Comprendre les finitions de surface d'usinage standard : définition, importance et meilleures pratiques

Avec toute la technologie actuellement disponible, vous pouvez faire passer une pièce usinée du concept au prototype à une pièce finie et êtes maintenant en mesure d'identifier et de perfectionner des zones spécifiques de ces pièces qui auraient semblé inconcevables il y a quelques courtes années. Que le composant en question ait été usiné CNC, découpé au jet d'eau ou fabriqué avec l'un des autres procédés d'usinage populaires, un grand détail peut, et est maintenant inclus, dans l'état de surface de ces pièces.

La finition de surface est un terme large, avec de nombreuses significations différentes, maintenant utilisé lors du traitement des pièces usinées. Comme avec tout processus qui peut fournir ce nombre de solutions alternatives, une finition de surface a un début, ou une ligne de base si vous préférez, qui sert de point de départ pour les diverses finitions de surface, que vous pouvez ajouter à l'usinage de votre pièce particulière.

Cet article répondra à certaines des questions de base concernant la finition de surface pour ceux qui cherchent à acquérir une compréhension plus fondamentale de la finition de surface. Une fois ces définitions et la science derrière la finition de surface devenues plus claires, renseignez-vous sur la façon dont une entreprise comme Elemet Manufacturing peut fournir des services de coupe et d'usinage avec la finition de surface désirée pour votre prochain prototype ou travail de production.

Quelle est la définition de la finition de surface ?

Engineering Choice est un site web informatif qui est un bon point de départ pour comprendre les bases de la finition de surface. La définition suivante provient de EngineeringChoice.com :

« La finition de surface, également connue sous le nom de texture de surface ou topographie de surface, est la nature d'une surface définie par les trois caractéristiques de l'orientation, de la rugosité de surface et de l'ondulation. Elle comprend les petites déviations locales d'une surface par rapport à l'idéal parfaitement plat (un plan vrai). »

La finition de surface peut être aussi simple que la finition laissée après l'usinage. Dans les applications où la finition de surface n'interfère pas avec la fonction de la pièce, pour économiser de l'argent sur la production de la pièce, aucune action supplémentaire n'est nécessaire pour qu'elle soit complète et prête à être expédiée au client. Ce type de finition de surface peut également être étiqueté comme Finition de Surface d'Usinage Standard.

Pour les pièces qui doivent travailler en tandem avec une autre pièce pour créer un joint, vous devez spécifier certains attributs de finition de surface dans le processus de fabrication. Pour usiner la finition de surface selon un ensemble particulier de spécifications, vous devez savoir comment la finition de surface est mesurée.

Qu'est-ce qui est mesuré pour la finition de surface ?

La définition ci-dessus de la finition de surface mentionne trois caractéristiques. Ces caractéristiques sont l'orientation, la rugosité de surface et l'ondulation, et c'est la mesure de ces trois caractéristiques qui classe la finition de surface.

Un autre terme utilisé lors de la définition ou de la mesure de la finition de surface est la Topologie de Surface. Pensez à la topologie de surface exactement comme vous le feriez pour la topologie d'une carte géographique, en tenant compte de tous les pics, vallées et autres attributs de surface lorsque vous faites référence à « la configuration du terrain ».

Examinons les trois caractéristiques et comment elles contribuent à la topologie de surface.

Orientation (Lay)

Pensez à l'orientation de la finition de surface comme vous penseriez à la direction du grain dans un morceau de contreplaqué ou de bois. Les processus de fabrication produisent l'orientation, et elle peut être parallèle, perpendiculaire, circulaire, croisée, radiale, multidirectionnelle ou isotrope (non directionnelle). Plus loin, dans cet article, lorsque nous aborderons le graphique de finition de surface et comment l'utiliser, la mesure de l'orientation sera explorée plus en détail.

Ondulation (Waviness)

L'ondulation est la variation la plus largement espacée dans la finition de surface. Ces imperfections de surface périodiques sont assez petites, assez courtes et assez régulières pour ne pas être considérées comme des défauts dans la planéité de la finition de surface.

Les causes courantes d'ondulation sont la déformation due à des changements de température extrêmes et les défauts d'usinage tels que la déflexion de pièces de matériau usinées, créant involontairement de légères imperfections de surface.

Les exigences d'ondulation ne sont pas aussi courantes que les autres composants de finition de surface, mais elles sont intégrales dans l'usinage de pièces utilisées comme chemins de roulement et pièces étanches.

Rugosité (Roughness)

Ce sont des irrégularités mineures dans la géométrie de la surface. La rugosité est la mesure la plus largement utilisée dans la finition de surface, et souvent le terme réel « finition de surface » d'une pièce donnée fait référence à sa rugosité.

Point clé de la mesure de finition de surface

Dans le processus d'usinage de toute pièce donnée, vous pouvez mesurer les tolérances dimensionnelles et les exigences de finition de surface avec ces trois caractéristiques. Votre composant peut exiger une Finition de Surface d'Usinage Standard, ou il peut nécessiter une texture ajoutée et, par conséquent, des étapes d'usinage supplémentaires pour produire la bonne orientation, ondulation et rugosité. Vous devrez spécifier les mesures finales désirées pour la fabrication de ces pièces et assurer la continuité de pièce en pièce.

Cette information mesurable détermine également si la finition de surface est correcte pour le type de matériau utilisé. C'est là qu'intervient l'utilisation d'un Graphique de Finition de Surface.

Graphiques de finition de surface : que sont-ils et comment sont-ils utilisés ?

L'instrument utilisé pour faire un travail rapide des mesures de finition de surface est un palpeur de mesure que vous pouvez faire glisser sur la surface et prendre des relevés. Si vous ne pouvez pas toucher la pièce, pour quelque raison que ce soit, vous pouvez utiliser une méthode de métrologie 3D.

Sans entrer dans des calculs algébriques et équations extensifs, vous pouvez vous référer à cet excellent manuel de référence pour un Tutoriel de Métrologie 3D de Finition de Surface du Département du Commerce des États-Unis et de l'Institut National des Standards et de la Technologie. Ce PDF de 162 pages est le document de référence pour la terminologie, les processus et les graphiques de finition de surface.

En obtenant les mesures correctes de finition de surface, vous pouvez comparer vos résultats avec les Graphiques de Finition de Surface pour voir si votre pièce a la finition de surface désirée ou si vous devez prendre des étapes de fabrication supplémentaires pour amener votre composant dans les spécifications.

Pensez au graphique de finition de surface comme un moyen de donner une note à la pièce, puis comparez-la aux informations sur le graphique pour voir à quel point vous êtes proche de la CLA (Moyenne de Ligne Centrale) pour le matériau particulier que vous utilisez.

Comment obtenir une finition de surface d'usinage standard et plus

Espérons que vous avez maintenant une idée sur la finition de surface et les différents degrés de finition de surface, de la Finition de Surface d'Usinage Standard à la Finition de Surface Texturée et au-delà. En savoir plus sur la technologie de finition de surface et répondre à vos besoins de fabrication métallique en contactant Elemet Manufacturing. Voyez comment les spécifications de votre composant particulier résistent aux dernières méthodologies de finition de surface.