Rugosité de surface dans la fabrication CNC

Dans ce monde compétitif, la perfection est primordiale. Un défaut mineur peut affecter toute la réputation des produits et des entreprises. Cependant, les machines CNC offrent un niveau élevé de perfection qui satisfait les clients. La rugosité de surface dans la fabrication CNC est quelque chose qui garantit la précision.

 

En termes simples, la rugosité de surface est le facteur critique qui contrôle la précision. Avant d’utiliser un produit, vous devez vérifier sa rugosité de surface. Vous vous demandez quelle est cette terminologie et comment la mesurer ? Ne vous inquiétez pas ! Dans cet article complet, j’examinerai chaque aspect en détail. Alors, commençons !

 

Présentation de la rugosité de surface dans la fabrication CNC

La rugosité de surface est la mesure des imperfections dans les produits d’une machine CNC. Ces imperfections peuvent se présenter sous la forme de cicatrices, de vallées ou de courbes. Cette rugosité est mesurée par la valeur Ra ​​(Roughness Average). La valeur Ra ​​montre à quel point un produit s’écarte de la perfection idéale.

 

En termes simples, un produit avec moins d’écart par rapport au point idéal présente moins de défauts. Sur une échelle de mesure de la rugosité, considérez que le point de perfection parfait est 0. Laissez-moi vous l’expliquer avec des exemples. Si un produit a une valeur Ra ​​proche de 0, par exemple 0,4, il a un niveau d’imperfection inférieur à celui d’un produit avec une valeur Ra ​​de 2,3.

 

Les produits présentant des écarts plus élevés sont imparfaits et doivent être reconditionnés. Chaque fabricant est responsable de la vérification du niveau de rugosité. La nature de l’outil ou de la pièce à usiner entraîne différents niveaux de rugosité. Par exemple, si les bords tranchants des outils ne sont pas tranchants, ils créeront une surface irrégulière.

 

Cette surface peut entraîner de graves problèmes de fonctionnement du produit. De plus, la durabilité, la brillance et la résistance à la pression et à la température dépendent de la rugosité de la surface. Cependant, cette rugosité ne peut pas être vue à l’œil nu.

 

Le produit peut sembler très clair et parfait, mais des imperfections peuvent être constatées au niveau microscopique. Vous pouvez penser que de telles irrégularités au niveau microscopique ne peuvent pas causer de problèmes graves. Vous avez tort, car de nombreuses applications nécessitent une précision à 100 %. Une légère imperfection provoque des perturbations.

 

Faits marquants : les produits avec une valeur Ra ​​plus faible sont considérés comme plus précis. À l’inverse, les produits avec une valeur Rw élevée sont imparfaits. Ils subissent une finition de surface supplémentaire. En tant que fabricant, vous devez vous concentrer sur l’obtention d’une valeur Ra ​​plus faible lors de la fabrication d’un produit.

 

Quels sont les niveaux de rugosité de surface typiques pour l’usinage CNC ?

Comme je l’ai mentionné ci-dessus, les niveaux de rugosité indiquent le degré de perfection. Différents produits présentent plusieurs niveaux de rugosité de surface pendant la fabrication. N’oubliez pas que ces niveaux de rugosité sont mesurés en micromètres. Explorons les détails de chaque niveau.

 

1- 3,2 µm Ra

 

Il s’agit d’un niveau de rugosité de surface important. Les produits qui présentent ce niveau de rugosité présentent des imperfections dans leur finition. Par exemple, ils ont des surfaces supérieures inégales. Certains fabricants l’ignorent pour les pièces industrielles où une surface lisse n’est pas requise. Vous pouvez le considérer comme une rugosité de niveau modéré. De plus, comme il est en microns, il ne peut pas être vu sans un microscope.

 

1,6 μm Ra

 

Les produits avec 1,6 μm Ra sont beaucoup plus lisses. Mais ils ne correspondent toujours pas aux critères de lissage ultimes. Il est proche du point de perfection idéal par rapport à 3,2 μm Ra mais loin des autres niveaux de perfection plus élevés. Ce niveau de rugosité améliore la puissance de préhension. Vous pouvez donc ignorer cette rugosité de surface si vous avez besoin d’adhérence dans votre produit.

 

0,4 μm Ra

 

Il s’agit du niveau de rugosité de surface le plus élevé. Vous pouvez voir qu’il est beaucoup plus proche du point de perfection idéal. Les produits avec 0,4 μm Ra ont des surfaces plus lisses, plus brillantes et une excellente durabilité. Atteindre ce niveau de perfection n’est pas une procédure simple.

 

De nombreux outils de finition et de coupe spécialisés sont nécessaires. Ce niveau de douceur est crucial pour votre équipement médical. Avec un niveau de perfection accru, les prix des produits augmentent également. Les produits contenant 0,4 μm Ra sont plus coûteux que les produits avec une valeur Ra ​​de 3,2 µm.

 

Types de rugosité de surface

 

En fonction des irrégularités, trois types de rugosité de surface se produisent pendant l’usinage CNC. Examinons chaque type d’un œil d’oiseau.

 

• Ondulation : comme son nom l’indique, ce type de rugosité se présente sous la forme de grandes vagues. La vibration continue de la plate-forme d’usinage CNC provoque ces ondes. Des paramètres et des filtres spécifiques sont utilisés pour réduire cette rugosité.
• Pose : lorsque la rugosité de surface apparaît dans des lignes conductrices, on parle de pose. Différentes opérations de fraisage, c’est-à-dire le meulage et le tournage, provoquent ce motif. Ces lignes peuvent interrompre la procédure de scellage d’un produit.
• Défauts : les défauts apparaissent sous forme de rayures, de fissures et de piqûres sur la surface d’un produit. Ils réduisent la capacité de support de pression d’un produit. Le dysfonctionnement de tout outil CNC en est la cause. Par conséquent, une inspection appropriée des outils et l’élimination des défauts sont essentielles pour un meilleur fonctionnement du produit.

 

Comment mesurer la rugosité de surface CNC ?

Mesurer la rugosité de surface est une tâche complexe. Vous savez que ces imperfections sont trop mineures pour être détectées avec des méthodes ordinaires. Par conséquent, des outils et des techniques standard sont utilisés pour examiner la rugosité de surface. Êtes-vous prêt à apprendre ces méthodes ? Plongeons-nous et explorons-les en profondeur.

 

1- Profilomètres à contact

 

Un profilomètre à contact utilise un outil en forme d’aiguille pour mesurer la rugosité de surface. Cet outil est connu sous le nom de « stylet ». Il ressemble à une aiguille, mais il est plus pointu et plus étroit. Pendant le processus de mesure, le stylet se déplace sur la surface des produits.

 

Il se déplace avec les hauts et les bas présents sur la surface. Cette aiguille crée un profil qui aide les experts à mesurer ces imperfections. Un inconvénient de cette méthode est que l’aiguille peut endommager l’esthétique du produit.

 

2- Méthodes optiques

 

La méthode optique utilise un laser ou un faisceau pour mesurer la rugosité de surface. Comment ça marche ? Un appareil produit un faisceau lumineux intense qui frappe la surface du produit. Il reflète la lumière captée par les capteurs.

 

Ces capteurs sont connectés à des ordinateurs et affichent une image 2D précise des courbes, des pics et des vallées. Les ingénieurs estiment les valeurs Ra des vallées et des courbes pour mesurer la rugosité de la surface. C’est une méthode rapide et plus précise, mais elle ne s’applique qu’aux produits non réfléchissants.

 

3- Microscopie à force atomique (AFM)

 

C’est la méthode la plus avancée pour mesurer la rugosité de la surface. Vous pouvez évaluer sa précision par sa détection des irrégularités au niveau atomique. Comme un profilomètre à contact, il utilise également une aiguille appelée sonde. Mais ce qui le distingue, c’est son cantilever supplémentaire. Ce petit outil est fixé à la sonde et émet le faisceau pour refléter l’imperfection sur l’écran.

 

Comment mesure-t-il la rugosité de la surface ? La sonde se déplace vers la surface. Différentes cicatrices, vagues et vallées affectent le moment de douceur de la sonde. Le cantilever scanne ces imperfections. Ce cantilever envoie des données à un capteur qui génère une image 3D sur l’écran. La méthode AFM est utilisée pour obtenir un niveau de rugosité de surface de 0,4 μm.

 

Facteurs qui affectent la rugosité de surface dans la fabrication CNC

 

Lors de l’usinage CNC, plusieurs facteurs contribuent à affecter la rugosité de surface. La compréhension de ces facteurs est nécessaire pour atteindre un niveau de précision plus élevé. De plus, en connaissant ces facteurs, vous pouvez réduire le niveau de rugosité à un stade précoce. Dans la section ci-dessous, je vais démystifier brièvement tous les facteurs possibles.

 

• L’efficacité des outils d’usinage CNC affecte fortement la rugosité globale de la surface. Par exemple, les outils à faible vitesse de coupe et de cisaillement créent des creux et des cicatrices sur la surface.
• Un mauvais alignement des outils et des pièces crée des surfaces inégales pendant la procédure d’usinage. Cela augmente la valeur Ra ​​et la rend imparfaite.
• Les polluants pendant l’usinage aggravent considérablement la finition, ce qui conduit à un produit rugueux.
• Le niveau de rugosité dépend également du matériau de la pièce. Un matériau plus tendre est facile à utiliser et présente moins d’imperfections, et vice versa.
• Enfin, les machines CNC en mauvais état, avec l’usure et les vibrations, produisent des surfaces irrégulières.

 

Comment obtenir la rugosité de surface souhaitée dans la fabrication CNC ?

 

Que faire si vous avez préparé votre produit et qu’il n’est pas précis ? Cela affecte sans aucun doute la réputation de votre entreprise et vous fait perdre du temps. Cependant, obtenir la rugosité de surface souhaitée n’est pas impossible. Vous pouvez facilement l’atteindre en suivant certaines considérations. Ces considérations vous donnent de la précision et vous font gagner du temps et de l’argent. Discutons-en ci-dessous.

 

• Il est essentiel de vérifier la géométrie et la vitesse appropriées des outils de coupe. Assurez-vous que l’outil est suffisamment rapide pour couper la pièce en un seul tour.
• Assurez-vous que les matériaux des outils d’usinage sont suffisamment robustes pour différentes épaisseurs de pièces. L’utilisation d’un outil de matériau inapproprié affecte la douceur des produits.
• Utilisez des lubrifiants pour les outils afin de les rendre efficaces pour l’usinage. Ces lubrifiants réduisent la friction et maximisent le niveau de précision.
• Avant de commencer l’usinage CNC, assurez-vous que la plate-forme de la pièce est stable. Elle ne produit pas de vibrations indésirables.
• L’entretien des outils est essentiel pour atteindre la rugosité de surface souhaitée. Si vous constatez une usure, remplacez ces outils ou pièces. Ces pièces défectueuses affectent énormément le processus d’usinage global.

 

Foire aux questions

 

Un Ra plus élevé est-il plus lisse ?

Non, une valeur Ra ​​plus élevée ne représente pas une surface plus lisse. Des valeurs Ra plus élevées signifient un écart plus important par rapport au niveau de perfection standard.

 

Pourquoi la rugosité de surface est-elle nécessaire ?

La rugosité de surface est essentielle car elle indique la durabilité d’un produit. De plus, elle révèle la capacité d’endurance à la pression et à la température de tout produit. Par conséquent, elle vous permet de choisir facilement le meilleur produit pour votre projet.

 

Comment tester la rugosité de surface ?

Plusieurs paramètres sont utilisés pour tester la rugosité de surface. Certains d’entre eux incluent les lasers, les profilomètres de contact et la microscopie à force atomique. Tous ces instruments marquent la valeur Ra, qui identifie différents niveaux de rugosité.

 

Conclusion

 

La mesure de la rugosité de surface dans l’usinage CNC est très importante. Elle indique les niveaux de précision de divers produits usinés CNC. Dans cet article élaboré, j’ai répondu à différentes questions sur la rugosité de surface. Par exemple, la rugosité de surface a plusieurs niveaux. Tous ces niveaux varient en raison des valeurs Ra.

 

Un produit avec une valeur Ra ​​plus élevée s’écarte davantage du point de précision idéal. Par conséquent, la réduction de la valeur Ra ​​des produits doit être une priorité pour les fabricants. Cela peut être réalisé grâce à une géométrie définie des outils, un entretien approprié et l’utilisation de lubrifiants.