Virsmas raupjuma diagramma: galīgā inženierijas rokasgrāmata precīzai ražošanai

Kad mēs Dazao apspriežam virsmas raupjumu, mēs nerunājam tikai par detaļas estētisko spīdumu. Mēs apspriežam Neredzamo arhitektūru, kas nosaka, vai ātrgaitas kosmosa gultnis darbojas 10 000 stundu. Vai arī tas var pārņemt desmit.

InCNC apstrāde, 3D drukāšana un iesmidzināšana, virsmas apdare bieži vien ir visvairāk pārprastā CAD rasējuma specifikācija. Izplatīts nepareizs uzskats, ka vienmērīgāks vienmēr ir labāks. Uzņēmuma Dazao 20 gadu pieredze veikalu{4}}stāvā liecina par pretējo. Nepareiza virsmas apdare var izraisīt neveiksmi vai izšķiest naudu.

Šajā rokasgrāmatā mēs sadalām galvenos virsmas raupjuma jēdzienus. Mēs salīdzinām Ra un Rz. Mēs aptveram ražošanas procesus, izmaksas un reālus inženiertehniskos lietojumus. Tas palīdz pieņemt apzinātus lēmumus.

Kas irVirsmas apdareapstrādē?

Lai saprastu virsmas raupjuma diagrammu, vispirms ir jāsaprot, kas patiesībā ir "virsma". Ideālā Eiklīda pasaulē plakne ir plakana. Subtraktīvās ražošanas pasaulē virsma ir haotiska virsotņu, ieleju un viļņu ainava.

Nelīdzenums vs viļņojums pret formu: galvenās virsmas apdares atšķirības

Virsmas profils ir trīs atšķirīgu ģeometrisku komponentu salikts signāls:

· Nelīdzenums (primārais profils):Tie ir augstas{0}}frekvences nelīdzenumi, ko atstāj griezējinstrumenta mala. Tās var iegūt arī no slīpripas smilšu vai slāņa-pa-slāņa 3D drukāšanas. Šis ir troksnis, ko mēs mērām un kvantitatīvi nosakām, izmantojot Ra un Rz.

· Viļņojums (sekundārais profils):Tie ir plašāki{0}}pārkāpumi. Makro problēmas parasti izraisa viļņainību. Tie ietver mašīnas pļāpāšanu, vārpstas noplūdi, siltuma izplešanos griešanas laikā un nestabilu darba turēšanu. Ļoti viļņainai daļai var būt zema Ra vērtība, kas joprojām var izraisīt blīvējuma bojājumu.

· Forma (formas kļūda):Tā ir kopējā novirze no paredzētās ģeometrijas. Piemēram, cilindram var būt neliels konuss. Plakanai plāksnei var būt neliels loks.

Kas ir virsmas ieklāšana un kāpēc tas ir svarīgi apstrādē?

Lay ir dominējošā virsmas raksta virziens. Kāpēc tas ir svarīgi jūsu DFM (Design for Manufacturing)?

· Gareniskais novietojums:Ja instrumenta atzīmes atrodas paralēli kustības virzienam, tās samazina berzi.

· Radiāls/apļveida izvietojums:Bieži redzams sejas frēzēšanā, kur griezējs rada virpuļojošus lokus.

· Šķērsots{0}}izšķidrums:Būtiski dzinēja cilindriem (honēšana), lai nodrošinātu eļļas aizturi.

Dazao mēs ne tikai sasniedzam diagrammas numuru; mēs orientējam Lay uz jūsu daļas funkcionālo kustību.

Virsmas raupjuma parametru skaidrojums (Ra, Rz, Rq un citi)

Būtiskākā kļūda mūsdienu inženierzinātnēs ir pārmērīga{0}}paļaušanās uz Ra (vidējais nelīdzenums). Lai gan Ra ir nozares lingua franca, tas ir vidējā rādītājs, kas bieži slēpj patiesību.

Kas ir Ra virsmas raupjuma izteiksmē? Definīcija, formula un ierobežojumi

Ra ir vidējais aritmētiskais rādītājs visām profila novirzēm no vidējās līnijas. lieliski piemērots vispārējai kvalitātes kontrolei, jo tā ir stabila un atkārtojama.

Tomēr Ra joprojām nezina, kāda ir virsotņu forma. Virsmai ar asām, adatām{1}}līdzīgām virsotnēm un virsmai ar noapaļotām, kalnu{2}}līdzīgām virsotnēm var būt Ra. Asās virsotnes iznīcinās savienojošo plastmasas blīvējumu; noapaļotie nebūs.

Kas ir Rz un kāpēc tas ir svarīgi blīvējuma veiktspējai?

Rz mēra vidējo attālumu starp piecām augstākajām virsotnēm un piecām dziļākajām ielejām.

Dazao Engineering Insight: attiecībā uz hidrauliskajām daļām, vakuuma blīvēm un augstspiediena armatūras{0}} tikai Rz ir nozīme. Viena dziļa rieva (noplūdes ceļš) var ļaut šķidrumam izslīdēt garām blīvējumam. Ra vidēji izietu šo ieleju un dotu jums iespēju, bet daļa noplūdīs laukā.

Rq (RMS nelīdzenums): ja jutībai ir lielāka nozīme nekā vidēji

Root Mean Square ir jutīgāks pret neregulāriem kāpumiem un kritumiem nekā Ra.

Standarts optikas nozarē un augstas{0}precizitātes stikla un spoguļu komponentiem.

Papildu virsmas raupjuma parametri: Rsk (šķībums) un Rku (kurtoze)

Lai palīdzētu jūsu dizainam sasniegt augstu EEAT līmeni, ņemiet vērā tālāk minēto.

Rsk (šķībums):Tas norāda, vai virsma ir vairāk dominējošā virsma-vai ieleja-. Negatīvā šķība (vairāk ieleju) ir ideāli piemērota ieeļļotām slīdvirsmām, jo ​​ielejas darbojas kā mikroskopiskas eļļas rezervuāri.

Rku (Kurtosis):Tas mēra asumu. Kurtozes vērtība 3 ir Gausa sadalījums. Vērtība virs 3 nozīmē, ka virsma ir abrazīva un izraisīs ātru sākotnējo nodilumu (pārtraukuma{4}}periods).

Virsmas raupjuma diagramma (Ra, Rz, N pakāpes un apstrādes metodes)

(Tālāk ir sniegts Dazao tehniskās atsauces datu kodols. Ņemiet vērā, ka ir iekļauti N-pakāpju un izmaksu reizinātāji.)

Izskaidrots ISO 21920 virsmas raupjuma standarts

Lielākā daļa "virsmas raupjuma diagrammu" tīmeklī ir novecojušas, un tajās joprojām ir atsauce uz ISO 4287. Dazao mēs lepojamies ar to, ka esam metroloģijas standartu līderi. 2021. gadā ISO izlaida ISO 21920, lai aizstātu novecojošo 4287.

Kāpēc Shift?

Inženieri izstrādāja veco standartu analogo irbuli mērītāju laikmetam. Jaunais standarts atbalsta optisko profilometriju un digitālo datu apstrādi.

· Filtra iestatījumi (izslēgt-):Jaunais standarts no jauna definē, kā mēs aprēķinām "nogriešanas-" garumu (λc). Agrāk inženieri bieži ignorēja-nogriezni. Tas izraisīja dažādus mērījumus piegādātājam un klientam.

· Funkcionālais fokuss:ISO 21920 saista skaitļus uz papīra ar detaļas reālo funkciju. Ja jūsu pašreizējais piegādātājs neatbilst ISO 21920, tas atpaliek no globālās līknes.

Kā dažādi materiāli ietekmē virsmas apdari?(alumīnijs, tērauds, titāns)

Jūs nevarat norādīt Ra 0,4 katram materiālam un gaidīt tādus pašus rezultātus.

Alumīnijs(6061-T6, 7075): iebūvētās malas un smērēšanas pārvaldība

Alumīnijs ir mīksts un tam ir augsts termiskās izplešanās koeficients. Ja griezējinstruments nav "spoguļo{1}}pulēts" un apgriezieni minūtē nav pietiekami lieli, alumīnijs izsmērēsies, nevis griezīsies. Tādējādi tiek izveidota uzcelta mala (BUE), kas sabojā virsmas apdari. mēs izmantojam ar Diamond{5}}Like Carbon (DLC) pārklātus instrumentus, lai sasniegtu Ra 0,4 uz alumīnija bez sekundāras pulēšanas.

Nerūsējošais tērauds(304, 316L): Darba pārvarēšana-Sacietēšana apdares procesā

Nerūsējošais tērauds ir īpaši izturīgs materiāls. Ja instruments paliek uz virsmas pat milisekundi pārāk ilgi, virsmas darbs{1}}sacietē.

Pēc tam kļūst neiespējami finišēt līdz zemam Ra. Mēs izmantojam augsta-spiediena, caur-vārpstas dzesēšanas šķidrumu, lai ātri noņemtu siltumu. Tas palīdz saglabāt vienmērīgu N6 apdari.

Titāns: zemas-moduļa problēmas plānās-sienu kosmosa detaļās

Titāns ir elastīgs. Kad instruments piespiežas pret to, materiāls ātri atsperas atpakaļ. Tas padara precīzu Rz vērtību neticami sarežģītu plānās -sienu aviācijas detaļās. Mēs izmantojam specializētus vibrācijas{4}}smortizācijas instrumentu turētājus, lai novērstu šo pļāpāšanu.

Virsmas apdares izmaksas salīdzinājumā ar nelīdzenumu (Ra 6,3–0,05, paskaidrots)

Pie Ra 0,8 (32 µin) ir "siena".

Virsmas raupjuma izmaksu līkne: kāpēc Ra 0.4 ir dārgs

· No Ra 6.3 līdz 1.6:Izmaksu pieaugums ir lineārs. Tas galvenokārt attiecas uz padeves ātrumu un cikla laiku.

· No Ra 1,6 līdz 0,8:Izmaksu līkne sāk saliekties uz augšu. Mums ir jāievieš "Wiper" ieliktņi, jāsamazina instrumenta kalpošanas laiks un jāveic procesa vidus{1}}pārbaudes.

· Zem Ra 0,4:Izmaksas eksplodē. Jūs vairs "neapstrādājat"; jūs "pabeidzat". Tas prasa atsevišķu iestatīšanu slīpmašīnā vai manuālu darbu, ko veic meistars pulētājs.

Kā samazināt apstrādes izmaksas, izmantojot funkcionālo virsmas apdares zonējumu?

Izvairieties definēt vienu kopējo virsmas apdari visai daļai. Mēs palīdzam saviem klientiem izmantot funkcionālo zonējumu:

· Pārošanās virsmas: Ra 0,8

· Blīvējuma rievas: Rz 3.2

· Atklātas/estētiskas virsmas: Ra 1.6

· Iekšējās/slēptās kabatas: Ra 6.3

Atšķirot šīs zonas, mēs esam palīdzējuši klientiem samazināt BOM (Materiālu rēķina) izmaksas līdz pat 40%.

Kā virsmas apstrāde ietekmē virsmas raupjumu (anodēšana, pulēšana, spridzināšana)

Kas notiek pēc CNC iekārtas apstāšanās? Pēc-apstrāde var saglabāt vai sabojāt virsmas apdari.

Pērlīšu spridzināšana:Bieži izmanto, lai slēptu apstrādes zīmes. Tomēr strūklas lodītes palielinās smalki apstrādātas detaļas Ra. Ja jums ir Ra 0.8 apdare un pēc tam tas tiek apstrādāts ar pērlītēm, visticamāk, jūs iegūsit matētu Ra 2.0 apdari.

Anodēšana (II veids pret III tipu):Cietā anodēšana (III tips) uzkrāj biezu alumīnija oksīda slāni. Šis slānis seko sākotnējai topogrāfijai, bet pievieno savu "graudu". Parasti pēc cietās anodēšanas jums vajadzētu pieņemt Ra pieaugumu par 10–20%.

Elektropolēšana:Medicīnas nozares glābējs. Tas noņem "mikro-pīķus", izmantojot elektroķīmisku procesu. Tas samazina Ra un rada ķīmiski tīru, gludu virsmu.

Kā tiek mērīts virsmas raupjums (rīki un metodes)

Ja jūs to nevarat izmērīt, jums tas nepieder. Mūsu kvalitātes laboratorija ir aprīkota ar:

· Stylus profilometri (kontaktpersona): izturīgiem, uzticamiem Ra/Rz datiem par standarta detaļām.

· Konfokālā mikroskopija (bez{0}}kontakta): trausliem materiāliem vai ja nepieciešama virsmas 3D karte (S-parametri).

· Vizuālie salīdzinātāji: ātrai{0}}reģistrācijai ražošanas laikā, lai nodrošinātu, ka nav noticis instrumenta nodilums.

Kā padeves ātrums un instrumenta rādiuss ietekmē virsmas raupjumu?

Daudzi inženieri aplūko virsmas raupjuma diagrammu un pieņem, ka iekārta vienkārši "izvada" šo skaitli. mēs zinām, ka virsmas apdare ir instrumenta ģeometrijas un kustības matemātisks rezultāts.

Rt un Ra no padeves ātruma un deguna rādiusa

Parpagriežotunfrēzēšana, varat aprēķināt teorētisko pīķa -līdz -ielejas augstumu (Rt), izmantojot padeves ātrumu (f). Nepieciešams arī instrumenta priekšgala rādiuss (r).

Un vidējais aritmētiskais (Ra) ir aptuveni:

Dazao inženierijas ieskats:

Lai uz pusi samazinātu Ra vērtību, jums ir divas izvēles iespējas:

· Samaziniet padeves ātrumu (f) uz pusi, kas dubultos jūsu apstrādes laiku (un izmaksas).

· Palieliniet instrumenta priekšgala rādiusu (r). Tomēr lielāks rādiuss palielina instrumenta spiedienu un var izraisīt "pļāpāšanu" (viļņošanos) plānās -sienu daļās.

Šeit Dazao meistari nopelna nepārtraukti{0}}līdzsvarot rādiusu un padevi, lai sasniegtu jūsu specifikācijas, nesamazinot budžetu.

Virsmas apdares prasības pēc nozares (aviācijas, medicīnas, hidrauliskās)

Dažādām nozarēm ir slēptas prasības, kuras neparādās standarta virsmas raupjuma diagrammā.

Aviācija: noguruma un stresa izraisītāji

Kosmosā (piem., turbīnu lāpstiņas vai konstrukcijas šasijas) virsma nekad nav tikai virsma. Neapstrādāta apdare (Ra > 3,2) darbojas kā virkne sprieguma paaugstinājumu. Cikliskas slodzes gadījumā šo mikroskopisko ieleju apakšā rodas plaisas.

Dazao aviācijas un kosmosa protokols: mēs bieži izmantojam shot Peening pēc apstrādes. Šī metode saskaras ar virsmu ar sīkiem sfēriskiem materiāliem.

Tas rada spiedes atlikušos spriegumus. Šie spriegumi noblīvē ielejas nelīdzenuma profilā. Tas var ievērojami pagarināt noguruma dzīves ilgumu.

Medicīniskā: bioloģiskā saderība un baktēriju aizture

Ortopēdiskajiem implantiem (gūžas locītavas, kaulu skrūves) Ra vērtība ir dzīvības un nāves jautājums.

· Slazds:Ja virsma ir pārāk gluda (Ra < 0,05), kaulu šūnas var nesaķerties (osseointegrācija).

· Briesmas:Ja tas ir pārāk raupjš (Ra > 0,8), ielejās var atrasties baktērijas, kas ir izturīgas pret sterilizāciju.

· Dazao risinājums:Mēs izmantojam centrbēdzes mucas apdari, lai izveidotu ne-virziena, izotropisku apdari. Tas atbilst stingrām medicīniskām Rz prasībām.

Hidraulika: "Seal{0}}killer" virsma

Hidrauliskajos cilindros virzuļa kātam jābūt pietiekami gludam, lai izvairītos no blīvējuma nodiluma. Tam jābūt arī pietiekami raupjam, lai noturētu plānu eļļas kārtiņu.

Sweet Spot: Ra no 0,2 līdz 0,4 µm ir standarta. Bet vēl svarīgāk ir tas, ka jums jākontrolē Rmax. Viena smaile var saplēst augsta spiediena-poliuretāna blīvējumu, izraisot katastrofālu šķidruma noplūdi.

Bieži sastopami virsmas apdares defekti un to novēršana

Ja daļa nokrīt no mašīnas un neatbilst Dazao standartam, mēs meklējam šos četrus Surface Killers:

1. Pļāpāšana (viļņošanās):

· Izskats:Periodiski viļņi vai "tīģera svītras".

· Iemesls:Stingrības trūkums iestatījumos vai harmoniskā rezonanse.

· Risinājums:Mainiet vārpstas ātrumu (SSV - Spindle Speed ​​Variation) vai izmantojiet mainīgas-spirāles gala frēzes.

2. Praušana (BUE - Built-Up Edge):

· Izskats:Noplūkta vai nespodra, smilšpapīram{0}}līdzīga virsma.

· Iemesls:Griešanas ātrums ir pārāk mazs. materiāls tiek piemetināts pie instrumenta gala.

· Risinājums:Palieliniet griešanas ātrumu (Vc) un pārejiet uz augstas -eļļošanas PVD pārklājumu.

3. Plūsmas atzīmes:

· Izskats:Uz daļas redzami pavedieni.

· Iemesls:Padeves ātrums ir pārāk augsts attiecībā pret deguna rādiusu.

· Risinājums:Izmantojiet Wiper ieliktni, kura griešanas malā ir mazs līdzens laukums, lai izgludinātu padeves atzīmes.

4. Apdedzināšana:

· Izskats:Spīdīga, bet izsmērēta virsma.

· Iemesls:Instruments ir blāvs un berzē, nevis griež.

· Risinājums:Nekavējoties nomainiet instrumentus un pārbaudiet, vai materiāls nav{0}}sacietējis.

Virsmas apdares ietekme uz vidi ražošanā

Kā atbildīgs ražotājs Dazao ņem vērā arī virsmas specifikāciju ilgtspējību. Augstas-precizitātes apdare (slīpēšana, pārklāšana, pulēšana) patērē daudz enerģijas.

Tas ražo arī skaidas. Swarf ir smalki metāla putekļi, kas sajaukti ar dzesēšanas šķidrumu. Swarf ir grūtāk pārstrādāt nekā standarta CNC mikroshēmas.

Mūsu padoms:
Izmantojot Ra 1.6 Ra 0.4 vietā, kur tas joprojām darbojas, jūs varat samazināt oglekļa pēdas nospiedumu par aptuveni 25%. Tas samazina mašīnas laiku un mazāk patērējamo atkritumu.

3D virsmas raupjuma parametri (ISO 25178 skaidrojums)

Pasaule virzās no 2D (profils) uz 3D (areal) virsmas mērījumiem. Šis ir ISO 25178 standarts.

Sa (Areal Average Roughness): vienas līnijas vietā mēs izmērām kvadrātveida laukumu.

Sp (maksimālā virsotne): būtiska, lai identificētu 3D drukātajās metāla daļās esošās "buras" vai augstus punktus.

Sv (Maksimālā ieleja): būtiska smērvielu rezervuāru pārbaudei.

Dazao mēs ieguldām baltās gaismas interferometrijā (WLI). Tas palīdz mums nodrošināt pilnas 3D virsmas kartes misijai-kritiskajām daļām.

Secinājums

Virsmas raupjuma diagramma ir vairāk nekā skaitļu kopa; tas ir inženiertehnisko panākumu ceļvedis.

Mēs uzskatām, ka caurspīdīgums ir veiksmīgas partnerības atslēga. Zinot, ka Ra 0.8 apdare maksā vairāk nekā Ra 3.2 apdare, jūs projektējat labāk. Jūs arī plānojat labāk, ja zināt, kad Ra vietā izmantot Rz.

Mūsu misija ir pārvarēt plaisu starp "digitālo dizainu" un "fizisko realitāti". Neatkarīgi no tā, vai jums ir darīšana ar titāna kosmosa detaļām, mūsu inženieru komanda var jums palīdzēt.

Mēs varam arī palīdzēt jums samazināt automašīnas korpusa izmaksas.