In der modernen Fertigungsindustrie ist die CNC-Bearbeitungstechnologie mit ihrer hohen Präzision und Flexibilität zu einem der wichtigsten Prozesse bei der Herstellung komplexer Teile geworden. Bei der CNC-Bearbeitung ist die Oberflächengüte der Teile einer der Schlüsselfaktoren für die Gewährleistung der Produktqualität. Ob in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau oder in der Medizintechnik - eine hochwertige Oberflächenbeschaffenheit kann nicht nur die Schönheit der Produkte verbessern, sondern hat auch einen wichtigen Einfluss auf ihre Funktionalität, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit. Aus diesem Grund ist ein gründliches Verständnis und die Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit bei der CNC-Bearbeitung zu einem wichtigen Mittel zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit von Produkten geworden. 

Was ist Oberflächengüte?

Die Oberflächengüte ist der Grad der Glätte und des Glanzes der Oberfläche eines Teils nach der Bearbeitung. Sie spiegelt die feinen Unebenheiten der Oberfläche wider und ist ein wichtiger Bewertungsindex für die Oberflächenqualität des Werkstücks. Sie steht in engem Zusammenhang mit der Oberflächenrauhigkeit, so dass wir die Oberflächenrauhigkeitskurve verstehen müssen, um die Oberflächenqualität von Produktteilen zu bewerten.

Darstellung der Oberflächengüte

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Oberflächengüte auszudrücken, aber in der praktischen Anwendung ist sie in der Regel eng mit der Oberflächenrauhigkeit verbunden. Daher wird der Parameter der Oberflächengüte oft in Form der Oberflächenrauhigkeit quantifiziert, insbesondere wenn er in Ra ausgedrückt wird. Je kleiner der Ra-Wert ist, desto glatter ist die Oberfläche und desto höher ist die Oberflächengüte.

Bei verschiedenen Anlässen und in verschiedenen Bereichen können die Ausdrucksmethode und der Standard der Oberflächengüte variieren, die folgenden sind die üblichen Ausdrucksweisen:

1. Ra (arithmetisches Mittel der Rauhigkeit)  

   Ra ist der am häufigsten verwendete Parameter für die Oberflächenrauheit und eines der wichtigsten Maße für die Oberflächengüte. Sein Wert gibt den durchschnittlichen Grad der Oberflächenwelligkeit an. Je niedriger der Ra-Wert ist, desto glatter ist die Oberfläche und desto höher ist die Oberflächengüte. Für Teile, die für das Auge und den Tastsinn glatt sein müssen, ist in der Regel ein niedriger Ra-Wert erforderlich.

 

2. N-grade Darstellung

   In einigen nationalen oder industriellen Normen kann die Oberflächengüte auch in Form von N ausgedrückt werden. N ist ein Klassifizierungsstandard für die Oberflächengüte, und je kleiner der Wert, desto höher die Güte. Übliche N-Normen beziehen sich wie folgt auf den Ra-Wert: Ra (arithmetisches Mittel der Rauheit), Rz (Zehn-Punkt-Höhenrauheit) und N-grade (die internationale ISO-Norm für Oberflächengüte). Nachfolgend finden Sie ein Diagramm der üblichen Oberflächenrauhigkeit:

 

N 级	Ra（µm）	Ra（µin）	Rz（µm）	Bearbeitungsverfahren
N1	0.025	1	0.1-0.125	Ultrapräzisionsbearbeitung, Polieren
N2	0.05	2	0.2-0.25	Präzisionspolieren
N3	0.1	4	0.4-0.5	Präzisionsschleifen
N4	0.2	8	0.8-1.0	Präzisionsschleifen
N5	0.4	16	1.6-2.0	Schleifen, Endbearbeitung
N6	0.8	32	3.2-4.0	Feindrehen, Feinhobeln
N7	1.6	63	6.3-8.0	Drehen, Hobeln
N8	3.2	125	12.5-16.0	Schruppdrehen, Fräsen
N9	6.3	250	25.0-32.0	Schruppen (Drehen, Fräsen, usw.)
N10	12.5	500	50.0-63.0	Grobbearbeitung (z. B. Schmieden)
N11	25	1000	100.0-125.0	Guss- oder Schmiedeflächen
N12	50	2000	200.0-250.0	Gegossene raue Oberfläche

 

Oberflächenrauhigkeitstabelle Beschreibung:

1. N-Klasse: Dies ist die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) festgelegte Oberflächengüteklasse. Je kleiner der Wert der N-Klasse ist, desto glatter ist die Oberfläche.

2. Ra (µm): Ra ist der arithmetische Mittelwert der Rauheit, der den Durchschnittswert der mikroskopischen Höhenabweichung der Oberfläche darstellt und in Mikrometer (µm) ausgedrückt wird. Dies ist die gebräuchlichste Methode zur Angabe der Oberflächenrauheit.

3. Ra (µin): Ra wird in Mikroinche (µin) umgerechnet und wird hauptsächlich in Ländern mit imperialem System verwendet.

4. Rz (µm): Rz ist eine zehnstufige Höhenrauhigkeit, die den durchschnittlichen Unterschied zwischen den fünf höchsten Spitzen und den fünf niedrigsten Tälern einer Oberfläche darstellt und in Mikrometern (µm) ausgedrückt wird.

5. Bearbeitungsverfahren: Diese Spalte entspricht der typischen Bearbeitung der Rauheit, in der Regel je kleiner die Rauheit, desto feiner die Bearbeitung.

 

Beziehung zwischen Ra und Rz: Im Allgemeinen beträgt der Wert von Rz etwa das 4- bis 10-fache von Ra, je nach Material und Bearbeitungsverfahren.

Umrechnung des N-Niveaus: Der N-Wert ist der Bewertungsmaßstab für die Oberflächengüte und wird häufig in technischen Zeichnungen verwendet, um die Anforderungen an die bearbeiteten Oberflächen anzugeben. Je kleiner der N-Wert ist, desto geringer ist die Oberflächenrauhigkeit (Ra) und desto glatter ist die Oberfläche.

3. Grit (Schleifkorngröße) Ausdrucksmethode  

   Bei einigen Verfahren, wie z. B. Polieren oder Schleifen, kann die Oberflächengüte auch durch den Grit-Wert (Korngröße) ausgedrückt werden, der die Größe des Schleifpapiers oder Schleifmittels angibt. Je größer der Körnungswert ist, desto feiner ist das Schleifmaterial und desto höher ist die Oberflächengüte nach dem Polieren. Gängige Körnungsgrößen sind:

   - Grob: Körnung 60-80

   - Mittel: Körnung 120-180

   - Fein: Körnung 240-320

   - Hohe Präzision: Körnung 600-1200

Beziehung und Unterschied zwischen Oberflächengüte und Oberflächenrauhigkeit

Die Oberflächengüte ist oft eng mit der Oberflächenrauheit verbunden. Die Oberflächenrauheit ist ein quantitatives Maß, das den Grad der mikroskopischen Unebenheiten der Oberfläche eines Teils charakterisiert und normalerweise durch die Messung des Höhenunterschieds zwischen den Spitzen und Tälern der Oberfläche ausgedrückt wird. Eine geringere Rauheit entspricht in der Regel einer höheren Oberflächengüte.

 

Daher kann die Oberflächenrauheit bei der Bearbeitung als quantitatives Mittel zur Bewertung der Oberflächengüte verwendet werden, und zu den häufig verwendeten Parametern gehören Ra (arithmetischer Mittelwert der Rauheit), Rz (Zehn-Punkt-Höhenrauheit) usw. Je niedriger der Rauheitswert ist, desto besser ist die Oberflächengüte.

 

Die Bedeutung der Oberflächengüte für Produkte

1. Verbesserung der Leistung von Teilen: Eine hohe Oberflächengüte kann die Reibung verringern, den Verschleiß reduzieren und die Lebensdauer von Teilen verlängern.

   

2. Verbesserte Abdichtung: Eine glatte Oberfläche trägt dazu bei, die Dichtwirkung zwischen den Teilen zu verbessern und das Austreten von Flüssigkeiten oder Gasen zu verhindern.

   

3. Ästhetik: Bei einigen Teilen oder Produkten mit hohen Anforderungen an das Aussehen kann eine glatte Oberfläche die optische Wirkung verbessern und das Produkt attraktiver machen.

 

4. Verbesserte Kontaktqualität: Bei Elektro- und Wärmeübertragungsanwendungen verringert eine hohe Oberflächengüte den Kontaktwiderstand und verbessert die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeableitung.

Welche Methoden gibt es zur Messung der Oberflächengüte?

1. Kontaktmessung 

   Das Kontaktoberflächenmessgerät ist eines der gängigsten Messgeräte. Dieses Gerät berechnet den Rauheitswert, indem es einen Messfühler über die Oberfläche des Werkstücks bewegt und die Höhenveränderung der Erhebungen und Vertiefungen aufzeichnet. Übliche Messgrößen wie Ra, Rz können mit dieser Methode gemessen werden.

 

2. Berührungslose Messung 

   Bei berührungslosen Messverfahren werden optische, Laser- oder elektromagnetische Technologien zur Messung der Oberflächenrauheit eingesetzt, indem Veränderungen des von der Oberfläche reflektierten oder gestreuten Lichts erfasst werden. Diese Methode eignet sich für sehr präzise Oberflächenmessungen und ist besonders vorteilhaft bei Werkstücken, die empfindlich auf Oberflächenbeschädigungen reagieren.

 

 

3. Mikroskopische Methode 

   Bei der mikroskopischen Methode wird ein Elektronenmikroskop oder ein Lichtmikroskop zur direkten Beobachtung und Analyse der Oberfläche verwendet. Diese Methode liefert ein detailliertes Bild der Mikrostruktur der Oberfläche, was die Analyse der Rauheitseigenschaften der Oberfläche erleichtert.

 

4. Interferometrie 

   Die Interferometrie nutzt das Prinzip der Lichtwelleninterferenz, um die Veränderung des Abstands zwischen den Spitzen und Tälern der Wellen auf verschiedenen Oberflächen zu analysieren und so die Rauheit zu berechnen. Diese Methode wird normalerweise für sehr glatte und präzise Oberflächenmessungen verwendet.

 

Welche Faktoren beeinflussen die Oberflächengüte bei der Bearbeitung?

1. Bearbeitungsverfahren

 

   Verschiedene Bearbeitungsmethoden wirken sich direkt auf die Oberflächenrauheit aus. Zu den gängigen Bearbeitungsverfahren gehören Drehen, Fräsen, Schleifen, Bohren und Erodieren. Im Allgemeinen führen Schleifen und Präzisionsbearbeitungen zu glatteren Oberflächen, während grobe Bearbeitungen wie Drehen eher zu einer größeren Rauheit führen.

 

2. Schnittparameter

   Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe sind wichtige Parameter für die Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit.

   Schnittgeschwindigkeit: Je höher die Schnittgeschwindigkeit, desto gleichmäßiger der Materialabtrag und desto besser die Oberflächenqualität. Eine zu hohe Geschwindigkeit kann jedoch zu Werkzeugverschleiß führen und die Oberflächenqualität beeinträchtigen.

   Vorschub: Je größer der Vorschub ist, desto größer ist der Abstand zwischen den Schneidbahnen des Werkzeugs, was zu tieferen Schneidspuren und damit zu einer höheren Oberflächenrauheit führen kann.

   Schnitttiefe: Eine zu große Schnitttiefe erhöht die Belastung des Werkzeugs und führt zu verstärkten Vibrationen und Wärmeentwicklung, was wiederum die Oberflächenrauheit beeinträchtigt.

 

3. Werkzeuggeometrie und Werkstoff                                                    

 

   Die Geometrie des Werkzeugs (z. B. Spitzenradius, vorderer Winkel, hinterer Winkel usw.) wirkt sich direkt auf die Art und Weise aus, wie das Material während des Schneidprozesses abgetragen wird. Die Härte und Verschleißfestigkeit des Werkzeugmaterials bestimmt auch seine Stabilität bei der Bearbeitung. Ein übermäßiger Verschleiß des Werkzeugs wirkt sich ungleichmäßig auf die Oberfläche des Werkstücks aus.

 

4. Werkstoff des Werkstücks

 

   Verschiedene Werkstoffe sind unterschiedlich gut zerspanbar. Beispielsweise neigen weiche Werkstoffe zur Gratbildung, was zu einer größeren Oberflächenrauhigkeit führt, während harte Werkstoffe eine höhere Oberflächengüte aufweisen können. Außerdem wirkt sich die Homogenität des Werkstoffs auf die Oberflächenqualität nach der Bearbeitung aus.

 

5. Schwingungen

 

   Vibrationen der Maschine oder des Werkstücks während der Bearbeitung können einen erheblichen Einfluss auf die Oberflächenrauheit haben. Vibrationen können dazu führen, dass das Werkzeug ungleichmäßig schneidet, was zu Wellen oder einer unregelmäßigen Struktur auf der Oberfläche führt. Daher ist die Kontrolle der Maschinenstabilität und die Verringerung von Vibrationen eine wichtige Maßnahme zur Verbesserung der Oberflächengüte.

 

6. Kühlung und Schmierung

 

   Eine angemessene Kühlung und Schmierung kann die Reibung und Hitze während der Bearbeitung verringern, das Phänomen der Bindung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück reduzieren und so die Oberflächenqualität verbessern. Vor allem bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ist die Verwendung von Kühlmittel von entscheidender Bedeutung.

 

7. Genauigkeit der Maschine

 

   Die Präzision und Steifigkeit der Maschine wirken sich ebenfalls direkt auf die Oberflächenrauheit aus. Eine hochpräzise Maschine gewährleistet eine stabile Relativposition zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, was zu einer glatteren Oberfläche führt.

Schlussfolgerung

 

Die Oberflächengüte ist ein entscheidender Qualitätsindikator bei der Bearbeitung, der sich direkt auf die Leistung, Haltbarkeit und Ästhetik des Werkstücks auswirkt. Durch die Beherrschung der Einflussfaktoren und Messmethoden für die Oberflächengüte können Unternehmen den Produktionsprozess besser steuern, die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte verbessern und die Nachfrage der Kunden nach hochwertigen Teilen erfüllen. Das technische Team von YiXin Precision kennt die richtigen Methoden, die mit den strengen Normen für die Oberflächengüte verbunden sind. Bei YiXin Precision bieten wir vollständige Maßprüfungsberichte und bewährte Oberflächenveredelungsverfahren an, vom Eloxieren, Galvanisieren und Sandstrahlen bis hin zum Polieren und Bürsten.

 

Häufig gestellte Fragen

Vergleichstabelle der nationalen Oberflächenbehandlungsnormen