Типы обработки поверхности для станков с ЧПУ

ЧПУ представляет собой субтрактивный производственный процесс, который позволяет производить детали с жесткими допусками (до ± 0,025 мм) и мелкими деталями из огромного диапазона металлов и пластмасс. Однако из-за субтрактивной природы ЧПУ — в отличие от 3D-печати и аддитивного производства — детали часто отрываются от фрезерных и токарных станков с видимыми следами инструмента.

Здесь на помощь приходит отделка поверхности. Применение постобработки и правильной отделки поверхности может улучшить шероховатость поверхности, косметические и визуальные свойства, а также износостойкость деталей, обработанных на станках с ЧПУ. При правильном применении отделка поверхности улучшает функциональность и эстетику, а во многих случаях и то, и другое.

В этой статье мы обсудим наиболее распространенные варианты обработки поверхности металлических деталей с ЧПУ, чтобы помочь вам выбрать правильный вариант для вашего приложения.

Какую обработку поверхности с ЧПУ предлагает Hubs?

Вот наиболее распространенные варианты отделки поверхности, доступные на платформе Hubs. Обратите внимание, что это все для металлических деталей.

Как обработано	Поскольку обработанные детали или детали, которые выходят сразу после станка, имеют незначительные видимые следы инструмента, а стандартная шероховатость поверхности (Ra) составляет 3,2 мкм. Требования к шероховатости поверхности могут быть увеличены до 1,6, 0,8 и 0,4 мкм.
Дробеструйная обработка	Детали, обработанные дробеструйной обработкой, имеют матовое покрытие с легкой текстурой. Он в основном используется для улучшения внешнего вида детали.
Анодирование типа II (прозрачное или цветное)	Анодирование (Тип II) добавляет на поверхность детали устойчивый к коррозии керамический слой. Доступно только для алюминия и титана, анодированные детали могут быть окрашены в несколько цветов.
Анодирование Тип III (твердое покрытие)	Анодирование (Тип III) наносит на поверхность детали износостойкий и коррозионностойкий керамический слой. Он обеспечивает большую защиту, чем тип II, и может быть окрашен в разные цвета. Доступно только для алюминия и титана.
Порошковое покрытие	Порошковое покрытие придает поверхности деталей износостойкость и стойкость к коррозии. Он имеет более высокую ударопрочность по сравнению с анодированием, имеет большую цветовую гамму и может наноситься на любой металл.

Технический обзор: Ознакомьтесь с полным списком отделок, доступных на Hubs. Получите ваши металлические и пластиковые детали с ЧПУ и обработайте их всего за 5 дней.

Объяснение шероховатости поверхности:после механической обработки

Все детали, обработанные на станке с ЧПУ, будут иметь метки, которые следуют по траектории режущего инструмента, используемого во время обработки. Качество поверхности измеряется средней шероховатостью поверхности (Ra). Ra — мера среднего отклонения обработанного профиля от идеальной поверхности.

Стандартная шероховатость обработанной поверхности составляет 3,2 мкм (125 микродюймов). Можно применить чистовой проход для уменьшения шероховатости поверхности до 1,6, 0,8 или 0,4 мкм (63, 32 или 16 микродюймов). Это повысит стоимость изготовления детали, так как потребуются дополнительные этапы обработки и более жесткий контроль качества.

Поскольку обработанные детали можно сгладить или отполировать, чтобы улучшить качество их поверхности и внешний вид за счет уменьшения шероховатости их поверхности. Сглаживание и полировка удалит часть материала, влияющего на размерные допуски детали.

Плюсы

Минимальные допуски на размеры
Без дополнительных затрат (для стандартной отделки)

Минусы

Видимые следы инструмента

Готово	★ ★ ☆ ☆ ☆
Допуски	★ ★ ★ ★ ★
Защита	★ ☆ ☆ ☆ ☆
Стоимость	$
Подходит для	Любой материал

Объяснение отделки поверхности:дробеструйная обработка

Дробеструйная обработка добавляет однородную матовую или атласную поверхность обработанной детали, которая удаляет следы инструмента. Он работает, бомбардируя вашу деталь маленькими стеклянными шариками с помощью пневматического пистолета. Это удаляет лишний материал и выравнивает поверхность детали. Критические поверхности или элементы (например, отверстия) можно замаскировать, чтобы избежать изменения размеров.

В целом дробеструйная обработка используется больше для эстетики деталей, чем для их функциональности. Это ручной процесс, поэтому результат будет в некоторой степени зависеть от навыков оператора. Размер давления воздуха и размер стеклянных шариков являются основными параметрами процесса. Стеклянные бусины бывают разных размеров (от грубых до очень мелких), точно так же, как наждачная бумага бывает разных размеров и сортов.

Плюсы

Однородная матовая или атласная поверхность
Недорогая отделка поверхности

Минусы

Влияет на критические размеры и шероховатость поверхности

Покрытие	★ ★ ★ ☆ ☆
Допуски	★ ★ ★ ☆ ☆
Защита	★ ☆ ☆ ☆ ☆
Стоимость	$$
Подходит для	Любой материал

Объяснение отделки поверхности:анодирование (тип II и тип III)

Анодирование добавляет тонкий керамический слой на поверхность металлических деталей, который защищает от коррозии и износа. Анодное покрытие не проводит электричество, имеет высокую твердость и может быть окрашено в различные цвета. Анодирование совместимо только с алюминием и титаном.

При анодировании типа II и типа III деталь погружается в разбавленный раствор серной кислоты, и между компонентом и катодом подается электрическое напряжение. Электрохимическая реакция расходует материал на открытой поверхности детали, превращая его в твердый оксид алюминия или титана. Маску можно наносить на поверхности с критическими размерами (например, резьбовые отверстия) или на поверхности, которые должны оставаться электропроводными, чтобы предотвратить их анодирование. Анодированные детали также могут быть окрашены в различные цвета перед герметизацией (например, в красный, синий, черный или золотой).

Варьируя силу тока, время анодирования, консистенцию и температуру раствора, создаются покрытия различной толщины и плотности.

Что такое анодирование типа II (прозрачное или цветное)?

Анодирование типа II также называют «стандартным» или «декоративным» анодированием и позволяет получать покрытия толщиной до 25 мкм. Типичная толщина покрытия зависит от цвета и может варьироваться от 8–12 мкм для деталей, окрашенных в черный цвет, до 4–8 мкм для прозрачных (неокрашенных) деталей.

Анодирование типа II в основном используется для изготовления деталей с более гладкой поверхностью и обеспечивает хорошую коррозионную стойкость и ограниченную износостойкость.

Что такое анодирование типа III (твердое покрытие)?

Анодирование типа III также называют анодированием с твердым покрытием, и оно позволяет получать покрытия толщиной до 125 мкм. Если не указано иное, типичное анодное покрытие типа III имеет толщину 50 мкм.

При анодировании типа III образуются толстые керамические покрытия высокой плотности, обеспечивающие превосходную коррозионную стойкость и износостойкость, подходящие для функционального применения. Имейте в виду, что он требует более тщательного контроля процесса по сравнению с анодированием типа II (более высокая плотность тока и постоянная температура раствора около 0°C), поэтому стоимость выше.

Наконечник для анодирования

Анодное покрытие растет в обоих направлениях одинаково. Это означает, что покрытие толщиной 50 мкм будет выступать примерно на 25 мкм над исходной поверхностью и что цилиндр диаметром 1 мм до анодирования будет иметь диаметр 1,05 мм после анодирования. Более подробную информацию об анодировании можно найти в стандарте MIL-A-8625.

Плюсы

Прочное косметическое покрытие
Покрытие с высокой износостойкостью для высокотехнологичных инженерных приложений (тип III)
Легко наносится на внутренние полости и мелкие детали
Хороший контроль размеров

Минусы

Совместим только с алюминиевыми и титановыми сплавами
Относительно хрупкий по сравнению с порошковым покрытием
Анодирование типа III является самым дорогим среди отделок, обсуждаемых в этой статье

Готово	★ ★ ★ ★ ★
Допуски	★ ★ ★ ★ ☆
Защита	★ ★ ★ ☆ ☆ (Тип II); ★ ★ ★ ★ ☆ (Тип III)
Стоимость	$$$ (тип II); $$$$ (Тип III)
Подходит для	Алюминий и титан

Объяснение отделки поверхности:порошковое покрытие

Порошковое покрытие добавляет тонкий слой защитного полимера на поверхность детали. Порошковое покрытие — это прочное, износостойкое покрытие, совместимое со всеми металлическими материалами, которое можно сочетать с дробеструйной обработкой для получения деталей с гладкими и однородными поверхностями и превосходной коррозионной стойкостью.

Процесс порошковой окраски аналогичен окраске распылением, но рассматриваемая «краска» представляет собой сухой порошок, а не жидкость. Детали сначала грунтуют дополнительным фосфатирующим или хромирующим покрытием для повышения их коррозионной стойкости, затем покрывают сухим порошком с помощью электростатического «распылителя», а затем отверждают при высокой температуре (обычно в печи при 200 градусах Цельсия).

Для создания более толстого покрытия можно наносить несколько слоев, а типичная толщина варьируется примерно от 18 мкм до 72 мкм. Доступен широкий спектр цветов.

Плюсы

Прочное, износостойкое и коррозионностойкое покрытие для функционального применения
Более высокая ударопрочность, чем при анодировании
Совместим со всеми металлами
Доступно несколько цветов

Минусы

Нелегко применять к внутренним поверхностям
Меньший размерный контроль, чем при анодировании
Не подходит для небольших компонентов

Готово	★ ★ ★ ★ ★
Допуски	★ ★ ★ ☆ ☆
Защита	★ ★ ★ ☆ ☆
Стоимость	$$$
Подходит для	Любой материал, способный выдержать процесс термического отверждения

Каковы основные советы и рекомендации Hubs по выбору отделки поверхности для обработки с ЧПУ?

Каждая отделка поверхности имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбор правильного зависит от того, какие характеристики соответствуют вашим требованиям к деталям и области применения.

Важно оценить необходимые вам функциональные и эстетические характеристики, а также продумать, как ваша деталь будет взаимодействовать с соседними компонентами. Будет ли ваша часть подвергаться повторяющимся или интенсивным трениям, может повлиять на ваше решение.

Кроме того, не забывайте учитывать условия эксплуатации ваших деталей. Вы можете полагать, что ваша деталь не нуждается в надежном сопротивлении, но факты окружающей среды могут потребовать более интенсивной обработки поверхности, чем вы думали ранее на этапе проектирования.

Рекомендации по обработке поверхности

• Дробеструйная обработка: Эта отделка поверхности хорошо работает, если вы не беспокоитесь о допусках размеров. Он оставляет деталь с однородным матовым покрытием.

• Анодирование (тип II): Используйте это, чтобы придать вашим алюминиевым и титановым деталям защитный слой, который также является косметическим — детали приобретают естественные матовые цвета.

• Анодирование (тип III): Анодирование (тип III), идеально подходящее для передовых инженерных приложений, придает деталям высокую износостойкость и твердость поверхности.

• Порошковое покрытие: Используйте эту отделку поверхности для применений, где требуется высокая ударная вязкость. Порошковое покрытие также подходит, если ваши детали не могут быть анодированы.

Часто задаваемые вопросы

Что такое отделка поверхности?

Чистовая обработка поверхности является последней стадией процесса обработки с ЧПУ. Вы можете использовать чистовую обработку поверхности для удаления дефектов и дефектов деталей и улучшения их внешнего вида, повышения устойчивости к определенным видам износа, регулировки способности проводить электричество и многого другого.

Какова цель отделки поверхности?

Обработка поверхности вашей детали защищает ее от износа и улучшает ее внешний вид, сохраняя или даже улучшая ее функциональность.

Какие существуют типы отделки поверхности?

Варианты отделки поверхности, доступные на платформе Hubs, включают дробеструйную обработку, анодирование (тип II и тип III), порошковое покрытие, шлифование + электрополировка, браширование и многие другие.

В чем разница между отделкой поверхности и шероховатостью поверхности?

Обработка поверхности — это любая последующая обработка, применяемая к детали после механической обработки, а шероховатость поверхности — это метод количественного определения количества неровностей на поверхности. Параметр Ra представляет собой среднее значение всех высот поверхности, измеренных на данной площади поверхности.

Какая подготовка необходима перед нанесением отделки поверхности?

Во многих случаях между снятием детали со станка и нанесением финишной обработки поверхности есть несколько этапов. Например, вам может понадобиться замаскировать деталь, чтобы защитить поверхности или отверстия, так как некоторые виды отделки увеличивают толщину детали (дополнительные слои материала). Это может помешать резьбовым отверстиям и жестким допускам.

Можно ли комбинировать несколько вариантов отделки поверхности?

Вы можете комбинировать несколько типов отделки поверхности, чтобы использовать различные свойства. Например, перед анодированием детали можно выполнить пескоструйную обработку, чтобы получить более гладкую матовую поверхность.