Usinagem de acabamento superficial: o que cada processo pode alcançar

O acabamento da superfície de usinagem é a textura que um processo de corte deixa em uma peça, o padrão fino de picos e vales que você pode sentir com uma unha, mas geralmente precisa de um instrumento para medir Ele decide como uma face de vedação mantém a pressão, como um eixo sobrevive a uma vedação rotativa e quanto custa uma peça para fazer Duas partes podem atingir a mesma dimensão na impressão e ainda não se comportam de forma semelhante porque uma foi girada em Ra 3,2 µm e a outra moída para Ra 0,4 µm Este guia é sobre o lado de causa e controle: qual processo mantém qual acabamento, as cinco entradas que você realmente muda na máquina, a fórmula simples que prevê um acabamento virado antes de cortar e como ler uma falha de volta à sua raiz.

O que significa na verdade o acabamento superficial de usinagem“

O acabamento superficial é a descrição ampla da textura de uma superfície usinada, e ele se divide em três componentes separados: rugosidade, ondulação e disposição. Misturá-los é o motivo mais comum pelo qual um desenho chama e uma peça acabada discordam. No dia a dia a usinagem a palavra geralmente significa rugosidade, relatada como um valor Ra em micrômetros: os picos e vales finos que a aresta de corte deixa para trás na superfície.

• ✔Rugosidadeas irregularidades superficiais finamente espaçadas, os picos e vales deixados diretamente pela aresta de corte Isso é o que os maquinistas costumam querer dizer quando dizem “acabamento superficial,” e é o que Ra relata.
• ✔Ondulaçãodesvios mais grosseiros e de comprimento de onda mais longo da vibração, deflexão ou uma configuração deformada Uma peça pode ser uma superfície lisa (baixa rugosidade), mas ondulada.
• ✔Legara direção do padrão de superfície predominante, definida pelo tipo de usinagem (circular em face torneada, linear sobre terra ou plana fresada).

“Surface texture” é o termo genérico para todos os três; “surface rugosity” é o componente de rugosidade por si só O ASME B46.1 o padrão define Ra formalmente como a média aritmética dos desvios absolutos de altura do perfil medido em relação à sua linha média, obtidos ao longo de um comprimento de amostragem. Em termos simples: média a distância que a superfície se afasta de um plano central, para cima e para baixo, e você obtém Ra.

Estes três elementos juntos compõem a textura de uma superfície, e cada tipo de acabamento superficial é apenas uma mistura diferente deles Engenheiros descrevem esta geometria de superfície com parâmetros de rugosidade, Ra, Rz e Rt, cada um uma maneira diferente de reduzir um perfil complexo a um único número Acabamentos de superfície comuns em uma peça usinada variam de grosseiro a espelhado-brilhante, mas todos eles descrevem o mesmo acabamento de superfície metálica: quão longe a superfície real se afasta de um plano perfeito, incluindo tanto a ondulação quanto as irregularidades de superfície espaçadas, as pequenas irregularidades na superfície e as irregularidades em uma superfície deixada por lascas.

Lendo os Números: Ra, Rz e Callouts Comuns

Ra domina as impressões porque é estável e fácil de medir, mas tem uma média de distância dos extremos Rz captura a média das maiores alturas pico a vale em vários comprimentos de amostragem e é mais sensível a um único arranhão profundo, útil para vedação e superfícies críticas à fadiga Rmax (ou Rt) é a maior distância pico a vale na avaliação As superfícies podem passar em Ra e ainda falhar em Rz quando carregam marcas ocasionais de ferramentas profundas.

Ra é a média da rugosidade, formalmente a média aritmética dos desvios das alturas superficiais em relação à linha média, por isso também é chamada de rugosidade superficial média Porque soma muitos pequenos desvios de altura superficial em uma figura, duas superfícies com perfis de rugosidade muito diferentes podem compartilhar o mesmo Ra. Qualquer leitura de perfil de rugosidade única, portanto, diz menos do que o conjunto completo de parâmetros de rugosidade, então os desenhos críticos emparelham Ra com Rz ou um parâmetro mais apertado Os valores de rugosidade superficial padrão agrupam-se em uma escala fixa, e a maioria das chamadas escolhe um desses níveis de rugosidade em vez de um número arbitrário.

O que é acabamento superficial Ra 3.2?

Ra 3,2 µm (igual a 125 µin) é o acabamento “as-machined” padrão, a textura que uma passagem de torneamento ou fresamento competente produz sem qualquer trabalho de acabamento extra Ele carrega marcas de ferramentas fracamente visíveis, parece suave ao toque e é o padrão para superfícies usinadas gerais, faces de montagem e recursos não vedantes Especificar qualquer coisa mais fina que Ra 3.2 significa comprometer-se com passagens extras, ferramentas especiais ou um processo secundário, então Ra 3.2 é a linha de base neutra em termos de custo, a menos que a função exija melhor.

Convenção de conversão: 1 µm µin.E.N.E.U.E.40 µin. Esta conversão de rugosidade superficial permite ler qualquer gráfico de rugosidade superficial em qualquer unidade Para um gráfico completo de acabamento superficial Ra com colunas RMS, CLA e Rt, além de um gráfico de comparação de rugosidade superficial, consulte nosso guia para medir a rugosidade da superfície.

Símbolos de acabamento superficial em um desenho de engenharia

Um requisito de acabamento chega à loja como um símbolo, não uma frase Seu símbolo base é uma marca de seleção sentada na superfície que controla Três variantes mudam o significado:

• ✔Marca de verificação lisa, exigência de textura de superfície, qualquer processo permitido.
• ✔Marca de verificação com uma barra horizontal, remoção de material (usinagem) é requerido.
• ✔Marca de verificação com um círculo, a remoção de material é proibido (deixe a superfície fundida/formada).

Esses símbolos de rugosidade superficial (também escritos como símbolos de textura superficial) agrupam os parâmetros de acabamento superficial, valor, corte e disposição em uma marca. Os valores Ra ficam no canto superior esquerdo do símbolo; um comprimento de amostragem (corte) e um símbolo de direção de disposição podem ser adicionados abaixo e à direita. Os símbolos de disposição informam para que lado o padrão deve ser executado: = paralelo, ⊥ perpendicular, X atravessado, M multidirecional, C circular, R radial. Coloque matérias para vedações e peças deslizantes, onde a direção do arranhão em relação ao movimento altera o vazamento e o desgaste.

O que termina Cada processo de usinagem pode conter

Um fato importa mais do que qualquer ajuste de feeds e velocidades: o processo define o piso. Você não pode ajustar um passe de desbaste em um espelho, passado um ponto, a única maneira de um Ra mais fino é uma operação diferente Como um construtor de máquinas de torneamento, fresamento, moagem e EDM, definimos o suporte de processo primeiro, depois otimizamos dentro dele A tabela abaixo é a Janela Processo-para-Ra 1 mapa realista e de unidade dupla do que cada operação contém em produção, e não um melhor caso de laboratório.

Cada tipo de usinagem deixa sua própria assinatura: uma peça torneada mostra assentamento circular, uma peça fresada mostra marcas lineares e a usinagem por descarga elétrica (EDM) deixa um fosco uniforme Esses acabamentos de superfície usinados são o produto do mecanismo de corte ou erosão mais as etapas de usinagem que precedem a passagem final, áspero, semi-acabamento e depois acabamento Uma superfície usinada CNC de uma passagem de acabamento é muito mais suave do que a mesma superfície de usinagem CNC deixada após o desbaste. Leia a janela Processo-Ra acima como um gráfico de acabamento da superfície de usinagem: combine o acabamento da superfície desejada com o processo que pode alcançá-la e otimize dentro dessa janela.

Fontes: processo de verificação cruzada de bandas de engenharia e prática de padrões. A moagem pode atingir Ra 3 Ra µin na produção, razão pela qual qualquer coisa abaixo de 0,8 µm geralmente passa para equipamento moagem em vez de ser perseguido em um torno ou moinho.

“A maioria dos tickets de ‘mau acabamento’ que vemos não são um problema de feeds e velocidades, a peça foi solicitada a segurar um número de classe de retificação em uma operação de torneamento Escolha o processo para o Ra primeiro; os parâmetros apenas afinam dentro dessa janela.”

Equipe de engenharia de torneamento e retificação de ANTISHICNC

As 5 alavancas que controlam o acabamento superficial

Quando você estiver na janela de processo certa, cinco entradas decidem o Ra real. Chamamos isso de Modelo de controle de acabamento de 5 alavancaspuxe-os em ordem, porque os dois primeiros fazem a maior parte do trabalho em uma superfície torneada ou fresada.

As alavancas 1 e 2 estão ligadas por geometria simples e você pode prever um acabamento girado antes que o fuso gire.

Essa mesma geometria explica a inserção do limpador Um limpador moer um pequeno plano logo após o raio do nariz, de modo que as marcas deixadas em uma alimentação mais alta são limpas suavemente, deixando-o dobrar a alimentação e manter o acabamento Esse trade-off é real e documentado: girando insertos com um raio efetivo maior “produzir a melhor qualidade de superfície” mas “aumentar a força de corte,” por Patentes do Google EP1631410A1, então eles precisam de uma configuração rígida Para onde velocidades e feeds se encaixam no quadro geral, veja o nosso guia de feeds e velocidades.

Como melhorar o acabamento superficial: uma sequência de trabalho

O acabamento superficial não é melhorado por sorte ou simplesmente desacelerando a máquina Ele responde a um conjunto definido de alavancas e condição de borda, alimentação e raio do nariz estratégia de acabamento, velocidade de corte, rigidez e a ordem em que você ajustá-los decide o quão rápido você atinge o número A sequência abaixo é aquela que entregamos aos operadores quando uma peça volta áspera, classificada por efeito e não por hábito.

Como obter melhor acabamento superficial na usinagem?

Trabalhe as alavancas em ordem de efeito, em vez de mudar tudo de uma vez Os ganhos mais rápidos em uma peça torneada ou fresada vêm da aresta de corte e da relação alimentação-nariz-raio, depois da passagem de acabamento, depois da velocidade e do líquido refrigerante Abaixo está a sequência que entregamos aos operadores que perseguem um número.

O objetivo é uma superfície lisa que atenda ao acabamento superficial desejado sem desperdícios de passagens; perseguir um nível de rugosidade mais fino do que a peça só adiciona custo Experimentos de fresamento universitário controlado confirmam a rugosidade da superfície que os trilhos alimentam diretamente (Clemson University estudo sobre alumínio 6061), então a alimentação é a alavanca para dimensionar primeiro Um cuidado contra-intuitivo: deixar a alimentação passar fome nem sempre ajuda Os praticantes relatam que cair abaixo de uma alimentação de acabamento real (cerca de 0,15 mm/rev) pode fazer um acabamento pior, porque a borda começa a esfregar e manchar em vez de cisalhar de forma limpa.

Por que terminar dá errado: 6 causas e correções comuns

A maioria das falhas de acabamento anuncia sua causa se você ler a superfície em vez de adivinhar Uma borda rasgada, uma onda regular, uma mancha arrastada brilhante cada padrão aponta de volta para uma variável dominante Use o Decodificador de falhas de acabamento de 6 sintomas abaixo: combine o que você vê na parte com um sintoma, encontre a causa usual e, em seguida, altere essa única variável antes de tocar em qualquer outra coisa.

Combinar o acabamento com a função: quão apertado é apertado o suficiente?

Em muitos desenhos, a linha é uma chamada de acabamento estanque demais Ra mais apertado não é: ir de Ra 3.2 a Ra 0.8 µm é comumente citado como adicionar aproximadamente 2 × ao custo de usinagem porque força passes de acabamento extras, ferramentas especiais e inspeção mais rigorosa Especifique o acabamento que a função precisa, não mais fino usando as regras de parâmetros e símbolos em ISO 21920 portanto, a chamada significa a mesma coisa para todas as lojas.

Diferentes funções de peça precisam de rugosidade de superfície diferente, e diferentes níveis de rugosidade de superfície carregam custos muito diferentes Às vezes, um acabamento mais áspero é a chamada certa: um acabamento fosco ou acetinado (um acabamento acetinado deliberado, não polido) pode ser especificado para aparência ou para ocultar marcas de manuseio em vez de para função Essas variações de acabamento são exatamente o motivo pelo qual um componente carrega várias chamadas em vez de um grau de manta.

Uma regra prática: se você não pode nomear a função que precisa dela, não especifique abaixo Ra 1,6 µm Especifique o acabamento superficial certo para cada recurso, trate o callout mais apertado como o acabamento superficial final para agendar por último e lembre-se de que o tempo de usinagem de precisão, não material, é o que um número apertado compra As decisões de combinar o acabamento com a função são mais baratas de tomar no desenho do que discutir na inspeção do primeiro artigo Para peças terceirizadas, uma consulta sobre usinagem CNC de precisão da Zhenling deve anexar essas chamadas de acabamento específicas do recurso e sua base de inspeção ao desenho, portanto, a cotação e a revisão do primeiro artigo usam os mesmos requisitos.

Verificando o acabamento especificado

Dois cheques cobrem a maioria das lojas. A comparador superfície (um conjunto de cupons de referência usinados para graus Ra conhecidos) permite que um operador julgue um acabamento pela visão e unha em segundos, multa por go/no-go no chão. A perfilômetro stylus arrasta uma ponta fina pela superfície e relata um Ra/Rz rastreável contra um comprimento de corte definido, que é o que você precisa para registros de inspeção e callouts apertados A medição de rugosidade transforma a superfície em um número: o instrumento faz a medição da rugosidade da superfície a partir de uma superfície medida, traçando o perfil da superfície para que a medição da rugosidade da superfície seja repetível Combine a superfície da peça e suas especificações de rugosidade com o instrumento certo, e escolha o corte para combinar com o recurso, porque o corte errado pode relatar uma parte passageira como falhando Para o método completo, instrumentos e detalhe Ra-versus-Rz, consulte nosso guia dedicado sobre como medir a rugosidade da superfície.

Para onde os requisitos de acabamento superficial de usinagem estão indo

Vale a pena agir agora em dois turnos. Primeiro, o padrão aplicável está mudando: A ISO 21920-2:2021 substitui a ISO 4287/4288, os padrões de parâmetros de perfil de longa data e a Parte 1 absorvem a simbologia da ISO 1302 (Guia de Metrologia de Superfície). Sua consequência prática para os compradores: um “Ra 0.8” em um desenho de 2026 e um desenho de 2015 podem fazer referência a diferentes definições de amostragem e avaliação, confirmar em qual padrão uma chamada é construída antes de citá-la ou inspecioná-la.

Segundo, a economia do processo sob o acabamento estão se movendo O torneamento duro é cada vez mais usado como uma alternativa à moagem para peças endurecidas (>45 HRC) para atingir Ra 0.2 chips.4 µm, porque torna reciclável em vez de lodo de moagem e pode cortar o tempo de ciclo (Produção Usinagem). Que não retire moagem, moagem, brunimento e lapidação ainda possuem tudo abaixo de aproximadamente Ra 0,1 µm, mas muda qual máquina ganha o trabalho para a banda mid-fine Se você está especificando ou comprando capacidade para acabamentos sub-micron, a decisão não é mais automaticamente “grind it.” Combine o processo com o Ra e a dureza e revisite-a à medida que as ferramentas de torneamento duro melhoram.

Perguntas frequentes