Begin tot eind:de basisprincipes van oppervlaktemeting

Wanneer een technicus een specificatie van de oppervlakteafwerking op een afdruk opneemt, is het meestal niet de bedoeling om het onderdeel er goed uit te laten zien. Oppervlakteafwerking beïnvloedt hoe een onderdeel past, slijt, licht reflecteert, warmte doorlaat, smering verdeelt en coatings accepteert. De afwerking moet worden bepaald door de functie van het onderdeel:u wilt een oppervlak dat voldoet aan de technische vereisten van de toepassing, zonder tijd en moeite te verspillen aan een afwerking van hogere kwaliteit dan nodig is. (In feite doen veel toepassingen het beter met een bepaalde hoeveelheid "textuur", en een te fijne afwerking kan net zo slecht zijn als te grof.)

Dertig jaar geleden, toen de meeste maattoleranties werden gemeten in duizendsten van een inch, was het verschil van enkele miljoensten in oppervlakteafwerking vaak niet relevant. Nu toleranties van "tienden" of zelfs tientallen miljoensten gemeengoed zijn, vertegenwoordigen variaties in oppervlakteafwerking een aanzienlijk percentage van het totale foutenbudget.

Let op het volgende voorbeeld:

De maximale hoogte van piek tot dal op een oppervlak is gewoonlijk vier of vijf keer groter dan de gemiddelde oppervlakteafwerking, gemeten met de Ra-methode. Een onderdeel met een Ra-waarde van 16 ” heeft dus waarschijnlijk een piek-tot-dal hoogte van 64 μ” of meer. Als u probeert te voldoen aan een dimensionale specificatie van .0001", vertegenwoordigt de 16 μ"-afwerking meer dan de helft van de toegestane tolerantie.

Oppervlakteafwerking – ook wel profiel genoemd – bestaat uit twee componenten:golving en ruwheid. Golving, of variatie van langere golflengten, wordt veroorzaakt door macro-achtige invloeden, zoals versleten spindellagers of trillingen van andere apparatuur op de werkvloer. Ruwheid - het kortegolfpatroon van gereedschapsmarkeringen van slijp-, frees- of andere bewerkingsprocessen - wordt beïnvloed door de conditie en kwaliteit van het gereedschap. Beide kunnen worden beïnvloed door de keuze van de operator voor voeding en snedediepte.

Hoewel kraspads voor vingernagels een bruikbare richtlijn kunnen zijn om af te werken, kunnen ze niet voldoen aan de moderne eisen van documentatie en traceerbaarheid. Vandaar het toenemende belang van oppervlakteafwerkingsmeters. Er zijn twee basisvarianten:skid-type of middelingssystemen; en skidless- of profileringssystemen. Skid-meters hebben een scharnierende sondeconstructie, waarbij de sonde naast een relatief brede skid rijdt die ook contact maakt met het werkstuk. De slip heeft de neiging om golving uit te filteren, dus de sonde meet alleen variaties op korte golflengte. Een slipmeter heeft een wijzerplaat of LCD-uitlezing om de meting weer te geven als een enkele numerieke waarde.

Skidless meters bevatten een glad, plat binnenoppervlak als referentie, zodat de sonde zowel op golving als op ruwheid kan reageren. Om een ​​afzonderlijke analyse van variaties op lange en korte golflengte mogelijk te maken, genereren profileringsmeters meestal een grafiek (op papier of op een computerscherm) in plaats van een enkel numeriek resultaat.

Elke toepassing reageert anders op verschillende combinaties van ruwheid en golving, en de industrie heeft hierop gereageerd door meer dan 100 verschillende formules te creëren waarmee de oppervlakteafwerkingsparameters kunnen worden berekend op basis van dezelfde meetgegevens. Veel hiervan zijn zeer toepassingsspecifiek en de meeste winkels kunnen hun metingen beperken tot een stuk of zes parameters. In bijna alle gevallen worden metingen weergegeven in eenheden van microinch of micron. Ra is de meest gebruikte parameter, omdat het een rekenkundig gemiddelde geeft van oppervlakte-onregelmatigheden gemeten vanaf een gemiddelde lijn die ergens tussen het hoogste en laagste punt op een gegeven afkaplengte ligt. Een iets geavanceerdere variant, Rq, gebruikt een wortelgemiddelde-kwadratenberekening om de geometrische gemiddelde ruwheid te vinden - een gemiddeld gemiddelde, zo u wilt.

Beide hebben echter de neiging om de invloed van oppervlakteanomalieën zoals bramen of krassen te minimaliseren. Als dergelijke factoren van cruciaal belang zijn voor de toepassing, berekenen Rmax, Ry, Rt en Rtm alle ruwheid als een functie van de maximale piek-tot-dalhoogte. Ook handig is Rz, de parameter 'tienpuntshoogte', die het gemiddelde berekent van tien maximale piek-tot-dalverschillen binnen het bemonsteringsbereik.

Als de oppervlakteafwerking op een tekening wordt genoemd maar niet anders is gespecificeerd, is het gebruikelijk om Ra aan te nemen. Maar geen enkele parameter is de beste voor alle soorten onderdelen, en veel toepassingen zijn het beste gediend door twee of meer parameters te gebruiken:Ra (gemiddelde ruwheid) in combinatie met Rmax (maximale ruwheid) kan bijvoorbeeld een goed algemeen idee geven van de prestaties en waarschuw QA voor de aanwezigheid van mogelijk schadelijke oppervlakteafwijkingen.

Oppervlakteafwerking is niet alleen een uitdaging om aan te gaan:het vertegenwoordigt ook een kans. In sommige gevallen, als u de oppervlakteafwerking goed onder controle kunt houden, kunt u de precisie op andere gebieden veilig verminderen.

Eerder verschenen in Quality Magazine.