Могућности завршне обраде ЦНЦ прецизне обраде
1. Типични распони храпавости површине по процесу
Стандардне операције грубог глодања типично дају вредности храпавости површине између 3,2 и 12,5 микрометара Ра, коју карактеришу видљиви трагови алата и захтевају накнадну завршну обраду за прецизне примене. Завршно глодање са оптимизованим параметрима може да постигне 0,8 до 3,2 микрометара Ра, са оптималним условима који достижу приближно 0,4 микрометра кроз фини корак, велике брзине вретена и оштру алатку. Операције грубог стругања генерално дају 1,6 до 6,3 микрометара Ра, док прецизно стругање са финим помацима, полираним уметцима и стабилним подешавањима може да достигне 0,4 до 1,6 микрометара Ра, са оптималним условима који се приближавају 0,2 микрометра. Операције бушења обично производе 1,6 до 6,3 микрометара Ра, иако развртање то побољшава на 0,4 до 1,6 микрометара, а прецизно развртање може постићи приближно 0,2 микрометра. Прецизно брушење проширује могућности на 0,05 до 0,4 микрометара Ра, са оптималним условима који достижу 0,025 микрометара када се изводе на крутим машинама са финим точковима. ЦНЦ хоновање производи унакрсне-шаре на 0,05 до 0,4 микрометара Ра, који такође могу да достигну 0,025 микрометара за површине за задржавање подмазивања. Лапирањем као слободним абразивним процесом постиже се 0,012 до 0,1 микрометар Ра, са оптималним резултатима близу 0,01 микрометара, иако је уклањање материјала веома споро. Полирање и полирање, било ручно или роботско, даје 0,025 до 0,2 микрометара Ра, са оптималним условима који се приближавају 0,01 микрометара за финалне естетске или функционалне завршне обраде. Суперфинисхинг, специјализовани процес за лежајеве и хидрауличне калемове, постиже 0,01 до 0,1 микрометар Ра, са оптималном способношћу која достиже 0,005 микрометара. Једно{40}}окретање дијаманта у једној тачки-обојених метала производи оптичке{42}}површине од 0,005 до 0,05 микрометара Ра, са изузетним условима који постижу 0,002 микрометра.
2. Фактори који утичу на постизање завршне обраде површине
Параметри сечења представљају најдиректнији утицај на текстуру површине. Брзина увлачења служи као најкритичнији фактор, пошто теоријска храпавост прати однос где је висина врха-до-долине приближно једнака додавању на квадрат подељен са осам пута радијусом носа. Ниже брзине помака директно смањују теоријску храпавост. Брзина сечења генерално побољшава завршну обраду смањењем-формирања ивица, мада превелика брзина без одговарајуће евакуације струготине може да угрози квалитет површине. Дубина сечења у завршним пролазима треба да буде минимизирана на 0,05 до 0,2 милиметара да би се смањила деформација система и вибрације.
Геометрија и стање алата дубоко утичу на квалитет завршне обраде. Већи полупречник носа од 1,2 до 2,4 милиметра за окретање раширеног формирања струготине преко дужег лука, смањујући видљиве трагове увлачења. Позитивни нагибни углови смањују силу резања и кидање материјала. Хабање алата, било да се ради о истрошењу бокова, кратерима или ивицама, драматично деградира завршетак и захтева праћење-у реалном времену или заказану замену. Истицање алата мора бити ограничено на мање од 5 микрометара помоћу прецизних стезних стезаљки, стезних{8}}држача или хидрауличних стезаљки.
Својства материјала радног предмета постављају основне границе завршне обраде. Легуре алуминијума као што су 6061 и 7075 нуде одличну обрадивост и лако постижу 0,2 до 0,4 микрометара Ра. Бесплатни-челици за машинску обраду као што су 12Л14 и 11СМн30 пружају добру завршну обраду са стандардним параметрима. Нерђајући челици, укључујући 304 и 316, показују тенденцију{14}}очвршћавања која захтевају оштре алате и оптималне брзине за спречавање деградације површине. Легуре титанијума као што је Ти-6Ал-4В представљају изазове са слабом топлотном проводљивошћу, што отежава завршну обраду испод 0,4 микрометра Ра без специјализованих приступа. Каљени челици преко 45 ХРЦ захтевају брушење или тврдо стругање са кубним бор нитридом или поликристалним дијамантским алатима да би се постигле прецизне површине.
Крутост и стабилност машине успостављају практичан плафон за квалитет завршне обраде. За фину завршну обраду мора се одржавати отпуштање вретена испод 2 микрометра. Мере против вибрација, укључујући подешене пригушиваче масе, круто држање и избалансиран алат спречавају брбљање које уништава квалитет површине. Термичка стабилност кроз окружења са{5}}контролисаном температуром спречава померање димензија током прецизних пролаза.
Стратегије расхладне течности и подмазивања утичу и на стварање површине и на управљање топлотом. Расхладна течност-под високим притиском на 70 до 150 бара ефикасно евакуише струготине и контролише температуру. Минимална количина подмазивања или криогено хлађење може бити пожељна за специфичне материјале како би се спречила термичка оштећења. Правилна концентрација расхладне течности спречава накупљање остатака и корозију која би нарушила интегритет површине.
3. Ланац процеса за ултра{1}}прецизне завршне обраде
Постизање специфичних циљева завршне обраде захтева одговарајуће секвенцирање процеса. Стандардно обрађене завршне обраде од 3,2 до 6,3 микрометра Ра одговарају општим механичким деловима и структурним компонентама путем конвенционалног ЦНЦ глодања и стругања. Прецизно обрађене завршне обраде од 0,8 до 1,6 микрометара Ра, погодне за лежишта лежаја, заптивне површине и средње{6}}налегање, захтевају оптимизоване ЦНЦ параметре. Фино обрађене површине од 0,2 до 0,4 микрометара Ра, потребне за хидрауличне клипове и компоненте вентила, захтевају-ЦНЦ брзи ЦНЦ са финим алатом и могућим полирањем или полирањем. Брушене и брушене површине од 0,05 до 0,1 микрометара Ра, потребне за млазнице за убризгавање горива и ваздухопловне лежајеве, захтевају прецизно брушење праћено брушењем или преливањем. Супер{15}}обрађене површине испод 0,025 микрометара Ра, неопходне за оптичке компоненте, полупроводничке делове и метролошке стандарде, захтевају суперфиниширање, преклапање или једно{17}}оштрење дијаманата у контролисаном окружењу.
4. Мерење и верификација
Мерење завршне обраде површине користи различите методе у зависности од циљног опсега. Контактни профилометри са оловком са дијамантским врховима остају уобичајени за вредности Ра између 0,025 и 12,5 микрометара, пратећи стварни површински профил. Бесконтактна -интерферометрија беле светлости и конфокална микроскопија служе мекшим површинама или завршним обрадама испод 0,1 микрометар Ра где контакт иглом може да оштети површину. Микроскопија атомске силе пружа процену храпавости на нанометарској-скали за површине испод 0,01 микрометар Ра, откривајући детаље текстуре на атомском{9}} нивоу.
5. Практична ограничења и разматрања
Економски прагови значајно утичу на избор процеса. Постизање Ра испод 0,4 микрометра на конвенционалном ЦНЦ-у захтева експоненцијално повећано време циклуса и трошкове алата, што често чини брушење или преклапање исплативијим-испод овог прага. Ограничења материјала спречавају материјале од гвожђа да постижу оптички -дијамантски{5}}окружени завршни слој директно, што захтева пост-полирање или никловање праћено дијамантским стругањем. Ограничења геометрије, укључујући унутрашње карактеристике, дубоке шупљине и сложене контуре, ограничавају приступ финим завршним операцијама. Конзистентност серије захтева строгу статистичку контролу процеса, управљање животним веком алата и контролу животне средине како би се Ра 0,2 микрометара одржао у свим количинама производње.
Закључак
Модерна ЦНЦ прецизна обрада постиже завршну обраду површине у распону од Ра 3,2 микрометра до приближно 0,2 микрометра кроз оптимизоване параметре сечења, технологију алата и услове машине. За захтеве испод 0,1 микрометара Ра, додатни процеси укључујући брушење, хоновање, лапирање, суперфиниширање или дијамантско стругање постају неопходни. Постижна завршна обрада зависи од синергистичке оптимизације способности машине, особина материјала, технологије алата и контроле животне средине, уравнотежене са економским ограничењима обима производње и вредности дела. Разумевање ових односа омогућава информисан избор процеса који испуњава функционалне захтеве без непотребног повећања трошкова.
