Понимание стандартных шероховатостей поверхности при обработке: определение, значение и лучшие практики

Со всей доступной сегодня технологией вы можете довести механически обработанную деталь от концепции до прототипа и готового изделия, и теперь способны выявлять и совершенствовать конкретные области этих деталей, которые казались немыслимыми всего несколько лет назад. Был ли компонент обработан ЧПУ, резан водоструйкой или фармирован любым другим популярным процессом, теперь в состояние поверхности этих деталей включается большой детализации.

Шероховатость поверхности — широкий термин со множеством значений, теперь используемый при обработке механических деталей. Как и любой процесс, способный доставлять столько альтернативных решений, шероховатость поверхности имеет начало, или базовую линию, которая служит отправной точкой для различных шероховатостей, которые можно добавить к обработке вашей конкретной детали.

Этот пост ответит на некоторые базовые вопросы о шероховатости поверхности для тех, кто ищет более фундаментальное понимание. Как только эти определения и наука за шероховатостью станут понятнее, изучите, как компания вроде Elemet Manufacturing может предоставлять услуги резки и обработки с желаемой шероховатостью для вашего следующего прототипа или производственной работы.

Что такое определение шероховатости поверхности?

Engineering Choice — информационный сайт, хорошая отправная точка для понимания основ шероховатости. Следующее определение с EngineeringChoice.com:

«Шероховатость поверхности, также известная как текстура поверхности или топография поверхности, — это природа поверхности, определяемая тремя характеристиками: направлением (lay), шероховатостью (roughness) и волнистостью (waviness). Она включает малые локальные отклонения поверхности от идеально плоского идеала (истинной плоскости)».

Шероховатость поверхности может быть простой, оставшейся после обработки. В применениях, где шероховатость не мешает функции детали, для экономии на производстве никаких дальнейших действий не требуется — деталь готова к отгрузке клиенту. Этот тип шероховатости также может быть обозначен как Стандартная механическая шероховатость.

Для деталей, которые должны работать в тандеме с другой деталью для создания уплотнения, необходимо указать определенные атрибуты шероховатости как часть производственного процесса. Чтобы обработать поверхность до определенного набора спецификаций, нужно знать, как измеряется шероховатость.

Что измеряется для шероховатости поверхности?

Вышеупомянутое определение упоминает три характеристики. Это направление, шероховатость и волнистость, и именно измерение этих трех характеристик классифицирует шероховатость поверхности.

Другой термин, используемый при определении или измерении шероховатости — Топология поверхности. Представьте топологию поверхности точно так же, как топологию географической карты, учитывая все пики, долины и другие атрибуты поверхности, когда говорите о «рельефе местности».

Рассмотрим три характеристики и их вклад в топологию поверхности.

Направление (Lay)

Представьте направление шероховатости так же, как направление волокон в фанере или пиломатериале. Производственные процессы создают направление, и оно может быть параллельным, перпендикулярным, круговым, перекрестным, радиальным, многодirectional или изотропным (ненаправленным). Позже, когда мы обратимся к диаграмме шероховатости и тому, как её использовать, измерение направления будет исследовано дальше.

Волнистость (Waviness)

Волнистость — наиболее широко расстояненная вариация в шероховатости поверхности. Эти периодические поверхностные несовершенства достаточно малы, коротки и регулярны, чтобы не считаться дефектами плоскости поверхности.

Частые причины волнистости: деформация от экстремальных изменений температуры и дефекты обработки, такие как дефлекция от механически обработанных кусков материала, нечаянно создающие незначительные поверхностные несовершенства.

Требования к волнистости не так распространены, как другие компоненты шероховатости, но они неотъемлемы при обработке деталей, используемых как втулочные пути и герметичные детали.

Шероховатость (Roughness)

Это незначительные нерегулярности в геометрии поверхности. Шероховатость — наиболее широко используемое измерение в шероховатости поверхности, и часто сам термин «шероховатость» данной детали относится к её шероховатости.

Ключевой вывод измерения шероховатости

В процессе обработки любой данной детали можно измерять размерные допуски и требования к шероховатости с этими тремя характеристиками. Ваш компонент может требовать Стандартной механической шероховатости или может требовать дополнительной текстуры и, следовательно, дополнительных этапов обработки для получения правильного направления, волнистости и шероховатости. Вам нужно будет указать конечные желаемые измерения для производства этих деталей и обеспечения непрерывности от детали к детали.

Эта измеримая информация также определяет, правильна ли шероховатость для используемого типа материала. Вот где вступает в игру использование Диаграммы шероховатости поверхности.

Диаграммы шероховатости поверхности: что они такое и как используются?

Инструмент, позволяющий быстро выполнять измерения шероховатости — измерительный игла, которую можно провести по поверхности и снять показания. Если нельзя коснуться детали, можно использовать 3D-метрологический метод.

Не вдаваясь в обширные алгебраические вычисления и уравнения, можно обратиться к этому отличному справочнику для Учебника по 3D-метрологии шероховатости от Министерства коммерции США и Национального института стандартов и технологий. Этот 162-страничный PDF — основной документ для терминологии, процессов и диаграмм шероховатости.

Получив правильные измерения шероховатости, можно сравнить свои выводы с Диаграммами шероховатости, чтобы увидеть, имеет ли ваша деталь желаемую шероховатость или нужно предпринять дополнительные производственные шаги, чтобы привести компонент в соответствие со спецификацией.

Представьте диаграмму шероховатости как способ дать детали буквенную оценку, а затем сравнить с информацией на диаграмме, чтобы увидеть, насколько близко к CLA (средней линии центра) вы находитесь для конкретного используемого материала.

Как получить стандартную механическую шероховатость и больше

Надеемся, теперь у вас есть представление о шероховатости и разных степенях шероховатости: от Стандартной механической до Текстурированной и далее. Узнайте больше о технологиях шероховатости и решите свои потребности в металлообработке, связавшись с Elemet Manufacturing. Посмотрите, как спецификации вашего конкретного компонента соответствуют новейшим методологиям шероховатости.