CNC加工, 表面の粗さ 部品がどのように見えるかだけではありません。それがどのように機能するかに直接影響します. ベアリング上の粗い表面は、過度の摩耗を引き起こす可能性があります, グリップ上のあまりにも滑らかな表面が滑りやすくなるかもしれませんが. デザイナーとメーカー向け, 右の表面粗さを選択します (で測定RA値) バランスパフォーマンス, 料金, および生産時間. このガイドは、表面の粗さを分解します, さまざまなRAグレードを達成する方法, あなたのプロジェクトを選ぶべき成績, 費用のかかる間違いを避けるための実世界の例.
CNC加工の表面粗さは何ですか?
初め, 混乱を解消しましょう: 表面の粗さ そして表面仕上げ 同じではありません.
- 表面の粗さ: The tiny, irregular peaks and valleys on a part’s surface right after CNC machining. It’s measured by ra (Average Roughness), which calculates the average distance between the highest peaks and lowest valleys (in microns, μm—1 μm = 0.001 mm).
- 表面仕上げ: The final look/feel of a part after post-processing (例えば。, 陽極酸化, サンドブラスト, または電気めっき). Post-processing can improve appearance, but it doesn’t erase the base surface roughness from machining.
Why Ra Matters
Even small changes in Ra affect a part’s performance:
- Friction: A rough surface (high Ra) より多くの摩擦を作成します。ギアのような可動部品のバッド. 滑らかな表面 (ローラ) 摩擦を減らしますが、グリップには滑りやすい場合があります.
- 着る: 粗い表面はより速く摩耗します. 例えば, RA付きシャフト 3.2 μmは、RAのあるものよりも2倍速いベアリングを着用します 0.8 μm.
- フィット: タイトフィットパーツ (例えば。, シリンダーのピストン) ジャミングや漏れを避けるために低いRAが必要です.
例
医療機器メーカーは使用しました 3.2 μmRAは、手術ツールのハンドルの仕上げを行います. 粗い表面をきれいにするのは困難でした (谷に閉じ込められた細菌), そこで彼らはに切り替えました 1.6 μmRA. より滑らかな表面は消毒が簡単でした, そして、それはまだ外科医に十分なグリップを提供しました.
CNC加工のためのキーRAグレード: 彼らが何を意味するのか & それらをいつ使用するか
製造業 (のような標準ごとISO 4287) CNC加工に特定のRA値を使用します. ラフからスムーズまでの4つの最も一般的なグレードはあります 3.2 μm, 1.6 μm, 0.8 μm, そして 0.4 μm. 以下は、それぞれの詳細な内訳です, コストを含む, ユースケース, および機械加工のヒント.
RAグレード比較テーブル
| RA値 | ビジュアル/フィール | 最高のアプリケーション | 加工要件 | コストの影響 (vs. 3.2 μmRA) |
|---|---|---|---|---|
| 3.2 μm | 目に見えるカットマーク; 少し粗い | – 消費者部品 (例えば。, プラスチックのおもちゃコンポーネント, シンプルなブラケット) – 光応力/負荷のある部品 (例えば。, 低重量の棚) – ほとんどの非クリティカルな部品のデフォルト仕上げ | 高速, ファインフィード, 軽い切断 | 基本コスト (0% 増加) |
| 1.6 μm | わずかに見えるカットマーク; 触るとスムーズ | – タイトフィットパーツ (例えば。, 小さなギア, スライドドアトラック) – 光振動のある部品 (例えば。, 小さな電気モーター成分) – 食品安全部品 (掃除が簡単です 3.2 μm) | 制御された高速, 非常に細かいフィード, 最小限の切断力 | +2.5% (標準アルミニウム); 複雑な部品の方が高い |
| 0.8 μm | ほとんど見えないカットマーク; とても滑らかです | – 応力集中した部分 (例えば。, 飛行機の翼ブラケット) – ライトロードベアリング (時折の動き) – 塗料/接着剤を必要とする部品 (滑らかな表面は結合に役立ちます) | タイトスピード/フィードコントロール; 複数のライトパス | +5% (標準アルミニウム); 複雑に上昇します |
| 0.4 μm | 近距離仕上げ; 目に見えるマークはありません | – 高ストレス部品 (例えば。, エンジンクランクシャフト) – 高速回転コンポーネント (例えば。, 高速ベアリング, シャフト) – 医療インプラント (滑らかな表面は、組織の刺激を防ぎます) | 複数のファインパス; 特殊なツール (例えば。, ダイヤモンドチップカッター); 厳格な品質管理 | +11–15％ (標準アルミニウム); 複雑な部品の場合は大幅に高くなっています |
実世界のケーススタディ: 車の送信ギアのRAを選択します
自動車メーカーがトランスミッションギアの3つのRA値をテストしました:
- 3.2 μmRA: ギアは騒々しくなり、その後疲れました 50,000 km.
- 1.6 μmRA: ノイズが減少しました, しかし、まだ摩耗が発生しています 80,000 km.
- 0.8 μmRA: 最小ノイズ, 摩耗がない 150,000 km.
メーカーが選んだ 0.8 μmRa - 追加されたにもかかわらず 5% 費用に, それにより、保証請求を減らしました 40%.
希望するRA値を達成する方法
正しいRAを取得することは運だけではありません。機械加工ツールに依存します, 設定, と素材. これがあなたが知っておくべきことです:
1. 適切な切削工具を選択してください
- ハイラ (3.2 μm): 標準的なカーバイドエンドミルはうまく機能します. 彼らは安くて速いです.
- ローラ (0.4 μm): シャープを使用します, 高品質のツール (例えば。, ダイヤモンドチップまたはコーティングされた炭化物). 鈍いツールは荒れた表面を残します.
2. 機械加工設定をチューニングします
- スピード (RPM): 高速=より滑らかな表面 (ツールの振動を減らします). アルミニウム用, 3,000〜5,000 rpmを使用します 3.2 μmRA; 5,000–8,000 rpmの 0.4 μmRA.
- フィードレート: より遅いフィード=より滑らかな表面. のために 3.2 μmRA, 100〜200 mm/minを使用します; のために 0.4 μmRA, 50〜100 mm/minに低下します.
- カットの深さ: 浅いカット (0.1–0.2 mm) 深いカットよりも粗さが少なくなります (0.5+ mm).
3. 物質的な問題
柔らかい素材 (例えば。, アルミニウム, プラスチック) 硬い素材よりも滑らかになりやすいです (例えば。, 鋼鉄, チタン):
- アルミニウム: 手を伸ばすことができます 0.4 標準ツールを備えたμMRA.
- 鋼鉄: ヒットするには、コーティングされたツールと遅い速度が必要です 0.8 μmRA.
- チタン: 以下にアクセスするには、特殊なツールが必要です 1.6 μmRA.
例
ショップはチタン部品を機械加工しようとしました 0.8 標準的な炭化物ツールを備えたμMRA. 表面は粗すぎました (1.2 μmRA). 彼らはチタンコーティングツールに切り替えて、飼料速度を遅くしました。 0.8 μmRA.
CNC Milling vs. 旋回: それらが表面の粗さにどのように影響するか
CNCミリング (回転ツールで切断します) およびCNCターニング (切断中に部品を回転させます) 同じRAターゲットでさえ、異なる表面粗さを生成します. その理由は次のとおりです:
| プロセス | それがどのように機能するか | 表面粗さのメモ | に最適です |
|---|---|---|---|
| CNCミリング | ツールが回転し、パーツ全体に移動します. 「スカラップされた」表面を離れます (ツールの回転から). | – 非常に低いRAを取得するのは難しい (0.4 μm) ホタテのため. – ホタテ貝は、大きな平らな表面でより見えます. | 穴のある複雑な部分, スロット, または3Dシェイプ (例えば。, エンジンブロック, ブラケット). |
| CNCターニング | パーツスピン; ツールは静止したままです. 滑らかになります, 円形パターン. | – 低RAを取得するのが簡単です (0.4 μm) 一貫したツール接触のため. – 円筒形の部品のより滑らかな表面 (例えば。, シャフト, ボルト). | 円筒形の部分 (例えば。, ベアリング, ピン, パイプ). |
ケーススタディ: 製粉vs. シャフトを回す
メーカーが必要でした 10 MMスチールシャフトと 0.8 μmRA.
- ミリング: 取った 3 ヒットするためにパス 0.8 μmRA; 表面にはかすかなホタテがありました.
- 旋回: 打つ 0.8 μmRa 1 合格; 表面は滑らかで均一でした.
彼らはシャフトのターンを選んだ - それはより速く、より良い表面を生み出した.
スムージング過剰を避けるとき (そしてお金を節約します)
ローラ (例えば。, 0.4 μm) 素晴らしいですね, しかし、それは必ずしも必要ではありません. スムージング過剰は時間とお金を無駄にします:
- 動きのない部品: 装飾的なブラケットは必要ありません 0.4 μmRA—3.2μmは正常に機能し、コストが低くなります.
- グリップ/ハンドル: あまりにも滑らかな表面 (0.4 μmRA) 滑りやすい. a 1.6 μmRAフィニッシュは、より低いコストでより良いグリップを提供します.
- 後処理された部分: 一部を陽極酸化している場合, 3.2 μmRAで十分です。陽極酸化は大まかなマークを隠します.
例
家具会社が使用する予定です 0.8 木製の椅子の脚のμmRA (CNCマシン). 彼らは足が塗られることに気づいた, そこで彼らはに切り替えました 3.2 μmRA. 彼らは救った 5% 足ごとに塗料が粗いマークを完全に覆っています.
CNCの機械加工表面粗さに関するYiguテクノロジーの視点
Yiguテクノロジーで, 我々は信じている表面の粗さ (ra) 機能とコストのバランスです. あまりにも多くのクライアントが過剰に指定します (例えば。, 0.4 非クリティカルなブラケット用のμmRA) そして、利益なしで余分に支払います. 私たちは、彼らがRAの使用に一致するのを手伝います: 例えば, 切り替えた庭のツールハンドルを作るクライアント 1.6 μmto 3.2 μmRA, 節約 2.5% グリップが損失のないユニットあたり. また、円筒形の部品のターニングを使用するなど、機械加工のヒントを共有して、RAターゲットをより速くヒットする. 表面の粗さは単なる数字ではありません; 銀行を壊すことなくうまく機能する部品を作ることです.
よくある質問
- より低いRA値を取得できますか 0.4 CNC加工のμm?
はい, しかし、それはまれで高価です. のような値 0.2 μmまたは 0.1 μmには特殊なプロセスが必要です (例えば。, ラッピングまたはホーニング) CNC加工後. これらはコストに20〜50％を追加し、超高精度部品にのみ使用されます (例えば。, 航空宇宙エンジンコンポーネントまたはハイエンドの医療インプラント). - 滑らかな円筒形の部品のために、CNCが製粉よりも良くなっているのはなぜですか?
回転すると、部品が一貫した速度で回転し続けます, したがって、切削工具は表面と接触します - 製粉のようなホタテ貝はありません. aの 10 mmシャフト, 回転はヒットする可能性があります 0.4 μmRa 1 合格, ミリングのニーズがある間 3+ パスし、まだかすかなホタテを残します. - 後処理を行います (陽極酸化のように) 表面の粗さを改善します?
いいえ - ポスト処理は外観を変更しますが、ベースRAを減らしません. 陽極酸化a 3.2 μmRAアルミニウム部品はそれを光沢があります, しかし、根底にある山と谷 (3.2 μm) まだそこにいます. 滑らかな表面が必要な場合, 最初に低いRAに機械加工する必要があります。ポスト処理は大まかなベースを修正できません.