CNC precīzās apstrādes virsmas apdares iespējas
1. Tipiski virsmas raupjuma diapazoni pēc procesa
Standarta neapstrādātas frēzēšanas darbības parasti rada virsmas raupjuma vērtības no 3,2 līdz 12,5 mikrometriem Ra, ko raksturo redzamas instrumenta pēdas un kurām nepieciešama turpmāka apdare precīzai lietošanai. Apdares frēzēšana ar optimizētiem parametriem var sasniegt no 0,8 līdz 3,2 mikrometriem Ra, optimālos apstākļos sasniedzot aptuveni 0,4 mikrometrus, izmantojot smalku pakāpienu, lielu vārpstas ātrumu un asu instrumentu. Neapstrādātas virpošanas darbības parasti dod 1,6 līdz 6,3 mikrometrus Ra, savukārt precīza virpošana ar smalku padevi, pulētiem ieliktņiem un stabiliem iestatījumiem var sasniegt 0,4 līdz 1,6 mikrometrus Ra, un optimālie apstākļi tuvojas 0,2 mikrometriem. Urbšanas darbības parasti rada 1,6 līdz 6,3 mikrometrus Ra, lai gan rīvēšana to uzlabo līdz 0,4 līdz 1,6 mikrometriem, un precīzā rīvēšana var sasniegt aptuveni 0,2 mikrometrus. Precīza slīpēšana paplašina iespējas līdz 0,05 līdz 0,4 mikrometriem Ra, un optimālie apstākļi sasniedz 0,025 mikrometrus, veicot stingrās iekārtās ar smalku smilšu riteņiem. CNC slīpēšana rada šķērs-izgriezuma rakstus pie 0,05 līdz 0,4 mikrometriem Ra, kas arī spēj sasniegt 0,025 mikrometrus eļļošanas saglabāšanas virsmām. Pārklājot kā brīvu abrazīvu procesu, tiek sasniegts 0,012 līdz 0,1 mikrometrs Ra, un optimālie rezultāti ir aptuveni 0,01 mikrometrs, lai gan materiāla noņemšana notiek ļoti lēni. Pulēšana un pulēšana, neatkarīgi no tā, vai tā ir manuāla vai robotizēta, iegūst no 0,025 līdz 0,2 mikrometriem Ra, optimālos apstākļos tuvojoties 0,01 mikrometram galīgai estētiskai vai funkcionālai apdarei. Superfinishing, specializēts process gultņu skrējieniem un hidrauliskajām spolēm, sasniedz 0,01 līdz 0,1 mikrometru Ra, un optimālā jauda sasniedz 0,005 mikrometrus. Viena-punkta dimanta virpošana uz krāsainajiem metāliem rada optiskās-pakāpes virsmas pie 0,005 līdz 0,05 mikrometriem Ra, un ārkārtējos apstākļos tiek sasniegts 0,002 mikrometri.
2. Faktori, kas ietekmē sasniedzamo virsmas apdari
Griešanas parametri ir vistiešākā ietekme uz virsmas tekstūru. Padeves ātrums ir vissvarīgākais faktors, jo teorētiskais nelīdzenums atbilst attiecībai, kurā maksimuma-līdz -ielejas augstums ir aptuveni vienāds ar padevi kvadrātā, kas dalīta ar astoņas reizes priekšgala rādiusu. Zemāks padeves ātrums tieši samazina teorētisko raupjumu. Griešanas ātrums parasti uzlabo apdari, samazinot-uzcelto malu veidošanos, lai gan pārmērīgs ātrums bez atbilstošas skaidu noņemšanas var pasliktināt virsmas kvalitāti. Lai samazinātu sistēmas novirzi un vibrāciju, griešanas dziļums apdares gājienos ir jāsamazina līdz 0,05 līdz 0,2 milimetriem.
Instrumenta ģeometrija un stāvoklis būtiski ietekmē apdares kvalitāti. Lielāki priekšgala rādiusi no 1,2 līdz 2,4 milimetriem, lai pagrieztu izkliedētu skaidu veidošanos garākā lokā, samazinot redzamās padeves pēdas. Pozitīvie slīpuma leņķi samazina griešanas spēkus un materiāla plīsumus. Instrumentu nodilums, neatkarīgi no tā, vai nodilums sānos, krāteris vai malu nodilums, dramatiski pasliktinās apdare, un ir nepieciešama reāllaika kontrole vai plānota nomaiņa. Instrumenta izplūdei jābūt mazākai par 5 mikrometriem, izmantojot precīzas uzmavas, saraušanās{8}}turētājus vai hidrauliskās patronas.
Sagataves materiāla īpašības nosaka pamata apdares robežas. Alumīnija sakausējumi, piemēram, 6061 un 7075, piedāvā lielisku apstrādājamību un viegli sasniedz 0,2 līdz 0,4 mikrometrus Ra. Bezmaksas-apstrādes tēraudi, piemēram, 12L14 un 11SMn30, nodrošina labu apdari ar standarta parametriem. Nerūsējošais tērauds, tostarp 304 un 316, uzrāda rūdīšanas tendences, kas prasa asus instrumentus un optimālu ātrumu, lai novērstu virsmas degradāciju. Titāna sakausējumi, piemēram, Ti-6Al-4V, rada zemas siltumvadītspējas problēmas, padarot apdari zem 0,4 mikrometriem apgrūtinātu bez specializētām pieejām. Rūdītam tēraudam, kas pārsniedz 45 HRC, ir nepieciešama slīpēšana vai cieta virpošana ar kubiskā bora nitrīda vai polikristāliskā dimanta instrumentiem, lai iegūtu precīzas virsmas.
Mašīnas stingrība un stabilitāte nodrošina praktiskus griestus apdares kvalitātei. Lai veiktu smalkas apdares darbības, vārpstas skrējienam jābūt zem 2 mikrometriem. Pretvibrācijas pasākumi, tostarp noregulēti masas slāpētāji, stingra darba turēšana un līdzsvaroti instrumenti, novērš pļāpāšanu, kas grauj virsmas kvalitāti. Termiskā stabilitāte kontrolētā temperatūrā{5}}novērš izmēru novirzi precīzas pārejas laikā.
Dzesēšanas šķidruma un eļļošanas stratēģijas ietekmē gan virsmas veidošanos, gan siltuma pārvaldību. Augsta-spiediena dzesēšanas šķidrums 70–150 bar efektīvi izvada skaidas un kontrolē temperatūru. Lai novērstu termiskus bojājumus, konkrētiem materiāliem priekšroka dodama minimālā daudzuma eļļošanai vai kriogēnai dzesēšanai. Pareiza dzesēšanas šķidruma koncentrācija novērš atlikumu uzkrāšanos un koroziju, kas varētu pasliktināt virsmas integritāti.
3. Procesu ķēde īpaši-precīzai apdarei
Lai sasniegtu konkrētus virsmas apdares mērķus, ir nepieciešama atbilstoša procesa secība. Standarta mehāniski apstrādāta apdare no 3,2 līdz 6,3 mikrometriem Ra ir piemērota vispārīgām mehāniskām daļām un konstrukcijas komponentiem, izmantojot parasto CNC frēzēšanu un virpošanu. Precīzi apstrādātai apdarei no 0,8 līdz 1,6 mikrometriem Ra, kas ir piemērotas gultņu ligzdām, blīvējuma virsmām un vidējai -precizitātei, ir nepieciešami optimizēti CNC parametri. Smalki apstrādātām virsmām no 0,2 līdz 0,4 mikrometriem Ra, kas nepieciešamas hidrauliskajiem virzuļiem un vārstu komponentiem, ir nepieciešams ātrdarbīgs CNC ar smalkiem instrumentiem un iespējamu pulēšanu vai pulēšanu. Noslīpētām un slīpētām virsmām ar 0,05 līdz 0,1 mikrometru Ra, kas nepieciešamas degvielas iesmidzināšanas sprauslām un kosmosa gultņiem, ir nepieciešama precīza slīpēšana, kam seko slīpēšana vai pārklāšana. Superapstrādātām virsmām, kuru diametrs ir mazāks par 0,025 mikrometriem Ra, kas ir būtiski optiskajiem komponentiem, pusvadītāju daļām un metroloģijas standartiem, ir nepieciešama superapstrāde, pārklāšana vai viena{17}}punkta dimanta virpošana kontrolētā vidē.
4. Mērīšana un pārbaude
Virsmas apdares mērīšanai tiek izmantotas atšķirīgas metodes atkarībā no mērķa diapazona. Kontaktirbuļa profilometri ar dimanta galiem joprojām ir izplatīti Ra vērtībām no 0,025 līdz 12,5 mikrometriem, izsekojot faktiskajam virsmas profilam. Bezkontakta baltās gaismas interferometrija un konfokālā mikroskopija nodrošina mīkstākas virsmas vai apdari, kas mazāka par 0,1 mikrometru Ra, kur irbules kontakts var sabojāt virsmu. Atomu spēka mikroskopija nodrošina nanometru -mērogā raupjuma novērtēšanu virsmām, kas ir mazākas par 0,01 mikrometru Ra, atklājot atoma{9} līmeņa faktūras detaļas.
5. Praktiskie ierobežojumi un apsvērumi
Ekonomiskie sliekšņi būtiski ietekmē procesa izvēli. Lai sasniegtu Ra vērtību, kas ir mazāka par 0,4 mikrometriem, izmantojot parasto CNC, ir nepieciešams eksponenciāli palielināts cikla laiks un instrumentu izmaksas, kas bieži vien padara slīpēšanu vai pārklāšanu efektīvāku- zem šī sliekšņa. Materiālu ierobežojumi neļauj melnajiem materiāliem tieši iegūt optisku-pakāpes dimanta-apstrādi, kam nepieciešama pēc-procesa pulēšana vai niķelēšana, kam seko dimanta virpošana. Ģeometrijas ierobežojumi, tostarp iekšējie elementi, dziļi dobumi un sarežģītas kontūras, ierobežo pieejamību smalkām apdares darbībām. Partijas konsekvencei ir nepieciešama stingra statistiskā procesa kontrole, instrumenta kalpošanas laika pārvaldība un vides kontrole, lai saglabātu Ra 0,2 mikrometrus visos ražošanas apjomos.
Secinājums
Mūsdienu CNC precīzā apstrāde nodrošina virsmas apdari, sākot no Ra 3,2 mikrometriem līdz aptuveni 0,2 mikrometriem, izmantojot optimizētus griešanas parametrus, instrumentu tehnoloģiju un mašīnas apstākļus. Ja prasības ir mazākas par 0,1 mikrometru Ra, ir nepieciešami papildu procesi, tostarp slīpēšana, slīpēšana, pārklāšana, superfinishing vai dimanta virpošana. Sasniedzamā apdare ir atkarīga no mašīnas jaudas, materiālu īpašību, instrumentu tehnoloģijas un vides kontroles sinerģiskas optimizācijas, kas ir līdzsvarota ar ražošanas apjoma un daļas vērtības ekonomiskajiem ierobežojumiem. Izpratne par šīm attiecībām nodrošina apzinātu procesu izvēli, kas atbilst funkcionālajām prasībām bez nevajadzīgas izmaksu palielināšanas.
