Bij CNC-bewerking is de gladheid van het bewerkte oppervlak een zeer belangrijke indicator. De oppervlakteafwerking, gedefinieerd als de textuur of gladheid van een oppervlak, beïnvloedt niet alleen de esthetiek van een onderdeel, maar speelt ook een cruciale rol in de prestaties ervan. Factoren zoals wrijving, slijtvastheid en zelfs het vermogen om smeermiddel vast te houden, zijn afhankelijk van de nauwkeurigheid van de oppervlaktebehandeling.
Wat is oppervlakteafwerking
De bewerkte oppervlakteafwerking verwijst naar de kwaliteit van de microgeometrie van het oppervlak van een onderdeel tijdens CNC-bewerking. Deze kwaliteit wordt gemeten door de gladheid van het oppervlak, de regelmaat van de bewerkingssporen en de oppervlakteruwheid te beoordelen.
Oppervlakteafwerking is een van de belangrijkste factoren die de werking van onderdelen beïnvloeden. Het beïnvloedt de wrijving, slijtage, vermoeiingssterkte, afdichting, contactstijfheid, trillingen en het geluid van de onderdelen.
De afwerking van een bewerkt oppervlak wordt doorgaans gemeten met behulp van de volgende parameters:
Ra (gemiddelde ruwheid): Dit is de meest gebruikte parameter voor oppervlakteruwheid en vertegenwoordigt de rekenkundige gemiddelde hoogte van de absolute waarden over de bemonsterde oppervlaktelengte.
Rz (gemiddelde hoogte over tien punten): Dit vertegenwoordigt de gemiddelde waarde van de vijf hoogste pieken tot de vijf laagste dalen over de meetlengte.
Rmax (maximale hoogte): Dit is de absolute hoogte van de hoogste piek tot het laagste dal binnen de meetlengte.
Rq (wortelgemiddelde kwadratische ruwheid): Dit is de wortelgemiddelde kwadratische waarde van de oppervlaktehoogteverdeling, die meer informatie geeft over de pieken en dalen van het oppervlak dan Ra.
Daarnaast zijn er vele andere parameters voor de oppervlakteafwerking, zoals Rv, Rp, Rsk, enz., die kunnen worden gebruikt om verschillende oppervlakte-eigenschappen te beschrijven. Oppervlakteafwerkingsmetingen kunnen worden uitgevoerd met contact (bijv. micrometer) of contactloos (bijv. laserscanning). Tijdens het ontwerp- en bewerkingsproces moet het juiste oppervlakteafwerkingsniveau worden geselecteerd op basis van de specifieke toepassing van het onderdeel. Over het algemeen betekenen hogere oppervlakteafwerkingsniveaus een lagere ruwheid, maar ook hogere bewerkingskosten.
Waarom is oppervlakteafwerking belangrijk in de technische productie?
Het belang van oppervlakteruwheid in de technische productie komt tot uiting in veel aspecten, omdat het direct van invloed is op de prestaties, levensduur en kosten van onderdelen.
- Wrijvingseigenschappen: De ruwheid van het oppervlak beïnvloedt de wrijvingscoëfficiënt en daarmee de slijtage en de smeringsbehoefte van het onderdeel. Gladde oppervlakken verminderen de wrijving en verhogen de mechanische efficiëntie.
- Afdichtingsprestaties: Voor onderdelen die afgedicht moeten worden (zoals cilinders, kleppen, enz.), kan een lage oppervlakteruwheid de afdichting verbeteren en lekkage voorkomen.
- Vermoeiingssterkte: Kleine putjes en scheurtjes op ruwe oppervlakken kunnen dienen als uitgangspunt voor vermoeiingsscheuren, waardoor de vermoeiingslevensduur van het onderdeel afneemt.
- Contactstijfheid en montagekwaliteit: Oppervlakteruwheid beïnvloedt het contactoppervlak tussen onderdelen, wat op zijn beurt de contactstijfheid en de lastverdeling tijdens de montage beïnvloedt.
- Corrosiebestendigheid: Gladdere oppervlakken hebben minder openingen en er kan zich minder snel een corrosief middel ophopen, waardoor ze een betere corrosiebestendigheid hebben.
- Optische eigenschappen: Voor onderdelen die licht moeten reflecteren (zoals spiegels), moet de oppervlakteruwheid zeer laag zijn om optimale optische prestaties te garanderen.
Factoren die de oppervlakteafwerking bij CNC-bewerking beïnvloeden
Er zijn diverse factoren die de oppervlakteafwerking kunnen beïnvloeden. De belangrijkste factoren zijn:
Verwerkingsmethoden
Verschillende bewerkingsmethoden (zoals draaien, frezen, slijpen, polijsten, enz.) resulteren in verschillende oppervlakte-eigenschappen. Zo resulteert slijpen vaak in een gladder oppervlak dan draaien.
Gereedschapsconditie
Het materiaal, de geometrie, de scherpte, de slijtage, enz. van het gereedschap hebben een aanzienlijke invloed op de oppervlakteafwerking. Bot of versleten gereedschap resulteert in een slechte oppervlakteafwerking.
Verwerkingsparameters
Inclusief snijsnelheid, voedingssnelheid en snijdiepte. Hogere snijsnelheden kunnen gladdere oppervlakken opleveren, maar te hoge snijsnelheden kunnen ook de oppervlaktekwaliteit verminderen door thermische schade aan het gereedschap; lagere voedingssnelheden en snijdieptes kunnen de oppervlakteruwheid verminderen.
Materiaal werkstuk
Verschillende materialen hebben verschillende verwerkingseigenschappen, zoals hardheid, taaiheid en interne spanningstoestand, die de oppervlakteafwerking na bewerking beïnvloeden. Bij bepaalde materialen is het gemakkelijker om een hoge afwerkingsgraad te bereiken, terwijl andere moeilijker kunnen zijn.
Gebruik van koelvloeistof
Koelvloeistof kan de temperatuur van de snijzone verlagen, smering bieden, gereedschapsslijtage verminderen en zo de gladheid van het bewerkte oppervlak verbeteren. Onjuist gebruik kan echter ook leiden tot oppervlakteverontreiniging of corrosie.
Oppervlakteafwerking meten
1. Vergelijkende methode
Een methode om de ruwheidswaarde van het gemeten oppervlak te bepalen door het te vergelijken met een ruwheidsmonster dat met een bepaalde waarde is gemarkeerd.
Kenmerken: Gemakkelijk te meten, gebruikt voor metingen op locatie in werkplaatsen, vaak gebruikt voor metingen op middelzware of ruwe oppervlakken.
2. Lichte sectiemethode
Een methode om de oppervlakteruwheid te meten met behulp van het principe van de lichte doorsnede.
Gebruikt instrument: lichtsectiemicroscoop (dubbelbuismicroscoop)
Geschikt voor het meten van vlakke of cilindrische oppervlakken van metalen onderdelen die bewerkt zijn door draaien, frezen, schaven of andere vergelijkbare methoden. Geschikt voor het meten van oppervlakken met Rz=~80 μm en het tegelijkertijd bepalen van de Ry-waarde.
3. Interventiemethode
Gebruik het principe van lichtgolfinterferentie.
Gebruikt instrument: interferentiemicroscoop.
Geschikt voor het meten van extreem gladde oppervlakken, Rz=0.025~0.84 m.
4. Aanraaknaaldmethode
De methode om het dwarsdoorsnedeprofiel van microscopische oneffenheden via de punt van een naald te voelen, heet contactmeting.
Meetinstrument: Elektrisch profielmeetinstrument
Meetbereik: Ra=0.025~5 μm oppervlak
Kenmerken: snel en betrouwbaar, eenvoudig te bedienen, gemakkelijke automatische meting en microcomputergestuurde gegevensverwerking; het te meten oppervlak is krasgevoelig.
Oppervlakte-eigenschappen, verwerkingsmethoden en toepassingsvoorbeelden van oppervlakteruwheid
| Oppervlakte eigenschappen | Ra/μm | Verwerkingsmethode | Toepassing | |
| Ruwe oppervlakken | Licht zichtbare messporen | ≤ 20 | Ruw draaien, ruw schaven, ruw frezen, boren, vijlen, zagen | Asuiteinden, afschuiningen, geboorde gaten, tandwiel- en poeliezijden, spiebaanbodems |
| halfglad oppervlak | Microverwerkingsmarkeringen | ≤ 10 | Draaien, schaven, frezen, kotteren, boren, ruwen | Niet-passende oppervlakken waar lagers en tandwielen niet op de as zijn gemonteerd, vrije montagevlakken van bevestigingsmiddelen, ondersnijdingen op assen en gaten |
| Microverwerkingsmarkeringen | ≤ 5 | Draaien, schaven, frezen, boren, slijpen, trekken, grof schrapen, walsen | Half afgewerkt oppervlak, het oppervlak van de doos, beugel, deksel, huls, enz. dat wordt gecombineerd met andere onderdelen zonder dat daaraan eisen worden gesteld | |
| De verwerkingsmarkeringen zijn niet duidelijk te zien | ≤ 2.5 | Draaien, schaven, frezen, boren, slijpen, trekken, schrapen, persen en tandfrezen | Dicht bij het afgewerkte oppervlak, het booroppervlak van de doos voor het monteren van het lager, het werkoppervlak van het tandwiel | |
| Glad oppervlak | Zichtbare verwerkingsrichting | ≤ 1.25 | Draaien, boren, trekken, schrapen, fijnruimen, tandwiel slijpen, walsen | Cilindrische pennen, conische pennen, pasvlakken met wentellagers |
| Microdiscriminatie van de richting van het bewerkingsspoor | ≤ 0.63 | Precisieruimen, precisieboren, slijpen en schrapen, walsen | Geleiderailoppervlak van draaibank met hogere precisie | |
| De richting van de bewerkingssporen kan niet worden onderscheiden | ≤ 0.32 | Fijn slijpen, honen, slijpen, superfinishen | Precisie-gereedschapsspindel met taps toelopend gat, bovenste conische oppervlakte, motorkrukas, nokkenaswerkoppervlak, tandoppervlak van een hoog precisietandwiel | |
| Extreem glad oppervlak | Donker glanzend oppervlak | ≤ 0.16 | Fijn slijpen, slijpen, algemeen polijsten | Binnenoppervlak van de cilinderbus, oppervlak van de zuigerpen |
| Helder glanzend oppervlak | ≤ 0.08 | Superfijn slijpen, fijn polijsten, spiegelslijpen | Het oppervlak van de spindellagers van precisiegereedschappen, de kogels van wentellagers en de pasvlakken van plunjers en plunjerbussen in hogedrukoliepompen | |
| Spiegelend glanzend oppervlak | ≤ 0.04 | |||
| Spiegelend oppervlak | ≤ 0.01 | Spiegelslijpen, superprecisieslijpen | Het werkoppervlak van zeer nauwkeurige meetinstrumenten en meetblokken, en het metalen spiegeloppervlak in optische instrumenten | |
Conclusie
Oppervlakteafwerking verwijst naar de vlakheid en gladheid van het oppervlak van een materiaal. Het is een belangrijke parameter om de kwaliteit van de oppervlaktebewerking te meten. Hoewel het bereiken van een nauwkeurige oppervlakteafwerking lastig en mogelijk duurder kan zijn, hoeft u zich geen zorgen te maken. Ons toegewijde team biedt de nodige ondersteuning om u te helpen deze uitdagingen het hoofd te bieden. EASIAHOME kan u helpen de oppervlakteafwerkingsvereisten van uw bewerkte onderdelen te realiseren.
