haberler

CNC İşleme Hangi Yüzey Kalitesini Elde Edebilir? Proseslere Göre Ra Değerleri

CNC işleme, prosese, takıma ve malzemeye bağlı olarak 0,4 µm Ra ile 6,3 µm Ra arasında değişen bir yüzey kalitesi elde edebilir. Standart frezeleme ve tornalama için 1,6 µm ile 3,2 µm Ra bekleyebilirsiniz; hassas taşlama ve ince delik işleme ise 0,4 µm ile 0,8 µm Ra'ya ulaşabilir. Bu makale, her proses için kesin Ra değerlerini ve bunların parçalarınız için nasıl doğru şekilde belirtileceğini açıklamaktadır.

Ra Nedir ve CNC İşlemede Neden Önemlidir?

Ra veya aritmetik ortalama pürüzlülüğü, mikrometre (µm) veya mikroinç (µin) cinsinden ölçülen, yüzey kalitesi için en yaygın uluslararası parametredir. Belirli bir örnekleme uzunluğu boyunca (genellikle işlenmiş parçalar için 0,8 mm) yüzey profilinin ortalama çizgiden ortalama sapmasını temsil eder. Mühendislik uygulamaları için Ra; aşınma direncini, yorulma mukavemetini, sızdırmazlık kabiliyetini ve sürtünme katsayılarını doğrudan etkiler; bu da onu geçme parçalar, yatak yüzeyleri ve akışkan contaları için kritik bir spesifikasyon haline getirir.

Ra ile üretim maliyeti arasındaki ilişki doğrusal değildir. 3,2 µm'den 1,6 µm Ra'ya iyileştirme, işleme süresini yaklaşık yüzde 30 ila 50 artırırken, 1,6 µm'den 0,4 µm Ra'ya geçmek parça başına maliyeti ikiye hatta üçe katlayabilir. Bu nedenle, işlevsel olarak gerekenden daha sıkı bir yüzey kalitesi belirtmek, performansı iyileştirmeden para israfına ve teslim süresinin uzamasına neden olur.

Farklı CNC Prosesleri Yüzey Kalitesinde Nasıl Karşılaştırılır?

12.000 RPM'de 4 kanallı bir parmak freze ve 0,05 mm/diş ilerleme hızı ile standart CNC frezeleme, alüminyum 6061'de tipik olarak 1,6 µm ile 3,2 µm Ra üretir. 0,5 mm adım genişliği ile kaba talaş pasoları yaklaşık 3,2 µm ile 6,3 µm Ra verirken, 0,1 mm adım genişliği ve silecek uçlu (wiper insert) bir finisaj pasosu 0,8 µm ile 1,6 µm Ra elde edebilir. 150 m/dak kesme hızı ve 0,1 mm/dev ilerleme hızında standart bir karbür uçla CNC tornalama, çelikte 1,6 µm ile 3,2 µm Ra ve pirinç veya serbest işlenen alüminyumda 0,8 µm ile 1,6 µm Ra verir.

Hassas taşlama, lapalama ve honlama, sürekli olarak 0,4 µm Ra'nın altına ulaşabilen tek proseslerdir. Örneğin, 30 m/s taş hızında 60 grit alümina taşla silindirik taşlama 0,4 µm ile 0,8 µm Ra üretirken, ince lapalama 0,05 µm ile 0,1 µm Ra'ya ulaşabilir. Tel Erozyon (Wire EDM), belirgin bir yeniden katılaşma tabakasına sahip karakteristik bir 1,6 µm ile 3,2 µm Ra yüzeyi üretir; bu tabaka, yüksek yorulma dayanımı gerektiren uygulamalar için ikincil bir finisaj işlemi gerektirebilir.

Malzemeye Göre Hangi Yüzey Kalitesi Değerleri Elde Edilebilir?

Farklı malzemeler; sertlikleri, süneklikleri ve talaş oluşum özellikleri nedeniyle aynı kesme parametrelerine farklı tepki verir. Alüminyum 6061-T6, finisajı en kolay olan malzemedir ve standart finisaj pasolarıyla rutin olarak 0,8 µm Ra elde eder. Paslanmaz çelik 304 ve 316 daha fazla işlenerek sertleşme eğilimindedir; standart takımlarla tipik olarak 1,6 µm ile 3,2 µm Ra verir ve 0,8 µm Ra'ya ulaşmak için yüksek pozitif talaş açılı uçlar ve daha yüksek kesme hızları gerektirir.

Titanyum Ti-6Al-4V, düşük ısı iletkenliği ve yapışma (galling) eğilimi nedeniyle standart frezelemede 3,2 µm ile 6,3 µm Ra üreten en zorlu malzemedir. 48 HRC'de H13 gibi ısıl işlem görmüş takım çelikleri, yalnızca yüksek kesme hızlarında CBN veya seramik uçlarla 0,4 µm ile 0,8 µm Ra elde edebilir. Aşağıdaki tablo, BQUQ'da standart CNC ekipmanlarıyla yaygın malzemeler için ulaşılabilir aralıkları özetlemektedir.

Prosesi Değiştirmeden Ra Değerlerini Nasıl Düşürebilirsiniz?

Ayarlanacak ilk değişken, Ra üzerinde en doğrudan etkiye sahip olan ilerleme hızıdır. Tornalamada ilerleme hızını 0,15 mm/dev'den 0,05 mm/dev'ye düşürmek, Ra'yı yaklaşık 3,2 µm'den 1,6 µm'ye düşürür ancak çevrim süresini 3 kat artırır. Frezelemede iş mili hızını 8.000 RPM'den 15.000 RPM'ye çıkarmak, takım ve makinenin titreşimsiz (chatter) olarak daha yüksek hızı kaldırabilmesi koşuluyla, talaş yüksekliğini ve Ra'yı yaklaşık yüzde 40 azaltır.

Takım geometrisi ve kaplaması da önemlidir. Tornalama takımında silecek uç (wiper insert) kullanmak, aynı ilerleme hızında Ra'yı yüzde 50 azaltabilir çünkü silecek düzlüğü daha pürüzsüz bir yüzey profili oluşturur. Frezelemede, 45 derece yüksek helis açılı 2 kanallı bir parmak freze, diş başına aynı ilerlemede 4 kanallı bir takıma göre daha iyi yüzey kalitesi üretir çünkü titreşimi azaltır ve talaş tahliyesini iyileştirir. Alüminyum için, 10 ila 15 derece talaş açısına sahip cilalı kanallı bir takım, 0,05 mm adım genişliği ile 0,4 µm Ra verir.

Yaygın Mühendislik Uygulamaları İçin Hangi Yüzey Kalitesini Belirtmelisiniz?

Kayan yataklar ve mil muyluları için, sürtünmeyi ve aşınmayı azaltmak amacıyla 0,4 µm ile 0,8 µm Ra belirtin; ancak yağ filmi tutuşunu engelleyebileceği için 0,2 µm Ra'nın altına inmekten kaçının. Hidrolik silindir delikleri ve piston contaları için 0,4 µm ile 0,8 µm Ra, aşırı sürtünme olmadan sızdırmazlık için idealdir; 3,2 µm Ra ise hızlı conta aşınmasına ve sızıntıya neden olur. Pres geçme ve sıkı geçme (interference-fit) bileşenleri için 1,6 µm ile 3,2 µm Ra kabul edilebilir çünkü yüzey montaj sırasında deforme olur.

Kozmetik veya görünür yüzeyler için, boyalı veya eloksallı yüzeylerde 0,8 µm ile 1,6 µm Ra yeterlidir; ancak çıplak cilalı alüminyum ürünler için 0,4 µm veya daha iyisi gereklidir. Havacılık braketleri veya otomotiv süspansiyon parçaları gibi yorulma açısından kritik bileşenler için, yüksek gerilimli bölgelerde 0,4 µm ile 0,8 µm Ra önerilir; çünkü yüzey pürüzlülüğü gerilim yoğunlaştırıcı görevi görür ve yorulma ömrünü pürüzsüz bir yüzeye kıyasla yüzde 30'a kadar azaltabilir.

Daha Düşük Ra Değerlerine Ulaşmanın Maliyeti Nedir?

BQUQ'da yüzey kalitesi fiyatlandırması, ek işleme süresi ve ikincil operasyonlara dayanır. 3,2 µm Ra standart yüzey kalitesi, temel parça fiyatına dahildir; 1,6 µm Ra ise maliyete yaklaşık yüzde 8 ila 12 ekler. 0,8 µm Ra elde etmek, özel bir finisaj pasosu, daha yavaş ilerlemeler ve olası takım değişiklikleri gerektirdiğinden maliyete yüzde 20 ila 30 ekler. 0,4 µm Ra'ya hassas taşlama maliyete yüzde 40 ila 60 eklerken, 0,1 µm Ra'ya lapalama parça maliyetini ikiye katlayabilir.

Teslim süresi de daha sıkı yüzey kaliteleriyle artar. Standart yüzey kaliteleri ek süre gerektirmez; 1,6 µm Ra 1 ila 2 gün, 0,8 µm Ra 2 ila 3 gün ve hassas taşlama üretim programına 3 ila 5 gün ekler. Fonksiyonel gereksinimlerinizi karşılayan en gevşek yüzey kalitesini belirtmenizi ve maliyeti kontrol etmek için yalnızca kritik bölgelerde "Sızdırmazlık yüzeyinde 0,8 µm Ra, diğer yerlerde 3,2 µm" gibi bir not kullanarak sıkılaştırmanızı öneririz.

Ra'yı Doğrulamak İçin Hangi Ölçüm Yöntemini Kullanmalısınız?

Temaslı profilometri, 4 mm örnekleme uzunluğu boyunca 0,1 mm/s hızla hareket eden 2 µm yarıçaplı ve 5 µm uç açılı elmas bir iğne kullanan Ra doğrulaması için endüstri standardıdır. İğne yöntemi, 0,1 µm ile 6,3 µm arasındaki yüzey kaliteleri için artı veya eksi 0,05 µm Ra hassasiyetindedir; ancak 2 mm çapın altındaki küçük deliklerin içini veya 0,5 mm'nin altında yarıçapa sahip kavisli yüzeyleri ölçemez. Bu durumlar için, temassız optik interferometri veya konfokal mikroskopi gerekir; ancak bu cihazlar 30.000 ila 80.000 USD arasında maliyete sahiptir ve iş atölyelerinde daha az yaygındır.

Atölye içi doğrulama için, ISO 4287 standartlarına göre kalibre edilmiş, 0,8 mm kesme uzunluğu ve 5,6 mm tarama uzunluğuna sahip taşınabilir bir yüzey pürüzlülük test cihazı kullanıyoruz. Yüzey başına üç konumda ölçüm yapıyor ve ortalama Ra'yı raporluyoruz. Çiziminiz maksimum bir değer belirtiyorsa, ölçüm belirsizliğini ve üretim sırasındaki takım aşınmasını hesaba katmak için ölçülen Ra'nın bu sınırın en az yüzde 20 altında olmasını sağlıyoruz.

Sıkça Sorulan Sorular

0,4 µm Ra Yüzey Kalitesine Ulaşmak Ne Kadar Sürer?

CNC freze veya torna tezgahında 0,4 µm Ra elde etmek, normal ilerleme hızının yüzde 50'sinde bir finisaj pasosu gerektirir ve 100 mm çapındaki bir yüzey için parça başına 15 ila 20 dakika ekler. Daha yaygın olarak, bu yüzey kalitesi taşlama veya lapalama ile elde edilir ve parça başına 30 ila 60 dakika işleme süresi ekler. BQUQ'da, 0,4 µm Ra gerektiren 50 mm'den uzun herhangi bir yüzey için taşlama öneriyoruz.

CNC İşleme 0,1 µm Ra'nın Altında Ayna Yüzeyi Elde Edebilir mi?

CNC işleme tek başına 0,1 µm Ra'nın altına ulaşamaz; bu, özel makinelerle lapalama, parlatma veya elmas tornalama gerektirir. Ultra hassas bir torna tezgahında elmas tornalama 0,02 µm ile 0,05 µm Ra'ya ulaşabilir; ancak yalnızca alüminyum, bakır veya elektroless nikel gibi demir içermeyen malzemelerde. Çelik veya titanyum için, 0,05 µm Ra'ya ulaşmak için 1 µm elmas süspansiyonlu lapalama gerekir.

Yüzey Kalitesi İçin Hangisi Daha İyidir: Frezeleme mi, Tornalama mı?

Tornalama, takımın sürekli bir kesme kenarına ve tanımlı bir uç yarıçapına sahip olması nedeniyle aynı ilerleme hızında genellikle frezelemeden daha iyi yüzey kalitesi elde eder. 0,8 mm uç yarıçaplı bir tornalama ucu, 0,1 mm/dev ilerlemede 1,6 µm Ra üretirken, aynı diş başına ilerlemeye sahip bir freze çakısı, talaş (scallop) etkisi nedeniyle 3,2 µm Ra üretir. En iyi yüzey kalitesi için, silindirik parçalarda tornalama kullanın ve frezelemeyi yalnızca düz veya karmaşık geometriler için saklayın.

Takım Aşınması Zaman İçinde Yüzey Kalitesini Nasıl Etkiler?

Takım aşınması Ra'yı kademeli olarak artırır; aşınmış bir takım, yeni bir takıma kıyasla 2 kata kadar daha pürüzlü yüzeyler üretebilir. Örneğin, yeni bir karbür uç 1,6 µm Ra üretir; ancak 30 dakikalık kesimden sonra, yanak aşınması ve kenar yuvarlanması nedeniyle aynı uç 3,2 µm Ra üretebilir. Tutarlı bir yüzey kalitesi sağlamak için takım ömrü limitlerini nominal ömrün yüzde 80'inde programlıyoruz ve üretimde her 10 parçada bir Ra ölçümü yapıyoruz.

CNC Parçalar İçin Ra ve Rz Arasındaki Fark Nedir?

Ra, bir örnekleme uzunluğu boyunca ortalama pürüzlülüktür; Rz ise beş örnekleme uzunluğu boyunca ortalama maksimum tepe-çukur yüksekliğidir. Aynı yüzey için Rz tipik olarak Ra'dan 4 ila 6 kat daha büyüktür; bu nedenle 1,6 µm Ra'lık bir yüzeyin Rz'si yaklaşık 6,4 ile 9,6 µm'dir. Çiziminiz Rz belirtiyorsa, standart işlenmiş yüzeyler için 5 faktörünü kullanarak dönüştürürüz; ancak kritik uygulamalar için bir profilometre ile doğrulayın.

Yüzey Kalitesi İşleme Sonrası İkincil Proseslerle İyileştirilebilir mi?

Evet, 120 mesh cam boncukla kumlama Ra'yı 3,2 µm'den 1,6 µm'ye iyileştirebilir ancak mat bir görünüm bırakır ve keskin kenarları yuvarlatabilir. Elektro-parlatma, paslanmaz çelikte Ra'yı yüzde 30 ila 50 oranında, 3,2 µm'den 1,6 µm'ye düşürebilirken, 0,01 ila 0,02 mm malzeme kaldırır. Alüminyumun eloksallanması temel Ra'yı değiştirmez ancak kaplama tabakası nedeniyle yüzeyin daha pürüzsüz görünmesini sağlayabilir.

#

Çizimde Yüzey Kalitesi İşaretini Ne Zaman Kullan

İlgili Makaleler

• CNC 'Konuşmaya Başladığında' — Büyük Model ve Bilgi Grafiği Destekli Akıllı Süreç Planlaması
• Dijital çift tahrikli CNC işleme: simülasyondan kapalı döngü süreç optimizasyonuna
• Yüksek hızlı işleme teknolojisi: ilkeler, takım yolu optimizasyonu ve endüstriyel uygulamalar