בתהליך עיבוד שבבי CNC , החלקות של פני השטח המעובדים היא מדד חשוב מאוד. גימור פני השטח, המוגדר כמרקם או חלקות של פני השטח, לא רק משפיע על האסתטיקה של החלק אלא גם ממלא תפקיד חיוני בקביעת ביצועי היישום שלו. גורמים כמו חיכוך, עמידות בפני שחיקה ואפילו היכולת לשמור על חומר סיכה תלויים בדיוק של טיפול פני השטח.
מהו גימור פני השטח
גימור משטח מעובד מתייחס לאיכות המיקרו-גיאומטריה של פני השטח של חלק במהלך עיבוד שבבי CNC. איכות זו נמדדת על ידי הערכת חלקות פני השטח, סדירות סימני העיבוד ודרגת החספוס של פני השטח.
גימור פני השטח הוא אחד הגורמים המרכזיים המשפיעים על תפקודם של חלקים. הוא ישפיע על החיכוך, הבלאי, חוזק העייפות, האטימה, קשיחות המגע, הרטט והרעש של החלקים.
גימור משטח מעובד נמדד בדרך כלל באמצעות הפרמטרים הבאים:
Ra (ממוצע חספוס): זהו פרמטר חספוס פני השטח הנפוץ ביותר והוא מייצג את גובה הממוצע האריתמטי של ערכים מוחלטים לאורך אורך פני השטח שנדגמו.
Rz (ממוצע גובה של עשר נקודות): ערך זה מייצג את הערך הממוצע מחמשת הפסגות הגבוהות ביותר ועד חמשת העמקים הנמוכים ביותר לאורך אורך הדגימה.
Rmax (גובה מקסימלי): זהו הגובה המוחלט מהשיא הגבוה ביותר ועד לשפל הנמוך ביותר בתוך אורך הדגימה.
Rq (שורש ממוצע הריבועים של חספוס): זהו ערך שורש ממוצע הריבועים של התפלגות גובה פני השטח, אשר נותן מידע רב יותר על הפסגות והעמקים של פני השטח מאשר Ra.
בנוסף, ישנם פרמטרים רבים אחרים של גימור פני השטח, כגון Rv, Rp, Rsk וכו', בהם ניתן להשתמש כדי לתאר מאפיינים שונים של פני השטח. מדידות גימור פני השטח יכולות להתבצע בשיטות מגע (למשל מיקרומטר) או ללא מגע (למשל סריקת לייזר). במהלך תהליך התכנון והעיבוד, יש לבחור את רמת גימור פני השטח המתאימה בהתבסס על היישום הספציפי של החלק. באופן כללי, רמות גימור פני השטח גבוהות יותר פירושן חספוס נמוך יותר אך גם עלויות עיבוד גבוהות יותר.
מדוע גימור פני השטח חשוב בייצור הנדסי?
חשיבות חספוס פני השטח בייצור הנדסי באה לידי ביטוי בהיבטים רבים משום שהיא משפיעה ישירות על הביצועים, אורך החיים והעלות של חלקים.
-מאפייני חיכוך: חספוס פני השטח משפיע על מקדם החיכוך ולכן על קצב הבלאי ודרישות הסיכה של החלק. משטחים חלקים מפחיתים את החיכוך ומגבירים את היעילות המכנית.
ביצועי איטום: עבור חלקים שצריך לאטום (כגון צילינדרים, שסתומים וכו'), חספוס פני השטח נמוך יכול לסייע בשיפור אפקט האיטום ולמנוע דליפות.
-חוזק עייפות: בורות וסדקים זעירים על משטחים מחוספסים יכולים לשמש כנקודות התחלה לסדקים עקב עייפות, מה שמפחית את חיי החלק עקב עייפות.
- קשיחות מגע ואיכות הרכבה: חספוס פני השטח משפיע על שטח המגע בין החלקים, מה שבתורו משפיע על קשיחות המגע וחלוקת העומס במהלך ההרכבה.
עמידות בפני קורוזיה: למשטחים חלקים יש פחות פערים והם פחות נוטים לצבור חומרים קורוזיביים, ולכן יש להם עמידות טובה יותר בפני קורוזיה.
-תכונות אופטיות: עבור חלקים שצריכים להחזיר אור (כגון מראות), חספוס פני השטח צריך להיות נמוך מאוד כדי להבטיח ביצועים אופטיים.
גורמים המשפיעים על גימור פני השטח בעיבוד שבבי CNC
גימור פני השטח יכול להיות מושפע ממגוון גורמים, הגורמים העיקריים כוללים:
שיטות עיבוד
שיטות עיבוד שונות (כגון חריטה, כרסום, השחזה, ליטוש וכו') יביאו לתכונות פני שטח שונות. לדוגמה, השחזה לעיתים קרובות מביאה למשטח חלק יותר מאשר חריטה.
מצב הכלי
לחומר, לגיאומטריה, לחדות, למצב הבלאי וכו' של הכלי תהיה השפעה משמעותית על גימור פני השטח. כלים עמומים או שחוקים יגרמו לגימור פני שטח גרוע.
עיבוד פרמטרים
כולל מהירות חיתוך, קצב הזנה ועומק חיתוך. מהירויות חיתוך גבוהות יותר עשויות לייצר משטחים חלקים יותר, אך אם הן גבוהות מדי, הן עלולות גם לפגוע באיכות המשטח עקב נזק תרמי לכלי; קצבי הזנה ועומקי חיתוך קטנים יותר יכולים להפחית את חספוס המשטח.
חומר לעבודה
לחומרים שונים מאפייני עיבוד שונים, כגון קשיות, קשיחות ומצב מאמץ פנימי, אשר ישפיעו על גימור פני השטח לאחר העיבוד. חומרים מסוימים עשויים להיות קלים יותר להשגת גימור גבוה, בעוד שאחרים עשויים להיות קשים להשגה.
שימוש בנוזל קירור
נוזל קירור יכול להפחית את הטמפרטורה של אזור החיתוך, לספק שימון, להפחית את שחיקת הכלים ובכך לשפר את החלקות של המשטח המעובד. עם זאת, שימוש לא נכון עלול גם להוביל לזיהום פני השטח או קורוזיה.
מדידת גימור פני השטח
1. שיטה השוואתית
שיטה לקביעת ערך החספוס של המשטח הנמדד על ידי השוואתו לדגימת חספוס המסומנת בערך מסוים.
מאפיינים: קל למדידה, משמש למדידות באתר בסדנאות, משמש לעתים קרובות למדידות על משטחים בינוניים או מחוספסים.
2. שיטת חיתוך קל
שיטה למדידת חספוס פני השטח באמצעות עקרון החתך הקל.
מכשיר בשימוש: מיקרוסקופ חתך אור (מיקרוסקופ צינור כפול)
מתאים למדידת משטחים שטוחים או גליליים של חלקי מתכת שעובדו על ידי חריטה, כרסום, הקצעה או שיטות דומות אחרות. מתאים למדידת משטחים עם Rz=~80μm וקבלת ערך Ry בו זמנית.
3. שיטת התערבות
השתמשו בעיקרון של הפרעות גלי אור.
מכשיר בשימוש: מיקרוסקופ התאבכות.
מתאים למדידת משטחים חלקים במיוחד, Rz=0.025~0.84 מטר.
4. שיטת מחט מגע
השיטה למחישת פרופיל החתך של חוסר אחידות מיקרוסקופי דרך קצה המחט היא מדידת מגע.
מכשיר מדידה: מכשיר מדידה חשמלי לפרופילים
טווח מדידה: Ra=0.025~5 מיקרומטר פני השטח
מאפיינים: מהיר ואמין, קל לתפעול, קל למימוש מדידה אוטומטית ועיבוד נתונים מיקרו-מחשב; המשטח הנמדד קל לשריטה.
מאפייני פני השטח, שיטות עיבוד ודוגמאות יישום של חספוס פני השטח
| מאפייני פני השטח | רא/מיקרומטר | שיטת עיבוד | בקשה | |
| משטחים מחוספסים | סימני סכין מעט נראים לעין | ≤ 20 | חריטה גסה, הקצעה גסה, כרסום גסה, קידוח, שיוף, ניסור | פני קצה הציר, שיפוצים, חורים קדוחים, צידי גלגלי שיניים וגלגלות, תחתית חריצי מפתח |
| משטח חלק למחצה | סימני עיבוד מיקרו | ≤ 10 | חריטה, הקצעה, כרסום, קידוח, חיתוך גס | משטחים לא מתאימים שבהם מיסבים וגלגלי שיניים אינם מותקנים על הציר, משטחי הרכבה חופשיים של מחברים, חיתוכים על צירים וחורים |
| סימני עיבוד מיקרו | ≤ 5 | חריטה, הקצעה, כרסום, קידוח, השחזה, ציור, גירוד גס, גלגול | משטח חצי גמור, משטח הקופסה, התושבת, המכסה, השרוול וכו' המשולב עם חלקים אחרים ללא דרישות תואמות. | |
| לא ניתן לראות את סימני העיבוד בבירור | ≤ 2.5 | חריטה, הקצעה, כרסום, קידוח, השחזה, ציור, גירוד, כבישה וכרסום שיניים | קרוב למשטח המוגמר, משטח הקדח של הקופסה להרכבת המיסב, משטח העבודה של גלגל השיניים | |
| משטח חלק | כיוון עקבות עיבוד גלוי | ≤ 1.25 | חריטה, קידוח, משיכה, גירוד, חיתוך עדין, השחזה של גלגלי שיניים, גלגול | פינים גליליים, פינים מחודדים, משטחי חיבור עם מיסבים מתגלגלים |
| מיקרו-אפליה של כיוון עקבות עיבוד שבבי | ≤ 0.63 | חיתוך מדויק, קידוח מדויק, השחזה וגירוד, גלגול | משטח מסילת הנחיה של מחרטה מדויקת יותר | |
| לא ניתן להבחין בכיוון עקבות העיבוד | ≤ 0.32 | טחינה עדינה, השחזה, טחינה, גימור סופר | חור התחדדות של ציר מכונת כלים מדויקת, משטח חרוטי עליון, גל ארכובה של המנוע, משטח עבודה של גל זיזים, משטח שן גלגל שיניים מדויק | |
| משטח חלק במיוחד | משטח מבריק כהה | ≤ 0.16 | טחינה עדינה, טחינה, ליטוש כללי | משטח פנימי של צילינדר, משטח פין בוכנה |
| משטח מבריק ובהיר | ≤ 0.08 | טחינה עדינה במיוחד, ליטוש עדין, טחינה במראה | פני השטח של יונת הציר של מכונות כלים מדויקות, כדורי מיסבים מתגלגלים ומשטחי החיבור של בוכנות ושרוולי בוכנה במשאבות שמן בלחץ גבוה | |
| משטח מבריק דמוי מראה | ≤ 0.04 | |||
| משטח מראה | ≤ 0.01 | טחינת מראה, טחינת דיוק סופר | משטח העבודה של מכשירי מדידה ולוחות מדידה מדויקים, ומשטח מראה מתכתי במכשירים אופטיים | |
סיכום
גימור פני השטח מתייחס לשטיחות ולחלקות של פני השטח של חומר. זהו פרמטר חשוב למדידת איכות עיבוד פני השטח. בעוד שהשגת גימור פני שטח מדויק יכולה להיות קשה ויקרה יותר, אין צורך לדאוג. יש לנו צוות ייעודי שיספק את התמיכה הדרושה כדי לעזור לכם להתגבר על אתגרים אלה. EASIAHOME יכולה לעזור לכם להשיג את דרישות גימור פני השטח של החלקים המעובדים שלכם.
