تحلیل فرآیندهای متداول عملیات سطحی در ماشینکاری CNC

تجزیه و تحلیل فرآیندهای درمان سطح رایج در ماشین آلات CNC

خشکی سطحی قطعات ماشینکاری CNC به متوسط نامنظم بافت سطحی آنها پس از ماشینکاری اشاره دارد. این معمولا با استفاده از "Ra" (Roughness Average Arithmetic) اندازه گیری می شود.که دقت میکروسکوپی سطح ماده را اندازه گیری می کندخشکی سطح نه تنها به طور مستقیم بر ظاهر قطعه تأثیر می گذارد، بلکه به طور قابل توجهی بر خواص فیزیکی و عملکرد آن در کاربرد تأثیر می گذارد.

برای دستیابی به کیفیت سطح ایده آل، تکنسین ها ابزار مناسب را انتخاب می کنند و پارامترهای ماشینکاری مانند سرعت تغذیه، سرعت برش،و عمق برش به طور موثر کنترل خشکی سطح، اطمینان حاصل شود که قطعه نیازهای عملکردی، قابلیت اطمینان و طول عمر را برآورده می کند.

درجه های رایج خشکی سطح و کاربردهای آنها در ماشینکاری CNC

در ماشینکاری CNC ، خشکی سطح قطعات به صورت تصادفی شکل نمی گیرد ، بلکه به طور خاص بر اساس نیازهای مختلف برنامه کنترل می شود.موارد مختلف استفاده، خواسته های متفاوتی برای خشکی سطح برای اطمینان از دقت مونتاژ دارند.در زیر چندین درجه خشکی سطحی رایج و محدوده های قابل استفاده آنها وجود دارد:

• Ra 3.2 μm
  این رایج ترین سطح ماشینکاری سطح تجاری است که برای اکثر قطعات مصرفی مناسب است.نشانه های ابزار قابل مشاهده با چشم غیرمسلح وجود دارد و به طور معمول به عنوان استاندارد خام بودن پیش فرض برای ماشینکاری CNC استفاده می شوداین درجه برای قطعات تحت ارتعاش متوسط، بار و استرس مناسب است و اغلب برای سطوح جفت گیری که بار های سبک تر و حرکت آهسته تری را تجربه می کنند استفاده می شود.

• Ra 1.6 μm
  این استاندارد در صنعت مکانیکی برای قطعات عمومی مورد استفاده قرار می گیرد که نیازی به صاف بودن سطح بالایی ندارند. نشانه های ابزار سبک هنوز قابل مشاهده هستند، اما سطح ظریف تر از Ra 3.2 μm است.معمولا برای قطعات مکانیکی عمومی یا قطعات ساختاری با الزامات عملکرد کم استفاده می شود، به ویژه برای قطعات متحرک با سرعت پایین و بار سبک. برای چرخش با سرعت بالا یا محیط های ارتعاش بالا مناسب نیست.

• Ra 0.8 μm
  این درجه خشکی بالاتر است که نیاز به کنترل دقیق ماشینکاری دارد. اگرچه هزینه نسبتاً بالا است، اما برای قطعات کلیدی در مناطق استرس مناسب است.معمولا در قطعات خودرو و لوازم الکترونیکی مصرفی یافت می شوداین درجه همچنین برای اجزای حامل که بار های سبک و حرکت متناوب را تجربه می کنند مناسب است.

• Ra 0.4 μm
  این درجه سطح نزدیک به یک پایان آینه است و در درجه اول برای قطعات دقیق که نیاز به دقت سطح بسیار بالا، زیبایی شناسی و صافی دارند استفاده می شود.برای قطعات چرخش با سرعت بالا مناسب است (e.به عنوان مثال، شاخه ها، لوله کشی) و به طور موثر اصطکاک و فرسایش را کاهش می دهد. با این حال، این درجه به طور معمول نیاز به ماشینکاری دقیق تر و کنترل کیفیت دقیق تر دارد.افزایش قابل توجهی از هزینه های تولید و چرخه های تولید.

تجزیه و تحلیل فرآیندهای درمان سطح رایج در ماشین آلات CNC

بر اساس نیازهای کاربردی خاص و ویژگی های مواد، طراحان محصول روش های مختلف درمان سطح CNC را انتخاب می کنند.در زیر روش های درمان سطحی رایج برای مواد فلزی و غیر فلزی وجود دارد:

1.فرآیند های مکانیکی درمان سطح

• 1.1 سطح طبیعی (بدون درمان)
  به حالت طبیعی سطح یک قطعه کار پس از ماشینکاری CNC، به طور معمول با نشانه های ابزار قابل مشاهده یا نقص های جزئی، با متوسط خشکی حدود Ra 3.2 μm اشاره دارد.مهم است که توجه داشته باشید که پولیش یا آسیاب بعدی ممکن است بر تحمل ابعاد قطعه تأثیر بگذارد.

• 1.2 شن و ماسه زدن
  یک روش اقتصادی و عملی برای درمان سطح قطعات فلزی با الزامات صافی کم شامل استفاده از تفنگ های فشار بالا برای شلیک دانه های شیشه ای کوچک در سطححذف نقص ها و ایجاد یک بافت یکنواخت مات یا یخ زده.

• 1.3 فرآوری برش شده
  یک روش نهایی که یک بافت یکنواخت و یک جهت را در سطح با استفاده از برس های نازک یا رسانه های خرد کننده ایجاد می کند. به ویژه برای فلزات مانند آلومینیوم، مس و فولاد ضد زنگ مناسب است,رنگ طبیعی فلز را حفظ می کند در حالی که بافت منحصر به فردی را فراهم می کند.

• 1.4 شسته شدن با مواد خیس کننده
  همچنین به عنوان شن و ماسه سنگ شکن شناخته می شود، این فرآیند از ذرات شن با سرعت بالا برای حذف آلاینده های سطحی، لایه های اکسید یا برای پردازش بافت و آماده سازی پوشش استفاده می کند.برای فلزات مختلف و مواد سخت مناسب است.

• 1.5 پولیش کردن
  استفاده از چرخ های پولیش یا ترکیبات برای دستیابی به یک پایان درخشان بالا در قطعات، تولید یک اثر آینه. به طور معمول در دستگاه های پزشکی، ماشین آلات مواد غذایی،و کالاهای مصرفی بالا برای افزایش زیبایی، تمیز و مقاومت در برابر خوردگی.

• 1.6 گنگ زدن
  یک روش که در آن ابزارهای الگویی بر روی سطح چرخش قطعه کار اعمال می شود تا بافت ضد لغزش منظم ایجاد شود. اغلب برای افزایش چسبندگی استفاده می شود، این روش برای فلزات مانند مس مناسب است،فولاد، و آلومینیوم در هر دو طراحی زیبایی شناختی و کاربردی.

• 1.7 خرد کردن
  استفاده از چرخ های آسیاب یا سایر خیس کننده ها برای از بین بردن مقادیر کوچک مواد از سطح برای دستیابی به سطح بالاتر از صافی و دقت.مناسب برای قطعات است که نیاز به حذف بیشتر آلودگی سطح یا بهبود خشکی دارد.

2.فرآیند های شیمیایی تصفیه سطح

• 2.1 غیرفعال کردن
  یک درمان شیمیایی استاندارد برای فولاد ضد زنگ و فلزات دیگر، شامل غوطه ور شدن در یک محلول خاص برای حذف آهن آزاد از سطح و تشکیل یک فیلم محافظ یکنواخت،بهبود مقاومت در برابر خوردگی.

• 2.2 درمان کرومات
  مناسب برای فلزات مانند آلومینیوم، روی، کادمیوم و منیزیم. قطعه کار در اسید کرومیک یا سایر محلول های شیمیایی غوطه ور می شود تا یک فیلم تبدیل محافظ را تشکیل دهد، چسبندگی را افزایش می دهد،عایق برقو مقاومت در برابر خوردگی.

• 2.3 گالوانیزه کردن
  شامل غوطه ور کردن فولاد یا سایر بسترها در روی ذوب شده برای تشکیل یک لایه آلیاژ روی آهن و یک لایه روی خالص است.این فرآیند مقرون به صرفه از اکسیداسیون و زنگ جلوگیری می کند و برای تولید در مقیاس بزرگ قطعات مناسب است.

• 2.4 پوشش اکسید سیاه
  شامل غوطه ور کردن فلزات آهنین در محلول نمک اکسیداسیون برای شکل گیری شیمیایی یک لایه محافظ اکسید آهن سیاه است. به طور گسترده ای برای قطعات ساختمان و الکترونیک مصرفی استفاده می شود.که هم مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند و هم یک پایان مات.

• 2.5 پولیش بخار
  استفاده می شود برای قطعات پلاستیکی (مانند PC و آکریلیک) برای دستیابی به درخشش بالا و شفافیت از طریق بخار شیمیایی که سطح را ذوب می کند. این روش به طور معمول در چراغ های خودرو اعمال می شود،ابزار پزشکی، و سایر محصولات که نیاز به جذابیت زیبایی شناسی بالا یا انتقال نور دارند.

3.فرآیند های تصفیه سطحی الکتروشیمیایی

• 3.1 آنودیزه کردن
  به طور عمده برای قطعات آلومینیومی استفاده می شود، آنودیزاسیون شامل یک فرآیند الکترولیتی برای ضخیم کردن لایه اکسید طبیعی، بهبود مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر لباس و سختی سطح است.در حالی که همچنین از رنگ آمیزی پشتیبانی می کنداین به طور گسترده ای در الکترونیک مصرفی و تجهیزات صنعتی استفاده می شود.

• 3.2 الکتروتراپی
  یک فرآیند که در آن یون های فلزی با استفاده از جریان الکتریکی بر روی سطح قطعه کار قرار می گیرند و پوشش فلزی یکسانی را تشکیل می دهند. این باعث افزایش رسانایی، مقاومت در برابر خوردگی،و ظاهر تزئينيمواد معمول پوشش شامل مس، نیکل، طلا و نقره است.

• 3.3 پوشش نیکل بدون برق
  این فرآیند شامل کاهش شیمیایی برای سپرده گذاری یک لایه ی یکسانی از آلیاژ نیکل-فوسفور بر روی فولاد، آلومینیوم یا سایر زیربناها است.مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و پوشش یکنواخت دارد، مخصوصا برای قطعات دارای هندسه های پیچیده.

• 3.4 پولیش الکترولیتی
  شامل انحلال آنودیک برای از بین بردن تناقضات میکروسکوپی در سطح است، باعث می شود صاف تر و درخشان تر باشد در حالی که تمیز و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد.این روش به طور گسترده ای برای قطعات مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به استانداردهای بهداشتی بالا دارند، مانند دستگاه های پزشکی و تجهیزات پردازش مواد غذایی.

• 3.5 پوشش پودری
  شامل اسپری الکترواستاتیک پودرهای ترموست یا ترموپلاستیک بر روی یک سطح فلزی است که سپس تحت حرارت یا نور UV برای تشکیل یک فیلم محافظ قوی خشک می شود.اين روش باعث تزيين عالي مي شه، مقاومت در برابر خوردگی و خواص سازگار با محیط زیست، مناسب برای محفظه های فلزی مختلف و اجزای ساختاری است.

4.فرایندهای تصفیه گرما

• 4.1 گرم کردن
  شامل گرم کردن فلز تا دمای دوباره کریستالیزه و سپس خنک کردن آن به آرامی (معمولا در شن یا خنک کردن کوره) برای کاهش سختی، بهبود سختی و انعطاف پذیری است.و بهبود خواص کار سرد بعدی.

• 4.2 درمان حرارتی
  مجموعه ای از عملیات شامل گرم کردن، نگه داشتن و خنک کردن برای تغییر میکروسtruktور یک ماده، در نتیجه بهبود خواص مکانیکی آن، مانند قدرت، سختی و مقاومت در برابر فرسایش.به طور گسترده ای در تولید قالب و قطعات ساختاری استفاده می شود.

• 4.3 تبر کردن
  شامل گرم کردن مجدد فلز خاموش شده به دمای مناسب، نگه داشتن آن برای یک دوره مشخص، و سپس خنک کردن آن به آرامی برای تعادل قدرت و سختی،جلوگیری از شکننده شدن مواد.

• 

چگونه درمان سطح مناسب برای قطعات ماشینکاری CNC را انتخاب کنیم؟

برای اطمینان از اینکه درمان سطحی انتخاب شده با الزامات طراحی و سناریوهای کاربرد مطابقت دارد، باید عوامل کلیدی زیر در نظر گرفته شود:

1. ویژگی های مواد
   مواد مختلف به روش های مختلفی در برابر درمان سطح واکنش نشان می دهند. به عنوان مثال قطعات آلومینیومی برای آنودیز و پوشش پودری مناسب هستند.فولاد ضد زنگ اغلب برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی استفاده می کند، و فولاد کربن مناسب تر برای اکسید سیاه یا گالوانیزاسیون گرم است.

2. الزامات عملکردی
   فرآیندها را بر اساس عملکرد قطعات انتخاب کنید. به عنوان مثال، آنودیزاسیون یا الکتروپلاستی برای قطعات در معرض محیط های خوردنی، کاربوریزاسیون یا تنش برای شرایط فرسایش بالا،و مس، نقره یا طلا برای قطعات که نیاز به هدایت بهتر دارند.

3. الزامات ظاهری
   درمان سطح بر ظاهر ظاهری محصول تأثیر می گذارد. پولیش و الکتروپلاستی می توانند به پایان های درخشان برسند، در حالی که شن و ماسه و پوشش پودری می توانند بافت های مات یا ساتن ایجاد کنند.انتخاب اثر مناسب بر اساس موقعیت محصول یا نیازهای مشتری.

4. کنترل هزینه
   فرایندهای مختلف هزینه های متفاوتی دارند. به عنوان مثال، پوشش پودری عملکرد خوبی در تولید انبوه دارد.و الزامات عملکرد برای انتخاب راه حل بهینه.

5. الزامات زمان تحویل
   فرآیندهایی مانند آنودیزه کردن و الکتروپلاستی به طور کلی زمان چرخه ای طولانی تری دارند، در حالی که درمان های مکانیکی مانند پولیش نسبتا سریع تر هستند.روند سریع تر باید اولویت داشته باشد.با این حال، اگر زمان کافی وجود داشته باشد و دقت بالا مورد نیاز باشد، می توان روش های دقیق تر را انتخاب کرد.

روش های اندازه گیری خشکی سطح ماشینکاری CNC

برای بررسی اینکه سطح یک قطعه با استانداردهای کیفیت و عملکرد مورد نیاز مطابقت دارد، از تکنیک های اندازه گیری مختلف برای ارزیابی خشکی، بافت،و کیفیت ماشینکاری از دیدگاه های مختلفروش های رایج عبارتند از:

1. بازرسی بصری
   مستقیم ترین و کارآمدترین روش غربالگری اولیه، که شامل استفاده از چشم غیرمسلح یا یک عینک بزرگ کننده برای شناسایی نقص های آشکار، مانند خراش ها، شکستگی ها یا خرابه ها است.

2. پروفیلومتر
   یک دستگاه اندازه گیری مبتنی بر تماس است که از یک کاوشگر برای حرکت در امتداد سطح و ثبت میکرو پروفایل قطعه استفاده می کند. این روش به طور دقیق پارامترهای خشکی، ویژگی های پروفایل،و سازگاری ماشینکاریاین بسیار دقیق و مناسب برای قطعات است که نیاز به استانداردهای کیفیت سطح سخت.

3. ابزار اندازه گیری خشکی سطح
   این ابزار که به طور خاص برای اندازه گیری ناهنجاری های میکروسکوپی در سطح طراحی شده است، پارامترهای خشکی مانند Ra، Rz و دیگران را محاسبه می کند و نتایج عددی عینی را ارائه می دهد.این یکی از رایج ترین روش های استاندارد مورد استفاده برای ارزیابی کیفیت سطح قطعات ماشینکاری CNC است.