Entendendo Rugosidade Superficial: Fatores-Chave e Técnicas Comprovadas de Melhoria

No artigo anterior, discutimos o acabamento superficial; a rugosidade superficial como uma de suas características pode ser usada para avaliar a qualidade de máquinas e peças mecânicas. Aqui apresentaremos os fatores que afetam a rugosidade superficial e como melhorar a rugosidade.

O que é Rugosidade Superficial?

Rugosidade superficial, frequentemente abreviada para rugosidade, é definida como a frequência mais curta de superfícies reais relativas aos vales, quantificada pelos desvios na direção do vetor normal de uma superfície real de sua forma ideal. Se estes desvios são grandes, a superfície é rugosa; se são pequenos, a superfície é lisa. É um índice importante para dizer se uma peça usinada é qualificada ou não. Tem impacto na resistência ao desgaste, qualidade, precisão de movimento e vida útil das peças no processo de uso. É significativo obter rugosidade superficial apropriada no processo de usinagem CNC.

Fatores que Afetam a Rugosidade Superficial

1. Corte

Quando uma ferramenta de corte é usada para cortar uma peça, haverá uma face de corte residual na superfície, com erro microgeométrico, taxa de avanço, ângulo de deflexão principal/auxiliar e o raio do arco da ponta da ferramenta, que afetarão o tamanho da face residual. Ajustar a taxa de avanço e ângulo no processo de usinagem pode reduzir a deformação e área de corte da peça. Além disso, o lubrificante e cortadores selecionados devem conformar-se às características do material, para reduzir a deformação plástica e inibir a formação de rebarba e incrustação na ferramenta. Também é uma medida eficaz para reduzir a rugosidade superficial aumentando o ângulo de ataque da ferramenta para reduzir a deformação plástica.

2. Retificação

A retificação é usada para usinagem fina. A dureza dos grãos abrasivos é muito alta, e trabalham em alta velocidade. Pode obter alta precisão de usinagem e rugosidade superficial. Devido às vantagens da retificação, no processo de usinagem específico, a temperatura pode atingir 1000 °C a 1500 °C, o que aprofundará a deformação plástica, e o ângulo de ataque negativo da retificação de partículas abrasivas é relativamente fino. Ao retificar, a maioria das partes é extrudada. No processo de deformação plástica, o lado das partículas abrasivas produzirá fluxo de calor plástico, e então desenhará uma pequena rugosidade nas peças, e a alta temperatura aprofundará ainda mais a rugosidade superficial.

3. Parâmetros de Corte

• Taxa de avanço: diminuindo a taxa de avanço, a altura da área residual da superfície usinada torna-se menor, o que é benéfico para reduzir o valor Ra da rugosidade.
• Velocidade de corte: Ao cortar materiais plásticos, quando a velocidade de corte é menor que 5 m/min ou maior que 100 m/min, não é fácil gerar acúmulo de cavaco, o que é benéfico para reduzir o valor Ra da rugosidade. Quando a velocidade de corte V é 20-25 m/min e a temperatura de corte é cerca de 300°C, o coeficiente de atrito entre o cavaco e a face frontal da ferramenta é o maior, e a altura do acúmulo de cavaco é a maior, o que aumenta o valor Ra.

Como Melhorar a Rugosidade Superficial

No processo de usinagem de peças mecânicas, os seguintes métodos podem melhorar a rugosidade superficial das peças.

1. Condição de corte: reduzir apropriadamente a quantidade de usinagem superficial. Cortar materiais plásticos com alta velocidade de corte; reduzir taxa de avanço; usar fluido de corte de alta eficiência; melhorar a precisão cinemática das máquinas-ferramenta, aumentar a rigidez do sistema de processo; usar corte por vibração ultrassônica, etc.
2. Selecionar parâmetros geométricos da ferramenta: reduzir apropriadamente o ângulo de deflexão do par e aumentar o raio do arco da ponta da ferramenta, e se necessário, retificar a aresta de polimento. Torna o corte mais fácil e reduz a rugosidade superficial. Selecionar material da ferramenta com pequena afinidade com a peça; realizar tratamento de oxidação e nitretação na ferramenta; limitar a quantidade de desgaste na lâmina auxiliar; selecionar metal duro de grão fino como ferramenta, etc.
3. Controlar a vibração da máquina-ferramenta: começar pela redução do atrito e extrusão entre a ferramenta e a peça, afiar a aresta da ferramenta, adicionar fluido de corte, e tratar termicamente adequadamente alguns materiais de peça com boa tenacidade.
4. Escolher tecnologia de processamento razoável: no processo de usinagem de peças de precisão, a tecnologia de usinagem também é muito importante. Se o processo for irracional, pode afetar a qualidade do processamento e a eficiência de produção. Muitas peças usinadas de precisão precisam de acabamento após usinagem bruta.
5. Diferente seleção de matérias-primas: peças de equipamentos mecânicos são compostas de muitas matérias-primas diferentes. Conforme a diferente densidade das matérias-primas, a seleção de ferramentas de corte e máquinas-ferramentas no processamento está diretamente relacionada à rugosidade superficial. A distribuição de carbonetos em elementos de liga deve ser fina e uniforme; o aço de fácil usinagem deve conter elementos como enxofre, chumbo, etc.; a peça deve ser temperada para melhorar dureza e reduzir plasticidade; o tamanho de partícula de grafite no ferro fundido deve ser reduzido.