Im Verfahren CNC-BearbeitungDie Glätte der bearbeiteten Oberfläche ist ein sehr wichtiger Indikator. Die Oberflächenbeschaffenheit, definiert als die Textur oder Glätte einer Oberfläche, beeinflusst nicht nur die Ästhetik eines Teils, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung seiner Anwendungsleistung. Faktoren wie Reibung, Verschleißfestigkeit und sogar die Fähigkeit, Schmiermittel zurückzuhalten, hängen von der Genauigkeit der Oberflächenbehandlung ab.
Was ist Oberflächenbeschaffenheit?
Die bearbeitete Oberflächengüte bezieht sich auf die Qualität der Mikrogeometrie der Oberfläche eines Teils während der CNC-Bearbeitung. Diese Qualität wird durch die Beurteilung der Glätte der Oberfläche, der Regelmäßigkeit der Bearbeitungsspuren und des Oberflächenrauheitsgrads gemessen.
Die Oberflächenbeschaffenheit ist einer der Schlüsselfaktoren für die Funktion von Teilen. Dies wirkt sich auf Reibung, Verschleiß, Ermüdungsfestigkeit, Abdichtung, Kontaktsteifigkeit, Vibration und Geräuschentwicklung der Teile aus.
Die bearbeitete Oberflächengüte wird typischerweise anhand der folgenden Parameter gemessen:
Ra (Rauheitsdurchschnitt): Dies ist der am häufigsten verwendete Oberflächenrauheitsparameter und stellt die arithmetische mittlere Höhe der Absolutwerte entlang der abgetasteten Oberflächenlänge dar.
Rz (Zehn-Punkte-Höhendurchschnitt): Dies stellt den Durchschnittswert von den fünf höchsten Gipfeln bis zu den fünf niedrigsten Tälern über die Probenahmelänge dar.
Rmax (maximale Höhe): Dies ist die absolute Höhe vom höchsten Gipfel bis zum tiefsten Tiefpunkt innerhalb der Probenahmestrecke.
Rq (Root Mean Square Rauheit): Dies ist der quadratische Mittelwert der Oberflächenhöhenverteilung, der mehr Informationen über die Spitzen und Täler der Oberfläche liefert als Ra.
Darüber hinaus gibt es viele weitere Oberflächenbeschaffenheitsparameter wie Rv, Rp, Rsk usw., mit denen sich unterschiedliche Eigenschaften der Oberfläche beschreiben lassen. Messungen der Oberflächenbeschaffenheit können mit Kontaktmethoden (z. B. Mikrometer) oder berührungslosen Methoden (z. B. Laserscanning) durchgeführt werden. Während des Konstruktions- und Bearbeitungsprozesses muss die geeignete Oberflächengüte basierend auf der spezifischen Anwendung des Teils ausgewählt werden. Im Allgemeinen bedeuten höhere Oberflächengüten eine geringere Rauheit, bedeuten aber auch höhere Bearbeitungskosten.
Warum ist die Oberflächenbeschaffenheit in der technischen Fertigung wichtig?
Die Bedeutung der Oberflächenrauheit in der technischen Fertigung spiegelt sich in vielen Aspekten wider, da sie sich direkt auf die Leistung, Lebensdauer und Kosten von Teilen auswirkt.
-Reibungseigenschaften: Die Oberflächenrauheit beeinflusst den Reibungskoeffizienten und damit die Verschleißrate und den Schmierbedarf des Teils. Glatte Oberflächen reduzieren die Reibung und erhöhen die mechanische Effizienz.
-Dichtungsleistung: Bei Teilen, die abgedichtet werden müssen (z. B. Zylinder, Ventile usw.), kann eine geringe Oberflächenrauheit dazu beitragen, die Dichtwirkung zu verbessern und Leckagen zu verhindern.
-Ermüdungsfestigkeit: Winzige Grübchen und Risse auf rauen Oberflächen können als Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse dienen und die Ermüdungslebensdauer des Teils verkürzen.
-Kontaktsteifigkeit und Montagequalität: Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Kontaktfläche zwischen Teilen, was wiederum Auswirkungen auf die Kontaktsteifigkeit und die Lastverteilung während der Montage hat.
-Korrosionsbeständigkeit: Glattere Oberflächen weisen weniger Lücken auf und neigen weniger dazu, korrosive Medien anzusammeln, sodass sie eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
-Optische Eigenschaften: Bei Teilen, die Licht reflektieren müssen (z. B. Spiegel), muss die Oberflächenrauheit sehr gering sein, um die optische Leistung sicherzustellen.
Faktoren, die die Oberflächenbeschaffenheit bei der CNC-Bearbeitung beeinflussen
Die Oberflächenbeschaffenheit kann durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden. Zu den Schlüsselfaktoren gehören:
Verarbeitungsmethoden
Durch unterschiedliche Bearbeitungsverfahren (z. B. Drehen, Fräsen, Schleifen, Polieren etc.) ergeben sich unterschiedliche Oberflächeneigenschaften. Beispielsweise führt Schleifen oft zu einer glatteren Oberfläche als Drehen.
Werkzeugzustand
Material, Geometrie, Schärfe, Verschleißzustand usw. des Werkzeugs haben einen erheblichen Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit. Stumpfe oder abgenutzte Werkzeuge führen zu einer schlechten Oberflächengüte.
Verarbeitungsparameter
Einschließlich Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe. Höhere Schnittgeschwindigkeiten können zu glatteren Oberflächen führen, wenn sie jedoch zu hoch sind, können sie aufgrund thermischer Schäden am Werkzeug auch die Oberflächenqualität verringern. Kleinere Vorschübe und Schnitttiefen können die Oberflächenrauheit verringern.
Werkstückmaterial
Unterschiedliche Materialien weisen unterschiedliche Verarbeitungseigenschaften wie Härte, Zähigkeit und inneren Spannungszustand auf, die sich auf die Oberflächenbeschaffenheit nach der Verarbeitung auswirken. Bei bestimmten Materialien ist es möglicherweise einfacher, ein hohes Finish zu erzielen, bei anderen kann es schwierig sein.
Verwendung von Kühlmittel
Kühlmittel kann die Temperatur der Schneidzone senken, für Schmierung sorgen, den Werkzeugverschleiß verringern und so die Glätte der bearbeiteten Oberfläche verbessern. Allerdings kann es bei unsachgemäßer Verwendung auch zu Oberflächenverunreinigungen oder Korrosion kommen.
Oberflächenbeschaffenheit messen
1. Vergleichsmethode
Eine Methode zur Bestimmung des Rauheitswerts der gemessenen Oberfläche durch Vergleich mit einer Rauheitsprobe, die mit einem bestimmten Wert gekennzeichnet ist.
Merkmale: Einfach zu messen, wird für Vor-Ort-Messungen in Werkstätten verwendet, häufig für Messungen auf mittleren oder rauen Oberflächen.
2. Lichtschnittmethode
Eine Methode zur Messung der Oberflächenrauheit nach dem Lichtschnittprinzip.
Verwendetes Instrument: Lichtschnittmikroskop (Doppelrohrmikroskop)
Geeignet zum Messen flacher oder zylindrischer Oberflächen von Metallteilen, die durch Drehen, Fräsen, Hobeln oder ähnliche Verfahren bearbeitet wurden. Geeignet für die Messung von Oberflächen mit Rz=~80μm und gleichzeitiger Ermittlung des Ry-Wertes.
3. Interventionsmethode
Nutzen Sie das Prinzip der Lichtwelleninterferenz.
Verwendetes Instrument: Interferenzmikroskop.
Geeignet für die Messung extrem glatter Oberflächen, Rz=0.025~0.84 m.
4. Touch-Nadel-Methode
Die Methode, das Querschnittsprofil mikroskopischer Unebenheiten durch die Spitze einer Nadel zu ertasten, ist die Kontaktmessung.
Messinstrument: Elektrisches Profilmessgerät
Messbereich: Ra=0.025~5 μm Oberfläche
Merkmale: schnell und zuverlässig, einfach zu bedienen, einfach zu realisierende automatische Messung und Mikrocomputer-Datenverarbeitung; Die gemessene Oberfläche kann leicht zerkratzt werden.
Oberflächeneigenschaften, Bearbeitungsmethoden und Anwendungsbeispiele der Oberflächenrauheit
| Oberflächeneigenschaften | Ra/μm | Verarbeitungsmethode | Anwendung | |
| Raue Oberflächen | Leicht sichtbare Messerspuren | ≤ 20 | Grobdrehen, Grobhobeln, Schruppfräsen, Bohren, Feilen, Sägen | Wellenendflächen, Fasen, Bohrlöcher, Zahnrad- und Riemenscheibenseiten, Keilnutböden |
| halbglatte Oberfläche | Mikrobearbeitungsspuren | ≤ 10 | Drehen, Hobeln, Fräsen, Bohren, Bohren, Grobreiben | Nichtpassende Flächen, an denen Lager und Zahnräder nicht auf der Welle montiert sind, freie Montageflächen von Befestigungselementen, Hinterschnitte an Wellen und Löchern |
| Mikrobearbeitungsspuren | ≤ 5 | Drehen, Hobeln, Fräsen, Bohren, Schleifen, Zeichnen, Grobschaben, Walzen | Halbfertige Oberfläche, die Oberfläche des Kastens, der Halterung, des Deckels, der Hülse usw., die ohne entsprechende Anforderungen mit anderen Teilen kombiniert wird | |
| Ich kann die Bearbeitungsspuren nicht deutlich erkennen | ≤ 2.5 | Drehen, Hobeln, Fräsen, Bohren, Schleifen, Ziehen, Schaben, Pressen und Zahnfräsen | In der Nähe der fertigen Oberfläche befindet sich die Bohrfläche des Gehäuses zur Montage des Lagers und die Arbeitsfläche des Zahnrads | |
| Glatte Oberfläche | Sichtbare Richtung der Verarbeitungsspur | ≤ 1.25 | Drehen, Bohren, Ziehen, Schaben, Feinreiben, Zahnradschleifen, Walzen | Zylinderstifte, Kegelstifte, Passflächen mit Wälzlagern |
| Mikrodiskriminierung der Richtung der Bearbeitungsspur | ≤ 0.63 | Präzisionsreiben, Präzisionsbohren, Schleifen und Schaben, Walzen | Führungsschienenoberfläche einer Drehmaschine mit höherer Präzision | |
| Die Richtung der Bearbeitungsspuren kann nicht erkannt werden | ≤ 0.32 | Feinschliff, Honen, Schleifen, Superfinish | Präzisions-Werkzeugmaschinenspindel-Kegelloch, obere konische Oberfläche, Motorkurbelwelle, Nockenwellen-Arbeitsfläche, hochpräzise Zahnradzahnoberfläche | |
| Extrem glatte Oberfläche | Dunkle glänzende Oberfläche | ≤ 0.16 | Feinschleifen, Schleifen, allgemeines Polieren | Innenfläche der Zylinderlaufbuchse, Oberfläche des Kolbenbolzens |
| Helle glänzende Oberfläche | ≤ 0.08 | Superfeines Schleifen, Feinpolieren, Spiegelschleifen | Die Oberfläche des Spindelzapfens von Präzisionswerkzeugmaschinen, die Kugeln von Wälzlagern und die Passflächen von Kolben und Kolbenhülsen in Hochdruckölpumpen | |
| Spiegelartig glänzende Oberfläche | ≤ 0.04 | |||
| Spiegelfläche | ≤ 0.01 | Spiegelschleifen, Hochpräzisionsschleifen | Die Arbeitsfläche hochpräziser Messgeräte und Messblöcke sowie die Metallspiegelfläche optischer Instrumente | |
Fazit
Unter Oberflächenbeschaffenheit versteht man die Ebenheit und Glätte der Oberfläche eines Materials. Dies ist ein wichtiger Parameter zur Messung der Qualität der Oberflächenbearbeitung. Auch wenn das Erreichen einer präzisen Oberflächenbeschaffenheit schwierig und möglicherweise teurer sein kann, besteht kein Grund zur Sorge. Wir verfügen über ein engagiertes Team, das Ihnen die nötige Unterstützung bietet, um Sie bei der Bewältigung dieser Herausforderungen zu unterstützen. EASIAHOME kann Ihnen dabei helfen, die Anforderungen an die Oberflächengüte Ihrer bearbeiteten Teile zu erfüllen.
