхность детали с Ra3.2um очень гладкая, но все еще видны следы резки, что подходит для сцены в условиях вибрации, нагрузки и высокого напряжения.
Ra=1.6 мкм. этот сорт имеет относительно хорошую шероховатость поверхности, обработанную в заданных условиях, но все же можно увидеть небольшие следы резания. Детали этого класса могут тесно сочетаться с другими компонентами и подходят для медленно движущихся и малонагруженных сценариев, а не для быстрого вращения или сильной вибрации. Взяв в качестве примера алюминий 6061, стоимость производства Ra1.6um примерно на 5% выше, чем у Ra3.2, и она увеличивается с увеличением сложности деталей.
Ra=0.8 мкм. это высокий уровень шероховатости поверхности, который необходимо производить в строго контролируемых условиях, и его легче производить с помощью цилиндрических, бесцентровых или плоскошлифовальных станков. Детали этого класса обычно используются в сценариях с небольшими нагрузками или нечастыми движениями. Если взять в качестве примера алюминий 6061, стоимость производства Ra0.8 мкм примерно на 10% выше, чем у Ra3.2, и она увеличивается с увеличением сложности деталей.
Ra=0.4 мкм. этот сорт является самой качественной отделкой поверхности. Детали этого класса обычно требуют алмазной полировки или шлифовки. Для очень гладких сцен необходимо выбрать Ra0.4um, например, внутреннюю стенку подшипники или медицинские имплантаты. Если взять в качестве примера алюминий 6061, стоимость производства Ra0.4um примерно на 15% выше, чем у Ra3.2, и она увеличивается с увеличением сложности деталей.
Общие проблемы с шероховатостью поверхности
Оценка и измерение шероховатости поверхности. Оценка шероховатости в основном делится на качественные и количественные методы оценки. Качественная оценка заключается в сравнении измеряемой поверхности с известными сравнительными образцами шероховатости поверхности и оценке ее степени путем визуального осмотра или с помощью микроскопа; Количественная оценка заключается в измерении основных параметров шероховатости измеряемой поверхности с помощью некоторых методов измерения и соответствующих приборов. Этими параметрами являются Ra, Rq, Rz, Ry. В настоящее время широко используемые методы измерения шероховатости поверхности в основном включают метод сравнения образцов, метод светового сечения, метод интерференции, метод щупа и так далее.
Значение параметров шероховатости поверхности Ra, Rq, Rz, Ry. Ra — среднее арифметическое отклонение контура: среднее арифметическое суммы абсолютных значений измеренного отклонения контура в пределах длины выборки. Rq — среднеквадратичное отклонение контура: среднеквадратичное значение смещения контура в пределах длины выборки. Rz — высота микрошероховатости по 10 точкам: сумма среднего значения 5 самых больших высот пиков профиля и 5 самых больших глубин впадин профиля в пределах длины выборки. Ry — максимальная высота профиля: максимальное расстояние между линией пика профиля и средней линией впадины профиля в пределах длины выборки.
Факторы, влияющие на шероховатость поверхности. На шероховатость поверхности деталей влияет множество факторов, среди которых наиболее важными являются скорость резания, глубина резания, величина резания, угол геометрии инструмента, вибрация режущего инструмента, твердость обрабатываемого материала, жесткость заготовки, приспособление и жесткость станка. при обработке на станках с ЧПУ, использовании смазочно-охлаждающей жидкости и т. д.
