Обработка шероховатости поверхности на станке с ЧПУ:методы превосходной обработки

Какова шероховатость поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ?

Шероховатость поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ, представляет собой среднюю текстуру поверхности детали после операций механической обработки. Он используется для количественной оценки мелких деталей поверхности материала и обозначается «Ra» (средняя шероховатость). Шероховатость поверхности детали с ЧПУ существенно влияет на ее физические свойства и производительность. Однако станочники контролируют шероховатость поверхности деталей, обработанных на станках с ЧПУ, путем тщательного выбора инструмента и оптимизации таких параметров, как скорость подачи, скорость резания и глубина резания.

Типичная шероховатость поверхности, полученная при обработке на станке с ЧПУ

Шероховатость поверхности детали не всегда случайна после обработки на станке с ЧПУ, поскольку для различных применений требуются детали с ЧПУ с различной шероховатостью поверхности, чтобы обеспечить идеальную посадку и функционирование. Ниже приведена типичная шероховатость поверхности при обработке на станке с ЧПУ:

Ra 3,2 мкм

Это стандартное покрытие для коммерческих машин, совместимое с большинством потребительских деталей. Несмотря на видимые следы разрезов, Ra 3,2 мкм является стандартным значением шероховатости поверхности, применяемым станками на детали с ЧПУ.

Это идеальная шероховатость поверхности для обрабатываемых деталей, подвергающихся вибрациям, напряжениям и нагрузкам. Также рекомендуется для сопряжения движущихся поверхностей с небольшой нагрузкой и медленным движением.

Ra 1,6 мкм

1,6 мкм — это стандартный уровень шероховатости для общего применения. Он имеет слегка заметные следы порезов и идеально подходит для компонентов машин или механических деталей, качество поверхности которых менее критично влияет на производительность. Это идеальная шероховатость поверхности для медленно движущихся и легких несущих поверхностей вместо быстро вращающихся деталей и деталей, подвергающихся сильной вибрации.

0,8 мкм Ra

Ra 0,8 мкм — это очень высокая шероховатость поверхности, требующая очень тщательного контроля. Хотя он стоит дороже, он подходит для деталей, подвергающихся концентрации напряжений, особенно в автомобилях и бытовой электронике. Кроме того, его также можно использовать для подшипников в случаях случайного движения и небольших нагрузок.

0,4 мкм Ra

Такая шероховатость поверхности лучше всего подходит для высокоточных деталей с ЧПУ, требующих эстетики и гладкости. На микроскопическом уровне он напоминает почти зеркальную поверхность. Разработчики продукции выбирают шероховатость поверхности Ra 0,4 мкм для быстро вращающихся компонентов, включая валы и подшипники. Однако зачастую это требует больших усилий по обработке и контролю качества, что существенно влияет на производственные затраты и время.

Различные методы обработки поверхности с ЧПУ

Разработчики продукции используют различные варианты обработки на станках с ЧПУ в соответствии с их уникальными преимуществами и требованиями предполагаемого применения. Ниже приведены наиболее часто используемые варианты отделки поверхности, металлы и неметаллические материалы:

1. Механические методы отделки

1.1 Как обработано

Обработанный вид означает внешний вид поверхности обработанных деталей сразу после завершения производственного процесса. Детали часто имеют поверхностные дефекты, например, крошечные следы от инструмента. Детали, обработанные после обработки, имеют среднюю шероховатость поверхности 3,2 мкм.

Обратите внимание, что методы последующей обработки, такие как сглаживание и полировка, могут нарушить допуски на размеры обработанной поверхности.

1.2 Дробеструйная обработка

Эта популярная и экономичная обработка металла с помощью станков с ЧПУ обеспечивает атласную или матовую поверхность деталей, не требующих глянцевой отделки. Дробеструйная обработка предполагает бомбардировку поверхности деталей с ЧПУ миллионами крошечных стеклянных шариков с помощью пневматического пистолета в закрытой камере для устранения дефектов и дефектов.

1.3 Расчесывание зубов

Это прецизионный метод отделки поверхности, который создает однородную направленную текстуру на поверхности деталей с ЧПУ с помощью тонкой щетины или абразивных материалов. Браширование особенно подходит для подчеркивания естественного блеска деталей из алюминия, меди и нержавеющей стали без необходимости придания им полированного блеска.

1.4 Пескоструйная обработка

Пескоструйная или абразивоструйная очистка — это механическая обработка, которая очищает, сглаживает или формирует поверхности деталей, перемещая против них абразивные материалы, такие как песок, с высокой скоростью. Подходит для удаления загрязнений, нанесения узоров или подготовки поверхности к покраске или покрытию.

1.5 Полировка

Полировка — это механическая обработка поверхности на станке с ЧПУ, включающая использование абразивов или полировальных составов для достижения зеркального блеска на поверхности различных деталей. В процессе полировки машинисты используют вращающиеся инструменты, такие как полировальные круги или подушечки. Дизайнеры продуктов часто полируют медицинские детали, компоненты пищевой промышленности и предметы роскоши, потому что они обладают эстетическими, защитными и функциональными преимуществами.

1.6 Накатка

Эта нестандартная обработка поверхности создает узорчатую текстуру на поверхности металлической детали с ЧПУ путем прижатия узорчатого инструмента к поверхности вращающейся заготовки. Процесс накатки создает тщательно контролируемый и однородный рисунок для улучшения внешнего вида или улучшения сцепления металлических деталей, включая латунь, сталь и алюминий.

1.7 Шлифовка

Эта обработка обработанной поверхности предполагает использование абразивного круга для очистки поверхности обработанных деталей от дополнительного материала. Обеспечивает равномерную и гладкую поверхность, особенно на материалах, которые накапливают большое количество загрязнений.

2. Методы химической отделки

2.1 Пассивация

Это стандартная химическая обработка, используемая для повышения коррозионной стойкости обработанных деталей. Процесс пассивации включает погружение материала в химическую ванну, которая удаляет железо с его поверхности, обеспечивая гладкую блестящую поверхность.

2.2 Химически конверсионное покрытие

Также называемое хроматным покрытием, это обработка поверхности на станке с ЧПУ, которая включает погружение металла, такого как цинк, кадмий, алюминий или магний, в хромовую кислоту или другие растворы хрома. Этот раствор вступает в реакцию с металлической поверхностью, создавая защитный слой, который улучшает адгезию краски и обеспечивает электрическую изоляцию и устойчивость к коррозии.

2.3 Цинкование

Гальванизация или цинкование — это метод обработки поверхности, который включает погружение твердой основы, такой как сталь, в раствор расплавленного цинка для покрытия ее различными слоями сплава цинка и железа и металлического цинка. Эта экономичная финишная обработка создает на поверхности обработанных деталей защитный слой, предотвращающий коррозию и ржавчину.

2.4 Черное оксидное покрытие

Этот процесс конверсионного покрытия создает слой магнетита на черных металлах за счет химической реакции между солями-окислителями в растворе черного оксида и железом на поверхности металла. Черное оксидное покрытие обеспечивает антибликовую и устойчивую к коррозии поверхность архитектурных и потребительских товаров.

2.5 Полировка паром

Эта прецизионная обработка поверхности плавит поверхность пластиковых деталей с ЧПУ с помощью химических паров, обеспечивая гладкую глянцевую поверхность. Производители используют методы полировки паром термопластичных материалов, таких как ПК и акрил. Он обеспечивает глянцевую поверхность и оптическую прозрачность для таких применений, как автомобильные фонари и медицинские устройства.

3. Электрические/электрохимические методы отделки

3.1 Анодирование

Это электрохимический метод, который улучшает естественный оксидный слой на поверхности металлов, особенно алюминия. Анодирование повышает коррозионную стойкость металлических деталей, износостойкость и твердость поверхности, в то же время позволяя окрашивать детали по эстетическим соображениям.

3.2 Гальваника

Этот специальный процесс обработки поверхности позволяет наносить металлическое покрытие на деталь с помощью электрического тока. Гальваника помогает эффективно контролировать толщину и состав наносимого слоя, повышая электропроводность, эстетическую привлекательность и коррозионно-стойкие свойства.

3.3 Химическое никелирование

Его еще называют никель-фосфорным покрытием. Он предполагает нанесение ровного слоя никель-фосфорного сплава на верхнюю поверхность металлов, таких как сталь или алюминий. Твердую подложку погружают в водный раствор с солями никеля и фосфорвосстановителями. Химическое никелирование обеспечивает равномерное распределение покрытия, хорошую адгезию и коррозионную стойкость.

3.4 Электрополировка

Электрополировка — это стандартный метод электрохимической отделки, который растворяет внешний слой материалов для устранения неровностей поверхности, обеспечивая более яркую и гладкую поверхность. Улучшает очищаемость и устойчивость металлических деталей к коррозии.

3.5 Порошковая покраска

Метод порошкового покрытия предполагает покрытие твердой основы сыпучим сухим порошком. Сухой порошок (термопластичный или термореактивный полимер) распыляется электростатически и отверждается при высоких температурах под воздействием УФ-излучения или тепла. Эта металлическая отделка с ЧПУ лучше всего работает с металлическими материалами.

4. Методы термической отделки

4.1 Отжиг

Отжиг — это процесс отделки металла с ЧПУ, который включает в себя нагрев материала до тех пор, пока он не рекристаллизуется, а затем помещение его в песок для постепенного охлаждения или охлаждение до комнатной температуры в печи. Хотя процесс охлаждения медленный, он помогает снизить твердость металла, повысить его эластичность и повысить его способность к холодной обработке.

4.2 Термическая обработка

Он включает в себя ряд процессов, используемых для изменения микроструктуры материалов для улучшения их физических и механических свойств, включая пластичность, прочность и твердость.

4.3 Темперирование

Этот процесс термообработки включает в себя воздействие на металл высокой температуры ниже критической точки и выдержку перед охлаждением для достижения баланса ударной вязкости и твердости металлов после закалки.

Как выбрать правильную обработку поверхности для деталей, обработанных на станках с ЧПУ?

Чтобы успешно выбрать обработку поверхности, которая соответствует требованиям проекта и области применения, обработанной на станке с ЧПУ, необходимо тщательно оценить следующие факторы:

Материал

Обычно материалы обрабатываемых деталей по-разному реагируют на конкретную обработку поверхности с ЧПУ. Например, алюминиевые детали совместимы с анодированием и порошковым покрытием для повышения эстетики и устойчивости к коррозии. В то же время пассивацию обычно можно использовать на деталях из нержавеющей стали для обеспечения устойчивости к коррозии и увеличения срока службы, а сталь совместима с черной оксидной пленкой или гальванизацией.

Функциональность

Каждая деталь, обработанная на станке с ЧПУ, имеет определенное назначение или применение. Следовательно, совместимая отделка поверхности должна выбираться с учетом различных функций, чтобы соответствовать требованиям к дизайну и производительности. Возможно, вам придется выбрать обработку поверхности, например гальваническое покрытие или анодирование, для деталей, подвергающихся воздействию агрессивных веществ или окружающей среды.

Кроме того, методы цементации или термической обработки, такие как отпуск или отжиг, могут подойти, если деталь подвергается сильному износу. Гальванические детали с проводящими покрытиями, такими как медь, серебро или золото, могут быть пригодны для улучшения проводимости электронных компонентов.

Эстетика

Желаемый внешний вид детали с ЧПУ определяет выбор отделки поверхности. Обработка поверхности обеспечивает широкий спектр визуальных эффектов:от матового и сатинового до глянцевого. Обработка на станках с ЧПУ, такая как полировка и гальваническое покрытие, придает поверхности глянцевый блеск, а порошковое покрытие, дробеструйная и пескоструйная обработка обеспечивают равномерную матовую или сатиновую поверхность.

Стоимость

Процессы прецизионной отделки поверхности часто различаются по затратам. Например, детали с порошковой покраской будут стоить дороже, чем обычная краска. Но это экономически выгодно для больших производственных тиражей. Следовательно, для достижения наилучших результатов лучше всего сбалансировать все параметры, включая затраты, время и функциональность.

Срок выполнения

Некоторые виды обработки на станках с ЧПУ требуют больше времени, чем другие. Например, вам может потребоваться выбрать более быструю обработку металлической поверхности, например полировку, при работе с более коротким сроком выполнения заказа. Однако вы можете использовать высококачественную обработку, например анодирование, если у вас больше времени и вам нужны детали с более точной и полированной поверхностью.

Методы измерения чистоты поверхности при обработке на станке с ЧПУ

Производители используют различные методы измерения чистоты поверхности на станках с ЧПУ, чтобы определить, позволяет ли достигнутая степень чистоты поверхности деталям соответствовать конкретным требованиям к чистоте поверхности и критериям производительности. Каждый метод дает представление о неровностях поверхности, текстуре и общем качестве. Эти методы измерения включают в себя:

• Визуальный осмотр. Несмотря на субъективность, визуальный осмотр обработанных деталей помогает быстро выявить значительные дефекты поверхности.
• Профилометры. Профилометры предполагают проведение иглой по поверхности детали для создания подробного профиля, который можно оценить для оценки свойств поверхности.
• Приборы для проверки шероховатости поверхности:эти устройства количественно определяют микронеровности на поверхности обработанных деталей, указывая количественное значение шероховатости.

Обработка поверхности на станках с ЧПУ повышает качество и функциональность деталей в соответствии со спецификациями клиентов и отраслевыми стандартами. Хотя эти методы отделки имеют разные принципы и дают уникальные результаты, понимание основ этих различных методов поможет вам принять обоснованное решение о том, какой вариант идеально подойдет для вашего проекта.