El control numérico por computadora o mecanizado CNC es una técnica de fabricación sustractiva que utiliza máquinas CNC para producir geometrías complejas con tolerancias muy precisas. Este proceso de fabricación generalmente implica el uso de una herramienta de trabajo controlada por computadora para eliminar material del stock de material y producir el producto deseado. Si bien el mecanizado CNC puede producir piezas con dimensiones muy precisas, el proceso produce piezas que tienen una textura específica. Esta textura se denomina rugosidad de la superficie y es muy importante para la funcionalidad, el rendimiento y la durabilidad de la pieza producida.
Rugosidad de la superficie
La rugosidad superficial, o simplemente rugosidad, es la medida de las irregularidades de una superficie. Es el aspecto más medido y cuantificado del acabado superficial, y esta es la razón por la que la mayoría de los técnicos se refieren a la rugosidad superficial como acabado superficial.
Después del mecanizado CNC, la rugosidad de la pieza mecanizada influye en la aplicación, el funcionamiento y la vida útil de la pieza. La rugosidad de la superficie afecta la fricción, los requisitos de lubricación, el desgaste, así como la interconectividad, el acoplamiento, las concentraciones de tensión y los niveles de ruido. El valor de la rugosidad de la superficie, por lo tanto, es primordial y se deben tomar precauciones adicionales al realizar el mecanizado CNC. El valor de la rugosidad de la superficie de la pieza mecanizada no es aleatorio sino que se controla mientras se realiza el mecanizado CNC. Para la pieza se especifica un valor estándar de la industria, generalmente en el rango de 25 um a 0,05 um. Sin embargo, reducir el valor de rugosidad de la superficie puede hacer que el mecanizado CNC sea más costoso e ineficiente.
Acabado Superficial – Unidades
El acabado superficial de una pieza mecanizada se describe mediante unos parámetros que se denominan unidades de acabado superficial. Estas unidades ayudan a los ingenieros de diseño y a los técnicos a comprender el acabado superficial deseado. Estas unidades son:
Rugosidad media, Ra
La unidad más común para cuantificar la rugosidad es la rugosidad media (Ra). La rugosidad promedio (Ra) es un promedio aritmético entre el pico del perfil de rugosidad y una línea media. Dado que es un promedio aritmético, la rugosidad promedio elimina el efecto de cualquier valor atípico en forma de picos ocasionales.
Sin embargo, diferentes perfiles de rugosidad pueden tener la misma rugosidad promedio, por lo tanto, para describir completamente el acabado de la superficie, necesitamos algunos parámetros adicionales.
Profundidad máxima de rugosidad, Rmax
Rugosidad máxima La profundidad es la distancia vertical más alta entre el pico y el valle más bajo en una longitud de muestra seleccionada. Dado que es el valor más alto, la profundidad de rugosidad máxima no es una descripción precisa de la rugosidad de la superficie, ya que cualquier rasguño puede resultar en un valor de rugosidad de la superficie superior al valor real.
Rugosidad media, Rz
Esta unidad de acabado superficial es la preferida en toda Europa frente a la rugosidad media. En lugar de medir la distancia entre el pico y la línea media, la rugosidad media mide la distancia entre las pocas alturas máximas de los picos y las profundidades del perfil de rugosidad en la longitud de la muestra y luego promedia el valor. Este parámetro, sin embargo, no es exacto ya que se basa en los picos y profundidades más altos.
Raíz cuadrática media, RMS
La raíz cuadrática media, como su nombre lo indica, es la unidad de acabado superficial que es similar al parámetro de rugosidad promedio pero en lugar de promediar la distancia, toma el promedio del cuadrado de la distancia entre la altura del pico y la longitud media y luego toma la raíz cuadrada del valor. Este valor representa la rugosidad de la superficie en forma de onda sinusoidal, cada una de las cuales representa la distancia desde la línea media.
Sin embargo, la raíz cuadrática media es una aproximación de la rugosidad de la superficie y no es una representación real del acabado final de la superficie. Se relaciona con la rugosidad media Ra, por un factor de 1,1.
Tabla de conversión
| Ra (micrómetros) | Ra (micropulgadas) | RMS (micropulgadas) | CL (N) | Rt (micras) | norte | Longitud de corte (pulgadas) |
| 0.025 | 1 | 1.1 | 1 | 0.3 | 1 | 0.003 |
| 0.05 | 2 | 2.2 | 2 | 0.5 | 2 | 0.01 |
| 0.1 | 4 | 4.4 | 4 | 0.8 | 3 | 0.01 |
| 0.2 | 8 | 8.8 | 8 | 1.2 | 4 | 0.01 |
| 0.4 | 16 | 17.6 | 16 | 2.0 | 5 | 0.01 |
| 0.8 | 32 | 32.5 | 32 | 4.0 | 6 | 0.03 |
| 1.6 | 63 | 64.3 | 63 | 8.0 | 7 | 0.03 |
| 3.2 | 125 | 137.5 | 125 | 13 | 8 | 0.1 |
| 6.3 | 250 | 275 | 250 | 25 | 9 | 0.1 |
| 12.5 | 500 | 550 | 500 | 50 | 10 | 0.1 |
| 25.0 | 1000 | 1100 | 1000 | 100 | 11 | 0.3 |
| 50.0 | 2000 | 2200 | 2000 | 200 | 12 | 0.3 |
Acabado Superficial – Técnicas de Medición
Los siguientes métodos se pueden utilizar para medir la rugosidad de la superficie:
Método directo
Este método utiliza un lápiz, sostenido perpendicularmente a la superficie, para medir la rugosidad de la superficie. El lápiz genera directamente el perfil de rugosidad y, a partir de este perfil, se pueden calcular los valores de varias unidades de superficie.
Técnica sin contacto
Como sugiere su nombre, la técnica de medición sin contacto, a diferencia del método directo, utiliza luz o sonido para generar el perfil de rugosidad. En lugar de un lápiz óptico, este proceso utiliza sensores ópticos y vocales. Se bombardea una onda de luz o sonido en la superficie que luego la refleja, esta onda reflejada puede ayudar a evaluar el perfil de la rugosidad de la superficie.
Técnica de comparación
Este método utiliza la comparación de una muestra de rugosidad superficial conocida con las muestras de rugosidad superficial desconocida. Luego, el técnico puede comparar la rugosidad de la superficie de ambas muestras utilizando diferentes técnicas visuales y analizarlas para asignar valor al material. Esta técnica generalmente no es precisa debido a su alta dependencia de la subjetividad humana.
Técnica en proceso
El uso de la inducción electromagnética para medir la rugosidad de la superficie se denomina técnica en proceso. La inducción magnética se utiliza para medir la distancia entre los picos y las profundidades del perfil de rugosidad. Sin embargo, este método es útil solo para materiales magnéticos.