Rugosidad superficial en la fabricación CNC

En este mundo competitivo, la perfección es primordial. Un pequeño defecto puede afectar a toda la reputación de los productos y las empresas. Sin embargo, las máquinas CNC ofrecen un alto nivel de perfección que satisface a los clientes. La rugosidad de la superficie en la fabricación CNC es algo que garantiza la precisión.

 

En palabras simples, la rugosidad de la superficie es el factor crítico que controla la precisión. Antes de usar cualquier producto, debe verificar su rugosidad de la superficie. ¿Se pregunta qué es esta terminología y cómo medirla? ¡No se preocupe! En este artículo completo, examinaré cada aspecto en detalle. ¡Entonces, comencemos!

 

Descripción general de la rugosidad de la superficie en la fabricación CNC

La rugosidad de la superficie es la medición de imperfecciones en los productos de una máquina CNC. Estas imperfecciones pueden presentarse en forma de cicatrices, valles o curvas. Esta rugosidad se mide a través del valor Ra (rugosidad promedio). El valor Ra muestra cuánto se desvía un producto de la perfección ideal.

 

En pocas palabras, un producto con menos desviación del punto ideal tiene menos defectos. En una escala de medición de rugosidad, considere que el punto de perfección perfecto es 0. Déjeme explicarlo con ejemplos. Si un producto tiene un valor Ra cercano a 0, p. ej., 0,4, tiene un nivel de imperfección más bajo que un producto con un valor Ra de 2,3.

 

Los productos con mayores desviaciones son imperfectos y necesitan refabricación. Cada fabricante es responsable de verificar el nivel de rugosidad. La naturaleza de la herramienta o pieza de trabajo provoca diferentes niveles de rugosidad. Por ejemplo, si los bordes de corte de las herramientas no están afilados, crearán una superficie irregular.

 

Esta superficie puede causar graves problemas en el funcionamiento del producto. Además, la durabilidad, el brillo y la resistencia a la presión y la temperatura dependen de la rugosidad de la superficie. Sin embargo, esta rugosidad no se puede ver a simple vista.

 

El producto puede parecer muy claro y perfecto, pero las imperfecciones se pueden notar a nivel microscópico. Puede pensar que tales irregularidades a nivel microscópico no pueden causar problemas graves. Está equivocado, ya que muchas aplicaciones requieren una precisión del 100%. Una ligera imperfección causa perturbaciones.

 

Aspectos destacados: Los productos con un valor Ra más bajo se consideran más precisos. Por otro lado, los productos con un valor Ra alto son imperfectos y se someten a un acabado superficial adicional. Como fabricante, debe centrarse en lograr un Ra más bajo al fabricar un producto.

 

¿Cuáles son los niveles típicos de rugosidad superficial para el mecanizado CNC?

Como mencioné anteriormente, los niveles de rugosidad indican el grado de perfección. Diferentes productos muestran varios niveles de rugosidad superficial durante la fabricación. Recuerde, esos niveles de rugosidad se miden en micrómetros. Exploremos los detalles de cada nivel.

 

1- 3,2 µm Ra

 

Es un nivel significativo de rugosidad superficial. Los productos que muestran este nivel de rugosidad tienen imperfecciones en su acabado. Por ejemplo, tienen superficies superiores irregulares. Algunos fabricantes lo pasan por alto para piezas industriales donde no se requiere una superficie lisa. Puede considerarlo una rugosidad de nivel moderado. Además, como está en micrones, no se puede ver sin un microscopio.

 

1,6 µm Ra

 

Los productos con 1,6 µm Ra son mucho más suaves. Pero aún no cumplen con los criterios de suavidad máxima. Está cerca del punto de perfección ideal en comparación con 3,2 µm Ra, pero lejos de otros niveles de perfección más altos. Este nivel de rugosidad mejora el poder de agarre. Por lo tanto, puede ignorar esta rugosidad de la superficie si necesita agarre en su producto.

 

0,4 μm Ra

 

Es el nivel de perfección más alto de rugosidad de la superficie. Puede ver que está mucho más cerca del punto de perfección ideal. Los productos con 0,4 μm Ra tienen superficies más suaves, más brillo y una excelente durabilidad. Lograr este nivel de perfección no es un procedimiento sencillo.

 

Se requieren muchas herramientas de corte y acabado especializadas. Este nivel de suavidad es crucial para su equipo médico. Con un mayor nivel de perfección, los precios de los productos también aumentan. Los productos que contienen 0,4 μm Ra son más costosos que los productos con un valor Ra de 3,2 µm.

 

Tipos de rugosidad superficial

 

Según las irregularidades, se producen tres tipos de rugosidad superficial durante el mecanizado CNC. Echemos un vistazo a cada tipo desde una perspectiva general.

 

• Ondulación: como sugiere el nombre, este tipo de rugosidad se produce en forma de grandes ondas. La vibración continua de la plataforma de mecanizado CNC provoca estas ondas. Se utilizan parámetros y filtros específicos para reducir esta rugosidad.
• Lay: cuando la rugosidad de la superficie aparece en líneas conductoras, se conoce como lay. Diferentes operaciones de fresado, es decir, rectificado y torneado, provocan este patrón. Estas líneas pueden interrumpir el procedimiento de sellado de un producto.
• Defectos: los defectos aparecen como rayones, grietas y picaduras en la superficie de un producto. Reducen la capacidad de soportar presión de un producto. El mal funcionamiento de cualquier herramienta CNC los provoca. Por lo tanto, la inspección adecuada de la herramienta y la eliminación de defectos son esenciales para un mejor funcionamiento del producto.

 

¿Cómo se mide la rugosidad superficial en CNC?

Medir la rugosidad superficial es una tarea compleja. Ya sabes que esas imperfecciones son demasiado pequeñas para detectarlas con métodos ordinarios. Por lo tanto, se utilizan herramientas y técnicas estándar para examinar la rugosidad de la superficie. ¿Estás listo para aprender esos métodos? Vamos a sumergirnos y explorarlos en profundidad.

 

1- Perfilómetros de contacto

 

Un perfilómetro de contacto utiliza una herramienta similar a una aguja para medir la rugosidad de la superficie. Esa herramienta se conoce como «aguja». Parece una aguja, pero es más afilada y estrecha. Durante el proceso de medición, la aguja se desplaza por la superficie de los productos.

 

Se mueve junto con las subidas y bajadas presentes en la superficie. Esa aguja crea un perfil que ayuda a los expertos a medir esas imperfecciones. Un inconveniente de este método es que la aguja puede dañar la estética del producto.

 

2- Métodos ópticos

 

El método óptico utiliza un láser o un rayo para medir la rugosidad de la superficie. ¿Cómo funciona? Un dispositivo produce un haz de luz intenso que incide en la superficie del producto. Refleja la luz que es captada por sensores.

 

Esos sensores están conectados a computadoras y muestran una imagen 2D precisa de curvas, picos y valles. Los ingenieros estiman los valores Ra de valles y curvas para medir la rugosidad de la superficie. Es un método rápido y más preciso, pero se aplica solo a productos no reflectantes.

 

3- Microscopía de fuerza atómica (AFM)

 

Es el método más avanzado para medir la rugosidad de la superficie. Puede evaluar su precisión mediante la detección de irregularidades a nivel atómico. Al igual que un perfilómetro de contacto, también utiliza una aguja conocida como sonda. Pero lo que lo distingue es su voladizo adicional. Esta pequeña herramienta está unida a la sonda y emite el haz para reflejar la imperfección en la pantalla.

 

¿Cómo mide la rugosidad de la superficie? La sonda se mueve hacia la superficie. Diferentes cicatrices, ondas y valles afectan el momento suave de la sonda. El voladizo escanea estas imperfecciones. Este voladizo envía datos a un sensor que genera una imagen 3D en la pantalla. Se utiliza el método AFM para lograr un nivel de rugosidad superficial de 0,4 μm.

 

Factores que afectan la rugosidad de la superficie en la fabricación CNC

 

Durante el mecanizado CNC, varios factores contribuyen a afectar la rugosidad de la superficie. Comprender esos factores es necesario para lograr un mayor nivel de precisión. Además, al conocer estos factores, puede reducir el nivel de rugosidad en la etapa anterior. En la sección siguiente, desacreditaré brevemente todos los factores posibles.

 

• La eficiencia de las herramientas de mecanizado CNC afecta en gran medida la rugosidad general de la superficie. Por ejemplo, las herramientas con bajas velocidades de corte y cizallamiento crean hoyos y cicatrices en la superficie.
• La alineación incorrecta de herramientas y piezas de trabajo crea superficies irregulares durante el procedimiento de mecanizado. Aumenta el valor Ra y lo vuelve imperfecto.
• Los contaminantes durante el mecanizado empeoran considerablemente el acabado, lo que da lugar a un producto rugoso.
• El nivel de rugosidad también depende del material de la pieza de trabajo. Un material más blando es más fácil de operar y tiene menos imperfecciones, y viceversa.
• Por último, las máquinas CNC en mal estado, con desgaste y vibración, producen superficies irregulares.

 

¿Cómo lograr la rugosidad superficial deseada en la fabricación CNC?

 

¿Qué pasa si ha preparado su producto y no es preciso? Sin duda, afecta la reputación de su empresa y le hace perder el tiempo. Sin embargo, lograr la rugosidad superficial deseada no es imposible. Puede lograrlo fácilmente siguiendo algunas consideraciones. Estas consideraciones le brindan precisión y le ahorran tiempo y dinero. Analicémoslas a continuación.

 

• Es fundamental verificar la geometría y la velocidad adecuadas de las herramientas de corte. Asegúrese de que la herramienta sea lo suficientemente rápida para cortar la pieza de trabajo en una ronda.
• Asegúrese de que los materiales de la herramienta de mecanizado sean lo suficientemente robustos para diferentes espesores de pieza de trabajo. El uso de la herramienta del material incorrecto afecta la suavidad de los productos.
• Use lubricantes para las herramientas para que sean eficientes para el mecanizado. Estos lubricantes reducen la fricción y maximizan el nivel de precisión.
• Antes de comenzar el mecanizado CNC, asegúrese de que la plataforma de la pieza de trabajo sea estable. No produce vibraciones no deseadas.
• El mantenimiento de las herramientas es crucial para alcanzar la rugosidad superficial deseada. Si encuentra algún desgaste, reemplace esas herramientas o piezas. Esas piezas defectuosas afectan enormemente el proceso de mecanizado general.

 

Preguntas frecuentes

 

¿Un valor Ra más alto es más suave?

No, un valor Ra más alto no representa una superficie más suave. Los valores Ra más altos significan una desviación más significativa del nivel de perfección estándar.

 

¿Por qué es necesaria la rugosidad de la superficie?

La rugosidad de la superficie es esencial porque declara cuán durable es un producto. Además, revela la capacidad de resistencia a la presión y la temperatura de cualquier producto. Por lo tanto, le facilita elegir el mejor producto para su proyecto.

 

¿Cómo se prueba la rugosidad de la superficie?

Se utilizan varios parámetros para probar la rugosidad de la superficie. Algunos de ellos incluyen láseres, perfilómetros de contacto y microscopía de fuerza atómica. Todos esos instrumentos marcan el valor Ra, que identifica diferentes niveles de rugosidad.

 

Conclusión

 

Medir la rugosidad de la superficie en el mecanizado CNC es muy importante. Indica los niveles de precisión de varios productos mecanizados por CNC. En este artículo elaborado, he aclarado diferentes consultas sobre la rugosidad de la superficie. Por ejemplo, la rugosidad de la superficie tiene múltiples niveles. Todos esos niveles varían debido a los valores Ra.

 

Un producto con un valor Ra más alto se desvía más del punto de precisión ideal. Por lo tanto, reducir el valor Ra de los productos debería ser una prioridad para los fabricantes. Esto se puede lograr mediante una geometría definida de las herramientas, un mantenimiento adecuado y el uso de lubricantes.