Dans le processus de Usinage CNC, la douceur de la surface traitée est un indicateur très important. L'état de surface, défini comme la texture ou la douceur d'une surface, affecte non seulement l'esthétique d'une pièce, mais joue également un rôle essentiel dans la détermination de ses performances d'application. Des facteurs tels que le frottement, la résistance à l'usure et même la capacité à retenir le lubrifiant dépendent de la précision du traitement de surface.
Qu'est-ce que la finition de surface
La finition de surface usinée fait référence à la qualité de la micro-géométrie de la surface d'une pièce lors de l'usinage CNC. Cette qualité est mesurée en évaluant le lissé de la surface, la régularité des marques d'usinage et le degré de rugosité de la surface.
La finition de surface est l’un des facteurs clés affectant le fonctionnement des pièces. Cela affectera le frottement, l'usure, la résistance à la fatigue, l'étanchéité, la rigidité de contact, les vibrations et le bruit des pièces.
La finition de surface usinée est généralement mesurée à l'aide des paramètres suivants :
Ra (rugosité moyenne) : Il s’agit du paramètre de rugosité de surface le plus couramment utilisé et représente la hauteur moyenne arithmétique des valeurs absolues le long de la longueur de la surface échantillonnée.
Rz (moyenne de hauteur sur dix points) : Cela représente la valeur moyenne des cinq sommets les plus élevés jusqu'aux cinq vallées les plus basses sur la longueur d'échantillonnage.
Rmax (hauteur maximale) : Il s'agit de la hauteur absolue depuis le sommet le plus élevé jusqu'au creux le plus bas sur la longueur d'échantillonnage.
Rq (rugosité quadratique moyenne) : Il s’agit de la valeur quadratique moyenne de la distribution des hauteurs de la surface, qui donne plus d’informations sur les pics et les vallées de la surface que Ra.
De plus, il existe de nombreux autres paramètres d’état de surface, tels que Rv, Rp, Rsk, etc., qui peuvent être utilisés pour décrire différentes caractéristiques de la surface. Les mesures de l'état de surface peuvent être effectuées par des méthodes avec contact (par exemple, micromètre) ou sans contact (par exemple, balayage laser). Pendant le processus de conception et d'usinage, le niveau de finition de surface approprié doit être sélectionné en fonction de l'application spécifique de la pièce. D'une manière générale, des niveaux de finition de surface plus élevés signifient une rugosité plus faible mais également des coûts d'usinage plus élevés.
Pourquoi la finition de surface est-elle importante dans la fabrication technique ?
L’importance de la rugosité de surface dans la fabrication mécanique se reflète sous de nombreux aspects car elle affecte directement les performances, la durée de vie et le coût des pièces.
-Caractéristiques de frottement : La rugosité de la surface affecte le coefficient de frottement et donc le taux d'usure et les exigences de lubrification de la pièce. Les surfaces lisses réduisent la friction et augmentent l'efficacité mécanique.
-Performance d'étanchéité : Pour les pièces qui doivent être scellées (telles que les cylindres, les vannes, etc.), une faible rugosité de surface peut contribuer à améliorer l'effet d'étanchéité et à prévenir les fuites.
-Résistance à la fatigue : De minuscules piqûres et fissures sur des surfaces rugueuses peuvent servir de point de départ à des fissures de fatigue, réduisant ainsi la durée de vie en fatigue de la pièce.
-Raideur de contact et qualité d'assemblage : La rugosité de la surface affecte la zone de contact entre les pièces, ce qui à son tour affecte la rigidité du contact et la répartition des charges lors de l'assemblage.
-Résistance à la corrosion: Les surfaces plus lisses ont moins d'espaces et sont moins susceptibles d'accumuler des milieux corrosifs, elles ont donc une meilleure résistance à la corrosion.
-Propriétés optiques: Pour les pièces qui doivent réfléchir la lumière (comme les miroirs), la rugosité de la surface doit être très faible pour garantir les performances optiques.
Facteurs affectant la finition de surface dans l'usinage CNC
La finition de la surface peut être affectée par divers facteurs, les principaux facteurs étant les suivants :
Méthodes de traitement
Différentes méthodes de traitement (telles que le tournage, le fraisage, le meulage, le polissage, etc.) donneront différentes propriétés de surface. Par exemple, le meulage donne souvent une surface plus lisse que le tournage.
État de l'outil
Le matériau, la géométrie, le tranchant, l'état d'usure, etc. de l'outil auront un impact significatif sur l'état de surface. Des outils émoussés ou usés entraîneront une mauvaise finition de surface.
Paramètres de traitement
Y compris la vitesse de coupe, l’avance et la profondeur de coupe. Des vitesses de coupe plus élevées peuvent produire des surfaces plus lisses, mais si elles sont trop élevées, elles peuvent également réduire la qualité de la surface en raison des dommages thermiques de l'outil ; des avances et des profondeurs de coupe plus faibles peuvent réduire la rugosité de la surface.
Matériau de la pièce
Différents matériaux ont des caractéristiques de traitement différentes, telles que la dureté, la ténacité et l'état de contrainte interne, qui affecteront la finition de surface après le traitement. Certains matériaux peuvent être plus faciles à obtenir une finition élevée, tandis que d'autres peuvent être difficiles.
Utilisation de liquide de refroidissement
Le liquide de refroidissement peut réduire la température de la zone de coupe, assurer la lubrification, réduire l'usure des outils et ainsi améliorer la douceur de la surface usinée. Cependant, une mauvaise utilisation peut également entraîner une contamination ou une corrosion de la surface.
Finition de la surface de mesure
1. Méthode comparative
Méthode permettant de déterminer la valeur de rugosité de la surface mesurée en la comparant à un échantillon de rugosité marqué d'une certaine valeur.
Caractéristiques : Facile à mesurer, utilisé pour les mesures sur site en atelier, souvent utilisé pour les mesures sur surfaces moyennes ou rugueuses.
2. Méthode de sectionnement léger
Une méthode de mesure de la rugosité de surface utilisant le principe de la section légère.
Instrument utilisé : microscope à coupe lumineuse (microscope à double tube)
Convient pour mesurer des surfaces plates ou cylindriques de pièces métalliques traitées par tournage, fraisage, rabotage ou autres méthodes similaires. Convient pour mesurer des surfaces avec Rz=~80μm et obtenir la valeur Ry en même temps.
3. Méthode d'intervention
Utilisez le principe de l’interférence des ondes lumineuses.
Instrument utilisé : microscope interférentiel.
Convient pour mesurer des surfaces extrêmement lisses, Rz=0.025~0.84 m.
4. Méthode de l'aiguille tactile
La méthode permettant de palper le profil transversal d'irrégularités microscopiques à travers la pointe d'une aiguille est la mesure par contact.
Instrument de mesure: Instrument de mesure de profil électrique
Gamme de mesure: Surface Ra = 0.025 ~ 5 μm
Caractéristiques : rapide et fiable, facile à utiliser, facile à réaliser une mesure automatique et un traitement des données par micro-ordinateur ; la surface mesurée est facile à rayer.
Caractéristiques de surface, méthodes de traitement et exemples d'application de la rugosité de surface
| Caractéristiques de surface | Ra/µm | Méthode de traitement | Application | |
| Surfaces rugueuses | Marques de couteau peu visibles | ≤ 20 | Tournage d'ébauche, rabotage d'ébauche, fraisage d'ébauche, perçage, limage, sciage | Faces d'extrémité d'arbre, chanfreins, trous percés, côtés d'engrenage et de poulie, fonds de rainure de clavette |
| surface semi-lisse | Marques de micro-traitement | ≤ 10 | Tournage, rabotage, fraisage, alésage, perçage, alésage ébauche | Surfaces non ajustées sur lesquelles les roulements et les engrenages ne sont pas installés sur l'arbre, surfaces d'assemblage libres des fixations, contre-dépouilles sur les arbres et les trous |
| Marques de micro-traitement | ≤ 5 | Tournage, rabotage, fraisage, alésage, meulage, emboutissage, dégrossissage, laminage | Surface semi-finie, surface de la boîte, du support, du couvercle, du manchon, etc. qui est combinée avec d'autres pièces sans exigences correspondantes | |
| Je ne vois pas clairement les marques de traitement | ≤ 2.5 | Tournage, rabotage, fraisage, alésage, meulage, emboutissage, grattage, pressage et fraisage de dents | Près de la surface finie, la surface d'alésage de la boîte pour le montage du roulement, la surface de travail de l'engrenage | |
| Surface lisse | Direction de trace de traitement visible | ≤ 1.25 | Tournage, alésage, tirage, grattage, alésage fin, rectification d'engrenages, laminage | Goupilles cylindriques, goupilles coniques, surfaces de contact avec roulements |
| Micro discrimination du sens de trace d'usinage | ≤ 0.63 | Alésage de précision, alésage de précision, meulage et grattage, laminage | Surface du rail de guidage d'un tour de plus haute précision | |
| Impossible de discerner la direction des traces d'usinage | ≤ 0.32 | Meulage fin, affûtage, meulage, super finition | Trou conique de broche de machine-outil de précision, surface conique supérieure, vilebrequin du moteur, surface de travail de l'arbre à cames, surface des dents d'engrenage de haute précision | |
| Surface extrêmement lisse | Surface brillante foncée | ≤ 0.16 | Meulage fin, meulage, polissage général | Surface intérieure de la chemise de cylindre, surface de l'axe de piston |
| Surface brillante et brillante | ≤ 0.08 | Meulage super fin, polissage fin, meulage miroir | La surface du tourillon de broche des machines-outils de précision, les billes des roulements et les surfaces de contact des pistons et des manchons de piston dans les pompes à huile haute pression | |
| Surface brillante semblable à un miroir | ≤ 0.04 | |||
| Surface du miroir | ≤ 0.01 | Meulage miroir, meulage de super précision | La surface de travail des instruments de mesure et des blocs de mesure de haute précision, ainsi que la surface des miroirs métalliques des instruments optiques | |
Conclusion
La finition de surface fait référence à la planéité et à la douceur de la surface d'un matériau. Il s'agit d'un paramètre important pour mesurer la qualité du traitement de surface. Bien qu'obtenir une finition de surface précise puisse être difficile et potentiellement plus coûteux, il n'y a pas lieu de s'inquiéter. Nous disposons d'une équipe dédiée pour vous fournir le soutien nécessaire pour vous aider à surmonter ces défis. EASIAHOME peut vous aider à atteindre les exigences de finition de surface de vos pièces usinées.
