Въведение
Една част може да е безупречна по отношение на размерите на отпечатъка, но все пак може да е безполезна. Разликата между успех и неуспех често е свързана с повърхностното покритие. Ако не го завършите правилно, един добър компонент може да се окаже безполезен.
Дефектите могат да ви струват скъпо по три различни начина. Първо, губите допълнително време за вторични операции като шлайфане, полиране и преработка. Второ, губите пари поради процента на брак, когато частите не могат да бъдат рециклирани. Трето, лошата повърхност може да крие по-големи проблеми. Тя създава слаби места, където започват пукнатините. Частите се повреждат по-бързо.
Това ръководство ще ви покаже най-често срещаните дефекти на повърхността. Ще научите какво ги причинява, как да ги забележите и, най-важното, как да ги поправите. Идеята е доста проста: по-малко отпадъци и повече надеждност.
Какво представляват повърхностните дефекти в CNC фрезоване?
За да се поправи повърхностен дефект, първо е необходимо да се разбере какво се наблюдава. Тук са замесени два важни термина.
Топографията на повърхността е по същество формата на повърхността. Има върхове и спадове. Текстурата е това, което можете да видите и усетите. Целостта на повърхността е по-дълбока. Тук важният фактор са физическите свойства, като промени в твърдостта, микропукнатини и остатъчни напрежения. Една част може да изглежда гладка, но отдолу може да има скрити повреди.
Повърхностните дефекти са по същество просто отклонения. Повърхността не е съвсем подходяща за печат. Това може да се дължи на неправилна геометрия, като например вдлъбнатина, разкъсване или ръб. Като алтернатива може да има физически дефект, като например изгаряне, напукване или попадане на отломки в детайла. И в двата случая детайлът е повреден.
Как да ги идентифицирате? Има два начина да го направите. Първата стъпка е визуална проверка. Опитен механик ще забележи всички проблеми веднага. За по-прецизна работа използвайте профилометър. Този инструмент плъзга стилус по повърхността и предоставя числени данни. Ra измерва средната грапавост. Rz разглежда максималната височина на върховете и вдлъбнатините. Заедно те ви казват дали покритието отговаря на необходимите спецификации.
5-те коренни причини за фрезоване на повърхността дефекти
Ето рамка, която ще ви помогне систематично да диагностицирате повърхностни дефекти. Когато се наблюдава лошо покритие, проверете следните пет области по ред: инструментална екипировка, параметри на рязане, твърдост на машината, материал и CAM програмата. Една от тях почти винаги е причината.
1. Дефекти, свързани с инструменталната екипировка
Режещият инструмент е първият ви заподозрян. Той докосва директно детайла.
- Следи от тракане изглеждат като шарка на дъска за пране на повърхността. Те са причинени от хармоничен резонанс. Това се случва, когато инструментът вибрира спрямо детайла, вместо да реже чисто. Най-честата причина е прекомерният надвес на инструмента. Добро правило е съотношението дължина към диаметър да се поддържа под 4:1. Всичко по-дълго от това и си търсите проблеми.
- Натрупан ръб Това се случва с алуминий и други лепкави материали. Малки стружки се заваряват към върха на инструмента под въздействието на топлина и налягане. Този заварен материал след това разкъсва повърхността, вместо да я реже. Резултатът е грубо, накъсано покритие.
- брус формиранеПоявяват се по ръбовете на детайлите. Входен мустак се образува там, където инструментът влиза. Изходен мустак се образува там, където инструментът излиза. И двата са признаци на тъп инструмент или неправилен ъгъл на водещия ръб. Остър инструмент с правилната геометрия реже материала чисто. Тъпият инструмент избутва материала настрани, създавайки повдигнат ръб.
- Инструмент износване е постепенно, но разрушително. Износеният инструмент спира да реже и започва да се трие. Това генерира топлина и оставя неравномерен, полиран завършек. Проверявайте инструментите си редовно. Когато си отидат, всичко си отива с тях.
2. Дефекти в процеса и параметрите
Числата, които въвеждате в машината, контролират всичко.
Помислете за триъгълника скорости и подавания. Има три променливи: скорост на шпиндела, подаване на зъб и дълбочина на рязане. Те трябва да бъдат балансирани. Ако промените една, трябва да коригирате останалите.
- Термични повреди се проявява като следи от изгаряне по детайла. Това се случва, когато се използва висока скорост на шпиндела с ниска скорост на подаване. Инструментът се задържа в една област, причинявайки триене и изгаряне на материала. Решението е да се увеличи скоростта на подаване и да се позволи на инструмента да се движи.
- Работа закалка Съществува риск при неръждаемите стомани и някои екзотични сплави. Ако скоростта на подаване е твърде ниска, инструментът ще се трие в материала, вместо да го реже. Това води до деформационно закаляване на тънък слой материал чрез триене. Следващият проход трябва да реже закален материал. Инструментите се износват по-бързо и повърхността се влошава. Решението е да се поддържа достатъчно натоварване от стружка. Трябва да режете, а не да търкате.
3. Дефекти на машините и закрепването на детайлите
- Засечка отнася се до хлабината в задвижващите винтове на вашата машина. Когато инструментът промени посоката си, тази хлабина се затваря, оставяйки повърхностен дефект. Това се вижда там, където се срещат два пътя на инструмента, като малка линия или стъпало, която не би трябвало да е там. Това е най-забележимо при стари машини. Решението е правилна поддръжка или софтуерна компенсация.
- Грешка в трамвая възниква, когато шпинделната глава не е идеално перпендикулярна на масата. Върху фрезовани повърхности се появява стъпаловиден модел. Това е така, защото инструментът реже по-дълбоко от едната страна на въртенето си, отколкото от другата. Проверете трамвая с индикатор. Регулирайте главата, докато тя е идеално перпендикулярна.
- Вибрация примки Започнете с хлабава скоба или слабо закрепващо устройство. Това малко движение се усилва от силите на рязане. Цялата система започва да се тресе. Детайлът показва вибрации, но това не е по вина на инструмента. Първо проверете скобите си.
4. Материални дефекти
- Включения и порьозност: Дефекти, произлизащи от суровината (отливките). Понякога проблемът не е как режете. А с какво сте започнали.
- Включения и шупливост идват от самата суровина. Отливките обикновено са виновникът. Обработвате през чиста повърхност и попадате на кухина или твърдо място. Инструментът прескача, покритието се чупи и детайлът се бракува. Проверете суровината преди рязане.
- подут материали, като нисковъглеродна стомана или чист алуминий, не се чупят чисто. Те се разкъсват и размазват. Материалът залепва за себе си и за инструмента. Необходими са ви остри ръбове и правилната геометрия, за да се справите с тях. Полираните канали помагат. Същото важи и за по-високите скорости.
5. Дефекти на CAM и траекторията на инструмента
Кодът, който генерирате, може да причини проблеми дори преди машината да работи.
- Височина на мидата отнася се до естествения ръб, оставен от топкова фреза. Разстоянието между проходите контролира колко високи са тези ръбове. Ако стъпката е твърде широка, повърхността ще бъде грапава. Ако е твърде тясна, губите време. Вашият CAM софтуер изчислява това. Доверете му се, но проверете.
- Маркировки за престой изглеждат като кръгли прогаряния. Това се случва, когато инструментът спре в дадена точка, обикновено по време на промяна на посоката, и се трие, докато е неподвижен. Натрупва се топлина и повърхността се обезцветява или деформира. Когато програмирате, избягвайте ненужни задържания на критични повърхности.
- Остри ъгли в траекторията на инструмента причиняват проблеми. Машината трябва да промени посоката си мигновено. Сервомоторите трепват. Движението става неравномерно. Това оставя следа. Използвайте заоблени ъгли в траекториите на инструмента. Позволете на машината да се движи плавно по завоите, вместо да спира и стартира.
Скритите разходи: Какви проблеми могат да причинят повърхностните дефекти?
Лошият завършек не е просто грозен. Той ви струва по начини, които се проявяват по-късно. Преходът от „как изглежда“ към „защо е важно“ е мястото, където се губят истински пари.
Механична цялост: Факторът на умора
Представете си как разкъсвате лист хартия. Чистият ръб се разкъсва право. Хартията с малка драскотина се разкъсва точно на това място всеки път. Повърхностните дефекти работят по същия начин. Всяка драскотина и вдлъбнатина действат като концентратор на напрежение. Те са места, където се натрупват сили.
При циклично натоварване – части, които се движат, двигатели, които работят, и машини, които циклично работят – тази малка драскотина може да се превърне в пукнатина. Пукнатината расте с всеки цикъл. В крайна сметка, частта се поврежда. Тя се счупва, когато най-малко го очаквате. Това е умора на материала. Започва от повърхността.
Функционална повреда: Уплътнения и движение
О-пръстените и уплътненията са взискателни към повърхностното покритие. Те изискват определен диапазон. Ако е твърде грубо, уплътнението не може да затвори пролуките. Това води до течове. Изтича течност, налягането пада и системите се повреждат. Ако е твърде гладко, уплътнението няма за какво да се захване. То се търкаля, усуква и се поврежда. Повърхностното покритие трябва да е точно както трябва.
Движещите се части създават друг проблем. Грубите повърхности създават триене. Триенето създава топлина. Топлината износва компонентите по-бързо. Вал, който би трябвало да се върти свободно, започва да се блокира. Лагер, който би трябвало да се плъзга, започва да стържи. Детайлът се износва поради дефект в покритието.
Химична повреда: Корозия
Както неръждаемата стомана, така и алуминият зависят от тънък оксиден слой. Този слой е невидим. Той се образува естествено и защитава метала отдолу. Повърхностен дефект обаче може да разруши този слой. Сега голият метал е изложен.
Влагата го намира. Химикалите също. Корозията започва в тази малка вдлъбнатина и се разпространява. Разпространява се под повърхността, извън полезрението. Докато я забележите, щетите вече са нанесени. Дори една-единствена драскотина може да доведе до гниене на перфектна част.
Отхвърляне на събранието
Понякога проблемът е незабавен. Опитвате се да сглобите части и те не пасват. Сглобката с пресоване изисква контролирана повърхност. Ако върховете са твърде високи, валът се заклещва наполовина в лагера. Няма да седне. Няма да се движи. Конвейерната линия спира. Това е нещо повече от обикновени повърхностни дефекти.
А понякога е просто въпрос на външен вид. Потребителските продукти и автомобилните части се нуждаят от привлекателност. Груба повърхност на таблото или корпуса на телефона се отхвърля. Клиентът го вижда. Връща го. Разказва на другите. Естетическите дефекти все пак ви струват поръчки.
Всеки дефект е пасив. Някои повърхностни дефекти се появяват следващата седмица. Други - следващата година. Но всички те в крайна сметка се провалят.
Как да поправим и предотвратим повърхностни дефекти?
Ето практическата част. Виждате повърхностния дефект. Сега го поправете. Разгледайте този списък по ред.
Списъкът „Първа проверка“
Започнете оттук, преди да промените нещо друго.
- Проверете остротата на инструмента. Тъпият инструмент може да съсипе покритието. Сменете го, ако е необходимо. Вижте дали проблемът изчезва.
- Проверете биенето на инструмента. Завъртете инструмента и измерете клатенето на върха. Общото отчитане на индикатора трябва да е под 0.0005 инча. Ако е повече от това, това означава, че държачът ви е замърсен или цангата ви е износена.
- Проверете за хлабави крепежни елементи. Хванете детайла. Натиснете го. Движи ли се? Затегнете всичко. Твърдата настройка решава половината от всички проблеми с довършителните работи.
Стратегии за оптимизация
За вибрации: Първо намалете надвеса на инструмента. Ако не можете, увеличете скоростта на подаване. По-голямото натоварване с стружка намалява вибрациите. Някои машини имат вариации в скоростта на шпиндела. Включете го. Той прекъсва хармоничния резонанс.
За мустаци: Използвайте остър инструмент. Това не подлежи на обсъждане. Променете посоката на траекторията на инструмента. Катеренето по фрезоване намалява мустаците върху повечето материали. Добавете инструмент за скосяване към програмата си. Счупете тези ръбове, преди да се превърнат в проблем.
За лошо покритие: Увеличете скоростта на шпиндела, ако е възможно. Намалете скоростта на подаване на зъб. Най-доброто решение е Wiper пластина. Тя има специална геометрия, която изравнява повърхността с един проход. Струва си всяка стотинка за завършената работа.
При проблеми с топлината: Проверете охлаждащата течност. Правилна ли е концентрацията? Ако е твърде слаба, няма да се охлажда правилно. Ако е твърде силна, няма да смазва. Проверете налягането на върха на инструмента. Необходим е поток от охлаждаща течност там, където се извършва рязането, а не само навсякъде другаде.
Ролята на CAM софтуера
Вашите програмни избори са също толкова важни, колкото и настройките на вашата машина.
Използвайте трохоидално фрезоване. Адаптивното почистване поддържа ниско и постоянно радиално захващане. Инструментът никога не извършва рязане с пълна ширина. По-малкото захващане означава по-малко топлина и по-малко отклонение. След това се получава по-добро покритие.
Изгладете ъглите си. Резките промени в посоката на траекторията на инструмента разтърсват машината. Трусовете оставят следи. Използвайте заоблени ъгли във вашия CAM. Оставете инструмента да се движи свободно около завоите. Движенията на влизане и излизане трябва да са дъги, а не прави врязвания.
Машината следва това, което ѝ казвате. Кажете ѝ да се движи плавно и тя ще го направи. Кажете ѝ да се движи рязко и повърхността ви ще покаже всяко колебание.
Заключение
Повърхностното покритие не е само за декорация. То е спецификация за експлоатационни характеристики. Отнасяйте се към него като към такова.
Всяка следа върху дадена част разказва история. Например, следите от вибрации означават, че настройката ви е лишена от твърдост. Грапавините означават, че инструментът ви е тъп. Пукнатините означават, че скоростите ви са неправилни. Повърхността е чиста. Тя показва точно какво работи и какво е счупено.
Частите се повреждат на повърхността. Пукнатините започват оттам. Корозията започва оттам. Течовете се случват оттам. Ако пренебрегнете покритието, пренебрегвате бъдещето на частта. Гладката повърхност не е просто привлекателна. Тя е и по-здрава. Тя издържа по-дълго. Работи както е проектирана.
Когато попаднете на машина с повърхностен дефект на детайла, прегледайте контролния списък наум. Първо проверете инструмента. Дали е остър и работи ли правилно? След това проверете скоростта. Правилен ли е балансът между оборотите и подаването? Трето, проверете твърдостта. Има ли нещо хлабаво? Накрая проверете траекторията. Има ли смисъл движението на CAM?
Инструмент, скорост, твърдост, траектория. Едно от тези неща е грешно. Намерете го, поправете го и направете следващата част правилно.
Защо да изберете NOBLE за Прецизно фрезоване с ЦПУ?
Току-що прочетохте за всичко, което може да се обърка по една повърхност. Тракане, грапави драскотини, разкъсвания, повреди от топлина. Да знаеш проблема е едно. Да имаш партньор, който го предотвратява, е съвсем друго.
Инженерно съвършенство, доставено
NOBLE е партньор за прецизно производство, изграден върху елиминирането на точно тези повърхностни дефекти. Ние не третираме повърхностната обработка като второстепенна мисъл. Ние я третираме като основна спецификация.
Нашата мисия е проста. Ние не просто изработваме части. Ние разработваме увереност. Всеки компонент, който напуска нашия под, отговаря на строги стандарти за форма, прилягане и функция. Повърхността разказва историята. Ние се уверяваме, че е правилната.
Нашите основни възможности
Усъвършенствано CNC фрезоване и струговане . Нашият парк разполага с многоосни обработващи центрове. Сложните геометрии не ни плашат. Строгите допуски са рутина. Имаме желязото да поддържаме твърдост и контролите да изпълняваме прецизно.
Експертиза в повърхностната обработка . Ние постигаме целите постоянно. Стандартна работа при 3.2 µm Ra. Огледални полирани повърхности под 0.4 µm Ra, когато вашето приложение го изисква. Знаем какви скорости, какви инструменти и какви пътища осигуряват тези резултати.
Универсалност на материалите. Проблемните материали са нашата специалност. Алуминий 6061, който се залепва? Справяме се с него. Неръждаеми 304 и 316, които се втвърдяват при работа? Знаем подаванията. Титан, който гори? Имаме стратегия за охлаждаща течност. Инженерни пластмаси, които се движат? Поправяме ги правилно. Ако е склонно към повърхностни дефекти, ние вече сме го решили.
Нашият процес за осигуряване на качество
Протоколи за инспекция. Ние не гадаем. Ние измерваме. CMM проверяват всеки критичен размер. Тестерите за грапавост на повърхността доказват финала. Дефектите се откриват тук, а не на вашата поточна линия.
Контрол на процеса. Превенцията е по-важна от инспекцията. Оптимизираме скоростите, подаванията и траекториите на инструмента, преди да падне първата стружка. Тракането се отстранява инженерно. Муцуните се отстраняват проектно. Машината работи точно от самото начало.
Опитни машинисти. Софтуерът помага. Машините режат. Но хората решават проблеми. Нашият екип има годините, за да погледне детайла, да чуе рязането и да знае какво трябва да се промени. Те отстраняват неизправности в реално време. Те усъвършенстват процеса. Това умение е нещо, което никоя машина не може да замени.
Когато повърхностното покритие е от значение, когато дефектите не са опция, тогава се обаждате на NOBLE. Ние вграждаме увереност във всяка част.
Често задавани въпроси
Каква е разликата между Ra и Rz?
Ra е средната грапавост по измерена дължина. Тя изглажда върховете и вдлъбнатините в едно число. Мислете за нея като за цялостната текстура. Rz разглежда крайностите. Измерва средната разлика във височината между петте най-високи върха и петте най-ниски вдлъбнатини. Ra ви показва как се усеща по-голямата част от повърхността. Rz ви показва дефектите, които могат да причинят течове от уплътнения или пукнатини от напрежение.
Може ли да се заварява лошо повърхностно покритие?
Можете да заварявате върху него. Но не бива. Замърсена или грапава повърхност задържа масла, оксиди и отломки. Ако заварявате върху това, ще получите порьозност, липса на сливане или слаби места. Решението е първо да обработите или шлайфате лошата повърхност. Започнете с чист, здрав материал. След това заварявайте.
Защо алуминиевата ми част изглежда „лепкава“?
Алуминият е мек и лепкав. Когато инструментът ви се затъпи, той спира да стриже материала и започва да го бута. Това бутане размазва повърхността, вместо да реже чисто. Виждате разкъсвания, натрупвания по ръбовете и общ лепкав вид. Решението е по-остър инструмент, по-високи скорости на повърхността и добро отвеждане на стружките. Понякога полираната режеща стружка помага. Алуминият трябва да се реже, а не да се трие.
Колко надвес е твърде голям за крайна фреза?
Общото правило е 4:1. Дължина към диаметър. Инструмент с диаметър половин инч трябва да стърчи на не повече от два инча от държача. Ако натиснете отвъд това, ще предизвикате тракане, отклонение и счупване на инструменти. За довършителни проходи, дръжте го още по-къс. Всеки милиметър надвес над 4:1 умножава проблемите ви.
Каква повърхностна обработка може да гарантира NOBLE на обработени части?
Ние предоставяме постоянни резултати в целия диапазон. Стандартното производство поддържа Ra от 3.2 µm без допълнителни усилия. Когато вашият дизайн изисква повече, ние рутинно постигаме Ra от 1.6 µm. За критични приложения като уплътнителни повърхности или козметични компоненти, ние постигаме огледален финиш под 0.4 µm Ra. Нашите CMM и тестери за грапавост на повърхността проверяват всяко твърдение. Кажете ни от какво се нуждаете. Ще постигнем желаното.
