Biểu đồ độ nhám bề mặt: Hướng dẫn kỹ thuật chính xác để sản xuất chính xác

Khi chúng tôi Độ nhám bề mặt tại Dazao, chúng tôi không chỉ thảo luận về độ bóng thẩm mỹ của một bộ phận. Chúng ta đang thảo luận về Kiến trúc vô hình quyết định liệu vòng bi hàng không vũ trụ tốc độ cao có tồn tại được 10.000 giờ hay không. Hoặc nó có thể bị kẹt trong mười.

TRONGgia công CNC, In 3D và ép phun, hoàn thiện bề mặt thường là đặc điểm kỹ thuật bản vẽ CAD bị hiểu lầm nhiều nhất. Một quan niệm sai lầm phổ biến là mượt mà hơn luôn tốt hơn. Tại Dazao, 20 năm kinh nghiệm-cửa hàng của chúng tôi lại nói lên điều ngược lại. Bề mặt hoàn thiện sai có thể gây ra hư hỏng hoặc lãng phí tiền bạc.

Trong hướng dẫn này, chúng tôi chia nhỏ các khái niệm chính về độ nhám bề mặt. Chúng tôi so sánh Ra và Rz. Chúng tôi đề cập đến các quy trình sản xuất, chi phí và việc sử dụng kỹ thuật thực tế. Điều này giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt.

Là gìHoàn thiện bề mặttrong Gia công?

Để hiểu biểu đồ độ nhám bề mặt, trước tiên người ta phải hiểu "bề mặt" thực sự là gì. Trong một thế giới Euclide hoàn hảo, một mặt phẳng là phẳng. Trong thế giới sản xuất trừ, bề mặt là một khung cảnh hỗn loạn gồm các đỉnh, thung lũng và gợn sóng.

Độ nhám, độ gợn sóng và hình thức: Sự khác biệt chính về độ hoàn thiện bề mặt

Cấu hình bề mặt là tín hiệu tổng hợp của ba thành phần hình học riêng biệt:

· Độ nhám (Profile sơ cấp):Đây là những điểm bất thường về tần số cao do cạnh của dụng cụ cắt để lại. Chúng cũng có thể đến từ hạt mài của bánh mài hoặc in 3D theo từng lớp. Đây là tiếng ồn mà chúng tôi đo và định lượng bằng Ra và Rz.

· Độ gợn sóng (Hồ sơ phụ):Đây là những điểm bất quy tắc có khoảng cách rộng hơn. Các vấn đề vĩ mô thường gây ra sự dao động. Chúng bao gồm tiếng kêu của máy, độ đảo trục chính, sự giãn nở nhiệt trong quá trình cắt và quá trình gia công không ổn định. Bạn có thể có giá trị Ra thấp trên một bộ phận cực kỳ gợn sóng, điều này vẫn có thể dẫn đến hỏng phốt.

· Hình thức (Lỗi về hình dạng):Đây là tổng độ lệch so với hình học dự định. Ví dụ, một hình trụ có thể có độ côn nhẹ. Một tấm phẳng có thể có một chút cong.

Bề mặt Lay là gì và tại sao nó quan trọng trong gia công?

Lay là hướng của mẫu bề mặt chiếm ưu thế. Tại sao điều này lại quan trọng đối với DFM (Thiết kế cho Sản xuất) của bạn?

· Nằm dọc:Nếu dấu dụng cụ chạy song song với hướng chuyển động, chúng sẽ giảm thiểu ma sát.

· Bố trí xuyên tâm/hình tròn:Thường thấy trong phay mặt, nơi dao cắt tạo ra các vòng cung xoáy.

· Cross{0}}Nắp nở:Cần thiết cho xi lanh động cơ (mài giũa) để đảm bảo giữ dầu.

Tại Dazao, chúng tôi không chỉ đạt được con số trên bảng xếp hạng; chúng tôi định hướng Lay theo chuyển động chức năng của bộ phận của bạn.

Giải thích các thông số độ nhám bề mặt (Ra, Rz, Rq, v.v.)

Sai lầm nghiêm trọng nhất trong kỹ thuật hiện đại là sự-phụ thuộc quá nhiều vào Ra (Độ nhám trung bình). Mặc dù Ra là ngôn ngữ chung của ngành nhưng nó là thước đo trung bình thường che giấu sự thật.

Ra trong độ nhám bề mặt là gì? Định nghĩa, công thức và hạn chế

Ra là trung bình số học của tất cả các sai lệch biên dạng so với đường trung bình. tuyệt vời để kiểm soát chất lượng nói chung vì nó ổn định và có thể lặp lại.

Tuy nhiên, Ra vẫn không biết các đỉnh có hình dạng như thế nào. Bề mặt có các đỉnh sắc nhọn{1}}như hình kim và bề mặt có các đỉnh tròn như ngọn đồi-có thể có Ra. Các đỉnh nhọn sẽ phá hủy lớp đệm nhựa tiếp xúc; những cái tròn sẽ không.

Rz là gì và tại sao nó quan trọng đối với hiệu suất niêm phong?

Rz đo khoảng cách trung bình giữa năm đỉnh cao nhất và năm thung lũng sâu nhất.

Dazao Engineering Insight: Đối với các bộ phận thủy lực, vòng đệm chân không và-phụ kiện áp suất cao, chỉ có Rz là quan trọng. Một rãnh sâu duy nhất (một đường rò rỉ) có thể để chất lỏng trượt qua một vòng đệm. Ra sẽ tính trung bình thung lũng đó ra ngoài và cho phép bạn vượt qua, nhưng bộ phận đó sẽ bị rò rỉ tại hiện trường.

Rq (Độ nhám RMS):Khi độ nhạy quan trọng hơn mức trung bình

Bình phương Trung bình Căn bản nhạy cảm hơn với các mức cao và thấp không thường xuyên hơn Ra.

Tiêu chuẩn trong ngành quang học cũng như dành cho-các thành phần kính và gương có độ chính xác cao.

Thông số độ nhám bề mặt nâng cao: Rsk (Độ lệch) và Rku (Kurtosis)

Để giúp thiết kế của bạn đạt được mức EEAT cao, hãy cân nhắc những điều sau.

Rsk (Độ lệch):Điều này cho biết bề mặt có nhiều đỉnh-chiếm ưu thế hay thung lũng-chiếm ưu thế. Độ nghiêng âm (nhiều thung lũng hơn) là lý tưởng cho các bề mặt trượt được bôi trơn vì các thung lũng hoạt động như các bể chứa dầu cực nhỏ.

Rku (Kurtosis):Giá trị này đo lường độ nhọn. Giá trị Kurtosis bằng 3 là phân bố Gaussian. Giá trị trên 3 có nghĩa là bề mặt bị mài mòn và sẽ dẫn đến sự mài mòn ban đầu nhanh chóng (sự đứt gãy-theo chu kỳ).

Biểu đồ độ nhám bề mặt (Các cấp độ Ra, Rz, N & Phương pháp gia công)

(Dưới đây là cốt lõi dữ liệu dành cho tài liệu tham khảo kỹ thuật của Dazao. Lưu ý việc bao gồm Hệ số cấp độ và chi phí N-.)

Giải thích về tiêu chuẩn độ nhám bề mặt ISO 21920

Hầu hết "Biểu đồ độ nhám bề mặt" trên web đều đã lỗi thời và vẫn tham chiếu ISO 4287. Tại Dazao, chúng tôi tự hào là người đi đầu trong các tiêu chuẩn đo lường. Năm 2021, ISO phát hành ISO 21920 để thay thế tiêu chuẩn 4287 đã lỗi thời.

Tại sao lại có sự thay đổi?

Các kỹ sư đã xây dựng tiêu chuẩn cũ cho kỷ nguyên của máy đo bút cảm ứng tương tự. Tiêu chuẩn mới hỗ trợ Đo cấu hình quang học và xử lý dữ liệu số.

· Cài đặt bộ lọc (Cắt{0}}):Tiêu chuẩn mới xác định lại cách chúng tôi tính toán độ dài "cắt{0}}" (λc). Trước đây, các kỹ sư thường bỏ qua-điểm giới hạn. Điều này dẫn đến các phép đo khác nhau cho nhà cung cấp và khách hàng.

· Trọng tâm chức năng:ISO 21920 liên kết các con số trên giấy với chức năng thực tế của bộ phận. Nếu nhà cung cấp hiện tại của bạn không đạt tiêu chuẩn ISO 21920, họ sẽ tụt hậu so với đường cong toàn cầu.

Các vật liệu khác nhau ảnh hưởng đến độ hoàn thiện bề mặt như thế nào?(Nhôm, Thép, Titan)

Bạn không thể chỉ định Ra 0,4 trên mọi vật liệu và mong đợi kết quả tương tự.

Nhôm(6061-T6, 7075): Quản lý vết bẩn và cạnh tích tụ

Nhôm mềm và có hệ số giãn nở nhiệt cao. Nếu dụng cụ cắt không được "đánh bóng-như gương" và RPM không đủ cao thì nhôm sẽ bị lem thay vì bị cắt. Điều này tạo ra một-cạnh tích hợp (BUE), làm hỏng lớp hoàn thiện bề mặt. chúng tôi sử dụng các công cụ được phủ Kim cương-Giống như Carbon (DLC) để đạt Ra 0,4 trên nhôm mà không cần đánh bóng lần thứ hai.

thép không gỉ(304, 316L): Vượt qua công việc-Cứng rắn trong quá trình hoàn thiện

Thép không gỉ là một vật liệu cực kỳ bền. Nếu công cụ ở trên bề mặt quá lâu dù chỉ một phần nghìn giây thì bề mặt sẽ-cứng lại.

Khi đó sẽ không thể kết thúc ở mức Ra thấp. Chúng tôi sử dụng chất làm mát-áp suất cao, xuyên qua{2}}trục chính để loại bỏ nhiệt nhanh chóng. Điều này giúp duy trì độ hoàn thiện N6 nhất quán.

Titan: Thử thách mô đun-thấp trong các bộ phận hàng không vũ trụ có tường mỏng-

Titan có tính linh hoạt. Khi dụng cụ đẩy vào nó, vật liệu sẽ đàn hồi nhanh chóng. Điều này khiến việc đạt được giá trị Rz chính xác là vô cùng khó khăn trong các bộ phận hàng không vũ trụ có thành mỏng. Chúng tôi sử dụng các dụng cụ giảm rung-chuyên dụng để chống lại tiếng ồn này.

Chi phí hoàn thiện bề mặt so với độ nhám (Giải thích Ra 6,3 đến 0,05)

Có một "Bức tường" ở Ra 0,8 (32 µin).

Đường cong chi phí độ nhám bề mặt: Tại sao Ra 0,4 lại đắt

· Từ Ra 6.3 đến 1.6:Sự gia tăng chi phí là tuyến tính. Chủ yếu là về tốc độ cấp liệu và thời gian chu kỳ.

· Từ Ra 1,6 đến 0,8:Đường cong chi phí bắt đầu uốn cong lên trên. Chúng tôi phải giới thiệu các phần chèn "Wiper", giảm kỳ vọng về tuổi thọ của công cụ và thực hiện kiểm tra giữa-quy trình.

· Dưới Ra 0,4:Chi phí bùng nổ. Bạn không còn "máy móc" nữa; bạn đang "kết thúc." Điều này đòi hỏi phải thiết lập riêng trên máy mài hoặc lao động thủ công của thợ đánh bóng bậc thầy.

Làm thế nào để giảm chi phí gia công bằng phân vùng hoàn thiện bề mặt chức năng?

Tránh xác định một bề mặt hoàn thiện tổng thể duy nhất cho toàn bộ bộ phận. chúng tôi giúp khách hàng sử dụng Phân vùng chức năng:

· Bề mặt giao phối: Ra 0,8

· Rãnh kín: Rz 3,2

· Bề mặt lộ ra/thẩm mỹ: Ra 1.6

· Túi bên trong/ẩn: Ra 6.3

Bằng cách phân biệt các khu vực này, chúng tôi đã giúp khách hàng giảm chi phí BOM (Bill of Materials) lên tới 40%.

Các phương pháp xử lý bề mặt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt như thế nào (Anodizing, đánh bóng, nổ mìn)

Điều gì xảy ra sau khi máy CNC dừng? Quá trình-hậu kỳ có thể lưu hoặc phá hủy lớp hoàn thiện bề mặt của bạn.

Vụ nổ hạt:Thường được sử dụng để che dấu vết gia công. Tuy nhiên, việc phun bi sẽ làm tăng Ra của chi tiết được gia công tinh xảo. Nếu bạn có lớp hoàn thiện Ra 0.8 và sau đó phun hạt, bạn có thể sẽ có lớp hoàn thiện Ra 2.0 mờ.

Anodizing (Loại II so với Loại III):Anodizing cứng (Loại III) tạo thành một lớp oxit nhôm dày. Lớp này tuân theo địa hình ban đầu nhưng thêm "hạt" của riêng nó. Nói chung, bạn nên giả định mức tăng Ra là 10-20% sau khi anod hóa cứng.

Đánh bóng điện:Vị cứu tinh của ngành y tế. Nó loại bỏ "các đỉnh vi mô" bằng quy trình điện hóa. Điều này làm giảm Ra và tạo ra bề mặt nhẵn, sạch về mặt hóa học.

Cách đo độ nhám bề mặt (Công cụ & Phương pháp)

Nếu bạn không thể đo lường nó, bạn không sở hữu nó. Phòng thí nghiệm chất lượng của chúng tôi được trang bị:

· Máy đo cấu hình bút stylus (Liên hệ): Dành cho dữ liệu Ra/Rz chắc chắn, đáng tin cậy trên các bộ phận tiêu chuẩn.

· Kính hiển vi đồng tiêu (Không-tiếp xúc): Dành cho các vật liệu mỏng manh hoặc khi chúng ta cần bản đồ 3D của bề mặt (thông số S-).

· Bộ so sánh trực quan: Để kiểm tra nhanh-trong quá trình sản xuất nhằm đảm bảo không xảy ra hiện tượng hao mòn công cụ.

Tốc độ tiến dao và bán kính công cụ ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt như thế nào?

Nhiều kỹ sư nhìn vào biểu đồ độ nhám bề mặt và cho rằng máy chỉ đơn giản "xuất" con số đó. chúng ta biết rằng độ bóng bề mặt là kết quả toán học của hình học và chuyển động của dụng cụ.

Rt và Ra từ tốc độ nạp và bán kính mũi

VìquayVàxay xát, bạn có thể tính toán chiều cao đỉnh-đến{1}}thung lũng (Rt) theo lý thuyết bằng cách sử dụng tốc độ tiến dao (f). Bạn cũng cần bán kính mũi công cụ (r).

Và trung bình số học (Ra) xấp xỉ:

Cái nhìn sâu sắc về kỹ thuật Dazao:

Để giảm một nửa giá trị Ra, bạn có hai lựa chọn:

· Giảm tốc độ tiến dao (f) xuống một nửa, giúp tăng gấp đôi thời gian gia công (và chi phí).

· Tăng bán kính mũi dao (r). Tuy nhiên, bán kính lớn hơn sẽ làm tăng áp lực của dụng cụ và có thể gây ra "tiếng kêu" (độ gợn sóng) ở các bộ phận có thành mỏng.

Đây là nơi các thợ máy bậc thầy của Dazao cố gắng-cân bằng bán kính và tiến dao để đạt được thông số kỹ thuật của bạn mà không tốn quá nhiều ngân sách.

Yêu cầu về độ hoàn thiện bề mặt theo ngành (Hàng không vũ trụ, Y tế, Thủy lực)

Các ngành công nghiệp khác nhau có những yêu cầu ẩn không xuất hiện trên biểu đồ độ nhám bề mặt tiêu chuẩn.

Hàng không vũ trụ: Cuộc sống mệt mỏi và căng thẳng

Trong ngành hàng không vũ trụ (ví dụ, cánh tuabin hoặc thiết bị hạ cánh kết cấu), một bề mặt không bao giờ chỉ là một bề mặt. Lớp hoàn thiện thô (Ra > 3,2) hoạt động như một loạt các yếu tố tăng ứng suất. Dưới tác dụng của tải trọng tuần hoàn, các vết nứt bắt đầu ở đáy của các thung lũng vi mô này.

Giao thức hàng không vũ trụ của Dazao: Chúng tôi thường sử dụng Shot Peening sau khi gia công. Phương pháp này chạm vào bề mặt bằng vật liệu hình cầu nhỏ.

Nó tạo ra ứng suất dư nén. Những ứng suất này bịt kín các thung lũng trong mặt cắt gồ ghề. Điều này có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ mệt mỏi.

Y tế: Khả năng tương thích sinh học và khả năng lưu giữ vi khuẩn

Đối với cấy ghép chỉnh hình (khớp hông, vít xương), giá trị Ra là vấn đề sống còn.

· Cái bẫy:Nếu bề mặt quá nhẵn (Ra < 0,05), các tế bào xương có thể không bám dính được (tích hợp xương).

· Nguy hiểm:Nếu quá thô (Ra > 0,8), các thung lũng có thể chứa vi khuẩn có khả năng kháng khử trùng.

· Giải pháp của Dazao:Chúng tôi sử dụng phương pháp Hoàn thiện thùng ly tâm để tạo ra lớp hoàn thiện đẳng hướng, không-định hướng. Nó đáp ứng các yêu cầu Rz y tế nghiêm ngặt.

Thủy lực: Bề mặt "Sát thủ"

Trong xi lanh thủy lực, cần piston phải đủ nhẵn để tránh bị mòn phớt. Nó cũng phải đủ nhám để giữ được một màng dầu mỏng.

Điểm ngọt: Ra từ 0,2 đến 0,4 µm là tiêu chuẩn. Nhưng quan trọng hơn, bạn phải kiểm soát được Rmax. Chỉ một mũi nhọn có thể làm rách miếng đệm polyurethane áp suất cao -, dẫn đến rò rỉ chất lỏng nghiêm trọng.

Các lỗi hoàn thiện bề mặt thường gặp và cách khắc phục

Khi một bộ phận rời khỏi máy và không đáp ứng tiêu chuẩn Dazao, chúng tôi sẽ tìm kiếm bốn Surface Killers sau:

1.Chatter (Waviness):

· Vẻ bề ngoài:Sóng định kỳ hoặc "sọc hổ".

· Gây ra:Thiếu sự cứng nhắc trong việc thiết lập hoặc cộng hưởng hài hòa.

· Giải pháp:Thay đổi tốc độ trục chính (SSV - Biến thể tốc độ trục chính) hoặc sử dụng dao phay đầu xoắn-có thể thay đổi.

2.Rách (BUE - được xây dựng-Cạnh lên):

· Vẻ bề ngoài:Bề mặt giống như giấy nhám{0}}bị mài mòn hoặc xỉn màu.

· Gây ra:Tốc độ cắt quá thấp. vật liệu được hàn vào đầu dụng cụ.

· Giải pháp:Tăng tốc độ cắt (Vc) và chuyển sang lớp phủ PVD có độ bôi trơn cao.

3. Dấu thức ăn:

· Vẻ bề ngoài:Chủ đề có thể nhìn thấy trên một phần.

· Gây ra:Tốc độ nạp quá cao so với bán kính mũi.

· Giải pháp:Sử dụng miếng chèn Wiper, có một vùng phẳng nhỏ trên lưỡi cắt để ủi các vết cấp liệu.

4.Đốt cháy:

· Vẻ bề ngoài:Bề mặt sáng bóng nhưng có vết ố.

· Gây ra:Dụng cụ này bị cùn và cọ xát nhiều hơn là cắt.

· Giải pháp:Thay đổi công cụ ngay lập tức và kiểm tra độ cứng-của vật liệu.

Tác động môi trường của việc hoàn thiện bề mặt trong sản xuất

Là một nhà sản xuất có trách nhiệm, Dazao cũng xem xét tính bền vững của các thông số kỹ thuật bề mặt. Việc hoàn thiện có độ chính xác cao-(Mài, Mài, Đánh bóng) sử dụng nhiều năng lượng.

Nó cũng tạo ra phoi. Mảnh vụn là bụi kim loại mịn trộn với chất làm mát. Mảnh vụn khó tái chế hơn chip CNC tiêu chuẩn.

Lời khuyên của chúng tôi:
Bằng cách sử dụng Ra 1.6 thay vì Ra 0,4 khi nó vẫn hoạt động, bạn có thể cắt giảm lượng khí thải carbon khoảng 25%. Đây là thời gian máy ít hơn và chất thải tiêu hao ít hơn.

Thông số độ nhám bề mặt 3D (Giải thích ISO 25178)

Thế giới đang chuyển từ phép đo bề mặt 2D (Hồ sơ) sang 3D (Khu vực). Đây là tiêu chuẩn ISO 25178.

Sa (Độ nhám trung bình theo diện tích): Thay vì một đường duy nhất, chúng tôi đo diện tích hình vuông.

Sp (Đỉnh tối đa): Cần thiết để xác định "vờ" hoặc điểm cao trong các bộ phận kim loại được in 3D.

Sv (Thung lũng tối đa): Cần thiết để kiểm tra các bể chứa chất bôi trơn.

Tại Dazao, chúng tôi đầu tư vào Giao thoa ánh sáng trắng (WLI). Điều này giúp chúng tôi cung cấp bản đồ bề mặt 3D đầy đủ cho các phần quan trọng-của sứ mệnh.

Phần kết luận

Biểu đồ độ nhám bề mặt không chỉ là một tập hợp các con số; nó là một lộ trình cho sự thành công về mặt kỹ thuật.

Chúng tôi tin rằng sự minh bạch là chìa khóa cho sự hợp tác thành công. Khi biết rằng lớp hoàn thiện Ra 0,8 có giá cao hơn lớp hoàn thiện Ra 3,2, bạn sẽ thiết kế tốt hơn. Bạn cũng thiết kế tốt hơn khi biết khi nào nên sử dụng Rz thay vì Ra.

Sứ mệnh của chúng tôi là thu hẹp khoảng cách giữa "Thiết kế kỹ thuật số" và "Thực tế vật lý". Cho dù bạn đang giải quyết vấn đề về tiếng ồn trên bộ phận hàng không vũ trụ bằng titan, đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi đều có thể trợ giúp.

Chúng tôi cũng có thể giúp bạn giảm chi phí mua nhà ở ô tô.