Kekasaran permukaan mengukur penyimpangan mikroskopis pada geometri suatu bagian yang dikerjakan. Di bawah pembesaran, bahkan permukaan yang dikerjakan dengan presisi akan memperlihatkan puncak dan lembah – ketidaksempurnaan kecil ini merupakan kekasaran permukaan. Dalam permesinan CNC, jalur pahat, mekanisme pelepasan material, dan banyak variabel meninggalkan jejak karakteristik yang memengaruhi kinerja bagian.

Properti fisik yang terukur ini menjelaskan karakteristik tekstur setelah permesinan primer atau proses finishing (seperti sandblasting atau pemolesan). Standar internasional seperti ISO 21920-2:2021 mendefinisikan parameter utama untuk mengukur ketidakteraturan permukaan.

Produsen mengandalkan metrik standar untuk mengkarakterisasi tekstur permukaan:

• Ra (Kekasaran Rata-Rata Aritmatika): Parameter yang paling umum yang mewakili penyimpangan rata-rata dari profil permukaan rata-rata.
• Rz (Tinggi Maksimum Rata-Rata): Mengukur perbedaan rata-rata antara puncak tertinggi dan lembah terdalam di seluruh panjang pengambilan sampel.
• Rp (Tinggi Puncak Profil Maksimum): Mengidentifikasi puncak tertinggi tunggal relatif terhadap garis rata-rata.
• Rv (Kedalaman Lembah Profil Maksimum): Mencatat lembah terdalam di bawah garis rata-rata.
• Lay (Arah Tekstur Permukaan): Menjelaskan orientasi pola permukaan yang dominan.

Di antara ini, Ra (diukur dalam mikrometer) berfungsi sebagai tolok ukur universal – nilai yang lebih rendah menunjukkan permukaan yang lebih halus.

Kekasaran permukaan sangat memengaruhi banyak aspek kinerja bagian:

• Karakteristik Gesekan: Permukaan yang lebih kasar meningkatkan gesekan statis untuk cengkeraman yang lebih baik, sementara hasil akhir yang lebih halus mengurangi gesekan dinamis pada komponen yang bergerak.
• Adhesi Pelapisan: Lembah mikroskopis meningkatkan retensi pelapisan dengan menyediakan titik penahan mekanis.
• Kualitas Estetika: Tekstur permukaan menentukan sifat pantulan cahaya, memengaruhi tampilan visual dari hasil akhir matte hingga seperti cermin.
• Biaya Manufaktur: Mencapai nilai Ra yang lebih rendah membutuhkan kecepatan permesinan yang lebih lambat, beberapa lintasan, dan seringkali operasi sekunder – yang secara signifikan memengaruhi ekonomi produksi.

Pertimbangan tambahan termasuk konduktivitas listrik, kinerja penyegelan, sifat higienis, dan karakteristik optik. Tingkat kekasaran yang optimal sepenuhnya bergantung pada aplikasi yang dimaksudkan dari bagian tersebut.

Proses CNC biasanya menghasilkan kekasaran permukaan antara 0,1 µm Ra (sangat halus) dan 6,3 µm Ra (permesinan standar). Sebagian besar produsen menawarkan empat tingkatan standar:

Hasil akhir komersial default ini menunjukkan tanda pahat yang terlihat tetapi memberikan fungsionalitas yang memadai untuk sebagian besar aplikasi. Direkomendasikan untuk komponen struktural dan bagian non-kritis di mana hasil akhir permukaan tidak memengaruhi kinerja.

Aplikasi Umum: Rangka mesin, penutup mesin otomotif, perlengkapan perkakas industri.

Dengan tanda pahat yang samar, tingkatan ini cocok untuk komponen yang tertekan dan bagian yang pas ketat. Dicapai melalui parameter pemotongan yang dioptimalkan, biaya meningkat sekitar 2,5% di atas garis dasar.

Aplikasi Umum: Batang piston hidrolik, girboks kecepatan rendah, pengencang presisi, penutup elektronik.

Hasil akhir premium ini membutuhkan permesinan yang cermat dan lintasan finishing ringan. Ideal untuk komponen dinamis dan bagian yang tertekan, biasanya menambah 5% pada biaya produksi.

Aplikasi Umum: Roda gigi presisi, katup hidrolik, instrumen medis, komponen perhiasan.

Hasil akhir CNC standar terbaik membutuhkan permesinan yang cermat yang seringkali diikuti dengan pemolesan. Penting untuk komponen berkecepatan tinggi dan antarmuka kritis, tingkatan ini dapat meningkatkan biaya hingga 15%.

Aplikasi Umum: Bantalan dirgantara, silinder pneumatik, komponen optik, cetakan presisi.

Memilih nilai Ra yang sesuai membutuhkan penyeimbangan tiga faktor utama:

Pertimbangkan tuntutan operasional bagian – apakah memerlukan gesekan minimal, cengkeraman maksimum, adhesi pelapisan yang optimal, atau sifat optik tertentu. Komponen dinamis umumnya mendapat manfaat dari hasil akhir yang lebih halus, sementara rakitan statis mungkin memerlukan kekasaran yang terkontrol.

Untuk bagian dekoratif atau komponen yang terlihat, tekstur permukaan sangat memengaruhi daya tarik visual. Hasil akhir gloss tinggi (≤0,8 µm Ra) menciptakan permukaan reflektif, sedangkan hasil akhir bertekstur (≥1,6 µm Ra) menghasilkan tampilan matte.

Nilai Ra yang lebih rendah membutuhkan lebih banyak waktu permesinan, perkakas khusus, dan seringkali operasi sekunder. Evaluasi apakah manfaat kinerja membenarkan biaya manufaktur tambahan untuk aplikasi spesifik Anda.

Beberapa faktor memengaruhi hasil akhir permukaan yang dapat dicapai:

• Kecepatan Pemotongan: Kecepatan yang lebih tinggi umumnya meningkatkan kualitas hasil akhir tetapi dapat meningkatkan pembangkitan panas.
• Laju Umpan: Umpan yang lebih lambat memungkinkan pelepasan material yang lebih presisi untuk permukaan yang lebih halus.
• Kedalaman Pemotongan: Lintasan yang lebih dangkal meminimalkan defleksi pahat dan getaran.

• Geometri Pahat: Ujung pemotongan yang tajam dengan sudut rake yang optimal menghasilkan potongan yang lebih bersih.
• Kondisi Pahat: Pahat yang aus menurunkan kualitas permukaan dan meningkatkan kekasaran.
• Material Pahat: Material pahat yang lebih keras (karbida, berlian) mempertahankan ketajaman lebih lama.

Getaran mesin, pemasangan benda kerja, dan kontrol suhu semuanya memengaruhi tekstur permukaan. Penerapan pendingin yang tepat mencegah distorsi termal yang dapat memengaruhi kualitas hasil akhir.

Karakteristik benda kerja seperti kekerasan, ekspansi termal, dan kecenderungan untuk mengeraskan kerja memengaruhi hasil akhir permukaan yang dapat dicapai. Beberapa material secara alami lebih halus daripada yang lain.

Operasi sekunder dapat lebih menyempurnakan tekstur permukaan:

• Penggilingan/Pemolesan: Secara progresif menghilangkan material untuk mencapai hasil akhir seperti cermin.
• Peledakan Butiran: Menciptakan tekstur matte seragam melalui tumbukan abrasif.
• Penyikatan: Menghasilkan hasil akhir satin terarah menggunakan sikat abrasif.

Meskipun sering digunakan secara bergantian, istilah-istilah ini memiliki arti yang berbeda:

• Kekasaran Permukaan: Secara kuantitatif menjelaskan ketidakteraturan tekstur mikroskopis (diukur dalam Ra, Rz, dll.)
• Hasil Akhir Permukaan: Mencakup tekstur dan kondisi permukaan secara keseluruhan, termasuk perawatan yang diterapkan (anodisasi, pelapisan, pengecatan)

Beberapa teknik memverifikasi kualitas tekstur permukaan:

• Profilometer Kontak: Gunakan stilus berujung berlian untuk melacak secara fisik kontur permukaan.
• Metode Non-Kontak: Gunakan laser atau sistem optik untuk permukaan yang halus.
• Mikroskopi Gaya Atom: Memberikan resolusi tingkat nanometer untuk permukaan yang sangat presisi.
• Sampel Komparatif: Pencocokan visual terhadap spesimen kekasaran standar.

Kekasaran permukaan merupakan dimensi kritis dari kualitas permesinan CNC, yang memengaruhi kinerja fungsional, biaya manufaktur, dan estetika produk. Dengan memahami parameter kekasaran, kriteria seleksi, dan metode kontrol, para insinyur dapat mengoptimalkan bagian untuk aplikasi yang dimaksudkan. Spesifikasi dan verifikasi tekstur permukaan yang tepat memastikan komponen memenuhi persyaratan teknis dan harapan kualitas.