CNC表面加工：種類、チャート、テストに関する包括的なガイド

表面品質は、CNC加工部品の精度を測定する上で重要な指標です。表面品質には、粗さ（微視的な凹凸）、うねり（巨視的な周期的な凹凸）、そしてテクスチャ（加工ツールのパス方向）という3つの側面が含まれます。

I. 表面処理の種類（実現方法）

異なる加工手順と戦略によって、異なる表面仕上げを実現できます。以下は、粗いものから細かいものの順に並べたものです。

処理タイプと適用可能なシナリオにおける典型的な達成可能な粗さ（Ra）の説明

12.5μm～3.2μmの荒加工では、大きな切込みと高い送り速度で材料を急速に除去するため、工具痕が目立ち、表面状態が悪くなります。部品の初期成形時には、重要でない面に対して加工代を確保します。

中仕上げは、仕上げ加工の準備として、荒加工の痕跡を除去し、仕上げ加工のための適切な取り代を確保するために、3.2μm～1.6μmの仕上げ加工を行います。ほとんどの非接合面、取り付け面などの最終加工を行います。

従来の1.6μm～0.8μmの仕上げ加工では、切込み深さが浅く、送り速度が小さく、回転速度が速いため、刃先痕は肉眼で確認できますが、手触りは滑らかです。最も一般的な精度要求は、静止面、シール面、ベアリングハウジングなどです。

0.8μm～0.4μmの高精度仕上げには、最適化されたパラメータ、鋭利な切削工具、高剛性の工作機械、そして効果的な冷却が必要です。表面は非常に滑らかです。動的嵌合面、油圧シリンダー壁、そして高荷重の軸受面も対象となります。

0.4μm～0.1μmの超仕上げには、単結晶ダイヤモンド工具の使用、極めて高い工作機械精度、そして安定した環境（一定温度）が必要です。光学部品、精密機器の表面、シリコンウェーハ加工など。

手作業による研磨/研削 < 0.1μm：手作業、またはサンドペーパーやオイルストーンなどの機械的な手段でナイフの跡を除去し、鏡面のような効果を実現します。外観部品、金型のキャビティ、食品や医療機器の表面など。

ii. 記号、図表、注釈（指定方法）

エンジニアは表面粗さの記号を使用して図面上で要件を明確に指定します。

1. 基本記号

シンボルの意味の説明

√ 基本シンボルは、サーフェスが任意のプロセスを通じて得られることを示し、単独で使用しても意味がありません。

Youdaoplaceholder0は、材料を除去する際に最も一般的に使用されます。これは、フライス加工、旋削加工、穴あけ加工などの加工方法によって材料を除去することで得られる表面を指します。

「材料の非除去とは、鋳造、鍛造、圧延などによって形成された、加工を必要としない表面を指します。」

2. 注釈の完成（材料記号の削除を例に挙げる）

` ` `

[a] - 粗さのパラメータと値（Ra 0.8など）

[b] - 加工方法（「製粉」など）

[c] - テクスチャ方向記号（「=」など）

[d] - 加工代（例：0.3mm）

[e] - サンプル長さ（例：0.8mm）

3. 一般的な注釈の例:

· ⌝Ra 1.6：最も一般的な形式。材料除去方法によって得られる表面粗さRaの最大値が1.6μmであることを示します。

· ⌝Ra max 3.2:Ra値は3.2μmを超えてはなりません。

· ⌝ Ra 0.8 / Rz 3.2: Ra 値と Rz 値の両方が指定されています。

· ⌝ Rz 10 N8：「Nグレード」と表示され、N8はRz 10μmに相当します。

4. 表面テクスチャ方向記号：テクスチャ方向は、シーリングと動作調整において非常に重要です。記号は延長線上に示されています。

シンボルの意味の概略図

ビューに平行な投影面のツールパス方向は、その上にある平面の境界に平行です。

ビューの投影面に対して垂直で、ツールパスの方向はツールパスが配置されている平面の境界に対して垂直です。

Xクロステクスチャツールパスは十字形（前後にフライス加工するなど）です。

M 主方向のない多方向加工（ポイントミリングなど）

C近似同心円は、

R 近似放射は、端面旋削または端面フライス加工によって生成されます。

iii. 表面粗さ試験（検証方法）

加工が完了したら、専門的な機器を使用して客観的な測定を行い、図面の要件を満たしているかどうかを確認する必要があります。

1. 接触式プロファイロメーター（ニードルトレーシング法）

· 原理：最も古典的で権威ある方法です。先端半径約2μmの極めて鋭利なダイヤモンドプローブをワークピースの表面上でゆっくりとスライドさせます。垂直方向の変位は電気信号に変換され、増幅・演算されてRaやRzなどのパラメータが得られます。

・設備：表面粗さ測定器。

· 利点: 正確な測定、国家規格への準拠、さまざまな複雑な形状の測定が可能。

· デメリット: 接触測定であるため、非常に柔らかい材料に傷が付く可能性があり、測定速度が比較的遅いです。

2. 非接触光学プロファイラー

· 原理: 光干渉、共焦点顕微鏡、白色光散乱などの技術を使用して、表面上の光の反射を分析し、粗さを計算して 3D 表面地形を構築します。

· 利点: 速度が速く、ワークピースに傷がつかず、非常に柔らかい材料も測定できます。

· デメリット: 表面の反射特性に敏感 (透明で反射率の高い材料の測定が困難)、また、機器が通常より高価です。

3. サンプルブロックを比較する（迅速で実用的な方法）

· 原理：Ra値が既知の標準サンプルブロックを使用します。爪による触覚と目視による比較により、測定対象の表面とサンプルブロックを比較し、おおよその粗さの範囲を推定します。

· 利点: コストが非常に低く、高速かつ便利で、ワークショップの現場に適しています。

・デメリット：主観性が高く、精度が低いため、概算や予備的な判断にしか使用できず、最終的な承認の根拠としては使用できない。

推奨測定プロセス

1. 図面分析: 測定対象となるパラメータ (Ra など) とその理論値を明確に特定します。

2. 表面を清掃する: テストする領域に油汚れ、ほこり、バリがないことを確認します。

3. 選考方法：

· クイックオンラインチェック → 比較ブロックを使用します。

・最終品質検査→接触式表面粗さ計を使用。

柔らかいワークや鏡面仕上げのワークの場合は、非接触光学測定を検討してください。

4. 測定の実施: 結果の代表性を確保するために、表面上の異なる位置で複数の測定値の平均を取得します。

5. 記録と判断: 測定値を記録し、図面の要件と比較して合格か不合格かを判断します。

正しい加工技術、明確な図面マーキング、科学的な測定検証を組み合わせることによってのみ、CNC 部品の表面品質を完全に制御できます。