La finition de surface est une mesure critique pour les pièces usinées CNC, impactant directement la fonctionnalité, esthétique, et les performances, en particulier dans des secteurs comme l'aérospatiale, dispositifs médicaux, et l'automobile. Cet article détaille les stratégies concrètes pour améliorer Finition de surface par usinage CNC, utiliser des comparaisons claires, idées basées sur les données, et des solutions pratiques.
1. D'abord: Comprendre les mesures d'évaluation de l'état de surface
Avant d'améliorer l'état de surface, vous devez le mesurer avec précision. Le tableau ci-dessous compare les indicateurs d'évaluation les plus courants, leurs définitions, et les cas d'utilisation:
| Indicateur | Définition | Caractéristique clé | Cas d'utilisation idéal |
| Valeur RA | Moyenne arithmétique des ondulations microscopiques de surface (en µm) | Le plus utilisé; simple à mesurer | Pièces CNC générales (tournant, fraisage) |
| Norme de niveau N | Système de notation ISO (N1 à N12) | Plus petit nombre = finition plus élevée | Conformité internationale en matière de qualité |
| Valeur Rz | Hauteur de rugosité en dix points (moyenne du sommet à la vallée) | Reflète les irrégularités extrêmes de la surface | Pièces soumises à des exigences strictes en matière de résistance à l’usure |
| Taille du grain | Mesure de la finesse des particules de ponçage/polissage | Un nombre de grains plus grand = une surface plus fine | Polissage post-usinage (Par exemple, alliages en aluminium) |
2. Facteurs fondamentaux qui nuisent à la finition de surface CNC: Un contraste
Une mauvaise finition de surface provient souvent d’une mauvaise gestion des variables clés. Ci-dessous, un contraste entre pratiques néfastes et contrôles optimaux pour les facteurs critiques:
| Facteur | Pratiques néfastes (Provoque de la rugosité) | Contrôles optimaux (Augmente la douceur) |
| Conditions de l'outil | Bords émoussés, matériaux à faible usure (Par exemple, HSS), pas de revêtement | Carbure à grains ultra fins ou PCD (diamant polycristallin) outils; Bords recouverts de TiAlN |
| Paramètres de coupe | Faible vitesse de broche, vitesse d'avance élevée, profondeur de coupe profonde | Grande vitesse (réduit l'espacement des marques d'outils), faible alimentation (0.05–0,1 mm/tour), faible profondeur (0.1–0,3 mm) |
| Préparation du matériel | Alliages non transformés (stress interne), métaux doux (fouillis) | Traitement anti-stress (pour pièces à parois minces); ébavurage avant usinage (pour alliages d'aluminium) |
| Refroidissement/lubrification | Liquide de refroidissement insuffisant, refroidissement externe uniquement (pour des trous profonds) | Combiné refroidissement interne à haute pression + refroidissement externe; liquide de refroidissement adapté au matériau (Par exemple, huile minérale pour l'acier) |
| Stabilité de la machine/du luminaire | Pinces desserrées, machines CNC à faible rigidité | Machines à liaison 5 axes de haute précision; conceptions de pinces rigides (évite les ondulations induites par les vibrations) |
3. Stratégies étape par étape pour améliorer la finition de surface
Suivez ce linéaire, processus exploitable pour obtenir des résultats cohérents, finition de surface de haute qualité:
Étape 1: Optimiser les outils et les paramètres de coupe
- Utiliser outils PCD importés pour métaux non ferreux (Par exemple, aluminium) pour éviter les collages et les bavures.
- Appliquer un “grande vitesse, faible avance” stratégie de finition: Pour les pièces en acier, régler la vitesse de broche entre 3 000 et 6 000 tr/min, taux d'alimentation à 0.08 MM / REV, et profondeur de coupe à 0.2 MM.
- Effectuer 2 à 3 passes de détourage pour éliminer les marques d'outils résiduelles provenant de l'usinage grossier.
Étape 2: Améliorer le refroidissement et l'évacuation des copeaux
- Pour l'usinage de trous profonds (Par exemple, boreholes >10x diameter), utiliser refroidissement interne à haute pression (30–50 bars) pour diriger le liquide de refroidissement vers la zone de coupe : cela réduit la chaleur et élimine immédiatement les copeaux.
- Choisissez un liquide de refroidissement soluble dans l’eau pour l’aluminium (Empêche l'oxydation) et huile minérale pour acier inoxydable (réduit la friction).
Étape 3: Améliorer les équipements et les processus
- Remplacez les anciennes machines 3 axes par 5-Équipement CNC de liaison d'axe pour surfaces complexes (Par exemple, lames de turbine)—il minimise les erreurs de re-serrage et les vibrations.
- Adopter usinage composite tour-fraisage pour pièces à fonctionnalités multiples (Par exemple, arbres avec filetages et fentes)— la réalisation de toutes les opérations en un seul serrage évite les rayures de surface dues au repositionnement.
Étape 4: Mettre en œuvre le contrôle qualité et le post-traitement
- Établir un contrôle qualité sur toute la chaîne: Par exemple, conduire IPQC (Contrôle qualité en cours de processus) inspections tous les 2 heures (tel qu'utilisé par l'usine Wemet) détecter les écarts à temps.
- Ajouter des étapes de post-traitement:
- Testez l'oxydation avant l'anodisation pour résoudre “floraison matérielle” (couleur inégale) en pièces en aluminium.
- Utiliser emballage blister pour le transport afin d'éviter “trois blessés”: écorchures, bleus, et blessures par pendaison.
4. Méthodes d'usinage CNC typiques: Plages de finition et conseils d’amélioration
Différents processus CNC donnent des finitions de surface de base variables. Utilisez ce tableau pour définir des objectifs et identifier les opportunités d'amélioration:
| Méthode d'usinage | Plage de référence Ra (µm) | Conseil d'amélioration |
| Tournage ordinaire | 1.6–0,8 | Mise à niveau vers le tournage miroir (utiliser des outils PCD finement broyés) pour Ra 0,04–0,01 μm |
| Fraisage grossier | 20–5 | Passez au fraisage fin avec des outils en carbure pour Ra 6–0,63 μm |
| Alésage fin (Acier) | 0.63–0,08 | Ajoutez une dernière passe d'affûtage pour atteindre Ra <0.04 µm |
| Meulage ultra-précis | 0.04–0,01 | Utiliser le meulage miroir (abrasifs diamantés) pour Râ <0.01 µm |
Perspective de la technologie Yigu
À la technologie Yigu, nous pensons que l'amélioration de la finition des surfaces CNC ne consiste pas seulement à optimiser des facteurs individuels, mais à intégrer la sélection des outils, contrôle de processus, et la gestion de la qualité dans un flux de travail transparent. Nos clients des secteurs médical et automobile exigent souvent des valeurs Ra inférieures 0.1 µm; pour rencontrer ça, nous combinons des machines CNC 5 axes avec des outils PCD personnalisés et une surveillance du liquide de refroidissement en temps réel. En plus, nous avons développé un test d'oxydation post-traitement qui réduit “floraison matérielle” tarifs par 90%, assurer une esthétique cohérente. Pour les fabricants, investir dans ces solutions intégrées améliore non seulement l'état de surface, mais réduit également les coûts de reprise jusqu'à 30%.
FAQ
- Quelle est la valeur Ra minimale pouvant être atteinte avec l'usinage CNC?
Avec des processus d'ultra précision comme le tournage ou le meulage de miroirs, Des valeurs RA aussi faibles que 0.01 µm peut être réalisé - adapté aux pièces optiques ou médicales haut de gamme.
- Les matériaux souples comme l’aluminium peuvent-ils obtenir le même état de surface que l’acier ??
Oui, mais l'aluminium nécessite des étapes supplémentaires: Use PCD tools to avoid burrs, apply high-pressure cooling, and conduct post-machining polishing. Aluminum can reach Ra 0.04 µm, comparable to fine-turned steel.
- How does machine rigidity affect surface finish?
Low-rigidity machines cause vibration between the tool and workpiece, leading to ripples or deep tool marks. High-rigidity 5-axis machines suppress this vibration, ensuring Ra values stay consistent across the entire part—critical for complex geometries.