Sélectionner la bonne rugosité de surface pour l'usinage CNC

L'usinage CNC est un processus de fabrication très précis et précis qui peut créer des pièces avec des tolérances aussi serrées que 0,025 mm. Cependant, étant une méthode de fabrication soustractive, l'usinage CNC laisse des marques de coupe qui créent un niveau de rugosité sur la surface du produit fini.

Qu'est-ce que la rugosité de surface ?

La rugosité de surface est une mesure de la texture moyenne de la surface d'une pièce, dans ce cas, après usinage CNC. Il existe différents paramètres utilisés pour définir la rugosité de surface. L'un des plus répandus est Ra (rugosité moyenne), qui est dérivé des différences entre les hauteurs et les profondeurs sur une surface. La rugosité de surface Ra est mesurée au microscope et est généralement exprimée en micromètres (x 10~⁶ m). Notez que la rugosité de surface dans ce contexte est différente de la finition de surface. La finition de surface d'une pièce usinée peut être améliorée par diverses méthodes de finition telles que l'anodisation, le grenaillage et la galvanoplastie. La rugosité de surface fait ici référence à la texture de surface usinée d'une pièce.

Comment les différentes options de rugosité de surface sont-elles obtenues ?

La rugosité de surface d'une pièce après usinage n'est généralement pas aléatoire. Au lieu de cela, des mesures sont prises pour s'assurer qu'une rugosité spécifique est atteinte. Cela signifie que les valeurs de rugosité de surface sont planifiées à l'avance. Cependant, n'importe quelle valeur n'est généralement pas spécifiée. Dans la fabrication, il existe des valeurs Ra spécifiques qui sont considérées comme des normes industrielles, comme spécifié dans la norme ISO 4287. Ce sont les valeurs qui peuvent être spécifiées lors de l'usinage CNC. Elles vont de 25 um à 0,025 um et s'appliquent à toutes sortes d'opérations de fabrication et de post-traitement.

Chez Xometry Europe, nous proposons quatre niveaux de rugosité de surface qui correspondent également aux valeurs généralement spécifiées pour les applications d'usinage CNC :

• 3,2 μm Ra
• 1,6 μm Ra
• 0,8 μm Ra
• 0,4 μm Ra

Différentes valeurs de rugosité sont requises pour différentes applications. Les rugosités de surface inférieures ne doivent être spécifiées que lorsque cela est nécessaire. En effet, plus la valeur Ra ​​est faible, plus il faudra d'efforts/d'opérations d'usinage et de contrôle qualité. Ils peuvent augmenter considérablement les coûts et le temps d'usinage. Les opérations de post-traitement ne sont généralement pas appliquées lorsque des valeurs de rugosité de surface spécifiques sont requises. En effet, ces opérations ne peuvent pas être contrôlées avec précision et peuvent affecter la tolérance dimensionnelle des pièces.

La rugosité de surface affecte de manière significative la fonctionnalité, les performances et la durabilité des pièces dans certaines applications. Il influence le coefficient de frottement, le niveau de bruit, l'usure, la chaleur et l'adhérence d'une pièce en cours d'utilisation. L'importance de ces facteurs varie selon l'application. Ainsi, bien que la rugosité de surface d'une pièce soit sans conséquence dans certaines applications, elle est critique dans de nombreuses autres. Ces applications incluent les scénarios de haute tension, de contrainte et de vibration, les assemblages d'accouplement et de déplacement, les pièces à rotation rapide et les implants médicaux. Comme indiqué précédemment, différents niveaux de rugosité de surface sont requis dans différentes applications.

Ce qui suit explore les niveaux de rugosité que nous proposons chez Xometry Europe et tout ce que vous devez savoir afin de sélectionner la bonne valeur Ra ​​pour votre application.

3,2 μm Ra

Il s'agit de la finition standard de la machine commerciale. Il convient à la plupart des pièces de consommation et est suffisamment lisse, mais il contient des marques de coupe visibles. Il s'agit de la rugosité de surface par défaut appliquée, sauf indication contraire.

3,2 μm Ra est la rugosité de surface maximale recommandée pour les pièces soumises à des contraintes, des charges et des vibrations. Il peut également être utilisé pour accoupler des surfaces mobiles lorsque la charge est légère et le mouvement lent. Il est usiné en utilisant des vitesses élevées, des avances fines et des coupes légères.

Ra 1,6 μm

Habituellement, il n'y a que des marques de coupe légèrement visibles avec cette option. Cette cote Ra est recommandée pour les ajustements serrés et les pièces sollicitées, et est suffisante pour les surfaces à déplacement lent et à charge légère. Cependant, il n'est pas adapté aux pièces à rotation rapide et aux pièces soumises à des vibrations intenses. Cette rugosité de surface est obtenue à l'aide de vitesses élevées, d'avances fines et de coupes légères dans des conditions contrôlées.

Prix : pour un alliage d'aluminium standard (par exemple 3.1645) cette option ajoute environ 2,5% au prix de production. Cela pourrait augmenter avec la complexité de la pièce.

0,8 μm Ra

Considérée comme de haute qualité, cette finition de surface nécessite un contrôle très étroit pour être produite, ce qui coûte plus cher. Il est requis pour les pièces exposées à une concentration de contraintes. Lorsque le mouvement est occasionnel et que les charges sont légères, il peut être utilisé pour les roulements.

Prix : pour un alliage d'aluminium standard (par exemple 3.1645) cette option ajoute environ 5% au prix de production. Cela pourrait augmenter avec la complexité de la pièce.

0,4 μm Ra

Il s'agit de la rugosité de surface la plus fine (« la moins rugueuse » en termes techniques) et de la plus haute qualité qui soit offerte. Il convient aux pièces soumises à de fortes tensions ou contraintes. Il est également nécessaire pour les composants à rotation rapide tels que les roulements et les arbres. Cette rugosité de surface demande le plus d'efforts de fabrication et ne doit être spécifiée que lorsque le lissé est d'une importance primordiale.

Prix : pour un alliage d'aluminium standard (par exemple 3.1645), cette option ajoute environ 11 à 15 % au prix de production. Cela pourrait augmenter avec la complexité de la pièce.

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Chez Xometry, nous avons la capacité de fabriquer vos pièces usinées CNC avec l'une de ces options de rugosité de surface. Téléchargez simplement votre modèle sur notre plateforme de devis instantané et sélectionnez votre rugosité de surface préférée pour obtenir un devis en une seconde.