CNC加工成功のための理想的な表面粗さ選定ガイド

CNC加工は公差0.025mmという高精度な製造プロセスですが、減法製造であるため切削痕が残り、完成品表面に一定の粗さが生じます。

表面粗さとは？

表面粗さは、この場合CNC加工後の部品表面の平均的なテクスチャを測る指標です。表面粗さを定義するパラメータはいくつかあります。最も普遍的なのはRa（算術平均粗さ）で、表面の高さと深さの差から導出されます。Ra表面粗さは顕微鏡レベルで測定され、通常マイクロメートル（×10⁻⁶m）で表されます。ここでの表面粗さは表面仕上げとは異なります。機械加工部品の表面仕上げは陽極酸化、ビーズブラスト、電気めっきなどさまざまな仕上げ方法で改善可能です。ここでの表面粗さは、部品の加工直後の表面テクスチャを指します。

異なる表面粗さオプションはどう達成されるか？

加工後の部品表面粗さは通常ランダムではありません。代わりに特定の粗さを達成するための手順が踏まれます。つまり表面粗さ値は事前に計画されます。しかし、任意の値が指定されるわけではありません。製造業では、ISO 4287で規定される特定のRa値が業界標準とされています。これらはCNC加工時に指定される値で、25μmから0.025μmの範囲で、あらゆる製造と後処理操作に適用されます。

Xometry Europeでは、CNC加工用途で通常指定される以下の4つの表面粗さレベルを提供しています：

• 3.2 μm Ra
• 1.6 μm Ra
• 0.8 μm Ra
• 0.4 μm Ra

異なる用途には異なる粗さが必要です。低い表面粗さは必要な場合のみ指定すべきです。Ra値が低いほど、より多くの加工労力・操作と品質管理が必要となり、加工コストと時間を大幅に押し上げるためです。特定の表面粗さ値が要求される場合、通常後処理操作は適用されません。これらの操作は精密に制御できず、部品の寸法公差に影響する可能性があるためです。

表面粗さは特定用途における部品の機能性、性能、耐久性に大きく影響します。摩擦係数、騒音レベル、摩耗、発熱、付着性に影響を与えます。これらの因子の重要性は用途により異なり、部品の表面粗さが些細な用途もあれば、多くの用途で極めて重要です。これらの用途には高張力・応力・振動シナリオ、嵌合・摺動アセンブリ、高速回転部品、医療インプラントが含まれます。前述の通り、異なる用途には異なるレベルの表面粗さが必要です。

以下では、Xometry Europeで提供する粗さレベルと、用途に適したRa値を選択するために知っておくべきすべてを探ります。

3.2 μm Ra

これは標準的な商業機械仕上げです. ほとんどの消費者向け部品に適し、十分滑らかですが、目に見える切削痕が含まれます。特に指定がない限り適用されるデフォルトの表面粗さです。

3.2 μm Raは、応力、荷重、振動を受ける部品の推奨最大表面粗さです。荷重が軽く運動が遅い場合、摺動面にも使用できます。高速、微細送り、浅い切削で加工されます。

1.6 μm Ra

通常、このオプションでは切削痕がわずかに見える程度です。このRa評価は密な嵌合と応力を受ける部品に推奨され、低速・軽荷重の摺動面には十分です。しかし、高速回転部品と激しい振動を受ける部品には適しません。この表面粗さは、制御された条件下で高速、微細送り、浅い切削により生産されます。

価格: 標準アルミニウム合金（例：3.1645）の場合、このオプションは生産価格に約2.5%追加されます。部品の複雑さにより増加する可能性があります。

0.8 μm Ra

高品位と見なされ、これを生産するには非常に厳密な制御が必要で、コストがかかります。応力集中にさらされる部品に必要です。運動が時折で荷重が軽い場合、ベアリングに使用できます。

価格: 標準アルミニウム合金（例：3.1645）の場合、このオプションは生産価格に約5%追加されます。部品の複雑さにより増加する可能性があります。

0.4 μm Ra

提供される中で最も細かい（技術的には「最も粗くない」）最高品質の表面粗さです。高張力または応力下にある部品に適しています。ベアリングやシャフトなど高速回転コンポーネントにも必要です。この表面粗さは製造に最も労力を要し、滑らかさが最優先される場合のみ指定すべきです。

価格: 標準アルミニウム合金（例：3.1645）の場合、このオプションは生産価格に約11〜15%追加されます。部品の複雑さにより増加する可能性があります。

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Xometryでは、これらの表面粗さオプションのいずれでもCNC加工部品を製造可能です。インスタント見積プラットフォームにモデルをアップロードし、希望の表面粗さを選択するだけで、数秒で見積もりが取得できます。