Stellen Sie sich vor, Sie halten eine sorgfältig gefertigte Metallkomponente mit einer spiegelähnlichen Oberfläche, die sich sanft anfühlt.Bild ein anderes Teil mit einer leicht rauen Oberfläche, die zuverlässige Reibung bietetDiese unterschiedlichen taktilen Erlebnisse ergeben sich aus einem wichtigen Fertigungsparameter: der Oberflächenrauheit.Oberflächenrauheit beeinflusst nicht nur das Erscheinungsbild eines Bauteils, sondern auch seine FunktionalitätWie können wir die Oberflächenrauheit verstehen und kontrollieren? Wie sollten wir die geeignete Oberflächenveredelung für spezifische Projektanforderungen auswählen?Dieser Artikel liefert eine eingehende Analyse der Oberflächenrauheit in der CNC-Bearbeitung, um zu helfen, überlegene Produkte zu schaffen.

Die Oberflächenrauheit misst die mikroskopischen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche eines Bauteils und spiegelt die Abweichung der tatsächlichen Oberfläche von einer idealen Ebene wider.Größere Abweichungen führen zu raueren OberflächenDiese Abweichungen beziehen sich nicht auf makroskopische Formfehler, sondern auf mikroskopische Gipfel und Täler.

Bei der CNC-Bearbeitung ist die Oberflächenrauheit von entscheidender Bedeutung, da sie unmittelbar die Wechselwirkung der Bauteile mit ihrer Umgebung beeinflusst.Verstärkung der VerschleißfestigkeitDie Oberfläche ist daher wichtig, um die optimale Leistung des Teils zu gewährleisten.

Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Leistung und Funktionalität des Teils in mehrfacher Hinsicht erheblich:

• Reibung und Verschleiß:Glattere Oberflächen haben niedrigere Reibungskoeffizienten, was den Verschleiß reduziert.Glatte Oberflächen sind für die Verlängerung der Lebensdauer und die Verbesserung der Betriebseffizienz unerlässlich.
• Versiegelungsleistung:Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Abdichtungseffizienz: Raue Oberflächen können Lecks verursachen, während glatte Oberflächen eine bessere Abdichtung bieten, die für hydraulische und pneumatische Systeme von entscheidender Bedeutung ist.
• Ermüdungsstärke:Raue Oberflächen können Spannungskonzentrationen erzeugen, die Erschöpfung der Erschöpfungsinitiation und -verbreitung beschleunigen und so die Lebensdauer des Teils verkürzen.
• Beschichtungsabhängigkeit:Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Bindfestigkeit von Beschichtungen, Farben oder Klebstoffen.aber eine übermäßige Rauheit kann zu einer ungleichmäßigen Anwendung oder Peeling führen.
• Ästhetik:Die Oberflächenrauheit beeinflusst direkt das Erscheinungsbild. Glatte Oberflächen bieten typischerweise einen besseren Glanz und eine bessere visuelle Anziehungskraft, während raue Oberflächen stumpf erscheinen.Verbraucherelektronik oder Innenräume für Fahrzeuge, erfordern eine sorgfältige Berücksichtigung der Oberflächenrauheit.

Die häufigste Messung der Oberflächenrauheit ist "durchschnittliche Rauheit", typischerweise ausgedrückt als "Ra." Der Ra-Wert repräsentiert das arithmetische Mittel der absoluten Entfernungen zwischen den Oberflächenprofilpunkten und einer MittellinieEinfach ausgedrückt: niedrigere Ra-Werte deuten auf glattere Oberflächen hin, während höhere Werte auf rauere Oberflächen hinweisen.

Andere übliche Parameter für die Oberflächenrauheit sind:

• Rz:Höchste Profilhöhe, wobei der vertikale Abstand zwischen dem höchsten Gipfel und dem niedrigsten Tal innerhalb der Auswertungslänge gemessen wird.
• Rp:Spitzenhöhe, die vertikale Entfernung vom höchsten Gipfel zur Mittellinie misst.
• Rv:Taltiefe, die vertikale Entfernung vom untersten Tal bis zur Mittellinie misst.
• Rmax:Maximale Profilhöhe, die den größten vertikalen Abstand zwischen Gipfeln und Tälern innerhalb der Auswertungslänge darstellt.
• RMS:Wurzel mittlerer Quadratrauheit, Berechnung der Wurzel mittlerer Quadrat der Entfernungen von Profilpunkten bis zur Mittellinie.

Um die Oberflächenrauheit besser zu verstehen, ist es wichtig, diese allgemeinen Begriffe zu kennen:

• Ra (Arithmetische Durchschnittsrauheit):Das arithmetische Mittel der absoluten Entfernungen von den Profilpunkten zur Mittellinie ist der am häufigsten verwendete Parameter für Oberflächenrauheit.
• Rz (größte Höhenrauheit):Die vertikale Entfernung zwischen dem höchsten Gipfel und dem niedrigsten Tal innerhalb der Bewertungshöhe.
• Rp (maximale Gipfelhöhe):Die vertikale Entfernung vom höchsten Gipfel bis zur Mittellinie innerhalb der Auswertungslänge.
• Rv (höchste Taltiefe):Die vertikale Entfernung vom untersten Tal bis zur Mittellinie innerhalb der Auswertungslänge.
• Rmax (maximale Profilhöhe):Die größte vertikale Entfernung zwischen Gipfeln und Tälern innerhalb der Bewertungslänge.
• RMS (Quadratwurzeldurchschnittliche Rauheit):Das Quadrat der Abstände von Profilpunkten zur Mittellinie.

Bei der Wahl einer geeigneten Oberflächenrauheit sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen:

• Teilfunktionalität:Verschiedene Funktionen erfordern unterschiedliche Rauheitsniveaus. Schiebekomponenten benötigen glatte Oberflächen, um Reibung zu reduzieren, während hochreibende Anwendungen raue Oberflächen erfordern.
• Material:Verschiedene Werkstoffe weisen unterschiedliche Bearbeitungsmerkmale auf. Manche Werkstoffe erzielen leichter glatte Oberflächen, während andere besser für raue Oberflächen geeignet sind.
• Bearbeitungsprozess:Durch Präzisionsschleifen und Polieren entstehen sehr glatte Oberflächen, während durch Sandblasen raue Texturen entstehen.
• Kosten:Die Oberflächenrauheit korreliert mit den Bearbeitungskosten. Im Allgemeinen erhöhen glattere Oberflächen die Kosten, daher sollten wirtschaftliche Überlegungen die funktionalen Anforderungen ausgleichen.
• Nachbearbeitung:Wenn Teile zusätzliche Behandlungen wie Beschichtung oder Lackierung erfordern, muss der Einfluss der Oberflächenrauheit auf diese Prozesse berücksichtigt werden.

Zu den gängigen Oberflächenrauheitsbereichen gehören:

• 3.2 μm Ra:Geeignet für die meisten Bauteile mit sichtbaren Bearbeitungsspuren, aber einer glatten Berührung
• 1.6 μm Ra:Geeignet für Teile, bei denen eine moderate Rauschegehaltskontrolle erforderlich ist, mit weniger Bearbeitungsspuren und einem glatteren Gefühl bei Schiebebauteilen und Dichtungen.
• 00,8 μm Ra:Für hochpräzise Teile mit minimalen sichtbaren Bearbeitungsspuren und sehr glatten Oberflächen, geeignet für Präzisionsinstrumente und optische Elemente.
• 0.4 μm Ra:Für hochpräzise Bauteile mit spiegelähnlichen Oberflächen und ohne sichtbare Bearbeitungsspuren, die in hochwertigen Unterhaltungselektronik- und Luftfahrtteilen verwendet werden.

Verschiedene CNC-Prozesse erreichen unterschiedliche Rauheitsbereiche:

Anmerkung: Diese Bereiche sind annähernd; die tatsächliche Oberflächenrauheit hängt von Material, Werkzeug und Schneidparametern ab.

Verschiedene Methoden zur Kontrolle der Oberflächenrauheit:

• Auswahl geeigneter Verfahren:Durch das Präzisionsschleifen entstehen glatte Oberflächen, während durch das Sandstrahlen eine raue Textur entsteht.
• Anpassung der Schneidparameter:Die Schnittgeschwindigkeit, die Zuführgeschwindigkeit und die Tiefe beeinflussen die Rauheit. Im Allgemeinen ergeben niedrigere Geschwindigkeiten und Zuführgeschwindigkeiten glattere Oberflächen.
• Richtige Werkzeuge wählen:Werkzeugmaterial, Geometrie und Schärfe beeinflussen die Oberflächenqualität.
• Verwendung von Kühlmitteln:Kühlmittel reduzieren die Schneidtemperaturen und den Werkzeugverschleiß und verbessern so die Oberflächenverarbeitung.
• Nachbearbeitung:Zusätzliche Behandlungen wie Sandblasen, Polieren oder Plattieren können die Oberflächenrauheit weiter verändern.

Neben der direkten CNC-Prozesssteuerung verbessern verschiedene Oberflächenbehandlungen die Leistung und das Erscheinungsbild des Teils:

• Sandblasen:Hochgeschwindigkeitsschleifende Projektion entfernt Gruben und Oxidation und schafft gleichmäßige Rauheit, verbessert die Haftung und das Erscheinungsbild der Beschichtung.
• Anodisierung:Die elektrochemische Oxidation erzeugt Schutzschichten auf Aluminium/Titan, die die Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit erhöhen und die Farbgebung ermöglichen.
• mit einer Breite von mehr als 20 mm,Die chemische Metalldeposition ohne Elektrizität verbessert die Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit und die Schweißfähigkeit.
• Elektroplattierung:Elektrolytische Metallablagerungen erhöhen die Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit und die Leitfähigkeit.
• Malerei:Oberflächenbeschichtung zum Schutz, zur Dekoration oder für spezielle Zwecke verbessert die Korrosions-/Ausnutzungsbeständigkeit und die Wetterfestigkeit.
• Polstern:Die mechanische/chemische Entfernung von Mikroaufsteckungen schafft glatte Oberflächen, was den Glanz erhöht und die Reibung verringert.

Die Oberflächenrauheit kann gemessen werden, indem

• Kontaktprofilometer:Präzisions-Stiftgeräte zur Messung der vertikalen Verschiebung entlang von Oberflächen mit hoher Genauigkeit, aber möglicherweise oberflächenschädlich.
• Kontaktlose Profilometer:Optische/Laser-Scanner, die Oberflächenprofile erfassen, nicht zerstörerisch, aber etwas weniger genau.
• Vergleicher für die Oberflächenrauheit:Der visuelle Vergleich mit standardisierten Rauheitsproben ist einfach, aber weniger genau.
• Träger-Rohheitstester:Kompakte, mobile Geräte, die typischerweise Kontaktmessungen verwenden, sind ideal für Feldinspektionen.