ติดตามฉันได้ที่: 
ความหยาบผิวของชิ้นส่วนกลึง CNC
การตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงและชิ้นส่วนละเอียดจากโลหะหรือพลาสติกชนิดต่างๆ ได้ และเป็นหนึ่งในวิธีการตัดเฉือนที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตชิ้นส่วนตามสั่งและต้นแบบ ในระหว่างการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNCวัสดุจะถูกกำจัดออกไปอย่างเลือกสรรและแม่นยำเพื่อผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปร่างใกล้เคียงกับรูปร่างสุดท้าย กระบวนการตัดเฉือนนี้มักเรียกว่าการผลิตแบบลดวัสดุ (subtractive manufacturing) เนื่องจากเครื่องมือตัดของเครื่อง CNC จะกำจัดวัสดุออกไปอย่างต่อเนื่องในระหว่างการตัดเฉือน จึงจะเกิดร่องรอยของเครื่องมือตัดที่มองเห็นได้บนพื้นผิวของชิ้นส่วน สำหรับการกำหนดความเรียบของร่องรอยการตัดเหล่านี้ เราเรียกว่าความหยาบของพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC และแบ่งออกเป็นระดับความหยาบต่างๆ
ความขรุขระของพื้นผิวคืออะไรและเกิดจากอะไร
พื้นผิวของชิ้นส่วนหลังจากการกลึง CNC นั้นดูเรียบมาก แต่เมื่อสัมผัสด้วยมือจะรู้สึกไม่เรียบ ในชีวิตประจำวัน ผู้คนมักเรียกมันว่า "ผิวสำเร็จ" อันที่จริง มาตรฐานสากลรวมเรียกว่า "ความขรุขระของพื้นผิว" ความขรุขระของพื้นผิวหมายถึงระยะห่างขนาดเล็กและความไม่สม่ำเสมอของยอดและหุบเขาเล็กๆ ที่พื้นผิวที่ตัดเฉือนมี ระยะห่าง (ระยะห่างของคลื่น) ระหว่างยอดคลื่นทั้งสองหรือร่องคลื่นทั้งสองมีขนาดเล็กมาก (ต่ำกว่า 1 มม.) ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดในการจดจำรูปทรงเรขาคณิตด้วยกล้องจุลทรรศน์ และค่าความหยาบของพื้นผิวยิ่งน้อยยิ่งมีความเรียบของพื้นผิว
ความขรุขระของพื้นผิวโดยทั่วไปเกิดจากวิธีการประมวลผลที่ใช้และปัจจัยอื่นๆ เช่น แรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือกับพื้นผิวของชิ้นส่วนระหว่างการตัดเฉือน การเสียรูปพลาสติกของพื้นผิวโลหะเมื่อแยกเศษออก และการสั่นสะเทือนความถี่สูงใน กระบวนการตัดเฉือน เนื่องจากวิธีการประมวลผลและวัสดุชิ้นงานที่แตกต่างกัน ความลึก ความหนาแน่น รูปร่าง และพื้นผิวของเครื่องหมายเครื่องมือตัดที่เหลืออยู่บนพื้นผิวการตัดเฉือนจึงแตกต่างกัน
ผลกระทบของความขรุขระของผิวชิ้นส่วน
ความขรุขระของพื้นผิวสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับคุณสมบัติการจับคู่ ความต้านทานการสึกหรอ ความแข็งแรงของความล้า ความแข็งของการสัมผัส การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของชิ้นส่วนเครื่องจักรกล และมีผลกระทบที่สำคัญต่ออายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์เครื่องจักรกล ชิ้นส่วนหลังการตัดเฉือน CNC และพื้นผิวของชิ้นส่วนจะทิ้งร่องรอยการตัดเฉือนไว้อย่างละเอียด และความขรุขระของพื้นผิวที่เล็กลง พื้นผิวจะเรียบขึ้น อิทธิพลเฉพาะของความขรุขระของพื้นผิวบนชิ้นส่วนสามารถอ้างอิงได้จากประเด็นต่อไปนี้
1、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อความต้านทานการสึกหรอของชิ้นส่วน ยิ่งพื้นผิวขรุขระ พื้นที่สัมผัสที่มีประสิทธิภาพระหว่างพื้นผิวผสมพันธุ์ก็ยิ่งน้อยลง แรงกดยิ่งมากขึ้น และการสึกหรอเร็วขึ้น
2、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อความเสถียรของคุณสมบัติการพอดี เพื่อความพอดีกับระยะห่าง ยิ่งพื้นผิวมีความหยาบ ยิ่งสวมใส่ง่าย เพื่อให้ระยะห่างเพิ่มขึ้นทีละน้อยระหว่างกระบวนการทำงาน สำหรับการรบกวนที่พอดี เนื่องจากการแบนของยอดไมโครสโคประหว่างการประกอบ การรบกวนที่ได้ผลจริงจะลดลง ความแข็งแรงของการเชื่อมต่อจะลดลง
3、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อความล้าของชิ้นส่วน มีร่องคลื่นขนาดใหญ่บนพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขรุขระ ซึ่งไวต่อความเข้มข้นของความเค้น เช่น รอยบากที่มุมแหลมและรอยแตก จึงส่งผลต่อความแข็งแรงของการล้าของชิ้นส่วน
4、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของชิ้นส่วน พื้นผิวที่ขรุขระนั้นง่ายต่อการที่ก๊าซหรือของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเจาะเข้าไปในชั้นโลหะด้านในผ่านหุบเขาเล็กๆ บนพื้นผิว ทำให้เกิดการกัดกร่อนที่พื้นผิว
5、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อประสิทธิภาพการซีลของชิ้นส่วน ไม่สามารถติดพื้นผิวที่ขรุขระให้แน่นได้ และก๊าซหรือของเหลวจะรั่วผ่านช่องว่างระหว่างพื้นผิวสัมผัส
6、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อความแข็งสัมผัสของชิ้นส่วน ความแข็งของการสัมผัสคือความสามารถของพื้นผิวรอยต่อของชิ้นส่วนในการต้านทานการเสียรูปของการสัมผัสภายใต้แรงกระทำจากภายนอก ความแข็งของเครื่องจักรส่วนใหญ่กำหนดโดยความแข็งของหน้าสัมผัสระหว่างส่วนต่างๆ
7、ความขรุขระของพื้นผิวส่งผลต่อความแม่นยำในการวัดของชิ้นส่วน ความขรุขระของพื้นผิวที่วัดได้ของชิ้นส่วนและพื้นผิวการวัดของเครื่องมือวัดจะส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำของการวัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการวัดที่แม่นยำ
นอกจากนี้ ความขรุขระของพื้นผิวจะมีอิทธิพลในระดับที่แตกต่างกันไปต่อการเคลือบ การนำความร้อนและความต้านทานการสัมผัสของชิ้นส่วน การสะท้อนแสงและประสิทธิภาพการแผ่รังสี ความต้านทานต่อการไหลของของเหลวและก๊าซ และการไหลของกระแสบนพื้นผิวตัวนำ
เกรดมาตรฐานและการเลือกความหยาบผิว
ความหยาบของพื้นผิวชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNCไม่ใช่ค่าที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ เพราะความหยาบของพื้นผิวสามารถควบคุมได้และเพียงแค่ต้องตั้งค่าล่วงหน้าก่อนการขึ้นรูป แต่โดยปกติแล้ว ชิ้นส่วนจำนวนมากไม่มีข้อกำหนดเกี่ยวกับความหยาบของพื้นผิวที่ระบุไว้ เว้นแต่จะเป็นชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมเฉพาะบางประเภท เช่น ชิ้นส่วนที่หมุนได้ ชิ้นส่วนที่เกิดการสั่นสะเทือน อุปกรณ์ทางการแพทย์ และอื่นๆ
ขอบเขตการใช้งานที่แตกต่างกันต้องการความหยาบของพื้นผิวที่แตกต่างกัน วิธีเลือกค่าความหยาบผิวสำหรับชิ้นส่วนของคุณ สิ่งแรกที่เราต้องพิจารณาคือ พื้นผิวของชิ้นส่วนไม่เพียงแต่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านการทำงานเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาถึงเหตุผลทางเศรษฐกิจด้วย การเลือกเฉพาะสามารถกำหนดได้โดยการเปรียบเทียบโดยอ้างอิงจากภาพวาดของชิ้นส่วนที่คล้ายกันที่มีอยู่ ในการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านการทำงานของชิ้นส่วน ควรเลือกค่าพารามิเตอร์ความหยาบผิวที่ใหญ่ขึ้นให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดต้นทุนการตัดเฉือน CNC โดยทั่วไป พื้นผิวการทำงาน พื้นผิวการผสมพันธุ์ พื้นผิวการปิดผนึก พื้นผิวแรงเสียดทานที่มีความเร็วในการเคลื่อนที่สูงและความดันต่อหน่วยสูงของชิ้นส่วนมีความต้องการสูงในด้านความเรียบและความเรียบของพื้นผิว และค่าพารามิเตอร์ควรน้อยกว่า สำหรับพื้นผิวที่ไม่ทำงาน พื้นผิวที่ไม่เข้าคู่กัน และพื้นผิวที่มีความแม่นยำด้านขนาดต่ำ ค่าพารามิเตอร์สามารถใหญ่ขึ้นเพื่อลดต้นทุนการตัดเฉือน
ตามมาตรฐานความหยาบของการตัดเฉือน ISO2632/1-1975 ที่ DDPROTOTYPE CNC machining shop เราผลิตชิ้นส่วนคุณภาพสูงสำหรับลูกค้าตามค่าพารามิเตอร์ความหยาบผิวสี่ค่าต่อไปนี้
Ra = 3.2 ไมครอนนี่คือค่าความเรียบผิวมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเครื่อง CNC และเหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนส่วนใหญ่ พื้นผิวของชิ้นส่วนที่มีค่า Ra 3.2 ไมครอนนั้นเรียบมาก แต่ยังคงมองเห็นร่องรอยการตัดได้ ซึ่งเหมาะสำหรับงานที่ต้องรับแรงสั่นสะเทือน แรงกด และความเครียดสูง
Ra = 1.6 ไมครอนเกรดนี้มีความหยาบผิวค่อนข้างดี เมื่อทำการกลึงภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด แต่ยังคงมองเห็นรอยตัดเล็กน้อยได้ ชิ้นส่วนในเกรดนี้สามารถประกอบเข้ากับชิ้นส่วนอื่นได้อย่างแนบสนิท และเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่เคลื่อนที่ช้าและรับน้ำหนักเบา ไม่เหมาะสำหรับการหมุนเร็วหรือการสั่นสะเทือนรุนแรง ยกตัวอย่างเช่น อลูมิเนียม 6061 ต้นทุนการผลิต Ra 1.6 ไมครอนจะสูงกว่า Ra 3.2 ประมาณ 5% และจะเพิ่มขึ้นตามความซับซ้อนของชิ้นส่วน
Ra = 0.8 ไมครอนนี่คือระดับความหยาบผิวสูงที่ต้องผลิตภายใต้สภาวะที่ควบคุมอย่างเข้มงวด และผลิตได้ง่ายกว่าด้วยเครื่องเจียรทรงกระบอก เครื่องเจียรแบบไร้ศูนย์กลาง หรือเครื่องเจียรผิวเรียบ ชิ้นส่วนในระดับนี้มักใช้ในสถานการณ์ที่มีภาระเบาหรือมีการเคลื่อนไหวไม่บ่อยนัก ยกตัวอย่างเช่น อลูมิเนียม 6061 ต้นทุนการผลิต Ra 0.8 ไมครอนสูงกว่า Ra 3.2 ประมาณ 10% และจะเพิ่มขึ้นตามความซับซ้อนของชิ้นส่วน
Ra = 0.4 ไมครอนเกรดนี้เป็นเกรดคุณภาพผิวสำเร็จสูงสุด ชิ้นส่วนเกรดนี้มักต้องใช้การขัดเงาด้วยเพชรหรือการเจียร สำหรับงานที่ต้องการพื้นผิวเรียบมาก จำเป็นต้องเลือก Ra 0.4 ไมครอน เช่น ผนังด้านในของตลับลูกปืนหรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ ยกตัวอย่างเช่น อลูมิเนียม 6061 ต้นทุนการผลิต Ra 0.4 ไมครอนจะสูงกว่า Ra 3.2 ประมาณ 15% และจะเพิ่มขึ้นตามความซับซ้อนของชิ้นส่วน
ปัญหาทั่วไปเกี่ยวกับความขรุขระของพื้นผิว
การประเมินและการวัดความหยาบของพื้นผิวการประเมินความหยาบแบ่งออกเป็นวิธีการประเมินเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณเป็นหลัก การประเมินเชิงคุณภาพคือการเปรียบเทียบพื้นผิวที่จะวัดกับตัวอย่างเปรียบเทียบความหยาบของพื้นผิวที่ทราบค่า และตัดสินระดับความหยาบโดยการตรวจสอบด้วยสายตาหรือโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ การประเมินเชิงปริมาณคือการวัดพารามิเตอร์หลักของความหยาบของพื้นผิวที่วัดโดยใช้วิธีการวัดและเครื่องมือที่เกี่ยวข้อง พารามิเตอร์เหล่านี้ได้แก่ Ra, Rq, Rz, Ry ปัจจุบัน วิธีการวัดความหยาบของพื้นผิวที่ใช้กันทั่วไปส่วนใหญ่ได้แก่ วิธีการเปรียบเทียบตัวอย่าง วิธีการตัดแสง วิธีการแทรกสอด วิธีการใช้สไตลัส เป็นต้น
ความหมายของค่าพารามิเตอร์ความหยาบผิว Ra, Rq, Rz, Ry: Ra คือค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยเลขคณิตของเส้นขอบ: ค่าเฉลี่ยเลขคณิตของผลรวมของค่าสัมบูรณ์ของค่าเบี่ยงเบนเส้นขอบที่วัดได้ภายในความยาวการสุ่มตัวอย่าง Rq คือค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยกำลังสองของเส้นขอบ: ค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ยกำลังสองของเส้นขอบภายในความยาวการสุ่มตัวอย่าง Rz คือความสูงระดับไมโคร 10 จุด: ผลรวมของค่าเฉลี่ยของความสูงยอดสูงสุด 5 จุด และความลึกหุบสูงสุด 5 จุด ภายในความยาวการสุ่มตัวอย่าง Ry คือความสูงสูงสุดของโปรไฟล์: ระยะห่างสูงสุดระหว่างเส้นยอดของโปรไฟล์และเส้นกึ่งกลางของหุบโปรไฟล์ภายในความยาวการสุ่มตัวอย่าง
ปัจจัยที่มีผลต่อความหยาบของพื้นผิวมีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความหยาบของพื้นผิวชิ้นส่วน ซึ่งปัจจัยสำคัญที่สุด ได้แก่ ความเร็วในการตัด ความลึกในการตัด ปริมาณการตัด มุมของรูปทรงเครื่องมือ การสั่นสะเทือนของเครื่องมือตัด ความแข็งของวัสดุที่ผ่านการแปรรูป ความแข็งแรงของชิ้นงาน การจับยึดและความแข็งแรงของเครื่องมือกลระหว่างการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC และการใช้น้ำมันหล่อเย็น เป็นต้น
