Oberflächengüte und Rauheit bei der Bearbeitung - Ultimativer Leitfaden (mit Diagramm)

Oberflächenbeschaffenheit bestimmen das endgültige Aussehen der Teile nach der Bearbeitung. Neben dem Aussehen beeinflusst sie auch die Festigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Funktionalität der Teile.

Was sind also Oberflächengüte und Rauheit im Einzelnen? Welche Faktoren beeinflussen die Oberflächengüte? Wie kann man die Oberflächenrauhigkeit messen? Lesen Sie weiter, wir geben Ihnen Antworten und andere wichtige Informationen über Oberflächenveredelungen und Rauheit.

Was sind Oberflächengüte und Rauheit bei der maschinellen Bearbeitung?

Bei der Oberflächenbearbeitung wird die Oberfläche eines Werkstücks verändert, um sein Aussehen, seine Ästhetik und seine Funktionalität zu verbessern. Bei diesem Prozess werden Materialien auf der Oberfläche des bearbeiteten Teils entfernt oder hinzugefügt. Mehrere Faktoren beeinflussen die Art der Oberflächenbearbeitung, die für ein Teil ideal ist, darunter das für die Bearbeitung verwendete Werkzeug, die Bearbeitungsparameter und das zu bearbeitende Material.

Ein weiterer Faktor, der die Art der Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit eines Teils bestimmt, ist der Ort, an dem es verwendet wird. So werden beispielsweise Teile, die eine Dichtung bilden, sich gegeneinander bewegen oder eng zusammenpassen müssen, oft mit einer besonderen Oberflächengüte versehen. Auch die Maschine ist ein entscheidender Faktor, wobei die 5-Achsen-CNC-Bearbeitung bessere Oberflächen erzeugt als ihre Gegenstücke.

3 Elemente machen die Oberflächenbehandlung aus

Manchmal ist der Begriff Oberflächenbehandlung nicht eindeutig, da er verschiedene Elemente umfasst. Zu den Elementen, die die Oberflächenbeschaffenheit ausmachen, gehören:

Legen

Die Lage definiert das vorherrschende Muster und seine Ausrichtung auf der Oberfläche eines Teils. Die Lage wird in der Regel während des Fertigungsprozesses erzeugt. Darüber hinaus kann die Lage isotrop (ungerichtet), kreisförmig, kreuzschraffiert, radial oder parallel sein.

Welligkeit

Unter Welligkeit versteht man die periodischen Schwankungen der Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit eines Teils. Dieses Element resultiert oft aus Hinterschnittbearbeitung Fehler, die durch Rütteln oder Durchbiegung und Verformung durch Hitze und Kälte verursacht werden. Diese periodischen Oberflächenfehler sind ausreichend klein, kurz und regelmäßig, was sie von Oberflächenfehlern unterscheidet.

Auf der Grundlage der Messung über eine Bewertungslänge wird ein Welligkeitsprofil erstellt. Das Welligkeitsprofil enthält keine Oberflächenunregelmäßigkeiten aufgrund von Formabweichungen, Ebenheit oder Rauheit. Der Spitze-Spitze-Abstand der Wellen wird als Welligkeitsabstand (Wsm) bezeichnet, während die durchschnittlichen oder gesamten Welligkeitsparameter die Wellenhöhe bestimmen.

Rauhigkeit

Sie wird auch als Oberflächenrauhigkeit bezeichnet und bezieht sich auf Unvollkommenheiten der Oberflächengeometrie. Da die Oberflächenbeschaffenheit und die Rauheit das Merkmal der Oberflächenbeschaffenheit ist, das am häufigsten beschrieben, gemessen und berechnet wird, verwenden viele Leute den Begriff "Oberflächenbeschaffenheit", um sich auf die Rauheit zu beziehen.

Gängige Arten von Oberflächenbehandlungen

Oberflächengüte ist einer der wichtigsten Aspekte der CNC-Bearbeitung da sie das Aussehen verbessert und die Funktionalität beeinflusst. Es gibt verschiedene Arten von Oberflächenveredelungen, aber die gängigsten sind:

1. Wie bearbeitet

Unbearbeitete Teile kommen gerade vom Fließband und weisen leichte Werkzeugspuren, einen durchschnittlichen Oberflächenabrieb und eine bestimmte Textur oder ein fertiges Aussehen auf. Gemäß dem Anwendungsfall ist die durchschnittliche Oberflächenrauheit (Ra) eines Bauteils die Differenz zwischen der realen und der idealen Oberflächenrauheit der Bearbeitung.

Die Oberfläche eines CNC-gefrästen Teils "wie bearbeitet" zu belassen, ist recht vorteilhaft, insbesondere wenn enge Maßtoleranzen und Konsistenz über mehrere Einheiten hinweg erreicht werden sollen.

Nachteilig ist jedoch, dass Teile oder Produkte mit dieser CNC-gefertigten Oberflächengüte und -rauheit oft sichtbare Werkzeugspuren auf ihrer Oberfläche aufweisen. Sie sind häufig den Umwelteinflüssen ausgesetzt, da sie keine Schutzschicht haben.

2. Perlstrahlen

Perlstrahlen ist ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung und -rauheit, bei dem Bauteile mit einer Druckluftpistole mit winzigen Glasperlen bestrahlt werden. Dieses Verfahren verbessert in erster Linie die Ästhetik, indem es eine matte, satinierte oder leicht strukturierte Oberfläche erzeugt. Es handelt sich um eine primäre Art der Oberflächenbearbeitung, bei der die Oberfläche mechanisch verändert wird, um Bearbeitungsspuren zu verändern oder zu beseitigen, indem zusätzliches Material abgetragen wird und eine glatte Oberfläche zurückbleibt.

Die gleichmäßige und strukturierte Oberfläche des Perlstrahlens ist ein Vorteil. Die bearbeitete Oberfläche und die Rauheit wirken sich kaum auf die Toleranzen aus, können aber kritische Abmessungen der Oberfläche beeinträchtigen, weshalb es am besten ist, wichtige Oberflächenmerkmale nicht abzudecken.

3. Pulverbeschichtung

Die Pulverbeschichtung ist ein Verfahren, bei dem Pulver durch statische Elektrizität auf die Oberfläche von Bauteilen aufgebracht wird. Der Hauptunterschied zwischen der Pulverbeschichtung und der Spritzlackierung besteht in der Verwendung von trockenem Pulver anstelle von Flüssigkeit. Das verwendete Pulver wird gleichmäßig auf die Oberfläche der bearbeiteten Teile aufgebracht, bevor es im Ofen eingebrannt wird.

So entsteht eine robuste, verschleiß- und korrosionsbeständige Beschichtung, die langlebiger ist als herkömmliche Spritzverfahren. Pulverbeschichtungen sind langlebig und äußerst umweltfreundlich. Sie verleiht der Oberfläche eine tropffreie, gleichmäßige Oberfläche und Rauheit und verbessert ihre mechanische Festigkeit, Korrosions- und Alterungsbeständigkeit.

4. Eloxierte Oberfläche

Eloxierung ist eine Metalloberflächenbehandlung, bei der die natürliche Oxidschicht eines CNC-bearbeiteten Teils verdickt wird. Neben der Verdickung macht dieses Verfahren das Material auch haltbarer, dichter und elektrisch nicht leitend.

Im ersten Schritt des Verfahrens wird das als Anode fungierende Bauteil in ein saures Elektrolytbad getaucht. Der nächste Schritt besteht darin, eine Kathode in den Tank mit dem Elektrolytbad zu legen und Strom einzuleiten. Durch die Einbringung von Elektrolyten werden die Oberflächenbeschaffenheit und die Rauheit der Teile durch die Kombination der Atome aus der Legierung und der Sauerstoffionen aus dem Elektrolyten abgedeckt. Dadurch wird die Verschleißfestigkeit der Teile verbessert.

5. Polieren der Oberfläche

Für die Oberflächenbeschaffenheit bearbeiteter Teile werden hauptsächlich drei Arten des Polierens verwendet: konventionelles Polieren, Feuerpolieren und Dampfpolieren.

Beim konventionellen Polieren wird eine Oberfläche mit einem Schleifmittel geglättet. Dadurch wird die Haltbarkeit der Teile erheblich verbessert, allerdings besteht bei dieser Oberflächenbehandlung die Gefahr von Abplatzungen oder Rissen.

Beim Feuerpolieren wird eine offene Flamme bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Winkel verwendet, um die Oberflächenschicht eines Teils zu schmelzen. Das Feuerpolieren erleichtert die Reduzierung von Graten und Unebenheiten, die bei der Bearbeitung entstehen.

Das Dampfpolieren ist eine ideale Methode zur Bearbeitung von Kunststoffoberflächen und Rauheit, da es zur Klärung von undurchsichtigen und stumpfen Kunststoffen beiträgt. Das Endergebnis nach dem Dampfpolieren ist oft eine glänzende und glatte Oberfläche. Es ist am besten, bearbeitete Teile mit extremen Unebenheiten vor dem Auftragen der Dampfpolier-Oberflächenbehandlung zu schleifen.

Es ist zu beachten, dass das Polieren in der Regel Geschicklichkeit erfordert, um das Produkt nicht zu beschädigen, so dass es am besten ist, es erfahrenen Fachleuten zu überlassen.

Faktoren, die die Oberflächengüte beeinflussen

Die Oberflächenveredelung ist in der Regel nicht einfach, da es Faktoren gibt, die das Ergebnis des oberflächenveredelten Teils beeinflussen. Zu diesen Faktoren gehören;

Bearbeitetes Material

Die mögliche Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit eines Materials hängt hauptsächlich von der Art des bearbeiteten Materials ab. Harte Werkstoffe, wie Metalle, sind glatt; im Gegensatz dazu ist die Oberfläche weicherer Werkstoffe, wie Kunststoffe, rauher.

Vorschubgeschwindigkeit und Schneidwerkzeug

Während die CNC-Vorrichtung das Werkstück in Position hält, wirkt sich der Vorschub auf die Oberflächengüte der CNC-Bearbeitung aus, da er die Anzahl der Übergänge des Werkzeugs über das Material erhöht. Mit anderen Worten: Ein hoher Vorschub führt oft zu einer raueren Oberfläche, während ein niedriger Vorschub zu einer glatteren Oberfläche führt.

Darüber hinaus können CNC-Bearbeitungsteile mit stumpfen CNC-Schneiden Werkzeuge erzeugen oft eine schlechte Oberflächengüte und Rauheit im Vergleich zum Schneiden mit einem schärferen Werkzeug.

Schnitttiefe

Die Schnitttiefe wirkt sich auf die Oberflächengüte des Werkstücks aus. Eine geringe Schnitttiefe führt zu einer gleichmäßigen oder glatteren Oberfläche, während ein großer Schnitt zu einer unregelmäßigen Oberfläche führen kann.

Symbole, Einheiten, Beschriftungen und Normen für Oberflächenbehandlungen

Beim Lesen oder Vorbereiten technischer Zeichnungen können Sie auf viele Diagramme, Symbole und Beschreibungen von Oberflächengüten stoßen. Sie zeigen, wie eine Oberfläche nach der Bearbeitung aussieht.

Oberflächeneinheiten

Ohne ein gründliches Verständnis dieser Einheiten kann es schwierig sein, Oberflächengüte und Rauheit zu messen. Diese Einheiten umfassen:

Rz

Rz berechnet die durchschnittliche Differenz zwischen den fünf größten Spitzen und Tälern. Für diese Messung werden fünf verschiedene Abtastdauern verwendet, um mögliche Ungenauigkeiten auszuschließen.

Ra

Ra ist ein Maß für die Oberflächengüte und die allgemeine Rauhigkeit. Es ist eine Zahl ohne Einheiten, die die durchschnittliche Höhe von Spitzen und Tälern auf einer bestimmten Länge von Oberflächenfehlern ausdrückt.

RMS

Die durchschnittliche Rauheit einer Oberfläche wird mit einer Fläche gemessen, die als RMS-Rauheitsmittelwertfläche bezeichnet wird. Der RMS-Wert der Oberfläche wird als absolute Zahl genommen, um diese Oberfläche zu bilden.

Rmax

Anomalien wie Grate und Kratzer, die Ra allein nicht sehen kann, sind für Rmax deutlicher erkennbar.

Profil-Rauheit (PE)

Gemessen an der Tiefe des tiefsten Tals, der Höhe oder der höchsten Spitze, misst die Profilrauheit die Größe und Verteilung von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche von Teilen.

Profil-Toleranzen (PT)

Die zulässigen Abweichungen von einem Nennprofil werden als Profiltoleranzen bezeichnet. Sie sind entscheidend dafür, dass die Teile richtig zusammenpassen und wie vorgesehen funktionieren.

Profilglättung (PS)

Die Breite des flachsten Bereichs der Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit oder die Dicke des dünnsten Bereichs sind die üblichen Maßeinheiten für die Profilglätte.

Symbole für die Oberflächenbehandlung

Diese Symbole für die Oberflächengüte stellen dar, wie eine Oberfläche nach der Bearbeitung aussieht. Jedes dieser Symbole hat eine bestimmte Bedeutung und kann verwendet werden, um verschiedene Merkmale einer Oberflächenbeschaffenheit auszudrücken. Dazu gehören:

• Grundlegendes grafisches Symbol für Oberflächentextur
• Das erweiterte grafische Symbol, das die erforderliche Materialentnahme anzeigt
• Ein erweitertes grafisches Symbol, das die Entfernung von nicht zugelassenem Material anzeigt
• Grafisches Symbol für die Oberflächentextur

Oberflächenrauhigkeitsdiagramm

Die Tabelle für die Oberflächengüte bei der Bearbeitung enthält wichtige Anweisungen für die Messung von Standard-Oberflächengüte- und Rauheitseigenschaften. Die Hersteller beziehen sich immer wieder auf diese Tabelle, um die Produktqualität während des Herstellungsprozesses zu gewährleisten.

Umrechnungstabelle für Oberflächengüte

Die folgende Tabelle zur Umrechnung von Oberflächengüte und Rauheit vergleicht die verschiedenen Skalen für die Rauheit, die während des Herstellungsprozesses verwendet werden.

Symbole für die Oberflächenbeschriftung

• a: Anforderung an die Oberflächenbeschaffenheit
• a & b: Zwei oder mehr Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit
• c: Herstellungsverfahren
• d: Oberflächengestaltung und Ausrichtung
• e: Bearbeitungszugabe

Wie misst man die Oberflächenrauhigkeit?

Die Oberflächenrauhigkeit (Ra) gibt an, wie glatt das Profil einer Oberfläche ist. Es gibt mehrere Messsysteme für die Oberflächenrauhigkeit.

Direkte Messmethoden

Bei diesem Verfahren wird ein Taststift zur Messung der Oberflächenbeschaffenheit und der Rauheit einer Oberfläche verwendet. Bei diesem Verfahren wird der Tastereinsatz senkrecht zur Materialoberfläche geführt und anschließend werden die Rauheitsparameter anhand eines registrierten Profils bestimmt.

Berührungslose Methoden

Bei dieser Methode misst der Bearbeiter die Oberflächenrauheit mit Licht oder Schall. Bei dieser Methode werden häufig Licht- oder Schallinstrumente wie konfokales und weißes Licht verwendet, um einen Ultraschallimpuls auf die Oberfläche des Werkstücks zu senden. Das Instrument mit den Sensoren nimmt die von der unebenen Oberfläche verursachten Reflexionen auf und führt die Messung durch.

Vergleich der Methoden

Bei der Vergleichsmethode werden Proben mit bekannten Rauheitsparametern verwendet. Das Verfahren ist recht einfach, erfordert aber viel Geschick. Hier vergleicht der Hersteller mit seinem Seh- und Tastsinn die Oberflächenrauheit eines neu bearbeiteten Teils mit der eines Musters mit einem bereits bekannten Rauheitsparameter.

Induktionsverfahren (In-Prozess-Technik)

Diese Methode erfordert Induktivität, da sie magnetische Materialien verwendet, um die Oberflächenbeschaffenheit und Rauheit eines Materials zu messen. Der Induktivitätsaufnehmer nutzt elektromagnetische Energie, um den Abstand zur Oberfläche zu bestimmen. Anhand des berechneten Parameterwerts können dann vergleichende Rauheitsparameter berechnet werden.

Wählen Sie die geeignete Oberflächenrauhigkeit für Ihr Projekt

Hier sind einige Faktoren, die bei der Wahl der richtigen Oberflächenrauheit für Ihr Projekt zu berücksichtigen sind.

Projektbudget

Ihr Projektbudget ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Wahl der Oberflächengüte und Rauheit. Bei Projekten mit geringem Budget, die poliert, gestrichen oder anderweitig oberflächenbehandelt werden sollen, ist eine Oberflächengüte von 3,2 μm Ra die beste Wahl, obwohl 1,6 μm weniger Schnitte aufweisen würde. Wenn das Budget umfangreich ist, sollten Sie sich für CNC-Bearbeitung von Prototypen und glattere Oberflächengüten wie 0,4 und 0,8 μm sind perfekt.

Produkt Anwendung

Die Anwendung des Produkts ist ein weiterer Faktor, der bei der Wahl der richtigen Bearbeitungsoberfläche zu berücksichtigen ist. Für Produkte mit hoher Präzision und Maßtoleranz ist es am besten, hochwertige und glattere Oberflächenbehandlungen zu wählen. Teile, die als bewegliche Oberflächen dienen, benötigen beispielsweise eine Oberflächenbeschichtung wie die Pulverbeschichtung, da sie die Reibung verringert. Die Eloxierung eignet sich besser für Produkte, die über längere Zeit korrosiven Kräften ausgesetzt sind.

Zusätzliche Oberflächenbehandlung

Die Art der geeigneten Oberflächenrauheit hängt auch davon ab, ob das Produkt eine zusätzliche Oberflächenbearbeitung und -rauheit erfährt oder nicht. Wenn keine zusätzliche Oberflächenbearbeitung möglich ist, ist es oft am besten, die Oberfläche so glatt wie möglich zu machen, da dies die Ästhetik und Funktionalität des Produkts verbessert.

Xcmachining erfüllt Ihre Anforderungen an die Oberflächengüte bearbeiteter Teile

Die Kenntnis der Geschwindigkeit, mit der sich die Oberfläche eines bestimmten Materials verhärtet, führt zu einer besseren Kenntnis der Oberflächengüte. Bei XinCheng verfügen wir über großes Wissen und Erfahrung in der Bearbeitung, einschließlich CNC-Bearbeitung, Druckguss und Vakuumguss, SpritzgießenBlechbearbeitung, usw.

Außerdem können Sie sicher sein, dass Sie bei XinCheng die gewünschte Oberflächengüte und Rauheit erhalten, da wir gründliche Maßprüfungsberichte erstellen. Außerdem führen wir eine Vielzahl von Endbearbeitungsverfahren durch, darunter Perlstrahlen, Galvanisieren, Eloxieren, Polieren, Pulverbeschichten, Bürsten und mehr. Wir garantieren Oberflächenbehandlungen, die Ihren spezifischen Anforderungen entsprechen.

Schlussfolgerung

Erzielung der richtigen Oberflächengüte und Rauheit im Bearbeitungsprozess ist fast so wichtig wie die präzise Bearbeitung des Teils. Der Grund dafür ist, dass die richtige Oberflächenbeschaffenheit nicht nur die Ästhetik und Haltbarkeit des Teils beeinflusst, sondern auch seine Korrosionsbeständigkeit bestimmt.

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen Oberflächenbehandlung und Oberflächenveredelung?

Die Oberflächenbeschaffenheit beschreibt die Eigenschaften, die allgemeine Oberflächenstruktur und die Qualität einer Oberfläche. Die Oberflächenveredelung hingegen beschreibt den Prozess der Veränderung der Oberfläche, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen.

Was bedeutet eine 32-flächige Oberfläche?

Die typische Oberflächenrauhigkeit beträgt 32 Mikrozoll oder eine Oberflächengüte von 32. Eine 32-Mikrometer-Rauheit entspricht 1/32 Zoll. Die Oberfläche, die glatter ist und näher an einer 32er Oberfläche liegt, ist eine 6-flächige Oberfläche.

Was ist der Unterschied zwischen Ra und Rz in der Rauheitstabelle?

Ra ist der durchschnittliche Abstand zwischen Spitzen und Tälern. Er quantifiziert auch die Abweichung der Oberfläche von der Mittellinie innerhalb einer Stichprobenlänge. Rz hingegen hilft bei der Bestimmung des vertikalen Abstands zwischen dem höchsten Gipfel und dem tiefsten Tal. Dies geschieht innerhalb von fünf Stichprobenintervallen, nach denen die beobachteten Abstände gemittelt werden.