Yüzey pürüzlülüğü, işlenmiş bir parçanın geometrisindeki mikroskobik sapmaları ölçer. Büyütme altında, hassas işlenmiş yüzeyler bile tepe ve vadileri ortaya çıkarır; bu küçük kusurlar yüzey pürüzlülüğünü oluşturur. CNC işlemede, takım yolları, malzeme kaldırma mekanizmaları ve sayısız değişken, parça performansını etkileyen karakteristik izler bırakır.

Bu ölçülebilir fiziksel özellik, birincil işleme veya finisaj işlemlerinden (kumlama veya parlatma gibi) sonraki doku özelliklerini tanımlar. ISO 21920-2:2021 gibi uluslararası standartlar, yüzey düzensizliklerini ölçmek için temel parametreleri tanımlar.

Üreticiler, yüzey dokusunu karakterize etmek için standartlaştırılmış ölçütlere güvenirler:

• Ra (Aritmetik Ortalama Pürüzlülük):Ortalama yüzey profilinden ortalama sapmayı temsil eden en yaygın parametre.
• Rz (Ortalama Maksimum Yükseklik):Örnekleme uzunlukları boyunca en yüksek tepeler ile en derin vadiler arasındaki ortalama farkı ölçer.
• Rp (Maksimum Profil Tepe Yüksekliği):Ortalama çizgiye göre en yüksek tek tepe noktasını tanımlar.
• Rv (Maksimum Profil Vadi Derinliği):Ortalama çizginin altındaki en derin vadiyi kaydeder.
• Lay (Yüzey Dokusu Yönü):Yüzey desenlerinin baskın yönünü tanımlar.

Bunlar arasında, Ra (mikrometre cinsinden ölçülür) evrensel bir ölçüt görevi görür; daha düşük değerler daha pürüzsüz yüzeyleri gösterir.

Yüzey pürüzlülüğü, parçanın performansının birçok yönünü derinden etkiler:

• Sürtünme Özellikleri:Daha pürüzlü yüzeyler daha iyi tutuş için statik sürtünmeyi artırırken, daha pürüzsüz finisajlar hareketli bileşenlerde dinamik sürtünmeyi azaltır.
• Kaplama Yapışması:Mikroskobik vadiler, mekanik ankraj noktaları sağlayarak kaplama tutulmasını artırır.
• Estetik Kalite:Yüzey dokusu, matten aynaya benzer finisajlara kadar görsel görünümü etkileyen ışık yansıma özelliklerini belirler.
• Üretim Maliyetleri:Daha düşük Ra değerlerine ulaşmak, daha yavaş işleme hızları, çoklu geçişler ve genellikle ikincil işlemler gerektirir; bu da üretim ekonomisini önemli ölçüde etkiler.

Ek olarak, elektriksel iletkenlik, sızdırmazlık performansı, hijyenik özellikler ve optik hususlar dikkate alınmalıdır. Optimum pürüzlülük seviyesi tamamen parçanın amaçlanan uygulamasına bağlıdır.

CNC işlemleri tipik olarak 0,1 µm Ra (ultra pürüzsüz) ile 6,3 µm Ra (standart işleme) arasında yüzey pürüzlülüğü üretir. Çoğu üretici dört standartlaştırılmış sınıf sunar:

Bu varsayılan ticari finisaj, görünür takım izleri gösterir ancak çoğu uygulama için yeterli işlevsellik sağlar. Yüzey finisajının performansı etkilemediği yapısal bileşenler ve kritik olmayan parçalar için önerilir.

Tipik Uygulamalar:Makine çerçeveleri, otomotiv motor kapakları, endüstriyel takım fikstürleri.

Hafif takım izleri ile bu sınıf, gerilmeli bileşenlere ve sıkı oturan parçalara uygundur. Optimize edilmiş kesme parametreleri ile elde edilir, temel maliyetlere göre yaklaşık %2,5 oranında maliyet artışı sağlar.

Tipik Uygulamalar:Hidrolik piston çubukları, düşük hızlı şanzımanlar, hassas bağlantı elemanları, elektronik muhafazalar.

Bu birinci sınıf finisaj, dikkatli işleme ve hafif finisaj geçişleri gerektirir. Dinamik bileşenler ve gerilmeli parçalar için idealdir, tipik olarak üretim maliyetlerine %5 ekler.

Tipik Uygulamalar:Hassas dişliler, hidrolik valfler, tıbbi aletler, mücevher bileşenleri.

En iyi standart CNC finisajı, genellikle parlatmayı takiben titiz işleme gerektirir. Yüksek hızlı bileşenler ve kritik arayüzler için gereklidir, bu sınıf maliyetleri %15'e kadar artırabilir.

Tipik Uygulamalar:Havacılık yatakları, pnömatik silindirler, optik bileşenler, hassas kalıplar.

Uygun Ra değerini seçmek, üç temel faktörü dengelemeyi gerektirir:

Parçanın operasyonel taleplerini göz önünde bulundurun; minimum sürtünme, maksimum tutuş, optimum kaplama yapışması veya belirli optik özellikler gerektirip gerektirmediğini. Dinamik bileşenler genellikle daha pürüzsüz finisajlardan yararlanırken, statik montajlar kontrollü pürüzlülüğe ihtiyaç duyabilir.

Dekoratif parçalar veya görünür bileşenler için, yüzey dokusu görsel çekiciliği önemli ölçüde etkiler. Yüksek parlak finisajlar (≤0,8 µm Ra) yansıtıcı yüzeyler oluştururken, dokulu finisajlar (≥1,6 µm Ra) mat görünümler üretir.

Daha düşük Ra değerleri daha fazla işleme süresi, özel takımlar ve genellikle ikincil işlemler gerektirir. Performans faydalarının, özel uygulamanız için ek üretim masraflarını haklı çıkarıp çıkarmadığını değerlendirin.

Ulaşılabilir yüzey finisajlarını etkileyen birçok faktör vardır:

• Kesme Hızı:Daha yüksek hızlar genellikle finisaj kalitesini artırır ancak ısı oluşumunu artırabilir.
• İlerleme Hızı:Daha yavaş ilerlemeler, daha pürüzsüz yüzeyler için daha hassas malzeme kaldırmaya izin verir.
• Kesme Derinliği:Daha sığ geçişler, takım sapmasını ve titreşimi en aza indirir.

• Takım Geometrisi:Optimal tırmık açılı keskin kesme kenarları daha temiz kesimler üretir.
• Takım Durumu:Aşınmış takımlar yüzey kalitesini düşürür ve pürüzlülüğü artırır.
• Takım Malzemesi:Daha sert takım malzemeleri (karbür, elmas) keskinliği daha uzun süre korur.

Makine titreşimi, iş parçası fikstürleme ve sıcaklık kontrolü, yüzey dokusunu etkiler. Uygun soğutucu uygulaması, finisaj kalitesini etkileyebilecek termal bozulmayı önler.

Sertlik, termal genleşme ve işleme sertleşme eğilimi gibi iş parçası özellikleri, ulaşılabilir yüzey finisajlarını etkiler. Bazı malzemeler doğal olarak diğerlerinden daha pürüzsüz işlenir.

İkincil işlemler yüzey dokusunu daha da iyileştirebilir:

• Taşlama/Parlatma:Aynaya benzer finisajlar elde etmek için kademeli olarak malzeme kaldırır.
• Kumlama:Aşındırıcı çarpma yoluyla düzgün mat dokular oluşturur.
• Fırçalama:Aşındırıcı fırçalar kullanarak yönlü saten finisajlar üretir.

Genellikle birbirinin yerine kullanılsa da, bu terimlerin farklı anlamları vardır:

• Yüzey Pürüzlülüğü:Mikroskobik doku düzensizliklerini nicel olarak tanımlar (Ra, Rz, vb. cinsinden ölçülür)
• Yüzey Finisajı:Hem dokuyu hem de uygulanan işlemler (eloksal, kaplama, boyama) dahil olmak üzere genel yüzey durumunu kapsar

Yüzey dokusu kalitesini doğrulamak için çeşitli teknikler vardır:

• Temaslı Profilometreler:Yüzey konturlarını fiziksel olarak izlemek için elmas uçlu kalemler kullanır.
• Temassız Yöntemler:Hassas yüzeyler için lazerler veya optik sistemler kullanır.
• Atomik Kuvvet Mikroskobisi:Ultra hassas yüzeyler için nanometre seviyesinde çözünürlük sağlar.
• Karşılaştırmalı Örnekler:Standartlaştırılmış pürüzlülük örneklerine karşı görsel eşleştirme.

Yüzey pürüzlülüğü, işlevsel performansı, üretim maliyetlerini ve ürün estetiğini etkileyen, CNC işleme kalitesinin kritik bir boyutunu temsil eder. Pürüzlülük parametrelerini, seçim kriterlerini ve kontrol yöntemlerini anlayarak, mühendisler parçaları amaçlanan uygulamaları için optimize edebilirler. Yüzey dokusunun uygun şekilde belirtilmesi ve doğrulanması, bileşenlerin hem teknik gereksinimleri hem de kalite beklentilerini karşılamasını sağlar.