CNC 가공에서 표면 마감은 절단, 연삭 또는 연마 후 부품에 남는 미세한 질감을 나타냅니다.
이는 부품의 마찰, 내마모성, 밀봉 능력, 피로 강도, 심지어 시각적 외관까지 부품의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
모든 도구 경로와 절단 동작은 미세한 자국을 남기며 마이크로미터 단위로 측정되는 피크와 밸리를 형성합니다.
표면이 매끄럽고 요철이 적을수록 일반적으로 조립 적합성이 향상되고 내식성이 높아지며 내구성이 향상됩니다.
일반적인 값 범위는 다음과 같습니다. Ra 3.2 µm 일반 가공을 위해 Ra 0.8 µm 또는 밀봉이나 정밀한 표면에는 더 미세합니다.
표면 마감이란?
표면 질감이라고도 하는 표면 마감은 소재 표면의 미세한 불규칙성을 나타냅니다.
여기에는 세 가지 주요 요소가 포함됩니다.거칠기, 물결 모양및 lay-전체 지형을 정의하는 요소입니다.
- 거칠기: 절단 과정에서 발생하는 미세한 불규칙성.
- 웨이브: 진동이나 처짐으로 인한 큰 기복.
- Lay: 가공 경로에 의해 생성되는 주 패턴 방향입니다.
거칠기 평가를 위한 피크, 계곡 및 평균선을 보여주는 가공된 표면 프로파일의 3차원 기술 스케치입니다.
이러한 요소들이 결합되어 가공된 부품의 기능적 품질과 미적 품질이 모두 결정됩니다.
가공에서 표면 마감이 중요한 이유
표면 마감은 컴포넌트의 거의 모든 성능 측면에 영향을 미칩니다.
- 맞춤 및 치수 정확도 - 매끄러운 표면은 적절한 결합과 엄격한 공차 제어를 보장합니다.
- 마찰 및 마모 - 거칠기가 감소하면 마찰이 최소화되고 부품 수명이 연장됩니다.
- 피로 저항 - 매끄러운 프로파일은 균열을 유발할 수 있는 응력 집중 지점을 제거합니다.
- 윤활 및 밀봉 - 적절한 표면 질감은 유체 유지력과 밀봉 신뢰성을 향상시킵니다.
- 코팅 접착력 - 균일한 질감의 코팅과 도금이 가능합니다.
항공우주, 의료, 금형 제조와 같은 고정밀 분야의 경우 표면 마감은 신뢰성, 비용 효율성, 제품 수명과 직결됩니다.
표면 마감 측정 방법
표면 마감 측정은 표면의 높이 변화를 정량화하여 거칠기 값을 수치로 생성합니다.
일반적으로 세 가지 주요 측정 방법이 사용됩니다:
- 연락처 프로파일 미터 - 스타일러스가 표면을 가로지르며 수직 편차를 기록하여 Ra, Rz 및 RMS를 계산합니다.
- 광학 측정 - 레이저 또는 백색광 간섭계와 같은 비접촉식 시스템은 손상 없이 신속하게 표면 프로파일을 캡처합니다.
- 비교 방법 - 작업자는 생산 현장에서 신속한 검사를 위해 공작물을 표준 기준 플레이트 또는 시편과 비교합니다.
최신 작업장에서는 일반적으로 정확도, 비용, 보정의 단순성 사이에서 균형을 잡기 위해 접촉식 프로파일로미터를 사용합니다.
표면 마감 파라미터 및 기호
표면 마감은 기술 도면에서 사용되는 몇 가지 주요 매개변수와 표준화된 표기법으로 정의됩니다.
가공된 표면 프로파일에서 Ra(산술 평균 거칠기)를 측정하는 방법을 설명하는 기술 다이어그램입니다.
Ra - 산술 평균 거칠기
평균선으로부터 표면의 피크와 밸리의 평균 편차를 나타냅니다.
- 밀링 또는 터닝: Ra ≈ 3.2 µm
- 미세 연삭: Ra ≈ 0.8 µm
- 폴리싱: Ra ≤ 0.2 µm
Rz - 10포인트 높이
샘플링 길이 내에서 가장 높은 다섯 개의 봉우리와 가장 깊은 다섯 개의 계곡 사이의 평균 차이를 나타냅니다.
특히 씰링 및 베어링 표면을 평가하는 데 유용합니다.
RMS - 루트 평균 제곱 거칠기
Ra와 비슷하지만 극한의 봉우리와 계곡에 더 큰 가중치를 부여합니다.
항공우주 및 광학 표면 평가에서 흔히 볼 수 있습니다.
레이와 웨이브
레이는 표면의 기본 패턴 방향을 나타내며, 웨이브는 기계 또는 공구 진동으로 인해 발생하는 더 크고 주기적인 편차를 나타냅니다.
표면 마감 변환 차트
지역과 표준에 따라 표면 마감이 다르게 표현됩니다.
가장 널리 사용되는 것은 다음과 같습니다. ISO 1302 그리고 ASME B46.1를 사용하여 Ra 값과 등급 번호로 표면을 분류합니다.
| Ra(µm) | Rz(µm) | 일반적인 가공 프로세스 |
|---|---|---|
| 12.5 | 50 | 거친 선삭/밀링 |
| 6.3 | 25 | 반제품 |
| 3.2 | 12.5 | 일반 마무리 |
| 1.6 | 6.3 | 정밀 터닝 |
| 0.8 | 3.2 | 미세 분쇄 |
| 0.4 | 1.6 | 슈퍼 피니싱 |
| 0.2 | 0.8 | 연마 |
| ISO 등급 | Ra(µm) | 프로세스 예시 |
|---|---|---|
| N1 | 0.025 | 광학 미러 표면 |
| N4 | 0.2 | 광택 부품 |
| N6 | 0.8 | 미세 분쇄 |
| N8 | 3.2 | 일반 가공 |
| N10 | 12.5 | 거친 회전 |
| N12 | 50 | 애스 캐스트 표면 |
Ra와 N 등급 표기는 서로 바꿔 사용할 수 있습니다(예: Ra 1.6 µm ≈ N6).
표면 마감 수준의 시각적 비교
수치상의 거칠기 값만으로는 시각적 또는 촉각적 차이를 항상 전달할 수 있는 것은 아닙니다.
가공 공정 유형과 거친 마감부터 미세 마감까지 해당 표면 거칠기(Ra) 수준을 비교하는 시각적 차트입니다.
시각적 비교를 통해 엔지니어와 구매자는 각 레벨이 무엇을 나타내는지 빠르게 이해할 수 있습니다.
| 완료 레벨 | Ra(µm) | 시각적 외관 | 일반적인 프로세스 |
|---|---|---|---|
| N12 - N10 | 50 - 12.5 | 눈에 보이는 도구 자국, 거친 질감 | 거친 회전 |
| N9 - N8 | 6.3 - 3.2 | 균일한 패턴, 약간 거친 느낌 | 일반 가공 |
| N7 - N6 | 1.6 - 0.8 | 매끄러운 표면, 눈에 띄는 선이 거의 없음 | 미세 분쇄 |
| N5 - N4 | 0.4 - 0.2 | 밝고 반사 | 폴리싱 또는 연마 |
| N3 - N1 | ≤ 0.1 | 거울 같은 마감 | 정밀 연마 |
표면 마감에 영향을 미치는 요소
가공된 표면의 품질은 여러 가지 상호 작용하는 변수에 따라 달라집니다.
- 도구 형상 및 마모
- 절단 속도 및 이송 속도
- 공작물 소재 경도
- 윤활 및 냉각 상태
- 기계 진동 및 고정 장치 강성
예를 들어 이송 속도를 높이면 일반적으로 거칠기가 증가하고, 절삭유가 부족하면 가장자리가 쌓이고 찢어져 마감 품질이 손상될 수 있습니다.
표면 마감 대 표면 거칠기
표면 거칠기는 표면 마감의 측정 가능한 구성 요소로, Ra 및 Rz와 같은 파라미터를 사용하여 작은 불규칙성을 정량화합니다.
그러나 표면 마감은 거칠기, 물결 모양, 배치 방향 등을 포함하는 광범위한 용어로 전체 표면 텍스처를 설명합니다.
두 부품이 동일한 Ra 값을 공유할 수 있지만 레이어 또는 물결 모양이 다르면 텍스처와 기능이 달라집니다.
이러한 구분을 통해 설계 도면은 정량적 파라미터와 텍스처 특성을 모두 지정할 수 있습니다.
결론
표면 마감은 가공 품질을 나타내는 중요한 지표입니다.
부품이 얼마나 잘 맞고, 움직이고, 밀봉되고, 하중을 견디는지를 결정합니다.
제조업체는 절삭 파라미터, 공구 형상 및 냉각 전략을 최적화하여 효율적이고 경제적으로 목표 마감재를 달성할 수 있습니다.
설계 단계 초기에 현실적인 마감 요구 사항을 설정하면 비용 관리와 일관된 성능을 향상시킬 수 있습니다.
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