Lavorazione CNC delle superfici: guida completa a tipologie, grafici e test

La qualità della superficie è un indicatore chiave per misurare la precisione dei pezzi lavorati a CNC. Comprende tre aspetti: rugosità (irregolarità microscopiche), ondulazione (irregolarità periodiche macroscopiche) e texture (direzione del percorso utensile).

I. Tipi di lavorazione superficiale (come ottenerla)

Diverse operazioni e strategie di lavorazione possono ottenere finiture superficiali diverse. Le seguenti sono ordinate in ordine decrescente, da grossolana a fine.

Descrizione tipica della rugosità ottenibile (Ra) dei tipi di lavorazione e degli scenari applicabili

La sgrossatura da 12,5 μm a 3,2 μm richiede un'elevata profondità di taglio e un avanzamento elevato per rimuovere rapidamente il materiale, lasciando evidenti segni dell'utensile e una superficie di scarsa qualità. Durante la formatura iniziale dei pezzi, i sovrametalli di lavorazione sono riservati alle superfici non critiche.

La semifinitura è compresa tra 3,2 μm e 1,6 μm per preparare alla finitura, rimuovere i segni della sgrossatura e garantire un'adeguata tolleranza per la finitura. La lavorazione finale della maggior parte delle superfici non combacianti, delle superfici di installazione, ecc.

La finitura convenzionale da 1,6 μm a 0,8 μm adotta una profondità di taglio ridotta, una velocità di avanzamento ridotta e un'elevata velocità di rotazione. I segni del coltello sono visibili a occhio nudo, ma lisci al tatto. I requisiti di precisione più comuni sono applicati a superfici di accoppiamento statiche, superfici di tenuta, alloggiamenti di cuscinetti, ecc.

Una finitura ad alta precisione da 0,8 μm a 0,4 μm richiede parametri ottimizzati, utensili da taglio affilati, macchine utensili ad alta rigidità e un raffreddamento efficace. La superficie è estremamente liscia. Superfici di accoppiamento dinamiche, pareti di cilindri idraulici e superfici portanti ad alto carico.

La superfinitura da 0,4 μm a 0,1 μm richiede l'uso di utensili in diamante monocristallino, un'altissima precisione della macchina utensile e un ambiente stabile (temperatura costante). Componenti ottici, superfici di strumenti di precisione, lavorazione di wafer di silicio.

Lucidatura/levigatura manuale < 0,1 μm: rimuovere i segni del coltello a mano o con mezzi meccanici come carta vetrata o pietra oleata per ottenere un effetto specchio. Parti estetiche, cavità di stampi, superfici di alimenti e apparecchiature mediche.

Ii. Simboli, grafici e annotazioni (come specificare)

Gli ingegneri specificano chiaramente i requisiti sul disegno tramite simboli di rugosità superficiale.

1. Simboli di base

Spiegazione del significato dei simboli

√ I simboli di base indicano che la superficie può essere ottenuta tramite qualsiasi processo e non hanno senso se utilizzati da soli.

Youdaoplaceholder0 è il termine più comunemente utilizzato per la rimozione di materiali. Indica che la superficie è ottenuta rimuovendo il materiale tramite metodi di lavorazione come fresatura, tornitura e foratura.

"La non rimozione di materiale si riferisce alle superfici formate tramite fusione, forgiatura, laminazione, ecc., che non richiedono lavorazione."

2. Annotazione completa (prendendo come esempio la rimozione dei simboli materiali):

` ` `

[a] - Parametri e valori di rugosità (ad esempio Ra 0,8)

[b] - Metodi di lavorazione (come la "fresatura")

[c] - Simboli di direzione della trama (come "=")

[d] - Sovrametallo di lavorazione (ad esempio 0,3 mm)

[e] - Lunghezza di campionamento (ad esempio 0,8 mm)

3. Esempi comuni di annotazione:

· ⌝ Ra 1,6: la forma più comune. Indica che il valore massimo di rugosità superficiale Ra è 1,6 μm con il metodo di asportazione del materiale.

· ⌝ Ra max 3,2: il valore Ra non deve superare 3,2 μm.

· ⌝ Ra 0,8 / Rz 3,2: sono specificati entrambi i valori Ra e Rz.

· ⌝ Rz 10 N8: contrassegnato con "grado N", N8 corrisponde a Rz 10μm.

4. Simbolo di direzione della texture superficiale: la direzione della texture è fondamentale per la tenuta e il coordinamento del movimento. Il simbolo è indicato sulla linea di estensione.

Diagramma schematico del significato del simbolo

La direzione del percorso utensile del piano di proiezione parallelo alla vista è parallela al confine del piano su cui si trova

Perpendicolare al piano di proiezione della vista, la direzione del percorso dell'utensile è perpendicolare al confine del piano in cui si trova

Il percorso utensile della texture X-cross ha una forma a croce (come una fresatura avanti e indietro)

M multidirezionale senza una direzione dominante (come la fresatura a punti)

I cerchi concentrici approssimativi C sono prodotti ruotando

La radiazione R-approssimativa viene prodotta mediante tornitura o fresatura delle superfici frontali.

Iii. Test di rugosità superficiale (come verificare)

Una volta completata l'elaborazione, è necessario utilizzare strumenti professionali per misurazioni oggettive, al fine di verificare se i requisiti dei disegni sono soddisfatti.

1. Profilometro a contatto (metodo di tracciamento dell'ago)

· Principio: Questo è il metodo più classico e autorevole. Una sonda diamantata estremamente affilata (con un raggio di punta di circa 2 μm) scorre delicatamente sulla superficie del pezzo. Lo spostamento verticale viene convertito in un segnale elettrico, che viene poi amplificato e calcolato per ottenere parametri come Ra e Rz.

· Attrezzatura: Strumento di misura della rugosità superficiale.

· Vantaggi: Misurazione precisa, conformità agli standard nazionali e capacità di misurare varie forme complesse.

· Svantaggi: si tratta di una misurazione a contatto, che può graffiare materiali estremamente morbidi e ha una velocità di misurazione relativamente lenta.

2. Profilometro ottico senza contatto

· Principio: utilizzando tecniche quali l'interferenza luminosa, la microscopia confocale o la diffusione della luce bianca, si costruisce una topografia superficiale 3D analizzando la riflessione della luce sulla superficie, calcolandone così la rugosità.

· Vantaggi: elevata velocità, nessun graffio sui pezzi in lavorazione e capacità di misurare materiali estremamente morbidi.

· Svantaggi: sensibile alle caratteristiche riflettenti della superficie (difficile misurare materiali trasparenti e altamente riflettenti) e l'attrezzatura è solitamente più costosa.

3. Confronta i blocchi campione (metodo rapido e pratico)

· Principio: si utilizza un set di blocchi campione standard con valori Ra noti. Attraverso la percezione tattile dell'unghia e il confronto visivo, la superficie da misurare viene confrontata con i blocchi campione per stimare l'intervallo approssimativo di rugosità.

· Vantaggi: Costo estremamente basso, veloce e comodo, adatto per officine.

· Svantaggi: è altamente soggettivo e poco accurato. Può essere utilizzato solo per una stima approssimativa e un giudizio preliminare e non può essere utilizzato come base per l'accettazione finale.

Processo di misurazione suggerito

1. Analisi del disegno: identificare chiaramente i parametri da misurare (come Ra) e i loro valori teorici.

2. Pulisci la superficie: assicurati che l'area sottoposta a test sia priva di macchie d'olio, polvere e sbavature.

3. Metodo di selezione:

· Controllo rapido online → Utilizza i blocchi di confronto.

· Controllo di qualità finale → Utilizzare un profilometro a contatto.

Per pezzi morbidi o con finitura a specchio, prendere in considerazione la misurazione ottica senza contatto.

4. Eseguire le misurazioni: calcolare la media di più misurazioni in diverse posizioni sulla superficie per garantire la rappresentatività dei risultati.

5. Registrazione e giudizio: registrare i valori misurati e confrontarli con i requisiti dei disegni per esprimere un giudizio di qualificazione o non qualificazione.

Solo combinando la corretta tecnologia di lavorazione, una chiara marcatura del disegno e una verifica scientifica delle misurazioni è possibile controllare completamente la qualità della superficie dei componenti CNC.